EP0363784B1 - Flussmittel für die Feuerverzinkung - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/30—Fluxes or coverings on molten baths
Definitions
- the present invention relates to a flux for hot-dip galvanizing, which is particularly suitable for galvanizing with zinc baths containing aluminum.
- DE-B-2317600 describes a flux solution containing zinc chloride and aluminum chloride and / or hydrogen chloride, which additionally contains corrosion inhibitors known per se and optionally alkali metal chlorides.
- corrosion inhibitors known per se and optionally alkali metal chlorides.
- organic compounds in particular organic sulfur compounds, but also butynediol in amounts of from 0.01 to 0.1% by weight are used as corrosion inhibitors.
- These fluxes are also not suitable for galvanizing with zinc baths that contain a lot of aluminum.
- fluxes for galvanizing with aluminum-containing zinc baths which are used in the form of aqueous solutions, are described, which consist of 0.3 to 8 wt .-% SnCl2, 1 to 20 wt .-% organic acids such as tartaric acid , Citric acid and maleic acid, or mixtures of organic acids with acid fluorides, and 1 to 20 wt .-% alkali metal chlorides and the rest zinc chloride, exist (see also GB-C-2151259).
- these fluxes contain acidic fluorides, they are Flux cannot be used for reasons of environmental protection, while fluoride-free fluxes also do not guarantee faultless galvanizing.
- the object of the present invention was therefore to provide fluxes which can be used in particular for hot-dip galvanizing with zinc baths containing aluminum, which on the one hand lead to perfect galvanizing and on the other hand practically do not react with the aluminum contained in the baths.
- this object can be achieved with a flux consisting of 70 to 90% by weight zinc chloride 4.5 to 20% by weight potassium chloride 0.4 to 5% by weight of butynediol 0 to 5% by weight of ammonium chloride and 0.1 to 1.5% by weight of a nonionic surfactant of the general formula R1OY x H in the R1 a saturated alkyl radical with 8 to 15 C atoms, or an alkylphenyl radical with 8 to 18 C atoms in the alkyl group, Y is a (-CH2-CH2-O -) - group and x is an integer from 5 to 20 means.
- the fluxes according to the invention are used in the form of their aqueous solutions in concentrations of 20 to 50% by weight.
- concentration of the flux depends on the material to be galvanized, whereby higher concentrations are required for thick-walled material. Concentrations of 30 to 45% by weight are preferably used.
- the nonionic surfactants of the general formula R1OY x H contained in the fluxes according to the invention are ethoxylated alkylphenols or fatty alcohols, the aqueous solution of which is intended to wet the material to be galvanized.
- the ethoxy group can also be partially replaced by a propoxy group to be replaced.
- the proportion of the propoxy group should expediently not exceed 30 mol%.
- the fluxes preferably have a zinc chloride content of 79 to 90% by weight, a potassium chloride content of 10 to 17% by weight, a butynediol content of 1 to 5% by weight and a surfactant content of 0.2 to 1.5% by weight.
- the presence of ammonium chloride in the flux increases its activity.
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Description
- Vorliegende Erfindung betrifft ein Flußmittel für die Feuerverzinkung, das insbesondere für die Verzinkung mit Aluminium enthaltenden Zinkbädern geeignet ist.
- In neuerer Zeit werden in zunehmendem Maße Zinklegierungen für die Verzinkung eingesetzt, die einen Aluminiumgehalt aufweisen, der erheblich über dem bisher üblichen Wert von maximal 0,15 Gew.-% hinausgeht, wobei Aluminiumgehalte von bis zu 20 Gew.-% empfohlen werden (GB-C-2151259). Die Vorteile der bei der Verzinkung mit diesen aluminiumhaltigen Bädern erhaltenen Überzüge liegen in ihrer erhöhten Korrosionsbeständigkeit und ihrer erhöhten mechanischen Festigkeit. Nachteilig ist aber, daß die bisher für aluminiumarme Bäder angewandten Flußmittel zur Erzielung dichter, fehlerfreier Überzüge bei den stärker aluminiumhaltigen Zinkbädern nicht verwendbar sind, da sie häufig zu Fehlverzinkungen führen. Insbesondere bei alkali- und ammoniumchloridhaltigen Flußmitteln, wie sie beispielsweise in der DE-C-2835857 und der DE-C-3115197 beschrieben sind, reagieren die Chloride mit dem in der Zinkschmelze enthaltenem Aluminium zu Aluminiumchlorid. Die Folge ist eine Verarmung des Zinkbades an Aluminium, was erhebliche Kosten wegen des Ersatzes des Aluminiums verursacht und aufwendige Kontrollen des Al-Gehalts erfordert. Gleichzeitig erhöht sich der auf dem Bad schwimmende Ascheanteil, der sorgfältig entfernt werden muß, um Beläge auf dem verzinkten Gut zu vermeiden.
- In der DE-B-2317600 ist eine Zinkchlorid und Aluminiumchlorid und/oder Chlorwasserstoff enthaltende Flußmittellösung beschrieben, die zusätzlich an sich bekannte Korrosionsinhibitoren und gegebenenfalls Alkalichloride enthält. Als Korrosionsinhibitoren werden neben anorganischen Inhibitoren wie Metallchloriden auch organische Verbindungen, insbesondere organische Schwefelverbindungen, aber auch Butindiol in Mengen von 0,01 bis 0,1 Gew.-% eingesetzt. Auch diese Flußmittel eignen sich nicht für die Verzinkung mit stark aluminiumhaltigen Zinkbädern.
