Przedmiotem wynalazku jest sposób zanurzeniowego aluminiowania powierzchni zelaza w celu stworzenia na Japo podlozu warstwy ochronnej, polegajacy na oczyszczaniu powierzchni oraz przepuszczaniu ich przez kapiel ze stopionego aluminium, zawierajaca bd okolo 4 do okolo 11% wagowych krzemu i od okolo 0,1 do okolo 3,0% wagowych zelaza. • Znane jest stosowanie do zanurzeniowego aluminiowania podlozy zawierajacych zelazo (blach, tasm, drutów) dwcch kapieli rózniacych sie zasadniczo miedzy soba. Przy produkcji artykulów krytych z polyskiem zawartosc jost utrzymywana w granicach wielkosci minimalnych lub szczatkowych, z reguly mniejszych od 0,25% wagowo. Ten rodzaj wyrobów powleczonych aluminium ma jednak te wade, ze jest zle przystosowany do obróbki plastycznej, a to z tego powodu, ze na styku pokrycia z podlozem zawierajacym zelazo tworzy sie krucha warstwa stopu krzemowo-glinowego, co pociaga za soba pekanie, luszczenie i odpryskiwanie powloki.Znane sa rozwiazania zmierzajace do poprawienia tego stanu rzeczy i majace na celu zarówno zapewnienie lepszego przylegania warstwy aluminium do zelaza, jak równiez nadanie tej warstwie glebokiego, równomiernego polysku. U podstaw tych rozwiazan z których najnowsze sa znane z patentów amerykanskich nr nr. 2738289, 2856322 i 3000756, lezy po pierwsze zastosowanie w kapieli aluminiowej dodatku zelaza w ilosci od 0,1 do 3% wogowych oraz krzemu w ilosci od 4 do 11% wagowych, po drugie zas opracowanie optymalnego procesu przygotowania powierzchni zelaznego wzglednie stalowego przedmiotu przed powleczeniem go stopem glinu z krzemem. ¦ W znanych nowoczesnych procesach powlekania przedmiotów zelaznych na goraco aluminium, najpierw oczyszcza sie przedmiot wstepnie, droga na przyklad piaskowania lub odtluszczania za pomoca lugów albo pary.Nastepny etap to lekkio wytrawianie powierzchni przedmiotu zelaznego lub stalowego za pomoca kwasu siarkowego, solnego lub fluorowodorowego, po którym nastepuje dokladne splukanie przedmiotu, najczesciej woda. Nastepnym etapem przygotowania przedmiotu do powlekania aluminium jest jego powleczenie topnikiem, co uskutecznia sie przez zanurzenie, przy czym dokonuje sie tego zabiegu w temperaturze otoczenia, lub w temperaturze podwyzszonej.2 94 432 Przedmiot podlega z kolei osuszeniu i natychmiast po tym zanurzeniu w kapieli aluminiowej. Po wyjeciu z kapieli winno jeszcze miec miejsce usuniecie nadmiaru aluminium sposobem mechanicznym, na przyklad droga wibracji lub odwirowania.Wspomniany dodatek krzemu do kapieli aluminiowej w ilos» i 4 do 11% wagowych ma na celu poprawienie przylegania aluminium do podloza, a to dorga zmniejszenia szybkosci tworzenia sie warstewki stopu zelazo — glin miedzy zelaznym podlozem & powloka z aluminium. « Opisane sposoby w pewnym stopniu poprawily przyleganie warstewki aluminium do podloza, jak i jej ogólny wyblyszczony wyglad, le cz nie wyeliminowaly podstawowej niedogodnosci, jaka jest mala odpornosc tej powloki aluminiowej na wszelkiego rodzaju obróbke plastyczna powleczonych przepdmiotów. Odnosi sie to w szczególnosci do takich wyrobów jak blacha, plaskowniki, bednarka i tym podobne, które w bardzo wielu przypadkach musza podlegac- zaginaniu az do przylegania, na przyklad przy tworzeniu zakladek, czyli zagieciu plastycznemu wedlug krzywizny o bardzo malym promieniu. Dodatek krzemu okazal sie w tym przypadku srodkiem niewystarczajacym, a to z powodu, ze prawie cala jego ilosc uklada sie w powloce jako nieciagla warstewka stopu krzem-aluminium, czemu nie zapobiega dostatecznie dodatek zelaza.Celem wynalazku jest wyeliminowanie opisanej wady powlok aluminiowych utworzonych znanymi sposobami i umozliwienie tworzenia równomiernie rozlozonej powloki o estetycznym glebokim polysku i nie podlegajacej pekaniu i luszczeniu sie nawet w przypadku bardzo silnego zaginania wyrobu.