DE2720084A1 - Verfahren zur herstellung von einseitig mit zink beschichteten eisenmetallbaendern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von einseitig mit zink beschichteten eisenmetallbaendern

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Description

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4. Mai 1977 I 932/77
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verzinken von Eisenmetallgegenständen und insbesondere ein Verfahren zum kontinuierlichen Verzinken von Eisenmetallbändern, -streifen, -tafeln, -blechen o.dgl. (nachstehend zur Vereinfachung als Bänder bezeichnet) auf nur einer Seite.
Verzinkte Bleche oder Bänder werden in großem Umfang auf vielen Anwendungsgebieten eingesetzt, wo das Metall korrosiven Atmosphären oder anderen korrosiven Bedingungen ausgesetzt wird. Ein wichtiges Anwendungsgebiet für korrosionsbeständige verzinkte Bleche ist die Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien. Nur einseitig verzinktes Blech ist besonders erwünscht für Anwendungsgebiete, wo die eine Oberfläche gestrichen oder lackiert werden muß und die andere Oberfläche Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, die zu Rostbildung führen, übliches verzinktes Blech, das auf beiden Seiten mit Zink beschichtet ist, hat sich beispielsweise für Xraftfahrzeugkarosseriebleche nicht in großem Umfang durchsetzen können, insbesondere wegen des vergleichsweise schlechten äußeren Aussehens, das sich ergibt, wenn eine verzinkte Oberfläche emailliert, lackiert oder gestrichen wird. Es besteht daher ein ausgeprägtes Interesse der Technik an der Schaffung eines hinreichend billigen verzinkten Blechs, das nur auf der einen Seite mit Zink beschichtet ist, so daß die andere Seite unbeschichtet und damit zur Aufnahme eines endgültigen Lacküberzugs oder dergleichen geeignet bleibt.
Es sind bereits verschiedene Methoden zur Herstellung von Eisenmetallblechen oder -bändern mit einem Zinküberzug auf nur einer Seite angegeben worden, bei denen ein Schutz-
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Oberzug auf die eine Oberfläche eines Eisenmetallblechs oder -bandes aufgebracht wird (vgl. die üS-PSen 3 177 085 und 3 104 933), bevor das Blech oder Band in ein Heißtauch- oder Feuerverzinkungsbad getaucht wird; danach wird der Schutzüberzug wieder entfernt. Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von nur einseitig verzinktem Blech beschrieben worden, bei dem die eine Seite eines Stahlbandes elektrolytisch verzinkt und dabei die andere Seite des Stahlbandes nicht mit dem Elektrolytbad in Berührung gebracht wird (vgl. US-PS 3 483 098). Ferner ist auch ein Verfahren zur Entfernung eines dünnen Zinküberzugs von einer Seite eines unterschiedlich heißtauchbeschichteten Stahlbandes durch chemische oder elektrolytisehe Maßnahmen beschrieben worden (US-PS 3 178 305).
Da eine der hauptsächlichen technischen Methoden für die kontinuierliche Herstellung von verzinktem Blech, d.h. das kontinuierliche Heißtauchverzinkungsverfahren mit Wärmebehandlung im Verfahrenszug, die kontinuierliche Führung eines fortlaufenden oder endlosen Blechbandes durch eine Verzinkungsvorrichtung erfordert, in der das Band in einer reduzierenden Atmosphäre auf erhöhte Temperatur erhitzt wird, um unmittelbar vor dem Heißtauchverzinken Oxyde von der freien Metalloberfläche zu entfernen, muß jeglicher auf das Band aufgebrachter Schutzüberzug für das Zink unter den vorgenannten Erhitzungsbedingungen sehr beständig und fest anhaftend sein. Die bekannten Schutzüberzüge verlieren jedoch unter gewissen Bedingungen ihre Fähigkeit, fest an einer Eisenmetalloberfläche zu haften, wenn das Material in einer reduzierenden Atmosphäre auf erhöhte Temperaturen erhitzt wird, und sie ermöglichen daher eine Zlnkabscheidung auf der dann nicht mehr oder nicht mehr einwandfrei überzogenen Seite des Bandes. Ferner sind die elektrolytischen und chemischen Methoden recht kostspielig durchzuführen und sie erfordern spezielle Einrichtungen, die bei herkömmlichen kontinuierlich arbeitenden Heißtauchverzinkungsanlagen normalerweise nicht verwendet werden und daher gewöhnlich
