DE2733075C2

DE2733075C2 - Vorrichtung zum Schmelzbeschichten von Draht

Info

Publication number: DE2733075C2
Application number: DE2733075A
Authority: DE
Inventors: Michel Grand-Lancy Kornmann; Marcel Thônex Nussbaum; Jürgen Chéne-Bougeries Rexer
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1977-07-19
Publication date: 1986-11-27
Also published as: BE856939A; CH616351A5; SE7708323L; SE434472B; DE2733075A1; IT1114640B; CA1107577A; US4169426A

Description

— daß der Einlaß (19) ein Rohr (20) aufweist, das verstellbar in einer Öffnung des unteren Wandabschnitts eingesetzt und lang genug ist, um diesen Auslaß (21) in einer angehobenen Stellung zu erreichen,

— daß eine Einschließung sich von dem oberen Wandabschnitt nach oben erstreckt und eine Kammer (31) bildet, die mit dem Auslaß (21) ausgerichtet ist, wobei diese Kammer an eine Quelle (32) eines unter Druck stehenden Schutzgases angeschlossen ist,

— daß eine Heizeinrichtung (24) an dem Behälter (14) und an der Düse (17) nahe dem Einlaß (19) und dem Auslaß (21) vorhanden ist, um das thermisch schmelzbare Material darin in geschmolzenem Zustand zu erhalten,

— daß eine Speicherrolle (3) vorhanden ist zum axialen Vorschieben des Drahtes (2) in Aufwärtsrichtung im Wege des Einlasrss/Auslasses durch das thermisch schmelzbare Material hindurch und durch das Schutzgas und die Kammer (31) und

— daß eine Kühleinrichtung (29) oberhalb der Kammer (31) in dem Weg des Drahtes (2) angeordnet ist, die eine Ablenkeinrichtung (28) aufweist, welche mit dem drahtförmigen Element in Eingriff bringbar ist, sowie eine Kühlmittelquelle (30), die auf den beschichteten Draht (2) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherrolle (3) mit einer Arbeitsgeschwindigkeit angetrieben ist, die groß genug ist, um jeden Teil des Drahtes (2) die Distanz zwischen dem Einlaß (19) und dem Auslaß (21) in weniger als 5 χ IO² s durchlaufen zu lassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (24) eine Hochfrequenzspule aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

^einknot Haft A\t* Δ hlAnlroinrifhtiincr OÄ\ i»in#» Rnllp ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine stromaufwärts zum Einlaß (19) gerichtete Vorbehandlungseinrichtung (P) zum Reinigen des Drahtes (2) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzbeschichten von Draht der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art

Unter Schmelzbeschichten versteht man eine Beschichtungstechnik, bei weicher der zu überziehende Gegenstand schnell durch ein Bad mit thermisch schmelzbarem Material hindurchgezogen wird, wobei sich dieses Material beim Kontakt mit dem kalten Gegenstand verfestigt und auf diesem in Form eines dünnen Filmes haften bleibt

Da die Einlaßöffnung für die das Beschichtungsbad enthaltende Düse bei der eingangs genannten Vorrichtung dem Drahtdurchmesser angepaßt ist, wird ein Entweichen des flüssigen Beschichtungsmaterials über den Düseneinlaß verhindert Die im Vergleich zum Drahtdurchmesser zwei- bis dreimal so große Bemessung des Düsenauslasses stellt einen Kompromiß dar zwischen der Notwendigkeit einer hinreichend großen Öffnung, mit der sichergestellt wird, daß der Draht beim Vibrieren nicht die Kanten des Auslasses berührt, und andererseits der Notwendigkeit, das Heraustreten des flüssigen Beschichtungsmaterials zu verhindern.

Eine eingangs genannte Vorrichtung ist aus der US-PS 34 84 280 bekannt Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der Draht beim Durchtritt durch die Düse mit einem Film aus Kupfer überzogen. Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß aufwendige Manipulationen notwendig sind, um den wenig formstabilen Draht mit seinem vorderen Ende durch die engen Öffnungen des Düsenein- und -auslasses hindurchzuführen. Von Nachteil ist es auch, daß die Beschichtungsdikke bei dieser bekannten Vorrichtung nur über die Draht-Vorschubgeschwindigkeit steuerbar ist. So muß diese Vorschubgeschwindigkeit auf Kosten der Produktionskapazität verringert werden, um größere Beschichtungsdicken realisieren zu können.

