DE2628341A1

DE2628341A1 - Verfahren zum verzinken von befestigungsmitteln

Info

Publication number: DE2628341A1
Application number: DE19762628341
Authority: DE
Inventors: Hans Edvin Ake Eriksson; Bengt Sune Kaberg; Nils Torsten Rehnqvist
Original assignee: Bulten Kanthal AB
Current assignee: Bulten Kanthal AB
Priority date: 1975-06-25
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1977-01-13
Also published as: JPS5228432A; SE7507293L; FR2324763A1; NO762157L; GB1558277A; DK284076A; FR2324763B3; FI761839A; US4092224A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verzinken von Befestigungsmitteln wie Schrauben und Muttern.

Ein bekanntes Verfahren zum Verzinken ist das Feuerverzinken, bei dem die zu beschichtenden Gegenstände in ein Bad von geschmolzenem Zink getaucht werden. Dieses Verfahren führt zu relativ dicken Zinkschichten, einer ziemlich ebenen, vollständigen Zinkverteilung auch auf komplizierten Gegenständen und zu einer guten Korrosionsfestigkeit, jedoch wird nach diesem Verfahren ein schlechtes Oberflächenfinish erzielt und es besteht die Gefahr, daß sich lokale Zinkansammlungen bilden. Solche lokalen Zinkanreicherungen können bei der Anwendung der Befestigungsmittel Schwierig-

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keiten bereiten und aus diesem Grunde können feuerverzinkte Befestigungsmittel selten in Einschraub- oder Anbringautomaten verwendet werden. Ferner ist die Möglichkeit eines Schutzes der Tauchschichten gegen Eigenkorrosion (Bildung von sog. weißem Rost) durch Chromatieren begrenzt.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Galvanoverzinken. Dieses führt zu einem guten Oberflächenfinish und die Anwendungseigenschaften bei geringeren Zinkschichtdikken sind gut; im übrigen läßt dieses Verfahren unterschiedliche Arten der Chromatierung zu. Bei größeren Zinkschichtdicken werden allerdings beim Galvanoverzinken infolge von sog. Punktwirkungen ungleichmäßige Zinkverteilungen beobachtet; im übrigen ist der Korrosionswiderstand vergleichsweise gering und es besteht die Gefahr einer Wasserstoffabsorption.

Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zum Verzinken von Befestigungsmitteln wie Schrauben und Muttern vorgesehen, bei dem diese eine starke, ebene bzw. gleichmäßige und korrosionsfeste Zinkschicht erhalten, die gute Anwendungseigenschaften ergibt.

Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Verfahren zum Verzinken von Befestigungsmitteln, bei dem diese gewaschen, gebeizt und nach Bedarf mit Flußmittel behandelt werden, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß

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durch Feuerverzinken eine erste Zinkschicht aufgebracht wird, die auf chemischem Wege und vorzugsweise elektrolytisch egalisiert wird, wonach auf die Oberfläche eine zweite Zinkschicht durch Elektrobeschichtung bzw. elektrolytische Abscheidung aufgebracht wird. ;

Obgleich die erfindungsgemäße Zinkschicht zu einer guten Korrosionsfestigkeit führt, werden die beschichteten Befestigungsmittel zweckmäßigerweise gemäß der Erfindung beispielsweise durch eine Gelbchromatierung chromatiert, um ihnen einerseits eine bessere Festigkeit gegen das "weiße Rosten" und andererseits eine Farbmarkierung zu verleihen. Außer der Gelbchromatierung können natürlich auch andere Chromatierungen wie beispielsweise Grün-, Schwarz- oder Blankchromatierungen vorgesehen werden.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Egalisierung durch einen umgekehrten elektrolytischen Galvanisierungsprozeß durchzuführen, wodurch eine Entfernung von Zink und Glättung erzielt wird. Das vom Produkt entfernte Zink wird dabei auf der "Zinkanode" abgeschieden. Nach Umpolung wird dasselbe Zink in Form von Elektrolytzink für eine vorbestimmte Gesamtschichtdicke auf dem Befestigungsmittel abgeschieden, wodurch das gesamte entfernte Zink wieder verwendet wird. Durch diese Verfahrensweise wird die Punktwirkung bei der elektrolytischen Abscheidung durch

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die "inverse Punktwirkung" kompensiert, die bei der Egalisierung auftritt.

Die erste Beschichtung erfolgt gemäß der Erfindung vorzugsweise derart, daß die durch Feuerverzinken aufgebrachte Zinkschicht eine Stärke im Bereich von 50 bis 80 μ hat. Danach wird vorzugsweise soweit egalisiert, daß die Zinkschicht an Stellen minimaler Schichtdicke eine Stärke von etwa 45 bis 55 μ und an Stellen maximaler Schichtdicke eine Stärke von etwa 50 bis 60 μ hat. Abschließend wird die elektrolytische Abscheidung soweit getrieben, daß die vereinigte Zinkschicht eine gleichmäßige Stärke von etwa 55 bis 65 /U vorzugsweise etwa 58 bis 62 ^i hat.

