SK286957B6

SK286957B6 - Tavivo a tavivový kúpeľ na zinkovanie ponorom, spôsob zinkovania ponorom a kúpeľ na zinkovanie ponorom

Info

Publication number: SK286957B6
Application number: SK777-2003A
Authority: SK
Inventors: David Warichet; Herck Karel Van; Lierde Andr Van; Nathalie G�Rain; Edward Matthijs
Original assignee: Galva Power Group N. V.
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2009-08-06
Also published as: NO20032326L; NO20032326D0; NO333662B1; MXPA03004543A; CY1105984T1; BR0115529B1; KR20030091942A; PL361743A1; WO2002042512A1; PT1352100E; SK7772003A3; HUP0302756A2; JP2004514789A; US20030219543A1; JP3770875B2; BR0115529A; EP1352100B1; EP1352100A1; ATE346177T1; DK1352100T3

Abstract

Tavivo na zinkovanie ponorom obsahuje od 60 do 80 % hmotnostných chloridu zinočnatého, 7 až 20 % hmotnostných chloridu amónneho, 2 až 20 % hmotnostných činidla modifikujúceho tekutosť obsahujúceho aspoň jeden alkalický kov alebo kov alkalických zemín, 0,1 až 5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: chlorid nikelnatý, chlorid kobaltnatý, chlorid manganatý a 0,1 až 1,5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: chlorid olovnatý, chlorid cínatý, chlorid bizmutitý, chlorid antimonitý.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa všeobecne týka taviva a tavivového kúpeľa na zinkovanie ponorom, spôsobu zinkovania ponorom železného alebo oceľového výrobku a kúpeľa na zinkovanie ponorom.

Doterajší stav techniky

Konvenčné zinkovanie ponorom, ktoré spočíva v ponorení železného alebo oceľového výrobku do kúpeľa roztaveného zinku vyžaduje starostlivú povrchovú úpravu výrobku určeného na zinkovanie ponorom, aby sa dosiahla adhézia, kontinuita a jednotnosť zinkového povlaku. Konvenčný spôsob úpravy povrchu železného alebo oceľového výrobku určeného na zinkovanie ponorom je dodanie taviva za sucha, pri ktorom sa na povrch výrobku nanesie film taviva. V rámci tejto úpravy sa povrch výrobku všeobecne odmastí a následne opláchne, potom sa čistí v kyseline a následne znova opláchne a nakoniec sa uskutoční dodávka taviva za sucha, ktorá spočíva v tom, že sa výrobok ponorí do tavivového kúpeľa a následne vysuší. Základnými látkami použitými pri uvedenej dodávke taviva za sucha sú všeobecne chlorid zinočnatý a chlorid amónny.

Je veľmi dobre známe, že zlepšenie vlastností výrobkov pozinkovaných ponorom sa môže dosiahnuť legovaním zinku hliníkom. Tak napríklad pridanie 5 % hliníka poskytne zliatinu zinku a hliníka, ktorá má najnižšiu teplotu tavenia. Táto zliatina má zlepšenú tekutosť v porovnaní s čistým zinkom. Okrem toho povlaky získané s použitím tejto zliatiny majú väčšiu odolnosť proti korózii (dvakrát až šesťkrát lepšiu v porovnaní s povlakom získaným s použitím len čistého zinku), zlepšenú tvarovateľnosť a lepšiu natierateľnosť ako povlaky získané zinkovaním ponorom s použitím čistého zinku. Okrem toho sa môžu touto technológiou zinkovania ponorom získať povlaky, ktoré sú bez olova.

Ale použitie konvenčných tavív pri zinkovaní ponorom zo zliatiny zinku a hliníka má za následok rôzne chyby v takto získaných povlakoch. Najmä niektoré plôšky povrchu výrobku určeného na pozinkovanie ponorom môžu zostať nepovlečené alebo sú povlečené nedostatočne, alebo povlak môže obsahovať erupčné praskliny, čierne škvrny alebo dokonca krátery, ktoré spôsobujú, že výrobok má neprijateľnú výslednú úpravu a/alebo nedostatočnú odolnosť proti korózii. Vzhľadom na to sa uskutočnil výskum smerujúci k vývoju tavív, ktoré by boli vhodnejšie na zinkovanie v kúpeli zliatiny zinku a hliníka. Napriek tomuto úsiliu sú všetky takto vyvinuté a doteraz známe tavivá neuspokojivé v prípade zinkovania ponorom železných alebo oceľových výrobkov v zinkovo-hliníkových kúpeľoch uskutočňovaných po šaržiach, to znamená v prípade zinkovania ponorom jednotlivých výrobkov.

Cieľom vynálezu je takto poskytnúť tavivo, ktoré by bolo schopné poskytnúť kontinuálne, jednotnejšie, hladšie a bez prázdnych miest povlaky na železných alebo oceľových výrobkoch pri zinkovaní ponorom v taveninách zinkovo-hliníkových zliatin. Tento problém je vyriešený tavivom nárokovaným v ďalej uvedenom nároku 1.

Podstata vynálezu

Tavivo na zinkovanie ponorom podľa vynálezu obsahuje:

- 60 až 80 % hmotnostných chloridu zinočnatého (ZnCl₂),

- 7 až 20 % hmotnostných chloridu amónneho (NH₄C1),

- 2 až 20 % hmotnostných aspoň jednej soli alkalického kovu alebo kovu alkalických zemín,

- 0,1 až 5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: NiCl₂, CoCl₂ a MnCl₂ a

- 0,1 až 1,5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: PbCl₂, SnCl₂, SbCl₃ a BiCl₃.

Pod pojmom „pozinkovanie ponorom (hot dip galvanization)“ sa tu rozumie pokovovanie železného alebo oceľového výrobku ponorením do kúpeľa roztaveného zinku alebo roztavenej zliatiny zinku, uskutočňované kontinuálnym spôsobom alebo spôsobom po šaržiach.