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nicht vorhanden sind. Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von nur einseitig verzinkten Blechen oder BÄndern sind dahrr zur Anwendung bei der kontinuierlichen Vers.. zinkung in großem Maßstab nicht völlig zufriedenstellend. ,
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und wirksameres Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von nur einseitig verzinkten Eisenmetallbändern oder -blechen zu schaffen. In Verbindung damit bezweckt die Erfindung weiterhin die Angabe einer Arbeitsweise zur nur einseitigen Verzinkung von Eisenmetallbändern, die unter Heranziehung einer herkömmlichen kontinuierlich arbeitenden Verzinkungsanlage vom Typ des Sendzimir-Verfahrens durchgeführt werden kann, ohne daß kostspielige Änderungen der Vorrichtung oder der Betriebsbedingungen erforderlich wären. Es soll ein Verfahren zur Herstellung von nur einseitig verzinkten Eisenmetallbändern geschaffen werden, bei dem der Zinküberzug auf einem zunächst auf beiden Seiten mit Zink beschichteten Eisenmetallband ohne Anwendung elektrolytischer oder chemischer Arbeitsmaßnahmen leicht von nur einer Seite des Eisenmetallbandes entfernt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von nur einseitig mit Zink beschichteten Eisennetallbändern, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein fortlaufendes oder endloses Eisenmetallband kontinuierlich durch eine Zinkbeschichtungseinrichtung leitet und dort auf die eine Oberfläche des Eisenmetallbandes einen metallischen Zinküberzug einer zum Schutz der Oberfläche gegen Korrosion geeigneten Stärke und auf die andere Oberfläche des Eisenmetallbandes einen ultradünnen metallischen Zinkfilm aufbringt, das beschichtete Band kontinuierlich durch eine WSrmebehandlungszone leitet und dort nur auf den ultradünnen metallischen Zinkfilm .Wärme direkt einwirken läßt, den
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ultradünnen metallischen Zinkfilm in der Wärmebehandlungszone erhitzt, bis praktisch die Gesamtmenge des Zinks in dem Zinkfilm :u einem intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm umgewandelt ist, und das Erhitzen des Films beendet, bevor irgendein nennenswertes Anwachsen der Dicke der den Zinküberzug begleitenden, unter der Oberfläche liegenden intermetallischen Zink-Eisen-Legierungsschicht eintritt, und den intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm durch Anlegen einer Abriebskraft vollständig von der Oberfläche des Bandes entfernt.
Weitere bevorzugte Merkmale und Gesichtspunkte gehen aus der nachstehenden näheren Erläuterung des Verfahrens, auch in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung, hervor.
überraschenderweise wurde gefunden, daß anstelle der Ausbildung einer Diffusionsbindung zwischen der Oberfläche eines Eisenmetallbandes und einem dünnen Zinküberzug, der fest auf der Oberfläche des Eisenmetallbandes haftet und demgemäß schwierig zu entfernen ist, wie das an sich zu erwarten war, im Falle der Erzeugung eines sehr dünnen gleichmäßigen Zinkfilms oder Zinkmetallüberzugs direkt auf der glatten Oberfläche eines Eisenmetallbandes und nachfolgenden vollständigen Umwandlung in e:nen intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm durch gesteuerte Erhitzung der gebildete dünne intermetallische Oberflächenfilm so spröde und brüchig ist, daß er durch Einwirkenlassen mäßiger mechanischer Abriebs- oder Abschleifkräfte auf die Oberfläche der intermetallischen Zink-Eisen-Schicht leicht und rasch aufgebrochen und vollständig entfernt werden kann, so daß die eine Seite des Bandes danach vollständig frei von Zink und in einem ausgezeichneten Zustand für ein Lackieren, Streichen, Emaillieren oder Schweißen ist, während andererseits der schützende Zinküberzug auf der entgegengesetzten Seite des Bandes unbeeinträchtigt und in seinem
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beim Beschichten mit dem Zinküberzug herbeigeführten Zustand bleibt.
Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird ein sauberes langgestrecktes Eisenmetallband oder -blech, z.B. ein für die kontinuierliche Verzinkung geeignetes endloses Stahlband, vorzugsweise zunächst auf beiden Oberflächen, mit einem Zinküberzug versehen, etwa durch Heißtauchbeschichten, so daß das Band auf mindestens einer Seite des Bandes einen dünnen überzug oder Film aus Zink mit einem solchen Überzugsgewicht bzw. einer solchen Überzugsstärke aufweist, daß der überzug oder Film durch mäßiges Erhitzen rasch und vollständig in eine gleichmäßige dünne intermetallische Zink-Eisen-Schicht umgewandelt werden kann, die sich durch Anlegen mäßiger mechanischer Oberflächenabriebskräfte an die intermetallische Schicht leicht von der Oberfläche des Bandes entfernen läßt. ,
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Band auf den beiden Seiten unterschiedlich heißtauchbeschichtet, so daß auf der einen Seite ein schützender Zinküberzug von hinreichender Dicke, um das erforderliche Ausmaß an Schutz gegen Korrosion herbeizuführen, und auf der anderen Seite der vorgerannte gleichmäßige dünne Zinkfilm oder -überzug gebildet wird. Danach, und vorzugsweise bevor der überzug oder Film erstarrt, wird die Seite des Bandes, auf der sich der dünne Zinkfilm befindet, mit einem Gasbrenner oder einer anderen zweckdienlichen Wärmequelle erhitzt, so daß Wärme im wesentlichen nur der mit dem dünnen Zinkfilm überzogenen Seite des Bandes zugeführt wird; dies führt dazu, daß der dünne Zinkfilm vollständig in eine gleichmäßige intermetallische Zink-Eisen-Schicht umgewandelt wird. Die in dieser Weise gebildete dünne intermetallische Zink-Eisen-Schicht wird danach mechanisch abgebürstet oder in anderer Weise abgerieben, um eine vollständige Entfernung der intermetallischen Schicht von der
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Oberfläche des Bandes herbeizuführen. Es ergeben sich eine saubere Eisenmetalloberfläche auf der einen Seite des Bandes und ein schützender Zinküberzug auf der entgegengesetzten Seite des Bandes.
Um die rasche und vollständige Umwandlung des Zinküberzugs oder -films in eine intermetallische Zink-Eisen-Schicht und die vollständige Entfernung der dünnen intermetallischen Zink-Eisen-Schicht sicherzustellen, ist es zweckmäßig, daß bei dem auf der einen Oberfläche des Bandes gebildeten gleichmäßigen Zinküberzug oder -film so wenig Zink wie möglich auf der Oberfläche dieser einen Seite verbleibt; vorzugsweise sollte der Zinkfilm nicht mehr als etwa 2,5 Mikron (μ) (0,10 mil) und besonders bevorzugt nur etwa 1,3 Mikron (p> (0,05 mil) dick sein. Der schützende Zinküberzug auf der entgegengesetzten Seite des Bandes kann irgendeine gewünschte Stärke aufweisen, gewöhnlich wird er jedoch wesentlich dicker sein als der zu entfernende Zinkfilm. Wenn das Eisenmetallband selbst dünn ist, kann die entgegengesetzte, mit dem stärkeren Zinküberzug beschichtete Seite des Streifens gekühlt werden, vorzugsweise unmittelbar nachdem der dünne Zinkfilm zur Bildung des intermetallischen Z*ink-Eisen-Films erhitzt wird. Durch rasches Kühlen der entgegengesetzten, mit der stärkeren Zinkschicht überzogenen Seite des Bandes wird die Bildung einer dicken, unter der Oberfläche liegenden intermetallischen Zink-Eisen-Schicht (nachstehend auch als Unterschicht bezeichnet) zwischen dem Eisenmetallträger und dem schützenden Zinküberzug weitmöglichst unterdrückt, wodurch die Aufrechterhaltung guter Formbarkeitseigenschaften des einseitig mit Zink beschichteten Produkts gewährleistet wird.
