NO820994L - Fremgangsmaate og tilsetningsmateriale for justering av sammensetninger av en sinklegering - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å justere sammensetningen for en sinklegering som er egnet for galvanisering ved neddypping av stål, og metallblandinger som er egnede for å utføre fremgangsmåten.

Beksrivelse av teknikkens stand

De sinklegeringer som er egnede for slik galvanisering av stål, omfattende siliciumstål, består av sink av kommersiell renhet og inneholdende 1000 - 15 000 ppm (vekt-deler pr. million) bly og, som tilsetninger, aluminium, tinn og magnesium i de følgende forholdsvise mengder: Al 100 - 5000 ppm

Sn 300 - 20 000 ppm

Mg 10 - 1000 ppm

Når denne legeringsammensetning mangler en hvilken som helst av de nevnte tilsetninger, kan denne mangel kompenseres ved til den smeltede sinklegering å tilsette minst ett metallmiddel som er oppløselig i smeltet sink og som inneholder en forholdsvis høy andel av tilsetningen som det er mangel på, i en slik mengde at mangelen på tilsetningsmidlet blir kompensert.

I fransk patentskrift 2 366 376 er beskrevet en legering som har en sammensetning som overensstemmer med den ovennevnte sammensetning og som har vist seg å være effektiv ved galvanisering ved neddypping av siliciumstål, idet de sistnevnte som regel er kjente som halvtettede stål,

tettede stål og stål som inneholder en høy andel av silicium.

Virkningen av komponentene i denne legering vil bli kort beskrevet. Sink med kommersiell renhet overens-stemmende med standardspesifikasjonene NFA ifølge AFNOR, klassene Z6 og Z7, inneholder definerte maksimumsmengder av kobber, kadmium og jern. Dessuten inneholder den maksimumsmengder av bly .(15 000 ppm for klasse Z6 og 5000 ppm for klasse Z7). Disse blymengder som opprinnelig skriver seg fra produksjonsbetingelsene for sink, har vist seg å være gunstige ved galvanisering ved at de senker den smeltede sinks viskositet med det resultat at de fremdeles anvendes selv om utvikling av de metallurgiske prosesser har gjort det mulig å fremstille sink som inneholder bly i en mengde av under 1000 ppm. Sink av klasse Z6 eller Z7 fåes ofte ved å tilsette bly til sink.

Nærværet av aluminium nedsetter jern/sinkparets reaktivitet, og med de forholdsvise mengder som er antydet ovenfor, reaktiviteten for sink overfor siliciumstål. Tinn og magnesium er aktive ved at de reduserer eller undertryk-ker belegningsmanglene som forårsakes av aluminiumoxydet som dannes ved oxydasjon av aluminiumet. Det samtidige nærvær av tinn og magnesium fører til resultater som det er verdt å merke seg.

Sammensetningen av bad for galvanisering ved neddypping forandres imidlertid under galvaniseringsprosessen da oxydasjonshastighetene for komponentene i badet, nemlig sink, bly og tilsetninger, ved badtemperaturen under bruk

(ca. 450° C) og i nærvær av det galvaniserende flussmiddel (sinklorid og ammoniumklorid) er forskjellige. I praksis

vil jo mer oxyderbart metallet er, desto høyere dets oxyda-sjonshastighet være. Oxydasjonen finner sted på badover-flaten og i kontakt med flussmidlet og luft trukket inn i badet når gjenstandene som skal galvaniseres neddykkes i badet. Hovedtapet av materialer som et resultat av oxydasjonen er i det vesentlige et tap av magnesium og aluminium.

Tilsetningen av aluminium og magnesium til galvaniseringsbadet byr på spesielle vanskeligheter som er forbundet med disse metallers lave densitet, deres sterke oxy-derbarhet og, i en viss grad, med den kjennsgjerning at disse metaller ikke er flytende ved temperaturen for de smeltede sinkbad, nemlig ved ca. 450° C. Under det trinn som går forut for den fullstendige dispersjon av metalltilsetningene ved diffusjon, flyter disse lettmetaller i virkelig-heten på badets overflate hvor de utsettes for oxydasjon fra atmosfæren. Diffusjonshastighetene er en funksjon av de tilsatte metallers diffusjonsevne i sink ved 450° C og av det effektive kontaktareal mellom faser. Selv om diffu-sjonsevnen for aluminium og magnesium er forholdsvis høy, avtar kontaktarealet på.overflaten av de neddykkede deler av blokker av tilsatt metall, og diffusjonsutbyttet blir sterkt nedsatt på grunn av nærværet av et lag av oxyder ved grenseflaten. Under disse betingelser dominerer aluminium-og magnesiummetallene fremfor en dispersjon av disse. Det samme problem oppstår selv dersom metalltilsetningene ned-males for å øke kontaktarealet med den smeltede sink da overflaten av metallet som er eksponert for oxydasjonen,