Také tavivo, v ktorom sa jednotlivé hmotnostné percentuálne údaje vzťahujú k hmotnostným množstvám zlúčeniny alebo skupiny zlúčenín vztiahnutým na celkovú hmotnosť taviva, umožňuje poskytnúť kontinuálne, rovnomernejšie, hladšie a bez prázdnych miest povlaky na železných alebo oceľových výrobkoch, získané zinkovaním ponorom v kúpeli zinkovo-hliníkových zliatin, najmä v prípade, kedy sa zinkovanie uskutočňuje po šaržiach.

Zvolené množstvo chloridu zinočnatého zabezpečuje dobré pokrytie výrobku určeného na zinkovanie ponorom a účinne bráni oxidácii výrobku v priebehu sušenia výrobku pred jeho zinkovaním ponorom.

Množstvo chloridu amónneho je zvolené tak, aby sa dosiahol dostatočne leptací účinok v priebehu zinkovania ponorom s cieľom odstrániť zvyšnú hrdzu alebo nedostatočne morené škvrny, pričom sa zabráni tvorbe čiernych miest, to znamená nepokrytých oblastí výrobku určeného na zinkovanie ponorom.

Alkalické kovy alebo kovy alkalických zemín vo forme ich solí sú použité s cieľom modifikovať účin2 nosť roztavených solí, ako je to ešte vysvetlené ďalej.

O nasledujúcich zlúčeninách: NiCl₂, CoCl₂ a MnCl₂ sa predpokladá, že v dôsledku synergického účinku ešte ďalej zlepšujú zmáčavosť ocele v roztavenom kove.

Prítomnosť 0,1 až 1,5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: PbCl₂, SnCl₂, BiCl₃ a SbCl₃ v tavive umožňuje zlepšiť zmáčanie železného alebo oceľového výrobku pokrytého týmto tavivom roztaveným zinkom v kúpeli na zinkovanie ponorom.

Ďalšou výhodou taviva podľa vynálezu je to, že má široké pole použiteľnosti. Ako už je uvedené, je tavivo podľa vynálezu obzvlášť vhodné na šaržovité zinkovanie ponorom s použitím zinkovo-hliníkových zliatin, ale tiež čistého zinku. Okrem toho môže byť tavivo podľa vynálezu použité pri kontinuálnom zinkovaní ponorom s použitím buď kúpeľa zinkovo-hliníkovej zliatiny, alebo kúpeľa čistého zinku, napríklad pri zinkovaní drôtov, rúr, rúrok alebo zvinutých plechov (coils).

Výraz „čistý zinok“ je tu použitý ako protiklad k zinkovo-hliníkovým zliatinám a je jasné, že kúpele na zinkovanie ponorom tvorené čistým zinkom môžu tiež obsahovať niektoré prísady, akými sú napríklad Pb, Sb, Bi, Ni a Sn.

Výhodné množstvo chloridu zinočnatého sa pohybuje v rozsahu 70 a 78 % hmotnostných, vztiahnuté na celkovú hmotnosť taviva. Ak ide o chlorid amónny, predstavuje jeho výhodné množstvo 11 až 15 % hmotnostných. Obsah chloridu nikelnatého v tavive výhodne predstavuje 1 % hmotnostné. Tavivo by malo ďalej obsahovať 1 % hmotnostné chloridu olovnatého.

Ak ide špecificky o alkalické kovy a kovy alkalických zemín, sú tieto kovy výhodne zvolené z množiny (kovy sú zoradené v rade, v ktorom sa výhodnosť kovov postupne znižuje) zahŕňajúcej Na, K, Li, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba. Tavivo bude výhodne obsahovať zmes týchto alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín, pretože majú synergický účinok, ktorý umožňuje regulovať teplotu tavenia a viskozity roztavených solí a tiež zmáčavosť povrchu výrobku roztaveným zinkom alebo roztavenou zliatinou zinku a hliníka. Taktiež sa predpokladá, že tieto kovy udeľujú tavivu vyššiu tepelnú odolnosť. Výhodne tavivo obsahuje 6 % hmotnostných chloridu sodného a 2 % hmotnostné chloridu draselného.

V rámci ďalšieho predmetu vynálezu je navrhnutý tavivový kúpeľ na zinkovanie ponorom, v ktorom je určité množstvo skôr definovaného taviva rozpusteného vo vode. Koncentrácia taviva v tavivovom kúpeli sa môže pohybovať v rozsahu 200 a 700 g/1, výhodne v rozsahu 350 a 550 g/1 a najvýhodnejšie v rozsahu 500 a 550 g/1. Tento tavivový kúpeľ je obzvlášť vhodný na zinkovanie ponorom s použitím zinkovo-hliníkových kúpeľov, pričom však môže byť tiež použitý v prípade kúpeľov na zinkovanie ponorom tvorených čistým zinkom, a to pri uskutočňovaní zinkovania ponorom kontinuálnym alebo spôsobom po šaržiach.

Tavivový kúpeľ by sa mal výhodne udržiavať na teplote v rozsahu 50 a 90 °C, výhodne na teplote v rozsahu 60 a 80 °C a najvýhodnejšie na teplote 70 °C.

Uvedený tavivový kúpeľ môže tiež obsahovať 0,01 až 2 obj. % (objemovo) neiónového povrchovo aktívneho činidla, akým je napr. neiónové povrchovo aktívne činidlo Merpol HCS od spoločnosti Du Pont de Nemours, neiónové povrchovo aktívne činidlo FX701 od spoločnosti Henkel, alebo zmáčadlo Netzmittel B od spoločnosti Lutter Galvanotechnik GmbH.

