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Verfahren zum Überziehen von Metallen auf schmelzflüssigem Wege unter
Verwendung von Legierungen, die Zinn, Zink und Cadmium enthalten Die Erfindung betrifft
einen wirksamen Schutz gegen die Korrosion von Metallen und Legierungen durch einen
dauerhaften Überzug von silbrigem Aussehen, der auf ihnen durch Eintauchen in eine
geschmolzene Cadmiumlegierung erzeugt wird,- deren Verwendungstemperatur eine solche
ist, daß sie keinerlei Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften des Grundmetalls
ausübt, selbst wenn dieses innere Spannungen aufweist, die, sei es durch Härten
auf kaltem oder auf warmem Wege entstanden sind.
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Bisher ermöglichte kein Metallüberzugsverfahren auf warmem Wege die
Vereinigung der drei obenerwähnten wesentlichen Eigenschaften, nämlich des tatsächlichen
Schutzes gegen Korrosion, des dauernd silbrigen Aussehens und der Beibehaltung der
mechanischen Eigenschaften des Grundmetalls.
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Die in der Technik der schmelzflüssigen Metallüberzugsverfahren verwendbaren
Metalle sind wegen ihres niedrigen Schmelzpunktes praktisch Zink, Cadmium, Blei
und Zinn.
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Zunächst ist zu bemerken, daß das reine Blei und das reine Cadmium
keine Verwandtschaft mit dem Eisen und dem Kupfer haben. Diese Metalle müssen also
vorher mit einem anderen Metall legiert werden, welches gleichzeitig Verwandtschaft
zu dem Grundmetall wie dem Zusatzmetall besitzt. Dieser dritte Bestandteil kann
Zinn oder Antimon sein, wenn das Zusatzmetall Blei ist, und Zinn oder Zink, wenn
es sich um Cadmium handelt.
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Die aus Zink, den Legierungen Pb - Sri oder Pb - Sb, reinem Zinn oder
den Gruppen (#id - Zn und Cd - Sn gebildeten Überzüge `verwirklichen eine manchmal
zwei der genannten Bedingungen, keine jedoch alle drei. Tatsächlich schmilzt das
Zink bei 4z8° C. Die Temperatur des Zinkbades beträgt im Mittel 470° C. Der Schutz
ist an sich wirksam, aber der Zinkfilm wird schnell oxydiert. Die Behandlungstemperatur
bewirkt eine beträchtlich nachteilige Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften
der behandelten Stähle.
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Die Legierungen Pb - Sn (z. B. mit 5 °@o Zinn oder Pb -T Sb) sind
bei verhältnismäßig niedriger Temperatur (35o° C) verwendbar, aber der Schutz der
Stähle gegen Korrosion ist gleich Null, die geringste Unterbrechung
des
Bleifilms ruft ein schnelles Anfressen des darunterliegenden Eisens hervor, und
zwar infolge der elektromotorischen Kräfte, welche bei Zusammentreffen von Blei
und Eisen auftreten.
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Das reine Zinn schmilzt bei 23o° C. Es* kann also in einem Temperaturbereich
von 25o bis 26o" C verwendet werden, d. h. einem solchen; der niedrig genug ist,
um die Behandlung der kalt oder warm gehärteten Stähle zu gestatten, ohne ihre mechanischen
Eigenschaften zu ändern. Das Aussehen der frisch verzinnten Gegenstände ist ein
vollkommenes, aber auch hier ist der Schutz gegen Korrosion sehr gering. Es treten
sehr schnell Rostflecken auf, die das ursprüngliche Aussehen des Stückes zerstören.
Dieselben Mängel treten bei den Legierungen 8n - Pb mit 30/, Pb (Mattweißblech)
auf.
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Bezüglich der Cadmiumlegierungen ist folgendes zu bemerken: i. Die
Systeme Cd - Zn ergeben einen wirksamen Schutz, aber die Schutzschicht aus der Legierung
Cd-Zn wird schnell trübe. Außerdem erfolgt bei gewissen Verhältnismengen der beiden
Bestandteile das Lösen des Eisens, das die Bildung von örtlichen Mischzusammensetzungen
mit sich bringt, schneller als im Falle von reinem Zink: Außerdem ist die Schmelztemperatur
des Eutektikums Cd - Zn noch 270° C. Die Mindesttemperatur des Bades ist infolgedessen
etwa 31o° C, eine Temperatur, die den Eigenschaften gewisser Stähle schädlich sein
kann.