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze do kapieli aluminiowo-krzemowej dodaje sie mangan w ilosc1 wystarczajacej do utrzymania stezenia, wynoszacego od okolo 0,2 do okolo 1,5% wagowych. Wedlug wynalazki;, aluminiowanie prowadzi sie korzystnie w kapieli o temperaturze od 640° do 710°C, przy czym zawartosc manganu w kapieli wynosi od okolo 0,4 do okolo 0,8% wagowych.Korzystnie sposób wedlug wynalazku prowadzi sie w kapieli o temperaturze zawartej w granicach ód 650° do 678°C, przy czym zawartosc zelaza jest w niej mniejsza niz 1,5% wagowych. Zawartosc krzemu w kapielach wynoii przy tym najkorzystniej od okolo 7 do okolo 9% wegowych.Wedlug jeszcze jednej korzystnej cechy sposobu wedlug wynalazku, grubosc powloki winna byc utrzymana w granicach od okolo 0,1 do okolo 0,05 mm. « Opisany sposób pozwala na uzyskanie stopowej warstwy ochronnej na powierzchni zawierajacej zelazo, skladajacej sie : szeregu nieciaglych faz w osnowie Al, na które to fazy sklada sie faza Si oraz faza, w której istnieja polaczone miedzy soba Fe, Si, Al i Mn przy stezeniu poszczególnych skladników:od 4 do 11% wagowo Si, od 0,1 do 3,0% wagowo Fe i 0,2 do 1,5% wagowo Mn; Al stanowi uzupelnienie.Przedmiot wynalazku objasniony jest blizej na rysunku, na którym przedstawiona jest próbka blachy dla oceny tendencji do tworzenia pekniec przy zginaniu. ¦ Wstepne badania nad przyczynami tworzenia pekniec wykazaly, ze pekniecia ta rozprzestrzeniaja sie poprzez masywne czasteczki o ksztalcie igiel znajdujace sie w pokryciu. Jak wykazala mikroanaliza dokonana przy pomocy czujnika z sonda elektronowa, czasteczki te zawieraja zelazo, glin, krzem i sa powiazane miedzy soba (we wrzystkich kryjacych kapielach aluminiowych jest zawsze zawarte zelazo; jego stezenie wzrasta wskutek rozpuszczania wprowadzonej do kapieli tasmy az do stanu równowagi, wynoszacego okolo trzech procent). < Nalezy sadzic, ze czasteczki te tworza kruchy zwiazek miedzymetaliczny Fe^Si^Al^ Zwiazek ten posiada trójskosna strukture krystaliczna,a wskutek niesymetrycznego charakteru tejze struktury, a czasie zestalania sie pierwotnej fazy rozrasta sie w postaci plytek. < Powyzsze cechy Fe2Si^AI<( stanowia przyczyne powstawania lupliwych pekniec w czasie ksztaltowania sie lub zginania blach. Wydawalo sie, ze zmiany w morfologii czastek moze prowadzic do zmniejszenia tendencji do rozprzestrzeniania sie pekniec. Stwierdzono, ze dodanie do kapieli glinowo-krzemowej Mn w ilosci od okolo 0,2 do okolo 1,5% wagowych powoduje powstawanie w warstwie ostatecznego pokrycia bardziej pozadanego skladnika pierwotnego o ksztalcie kulistym. W warstwie ostatecznego pokrycin sa polaczona ze soba: Fe, Al, Si oraz Mn. Korzystny wplyw Mn zostal udokumentowany w nastepujacych przykladach.Próbki blachy (o grubosci 0,455 mm i szerokosci s»8,1 mm) pokrywa sie w kapielach glinowo-krzemowych o róznych stezeniach Mn i Fe (patrz tablica 1). Przed kryciem, próbki byly oczyszczone w trójchloroetylenie, trawione przez cztery minuty w 10% roztworze wodnym HCI i pokrywane topnikiem przez zanurzenie w nasyconym roztworze wodnym KaZrFfl. Po tej ostatniej czynnosci, próbki suszy sie w wyniku czego zostaly pokryte warstewka sproszkowanego topnika. Próbki uzywane do badan odpornosc; zelaza na zginanie byly kryte w takich samych warunkach to znaczy przez zanurzenie na czas 60 sekund do kapieli o temperaturze 710 C.Nadmiar metalu kryjacego oraz pozostalosci tlenków byly usuwane z pokrytych blach przy pomocy noza pneumatycznego. Odpornosc na