NO760490L - - Google Patents

Description

Ståltråd for fremstilling av tau og fjærer fremstilles vanligvis ved såkalt patentering og kaldtrekking av carbonstål. Tråden beskyttes ofte mot korrosjon med et sinkbelegg. Den beste beskyttelse mot korrosjon erholdes ved varmdypping i en sinksmelte som et siste arbeidstrinn. Kaldtrekking av tråden efter varm-dyppingen nedsetter lagets tykkelse og således dets motstands-dyktighet overfor korrosjon, men er ofte nødvendig for å forbedre

overflaten slik at fremstillingen av tau eller oppvikling av fjærer kan utføres med tilstrekkelig hastighet og nøyaktighet.

Det foreligger et stort behov for en fremgangsmåte for over-flatebehandling som gir carbonståltråd en forbedret motstands-dyktighet overfor korrosjon, selv dersom lagets tykkelse vesentlig nedsettes, som f.eks. ved trekking.

Dét er imidlertid ikke bare lagets tykkelse som er avgjørende for den korrosjonsbeskyttende virkning. Overflatelegeringens elektrodepotensial i den korroderende oppløsning er også av stor viktighet og likeledes legeringens evne til å beholde sin elektro-kjemiske aktivitet slik at den katodiske beskyttelsesvirkning ikke opphører på grunn av dannelse av korrosjonsprodukter som forandrer elektrodepotensialet i positiv retning.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av carbonståltråd, hvor tråden kaldtrekkes, i forskjellige trinn. Ett trinn av den foreliggende fremgangsmåte utgjøres av en vanlig<y>armdyppingsgalvanisering, og et annet trinn er en påfølgende overflatelegeringsdannelse i en smelte inneholdende sink og andre metaller, valgt, på en slik måte at det fås en sterk forbedring av den korrosjonsbeskyttende virkning'. Dette annet overflate-leger ingsdannelsestrinn kan utgjøre sluttrinnet, men det efter-følges vanligvis av kaldtrekking til den ønskede sluttstørrelse og -hardhet.

Det er tidligere kjent å fremstille beskyttende belegg i

to trinn, hvorav det første utgjøres av varmdyppingsgalvanisering. Ved en fremgangsmåte av denne type kan slike metaller som Cd, Sn, Al og Bi som har en meget lav tilbøyelighet til å danne legeringer med stål, bindes til tråden på grunn av deres utprege tilbøyelig-het til å danne legeringer med sink. En anvendelse av slike frem-gangsmåter for fremstilling av tråder for tau og fjærer etc. har imidlertid vært umulig av flere grunner.

Ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte er de forskjellige hindringer blitt fjernet.

Oppfinnelsen angår således en to-trinns varmneddyppingsprosess for fremstilling av korrosjonsmotstandsdyktig carbonståltråd, og fremgangsmåten er særpreget ved at det første trinn (smelte nr. 1) utgjøres.av en vanlig varmneddyppingsgalvanisering og ved at det annet trinn utgjøres av en behandling i en smeltet legering (smelte nr. 2) bestående av sink og ett eller flere av metallene Sn, Cd, Al, Pb, Cu eller Ni, ved en temperatur på ikke under.30°C og ikke over 75°C over den angjeldende legerings-sammensetnings likvidustemperatur.

Det har vist seg gunstig at smelte nr. 2 inneholder tinn, kadmium eller begge og at den har et sinkinnhold av 2-40, fortrinnsvis 4-40,%.

Når smeiten nr. 2 inneholder aluminium, har et innhold av 1-10% vist seg egnet.

Det har dessuten vist seg gunstig at innholdet av legerings-metaller foruten sink i smelte nr. 2 er begrenset som følger:

Alle de ovennevnte og de efterfølgende prosenter er vekt-prosenter.

En hindring for anvendelsen av to-trinnsprosessen har vært det forhold at smeiten nr. 2 tidligere har bestått av et rent metall, som tinn. En i to trinn behandlet stålgjenstand forekom således i en korroderende oppløsning med et høyt elektrodepotensial som var bestemt av det ytre lag, og ingen katodisk beskyttelse var blitt gitt stålet. Det har nu overraskende vist seg at elektrodepotensialet av f.eks. tinn sterkt kan. senkes ved til-setning av en minimal sinkmengde.

