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Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung von Stählen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur mechanischen Oberflächenvorbehandlung von zu verzinkenden
Stählen mit einem Siliziumgehalt von 0,06 bis 0,10 O/o durch Strahlen.
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Das Verzinkungsverhalten siliziumhaltiger Stähle ist häufig durch
einen verstärkten Angriff durch die Zinkschmelze gekennzeichnet. Dadurch kann es
zur Ausbildung dickerer Zinküberzüge kommen, welche eine verschlechterte Haftung
besitzen und oft ein unansehnliches, matt-graues Aussehen zeigen. Außerdem fuhren
dicke Verzinkungsschichten zu einem erhöhten Zinkverbrauch.
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Dieses verstärkte Dickenwachstum der Verzinkungsschichten ist in charakteristischer
Weise vom Siliziumgehalt des Stahls abhängig.. Während bei Gehalten c 0,03 % Silizium
meist überhaupt keine Wirkung zu beobachten. ist, nimmt die Reaktivität zwischen
Stahl und flüssigem Zink bei > 0,04 % Silizium stark zu und erreicht etwa zwischen
0,06 und 0,10 % Silizium ein Maximum. Stähle mit Siliziumgehalten von ca. 0,15 bis
0,25 /Oo zeigen wieder ein etwas günstigeres Verhalten, während > 0,25 % Silizium
erneut ein stärkeres Wachstum der Verzinkungsschichten einsetzt,
Durch
die Einführung neuer Stahlherstellungsverfahren steigt der Anteil von Stahlsorten
mit Siliziumgehalten, welche häufig innerhalb der vorgenannten kritischen Konzentrationsbereiche
liegen, immer mehr an. Damit werden die Verzinkereien in zunehmendem Maße mit den
beim Verzinken dieser siliziumhaltigen Stähle auftretenden Schwierigkeiten konfrontiert.
Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, diese Schwierigkeiten zu beheben, doch
hat bisher keine der vorgeschlagenen Maßnahmen zum Erfolg geführt.
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Obwohl Möglichkeiten für eine Beeinflussung des Verzinkungsverhaltens
von Stählen durch die Oberflächenrauhigkeit (Metall 14 (1960) Seiten 776 bis 777
mittels Strahlen (Proc. 6th Intern. Conf. on Hot Dip Galv., Interlaken June 1961,
ZDA London, Seiten 33 bis 45) bekannt sind, ist der Kennzeichnung des Oberflächenzustandes
der für das Feuerverzinken vorbehandelten Metaloberflächen bisher im Hinblick auf
die Rauheit verältnismäßig wenig Beachtung geschenkt worden Dies ist zweifelsohne
in erster Linie darauf zurückzuführen, daß der Einfluß der Rauheit auf das Verzinkungsverhalten
der Stähle bei üblichen Beizprozessen meist gering ist und eine Vorbehandlung durch
Strahlen, welche zu stärkerer Rauheit führt, bisher kaum angewendet worden ist.
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Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu prüfen,
inwieweit das Verzinkungsverhalten siliziumhaltiger Stähle der eingangs genannten
Zusammensetzung durch eine rauhende Oberflächenbehandlung vor dem Verzinken beeinflußbar
ist, insbesondere im Hinblick auf eine optimale Schichtdicke.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der siliziumhaltige Stahl
mit Korund der Körnung 0,1 bis 0,2 mm gestrahlt wird.
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Beim Verzinken von Stählen mit Siliziumgehalten, bei denen bisher
die Reaktivität zwischen der Stahloberfläche und der Zinkschmelze sonst ein Maximum
erreicht, wird nach einer Vorbehandlung durch Strahlen mit Reinkorund eine drastische
Verminderung der Schichtdicke der Zinkauflage erzielt.
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Beim Strahlen mit Feinkorund wird eine auffallend gleichmäßige Rauhung
erzeugt und beim Verzinken ein sehr dichter Schichtaufbau bewirkt, was einer optimalen
Schichtdicke entspricht.
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Das Verfahren wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen
näher erläutert: Für die Versuche wurden Stahlblechabschnitte mit Siliziumgehalten
von 0,08 % und 0,45 % durch Druckluftstrahlen mit Mikroglaskugeln von einer Körnung
von 0,1 bis 0,2 mm, Feinkorund von einer Körnung von 0,1 bis 0,2 mm und Grobkorund
von einer Körnung von 1 bis 2 mm verwendet.
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Die Strahldüse wird in einem Abstand von ca 200 mm unter einem Winkel
von 900 gegen die Strahlgutoberfläche gehalten und 1 min lang gestrahlt. Die Verzinkungs
versuche selbst erfolgten nach dem Trockenverzinkungs verfahren, bei dem die gestrahlten
Proben in eine wässrige Flußmittellösung aus Zink-Ammonium-Chlorid getaucht und
bei 1500C getrocknet wurden. Anschließend wurden diese Proben in einem eisengesättigten
Zinkbad von 460°C verzinkt, wobei die Tauchzeit 5 min und die
Ausziehgeschwindigkeit
1 m/min betrug. Die Proben wurden hängend an der Luft abekühlt An den verzinkten
Proben wurde die Verzinkungsschichtdicke nach DIN 50 952 bestimmt und metallographische
Gefügeuntersuchungen der Überzüge durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse sind
in der nachfolgenden Tabelle dargestellt:
| Silizium- Oberflächen- Verzinkungs- |
| gehalt vorbehandlung schichtdicke |
| (Gew.-%) (um) |
| 0,08 Beizen 230 |
| Strahlen mit Feinkorund 134 |
| 0,12 Beizen 208 |
| Strahlen mit Feinkorund 260 |
| 0,24 Beizen 225 |
| Strahlen mit Feinkorund 280 |
Es zeigt sich, daß bei den mit Feinkorund gestrahlten Proben mit einem Siliziumgehalt
von 0,08 % gegenüber den anderen einen höheren Siliziumgehalt aufweisenden Proben
eine radikale Absenkung der Schichtdicke der Verzinkung eintritt, wobei die Dicke
nunmehr etwa die Hälfte derjenigen bei gebeizten Proben beträgt. Bei höheren Siliziumgehalten
etwa größer als 0,1 % ist dann eine Umkehrung des Effektes zu beobachten, indem
die Zinkauflage stark anwächst.
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Zeit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß eine Vorbehandlung
von Strahlenoberflächen mit einem Siliziumgehalt von 0,06 bis 0,10 % durch Strahlen
mit Feinkorund eine drastische Verminderung der Zinkauflage gegenüber den wie bisher
üblichen gebeizten Proben bewirkt.
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Patentanspruch