DE3212508C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf der Oberfläche eines Metallgegenstandes, insbesondere eines Stahlbandes, bei dem auf die gereinigte und erwärmte Metalloberfläche zunächst eine Schicht eines schmelzflüssigen Metalls aufgebracht wird und dann in die noch schmelzflüssige Schicht Metalle, Metallverbindungen und deren Gemisch als Pulver oder Granulate eingebracht werden.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (GB-PS 12 69 150) ist die Punktschweißeigenschaft eines eisenhaltigen, mit einer Zinkschicht zum Zwecke des Korrosionsschutzes überzogenen Gegenstandes dadurch verbessert, daß nach dem Überziehen des Gegenstandes mit Zink in einem Zinkbad verstreut Teilchen aus metallischem Eisen oder einer Eisenlegierung auf die noch schmelzflüssige Zinkschicht aufgebracht werden. Um den Korrosionsschutz der Zinkschicht nicht zu vermindern, ist die Anzahl der Teilchen klein, und die Teilchen dringen auch nicht allzu tief in die Zinkschicht ein.

Ferner ist es bekannt (US-PS 33 67 753), auf die noch nicht erstarrte Zinkschicht eines mit schmelzflüssigem Zink überzogenen Bandes mineralische Partikel, wie Pulver aus Portlandzement oder Dolomit, aufzubringen. Diese Maßnahme dient vor allen Dingen der Vermeidung von Zinkblumen, weil so die Anzahl der Kristallisationskeime in der Zinkschicht erhöht wird. Darüber hinaus dient die mineralische Schicht als Untergrund (Haftvermittler) für einen nachfolgenden Farbanstrich.

Es ist auch bekannt, daß korrosionsgefährdete Metalloberflächen, insbesondere von Stahlbändern, die zum Schutze gegen Korrosion mit einer dünnen Schicht aus Zink, Zinn oder Aluminium versehen sind, auf lange Dauer nicht korrosionsbeständig sind, weil durch in der Atmosphäre enthaltene, korrosivwirkende Stoffe die Korrosionsschutzschicht im Laufe der Zeit abgetragen wird. Die Dauer des Korrosionsschutzes hängt daher im wesentlichen von der Dicke der Überzugsschicht ab.

Schon aus Kostengründen ist man daran interessiert, die Dicke des auf die Metalloberfläche aufgebrachten Korrosionsüberzuges so gering wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde ist nach neuen Überzugsverfahren und Überzugs­ stoffen gesucht worden, welche ein wesentlich besseres Korrosionsverhalten als die bisher bekannten aufweisen. Darüber hinaus sind bereits seit langem Bemühungen un­ ternommen worden, um derartige metallische Schutzüber­ züge, wie z. B. Zink- und Aluminiumüberzüge, mit einer Färbung zu versehen. Zur Erhöhung der Korrosionsbestän­ digkeit eines Überzuges ist bereits verschiedentlich die Verwendung von Metall-Legierungen an Stelle reiner Me­ talle vorgeschlagen worden. So wird in der europäischen Patentanmeldung 00 38 904 zur Verbesserung der Korrosi­ onsbeständigkeit einer Zinkbeschichtung empfohlen, dem Zinkbad bis zu 2% Magnesium zuzusetzen.

Um einen farbigen Überzug guter Korrosionsbeständigkeit auf einem metallischen Gegenstand zu erhalten, ist in der DE-AS 16 21 435 vorgeschlagen worden, auf den Metall­ gegenstand eine Zinn- oder Zinklegierung aufzubringen, welcher geringe Mengen an Titan, Mangan, Vanadium, Zirkon, Kadmium, Kupfer, Blei, Chrom oder Arsen zugesetzt sind. Der Überzug wird nach dem Aufbringen noch im schmelz­ flüssigen Zustand mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in Berührung gebracht, wodurch auf der Oberfläche des Über­ zuges ein dünner Oxidfilm gebildet wird. Infolge der In­ terferenz des auf die Oberfläche auffallenden Lichtes zeigt ein derartiger Überzug in Abhängigkeit von der Schichtdicke des Oxidfilms eine unterschiedliche Färbung.

