CH271946A - Verfahren und Einrichtung zum Überziehen von eisenhaltigen Metallgegenständen mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung zum Überziehen von eisenhaltigen Metallgegenständen  mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.    Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich auf  ein Verfahren     zum.    Überziehen von eisenhalti  gen     Metallgegenständen,    z. B. in Draht-,     Band-          oder    Blattform, mit     Aluminium    oder einer  Aluminiumlegierung, indem die Metallgegen  stände durch eine gasdichte Rohrleitung hin  durch in ein Bad des geschmolzenen Alumi  niums bzw. der geschmolzenen Aluminium  legierung geleitet werden.  



  Es ist bereits ein Verfahren beschrieben  worden, gemäss welchem ein Metallbaud zuerst  durch einen Ofen geleitet wird, in welchem  Öle und andere kohlenstoffhaltige Substanzen  an der Oberfläche des Metallbandes verbrannt  werden, wobei sich auf derselben ein gleich  mässiger und mikroskopisch dünner     Oxvdfilm     bildet, worauf das Metallband durch einen  Ofen mit reduzierender Atmosphäre geführt  wird, in welchem der dünne     Oxydfilm    redu  ziert wird, wobei die     Oberfläche    des Bandes  vollständig rein und in einem für die Auf  nahme     des    geschmolzenen     1VTetalles    sehr     einp-          fänglichen    Zustand zurückbleibt.

   Das Band  wird im Schutz einer neutralen     oder    reduzie  renden Atmosphäre vom     Reduktionsofen     durch eine Rohrleitung in das Metallbad ge  leitet, wobei keine Behandlung mit einem       Flussmittel    erfolgt.  



  Beim Überziehen von Eisenband mit     Ahi-          minium    durch     Ileisseintauchen    treten trotz  Anwendung einer Schutzatmosphäre Schwie  rigkeiten ein, insofern     als    auf dem Band  Filme aus einem     Material,    welches die Haf  tung des geschmolzenen     Überzugsmetalles    un-    günstig beeinflusst, gebildet oder abgelagert  werden. Der     resultierende    Überzug weist nicht  haftende Teile auf, deren Ausdehnung zwi  schen 50     oio    oder mehr der Gesamtoberfläche  und der Grösse kleinster Blasen schwankt.

   In  diesen Teilen ist der Überzug, obwohl vorhan  den, nicht fest mit, dem Grundmetall verbun  den und neigt dazu, abzublättern, wenn das  Metall gebogen, gekrümmt oder verformt  wird. Es sind manchmal auch kleine Löcher  im Überzug festzustellen.  



  Es war bis jetzt so, dass die Schutzatmo  sphäre in der Rohrleitung, die reduzierend sein  sollte, unter gewissen Umständen das Bestre  ben     zeigte,    infolge der Einwirkung der Luft,  die durchsickern kann, oder infolge der Ein  wirkung der vom Band selbst abgegebenen  Substanzen, leicht     oxydierend    zu werden. Es  ist vorgeschlagen      -orden,    die Atmosphäre der  gasdichten Rohrleitung mit einem Reinigungs  mittel zu behandeln, beispielsweise mit den  Dämpfen eines     Metalles,    welches eine grössere  Affinität zu     Sauerstoff    besitzt als die Ober  fläche des Bandes selbst.  



       Während    eine gereinigte Atmosphäre zwar  die Oxydation des Bandes verhindert, wird  durch die Reinigung und andere bis jetzt ver  wendete Methoden zur Überwachung der Atmo  sphäre ein anderes Problem nicht gelöst.  Es wurde nämlich gefunden, dass die Ursache  der genannten Schwierigkeiten,     vorausgesetzt,     dass eine befriedigend reine Bandoberfläche  vorliegt, in der Bildung von Substanzen liegt,  die grösstenteils, wenn nicht vollständig, durch      Reaktion des     Bades    selbst oder des     verdamp-          ten        Metalles    aus dem Bad     mit    den Bestand  teilen der Atmosphäre entstehen.