øker i samme grad. Endelig er magnesium, spesielt dersom dette er finmalt, tilbøyelig til å antennes ved 450° C og forårsake eksplosjon. I motsetning hertil kan tinn som har en densitet og et smeltepunkt som er lignende densiteten og smeltepunktet for sink og som har en diffusjonshastighet som er sammenlignbar med diffusjonshastigheten for disse metaller, tilsettes til sink uten vanskeligheter. Bly diffunderer dår-lig, og dersom det tilsettes til galvaniseringsbadet, er det tilbøyelig til å bli oppsamlet på bunnen av badet. Dette metall er imidlertid det minst oxyderbare av de tilstede-værende elementer og behøver praktisk talt aldri å tilsettes til galvaniseringsbadet.

En velkjent erkjennelse innen metallurgien er at dersom det er ønsket å innføre en viss mengde av legerings-elementer i et grunnmetall, kan metallblandinger som inneholder en forholdsvis høy andel av de nødvendige legerings-elementer, tilsettes til et smeltet grunnmetall. Selv om denne erkjennelse er kjent som sådan, må arten og de forholdsvise mengder av bestanddelene i metallblandingene imidlertid bestemmes som funksjon av de krevede egenskaper, og, dersom flere blandinger må anvendes samtidig, som en funksjon av deres forlikelighet.

Det vil forståes at straks det foreligger mulighet for å rette opp mangelen på hvert av tilsetningsmidlene i den galvaniserende legering, vil.denne mulighet tillate at denne legering vil kunne fremstilles fra sink med kommersiell renhet, og legeringen vil bli ferdigstilt ved å innføre de manglende tilsetninger i den smeltede sink. Med andre ord innebærer en justering av legeringens sammensetning også at denne legering fremstilles og dessuten at den forandres tilbake til dens tidligere sammensetning.

Oppsummering av oppfinnelsen

Det tilveiebringes ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte for å justere sammensetningen av en sinklegering som er egnet for galvanisering ved neddypping av stål, omfattende siliciumstål, idet legeringen består av sink av kommersiell renhet inneholdende 100 0 - 15 000 ppm bly og, som tilsetninger, aluminium, tinn og magnesium i de følgende forholdsvise mengder:

idet legeringen mangler minst én av de nevnte tilsetninger, og fremgangsmåten er særpreget ved at minst ett metallmiddel som er oppløselig i smeltet sink og som inneholder en forholdsvis høy andel av tilsetningen som det er.mangel på, tilsettes til den smeltede sinklegering i en slik mengde at mangelen på tilsetningen blir kompensert, og idet metall-midlene er: som tinnmidlet praktisk talt rent tinnmetall, som magnesiummidlet en ternær sink/magnesium/aluminiumlegering inneholdende 5000 - 50 000 ppm magnesium og 10 - 500 ppm aluminium, og som aluminiummidlet tilsatt i en mengde som tar hensyn til den eventuelle tilsetning av ternær sink/magnesium/aluminiumlegering, en binær sink/aluminiumlegering inneholdende ca. 5 vekti alumimium.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Det . er allerede blitt angitt at tilsetningen av tinn til den smeltede sink ikke byr på vanskeligheter. For å kunne innføre aluminium praktisk talt uten å måtte forandre den forholdsvise mengde av de øvrige tilsetninger, ble et sink/aluminium-eutektikum med et smeltepunkt på 385° C valgt. Denne legering som er kjent som sådan, er tydelig mindre oxyderbar enn aluminium ved 450° C på grunn av fortynningen av dette metall i sinken. Valget av metallmidlet for å inn-føre magnesium bød på noen få vanskeligheter. Det binære eutektikum sink/magnesium inneholdende 30 000 ppm magnesium har et størkningspunkt av 36 7° C. De binære sink/magnesium-legeringer nær eutektikumet er imidlertid for sprøe til at de vil kunne formes til blokker som kan håndteres. Tilset ningen av aluminium gjør det mulig å overvinne problemet med sprøhet. Denne sprøhetsnedsettende virkning av aluminium for mengder av magnesium som ligger nær mengdene for eutektikumet, begynner å bli vesentlig fra 10 ppm.