Bei der bevorzugten Heißtauchbeschichtungsmethode zur Bildung des ultradünnen Zinküberzugs oder -films auf mindestens einer Seite des Eisenmetallbandes kann das Heißtauch-
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verzinkungsbad irgendeine für die kontinuierliche Heißtauchbeschichtung eines fortlaufenden oder endlosen Stahlbandes geeignete Zusammensetzung aufweisen. Die Temperatur des Beschichtungsbades wird vorzugsweise etwas oberhalb der normalen Badtemperatür von etwa 454°C (85O°F) gehalten, vorzugsweise bei etwa 482°C (900°F), um die vollständige Umwandlung des dünnen Zinkfilms in den gewünschten intermetallischen Zink-Eisen-Film zu beschleunigen.
Beim Heißtauchbeschichten des Eisenmetallbandes hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Entfernung des überschüssigen Zinküberzugmaterials zur Bildung des ultradünnen Zinkfilms auf der einen Seite des Bandes durch Anblasen von Gasstrahlen gegen die eine Seite des heißtauchbeschichteten Bandes, wenn dieses aus den Beschichtungsbad abgezogen wird, herbeizuführen, da es mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden technischen Mitteln nicht praktisch oder kaum erreichbar ist, den gewünschten ultradünnen Heißtauch-Zinkbeschichtungsfilm mittels herkömmlicher Walzen zur Steuerung des Beschlchtungsgewichtes bzw. der Schichtdicke zu bilden. Es ist klar, daß gewünschtenfalIs natürlich auch die Dicke des Zinküberzugs auf der entgegengesetzten Oberfläche des Bandes durch Aufblasen von Gasstrahlen gesteuert werden kann. Geeignete Vorrichtungen und Arbeitsweisen zur Steuerung des Uberzugsgewichtes auf einer oder beiden Seiten des Bandes sind in der US-PS 3 932 683 sowie dort zitierten Patentschriften angegeben.
Eine zweckmäßige Maßnahme zur raschen und vollständigen Umwandlung des dünnen Zinkfilms auf der einen Oberfläche des Bandes in den gewünschten intermetallischen Zink-Eisen-Film, der dann durch Einwirkenlassen mechanischer Abriebsoder Abschleifkräfte leicht entfernt werden kann, besteht darin, nur die mit dem dünnen Zinkfilm überzogene Seite des Bandes - vorzugsweise unmittelbar nach der Entfernung von überschüssigem Zink und bevor der dünne Zinkfilm erstarrt - der Einwirkung
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eines Gasbrenners oder einer anderen Wärmequelle auszusetzen, die in der Lage ist, den dünnen Zinkfilm auf eine hinreichende Temperatur zu erhitzen, um eine Umwandlung des Zinkfilms in einen gleichmäßigen intermetallischen Zink-Eisen-Film - besonders mit einem mittleren Eisengehalt zwischen etwa 4 und 20 Gewichtsprozent und vorzugsweise etwa 7 bis 12 Gewichtsprozent - herbeizuführen und dabei gleichzeitig eine wesentliche Erhitzung der entgegengesetzten Oberfläche des Bandes zu vermeiden. Sobald einmal der intermetallische Zink-Eisen-Film auf der dünn mit Zink beschichteten Seite des Bandes gebildet ist, sollte eine weitere Erhitzung des Bandes vermieden werden, um die Bildung einer nachteilig dicken intermetallischen Unterschicht auf der entgegengesetzten, mit dem dickeren Zinküberzug beschichteten Seite des Bandes zu verhindern; eine derartige Unterschicht würde die Formbarkeit des dickeren Zinküberzugs beträchtlich verringern.