   Diese Sub  stanzen haften am Band und verhindern eine  richtige     Vereinigung    mit dem     LTberzugsmetall.          Ein    Teil dieser Substanzen kann in der Atmo  sphäre über dem Bad     entstehen    und sich  auf die freien Oberflächen des Bandes ab  setzen, bevor dieses     in    das Bad eintritt.

   Der  grössere Teil dieser     Substanzen    scheint jedoch       einen    auf dem Bad schwimmenden Schaum  oder eine Schicht     zu    bilden, die bei Berüh  rung     mit    dem Band an dessen Flächen an  haftet und durch das Band in das Bad     mit-          geführt    wird, wobei die oben     erwähnten    Feh  ler entstehen.  



  Unter diesen     Substanzen    befinden sich       Nitride,    die durch     Umsetzung    des Bades mit  Stickstoff, der einen Teil der Schutzatmo  sphäre bildet oder aus Versehen in diese ein  dringt, entstehen.     Gewisse        Schutzatmosphären          sind    reich an Stickstoff, wie im Fall der Ver  wendung eines freien Wasserstoff enthalten  den Gases, welches durch Spaltung von Am  moniak gebildet wird. Oxyde     und        Hydroxyde,     die durch     Umsetzung    mit Wasserdampf ent  stehen, und andere Substanzen können eben  falls vorhanden sein.  



  Es wurde festgestellt, dass es     möglieh    ist,  auf der Oberfläche des     Baders    einen Belag zu  bilden, der von pulveriger Natur ist, jedoch  am Band nicht     festhaftet.    Es zeigt sich, dass  dieser Belag     mindestens    in einem sehr hohen  Masse die Umsetzung zwischen dem Bad und  den Bestandteilen der     Atmosphäre        verhind(,-rt          und    die     Wirklusg    der     Nitride,    Oxyde und an  derer     möglicherweise    entstehender Substan  zen aufhebt und diese gegenüber dem Band  nichthaftend macht.  



  Es wurde     beispielsweise    gefunden, dass es  möglich ist, auf der Oberfläche     eines    Alumi  niumbades eine in der     Hauptsache    aus pulve  rigem     Natriumaluminat    bestehende Schicht zu  bilden, die am vorbeigehenden Band nicht an  haftet und die das Aluminium daran hindert,  eine schädliche Schicht zu     bilden.     



  Die Erzeugung einer derartigen Schicht       ist    durch Zusatz von metallischem Natrium    zum Bad nicht durchführbar, da     geschmolze-          nes    Natrium auf der     Oberfläche        des    Bades       schwimmen    und beim Berühren des Bandes  dieses unter dem Aluminium in dünner  Schicht überziehen würde. Würde das heisse  überzogene Band aus dem Bad in die Luft  austreten, so würde eine rasche Oxydation  und     infolgedessen    eine Zerstörung der beiden  Überzüge eintreten. Versuche, das Bad mit       Natriums    zu     desoxydieren,    haben sich     als    un  wirksam erwiesen.

    



       Anderseits    ist     dass    blosse Mischen von Na  triummetalldämpfen mit der     Atmosphäre    in  der gasdichten Rohrleitung für. die meisten  Zwecke unwirksam, ausser für die     Desoxydie-          rung    oder Reinigung der Atmosphäre, wobei  jedoch das bereits erwähnte Problem nicht  gelöst wird. Unter diesen     Bedingungen    bildet  sich     keile    wirksamer Belag aus     Natriumalumi-          nat    auf der     Oberfläche    des Bades.  



  Es     wurde    nun gefunden, dass eisenhaltige  Metallgegenstände mit     Aluminium    oder einer  Aluminiumlegierung überzogen werden kön  nen, indem die     Metallgegenstände    durch eine  gasdichte Rohrleitung hindurch in ein Bad       des    geschmolzenen Aluminiums     bzw.    der ge  schmolzenen     Aluminiumlegierung    geleitet wer  den,

   sofern in der gasdichten Rohrleitung eine  gegenüber     eisenhaltigen    Metallen praktisch  nicht oxydierende Schutzatmosphäre aufrecht  erhalten wird und zwischen die Oberfläche des  genannten Metallbades und der genannten  Schutzatmosphäre eine     Alkalimetalldampf    ent  haltende Atmosphäre     eingefügt    wird.