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Dieselben Mängel gelten für die Vierstofflegierungen, welche +6o'/,Zink,
+2501,
Cadmium, -f- 5 % Zinn und -f- ro °/o Blei enthalten: Ein solcher Überzug
wird schnell trübe; die Schmelztemperatur ist noch verhältnismäßig hoch; das Lösen
des Eisens, welches die Bildung von örtlichen Mischzusammensetzungen mit sich bringt,
erfolgt noch schneller als im Falle des reinen Zinks; die Hinzufügung von Blei wirkt
außerdem im Sinne einer Verringerung der Schutzkraft des Überzuges.
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2. Die Legierungen Cd-Sn ergeben einen schönen Überzug von silbrig
weißem Aussehen. Das Eutektikum schmilzt bei i78° C, was gestattet, bei einer Temperatur
zu arbeiten, bei welcher nicht die Gefahr besteht, die Struktur der Stähle zu ändern.
Dagegen wird die Schutzkraft dieser Legierungen durch das Vorhandensein des Zinns
verringert, wenn sie auch größer ist als diejenige des reinen Zinns.
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Zusammenfassend ist zu betonen, daß keine der bekannten Verfahren
allen erforderlichen Bedingungen Rechnung trägt. Es wurde nun gefunden, und dies
ist der Gegenstand der Erfindung; daß die Verwendung von ternärenLegierungenCd-Zn-Sn
'Menen gegebenenfalls noch-andere Bestand-.feiJe hinzugefügt werden können) auf
üner-wartete Weise das dreifache Problem des _Schutzes gegen Korrosion, dauernd
gleich guten Aussehens und der Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften der Metalle
durch Überzüge auf Cadmiumbasis, die in geschmolzenem Zustande aufgebracht werden,
löst.
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Eine solche Legierung greift die Wände des Tiegels, in welchem sie
sich befindet, und das Grundmetall wenig an. Sie ergibt einen Überzug von silbrig
weißer Farbe, der eine schöne Politur annehmen kann, und sichert einen wirksamen
und dauerhaften Schutz. Der Überzug haftet zudem vollkommen all.
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Das Eutektikum Cadmium-Zink-Zinii ist von besonderem Interesse. Eine
solche Legierung, die der Zusammensetzung: Cadmium= 25,q.°/" Zink = 3,701o und Zinn
-- 70,9 % 'entspricht, schmilzt bei 164' C. Man kann damit also bei einer Temperatur
arbeiten; die hinreichend niedrig ist, um jede Beeinträchtigung der mechanischen
Eigenschaften der Stähle zu vermeiden. Die sehr hohe Elastizität des Überzuges und
sein gutes Anhaften gestatten es, ihn als Schmiermittel oder Gleitmittel bei der
Kaltbearbeitung der Metalle (Ziehens Walzen us«!.) zu verwenden.
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Man kann die Härte der Cadmium-Zink-Zinn-Legierungen durch Hinzufügung
von Magnesium in anteiligen Mengen von o,i bis 5 0/0: erhöhen. Hierdurch wird die
Schutzwirkung der Legierung gegen Korrosion verringert.
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Die Technik des Überziehens der Metalle und Legierungen auf warmem
Wege durch Legierungen der Systeme Cadmium-Zinn-Zink oder Cadmium-Zink-Zinn-Magnesium
ist die gleiche wie die des Verzinnens. Die Gegenstände werden durch die üblichen
Mittel abgebeizt, dann gewaschen und in eine bei ioo° C gesättigte Lösung von Zinkchlorid
oder Zinkammoniumchlorid eingetaucht. Nach dem Abtropfen werden die zu behandelnden
Gegenstände in die oben angegebenen ternären oder quaternären Legierungen durch
eine Flußmittelschicht hindurch eingetaucht, die aus Zinkchlorid oder aus Zinkammoniumchlorid
besteht. " Sobald 'der Gegenstand die Temperatur des Bades angenommen hat, zieht
man ihn durch den eigentlichen Teil der Schutzlegierung zurück. Handelt es sich
um Bänder oder Bleche, so kann das Trocknen auf die übliche Weise zwischen Zylindern
erfolgen, die in Palmöl eintauchen.