- In der JA-C-60141858 sind Flußmittel für die Verzinkung mit aluminiumhaltigen Zinkbädern, die in Form wäßriger Lösungen eingesetzt werden, beschrieben, die aus 0,3 bis 8 Gew.-% SnCl₂, 1 bis 20 Gew.-% organischer Säuren wie Weinsäure, Zitronensäure und Maleinsäure, oder Mischungen von organischen Säuren mit sauren Fluoriden, sowie 1 bis 20 Gew.-% Alkalimetallchloriden und Rest Zinkchlorid, bestehen (vgl. auch GB-C-2151259). Für den Fall, daß diese Flußmittel saure Fluoride enthalten, sind solche Flußmittel aus Gründen des Umweltschutzes nicht einsetzbar, während fluoridfreie Flußmittel ebenfalls keine fehlerfreie Verzinkung gewährleisten.
- Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Flußmittel bereitzustellen, die insbesondere für die Feuerverzinkung mit Aluminium enthaltenden Zink-Bädern eingesetzt werden können, die einerseits zu einwandfreien Verzinkungen führen und andererseits praktisch nicht mit dem in den Bädern enthaltenen Aluminium reagieren.
- Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe mit einem Flußmittel gelöst werden kann, das besteht aus
70 bis 90 Gew.-% Zinkchlorid
4,5 bis 20 Gew.-% Kaliumchlorid
0,4 bis 5 Gew.-% Butindiol
0 bis 5 Gew.% Ammoniumchlorid und
0,1 bis 1,5 Gew.-% eines nichtionischen Tensids der allgemeinen Formel - Die erfindungsgemäßen Flußmittel werden in Form ihrer wäßrigen Lösungen in Konzentrationen von 20 bis 50 Gew.-% eingesetzt. Die Konzentration der Flußmittel richtet sich nach dem zu verzinkenden Gut, wobei man höhere Konzentrationen bei dickwandigerem Gut benötigt. Vorzugsweise setzt man Konzentrationen von 30 bis 45 Gew.-% ein.
- Bei den in den erfindungsgemäßen Flußmitteln enthaltenen nichtionischen Tensiden der allgemeinen Formel R₁OYxH handelt es sich um ethoxylierte Alkylphenole oder Fettalkohole, deren wäßrige Lösung das Verzinkungsgut benetzen soll. In diesen Tensiden kann die Ethoxygruppe auch teilweise durch eine Propoxygruppe
ersetzt sein. Zweckmäßig sollte der Anteil der Propoxygruppe 30 Mol% nicht übersteigen. - Als Fettalkohole kommen Alkohole mit 8 bis 15 C-Atomen bzw. als Alkylphenole solche mit einem Alkylrest mit 8 bis 15 C-Atomen in Frage. Die Alkylreste können geradkettig oder verzweigt sein. Die genannten Tenside sind in Wasser klar löslich.
- Bevorzugt weisen die Flußmittel einen Zinkchloridgehalt von 79 bis 90 Gew.%, einen Kaliumchloridgehalt von 10 bis 17 Gew.%, einen Butindiolgehalt von 1 bis 5 Gew.% und einen Tensidgehalt von 0,2 bis 1,5 Gew.% auf. Durch die Anwesenheit von Ammoniumchlorid im Flußmittel wird dessen Aktivität gesteigert.
- Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Flußmittel liegen darin begründet, daß es gelingt einwandfreie Verzinkungen mit aluminiumhaltigen Zinkbädern mit Aluminiumgehalten von 5 bis 20 Gew.% zu erhalten. Weiterhin ist das Flußmittel raucharm, neigt zu geringerer Aschebildung mit den damit verbundenen Verlusten an Zink und Aluminium und es werden darüber hinaus keine umweltbelastende Stoffe emittiert.
- Die in den Beispielen genannten Prozentangaben bedeuten, falls nicht anders vermerkt, Gewichtsprozente.
- Ein Eisenstück (50x30x6mm) wird wie üblich entfettet und dann mit Salzsäure behandelt. Nach einer Zwischenspülung mit Wasser wird es in wäßrige Flußmittellösungen eingetaucht, und bei 70°C getrocknet. Anschließend wird es in einem Zinkbad, das 5 % Aluminium enthält bei 480°C verzinkt.
- Die Zusammensetzung der (wasserfreien) Flußmittel und die Konzentrationen der Flußmittellösungen sind in der Tabelle wiedergegeben. In der Tabelle bedeutet in der Spalte Tensid (Art)
- 1) = Isodecanol-oxethylat
Oxethylierungsgrad 7 - 2) = Isodecanol-oxethylat
Oxethylierungsgrad 11 - 3) = Oxethylierungs/oxpropylierungsprodukt eines C₁₃-C₁₅-Fettalkoholgemisches mit 16 Mol Ethylenoxid und
4 Mol Propylenoxid/Mol Fettalkohol - 4) = Nonylphenol-oxethylat
Oxethylierungsgrad 14 -
Claims (3)
70 bis 90 Gew.-% Zinkchlorid
4,5 bis 20 Gew.-% Kaliumchlorid
0,4 bis 5 Gew.-% Butindiol
0 bis 5 Gew.% Ammoniumchlorid und
0,1 bis 1,5 Gew.-% eines nichtionischen Tensids der allgemeinen Formel
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