   Unter  den genannten Bedingungen kann sich auf der  Oberfläche des Aluminiumbades der     ge-          wünschte    Belag bilden, der sieh     fortwährend          erneuert,    ohne dass dabei die Bildung oder       Kondensation    einer schwimmenden Schicht  von flüssigem     Alkalimetall    auf dem Bad er  folgt.  



  Die Erzeugung der     Alkalimetälldämpfe,     beispielsweise     Natriumdampf,    wird     zwück-          mässigerweise    zwischen der Oberfläche des  Bades und der     Zufuhrstelle    der Schutzatmo  sphäre (die sich gewöhnlich im untern Teil der  gasdichten Rohrleitung in der Nähe der   Glocke  befindet) erfolgen, andernfalls die           Natriumdämpfe    durch die Schutzatmosphäre  ungebührlich     verdünnt    würden.

   Werden die       Natriumdämpfe    an einer andern Stelle ent  wickelt und in die gasdichte Rohrleitung oder  Glocke eingeführt, so ist. es     zweckmässig-,    da  für Sorge zu tragen, dass eine Vermischung  der Dämpfe mit der Atmosphäre der gasdich  ten Rohrleitung und das Auftreten unnötiger  Wirbel innerhalb der gasdichten Rohrleitung  möglichst verhindert wird.  



  Es wurde gefunden, dass die für (las vor  liegende Verfahren erforderlichen Bedingun  gen in sehr zweckmässiger     Weise    hergestellt  werden können, wenn in der gasdichten Rohr  leitung ein die zu überziehenden Metallgegen  stände, z. B. ein Band, umgebender Behälter  mit offener Oberseite oder zu beiden Seiten  des Bandes getrennte Behälter angebracht  werden. In diese Behälter kann von Zeit zu  Zeit     metallisches    Natrium eingeführt werden,  welches mittels der durch die Behälter     übe-          mittelte    Hitze des Bades geschmolzen und  langsam verdampft wird. Ein einzelner Be  hälter hat den Vorteil, dass nur eine Vorrich  tung zum Einführen des Natriums vorgesehen  werden muss.

   Werden Bandmaterialien be  arbeitet, so scheint es erforderlich zu sein, auf  beiden Seiten des Bandes Verdampfer anzu  bringen, da sonst die Ausbreitung der Na  triumdämpfe mehr oder weniger auf die eine  Seite des Bandes beschränkt bleibt. Die offene  Oberseite des Behälters oder der Behälter  kann in nächster Nähe der innerhalb der gas  dichten Rohrleitung liegenden Oberfläche des       Baden    angeordnet  -erden, wobei die Entwick  lung der     Natriumdämpfe    an dieser Stelle den  Zwecken der vorliegenden Erfindung dient,  wie dies oben beschrieben wurde.

   Die offene       Oberseite    des Behälters befindet sich     vorteil-          hafterweise    unterhalb des Einlasses für die  Zufuhr der Schutzatmosphäre in die     gasdiehte          Rohrleitung.     



  In der     beiliegenden    Zeichnung ist eine Ein  richtung zur Durchführung des erfindungs  gemässen Verfahrens     beispielgveise        dargestellt-          1        ist    ein Gefäss für das geschmolzene     Über-          zu;gsmetall,        beispielsweise    für geschmolzenes  Aluminium 2.

   Das Band 9, welches in diesem    Beispiel aus einem     Reduzierofen    kommt, läuft  durch eine     gasdichte    Rohrleitung 4, in welcher  es durch eine reduzierende Atmosphäre, bei  spielsweise durch Spaltprodukte des     Aznmo-          niaks,    geschützt wird, tritt in das Bad ein  und läuft um eine Scheibe 3, so dass das Band  ausserhalb der gasdichten Rohrleitung aus dem  Bad austritt. Diese Rohrleitung läuft in einer  Glocke 5     aus,    deren Kranz unter die Ober  fläche des geschmolzenen     Aluminiums    reicht.