V rámci ďalšieho predmetu vynálezu je navrhnutý spôsob zinkovania ponorom železného alebo oceľového výrobku. Pri prvom procesnom stupni a) sa výrobok podrobí odmasteniu v odmasťovacom kúpeli. Týmto odmasťovacím kúpeľom môže byť ultrazvukový odmasťovací kúpeľ. Potom v druhom procesnom stupni b) sa výrobok opláchne. Pri ďalších procesných stupňoch c) a d) sa výrobok podrobí moriacemu spracovaniu a následne sa opláchne. Je samozrejmé, že tieto stupne predbežného spracovania sa môžu opakovať individuálne alebo v cykloch. Celý cyklus predbežného spracovania (to znamená stupne a) až d)) sa výhodne uskutočňuje dvakrát. V nasledujúcom procesnom stupni e) sa výrobok ošetri v tavivovom kúpeli podľa vynálezu na poskytnutie filmu taviva na povrchu výrobku. Tento výrobok môže byť ponorený do tavivového kúpeľa počas až 10 minút, ale výhodne nie viac ako 5 minút. Výrobok vybavený filmom taviva sa potom vysuší (procesný stupeň f). V následnom stupni (procesný stupeň g) sa výrobok ponorí do horúceho kúpeľa na zinkovanie ponorom na získanie vrstvy kovu na jeho povrchu. Čas máčania v tomto kúpeli závisí od veľkosti a tvaru výrobku určeného na zinkovanie ponorom, od požadovanej hrúbky povlaku a od obsahu hliníka (v prípade, ak sa zinkovanie ponorom uskutočňuje s použitím zliatiny zinku a hliníka). Nakoniec sa výrobok z kúpeľa na zinkovanie ponorom vyberie a ochladí (stupeň h). To môže byť uskutočnené buď ponorením výrobku do vody, alebo jednoducho vychladnutím výrobku na vzduchu.

Zistilo sa, že spôsob podľa vynálezu umožňuje uloženie kontinuálnych, rovnomernejších, hladších a prázdnych miest bez povlakov na individuálne železné alebo oceľové výrobky, najmä v prípade, kedy sa použije kúpeľ na zinkovanie ponorom tvorený zliatinou zinku a hliníka. Tento spôsob podľa vynálezu je obzvlášť vhodný na šaržovité zinkovanie ponorom jednotlivých železných alebo oceľových výrobkov, ale tiež umožňuje získať takéto zlepšené povlaky na drôtoch, rúrkach alebo závitoch (coils), kontinuálne vedených cez jednotlivé procesné stupne. Okrem toho môžu byť pri tomto spôsobe podľa vynálezu použité tiež kúpele na zinkovanie ponorom obsahujúce čistý zinok. V súlade s tým je kúpeľom na zinkovanie ponorom v stupni

g) výhodne kúpeľ roztaveného zinku, ktorý môže obsahovať 0 až 56 % hmotnostných hliníka a 0 až 1,6 % hmotnostných kremíka. Špecificky to znamená, že ako kúpele na zinkovanie ponorom sa môžu použiť veľmi dobre známe zliatiny, akými sú napríklad zliatiny:

- Supergalva od spoločnosti Mitsui Mining & Smelting Co., Japonsko, ktorá v podstate obsahuje 3 až 7 % hmotnostných hliníka, 0 až 3 % hmotnostné horčíka, 0 až 0,1 % hmotnostných sodíka, pričom zvyšok je tvorený zinkom;

- Galfan od spoločnosti Intemational Lead Zinc Research Organization, Inc., ktorá v podstate obsahuje 4,2 až 7,2 % hmotnostných hliníka, 0,33 až 0,10 % hmotnostných zmesi kovov, pričom zvyšok je tvorený zinkom; alebo

- Galvalume od spoločnosti BIEC Intemational, Inc., ktorá v podstate obsahuje 55 % hmotnostných hliníka, 1,6 % hmotnostných kremíka, pričom zvyšok je tvorený zinkom.

Kúpeľ na zinkovanie sa výhodne udržiava pri teplote medzi 380 až 700 °C.

V stupni f) sa výrobok výhodne suší v nútenom prúde vzduchu zahriatom na teplotu v rozsahu 200 a 350 °C, výhodnejšie na teplotu 250 °C. Okrem toho je potrebné uviesť, že povrch výrobku bude mať výhodne teplotu v rozsahu 170 až 200 °C predtým, ako je ponorený do kúpeľa na zinkovanie ponorom v stupni g). Toto je možné, keďže tavivový kúpeľ podľa vynálezu má vysoký tepelný odpor a je účinný na obmedzenie korózie výrobku. Predhrievanie výrobku pred krokom g) umožňuje pretavenie zmrznutej vrstvy kovu, ktorá sa tvorí na povrchu výrobku priamo po ponorení do kúpeľa na zinkovanie.

Z rovnakého dôvodu opätovného roztavenia tuhej kovovej vrstvy sa výrobok výhodne pohybuje v kúpeli na zinkovanie ponorom v priebehu aspoň niekoľkých minút potom, ako sa do kúpeľa zaviedol. Miešanie by malo byť prerušené predtým, ako sa výrobok vyberie z kúpeľa na zinkovanie ponorom, aby sa zabránilo usadeniu nečistôt a peny nachádzajúcich sa na hladine kúpeľa. Všeobecne platí, že čím hrubší a objemnejší je výrobok, tým intenzívnejšie musí byť miešanie. Okrem toho môže byť do kúpeľa na zinkovanie ponorom zavádzaný inertný plyn, akým je napríklad dusík (N₂) alebo argón (Ar), výhodne vo forme jemných bubliniek s cieľom dosiahnuť bublanie kúpeľa.

Je potrebné uviesť, že spôsob podľa vynálezu je vhodný na zinkovanie ponorom oceľových výrobkov zhotovených z rozmanitých ocelí. Použitím tohto spôsobu môžu byť zinkované ponorom najmä oceľové výrobky, ktoré majú obsah uhlíka až 0,25 % hmotnostných, obsah fosforu v rozsahu 0,005 a 0,1 % hmotnostných a obsah kremíka v rozsahu 0,0005 a 0,5 % hmotnostných.

V rámci ďalšieho predmetu vynálezu je navrhnutý kúpeľ na zinkovanie ponorom. Tento kúpeľ obsahuje:

- až 56 % hmotnostných hliníka,

- 0,005 až 0,15 % hmotnostných antimónu a/alebo 0,005 až 0,15 % hmotnostných bizmutu,

- najviac 0,005 % hmotnostných olova, najviac 0,005 % hmotnostných kadmia a najviac 0,002 % hmotnostných cínu, pričom

- zvyšok je v podstate tvorený zinkom.