Weitere Nachteile dieser bekannten Vorrichtung betreffen die Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Beschichtungsdicke. Da eine konstante Temperatur des schmelzbaren Materials innerhalb der Düse nicht gewährleistet ist, besteht immer die Gefahr, daß ein gewisser Teil des Beschichtungsbades durch den konstanten Hitzeentzug durch den Draht verfestigt, so daß die Dicke der Überzugsschicht nicht konstant gehalten werden kann. Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung sind auch darauf zurückzuführen, daß.der frisch beschichtete Draht bei Verlassen der Düse unmittelbar der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt wird.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist es auch, daß der frisch beschichtete Draht nach Verlassen der Düse in der Umgebungsatmosphäre relativ langsam abkühlt und dementsprechend lange einer thermischen Belastung ausgesetzt ist, welche Materialeigenschaften des Drahtes ungünstig beeinflußt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine eingangs genannte Vorrichtung zum Schmelzbeschichten von Draht zu schaffen, die einfach zu bedienen ist sowie gleichmäßige und fehlerfreie Überzüge bei großem Mengendurchsatz gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe in Übereinstimmung mit rjpm kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Das verstellbare Rohr am Düseneinlaß hat zwei erfindungswesentliche Funktionen. Vollständig bis an den Düsenauslaß in die Düse hineingeschoben isoliert dieses Rohr den Draht vollständig vom Beschichtungsbad, wodurch die Manipulation des Drahtes bei seiner Einführung wesentlich erleichtert ist. Andererseits dient es in mehr oder weniger abgesenktem Zustand dazu, die Ein-

tauchlänge des Drahtes in das Beschichtungsbad zu variieren, wodurch die Verweildauer des Drahtes im Bad veränderbar und dadurch die Beschichtungsdicke einstellbar ist, ohne den auf möglichst großen Durchsatz eingestellten Drahtvorschub verändern, vor allem verringern zu müssen.

Durch die Anordnung einer Schutzgaskammer unmittelbar an den Düsenauslaß wird erreicht, daß der Draht bei Verlassen der Düse in eine chemisch neutrale Atmosphäre eintritt,, so daß eine merkliche Oxidation der Meniskusoberiläche des Beschichtungsbades verhindert wird, die zu einer ungünstigen Veränderung der Beschichtungsbedingungen führen würde. Besonders wichtig ist diese Schutzgaskammer bei kritischen Paarungen des Drahtmaterials und des Beschichtungsmaterials wie beispielsweise Aluminium-Eisen, und zwar im Hinblick auf eine Zentrierung des Drahtes hinsichtlich seiner Ummantelung. Durch diese Zentrierung wird nämlich erreicht, daß der Draht an seinem gesamten Umfang gleichmäßig mit dem Beschichtungsmaterial bedeckt wird.

Die erfindungsgemäß im Düsen- und Behälterbereich angeordnete Heizeinrichtung dient dazu, eine konstante Temperatur des Beschichtungsbades sicherzustellen. Damit wird einerseits jedes Risiko einer möglichen plötzlichen Verfestigung eines Teils des Beschichtungsbades verhindert und andererseits die Einstellung einer reproduzierbaren Dicke der Überzugsschicht gewährleistet, welche in starkem Maße von der Badtemperatur abhängt. Vorteilhafterweise ist die Heizeinrichtung als schnell reagierende Hochfrequenz-Heizung ausgelegt

Die erfindungsgemäß anschließend an die Schutzgaskammer angeschlossene Kühleinrichtung hat den Zweck, die Gesamtzeit, während der der Draht einer thermischen Belastung ausgesetzt ist drastisch herabzusetzen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Beschichtungsvorrichtung beträgt die Gesamtzeit der Erwärmung seit dem Eintritt eines Drahtstückes in die Düse bis zur Kühleinrichtung weniger als ICH s, so daß die Eigenschaften des Drahtes, insbesondere seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Zugbelastungen während des Behandlungsvorgangs praktisch nicht merkbar verändert werden. Die vorteilhaft kurze Gesamterwärmzeit wird durch eine Speicherrolle gewährleistet, die dem axialen Vorschub des Drahtes dient und vorteilhafterweise eine Arbeitsgeschwindigkeit aufweist, die groß genug ist, um jeden Teil des Drahtes die Distanz zwischen Düseneinlaß und Düsenauslaß in weniger als 5 χ 10²S durchlaufen zu lassen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Gesamtansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzbeschichten von Draht,