Die Verwendung von Legierungen zum Überziehen von Metall­ gegenständen kann insofern von Nachteil sein, als Le­ gierungen häufig wesentlich andere Eigenschaften als das reine Metall aufweisen. So zeigen beispielsweise die Schmelzen aus einer Zink-Aluminium-Legierung eine wesent­ lich höhere Aggressivität des schmelzflüssigen Metalls als Schmelzen aus reinem Zink.

Da bei den bekannten Verfahren die Herstellung eines Überzuges auf der Metalloberfläche durch Eintauchen des Metallgegenstandes in ein Bad aus schmelzflüssigem Überzugsmetall oder durch anderweitiges Aufbringen, wie Aufgießen oder Aufspritzen des flüssigen Überzugsmetalls auf die Oberfläche des Metallgegenstandes, erfolgt, unterliegen bei Verwendung einer Zink-Aluminium-Legierung als Überzugsmetall die Behälter, in denen das schmelzflüssige Metallbad gehalten wird, einem wesentlich höheren Verschleiß. Unter Umständen kann es sogar notwendig werden, wesentlich teurere Behälter aus einem keramischen Material für das schmelzflüssige Überzugsmetall zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf der Oberfläche eines Metallgegenstandes anzugeben, das die obigen Nachteile vermeidet und mit dem sowohl farbige Überzüge als auch solche verbesserter Korrosionsbeständigkeit herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Metalle, Metallverbindungen oder deren Gemische verwendet werden, die einen Korrosionsschutz und/oder eine Färbung an der Oberfläche des Überzugs bewirken, und daß das Pulver oder das Granulat in die schmelzflüssige Schicht bei erhöhter Temperatur des Pulvers oder Granulates eingebracht wird.

Bei der Erfindung wird der Korrosionsschutz und/oder die Färbung der Oberfläche zum einen durch die Art des ausgewählten Pulvers oder Granulates und zum anderen dadurch erreicht, daß das Pulver oder Granulat mit erhöhter Temperatur eingebracht wird. Aufgrund der erhöhten Temperatur des Pulvers oder Granulates bleibt die Schicht schmelzflüssig, so daß das Granulat und das Pulver in die Schicht eindringen können und hier vollständig eingebettet eine dichte Schicht bilden. Deshalb hat ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Metallgegenstand nicht nur eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, sondern er läßt sich auch abkanten, ohne daß Risse entstehen. Würde das Pulver oder Granulat dagegen nicht die erhöhte Temperatur haben, dann würde es nur zu einem geringen Teil in das schmelzflüssige Metall eindringen können. Von einer auch Abkantungen überdauernden Verankerung des Granulates oder Pulvers in der Schicht kann dann keine Rede mehr sein. Die Bildung der Schicht aus schmelzflüssigem Überzugsmaterial kann auf verschiedene, an sich bekannte Art und Weise geschehen, beispielsweise durch Eintauchen des Gegenstandes in ein Bad aus schmelzflüssigem Überzugsmetall, durch Aufspritzen von schmelzflüssigem Metall auf die Oberfläche des zu beschichtenden Körpers oder Auftragen mittels Auftragsrolle.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. So hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Pulver oder Granulat eine Temperatur hat, die oberhalb der Liquidustemperatur des Überzugsmetalls liegt.