Selvfølgelig vil den valgte sammensetning for sinklegeringen for galvanisering overensstemme med de foretrukne sammensetninger som er omtalt i fransk patentskrift 2 366 376.

Imidlertid viste en fortsettelse av arbeidetsom førte til de ovennevnte legeringssammensetninger for galvanisering, at det var fordelaktig å tilsette 4 - 100 ppm beryllium til sink av kommersiell renhet inneholdende 1000 - 15 000 ppm bly og aluminium-, tinn- og magnesiumtilsetningene, hvorved overflateoxydasjonen av den smeltede legering og strømmen av den smeltede legering over overflaten av gjenstandene som forlater badet, ble redusert. Beryllium er meget lite oppløselig i ren sink (ved ca. 450° C er oppløse-ligheten ca. 100 ppm), og innføringen av beryllium i form av en binær sink/berylliumlegering er således ikke praktisk gjennomførbar. Berylliums oppløselighet i vanlige metaller er bare av .vesentlig størrelsesorden for kobber, nikkel,

jern og aluminium. Nikkel og kobber er metaller som må unn-gås ved de angjeldende galvaniseringsbelegninger. Det ville ha vært mulig å tolerere jern på grunn av de spor av jern som uunngåelig oppløses i legeringen under neddykkingen av stålgjenstandene i galvaniseringsbadet. Imidlertid er jern/ berylliumlegeringer praktisk talt uoppløselige i sink ved 600° C. Beryllium innføres via en ternær sink/aluminium/ berylliumlegering fremstilt ved å oppløse en aluminium/ berylliumlegering som inneholder 4 - 8 % .beryllium i ren sink. Den ternære legeringsvektsamrnensetning er 5000 - 50 000 ppm Al med et vektforhold mellom aluminium og beryllium av 11,5 - 24, idet resten utgjøres av sink.

Det er spesifisert at betegnelsen sink anvendes

her i den vanlig aksepterte forståelse at den gjelder et basemetall som inneholder vanlige forurensninger i slike andeler at metallets egenskaper, i forhold til den beregnede anvendelse, ikke blir vesentlig påvirket. Forurensningene er således adskilt fra legeringselementene eller tilsetnings-

elementene som i de angitte forholdsvise mengder påvirker basemetallets egenskaper i forhold til den beregnede anvendelse. Dersom imidlertid basemetallet som en opprinnelig forurensning inneholder et element som er beregnet som tilsetningsmiddel i en andel som er vesentlig større enn andelen av den opprinnelige forurensning, er andelen som tilsetningsmiddel summen av den opprinnelige andel som forurensning og den mengde av tilsetningsmiddel som deretter tilsettes .

En foretrukken vektsammensetning av galvaniserende legering med aluminium-, tinn-, magnesium- og beryllium-tilsetninger svarer til tinn 500 + 25 ppm, aluminium 375 + 25 ppm, magnesium 60 + 3 ppm og beryllium 6,5 + 0,5 ppm, idet sink inneholdende 1000 - 15 000 ppm bly utgjør resten.

De foretrukne ternære legeringer for å innføre hhv. magnesium og beryllium har de følgende vektsammensetninger: magnesium 30 000 + 1500 ppm, aluminium 100 + 5 ppm, og aluminium 9000 + 450 ppm, beryllium 470 + 50 ppm, idet resten utgjøres av sink i begge tilfeller.

For å unngå for hyppig å måtte overvåke innholdet

i galvaniseringsbadet, er det mulig systematisk å kompensere for tap av slike tilsetningsmidler som forbrukes under galvaniseringen. Forsøk har vist at pr. tonn galvanisertestål-gjenstander er det nødvendig å tilsette 2 - 25 kg ternær berylliumlegering og 0,5 - 5 kg ternær magnesiumlegering, idet de tilsatte mengder fortrinnsvis er 12,5 +0,6 kg ternær berylliumlegering og 1,4 + 0,0 7 kg ternær magnesiumlegering .