F i g. 2 eine Detailansicht des Auslaßbereichs der Vorrichtung von F i g. 1 und

F i g. 3 ein Diagramm, in dem die mit der Vorrichtung von F i g. 1 und 2 erreichbare Beschichtungsdicke als Funktion der Beschichtungsdauer dargestellt ist.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Abwickelspule 1, von welcher der zu umhüllende Draht 2 mit großer Geschwindigkeit kontinuierlich abgewikkelt wird, um über verschiedene Vorbehandlungseinrichtungen auf eine Speicherrolle 3 zu geraten, welche mit einem Antrieb 4 versehen ist und auf welche der umhüllte Draht aufgewickelt wird. Der von der Rolle I abgezogene Draht 2 passiert zunächst eine erste Führungsrolle 5, um dann in eine Vorbehandlungseinrichtung Pzu gelangen, welche die Reinigung des Drahtes 2 sicherstellt, bevor dieser umhüllt wird. Diese Vorbehandlungseinrichtung P besteht aus einer Anzahl von Entfettungs- und/oder chemischen Reinigungsbädem, nämlich aus einem ersten alkalischen Entfettungsbad 6, einem zweiten Trichloräthylen-Entfettungsbad 7 und einem dritten Säure-Reinigungsbad 8, gefolgt von einem Spülbad 9 und einem Flußmittelbad 10, sowie abschließend einem Trockentunnel 11. Das Flußmittelbad 10 besteht aus einer wäßrigen Lösung eines Flußmittels, beispielsweise einer Mischung der Salze NH4CI und ZnCl₂, falls der Draht verzinkt werden soll, wobei die Konzentration des Flußmittels kleiner ist als 0,4 g/l, vorzugsweise kleiner als 0,1 g/l.

Der gereinigte und getrocknete Draht 2 passiert danach Umlenkrollen 12a, 126 und 12c; bevor er vonunten in einen Schmelzofen 13 gelangt, der einen vertikal angeordneten Behälter 14 umfaßt, der beispielsweise aus Formguß besteht und mit Heizelementen 15 versehen ist, welche an eine elektrische Energiequelle 16 angeschlossen sind. An der Außenwand des Behälters 14 springt eine Düse 17 vor, die aus einem röhrenförmigen Teil mit rundem oder rechteckigem Querschnitt besteht, das an seinem freien Ende 17a verschlossen ist und beispielsweise aus Aluminiumoxidguß besteht. Der Behälter 14 und die Düse 17 sind mit einem Material 18 angefüllt, welches den Draht 2 umhüllen soll. An der Außenwand der Düse 17 sind zwei einander diametral gegenüberliegende, auf der gleichen vertikalen Achse angeordnete öffnungen vorgesehen, wobei eine untere öffnung 19 mit einem verschiebbar angeordneten, senkrechten Rohr 20 aus feuerfestem Material versehen ist und mit diesem zusammen den Drahteinlaß bildet, wobei der innere Querschnitt der öffnung und des Rohres exakt dem Querschnitt des nackten Drahtes 2 entspricht. Die obere öffnung 21 ist mit einer runden Hülse

22 versehen, welche koaxial zu dieser öffnung ausgerichtet ist und zusammen mit dieser den Drahtauslaß bildet. Die runde Hülse 22 besteht aus einem durch das flüssige Material 18 nicht schmelzbaren Material und weist einen Innendurchmesser auf, der ungefähr zwei- oder dreimal größer ist als derjenige des Drahtes 2.

Die Düse 17 ist mit einer Heizeinrichtung 24 versehen, welche eine Hochfrequenzspule umfaßt, die mit einer Hochfrequenz-Quelle 25 verbunden ist und unter Mitwirkung einer Regeleinrichtung 26 in bekannter Weise geregelt wird, wobei der Eingang der Regeleinrichtung 26 mit einem Thermoelement 27 verbunden ist, welches in unmittelbarer Nähe des Drahtes 2 in das Innere der Düse 17 hineinragt, und dessen Ausgang mit einem Steueranschluß der Hochfrequenz-Quelle 25 verbundenist

Die Umlenkrolle 12c und die Düse 17 sind so aufeinander ausgerichtet, daß der Draht 2 frei mit großer Geschwindigkeit in vertikaler Richtung von unten nach oben durch die Düse 17 hindurchgelangen kann, wobei

der Draht 2 durch die untere öffnung 19 und das verschiebbare Rohr 20 in die Düse 17 eintritt und diese durch die obere öffnung 21 und die runde Hülse 22 verläßt, bevor es mit einer über der Düse 17 angeordneten Umlenkrolle 28 in Richtung auf die Speicherrolle 3 gelenkt und dort aufgewickelt wird.