Eksempel 1

Én rekke smelter av tinn og sink med de følgende sammen-setninger ble fremstilt:

Bemerkning: Potensialet for stål undersøkt på samme måte var

- 335 mV.

Elektrodepotensialet for det smeltede materiale efter

5 minutter i en 5% vandig oppløsning av NaCl er angitt i tabellen.

Det smeltede materiale forandrer således tilsynelatende sin karakter brått fra "edelt" til "uedelt" sammenlignet med stål ved et sinkinnhold på 0,5-1,0%.

Eksemplet viser at hvis den annen smelte består av tinn med minst 1% Zn, kan elektrodepotensialet forskyves til en verdi som ligger klart under elektrodepotensialet for stålet, men over elektrodepotensialet for sink,.hvorved en øket korosjonsbe-skyttende virkning kan forventes.

Eksempel 2

For å undersøke virkningen oppdaget ifølge eksempel 1 ble en fjærtråd innholdende 0,85% C patentert og kaldtrukket.

Den ble derefter overflatebehandlet i to trinn, hvorav det første utgjordes av en vanlig varmneddyppingsgalvanisering. I det annet trinn ble smelter ifølge den nedenstående tabell anvendt. Efter undersøkelsene ble de angitte elektrodepotensialer målt i en 5% NaCl-oppløsning.

Bemerkning: Potensialet for selve stålet er ca. -335 mV.

Dette eksempel viser at virkningen beskrevet i eksempel l også forekommer ved en virkelig to-trinns varmneddyppingsprosess, men at minsteinnholdet av sink må økes til noe over 2%.

Tilsetningen av aluminium ved en to-trinnsprosess er ikke blitt utført i praksis på grunn av den høye smeltetemperatur for aluminium og Al-rike legeringer som innvirker ugunstig på tau- eller fjærtrådens mekaniske egenskaper. Dersom det er ønsket å opprettholde en lav smeltetemperatur, må Al-innholdet i smeiten begrenses sterkt. Det har nu overraskende vist seg at hvis tråd efter en varmneddyppingsgalvanisering ledes gjennom en sink- eller en sinklegeringssmelte som inneholder Al i en mengde som er mindre enn sammensetningen for Zn-Al-eutektikumet, dvs. et Al-innhold som er lavere enn 5%, vil aluminium bli anriket på trådens overflate forutsatt at tråden avkjøles og aktiveres på egnet måte. mellom trinnene 1 og 2.

Aktiveringen kan utføres på en slik måte at tråden brå-kjøles efter varmneddyppingsgalvaniseringen og derefter behandles med en sur oppløsning eller behandles elektrokjemisk i en sur, nøytral eller alkalisk oppløsning. Aktiveringen utføres fortrinnsvis i et vannbad inneholdende 1-5 g saltsyre og 30-200 g ammoniumklorid pr. liter oppløsning i 2-6 sekunder ved en tempera-

tur av 30-60°C.

- o Eksempel 3

En tautråd inneholdende 0,65% C ble patentert og kaldtrukket. Den bie derefter overflatebehandlet i to trinn. I det annet trinn ble en Al-holdig sink-tinn-smelte anvendt som besto av 8 9% Zn, 8% Sn og 3% Al. På denne måte ble en tråd erholdt med et elektrodepotensial i en 5%, NaCl-oppløsning på -0,77 volt. Korrosjonsmotstanden i en saltdusj (akselerert forsøk ifølge ASTM B 117) var over 100 timer.

Ved kombinasjonen av et rent sinklag fra trinnet 1 og et lag med tilnærmet den samme tykkelse fra trinnet 2 var det rimelig å forvente at det gjennomsnittlige aluminiuminnhold i det samlede lag ville synke fra ca. 3% til ca. 1,5%.

Ved nøyaktig analyse av laget ved hjelp av atomabsorp-sjonsspektroskopi ble det fastslått et Al-innhold i laget på 9,6-13,0% ved gjentatte undersøkelser av den samme tråd og ved gjen-tatt utførelse av den samlede prosess.