Die Eindringtiefe des Pulvers oder Granulates hängt nicht nur von der Viskosität des schmelzflüssigen Überzuges, sondern auch von der Geschwindigkeit ab, mit der das Pulver in den schmelzflüssigen Überzug eingebracht wird. Bei einer nicht ausreichend großen kinetischen Energie ist das Pulver nicht in der Lage, die Oberflächenspannung des schmelzflüssigen Metalls zu überwinden und durch die Oberfläche in das schmelzflüssige Metall einzudringen. Das Pulver lagert sich dann lediglich an der Oberfläche der Schicht des schmelzflüssigen Überzugsmetalls ab und bildet dort eine schlecht haftende und leicht entfernbare zusätzliche Überzugsschicht. Deshalb ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der schmelzflüssige Metallüberzug durch Tauchmetallisieren auf die Oberfläche des Metallgegenstandes aufgebracht und das Pulver durch Flammspritzen in den schmelzflüssigen Metallüberzug eingebracht wird.

Sie lagern sich dann lediglich an der Oberfläche der Schicht aus schmelzflüssigem Überzugsmetall ab und bilden dort eine schlecht haftende und leicht entfern­ bare, zusätzliche Überzugsschicht.

Gemäß einem Vorschlag der Erfindung wird der schmelz­ flüssige Metallüberzug durch Tauchmetallisieren auf die Oberfläche des Metallgegenstandes aufgebracht und das Pulver durch Flammspritzen in den schmelzflüssigen Me­ tallüberzug eingebracht.

Es empfiehlt sich, den schmelzflüssigen Überzug durch Eintauchen des Metallgegenstandes in ein Bad des entspre­ chenden schmelzflüssigen Metalls aufzubringen. Auf diese Weise wird in jedem Fall eine ausreichend dicke Schicht flüssigen Metalls aufgebracht, die eine gute Einbettung und Haftung der eingebrachten Pulverkörner gewährleistet. Die Dicke des schmelzflüssigen Überzuges wird vorzugs­ weise mit an sich bekannten Mitteln, wie z. B. Abblasdüsen, eingestellt und im Hinblick auf die Korngröße der einzu­ bettenden Pulverkörner und des gewünschten Korrosions­ schutzes optimiert.

Zum Einbringen des Pulvers eignet sich die Methode des Flammspritzens vor allem deshalb, weil bei Anwendung dieser Methode die Temperatur und die kinetische Energie der in die Beschichtung einzubringenden Pulverteilchen in weiten Grenzen variiert und entsprechend den Erforder­ nissen eingestellt werden kann.

Die Teilchengröße der verwendeten Pulver sollte die Schichtdicke des auf den Metallgegenstand aufgebrachten Metallüberzuges nicht überschreiten. Zur Erzielung beson­ ders gleichmäßiger Eigenschaften der Beschichtung über die gesamte Beschichtungsfläche hat es sich als vorteil­ haft herausgestellt, Pulver mit einer Teilchengröße von 60 µm, insbesondere mit einer Teilchengröße von 10 bis 25 µm, zu verwenden.

Durch Einbringen verschiedener Metallverbindungen können die physikalischen Eigenschaften des schmelzflüssigen Überzuges in unterschiedlicher Weise beeinflußt und ver­ bessert werden. So kann beispielsweise durch Einbringen von Metallpulver entsprechender Korngröße und entspre­ chend gewählter Temperatur der Überzug aus schmelzflüs­ sigem Metall mit einem anderen Metall legiert werden. Wird die Temperatur der eingebrachten Pulverteilchen derart gewählt, daß ein Aufschmelzen der Pulver in der Schicht aus schmelzflüssigem Überzugsmetall vermieden wird, so lagern sich die Teilchen in der Schicht ein, ohne ihre kugelige Gestalt zu verlieren. In diesem Fall werden die physikalischen Eigenschaften der Überzugsschicht ins­ gesamt im wesentlichen von den Eigenschaften der einge­ brachten Pulver und deren Packungsdichte im Überzug be­ stimmt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in den Überzug aus schmelzflüssigem Metall Metalloxide, Metallcarbide oder Metallnitride oder deren Gemische eingebracht.