Takýto kúpeľ na zinkovanie ponorom umožňuje získať zlepšené povlaky na železných alebo oceľových výrobkoch. Predpokladá sa, že prítomnosť zvolených koncentrácií antimónu a/alebo bizmutu v tomto kúpeli na zinkovanie ponorom v kombinácii s obmedzenými koncentráciami olova, kadmia a cínu, zlepšuje odolnosť proti tvorbe bielej hrdze a intergranulámu koróziu získaných povlakov. To je možné pozorovať najmä v prípade, kedy sa obsah hliníka pohybuje v rozsahu 2 a 56 % hmotnostných. Okrem toho sú získané povlaky hladké a majú príťažlivý vzhľad. Tento kúpeľ na zinkovanie ponorom je obzvlášť vhodný na použitie pri spôsobe podľa vynálezu.

Ako je skôr uvedené, môžu byť antimón alebo bizmut, o ktorých sa predpokladá, že majú rovnaký účinok v kúpeli na zinkovanie ponorom, prítomné v kúpeli v predpísaných množstvách separátne alebo spolu. Ale výhodná je koncentrácia antimónu od 0,005 do 0,04 % hmotn..

V rámci inej formy uskutočnenia je kúpeľ na zinkovanie ponorom založený na kompozícii Galfan, ku ktorej je pridaný bizmut a/alebo antimón v skôr uvedených množstvách. V súlade s tým obsahuje kúpeľ na zinkovanie ponorom (v hmotnostných množstvách):

4,2 až 7,2 % hliníka,

0,005 až 0,15 % antimónu a/alebo

0,005 až 0,15 % bizmutu, najviac 50 ppm olova, ako aj 0,03 až 0,10 % zmesových kovov, najviac 150 ppm kremíka, najviac 750 ppm železa, najviac 50 ppm kadmia, najviac 20 ppm cínu, pričom zvyšok je tvorený zinkom, kde množstvá kremíka, železa, kadmia a cínu sú typické pre kompozíciu Galfan. Kúpeľ na zinkovanie ponorom môže tiež obsahovať malé množstvá horčíka, medi, zirkónia alebo titánu. Je však treba uviesť, že na rozdiel od konvenčných špecifikácií kompozície Galfan by tento kúpeľ mal výhodne obsahovať:

nie viac ako 10 ppm, výhodnejšie nie viac ako 5 ppm, cínu, nie viac ako 25 ppm, výhodnejšie nie viac ako 12 ppm, olova, nie viac ako 25 ppm, výhodnejšie nie viac ako 12 ppm, kadmia.

O týchto kovoch sa totiž predpokladá, že podporujú intergranulámu koróziu. Okrem toho by uvedený kúpeľ na zinkovanie ponorom nemal obsahovať viac ako 500 ppm, výhodnejšie viac ako 150 ppm horčíka. Obmedzenie množstva horčíka zlepšuje výsledný vzhľad povrchu získaných výrobkov.

S cieľom bližšie objasniť vynález sú v nasledujúcej časti opisu detailnejšie opísané výhodné uskutočnenia taviva podľa vynálezu, kúpeľa na zinkovanie ponorom podľa vynálezu a spôsobu zinkovania ponorom podľa vynálezu.

Tavivo podľa vynálezu umožňuje vytvorenie kontinuálneho, rovnomernejšieho, hladšieho a bez prázdnych miest povlaku, najmä pri šaržovitom (batchwise) zinkovaní ponorom železných alebo oceľových výrobkov. V rámci výhodného uskutočnenia tavivo podľa vynálezu má nasledujúce zloženie: 75 % hmotnostných chloridu zinočnatého, 15 % hmotnostných chloridu amónneho, 6 % hmotnostných chloridu sodného, 2 % hmotnostné chloridu draselného, 1 % hmotnostné chloridu nikelnatého a % hmotnostné chloridu olovnatého.

Spôsob podľa vynálezu zahŕňa hlavne stupne predbežného ošetrenia železného alebo oceľového výrobku určeného na zinkovanie ponorom, ošetrenie tavivom, povlečenie v kúpeli na zinkovanie ponorom tvorenom roztavenou zliatinou zinku a hliníka. Tento spôsob je použiteľný pre širokú paletu oceľových výrobkov, akými sú napríklad veľké konštrukčné oceľové diely na veže, mosty a priemyselné alebo poľnohospodárske budovy, potrubia rôznych tvarov, ploty pozdĺž železničných koľají, oceľové diely podvozkov vozidiel (závesné ramená, diely na uloženie motorov ...), odliatky a malé súčiastky.

Predbežné ošetrenie výrobku sa najskôr uskutočňuje namočením výrobku určeného na zinkovanie ponorom počas 15 až 60 minút do alkalického odmasťovacieho kúpeľa obsahujúceho: zmes solí zahŕňajúcu prevažne hydroxid sodný, uhličitan sodný, polyfosforečnan sodný, ako aj zmes tenzidov, ako napríklad Solvopol SOP a Emulgator SEP od spoločnosti Lutter Galvanotechnik GmbH. Koncentrácia tejto zmesi solí sa výhodne pohybuje v rozsahu 2 a 8 % hmotnostných, zatiaľ čo koncentrácia zmesi tenzidov sa výhodne pohybuje v rozsahu 0,1 a 5 % hmotnostných. Tento odmasťovací kúpeľ sa udržiava na teplote 60 až 80 °C. Kúpeľ je vybavený generátorom ultrazvuku, ktorý asistuje pri odmasťovaní. Po tomto stupni nasleduje dvojité premytie vodou.