Utviklingene som er forbundet med galvaniserings-legeringen som utgjør kravgjenstanden ifølge fransk patentskrift 2 366 376, har vist, hvilket det var mulig å forutsi kvalitativt, at under galvaniseringen ved neddypping blir sammensetningen av den smeltede sinklegering modifisert, idet den blir tiltagende fattigere på de mest oxyderbare tilsetningsmidler etter hvert som gjenstandene galvaniseres. Denne oxydasjon som er langsom i et bad som ikke anvendes

og på hvilket et lag med beskyttende oxyder dannes, påskyn-des sterkt ved innvirkning av de galvaniserende flussmidler

(sinkklorid og ammoniumklorid) og av luften som trekkes inn under neddykkingen av gjenstandene som skal galvaniseres. Reaksjonsproduktene mellom flussmidlet og legeringen i nærvær av luft, i alminnelighet klorider, oxyder eller oxyklorider etc, er enten flyktige eller danner overflates lagger som fjernes ved avskraping eller avskumming. Det var derfor meget fordelaktig for brukerne av galvaniserende legeringer periodevis å kunne justere sammensetningen for den smeltede legering slik at den gjenvant sin opprinnelige sammensetning for å unngå å måtte tømme tankene i hvilken legeringen hadde nådd de egnede sammensethingsgrenser, og for å ferske opp badene igjen med fersk legering. Disse trinn med fornyelse av badene for galvanisering ved neddykking viste seg kost-bare, i det minste på grunn av at anlegget måtte stanses og på grunn av håndteringen dersom legeringsprodusenten gjenvant den brukte legering for å gjenoppbygge denne.

Blant legeringsbestanddelene kan sink som utgjør minst 95 % a<y>legeringen, motstå visse tap på grunn rav oxydasjon uten at legeringens sammensetning blir vesentlig forandret. Blyet og tinnet som er mindre oxyderbare enn sink, utsettes bare for neglisjerbare tap på grunn av oxydasjonen. Derimot forsvinner aluminiumet og magnesiumet forholdsvis hurtig på grunn av oxydasjon. Gjeninnstillingen av legeringens sammensetning krever preferensielle tilsetninger av aluminium og magnesium ,

Selv om tilsetninger av tinn (densitet 7,34, smeltepunkt 231,8° C) og av sink av kommersiéll renhet (densitet 7,14, smeltepunkt 419° C) ikke byr på noen vanskeligheter når de tilsettes til et bad av legert sink ved en temperatur av ca. 450° C, gjelder ikke det samme for aluminium (densitet 2,7, smeltepunkt 658° C) og magnesium (densitet 1,74, smeltepunkt; 651° C). Disse sistnevnte metaller kan bare oppløse ved diffusjon i den smeltede sink. På grunn av at de har en lav densitet er de tilbøyelige til

å flyte på sinkbadet. Dessuten danner aluminiumoxydlaget på aluminiumoverflaten en barriere som hindrer diffusjon av aluminiumet i- Dessuten utsettes magnesiumet ved sinkbadets temperatur for en betraktelig oxydasjon og befinner seg nær

sin spontane antennelsestemperatur i luft. Ved normal fremstilling av galvaniserende legeringer, er metoden slik at oxydasjonen av. aluminiumet og magnesiumet holdes på et minimum ved å hindre disse fra å komme i kontakt med luft.

Det var derfor nødvendig til aluminiumet og magnesiumet i form av metall å tilsette midler eller legeringer som tilfredsstiller de følgende betingelser: at de bare inneholder metaller som danner en del av sammensetningen for den galvaniserende legering,

at de ikke kan oxyderes for hurtig ved smelte-temperaturen og at de ikke krever unormale forholdsregler ved bruk, og

at de fortrinnsvis har et smeltepunkt på ca.

450° C for å lette diffusjonen ved å dispergere det smeltede tilsetningsmiddel.

For dessuten å muliggjøre en fleksibel justering av den galvaniserende legeringssammensetning er det ønskelig for hvert av.de anvendte metallmidler å tilpasse disse for et spesielt metalltilsetningsmiddel, i den forstand at det angjeldende tilsetningsmiddels konsentrasjon i blandingen må være langt større enn konsentrasjonen i legeringen, mens konsentrasjonsforholdene for de andre metaller i blandingen ikke bør ligge for langt fra konsentrasjonsforholdene av disse i legeringen, eller i det minste bør forholdene mellom konsentrasjonen for bestanddelene i midlet og /konsentrasjonen av det angjeldende tilsetningsmiddel være tydelig, lavere enn forholdene i legeringen.'

Hva gjelder aluminiumet finnes en sink/aluminiumlegering som inneholder 5 vekt% aluminium, idet dens sammensetning svarer til eutectikumet med et smeltepunkt av 385° C, og denne legering er derfor egnet som metallmidlet som anvendes for aluminium.