Am Ausgang der Düse 17 befindet sich eine Schutzvorrichtung für den Draht, welche aus einer röhrenförmigen Kammer 31 besteht, die senkrecht um den her-

ausragenden Teil der runden Hülse 22 angeordnet ist und stetig mit einem Schutzgas, beispielsweise Argon oder Stickstoff von geringem Druck gefüllt wird. Die Schutzgasversorgung ist dabei symbolisch durch den Pfeil 32 angedeutet

Die nach der Düse 17 angeordnete Umlenkrolle wird permanent gekühlt Als Kühleinrichtung dient eine Düse 29, welcher ein Gasstrom unter Druck zugeführt wird. Die Gasversorgung ist schematisch durch den Pfeil 30 angedeutet

Die Vorbehandlung des Drahtes 2 in der Vorbehandlungseinrichtung P dient dazu, die Drahtoberfläche für die nachfolgende Beschichtung zu präparieren, wobei insbesondere alle Fett- und/oder Oxidspuren von der Drahtoberfläche entfernt werden sollen, so daß eine gute Benetzung des Drahtes gewährleistet ist. in diesem Zusammenhang dient die Behandlung mit Flußmittel dazu, sowohl den Draht vor dem Eintreten in die Düse 17 vor Oxidation zu schützen als auch die darauffolgende Benetzung des Drahtes im Inneren der Düse zu verbessern.

Der kalte Draht 2 passiert die mit dem geschmolzenen Material 18 gefüllte Düse 17 mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 400 m/min und hat eine Verfestigung des Materials 18 auf dem kalten Draht 2 zur Folge, in der Weise, daß der Draht die Düse 17 mit einer Schicht ummantelt verläßt, deren Dicke unter anderem durch das Material 18 bestimmt wird. Der Innenquerschnitt der Düse 17 ist so gewählt, daß die Zufuhr einer geeigneten Menge geschmolzenen Materials zum die Düse durchlaufenden Draht 2 gewährleistet ist.

Der Überzug des Drahtes durch Verfestigung des geschmolzenen Materials kann nur stattfinden, wenn sich ein ausreichender Kontakt während der kurzen Verweildauer des Drahtes in der Düse aufbaut Die Verweildauer ist sehr kurz und beträgt zwischen 1O⁴ und 5 χ 10-²s. Von entscheidender Bedeutung ist es also, daß sich eine gute Benetzung des Drahtes während der kurzen Kontaktzeit ausbildet Wie bereits ausgeführt, ist für die gute Benetzung eine entsprechende Vorbehandlung des Drahtes notwendig. Es ist aber auch erforderlich, daß die Flußmittelschicht die den Draht beim Eintreten in die Düse bedeckt so dünn wie möglich ist damit diese Schicht während der kurzen Verweildauer in der Düse vollkommen abgetragen wird. Aus diesem Grunde wird ein Flußmittelbad sehr geringer Konzentration, vorzugsweise mit einer Konzentration kleiner als 0,5 g/l verwendet Die Benetzung der Drahtoberfläche läßt sich außerdem durch ein Aufrauhen dieser Oberfläche verbessern. Dieses Aufrauhen kann in Form eines mechanischen Poliervorgangs zusätzlich zu den bereits beschriebenen Vorbehandlungen vorgesehen sein.

Durch die runde Hülse 22 am Auslaß der Düse 17 wird ein Heraustreten des geschmolzenen Materials 18 aus der oberen Düsenöffnung 21 verhindert Die Bewegung des Drahtes 2 hat zwar die Tendenz, geschmolzenes Material mitzunehmen, die Kapillarkräfte und die Schwerkraft halten den Meniskus der Schmelze jedoch innerhalb der Düse. Die Oberflächenform des geschmolzenen Materials 18 im Bereich der oberen öffnung 21 ist schematisch in F i g. 2 dargestellt Die Wirkung der Kapillar- und Schwerkraft sind in der Figur schematisch durch Pfeile 34 angedeutet Als zusätzliche Maßnahme gegen das Austreten geschmolzenen Materials 18 ist das Hülsenmaterial so gewählt daß eine Benetzung der Hülse durch das geschmolzene Material nicht stattfindet Zur Stabilisierung des Meniskus trägt bei, daß der Innendurchmesser der Hülse zwei- bis dreimal so groß ist wie der Drahtdurchmesser.