Gemäß der Erfindung können Befestigungsmittel in einer wirksamen und verläßlichen Weise verzinkt werden, wobei die oben genannten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und zusätzliche Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen hervorgehen. Diese zeigen schematisch:

Fig. 1 bis 3 einen axialen Längsschnitt durch ein Werkstück nach dem Feuerverzinken (Fig.1); nach

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der Egalisierung (Fig.2) und nach der elektrolytischen Beschichtung (Fig.3);

Fig. 4 ein Fließbild für die verschiedenen Stufen

des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 5 u. 6 eine Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Egalisierung und Elektroabscheidung.

Fig. 1 zeigt sehr schematisch einen Gegenstand in Form eines mit Gewinde versehenen Stifts oder Bolzens 10 mit einer durch Feuerverzinken erhaltenen Zinkschicht 11. Das Gewinde ist nicht dargestellt. Die in der Zeichnung angegebenen Zahlenwerte von 60, 65, 66, 70 und 75 bezeichnen die jeweiligen Dicken (in μ) der Zinkschicht an einigen Stellen des Bolzens. Die Schichtdicken sind stark übertrieben wiedergegeben.

Fig. 2 zeigt denselben Bolzen 10 nach der Egalisierung. Es ist zu bemerken, daß die mit 11A bezeichnete egalisierte Zinkschicht nun eine mittlere Schichtdicke von etwa 48 bis 50 JU an den Enden des Bolzens 10 und eine Dicke von etwa 55 bis 58//im Mittelteil des Gewindebolzens 10 hat.

Fig. 3 zeigt denselben Bolzen 10 nach der Elektroabscheidung. Die vereinigte Zinkschicht 11B hat nun eine Dicke von etwa 58 bis 62 ai über die Gesamtlänge des Bolzens 10.

In Fig. 4 werden die verschiedenen Schritte des Beschich-

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tungsverfahrens als Fließbild dargestellt, aus dem hervorgeht, daß das Verfahren normalerweise mit einem Waschen der zu beschichtenden Gegenstände in einer Waschstufe 12 beginnt, woran sich eine Beizstufe 13 anschließt. Das Beizen erfolgt vorzugsweise in einem Salzsäure- oder Schwefelsäurebad. Wenn nötig, kann ein Sandstrahlen vorgesehen werden. Dann werden die Gegenstände in einer Stufe 14 mit Flußmittel behandelt, wobei die Gegenstände in ein Zinkammoniumchloridbad getaucht und in Heißluft getrocknet werden.

Nach diesen vorbereitenden Verfahrensschritten werden die Gegenstände in einer Feuerverzinkungsstufe 15 mit einer Zinkschicht versehen, wonach eine Egalisierungsstufe 16 und eine Elektrobeschichtungsstufe 17 folgt. Diese Stufen 16 und 17 werden im Fließbild im selben Block gezeigt, um anzudeuten, daß sie vorteilhafterweise in ein und demselben Teil der Anlage erfolgen können.

Durch den Block 18 wird schließlich ein abschließender wahlweiser Chromatierungsschritt angedeutet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen schematisch eine Vorrichtung für die Egalisierung und elektrolytische Abscheidung. Die Vorrichtung umfaßt einen Tank 19 zur Aufnahme einer geeigneten Menge eines Elektrolyten 20. Im Tank 19 ist eine vorzugsweise drehbare Trommel 21 mit perforierten Wänden angeordnet. Eine Mehr-

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zahl von Elektrodenplatten 22 von Eisen oder Zink (von denen nur zwei gezeigt sind) tauchen in den Elektrolyten und sind über geeignete Drähte 23» 24 mit einer (nicht gezeigten) Stromquelle über geeignete Kontroll- bzw. Regeleinrichtungen verbunden. Die Trommel 21 ist über (nicht gezeigte) geeignete Verbindungsdrähte mit der Stromquelle in Verbindung. Beim Betrieb wird ein elektrischer Strom durch die Elektroden 22, den Elektrolyten 20 und die Trommel 21 mit dem zu beschichtenden Gegenständen geschickt, und zwar ist die Trommel mit den darin befindlichen Gegenständen für die Egalisierungsstufe (Fig. 5) als Anode gepolt, während die Trommel 21 und die darin befindlichen Gegenstände für die Elektroabscheidung (Fig. 6) kathodisch gepolt sind.

Beispiel 1

Eine Menge gewöhnlicher Sechskantschrauben wurde in beim Feuerverzinken üblicherweise gewaschen, in Salzsäure gebeizt, und in Zinkammoniumchlorid mit. Flußmittel behandelt und getrocknet.

Die Schrauben wurden dann in einem Korb etwas mehr als 1 Minute lang in ein Zinkbad mit einer Temperatur von etwa 550⁰C getaucht. Beim Herausnehmen aus dem Zinkbad wurden die Schrauben etwa 5 Sekunden lang in demselben Korb zentrifugiert, um überflüssiges Zink abzuschleudern. Die Umfangsgeschwindigkeit des Korbes während des Zentrifugierens lag bei

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etwa 800 m/min.