Toto predbežné ošetrenie potom pokračuje moriacim stupňom, pri ktorom sa výrobok namočí počas 60 až 180 minút do 10 až 22 % vodného roztoku kyseliny chlorovodíkovej obsahujúceho inhibítor (hexametyléntetramín ...) a tento kúpeľ sa udržiava na teplote 30 až 40 °C. Toto ošetrenie sa uskutočňuje s cieľom odstrániť šupiny, okuje a hrdzu z výrobku. Po tomto moriacom stupni znova nasleduje dvojité opláchnutie. Opláchnutie po morení sa výhodne uskutočňuje ponorením výrobku do nádoby s vodou, ktorá má hodnotu pH nižšiu ako 1 počas menej ako 3 minúty, výhodnejšie počas asi 30 sekúnd. Je samozrejmé, že tento odmasťovací a moriaci stupeň sa môžu v prípade potreby opakovať.

Ošetrenie tavivom sa uskutočňuje v tavivovom kúpeli, v ktorom je skôr uvedené tavivo rozpustené vo vode. Tavivový kúpeľ, v ktorom je tavivo prítomné výhodne v koncentrácii 350 až 550 g/1, sa udržiava na teplote asi 70 °C a jeho hodnota pH predstavuje 1,5 až 4,5. Výrobok sa namočí do tavivového kúpeľa počas najviac 10 minút, výhodne počas asi 3 až 5 minút, pričom sa na povrchu výrobku vytvorí vrstva mokrého taviva.

Výrobok sa potom vysuší v nútenom prúde vzduchu, ktorý má teplotu asi 250 °C. Je potrebné uviesť, že tavivo má vysokú tepelnú odolnosť. Výrobok sa môže potom vysušiť horúcim vzduchom, bez toho, aby došlo k výraznej korózii výrobku. Navyše sa výrobok výhodne vysuší do tej miery, že jeho povrch má teplotu v rozsahu 170 a 200 °C. Je však zrejmé, že toto predhriatie výrobku pred jeho zinkovaním ponorom nemusí byť uskutočnené v priebehu sušiaceho stupňa nasledujúceho po ošetrení tavivom. Toto predhriatie sa môže uskutočniť separátne v samostatnom predhrievačom stupni a to buď priamo po vysušení výrobku, alebo v prípade, ak výrobok nie je zinkovaný, ponorom bezprostredne po jeho vysušení, až v neskoršom následnom stupni.

Pri tomto výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu kúpeľ na zinkovanie ponorom výhodne obsahuje (v hmotnostných percentách):

4,2 až 7,2 % hliníka,

0,005 až 0,15 % antimónu a/alebo

0,005 až 0,15 % bizmutu, najviac 50 ppm olova, najviac 50 ppm kadmia, najviac 20 ppm cínu,

0,03 až 0,10 % zmesových kovov, najviac 150 ppm kremíka, najviac 750 ppm železa, pričom zvyšok je tvorený zinkom.

Tento kúpeľ na zinkovanie ponorom sa udržiava na teplote 380 až 700 °C.

Výrobok vybavený tavivom a výhodne predhriaty sa namočí počas 1 až 10 minút do uvedeného kúpeľa na zinkovanie ponorom. Je samozrejmé, že čas ponorenia výrobku v kúpeli na zinkovanie ponorom závisí hlavne od celkovej veľkosti a tvaru výrobku a od požadovanej hrúbky povlaku. V priebehu prvých minút ponorenia výrobku sa s výrobkom výhodne v kúpeli pohybuje tak, aby sa podporilo opätovné roztavenie stuhnutej kovovej vrstvy, ktorá sa vytvorila na povrchu výrobku. Okrem toho sa kúpeľ výhodne prebubláva zavádzaním dusíka vo forme prúdu jemných bubliniek do kúpeľa na zinkovanie ponorom. Toto sa môže dosiahnuť napríklad umiestnením difiízora plynu, zhotoveného z keramického alebo spekaného oceľového materiálu, do kúpeľa na zinkovanie ponorom. Po uplynutí príslušného času ponorenia sa povlečený výrobok vyzdvihne z kúpeľa primeranou rýchlosťou na to, aby mohla tekutá zliatina voľne odtiecť z výrobku a aby zanechala na výrobku hladký, nezvlnený, kontinuálny povlak.

Nakoniec sa ochladenie povlečeného výrobku uskutoční jeho ponorením do vody, ktorá má teplotu 30 až 50 °C, alebo ponechaním na vzduchu. Výsledkom je kontinuálny, rovnomerný a hladký povlak bez trhlín, holých miest, zdrsnenia alebo nerovností.

V nasledujúcej časti opisuje vynález bližšie objasnený pomocou konkrétnych príkladov jeho uskutočnenia, pričom tieto príklady majú len ilustračný charakter a nijako neobmedzujú vlastný rozsah vynálezu, ktorý je jednoznačne vymedzený definíciou patentových nárokov a obsahom opisnej časti. V rámci týchto príkladov sa tri rôzne vzorky ocelí ošetria troma rôznymi formami uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu. Chemické analýzy všetkých vzoriek ocele sa uskutočnili spektroskopicky s použitím zariadenia OBLF Qs750.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V rámci prvej formy uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu sa ošetrila oceľová doštička s referenčným

označením 2 130, ktorá má veľkosť 100 x 100 mm a hrúbku 2 mm. Zloženie ocele 2 130 je nasledujúce:
uhlík:	0,091,
niób:	0,003,
kremík:	0,005,
olovo:	0,001,
mangán:	0,353,
kobalt:	0,004,
fosfor:	0,009,
wolfrám:	< 0,003,
síra:	0,006,
hliník:	0,037
chróm:	0,020,
nikel:	0,025,
molybdén:	0,001,
meď:	0,009,
bór:	<0,0001,
titán:	<0,001,
vanád:	0,004.