Die Temperatur, auf die die mit dem dünnen Zinkfilm beschichtete Seite erhitzt wird, um die Umwandlung des dünnen Zinkfilms zu dem gewünschten intermetallischen Zink-Eisen-Film herbeizuführen, ist umgekehrt abhängig von der Erhitzungsdauer des Bandes, d.h. eine vergleichsweise niedrige Temperatur erfordert eine vergleichsweise längere Erhitzungsdauer, und umgekehrt. Infolge der Geschwindigkeit, mit der das Band durch eine typische moderne kontinuierlich arbeitende Verzinkungsanlage läuft, ist es schwierig, die Temperatur, die das Band in der Wärmebehandlungszone erreicht, mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu messen. Da jedoch der dünne Zinkfilm vorzugsweise in geschmolzenem Zustand gehalten wird, um die Bildung des intermetallischen Zink-Eisen-Films zu beschleunigen, liegt die niedrigste Bandtemperatur, bei der das Band gehalten werden sollte, etwas oberhalb des Schmelzpunktes des Zinkbeschichtungsbades; dieser liegt bei einem herkömmlich zusammengesetzten Beschichtungsbad für die kontinuierliche
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Heißtauchbeschichtung in der Gegend von etwa 454°C (85O°F). Innerhalb des bevorzugten Betriebstemperaturbereiches zwischen etwa 482 und etwa 815°C (900 - 15OO°F) und bei der besonders bevorzugten Arbeitstemperatur von etwa 538°C (1OOO°F) liegen die Erhitzungszeiten in der Gegend von etwa 8 bis 10 Sekunden, was die Anwendung von Durchlaufgeschwindigkeiten von etwa 45 bis 52 m/Minute (150 - 170 feet per minute) und damit gut innerhalb der Grenzen für einen wirtschaftlichen Betrieb der meisten modernen Verzinkungsanlagen erlaubt.
Die Art des Erhitzers oder Ofens, der für das Erhitzen der mit dem dünnen Zinkfilm überzogenen Oberfläche benutzt wird, ist für die erfolgreiche Durchführung des Verfahrens nicht entscheidend. Es kann irgendein herkömmlicher Erhitzer oder Ofen herangezogen werden, der zur Verwendung bei der kontinuierlichen Wärmebehandlung eines endlosen Metallbandes geeignet ist. Ferner kann irgendeine zweckdienliche Methode zur Beheizung des Ofens Anwendung finden, z.B. Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, entweder mit direkter Befeuerung in den Ofen oder in Strahlungsrohren, oder Induktionserhitzung. Ein geeigneter Ofen zur Verwendung mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen weist eine einfache offene kastenartige Stützstruktur auf, die mit einem Isoliermaterial ausgekleidet ist, das der mit dem dünnen Zinkfilm überzogenen Seite des vorbeilaufenden Bandes direkt zugekehrt ist. Es sollte dafür Sorge getragen werden, daß eine Störung oder ein Aufreißen des dünnen geschmolzenen Zinkfilms oder das Auftreten lokalisierter Heißstellen durch irgendwelche Gasstrahlen oder sonstige Anteile des Erhitzungsgases vermieden wird. Der Ofen wird in dem Verarbeitungszug vorzugsweise so dicht wie möglich zu der Stelle, wo zwecks Steuerung der Uberzugsdicke die Gasstrahlen aufgeblasen werden, angeordnet, so daß die Wärmebehandlung des Bandes beginnt, bevor der geschmolzene Uberzugsfilm Zeit hatte, sich abzukühlen und zu erstarren. ■
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Die in dieser Weise gebildete dünne intermetallische Zink-Eisen-Schicht der vorgenannten Art kann von dem Eisenmetallband durch Anlegen einer geeigneten Abriebskraft an die Oberfläche der dünnen intermetallischen Schicht leicht und rasch entfernt werden, ohne daß dabei die physikalischen Eigenschaften des Eisenmetallbandes oder der schützende Zinküberzug, der auf der anderen Oberfläche des Bandes verbleibt, geändert werden. So kann dieser dünne intermetallische Film leicht durch Einwirkenlassen von Abriebskräften mfttels irgendwelcher geeigneten Einrichtungen, wie z.B. Bürsten, Abschleifkissen, Sandstrahlen oder Aufblasen von Schleifstaub, entfernt werden. Die Bürsten oder Abschleifkissen können von beliebiger Art und Ausbildung sein, vorausgesetzt, daß die Oberfläche des Bandes während des Abschleifvorganges durch die Abriebsmittel nicht in unzulässigem Maße angegriffen oder beschädigt wird. Die Borsten der Bürsten und die Abschleifkissen können beispielsweise aus Stahl- oder Messingdraht bestehen. Die Borsten oder Fasern der Bürsten bzw. der Kissen können z.B. auch aus Hexamethylenadipamid (Nylon) oder anderen synthetischen faserbildenden Materialien bestehen. Ferner können die Borsten und Fasern der Bürsten oder Kissen gewünschterifalIs mit einem schleifend wirkenden Material überzogen oder imprägniert sein. Die Abriebskräfte können zur Einwirkung gebracht werden, während die Oberfläche des Bandes und/oder die Abriebsmittel trocken oder naß sind, z.B. durch Flüssigkeitsbesprühung oder Tauchen in ein beispielsweise wäßriges Bad. Wenn die Abriebskräfte an diesen intermetallischen Zink-Eisen-Film zur Einwirkung gebracht werden, während das Band und die Abschleifmittel trocken sind, sollte eine Einrichtung zum Sammeln und Abführen der von dem Band entfernten Feinteilchen aus intermetallischen Zink-Eisen-Verbindungen vorgesehen werden, um eine Verschmutzung der Umgebungsatmosphäre und gesundheitsschädigende Bedingungen zu vermeiden.