Hva gjelder magnesiumet, finnes en eutectisk sink/ magnesiumlegering som inneholder 3 vekt% magnesium, med et smeltepunkt av 367° C. Denne eutectiske legering er dess-verre for sprø til at den kan anvendes industrielt da de støpte blokker brytes opp ved avkjøling eller under vesentlig transport og håndteringer; Blandingene som har en sammen setning som er tilstrekkelig lik den eutectiske sammensetning til at de vil ha et aksepterbart smeltepunkt (under ca. 450° C) , er også for sprø til at de vil kunne anvendes i praksis. Det har imidlertid vist seg at tilsetning av små mengder av aluminium sterkt nedsetter binære sink/magnesium-legeringers sprøhet. Virkningen gir seg først til kjenne ved 10 ppm (basert på vekt) aluminium. Dessuten nedsetter nærværet av aluminium oxydasjonen av magnesiumet når blokken støpes. Ved et innhold av ca. 100 ppm aluminium forekom praktisk talt ingen ytterligere minskning av sprøheten etter hvert som andelen av aluminium øker. Det er ingen vits i å overskride 500 ppm aluminium, og det er ingen fordel å kompensere for tapet av fleksilitet ved justeringen av den galvaniserende legeringssammensetning, idet dette tap av flek-sibilitet skyldes den kjennsgjerning at mangel på magnesium bare kompenseres ved en anrikning av aluminium. Egnede metallmidler fåes med 5000 - 50 000 ppm (basert på vekt) magnesium og de ovennevnte mengder med aluminium. En sammensetning som er nær den eutectiske sammensetning med 30 000

+ 15000 ppm magnesium og 100 + 5 ppm aluminium er foretrukket.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet ved hjelp av de nedenstående eksempler.

Eksempel 1

Fremstilling av en ternær sink/ magnesium/ aluminiumlegering

4 85 kg sink av kvalitet. Z9 smeltes, i en inert atmosfære i en induksjonsovn med industriell frekvens og en digel på 150 liter og utstyrt for å kunne anvendes i en regulert atmosfære. Temperaturen for den flytende sink økes til 600° C, og 15 kg 99,9 % rent magnesium tilsettes. 50 g 99,5 % rent aluminium blir deretter tilsatt. Temperaturen senkes deretter til ca. 500° C og holdes på denne verdi i 15 minutter, slik at elektromagnetisk omrøring kan sikre at legeringen blir homogen. Nedsmeltingen stoppes, og legeringen støpes i avkjølte t koTciller når temperaturen er 450 - 420° C.

Eksempel 2

Galvaniseringsbad inneholdende tinn, aluminium og magnesium 80 tonn Z6 sink inneholdende 1,4 % bly, 6 7,3 tonn Z7 sink inneholdende 0,45 % bly, 375 kg tinn og 1,8 tonn av en sink/aluminiumlegering inneholdende 5 vekt% aluminium innføres i en galvaniseringstank med en kapastiet på 150 tonn sink. Etter at metallene har smeltet, tilsettes 500 kg av legeringen fremstilt ifølge Eksempel 1. En analyse av badet gir, basert på vekt, bly 9500 ppm, tinn 2500 ppm, aluminium 600 ppm og magnesium 99 ppm, idet resten utgjøres av sink med de vanlige forurensninger i tolererbare andeler.

Ytterligere undersøkelser i forbindelse med de ovennevnte legeringer har vist at beryllium som er.kjent som et element som nedsetter oxydasjonshastigheten for støperi-legeringer basert på aluminium eller sink, utøver gunstige virkninger på galvaniserende legeringer, dvs.

nedsatt dannelseshastighet av et overflatelagoxyd på det smeltede bad,

bedre flyting av smeltet sink over gjenstandens overflate som forlater det galvaniserende bad, idet denne virkning tilsynelatende skyldes en reduksjon i tykkelsen og seigheten for oxydlaget på sinkbelegget, idet oxydlaget inneholder sinkoverskuddet, og

forbedring av den letthet med hvilken overflate-slagg på det galvaniserende bad kan fjernes henimot tankens sider før gjenstandene som skal galvaniseres neddykkes, idet denne operasjon vanligvis betegnes '..som skumming.

Den gunstige virkning av berylliumet iakttas selv ved meget lave forholdsvise andeler som begynner ved 4 ppm (basert på vekt). Ved andeler over 100 ppm viser det seg at ved de vanlige temperaturer"for gålvaniseringsbad som benyt-tes, finner segregering av berylliumet sted, og berylliumet oppsamles på overflaten og fjernes sammen med slaggen. Det har også vist seg at når det gås ut fra 15 ppm (basert på vekt) beryllium, forekommer det for bad som inneholder en forholdsvis høy andel av aluminium av over 550 ppm, en syner-gistisk virkning av aluminiumet og berylliumet på jern/sink-reaksjonskinetikk (dannelse av intermetalliske forbindelser).