Nach der Beschichtung in der Düse kann der Draht gegebenenfalls verschiedenen thermischen Behandlungen unterworfen werden, welche dazu dienen, verschies dene Eigenschaften des Substrats, der Umhüllung und/ oder der Grenzschicht günstig zu verändern.

Die resultierende Beschichtungsdicke hängt von einer Anzahl von Parametern ab, nämlich von der Anfangsdicke des Drahtes, der Reinheit und Rauhigkeit der Drahtoberfläche, der Durchtrittsgeschwindigkeit durch die Düse, der Verweildauer im Bad, die von der Durchtrittsgeschwindigkeit und der Eintauchlänge abhängt, der Badtemperatur und der Anfangstemperatur des Drahtes. Es ist beobachtet worden, daß die Dicke der erhaltenen Schicht zunächst zunimmt, ein Maximum überschreitet und schließlich in Abhängigkeit von der Verweildauer im Bad wieder abnimmt. Im Diagramm von F i g. 3 ist die Veränderung der Schichtdicke E in Abhängigkeit von der Verweildauer Γ des Drahtes im Bad für einen Inox-Stahldraht dargestellt, der durch ein Aluminiumbad mit einer Temperatur von 693° C geführt wird. Die Kurve A bezieht sich auf einen Draht von 0,2 mm Durchmesser und die Kurve B auf einen Draht von 0,5 mm Durchmesser.

Die Beschichtungsdicke nimmt ab, wenn die Temperatur des Bades steigt und wenn der Draht erwärmt in das Bad eintritt Durch Beeinflussung der verschiedenen Größen, kann eine vorbestimmte Beschichtungsdicke erzeugt werden. Relativ große Schichtdicken lassen sich auch dadurch erzeugen, daß der Draht nacheinander mehrere Male dieselbe Düse durchläuft oder wenn die Beschichtungsvorrichtung eine Vielzahl von Düsen umfaßt, die vom Draht nacheinander durchlaufen werden, wobei der Durchmesser der Düsenöffnungen dem durch die Beschichtung dicker werdenden Draht angepaßt sein müssen. Wenn die äußere Beschichtung für die beabsichtigte Anwendung zu groß ist, was insbesondere dann der Fall sein kann, wenn ein thermoplastisches Material mit großer Viskosität als Badmaterial verwendet wird, ist es zweckmäßig, am Düsenauslaß ein Diaphragma zur Dickenbegrenzung mit einem Innenteil vorzusehen, welches dem gewünschten Durchmesser entspricht
Die Struktur der Beschichtung hängt von der Durchtrittsgeschwindigkeit des Drahtes durch die Düse ab und zwar in der Art, daß die Verfestigungsstruktur zunächst sehr klein ist und eine geringere Segregation bei größeren Durchführgeschwindigkeiten aufweist
Die beschriebene Beschichtungsvorrichtung weist zweckmäßigerweise folgende Abmessungen auf: Der Rauminhalt für den Schmelzofen 13 beträgt 1,51 und der Innendurchmesser der Düse 17, der gleichzeitig die maximale Eintauchlänge bestimmt, beträgt 12 mm. Mit einer derartigen Vorrichtung können Drähte mit Durchmessern in der Größenordnung von Millimetern und mit Durchlaufgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 400 m/min überzogen werden.

Mit der beschriebenen Beschichtungsvorrichtung lassen sich die unterschiedlichsten Arten von drahtförmigen Gegenständen beschichten. Diese Gegenstände können aus Metall bestehen, beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Kupfer, Titan, Nickel, Niob, Molybdän oder Legierungen dieser Metalle. Ebenso lassen sich nichtmetallische Gegenstände beschichten. Folgende Be-Schichtungsmaterialien sind zweckmäßig: Metalle, wie beispielsweise Aluminium, Zink, Zinn, Kupfer, Nickel, Vanadin oder Legierungen dieser Metalle. Für nichtmetallische Überzüge eignet sich thermoplastisches Mate-

rial wie beispielsweise Glas. Es lassen sich auch supraleitende Überzüge auf Drähten auf der Basis von Niob oder Molybdän anbringen. Im Beschichtungsbad können auch feine und dauerhafte Partikel, beispielsweise aus Aluminium, Siliziumkarbid, Diamant usw. vorgesehen sein, um mit Schleifmitteln ummantelte Drähte zu erhalten, die sich im Gebrauch durch eine besondere Widerstandsfähigkeit auszeichnen.