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Der dünne intermetallische Zink-Eisen-Film kann von der Oberfläche des Bandes zu irgendeinem Zeitpunkt nach der Legierungsbildung in diesem Film entfernt werden. So kann die Entfernung des intermetallischen Zink-Eisen-Films gewünschtenfalls bis zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor der endgültigen Verwendung des Bandes zurückgestellt werden. Im allgemeinen ist es jedoch bequemer, den intermetallischen Zink-Eisen-Film unmittelbar nach der Umwandlung des ultradünnen Zinkfilms in den intermetallischen Zink-Eisen-Film zu entfernen, vorzugsweise innerhalb des Verfahrensganges unmittelbar nach der Kühlung des Bandes auf Umgebungstemperatur.
Das Verfahren der Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Weise eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Gemäß der Zeichnung wird ein Band 10 aus Flußstahl mit einer Stärke von 1,3 mm (0,050 inches) und einer Breite von 1,22 m (48 inches) von einer Rolle 11 abgezogen und durch einen Oxydationsofen 12 geleitet, in dem das Band 10 unter oxydierenden Bedingungen erhitzt wird, um eine dünne gleichmäßige Oxydschicht auf dem Band zu bilden. Das Flußstahlband sollte vor dem Beschichten mindestens auf der Seite, auf die der dünne Zinkfilm aufgebracht werden soll, ein verhältnismäßig glattes Oberflächenprofil aufweisen, um die Zinkentfernung auf der dünn beschichteten Seite zu erleichtern. Ein typisches geeignetes Profil hat beispielsweise eine Spitzenhöhe, im arithmetischen Mittel, von etwa 1 Mikron (40 micro inches) und eine Spitzendichte von etwa 40 - 48 Spitzen/cm (100 - 120 peaks per inch). Das Band, das mit einer Vorschubgeschwindigkeit von etwa 45 - 52 m/Minute (150 - 170 feet per minute) läuft, wird durch einen eine reduzierende Atmosphäre enthalten-
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den Ofen 14 geleitet, in dem die Oxydschicht zu einer fest anhaftenden Eisenmetallschicht, die frei von Oxyden und anderen Verunreinigungen ist, reduziert wird. Ein umschließender Auslaufkasten 15 führt von dem Reduktionsofen 14 zu einer Stelle unterhalb der Oberfläche des schmelzflüssigen Heißtauchzinkbeschichtungsbades 16. Letzteres hat eine Temperatur von 482°C (90O0F). Das Beschichtungsbad 16 in der Wanne 17 enthält etwa 0,17 Gewichtsprozent Aluminium und 0,09 Gewichtsprozent Blei, der Rest besteht im wesentlichen aus Zink. Der Streifen 10 tritt mit einer Temperatur von etwa 482 bis 5100C (900 - 95O°F) in das Bad 16 ein und läuft dann in der BeschAchtungswanne 17 um eine Tauchwalze 19 und danach senkrecht aufwärts aus der Beschichtungswanne 17 heraus und zwischen Düsen 20 und 21 hindurch, wobei jede Düse für sich so eingestellt wird, daß Wasserdampfstrahlen mit einer Temperatur von etwa 177°C (35O°F) gegen die entgegengesetzten Oberflächen des Bandes geblasen werden. Hierdurch werden ein gleichmäßiger dünner Zinkfilm auf der dünn beschichteten Seite des Bandes, der eine Stärke von etwa 1,0 bis 1,3 Mikron (0,04 - 0,05 mil) hat, und ein dickerer Zinküberzug mit einer Stärke von 11,4 bis 12,7 Mikron (0,45 - 0,50 mil) auf der dicker mit Zink beschichteten Seite des Bandes 10 gebildet. Das Band 10 läuft dann senkrecht rufwärts an einer Erhitzungszone vorbei, die einen gasbefeuerten Ofen 22 umfaßt, der eine Flamme mit einer Temperatur von 538 bis 815°C (1000 - 150O0F) während eines Zeitraums von etwa 10 Sekunden direkt auf die Seite des Bandes, auf der sich der sehr dünne Zinkfilm befindet, richtet. Während sich das Band an dem Ofen 22 vorbei bewegt, ist die zugeführte Wärme ausreichend, um den dünnen Zinkfilm vollständig in eine intermetallische Zink-Eisen-Schicht mit einem mittleren Eisengehalt im Bereich zwischen 7 und 12 Gewichtsprozent umzuwandeln.