Under det forberedende arbeide ble undersøkelser angående berylliums oppløselighet i sink foretatt, idet sintrede legeringer av 9? % rent beryllium og av rent sink ble anvendt som utgangsmateriale. Likviduskurven på det binære diagram passerer gjennom de følgende punkter: Tabell 1

Temperatur Vektandel av Be,

°C ppm

696 800

630 600

611 530

512 200

486 150

453 100

429 64

Denne tabell viser at selv når en binær legering med en sammensetning svarende til likvidus ved 696° C anvendes og avkjøles tilstrekkelig hurtig til at berylliumet holder seg overmettet, ligger de vektmengder som må anvendes slik at sluttlegeringen ligger innen området 4 - 100 ppm, fra 0,5 til 12,5 % av den samlede legeringsmasse, dvs. fra 0,75 til 18,75 tonn for et bad på 150 tonn. Dessuten er diffusjonen av berylliumet i den smeltede sink ved temperaturer som ligger fjernt fra smeltepunktet for beryllium (1280° C), langsom, og produksjonen av den binære legering ved temperaturer over 700° C er vanskelig, spesielt på grunn av sinks damptrykk (kokepunkt 910° C). Fremstillingen av slike legeringer er prohibitive i industriell målestokk.

For å innføre forholdsvis høye andeler av beryllium i sinken er det blitt foreslått å innføre berylliumet i form av en legering som er lett oppløselig i smeltet sink ved rimelig høye temperaturer, idet denne legering fortrinnsvis er en handelstilgjengelig legering av selvklare prisgrunner. De følgende vanlige legeringer ble anvendt: Cu/Be inneholdende 4 % Be, Al/Be inneholdende 5 % Be, Fe/Be inneholdende 10 % Be og Ni/Be inneholdende 25 % Be. Nærvær av kobber eller nikkel i badet for galvanisering med neddypping er i alminnelighet uønsket. Da jern alltid er tilstede i badene for galvanisering av stålstykker på grunn av at jern oppløses fra disse stykker, vil en tilsetning av en liten mengde jern kunne tolereres. Den binære jern/berylliumlegering viste seg å være praktisk talt uoppløselig i sink ved 600° C. Etter 4 8 timer ved denne temperatur kunne de oppløste mengder av jern/berylliumlegering ikke veies.

Derimot ble gode resultater oppnådd ved i sink å oppløse en aluminium/berylliumlegering inneholdende 5 % beryllium ved en temperatur ved hvilken denne legering har smeltet. Det er i praksis mulig å anvende en binær legering inneholdende 4 -'8 vekt% beryllium, slik at vektforholdet mellom aluminium og beryllium i den ternære legering vil være fra 24 til 11,5. Andelene av aluminium i den ternære legering må være slike at legeringens smeltepunkt er ca. 4 50° C, dvs. 0,5 - 5 vekt%. Det foretrekkes imidlertid å anvende en aluminiumandel som ligger nærmere den nedre grense for det angitte område, for å nedsette berylliums tilbøyelighet til å segregere.

Eksempel 3

Fremstilling av en ternær sink/ aluminium/ berylliumlegering

495 kg Z9 sink smeltes under en inert atmosfære i induksjonsovnen som ble anvendt i Eksempel 1»Temperaturen-øke<r>til ca. 600° C, og 4,75 kg aluminium/berylliumlegering inneholdende 5,25 % beryllium tilsettes. Temperaturen holdes ved 600° C inntil aluminium/berylliumet er blitt intimt dispergert i sinken under innvirkning av elektromagnetisk omrøring. Straks tilførselen er blitt avstengt, blir legeringen så støpt i sterkt avkjølte kokiller.

Tilsetningen av beryllium gjorde det også mulig i en viss grad å redusere andelene av tinn i badet da tinnet spesielt er ment å ta over fra magnesiumet når andelen av det sistnevnte metall i badet har sunket som et resultat av oxydasjon, og fordi berylliumet reduserer oxydasjonshastigheten for magnesiumet.