Die kurzen Durchlauf- oder Beschichtungszeiten haben den großen Vorteil, daß das Substrat nicht verändert wird. Außerdem lassen sich auf diese Weise Materialien aus gehärtetem Kohlenstoffmaterial beschichten, die nach den bekannten Tauchverfahren nicht beschichtbar sind. Durch die kurzen Beschichtungszeiten können auch Überzüge aus thermodynamisch nicht stabilen Materialien realisiert werden. Als Beschichtungsmaterial verwendbar sind auch Legierungen mit großen Intervallen zwischen den Schmelzpunkten. Fraktionelle Verfestigung ist wegen der kurzen Beschichtungszeit nicht zu erwarten. Weiterhin lassen sich bei Draht-Beschichtungsmaterial-Paarungen wie Zinn-Aluminium oder Zinn-Zink empfindliche intermetallische Verbindungen vom Typ Fe2AU oder Fe2Zns aufbauen. Schließlich ist es möglich, einen Draht mit sehr niedrigem Schmelzpunkt mit einem Metall hohen Schmelzpunktes zu überziehen, wie beispielsweise einen Aluminiumdraht mit einer Kupferschicht.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen: Etwa für kathodische Schutzanwendungen in Form von mit Zn, Al oder Mb beschichtetem Eisendraht, Schweißelektroden in Form von mit Kupfer überzogenem Inox-Eisen, emaillierte Drähte für Motorwicklungen, Drahtverstärkungen für Reifen und Schleifdrähte für Sägen.

Beispiel 1
Überziehen eines Kohlenstoffeisens mit Zink

Hierzu wird die oben beschriebene Vorrichtung kontinuierlich mit einem Federdraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7% beschickt, der auf einen Durchmesser von 0,5 mm ausgezogen ist Die Durchlaufgeschwindigkeit durch die Beschichtungsdüse beträgt 450 m/min.

Vor dem Durchlaufen der Düse wird der Draht vorbehandelt: Alkalisch entfettet, gespült, säurebehandelt mit HCI, gespült, flußmittelbehandelt und getrocknet. Die Flußmittelbehandlung wird in einem wäßrigen Bad einer Mischung der Salze NH₄Cl und ZnCl₂ im Verhältnis von 1 :9 durchgeführt, wobei die Konzentration der Mischung 0,1 g/l beträgt

Anschließend durchläuft der Draht die Düse, welche aus Armco-Eisen besteht und mit geschmolzenem Zink gefüllt ist das auf einer Temperatur von 425°C gehalten ist. Die Düse mit rundem Querschnitt weist einen Innendurchmesser von 10 mm auf und die runde Hülse am Auslaß der Düse besteht aus Aluminium. Als Schutzgasatmosphäre ist Stickstoff gewählt

Der dermaßen beschichtete Eisendraht weist eine Zinkschicht von 30 μπι Dicke auf, die glatt und glänzend ist Die Grenzschicht Eisen-Beschichtung ist vollständig frei von intermetallischen Verbindungen. Ein Wickeltest auf einem Dorn zeigt daß der Durchmesser des beschichteten Drahtes gleichmäßig dreimal so groß ist wie der Durchmesser des nackten Drahtes selbst und daß eine gute Anhaftung des Zinkes auf dem Eisendraht erreicht ist Die Zugfestigkeit vor der Beschichtung beträgt 510 N/mm² und nach der Ummantelung 540N/

mm². Der ummantelte Draht weist unter Spannung einen guten Korrosionswiderstand auf.

Beispiel la

Zur Beschichtung wird ein Draht benutzt, der demjenigen aus Beispiel 1 entspricht, aber weich anstatt hart gezogen ist. Es werden dieselben Behandlungsschritte ausgeführt wie im Beispiel 1. Nach der Umhüllung wird der Draht einer thermischen Behandlung von einigen Minuten bei 320⁰C unterworfen, um die Haftung zwischen Draht und Beschichtung zu verbessern. Anschließend werden Zugversuche unternommen mit dem Resultat, daß die Zugfestigkeitswerte von Beispiel 1 bei der gewählten thermischen Behandlung auch mit einem Draht erreichbar sind, dessen Querschnitt um 80% geringer ist, ohne jede Beeinträchtigung der Beschichtung.