Táto doska 2 130 sa najskôr odmasťovala počas 15 minút v alkalickom odmasťovacom kúpeli, ktorý má teplotu 70 °C a ktorý obsahuje zmes solí (hydroxid sodný, uhličitan sodný, polyfosforečnan sodný ...) označovanú ako Solvopol SOP a 1 g/1 zmesi tenzidov označovanej ako Emulgator SEP; obidve zmesi sú komerčne dostupné v spoločnosti Lutter Galvanotechnik GmbH. Kúpeľ bol vybavený ultrazvukovým generátorom podporujúcim odmastenie. Po tomto stupni nasledoval oplachovací stupeň uskutočnený namočením doštičky do dvoch stacionárnych oplachovacích kúpeľov (neprúdiaca kvapalina). Toto predbežné ošetrenie potom pokračovalo moriacim stupňom, pri ktorom sa doštička ponorila počas 40 minút do moriaceho kúpeľa udržiavaného na teplote 30 °C a tvoreného 15 až 22 % vodným roztokom kyseliny chlorovodíkovej s cieľom odstrániť šupinky z tejto doštičky. Tento moriaci kúpeľ ďalej obsahuje 3 g hexametyléntetramínu na liter kyseliny chlorovodíkovej (32 %) a 2 g produktu C75 (od spoločnosti Lutter Galvanotechnik GmbH) na liter moriaceho kúpeľa. Taktiež v tomto prípade nasledovalo opláchnutie v dvoch následných oplachovacích kúpeľoch. Toto predbežné ošetrenie sa potom opakovalo: ultrazvukové odmastenie počas 15 minút, opláchnutie, morenie počas 15 minút pri teplote 30 °C. Po tomto druhom moriacom stupni sa doštička oplachovala počas minút v stacionárnom oplachovacom kúpeli (oplachovací kúpeľ 1) s hodnotou pH 0 a počas 5 minút v oplachovacom kúpeli (oplachovací kúpeľ 2) s hodnotou pH 1 pri teplote miestnosti.

Ošetrenie tavivom sa uskutočnilo v tavivovom kúpeli, ktorý obsahuje 500 g/1 taviva, ktoré má zloženie:

% hmotnostných chloridu zinočnatého, % hmotnostných chloridu amónneho, % hmotnostné chloridu olovnatého, % hmotnostné chloridu nikelnatého, % hmotnostných chloridu sodného a % hmotnostné chloridu draselného;

toto tavivo je rozpustené vo vode. Tavivový kúpeľ sa udržiaval na teplote asi 70 °C a jeho pH malo hodnotu

4,2. Doštička sa ponorila do tavivového kúpeľa počas 3 minút. Doštička sa potom vysušila núteným prúdom vzduchu, ktorý má teplotu 250 °C až do okamihu, kedy povrch doštičky mal teplotu v rozsahu 170 a 200 °C.

Takto predhriata a tavivom vybavená doštička 2 130 sa potom ponorila do kúpeľa na zinkovanie ponorom obsahujúceho (hmotnostné):

5,42 % hmotnostných hliníka, najviac 50 ppm olova, najviac 50 ppm kadmia, najviac 20 ppm cínu,

0,03 až 0,10 zmesových kovov, najviac 150 ppm kremíka, najviac 750 ppm železa, pričom zvyšok je tvorený zinkom.

Tento kúpeľ na zinkovanie ponorením sa udržiaval na teplote 450 °C. Po vybratí doštičky z kúpeľa na zinkovanie ponorom sa doštička nechala vychladnúť na vzduchu. Doštička 2 130 je vybavená kontinuálnym, rovnomerným, bez pórov a dokonale hladkým (bez kráterov) povlakom.

Príklad 2

V rámci tohto príkladu sa druhým uskutočnením spôsobu podľa vynálezu spracovala oceľová doštička s referenčným číslom 5 808, ktorá má veľkosť 100 x 100 m a hrúbku 5 mm. Zloženie (v hmotnostných percentách) oceľovej doštičky 5 808 je nasledujúce: uhlík: 0,095, niób: < 0,001, kremík: olovo:

0,204,

0,002, mangán: kobalt:

0,910,

0,004, fosfor:

0,016, wolfrám: síra: hliník: chróm: nikel: molybdén: meď: bór: titán:

< 0,003,

0,014,

0,001

0,021,

0,002,

0,008,

0,0002, < 0,001, vanád: 0,004.

Táto doštička sa najskôr ponorila počas 15 minút do ultrazvukového alkalického odmasťovacieho kúpeľa (rovnaké podmienky ako v prípade oceľovej doštičky 2 130 v príklade 1) udržiavaného na teplote 70 °C a následne opláchla v dvoch oplachovacich kúpeľoch. Doštička sa potom ponorila počas 120 minút do moriaceho kúpeľa obsahujúceho 15 až 22 % HCl, 3 g hexametyléntetramínu na liter 32 % HCl a 2 g produktu C75 (Lutter) na liter moriaceho kúpeľa. Moriaci kúpeľ sa udržiaval na teplote 30 °C; doštička sa potom opláchla v dvoch oplachovacich kúpeľoch. Oceľová doštička sa potom podrobila druhému odmasteniu a následnému opláchnutiu, ako aj druhému moreniu počas 17 minút pri teplote moriaceho kúpeľa 30 °C nasledovanému dvoma postupnými 10 sekundovými ponoreniami do oplachovacich kúpeľov 1 a 2 (pozri príklad 1).

Oceľová doštička sa potom vybavila tavivom v tavivovom kúpeli obsahujúcom 424 g/1 taviva, ktoré má nasledujúce zloženie:

77,7 % hmotnostných chloridu zinočnatého, % hmotnostných chloridu amónneho,

0,9 % hmotnostných chloridu olovnatého,

0,9 % hmotnostných chloridu nikelnatého a

5,5 % hmotnostných chloridu sodného;

toto tavivo je rozpustené vo vode a tvorí takto tavivový kúpeľ. Oceľová doštička sa ponorila počas 4 minút do tohto tavivového kúpeľa udržiavaného na teplote 70 °C. Doštička sa potom sušila počas 3 minút núteným prúdom vzduchu, ktorý má teplotu 300 °C na dosiahnutie predhriatia povrchu doštičky na teplotu 170 až 190 °C.