Eksempel 4

Galvaniseringsbad inneholdende tinn, aluminium, magnesium

og beryllium

147 tonn Z7 sink inneholdende 0,31 vekt% bly,

75 kg tinn og 750 kg binær sink/aluminiumlegering inneholdende 5 % aluminium innføres i en galvaniseringstank med en kapasitet på 150 tonn. Blandingen oppvarmes til smelte-temperaturen. Når hele badet er smeltet, blir 300 kg av den ternære sink/magnesium/aluminiumlegering fremstilt ifølge Eksempel 1, og 2020 kg av den ternære sink/aluminium/ berylliumlegering fremstilt ifølge Eksempel 3 tilsatt.

En analyse av badet gir (basert på vekt) bly

3000 ppm, tinn 500 ppm, aluminium 370 ppm, magnesium 60 ppm og beryllium 7 ppm.

Det er allerede blitt antydet at bruk av metallkombinasjoner som er konsentrert hva gjelder et tilsetningsmiddel, er blitt mer spesielt utviklet for å gjøre det mulig tiltagende å rejustere andelene av tilsetningsmidler i de galvaniserende legeringer etter hvert som tilsetningsmidlene blir fjernet ved galvaniseringen av artiklene,,idet den før-ste sammensetning av badene for galvanisering ved neddypping profitterer på den sammensétningsfleksibilitet som bruk av disse metallkombinasjoner muliggjør.

Forbruket av komponentene i badet skyldes delvis

at den legering fjernes som danner det galvaniserende belegg på de belagte gjenstander, og delvis oxydasjonen av enkelte av disse komponenter når de kommer "i kontakt med det galvaniserende flussmiddel eller luft som trekkes inn av gjenstandene når de neddykkes i den smeltede legering.

Undersøkelser som er blitt foretatt i forbindelse med utviklingen av den foreliggende oppfinnelse, har vist at

selv om strengt sagt forbruket av aluminium, magnesium og beryllium er i det vesentlige proporsjonalt med den anvendte mengde flussmiddel, dvs. med overflatearealet av gjenstandene som skal belegges, fåes en utligning mellom tynne gjenstander og tykke gjenstander (idet en imaginær tykkelse antas å ut-gjøres av forholdet mellom volumet og gjenstandens overflate), slik at de innførte mengder av metallmidler kan.være propor-

sjonale med den samlede vekt av gjenstandene som skal galvaniseres, uten at galvaniseringsbadets sammensetning forandres for hurtig. Dette gjør det mulig å utføre sammenset-ningsanalysene og justeringer av sammensetningene i overens-stemmelse hermed med mindre hyppige mellomrom.

For en galvaniserende legering fremstilt ifølge Eksempel 4 ble det fastslått at for å opprettholde sammensetningen var det nødvendig å tilsette metallmidler fremstilt ifølge Eksempel 1- og 3 i en mengde av hhv. 0,5 - 5,0 kg og 2 - 25 kg pr. tonn galvanisert stål.

Eksempel 5

Opprettholdelse av et galvaniseringsbad

Gjenstander av siliciumholdig konstruksjonsstål galvaniseres i en gjennomsnittlig mengde av 20 tonn pr. dag i en galvaniseringstank med en kapasitet på 150 tonn og inneholdende 150 tonn av en galvaniserende legering fremstilt ifølge Eksempel 4.

Undersøkelser viste at for gjenstander av slikt stål kunne badsammensetningen best stabiliseres ved å tilsette 1,4 kg av en ternær legering ifølge Eksempel 1 og 12,5 kg av en ternær legering ifølge Eksempel 3 . 28 kg av metallmidlet ifølge Eksempel 1 som inneholder magnesium, og 250 kg av metallmidlet ifølge Eksempel 3 som inneholder beryllium, tilsettes derfor til badet hver dag, fortrinnsvis i løpet av en uaktiv periode.

Det er mulig å.forestille seg at.det dannes et kvartært metallmiddel, som det middel som ville fåes ved å blande de ternære legeringer ifølge Eksempel 1 og 3 i forholdsvise mengder som overensstemmer med de mengder som tilsettes for å opprettholde galvaniseringsbadet ifølge Eksempel 5.

For å få et 'metallmiddel av denne type smeltes

49 4 kg sink av kvalitet Z9 i en inert atmosfære, og temperaturen .økes til 6 75° C. 1,5 kg magnesium tilsettes, tempera-ture får synke til 625° C, 4,25 kg aluminium/berylliumlegering inneholdende 5,25 vekt% beryllium tilsettes, og straks det ved hjelp av elektromagnetisk omrøring er blitt sikret at aluminium/berylliumlegeringen er blitt dispergert, støpes legeringen i sterkt avkjølte kokiller.