Beispiel 2

Überziehen eines Drahtes aus rostfreiem Stahl mit Aluminium

Ein Draht aus rostfreiem austenitischem Stahl (18% Cr und 8% Ni) mit einem Durchmesser von 0,1 mm wird wie in den vorhergehenden Beispielen mit einer Geschwindigkeit von 450 m/min gezogen und einer Vorbehandlung gemäß Beispiel 1 unterzogen. Der Inox-Draht durchläuft daraufhin die Düse aus Formguß, welche mit geschmolzenem Aluminium (99,99% Al) mit einer Temperatur von 69O⁰C gefüllt ist. Diese Düse mit rundem Querschnitt weist einen Innendurchmesser von 12 mm auf und die runde Hülse an ihrem Auslaß besteht aus Aluminium. Der Draht ist am Auslaß von einer Stick-Stoffatmosphäre umgeben.

Die Dicke der Beschichtung auf dem Draht beträgt 30 μΐη. Die Grenzschicht Eisen-Aluminium ist frei von intermetallischen Verbindungen und die Aluminiumschicht weist eine gute Haftfähigkeit auf. Die mechanisehen Eigenschaften des Drahtes bleiben unverändert

Beispiel 3
Überziehen eines Drahtes aus austenitischem rostfrei-

em Stahl mit einer Zinklegierung

Ein Draht aus austenitischem rostfreiem Stahl (18/8)

mit einem Durchmesser von 1 mm durchläuft mit einer Geschwindigkeit von 450 m/min die im Beispiel 1 angegebene Düse, die mit einer Zinklegierung (0,1% Al), gehalten auf 430° C gefüllt ist.

Die Dicke der erhaltenen Zinkschicht beträgt 30 μίτι. An der Grenzfläche ist keine intermetallische Verbindung festzustellen und die Haftfähigkeit der Beschichtung ist ausgezeichnet

Beispiel 4
Überziehen eines Drahtes aus Kohlenstoffeisen mit

Aluminium

Ein Eisendraht mit 0,7% Kohlenstoff und einem Durchmesser von 0,5 mm wird mit einer Geschwindigkeit von 450 m/min durch ein* Düse gezogen, welche derjenigen aus Beispiel 2 entspricht wobei die Temperatur des Bades mit geschmolzenem Aluminium bei 690° C gehalten wird.
Die derart erhaltene Aluminiumbeschichtung auf

dem Draht weist eine Dicke von 50 μπι auf, die gut auf dem Draht haftet, wobei die Grenzfläche zwischen Draht und Beschichtung frei von intermetallischen Verbindungen ist.

5 Beispiel 5

Es wird eine Beschichtung mit der Anordnung aus Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch die Schutzgasatmosphäre aus Stickstoff am Ausgang der Düse entfällt. io

Das Resultat ist eine Beschichtung mittelmäßiger Qualität, die nicht gleichmäßig auf dem Gesamtumfang des Drahtes verteilt ist.

Beispie I 6 15

Überziehen eines Kupferdrahtes mit Nylon

Ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,6 mm wird mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min durch 20 eine Düse geführt, die mit Nylon bei einer Temperatur von 300° C gefüllt ist.

Die Dicke der Nylonbeschichtung auf dem Kupferdraht beträgt 50 μΐη. Diese Beschichtung erweist sich als gleichmäßig, gut haftend und isolierend. Ein derartig 25 beschichteter Draht kann wie ein emaillierter Draht für Motorwicklungen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen - 30

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schmelzbeschichten von Draht mit schmelzbarem Material, mit einem Behälter mit einer seitlichen Düse, der bis zu einem Niveau oberhalb dieser Düse gefüllt werden kann, wobei die Düse einen unteren Wandabschnitt bzw. einen oberen Wandabschnitt aufweist, die mit einem röhrenförmigen Einlaß bzw. einem ringförmigen Auslaß versehen sind, die vertikal ausgerichtet sind und koaxial zueinander verlaufen, wobei der Einlaß einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen dem eines zu beschichtenden Drahtes gleich ist, und der Auslaß einen Durchmesser aufweist, der im we- is sentlichen zwischen zwei- und dreimal so groß ist wie der Durchmesser des Einlasses und aus einer Substanz besteht, die im wesent'ichen von dem thermisch schmelzbaren Material nicht benetzbar ist, dadurch gekennzeichnet,