Takto predhriata doštička 5 808 sa potom ponorila počas 5 minút do konvenčného kúpeľa na zinkovanie ponorom, obsahujúceho (hmotnostné):

4,2 až 7,2 % hliníka, najviac 50 ppm olova, 0,01 až 0,03 % zmesových kovov, najviac 150 ppm kremíka, najviac 750 ppm železa, najviac 50 ppm kadmia, najviac 20 ppm cínu, pričom zvyšok je tvorený zinkom.

Tento kúpeľ na zinkovanie ponorom sa udržiaval na teplote 450 °C. V priebehu prvých 3 minút sa doštička v kúpeli na zinkovanie ponorom vystavila vratnému vertikálnemu pohybu rýchlosťou 4 m/min. Po vybratí z kúpeľa na zinkovanie ponorom sa doštička nechala vychladnúť na vzduchu. Doštička 5 808 mala niekoľko malých kráterov a bolo možné na jej povrchu pozorovať určité zvyšky taviva. Ale kvalita získaného povlaku bola veľmi dobrá (ďaleko lepšia ako kvalita povlaku dosiahnutá s použitím konvenčných tavív a tavív vyvinutých pre zliatiny zinku a hliníka).

0,149,

0,002,

0,272, <0,001,

1,377,

0,007,

0,023, < 0,003,

0,015,

0,046

0,020,

0,012,

0,003,

0,036, <0,0001,

0,002,

0,005.

Príklad 3

Oceľová rúrka s referenčným číslom 34, ktorá má vonkajší priemer 45 mm, hrúbku steny 4 mm a dĺžku 120 mm sa spracovala tretím uskutočnením spôsobu podľa vynálezu. Zloženie (v hmotnostných percentách) oceľovej rúrky je nasledujúce: uhlík: niób: kremík: olovo: mangán: kobalt: fosfor: wolfŕám: síra: hliník: chróm: nikel: molybdén: meď: bór: titán: vanád:

Oceľová rúrka sa najskôr ponorila počas 15 minút do ultrazvukového alkalického odmasťovacieho kúpeľa (rovnako ako v prípade oceľovej doštičky 2 130 v príklade 1) udržiavaného na teplote 70 °C a následne opláchla v dvoch oplachovacích kúpeľoch. Rúrka sa potom ponorila počas 60 minút do moriaceho kúpeľa, ktorý bol rovnaký ako v prípade oceľovej doštičky 2 130, a následne postupne opláchla v oplachovacom kúpeli 1 (pozri príklad 1) a oplachovacom kúpeli 2 po čas kratší ako 1 minúta. Rúrka sa potom podrobila druhému rovnakému odmasteniu nasledovanému opláchnutím, ako aj druhému moreniu (moriaci kúpeľ tvorený 12 až 15 % kyselinou chlorovodíkovou) počas 5 minút pri teplote moriaceho kúpeľa 30 °C, nasledovanému dvoma postupnými ponoreniami vždy kratšími ako 1 minúta v oplachovacích kúpeľoch 1 a 2 (pozri príklad 1).

Rúrka sa potom vybavila tavivom v tavivovom kúpeli obsahujúcom 530 g/1 taviva obsahujúceho:

76,6 % hmotnostných chloridu zinočnatého,

12,5 % hmotnostných chloridu amónneho, 0,8 % hmotnostných chloridu nikelnatého, 0,7 % hmotnostných chloridu olovnatého,

7.2 % hmotnostných chloridu sodného a

2.2 % hmotnostných chloridu draselného;

toto tavivo je rozpustené vo vode a tvorí takto tavivový kúpeľ. Do tohto kúpeľa udržiavaného na teplote 70 °C sa rúrka ponorila na čas 3 minút. Oceľová rúrka sa potom sušila počas 6 minút núteným prúdom vzduchu, ktorý mal teplotu 250 °C na dosiahnutie predhriatia povrchu rúrky na teplotu 170 až 190 °C.

Takto predhriata rúrka 34 vybavená tavivom sa potom ponorila na 5 minút do kúpeľa na zinkovanie ponorom obsahujúceho (v hmotnostných percentách):

4,97 % hliníka,

176 ppm antimónu, ppm olova, ppm céru, ppm lantánu,

110 ppm kremíka,

129 ppm horčíka, pričom zvyšok je tvorený v podstate zinkom.

Tento kúpeľ na zinkovanie ponorom sa udržiaval na teplote 450 °C. V priebehu 5 minút sa oceľová rúrka v kúpeli na zinkovanie ponorom vystavila vratnému pohybu rýchlosťou 4 m/min. Po vybratí oceľovej rúrky z kúpeľa na zinkovanie ponorom sa rúrka nechala vychladnúť na vzduchu. Takto ošetrená oceľová rúrka 34 sa po vliekla kontinuálnym, bez trhlín rovnomerným a dokonale hladkým povlakom (žiadne krátery).

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Tavivo na zinkovanie ponorom, vyznačujúce sa tým, že obsahuje

- 60 až 80 % hmotnostných chloridu zinočnatého, ZnCl₂;

- 7 až 20 % hmotnostných chloridu amónneho, NH4CI;

- 2 až 20 % hmotnostných aspoň jednej soli alkalického kovu alebo kovu alkalických zemín;

- 0,1 až 5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: chlorid nikelnatý NiCl₂, chlorid kobaltnatý CoCl₂, chlorid manganatý MnCl₂ a