Den foreliggende oppfinnelse er selvfølgelig ikke begrenset til de beskrevne eksempler, men omfatter alle for-andrede utføelsesformer av disse. Spesielt kan legeringenes sammensetninger variere innen de angitte områder. Dessuten vil det forstås at når en sammensetning er blitt angitt ved hjelp av en tallmessig andel av hver komponent, skal denne tallmessige verdi forstås derhen at den betegner midtverdien innen et .normalt-område, som + 5 %.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å regulere sammensetningen av en sinklegering som er egnet for rieddyppingsgalvanisering av stål, omfattende siliciumstål, idet legeringen består av sink av kommersiell renhet og inneholder 1000 - 15 000 ppm (basert på vekt) bly, som tilsetninger aluminium, tinn og magnesium i de følgende forholdsvise mengder: Al 100 - 5000 ppm Sn 300 - 20 000 ppm Mg 10 - 1000 ppm, og legeringen har et underskudd på minst én av disse tilsetninger, karakterisert ved at det til sinklegeringen tilsettes•minst ett metallmiddel som er oppløselig i smeltet sink og som inneholder en forholdsvis høy andel av aluminium-, tinn- eller magnesiumtilsetningen som foreligger i underskudd, metallmidlet tilsettes i en slik mengde at underskuddet på tilsetningen blir kompensert og idet metallmidlet i form av tinnmidlet utgjøres av praktisk talt rent metallisk tinn, magnesiummidlet utgjøres av en ternær sink/ magnesium/aluminiumlegering inneholdende 5000 - 50 000 ppm magnesium og 10 - 500 ppm aluminium, og aluminiummidlet som tilsettes i en mengde under hensyntagen til en eventuell tilsetning av ternær sink/magnesium/aluminiumlegering, ut-gjøres av en binær sink/aluminiumlegering som inneholder ca. 5 vekt% aluminium.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilsetningene tilsettes til sinklegeringen i de forholdsvise mengder av Al 300 - 600 ppm Sn 1000 - 3000 ppm Mg 20 - 200 ppm.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at tilsetningsmidlene tilsettes i de tilnærmede forholdsvise mengder Al 370 ppm Sn 2500 ppm Mg 100 ppm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor sinklegeringen som supplerende tilsetning inneholder 7 - 10 0 ppm beryllium, karakterisert ved at det som berylliumtilset-ningsmiddel anvendes en ternær sink/aluminium/berylliumlegering inneholdende 5000 - 50 000 ppm aluminium, idet vektforholdet mellom aluminium og beryllium er fra 11,5 til 24, og at det som aluminiumtilsetningsmiddel tilsatt i en mengde som tar hensyn til tilsetningene av ternære sink/magnesium/ aluminium- og sink/aluminium/berylliumlegeringer, anvendes en binær sink/aluminiumlegering inneholdende ca. 5 % aluminium.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at de anvendte andeler av tilsetningsmidler er

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det til sinklegeringen tilsettes 0,5 - 5 kg av en ternær magnesiumlegering pr. tonn galvanisert stål, idet legeringen inneholder 30 000 + 15000 ppm (basert på vekt) magnesium og 100 + 5 ppm aluminium, og 2 - 25 kg av en ternær berylliumlegering pr. tonn galvanisert stål, idet berylliumlegeringen inneholder 9000 + 450 ppm aluminium og 470 + 50 ppm beryllium.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det tilsettes 12,5+ 0,6 kg ternær. berylliumlegering pr. tonn galvanisert stål og 1,4 + 0,07 kg ternær magnesiumlegering pr. tonn galvanisert stål.

8. Ternær magnesiumlegering for anvendelse ved utfø-relse av fremgangsmåten ifølge krav 1-7, karakterisert ved at legeringen består av 5000 - 50 000 ppm (basert på vekt) magnesium og 10 - 500 ppm aluminium, resten sink.

9. Legering ifølge krav 8, karakterisert ved at magnesiummengden er 30 000 + 15000 ppm og aluminiummengden 100 + 5 ppm.

10. Ternær berylliumlegering for anvendelse ved utfø-relse ved fremgangsmåten ifølge krav 4-7, karakterisert ved at den består av 5000 - 50 000 ppm (basert på vekt) aluminium, og beryllium i et vektforhold mellom beryllium og aluminium av 1/11,5 - 1/24, idet resten utgjøres av sink.

11. Legering ifølge krav 10, karakterisert ved at aluminiummengden er 9000 + 450 ppm og beryllium-mengden 4 70 + 50 ppm.