    Ein     Einilass    für die Schutzatmosphäre ist bei  6 in der Nähe des untern Endes der gasdich  ten Rohrleitung     angegeben.     



  Die Glocke     wird    derart konstruiert, dass  ein das Band umgebender Behälter mit offe  ner Oberseite entsteht, und zwar indem die  Metallwände der Glocke nach innen     f,-ebogen          werden,    wie bei 7 und 8, und indem im Innern  der Glocke ein nach oben reichender kragen  ähnlicher Teil 10 angebracht wird. Diese Teile       werden        zusammengesehweisst    oder     sonstwie     aneinander befestigt, so dass die     Clocken-#vände     und die Teile 7, 8 und 10 einen nach oben  geöffneten, das Band     umgebenden    Behälter  bilden.

   Das     geschmolzene    Aluminium     erstreckt     sich derart innerhalb den Kragenteil 10, dass  die     Oberfläche    des Aluminiums nahe an das  obere Ende     des        Kragenteils    zu liegen kommt.  



       Natriummetall    wird durch das offene  Ende des     Behälters    in dieses eingeführt, in  welchem es alsdann infolge     Wärmeaustauseh-          beziehung    mit dem geschmolzenen Metallbad  schmilzt und sich ausbreitet, wobei der Boden  des     Behälters    bedeckt wird.

   Das Natrium ver  dampft     allmählieh.    Es sei bemerkt, dass die  Dämpfe in     nächster    Nähe der Oberfläche des       getschmdlzenen        Alluminiu@m;s        entwickelt,    wer- ;  den, und dass in der beschriebenen Apparatur  die schweren     Natriumdämpfe    nach unten ge  gen die Oberfläche des     Aluminiumbades    strö  men. Das im Behälter     befindliehe    Natrium  metall ist mit 1.1 bezeichnet.  



  Um das Natrium in den Behälter einzufüh  ren, wie dies von Zeit zu Zeit nötig ist, wird       bevorzugt    erweise eine Leitung 12 angebracht,  die mit zwei Ventilen 13 und 14 ausgerüstet       ist.    Die Anwendung von     zwei    sich schnell<B>öff-</B>  nenden Ventilen in Serie ermöglicht. die Ein-           führung    des     Natriums,    ohne dass dabei Luft  in die Glocke nachgezogen wird.

   Das     Natrium          wird        bevorzugterweise    in fester     Form    als  Stücke oder Kügelchen geeigneter Grösse ein  geführt, obwohl es     gewünschtenfalls    vor der       Einführung    auch in den     flüssigen    Zustand  übergeführt werden kann.

   Infolge der in der  beschriebenen Apparatur erfolgenden Verflüs  sigung des Natriums erübrigt sich die     Vor-          verflüssigang        desselben,    wobei die Hand  habung von flüssigem Natrium in Röhren  oder Leitungen, in welchen es erstarren und       Verstopfungen    verursachen kann, vermieden  wird. Selbstverständlich stehen .die Rohr  leitung 4     und.    die Glocke ä miteinander in  Verbindung, sind     jedoch    gegen die Aussenluft  verschlossen, wobei das Bad als     Abschlluss    für  das untere Ende .der Glocke dient.  



  Die     Erfindung    ist nicht auf das Über  ziehen besonderer     Metallgegenstände    be  schränkt, sondern lässt sich zum Überziehen       fron    Draht,     Blättern    und selbst von     individuell     geformten Artikeln anwenden, wobei im Falle  von     Blättern    oder     Einzelartikeln        selbstver-          ständlich    Mittel zur Beförderung derselben       durch    die gasdichte Rohrleitung und die  Glocke, in das Bad und aus demselben heraus  vorgesehen sind.  