Für den Überzug eines Metallgegenstandes wird vorzugs­ weise ein an sich bekannte korrosionsbeständiges Metall gewählt, dessen Korrosionsbeständigkeit durch Einbringen entsprechender Metall- bzw. Metalloxidpulver erhöht wird. Dabei ist es möglich, bereits durch Einbringen ver­ hältnismäßig geringer Pulvermengen eine deutliche Ver­ besserung des Korrosionswiderstandes der Gesamtschicht zu erreichen. Durch Einbringen geeigneter Metalloxid­ pulver kann darüber hinaus eine Färbung der Metallbe­ schichtung erreicht und durch Kombination unterschiedli­ cher Metalloxidpulver in weiten Grenzen variiert werden. Ferner können durch Einbringen von Metallcarbid- oder Metallnitridpulvern, beispielsweise Bornitrid, oder de­ ren Gemischen in die Oberfläche einer Grundschicht aus einem relativ weichen schmelzflüssigen Metall die abra­ siven Eigenschaften der Gesamtschicht aus schmelzflüssi­ gem Metall wesentlich verbessert werden.

Bei der Verwendung von Zink, Zinn oder Aluminium als Überzugsmetall wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfin­ dung vorgeschlagen, Pulver von an der Luft unter Normal­ bedingungen nicht oxydierenden Metallen, insbesondere von Chrom, Nickel und Edelstahl oder deren Gemischen, in die Schicht aus schmelzflüssigem Überzugsmetall ein­ zubringen. Hierdurch wird der Korrosionswiderstand der gesamten Überzugsschicht wesentlich gesteigert.

Zur Herstellung einer farbigen Zink-, Zinn- oder Alumi­ niumbeschichtung auf einem Metallgegenstand wird weiter vorgeschlagen, Metalloxidpulver, wie beispielsweise Manganoxid, Zirkoniumoxid, Molybdänoxid, Titanoxid oder deren Gemisch, in den schmelzflüssigen Metallüberzug ein­ zubringen. Auf diese Weise lassen sich weiße, graue und blaue Überzüge herstellen, deren Korrosionsbestän­ digkeit weit besser als die von Zink-, Zinn- oder Alumi­ niumüberzügen gleicher Stärke ist.

Anhand der Zeichnung wird ein Beispiel des erfindungsge­ mäßen Verfahrens erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Stahlband, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren be­ schichtet worden ist. Auf dem Stahlband 1 ist eine Schicht 2 aus schmelzflüssigem Zink aufgebracht. Unregel­ mäßig verteilt in der Zinkschicht befinden sich Pulver­ körner 3 aus Aluminium- und Titanoxid. Die Größe der ein­ gelagerten Partikel beträgt zwischen 20 und 30 µm. Die Oberfläche des so beschichteten Stahlbandes 1 zeigte we­ sentlich bessere Korrosionsbeständigkeit als bei einem vergleichbaren Überzug aus reinem Zink. Die Farbe des Überzuges war weiß bis grau. Die Haftung des Überzuges war gut. Bei Abkantung der Probe um 90° waren im Bereich der Abkantung keinerlei Risse erkennbar.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines Überzugs auf der Oberfläche eines Metallgegenstandes, insbesondere eines Stahlbandes, bei dem auf die gereinigte und erwärmte Metalloberfläche zunächst eine Schicht eines schmelzflüssigen Metalls aufgebracht wird und dann in die noch schmelzflüssige Schicht Metalle, Metallverbindungen oder deren Gemische als Pulver oder Granulate eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß Metalle, Metallverbindungen oder deren Gemische verwendet werden, die einen Korrosionsschutz und/oder eine Färbung an der Oberfläche des Überzugs bewirken, und daß das Pulver oder das Granulat in die schmelzflüssige Schicht bei erhöhter Temperatur des Pulvers oder Granulates eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Pulvers oder Granulates beim Einbringen in die schmelzflüssige Schicht oberhalb der Liquidustemperatur des schmelzflüssigen Metalls gehalten wird.