DD212753A1 - Verfahren zur herstellung von duennen zinkschichten auf eisenwerkstoffen durch schmelztauchverzinken - Google Patents

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DD212753A1
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DD24652282A
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Wolf-Dieter Schulz
Gunter-Horst Schmidt
Dietmar Harasin
Karl-Heinz Auerswald
Dieter Pohl
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Mikroelektronik Zt Forsch Tech
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Abstract

Die erfindungsgemaesse Loesung dient zum Schmelztauchverzinken eisenmetallischer Halbzeuge und Werkstuecke. Ziel der Erfindung ist es, beim Schmelztauchverzinken von eisenmetallischen Werkstuecken den Zinkverbrauch erheblich, d. h. um mindestens 50 % zu senken. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mit einer zwischen 0,1 bis 5 mym dicken Ku pferschicht versehenen Eisenwerkstoffe in einem an sich mit Kupfer nicht oder nur sehr schwach reagierenden Flussmittel getaucht und nachfolgend in einer Zink-Al-Mischschmelze von 0,2 bis 2 Gew.-% Al bei 720 Grad bis 750 Grad zwischen 0,5 bis 15 Minuten getaucht werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von dünnen Zinkschichten auf Eisenwerkstoffen durch Schmelztauchverzinken
Anwendungsgebiete
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelztauchverzinken eisenmetallischer Halbzeuge und Werkstücke, bei denen der Verzinkungsprozeß mit der Ausbildung von üisen-Zink-Legierungsschichten verbunden ist#
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Für den Schutz gegen Korrosion ist es seit langem bekannt, Eisenwerkstoffe in eine flüssige Zinkschmelze zu tauchen. Die bekannten Verfahren der Trocken- und Naßverzinkung haben jedoch den Nachteil, daß der Zinkverbrauch weitaus höher liegt als notwendig ist, d#h· die Zinkschicht wird dicker als dies für den benötigten Zweck erforderlich wäre, z. B. um die Nutzungsdauer des Erzeugnisses zu sichern· Ein weiterer Nachteil dickerer Zinkschichten ist ihre Neigung, beim Verformen der verzinkten Erzeugnisse zu reißen oder/und abzuplatzen. Weiterhin führen dicke Zinkschichten beispielsweise bei Schleuderwaren (Schrauben und andere gewindetragende Teile) zur Qualitätsminderung und' schließen das Schmelztauchverzinken oft ganz aus, da fein oder genau bearbeitete Oberflächen mit Zinkschmelze zugesetzt werden, nicht zuletzt erhöhen dicke Zinkschichten auch das Gesamtgewicht des Erzeugnisses» Zur Senkung der Schichtdicke beim Schmelztauchverzinken sind folgende Maßnahmen (Neue Hütte 2£ (1982) 6, Seite 202 ff) bekannt:
Einmal ist es möglich, die Reaktionszeit zwischen Eisenwerkstoff und flüssiger Zinkschmelze zu verkürzen, indem der Eisenwerkstoff mit erhöhter Temperatur in die flüssige Zink-
schmelze eingebracht wird· Es ist auch bekannt, durch einen Zusatz von raaz» 0,02 Ge*»·?* Aluminium sur Zinkschmelze den Reaktionsablauf zwischen Eisenwerkstoff und flüssiger Zinkschmelze, als dessen PoIge Zinklegierungsschichten entstehen, auf kurze Zeit zu hemmen·