En ytterligere hindring for anvendelsen av to-trinnsprosessen har vært uklarheten ved kontrollen av de to mulige og samtidig forløpende reaksjoner i trinnet 2. På den ene side fås en oppløsning av sink fra tråden som hvis den er foi sterk, fører til ru overflater og en kontinuerlig forandring av sammensetningen av smeiten 2, og på den annen side tas legeringsmetall fra smeiten 2 opp i laget, og hvis dette opptak er for sterkt, vil det føre til tykke lag med en utilfredsstillende trekkbarhet. Det har nu vist seg at temperaturen for smelte nr. 2 må reguleres i forhold til stillingen for likviduslinjen for de angjeldende legeringssammensetninger, slik at badtemperaturen reguleres til ikke under 30°C og ikke over 75°C over denne likvidustemperatur. Behandlingen, i' smeiten nr. 2 utføres i 2-200, f.eks. 5 - 100, og fortrinnsvis 10-60, sekunder.

Eksempel 4

Carbonståltråd (0,80% C) ble patentert med en størrelse på 5,5 mm og redusert ved kaldtrekking til en diameter på 3,0 mm (70% reduksjon). Tråden ble overflatebehandlet i 2 trinn med sink i det første trinn og med sink-kadmium i det annet trinn (17% Zn, 83% Cd). Behandlingen ble derefter avsluttet ved kald trekking til en diameter av 2,0. mm (87% samlet reduksjon). En parallellprøve av den samme tråd ble trukket til 3,0 mm, på vanlig måte varmneddyppings.galvanisert og trukket- til en diameter på

2,0 mm. Begge trådtyper ble undersøkt med et saltdusjforsøk ifølge ASTM B 117 i 96 timer. Deri på vanlig måte galvaniserte tråd ble sterkt korrodert, men tråden som var blitt behandlet i 2 trinn, var ikke blitt angrepet av rød rust.

Eksempel 5

Et 19-tråds tau ble fremstilt fra tråden ifølge eksempel .4 som var blitt behandlet i . 2 trinn, og tauet ble ved sine ender forsynt med rustfrie fittings. Disse og tauet ble undersøkt i 288 timer ved et saltdusjforsøk. Ingen korrosjon ble iakttatt, selv ikke ved kontaktgrenseflåtene mellom de rustfrie fittings og det overflatelegerte tau.

Eksempel 6

Spiralfjærer ble i et automatisk fjæroppviklingsapparat fremstilt fra tråden ifølge eksempel 4. Det viste seg at tråden hadde slike mekaniske egenskaper at den var meget vel egnet for fremstilling av fjærer. En korrosjonsundersøkelse i 150 timer i en saltdusj ga aksepterbare resultater. Oppdelingen av tråden ved fremstillingen efterlot ubelagte ståloverflater ved endene av fjærene. Selv ikke disse ender ble påvirket. Dannelsen av rust ble hindret på grunn av lagets katodiske beskyttende virkning.

Claims (5)

1. To-trinns varmneddyppingsprosess for fremstilling av korrosjonsmotstandsdyktig carbonståltråd, karakterisert ved at det første trinn (smelte nr. 1) utgjøres av en vanlig varmneddyppingsgalvanisering og ved. at det annet trinn utgjøres av en behandling i en smeltet legering (smelte nr. 2) bestående av sink og ett eller flere av metallené Sn, Cd, Al, Pb, Cu eller Ni, ved en temperatur på ikke under 30°C og ikke over 75°C over likvidustemperaturen for den angjeldende legerings sammensetning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en smelte nr. 2 inneholdende tinn eller kadmium eller begge og med et sinkinnhold på 2-40, fortrinnsvis 4-40,%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ■ ved at det anvendes en smelte nr. 2. inneholdende 1-10% aluminium.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en smelte nr. 2 hvori innholdet av legerings-metallene, foruten Zn, Cd, Sn og/eller Al, er begrenset som følger, uttrykt i vekt%:

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 3, karakterisert v ed at tråden avkjøles mellom badet 1 og badet 2 for å oppnå en konsentrasjon av Al på trådens overflate.