Unmittelbar nach der Bildung der intermetallischen
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Zink-Eisen-Schicht, die nunmehr den Oberflächenfilm darstellt, wird das Band vorzugsweise rasch in einer Kühlzone 23 durch Aufblasen von Wasserdampf niedrigerer Temperatur, z.B. einer Temperatur von etwa 149°C (3000F), auf die mit dem dickeren Zinküberzug beschichteten Seite des Bandes gekühlt, um das Band rasch auf eine Temperatur unterhalb der Temperaturen abzukühlen, bei denen eine deutliche weitere Zunahme der Dicke der intermetallischen Schicht auf der mit dem stärkeren Zinküberzug beschichteten Seite des Bandes eintritt. Das Band wird dann über Walzen 24 und 25 und um eine Antriebswalze 26 zu einer Abschleifstation 28 geleitet. Die Abschleifstation 28 umfaßt ein Paar zylindrischer Bürsten 30 und 31 von 25,4 cm (10 inch) Durchmesser, die Seite an Seite nebeneinander angeordnet sind. Zu jeder der Bürsten ist eine Stützwalze 32 bzw. 33 auf der entgegengesetzten Seite des Bandes 10 unterhalb der jeweiligen Bürste 30 bzw. 31 angebracht. Die Borsten der Bürsten 30 und 31 bestanden aus synthetischen Fasern und waren mit einem Gemisch von Siliziumcarbid und Aluminiumoxyd als Schleifmittelteilchen (Handelsprodukt Scotch-BriteR, Type "A" Discs, Fine) imprägniert. Die Bürsten 30 und 31 bringen milde Abriebskräfte auf die dünne intermetallische Zink-Eisen-Schicht zur Einwirkung und führen eine vollständige Entfernung dieser Schicht herbei, so daß die betreffende Oberfläche des Bandes danach vollständig frei von Zink ist. Einwandfreie Ergebnisse wurden auch mit Bürsten 30 und 31 erzielt, deren Drahtborsten aus kohlenstoffreichem Stahl bestanden und einen Durchmesser von etwa 0,4 mm (0,016 inch) hatten. Oberhalb der Bürsten 30 und 31 ist eine Haube 35 angebracht, um bei dem Bürstvorgang gebildete Teilchen zu entfernen. Danach läuft das Band zu einer nicht dargestellten Aufnahmetrommel.
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung wurden der dünne Zinkfilm, der auf einer der breiten Oberflächen des Eisenmetällbandes er-
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zeugt wird, und der schützende Zinküberzug, der auf der entgegengesetzten breiten Oberfläche des Bandes gebildet wird, nach einem Heißtauchbeschichtungsverfahren aufgebracht. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das Verfahren der Erfindung auch zur Entfernung eines dünnen Zinküberzugs oder -films, der in anderer Weise als durch Heißtauchbeschichtung auf einem Eisenmetallband abgeschieden worden ist, angewendet werden kann. Beispielsweise wird bei der elektrolytischen Aufbringung eines schützenden Zinküberzugs auf eine Oberfläche eines Stahlbandes häufig unvermeidlich ein dünner Zinküberzug längs mindestens der Ränder des Bandes gebildet, selbst wenn angemessene Vorkehrungen getroffen werden, um nur eine Oberfläche des Bandes elektrolytisch zu beschichten; dies beruht auf der als "ümkriechvorgang" ("wrap-around" effect) zu bezeichnenden Erscheinung. Das Verfahren der Erfindung eignet sich zur Entfernung derartiger, längs der Randteile von elektrolytisch einseitig beschichteten Eisenmetallbändern elektrolytisch abgeschiedener dünner Zinkfilme oder -überzüge.
