DEM0002294MA

DEM0002294MA - Process for producing firmly adhering aluminum coatings on metal objects, in particular on objects made of iron or steel

Info

Publication number: DEM0002294MA
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. Meyer-Rässler
Original assignee: Mahle KG, Stuttgart-Bad Cannstatt
Publication date: 1950-09-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen festhaftender Überzüge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auf Metallgegenständen, insbesondere auf Gegenständen aus Eisen und Stahl durch Eintauchen der Gegenstände in ein Bad aus schmelzflüssigem Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung.The invention relates to a method for producing firmly adhering coatings of aluminum or an aluminum alloy on metal objects, in particular on objects made of iron and steel, by immersing the objects in a bath of molten aluminum or an aluminum alloy.

Es sind schon eine ganze Reihe solcher Verfahren vorgeschlagen worden, die fast ausnahmslos ein ziemlich verwickeltes Reinigungsverfahren der mit dem Überzug zu versehenden Oberfläche voraussetzen und die, soweit zur Verbesserung der Haftung eine Legierungsbildung zwischen dem Grundmetall und dem Überzugsmetall angestrebt wird, ausserdem die Anwendung verhältnismässig grosser Badtemperaturen notwendig machen, welche gegebenenfalls eine unerwünschte Gefügeänderung im Werkstoff des zu überziehenden Gegenstandes verursachen können.A whole series of such processes have already been proposed, which almost without exception require a rather complex cleaning process of the surface to be coated and which, if an alloy formation between the base metal and the coating metal is sought to improve the adhesion, also the application relatively larger Make bath temperatures necessary, which can possibly cause an undesirable structural change in the material of the object to be coated.

Gemäss der Erfindung erhält man dagegen auch ohne Anwendung extrem hoher Temperaturen und ohne über das übliche Mass hinausgehende Oberflächenreinigungsmassnahmen zuverlässig festhaftende Al-Überzüge, indem man die Gegenstände vor dem Eintauchen in Aluminium mit einer Zwischenschicht aus Metallen oder Legierungen versieht, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als Aluminium haben oder die in Aluminium leichter lösbar sind als der Grundwerkstoff der Gegenstände selbst, d. h. mit anderen Worten: Man wendet den bei galvanischen Verfahren an sich bekannten Kunstgriff an, den Gegenstand zunächst mit einer verfahrensmässig einfacher aufzubringenden Zwischenschicht zu versehen und diese aus einem solchen Werkstoff zu machen, auf den sich die endgültige Schicht dann leichter aufbringen lässt. Im Gegensatz zu den bekannten galvanischen Verfahren erhält man aber als Endergebnis nicht zwei aufeinanderliegende Schichten, sondern eine einheitliche Schicht aus einer Legierung, deren Aluminiumgehalt von innen nach aussen zunimmt.According to the invention, on the other hand, reliably firmly adhering Al coatings are obtained even without the use of extremely high temperatures and without surface cleaning measures going beyond the usual extent, by providing the objects with an intermediate layer of metals or alloys that have a lower melting point than aluminum before they are immersed in aluminum or which are easier to remove in aluminum than the base material of the objects themselves, d. H. In other words, the trick known per se in electroplating processes is used to first provide the object with an intermediate layer that is easier to apply in terms of the process and to make this from a material to which the final layer can then be applied more easily. In contrast to the known galvanic processes, the end result is not two layers on top of one another, but a uniform layer made of an alloy, the aluminum content of which increases from the inside out.

Vorzugsweise wählt man als Werkstoffe für die Zwischenschicht solche Metalle oder Legierungen, die mit dem Grundwerkstoff des zu überziehenden Gegenstandes intermetallische Verbindungen eingehen oder in denen der Grundwerkstoff löslich ist. In diesem Falle erstreckt sich die Legierungsschicht bis unter die Oberfläche des zu überziehenden Gegenstandes hinein und es wird infolgedessen eine besonders gute Haftung der Schicht erreicht.The preferred materials for the intermediate layer are those metals or alloys which form intermetallic compounds with the base material of the object to be coated or in which the base material is soluble. In this case, the alloy layer extends below the surface of the object to be coated and, as a result, particularly good adhesion of the layer is achieved.

Das Aufbringen der Zwischenschicht kann auf irgend eine bekannte Art erfolgen, z. B. durch galvanisches Überziehen, durch Tauchen in eine Salzlösung oder -Schmelze, durch Auflöten, Aufspritzen, Aufdampfen oder durch Eintauchen in eine Schmelze des betreffenden Metalles. Das letztere Verfahren ist im allgemeinen vorzuziehen, wenn eine Zwischenschicht aus einem Metall oder einer Legierung mit niedrigerem Schmelzpunkt als Aluminium aufgebracht werden soll. Höher schmelzende, jedoch in Aluminium leichter als der Grundwerkstoff lösliche Metalle bringt man zweckmässigerweise auf kaltem Wege, z. B. galvanisch auf, um eine schädliche Überhitzung des Grundwerkstoffes zu vermeiden.The intermediate layer can be applied in any known manner, e.g. B. by electroplating, by immersion in a salt solution or melt, by soldering, spraying, vapor deposition or by immersion in a melt of the metal in question. The latter method is generally preferred when an intermediate layer of a metal or alloy with a lower melting point than aluminum is to be applied. Metals which have a higher melting point, but which are more readily soluble in aluminum than the base material, are expediently brought by cold means, e.g. B. galvanically to avoid harmful overheating of the base material.