tworzenie sie pekniec okresla sie próba zginania wedlug ASTM A 525—71.Intensywnosc pekniec oceniono na podstawie obserwacji (patrz rysunek), przy 30-krotnym powiekszeniu , powierzchni naprezanej, przy czym stosowano nastepujaca skale ocen: 0- brak pekniec; 1-lekkie pekanie; 2-sredni* pekanie; 3-intenj.ywne pekanie.94 432 3 Kazda z próbek po pierwszym plaskim zgieciu oznaczonym na rysunku liczba 1, byla tak ponownie zginana, by nastepne zagiecie 2 bylo dokonane wokól jednej grubosci blachy, trzecie zagiecie 3 okolo dwóch grubosci i wreszcie trzecie zagiecie 4 okolo trzech grubosci. Innymi slowy, blache zaginano okolo lacznej grubosci blach powiekszonej o jedna grubosc blachy, czyli przy coraz wiekszym promieniu krzywizny zagiecia i to tylu razy, by uzyskac ugiecie o takim promieniu, przy którym juz nie daly sie zaobserwowac zadne pekniecia. Wyniki badan zestawione w tabeli I, podaja w rubryce a( i [osc grubosci blach wokól których zaginano próbki do mowcntu w którym nie stwierdzono pekniec, a w rubryce b) ocene pekniec pizy zaginaniu próbek wokól trzech grubosci blach (3P). Pnytoczone dane, dla kazdej z kapieli sa danymi srednimi uzyskiwanymi z trzech do czterech próbek.Na przedstawionych wynikach badan mozna latwo stwierdzic korzystny wplyw celowego badania Mn (kapiele D do O). Jak widac, dodanie do kapieli Mn w ilosci od okolo 0,2 do okolo 0,8% pozwala na uzyskanie najwiekszej odpornosci na pekanie przy czym równiez i wieksze dodatki manganu zapewniaja wieksza odpornosc na pednie od kapieli (A do C) zasadniczo nie zawierajacych tego pierwiastka. < T a b li c a I Porównanie tendencji do tworzenia pekniec Ocena Ilosc grubosci blach przy zagieciu próbek Sklad wagowykapieli przy której nie wokól trzech grubosci blach (X) w% stwierdza sie pekniec (3P) (a) (b) Mn Fe Si A B C D E F G H 1 J K L M N 0 0,03 0,01 0,01 0,23 0.37 0,54 0,52 0,48 0,63 0,73 0,73 0,76 0,87 0,99 1.41 2,2 2,5 2,67 2,5 2,5 0,90 1.71 2,37 1,22 0,82 1,47 2,31 1,26 1,04 0,93 6,9 6,6 7,5 7,6 7,4 7,7 7,6 7,6 7,7 7,9 7,8 7,8 7,5 8,0 7,8 7,3 8,8 7,5 3,4 3,5 2,2 3,8 4,1 3,0 3,0 2,6 4,0 ,7 ,6 ,4 1,4 2,4 1,5 0,4 0,5 0,0 0,4 0,8 0,4 0.0 0,2 0.5 1.6 1,5 1,0 */ reszta Al Przyklad. Oczyszczona tasma jest wyzarzana na jasno w atmosferze ochronnej, co czyni zbednym koniecznosc stosowania topnika. Tasme ochladza sie i wprowadza do kapieli aluminiowej o temperaturze nico wyzszej od ustalonej. Celem zapobiezenia utlenianiu, tasma pomiedzy piecem do wyzarzania a kapiela kryjaca jest utrzymywana w atmosferze ochronnej dzieki czemu na powierzchni tasmy szybko tworzy sie stop z cieklego metalu kapieli i uzyskuje sie ciagla warstwe ochronna. Pokryta tasma jest nastepnie przepuszczana przez odpowiednie urzadzenie, na przyklad przez nóz pneumatyczny, po czym podlega ostatecznej kontroli pokrycia na drodze wagowej. Ciezar warstwy ochronnej dla wyrobów z blachy zwykle waha sie w granicach od okolo 60 do okolo 300 gramów na metr kwadratowy blachy (co odpowiada grubosci pokrycia od okolo 0,01 do 0,05 mm po kazdej z obu stron blachy).K^pfiH kryjaca zawiera zwykle od okolo 7 dp okolo 9% krzemu i jest utrzymywana w temperaturze od okolo 640° do okolo 710°C. Korzystnie stosuje sie zawartosc Mn w granicach od okolo 0,4 do okolo 0,8% w kapieli utrzymywanej w temperaturze od 650 do 678°C i w Ltórej zawartosc zelaza jest mniejsza od okolo 1,5%. Stwierdzono, ze ta walsn e zawartosc manganu zmniejsza maksymalna rozpuszczalnosc zelaza z okolo 2,5% (kapiel bez zawartosci manganu) do okolo 1,5%. Dodatek manganu jest korzystny równiez dla tego, ze zmniejszanie rozpuszczalnosci zelaza zmniejsza szybkosc pogarszania sie wygladu zewnetrznego pokrycia.Numer kapieli4 94 432 PL PL