- 0,1 až 1,5 % hmotnostných aspoň jednej z nasledujúcich zlúčenín: chlorid olovnatý PbCl₂, chlorid cínatý SnCl₂, chlorid bizmutitý BiCl₃, chlorid antimonitý SbCl₃.
2. Tavivo podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 70 až 78 % hmotnostných chloridu zinočnatého ZnCl₂.
3. Tavivo podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 11 až 15 % hmotnostných chloridu amónneho NH₄C1.
4. Tavivo podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 1 % hmotnostné chloridu olovnatého PbCl₂.
5. Tavivo podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, v y z n a č u j ú c e sa tým, že alkalické kovy alebo kovy alkalických zemín sú zvolené zo skupiny zahŕňajúcej lítium, sodík, draslík, rubídium, cézium, berýlium, horčík, vápnik, stroncium a báryum.
6. Tavivo podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 6 % hmotnostných chloridu sodného NaCl a 2 % hmotnostné chloridu draselného KC1.
7. Tavivo podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 1 % hmotnostné chloridu nikelnatého NiCl₂.
8. Tavivový kúpeľ na zinkovanie ponorom, vyznačujúci sa tým, že obsahuje určité množstvo taviva definovaného v nárokoch 1 až 7 rozpusteného vo vode.
9. Tavivový kúpeľ podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že obsahuje v rozsahu 200 a 700 g/l taviva, výhodne v rozsahu 350 a 550 g/l taviva, najvýhodnejšie v rozsahu 500 a 550 g/l taviva.
10. Tavivový kúpeľ podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že je udržiavaný na teplote v rozsahu 50 a 90 °C, výhodne v rozsahu 60 a 80 °C a najvýhodnejšie na teplote 70 °C.
11. Tavivový kúpeľ podľa nároku 8, 9 alebo 10, vyznačujúci sa tým, že obsahuje neiónové povrchovo aktívne činidlo v koncentrácii v rozsahu 0,01 a 2 obj. %.
12. Spôsob zinkovania ponorom železného alebo oceľového výrobku, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa nasledujúce stupne:

a) odmastenie výrobku v odmasťovacom kúpeli;

b) opláchnutie výrobku;

c) morenie výrobku;

d) opláchnutie výrobku;

e) ošetrenie výrobku v tavivovom kúpeli definované v niektorom z nárokov 8 až 11;

í) vysušenie výrobku;

g) ponorenie výrobku do kúpeľa na zinkovanie ponorom na vytvorenie kovového povlaku na povrchu výrobku a že v stupni í) sa tým, tým, tým, že pred stupňom že kúpeľ na zinže sa výrobok v sa tým, že sa do kúpeľa na

h) ochladenie výrobku.
13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že v stupni e) sa výrobok ponorí do tavivového kúpeľa počas najviac 10 minút, výhodne nie viac ako 5 minút.
14. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 alebo 13, vyznačujúci sa tým, výrobok vysuší vzduchom, ktorý má teplotu v rozsahu 200 a 350 °C, výhodne 250 °C.
15. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 14, vyznačujúci

g) má povrch výrobku teplotu v rozsahu 170 a 200 °C.
16. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 15, vyznačujúci kovanie ponorom sa udržiava na teplote v rozsahu 380 a 700 °C.
17. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 16, vyznačujúci kúpeli na zinkovanie ponorom pohybuje.
18. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 17, vyznačujúci zinkovanie ponorom vháňa inertný plyn.
19. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 18, vyznačujúci sa tým, že výrobkom je individuálny výrobok, ktorý je po šaržiach vedený stupňami a) až h), alebo je výrobkom drôt, rúra alebo zvinutý plech, ktorý je kontinuálne vedený stupňami a) až h).
20. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 19, vyznačujúci sa tým, že kúpeľ na zinkovanie ponorom obsahuje:

0 až 56 % hmotnostných hliníka;

0 až 1,6 % hmotnostných kremíka; pričom zvyšok je v podstate tvorený zinkom.
21. Spôsob podľa nároku 20, vyznačujúci sa tým, že kúpeľ na zinkovanie ponorom je kúpeľom roztaveného zinku obsahujúcim:

buď 3 až 7 % hmotnostných hliníka, 0 až 3 % hmotnostné horčíka a 0 až 0,1 % hmotnostných sodíka; alebo 4,2 až 7,2 % hmotnostných hliníka a 0,03 až 0,10 % hmotnostných zmesových kovov; alebo 55 % hmotnostných hliníka a 1,6 % hmotnostných kremíka.
22. Spôsob podľa niektorého z nárokov 12 až 21, vyznačujúci sa tým, že kúpeľ na zinkovanie ponorom obsahuje:

- najviac 56 % hmotnostných hliníka;

- od 0,005 do 0,15 % hmotnostných antimónu a/alebo od 0,005 do 0,15 % hmotnostných bizmutu;

- najviac 0,005 % hmotnostných olova, najviac 0,005 % hmotnostných kadmia a najviac 0,002 % hmotnostné cínu; a

- zvyšok je v podstate tvorený zinkom.
23. Kúpeľ na zinkovanie ponorom, vyznačujúci sa tým, že obsahuje:

- od 2 % hmotnostných do 56 % hmotnostných hliníka;

- od 0,005 do 0,15 % hmotnostných antimónu a/alebo od 0,005 do 0,15 % hmotnostných bizmutu;

- najviac 0,005 % hmotnostných olova, najviac 0,005 % hmotnostných kadmia a najviac 0,002 % hmotnostných cínu; a

- zvyšok je v podstate tvorený zinkom.
24. Kúpeľ na zinkovanie ponorom, vyznačujúci sa tým, že obsahuje:

- najviac 56 % hmotnostných hliníka;

- od 0,005 do 0,15 % hmotnostných antimónu;

- najviac 0,005 % hmotnostných olova, najviac 0,005 % hmotnostných kadmia a najviac 0,002 % hmotnostných cínu; a

- zvyšok je v podstate tvorený zinkom.
25. Kúpeľ na zinkovanie ponorom podľa nároku 23 alebo 24, vyznačujúci sa tým, že obsahuje:

4,2 až 7,2 % hmotnostných hliníka;

0,005 až 0,15 % hmotnostných antimónu a/alebo 0,005 až 0,15 % hmotnostných bizmutu; najviac 0,015 hmotnostných kremíka;

najviac 0,075 % hmotnostných železa;

najviac 0,005 % hmotnostných kadmia; najviac 0,002 % hmotnostné cínu;

najviac 0,005 % hmotnostných olova a zvyšok je v podstate tvorený zinkom.
26. Kúpeľ na zinkovanie ponorom podľa nároku 23, 24 alebo 25, vyznačujúci sa tým, že obsahuje 0,005 až 0,04 % hmotnostných antimónu.