Zur näheren Erläuterung des Verfahrens sind im Folgenden zwei Ausführungsbeispiele angegeben:To explain the method in more detail, two exemplary embodiments are given below:

Einen Gegenstand aus Eisen oder Stahl, der sich unmittelbar in einer Aluminiumschmelze nur unter Anwendung besonderer Vorsichtsmassnahmen und sehr hoher Temperaturen mit einem Aluminium-Überzug versehen lässt, versieht man zunächst durch Anwendung des bekannten Feuerverzinkens mit einer dünnen Zinkschicht und taucht ihn dann, vorzugsweise in noch heissem Zustand, in ein Bad mit schmelzflüssigem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. In diesem Bad legiert sich die Zinkschicht rasch mit dem Aluminium und das in ihr enthaltene Zink geht zum grössten Teil ins Bad über, so dass der endgültige Zink-Gehalt der Schicht verhältnismässig klein bleibt. Der Zweck der Anbringung des Zink-Zwischenüberzuges war es indessen auch gar nicht, einen wesentlichen Zinkgehalt in die Schicht hineinzubringen, vielmehr diente die Zink-Schicht hauptsächlich dazu, die Eisenoberfläche zur Aufnahme der endgültigen Aluminiumschicht geeigneter zu machen. Dies geschieht offenbar dadurch, dass Zink sich bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen aufbringen lässt, bei denen die gereinigte Eisenoberfläche weniger zur erneuten Oxydation neigt, als bei den in Frage kommenden Badtemperaturen einer Aluminiumschmelze und dass beim anschliessenden Tauchen in flüssiges Aluminium die durch den Zinküberzug geschützte Eisenoberfläche rein erhalten bleibt. Ausserdem dürfte es zum Erfolgt des vorgeschlagenen Verfahrens beitragen, dass die Eisenoberfläche durch die Vorbehandlung im Zinkbad bereits angegriffen wurde, so dass die Aluminiumschmelze eine vergrösserte Angriffsfläche vorfindet.An object made of iron or steel, which can only be provided with an aluminum coating directly in an aluminum melt using special precautionary measures and very high temperatures, is first provided with a thin zinc layer using the known hot-dip galvanizing and then immersed, preferably in still hot, in a bath of molten aluminum or an aluminum alloy. In this bath, the zinc layer is alloyed quickly with the aluminum and most of the zinc it contains is transferred into the bath, so that the final zinc content of the layer remains relatively small. The purpose of applying the intermediate zinc coating, however, was not at all to bring a substantial zinc content into the layer, rather the zinc layer mainly served to make the iron surface more suitable for receiving the final aluminum layer. This apparently happens because zinc can be applied at relatively low temperatures, at which the cleaned iron surface is less prone to re-oxidation than at the bath temperatures in question in an aluminum melt and that the iron surface protected by the zinc coating is cleaned during the subsequent immersion in liquid aluminum preserved. In addition, it should contribute to the success of the proposed method that the iron surface has already been attacked by the pretreatment in the zinc bath, so that the aluminum melt has an enlarged attack surface.

Will man z. B. einen Kupferkörper mit einer Aluminiumschicht überziehen, so bringt man zweckmässigerweise eine im Feuerverzinnungsverfahren erzeugte Zinnschicht auf und taucht dann den Körper kurze Zeit in die Aluminiumschmelze. Das Ergebnis ist ein festhaftender Überzug der von einer stark kupferhaltigen Bronce zu einer fast nur noch aus Aluminium bestehenden Oberflächenschicht übergeht. Taucht man dagegen den Kupfer- körper ohne Zwischenüberzug, jedoch nach gründlicher vorheriger Oberflächenreinigung unmittelbar in eine Aluminiumschmelze, so reagieren die beiden Metalle zunächst überhaupt nicht und es bildet sich lediglich eine schwärzliche Oxydhaut. Nach längerer Zeit wird diese angegriffen und das Kupfer löst sich fast augenblicklich im Aluminium auf, so dass der Körper zerstört wird.Do you want z. If, for example, a copper body is to be coated with an aluminum layer, it is expedient to apply a tin layer produced by hot-dip tinning and then to immerse the body in the molten aluminum for a short time. The result is a firmly adhering coating that changes from a bronze with a strong copper content to a surface layer consisting almost entirely of aluminum. If, on the other hand, you dip the copper body without an intermediate coating, but immediately after thorough surface cleaning in an aluminum melt, the two metals initially do not react at all and only a blackish oxide skin forms. After a long time this is attacked and the copper dissolves almost immediately in the aluminum, so that the body is destroyed.

Claims

1. A method for producing firmly adhering coatings of aluminum or an aluminum alloy on metal objects, in particular on objects made of iron or steel by immersing the objects in a bath of molten aluminum or an aluminum alloy, characterized in that the objects before being immersed in aluminum with a Intermediate layer of metals or alloys are provided, which have a lower melting point than aluminum or which are easier to dissolve in aluminum than the base material of the objects themselves.

2. The method according to claim 1, characterized in that metals or alloys are used for the intermediate layer, which enter into intermetallic compounds with the base material.

3. The method according to claim 1, characterized in that metals or alloys in which the base material is soluble are used for the intermediate layer.