  Die vorliegende     Erfindung        ist    im Zusam  menhang mit der Verwendung von Natrium       beschrieben    worden. Es hat sich jedoch er  wiesen, dass alle     Alkalimeta'lle,    sofern sie in  geeigneter Weise angewendet werden, über  dem Bad     einen    Schutzdampf und auf dem  Bad einen pulverigen Belag zu bilden ver  mögen, welcher     gegenüber    den Blättern, Bän  dern oder     Artikealn    kein Haftvermögen auf  weist     und        -welcher    die Eigenschaft besitzt, die  Bildung schädlicher, anhaftender Substanzen,

    die die Haftung des geschmolzenen     Metalles     auf dem     Basismetall    schädlich beeinflussen       würden,    zu verhindern. Kalium und     Lithium,          beispielsweise,    eignen     sich    sehr gut für die  Zwecke der     Erfindung.  

Claims (1)

1. PATENTAN SPRUCII I Verfahren zum Überziehen von eisenhalti gen Metallgegenständen mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, indem die Metall gegenstände durch eine gasdichte Rohrleitung hindurch in ein Bad des geschmolzenen Alu miniums bzw.

   der geschmolzenen Aluminium legierung geleitet werden, dadurch gekenn zeichnet, dass in der gasdichten Rohrleitung eine gegenüber eisenhaltigen Metallen prak tisch nichtoxidierende Schutzatmosphäre auf rechterhalten wird und @dass zwischen die Oberfläche des genannten Metallbades und der genannten Schutzatmosphäre eine Alkali- metalldampf enthaltende Atmosphäre ein gefügt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die A'lkalimetall- dampf enthaltende Atmosphäre zwischen die Oberfläche des geschmolzenen Metallbades und die genannte Schutzatmosphäre eingefügt wird, indem am Ende der genannten Rohrleitung eine Alkalimetalhnenge in 'fG7ärmeaustaiisch- beziehung mit dem geschmolzenen Metallbad gehalten wird, so dass das Alkalimetall flüssig wird und langsam verdampft, wobei dafür ge sorgt wird,

   dass das in flüssiger Form befind liche Alkalimetall mit dem geschmolzenen Me tallbad nicht in Berührung tritt. \?. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der gasdichten Rohrleitung eine Atmosphäre aus einem Stickstoff ent haltenden, reduzierenden Gas aufrechterhalten wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Bildung eines Schaumes von Verbindungen, welche an den eisenhaltigen Metallgegenständen anhaften und die Haftung des geschmolzenen Metalles stören, auf der Oberfläche des geschmolzenen Metallbades verhindert wird, indem auf der Oberfläche dieses fades, durch welche die zu überziehenden Metallgegenstände in das Bad eintreten, eine ein Ahiminat eines Alkalimetal- les enthaltende, pulverige Schicht, welche ge genüber dem Eisenmetall nichthaftend ist, ge bildet wird,

   wobei die Erzeugung der pulve rigen Schicht in der Weise erfolgt, dass un- mittelbar über der Oberfläche des Metallbades Alkalimetalldampf erzeugt. wird. PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, mit einem Behälter für das geschmolzene Überzugs metall, gekennzeichnet durch eine gasdichte, eine Schutzatmosphäre enthaltende Rohrlei tung, durch die hindurch die Metallgegen stände dem Metallbad zuführbar sind und die an ihrem dem Metallbad benachbarten Ende mit einem in das Metallbad hineinragen den,

   die Form einer doppelwandigen Tauch glocke aufweisenden Mündung organ ver sehen ist, das durch seine Doppelwandung einen mit dem Metallbad in Wärmeaustausch stehenden Raum zur Aufnahme des Alkali- meta'lles bildet. UNTERANSPRL CIIE 4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Rohrleitung an ihrem dem 3Ietallbad henaeh- barten Ende einen Einlass für ein die Schutz atmosphäre in der Rohrleitung bildendes Gas aufweist.

   Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net., dass das genannte Mündungsorgan an sei nem obern Teil mit einem Einlassmittel zur Einführung von Alkalimetall versehen ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das Einlassmittel für das Alkalimetall eine Einlassleitung mit zwei im Abstand voneinander in dieser eingebauten Absperrorganen aufweist.