Die Schrauben wurden dann in eine Egalisierungs- und Elektroabscheidungsvorrichtung eigener Konstruktion überführt, in der sie zuerst einer Egalisierung unterworfen wurden, bei der die Schrauben anodisch gepolt waren. Die Strom-

dichte lag bei 1,8 bis 1,9 A/dm Elektrodenfläche. Der Elektrolyt enthielt 12 g/l Zn, 20 g/l NaCN und 85 g/l NaOH. Die Elektrolyttemperatur wurde bei etwa 26⁰C gehalten. Die Egalisierung erfolgte etwa 15 Minuten lang, wobei etwa 10 u Zink von der Feuerverzinkungsschicht abgetragen wurden, die ursprünglich eine Dicke von etwa 60 bis 70 μ hatte. Außerdem wurden bei dieser Egalisierungsstufe alle größeren Zinkvorsprünge abgetragen.

Nach der Egalisierungsstufe wurde die Stromzufuhr etwa 5 Minuten lang abgeschaltet; währenddessen wurde der auf den Schrauben befindliche Zinkschlammoberflächenfilm gelöst.

Abschließend wurden die Schrauben in derselben Vorrichtung, wie sie für die Egalisierung benutzt wurde, jedoch mit umgekehrter Stromrichtung mit einer Elektrozink-Oberflächenschicht versehen. Die Stärke dieser Oberflächenschicht lag bei etwa 10/1, was durch Aufrechterhaltung dieser Stromrichtung für eine Zeitdauer von etwa 40 Minuten bei einer Stromdichte von etwas mehr als 1 A/dm erreicht wurde.

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Anschließend an diese Abscheidung der Zinkoberflächenschicht wurden die Schrauben in Wasser gespült und in herkömmlicher Weise gelb-chromatiert, erneut in Wasser gespült und in Heißluft getrocknet.

Beispiel 2

Die Verfahrensweise entsprach Beispiel 1, nur daß die Feuerverzinkungsschicht vor dem Egalisieren nur eine Schichtdicke von etwa 30 μ hatte, von denen während der Egalisierung bei einer Stromdichte von 1,8 A/dm über eine Zeitdauer von etwa 10 Minuten etwa 5 bis 10^u abgetragen wurden.

Die nachfolgende Tabelle zeigt Vergleichsergebnisse von Korrosionsprüfungen in Salznebel gemäß ASTM B 117-64 (5 + 1 % NaCl, 35 i 2°, pH 6,5 - 7,2) für erfindungsgemäß behandelte Schrauben (Beispiele I bis IV), feuerverzinkte . Schrauben (Beispiele V und Vl) und galvanoverzinkte Schrauben (Beispiele VII bis X).

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Beispiel bzw. Vgl.-beispiel	Zink schicht dicke	Stunden bis zum Beginn einer Zink korrosion (weißer Rost)	Stunden bis zum Be ginn einer Korrosion des Basismaterials (brauner Rost)
Bufo-Zink (I) blankchromatiert	6o ^un	16	800
Bufo-Zink (II) gelbchromatiert	60 pm	72	900
Bufo-Zink (III) grünchromatiert	60 pm	96	1000
Bufo-Zink (17) s chwarzchroma- tiert	60 pm	20	800
Feuerverzinkt (V) nicht chromatiert	60 jüm	0	750
Feuerverzinkt (VI) chromatiert	60 yum	16	800
Galvanoverzinkt (VII) blankchro matiert	10 pm	16	72
Galvanoverzinkt (VIII) gelb-be schichtet	10 /im	72	120
Galvanoverzinkt (IX) grünchro matiert	10 /im	96	144
Galvanoverzinkt (X) schwarζchro matiert	10 pm	20	72

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verzinken von Befestigungsmitteln wie Schrauben und Muttern, bei dem die Befestigungsmittel nach Wunsch gewaschen, gebeizt und mit Flußmittel behandelt werden, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Aufbringen einer ersten Zinkschicht durch Feuerverzinken;

b) elektrochemisches Egalisieren der ersten Zinkschicht; und

c) Aufbringen einer zweiten Oberflächenzinkschicht durch elektrolytische Abscheidung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Egalisierung (b) in einem Elektrolyten mit umgekehrter Stromrichtung im Vergleich zur Stromrichtung der Elektroabscheidung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Egalisierung der ersten Zinkschicht und die Elektrobeschichtung im selben Elektrolyten,jedoch mit wechselseitig umgekehrten Stromrichtungen durchgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel nach der Elektrobeschichtung chromatiert werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel mit einer Feuerverzinkungsschicht von größenordnungsmäßig 50 bis 80 μ Dicke versehen werden und die Egalisierung soweit getrieben wird, daß die Schicht danach eine Dicke von größenordnungsmäßig 45 bis 55 pm an den dünnsten Stellen und von etwa 50 bis 60 pm an den dicksten Stellen hat und daß die elektrolytische Beschichtung abschließend soweit erfolgt, daß die vereinigte endgültige Schicht eine gleichmäßige Dicke in der Größenordnung von 55 bis 65 pm, vorzugsweise etwa 58 bis 62 pm hat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel mit Gewinde versehen sind.

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