Wenn in den vorliegenden Unterlagen von einem Zinküberzug oder -film oder einem Zinkbeschichtungsbad u.dgl. gesprochen wurde, so ist klar, daß unter der Bezeichnung "Zink" nicht nur die üblichen metallischen Zinküberzüge und die üblichen Verzinkungsbäder zu verstehen sind, sondern auch Zinklegierungsüberzüge und -bäder, die ein oder mehrere weitere Metalle, z.B. Aluminium, Blei, Antimon, Magnesium oder irgendein Metall, das in einem Schutzüberzug auf Zinkbasiß oder in Heißtauchbeschichtungsbädern auf Zinkbasis verwendet werden kann, enthalten.
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Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von einseitig mit Zink beschichteten
    Eisenmetallbändern
    Patentansprüche
    G)
    \J Verfahren zur Herstellung von nur einseitig mit Zink beschichteten Eisenmetallbändern, dadurch gekennzeichnet, daß man ein fortlaufendes oder endloses Eisenmetallband kontinuierlich durch eine Zinkbeschichtungseinrichtung leitet und dort auf die eine Oberfläche des Eisenmetallbandes einen metallischen Zinküberzug einer zum Schutz der Oberfläche gegen Korrosion geeigneten Stärke und auf die andere Oberfläche des Eisenmetallbandes einen ultradünnen metallischen Zinkfilm aufbringt, das beschichtete Band kontinuierlich durch eine Wärmebehandlungszone leitet und dort nur auf den ultradünnen metallischen Zinkfilm Wärme direkt einwirken läßt, den ultradUnnen metallischen Zinkfilm in der Wärmebehandlungszone erhitzt, bis praktisch die Gesamtmenge des Zinks in dem Zinkfilm zu einem intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm umgewandelt ist, und das Erhitzen des Films beendet, bevor irgendein nennenswertes An-
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    wachsen der Dicke der den Zinküberzug begleitenden, unter der Oberfläche liegenden intermetallischen Zink-Eisen-Legierungsschicht eintritt, und den intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm durch Anlegen einer Abriebskraft vollständig von der Oberfläche des Bandes entfernt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem ultradünnen Zinkfilm eine Maximalstärke von etwa 2,5 Mikron (0,10 mil)gibt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man durch das Erhitzen einen intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm mit einem mittleren Eisengehalt zwischen etwa 4 und 20 Gewichtsprozent bildet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man durch das Erhitzen einen intermetallischen Zink-Eisen-Oberflächenfilm mit einem mittleren Eisengehalt von etwa 7 bis 12 Gewichtsprozent bildet.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zinküberzug und den ultradünnen Zinkfilm durch einen kontinuierlichen Heißtauchbeschichtungsprozess mit unterschiedlichem Schichtdickenauftrag aufbringt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zinküberzug und den ultradünnen Zinkfilm durch einen elektrolytischen Verzinkungsprozess aufbringt.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß man den ulträdünnen metallischen Zinkfilm in der Wrirmebehand lungs zone erhitzt, bevor der Film erstarrt.
  8. 8. Verehren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
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    gekennzeichnet, daß man den ultradünnen metallischen Zinkfilm in einer Dicke von etwa 1,0 bis 1,3 Mikron (0,04 - 0,05 mils) bildet.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dicke des ultradünnen metallischen Zinkfilms durch Aufstrahlen eines gasförmigen Mediums steuert.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß man einen ultradünnen metallischen Zinkfilm mit einer Zusammensetzung von etwa 0,17 Gewichtsprozent Aluminium, etwa 0,09 Gewichtsprozent Blei und zum Rest im wesentlichen Zink aufbringt.
  11. 11. Einseitig mit Zink beschichtete Eisenmetallbänder, dadurch gekennzeichnet, daß sie nr.ch dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10 hergestellt worden sind.
    /0R7
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