Bekannt ist ferner, daß Temperaturerhöhung der Zinkschmelze über 803 ° bzw. Temperaturen um 710 ° zur Verminderung der Zinkschichtdicke vorwiegend bei siliziumberuhigtem Stahl führen· Weiterhin führt Legieren der Zinkschmelze mit anderen Metallkombinationen wie Aluminium, Magnesium, Blei, Zinn, Nickel, Chrom, Titan, Palladium, Kupfer in variabler Zusammensetzung im Zusammenhang mit der Verbesserung der chemischen und physikalischen Eigenschaften der Schichten und der Ökonomie des Verfahrens teilweise auch zu einer gewissen Reduzierung der Zinkschichtdicke· Speziell zum Zusatz von Aluminium zur Schmelze ist bekannt, daß Aluminiumgehalte größer 0,02 Gew.% zu sehr dünnen Schichten führen, die in der Regel unter 20/um liegen. Schließlich ist bekannt, daß eine Vorverkupferung der Oberfläche des Eisenwerkstoffes vor dem Schmelztauchverzinken zu einer Verringerung der Zi»4ccniclit(iicke um 5 ·.· 10 % führt (DD 124932). Unabhängig vom Problem der Schichtdickenreduzierung ist bekannt, daß vor dem Schmelztaucheη in Zinkschmelzen mit einem Al-Gehalt kleiner 0,02 Gew.% auf das Werkstück aufgebrachte Flußmittel, vorwiegend auf Ammonchlorid-ZZinkchloridbasis, aber auch auf Basis von Neutralsalzen, wie natriumchlorid und Kaliumchlorid, in Verbindung mit einer Säurekomponente, vorzugsweise Salzsäure, zu einer qualitativ einwandfreien Verzinkung führen, falls die Oberfläche des Eisenwerkstoffes entsprechend, z. B· durch Beizen oder Strahlen vorbehandelt ist·
Die Nachteile der genannten Methoden zur Schichtdickenverringerung beim Schmelztauchverzinken bestehen darin, daß sie nur begrenzt und in jeweils darauf ausgerichteten Verfahren anwendbar sind. Zum Beispiel: Beim Trockenverzinkungsverfahren wird das Werkstück mit ca. 100 ° über Raumtemperatur in eine max. 0,02 Gew.% Aluminium enthaltene Zinkschaelze getaucht· Die technisch realisierbaren Tauchzelten überschreiten jedoch die Hemmdauer des Aluminiums
erheblich, so daß, abhängig von der Eisenwerkstoffdicke, Zinkschichtdicken zwischen 50 und 200 /um entstehen, Eine Erhöhung der Verzinkungsteraperatur über 803 ° setzt anstelle der sonst Üblichen Stahlkessel keramische Schmelzkessel voraus, da der Eisenangriff durch das Zink bei diesen hohen Temperaturen zu groß ist. Zinkschmelztemperaturen um 710 ° vermindern andererseits aus wärmetechnischeη Gründen stark die Leistung der Verzinkungsanlage, so daß sich die Ökonomie des Verfahrens maßgebend verschlechtert· Der Einsatz legierter Zinkschmelzen mit mehreren Legierungselementen stößt in der Praxis deswegen auf Schwierigkeiten, da sich die Legierungselemente unterschiedlich aus der Zinkschmelze ausarbeiten und somit der Betrieb von mit mehr als einem Element legierter Zinkschmelze einen unvertretbaren hohen analytischen Aufwand erfordert·
Ein Aluminiumgehalt größer 0,02 Gew«% führt bei der Schmelztauchverzinkung zwar zu sehr dünnen aber auch stark fehlerhaften Schichten, vorwiegend zur sog· Schwarzfleckigkeit, d«h· zu unverzinkten Stellen·
Beim Haß- und Trockenverzinkungsverfahren senkt weiterhin eine Vorverkupferung der Eisenwerkstoffoberfläche die entsprechende Zinkschichtdicke nur um 5 ·#· 10 %, entsprechend etwa auf 45 bis 180/um·
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, beim Schmelztauchverzinken von eisenmetallischen Halbzeugen oder Werkstücken den Zinkverbrauch erheblich, d.h.» um mindestens 50 % zu senken·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Schmelztauchverzinken eisenmetallischer Halbzeuge oder Werkstücke, bei denen der Verzinkungsprozeß mit der Ausbildung von Eisen/Zinklegierungsschichten verbunden ist, zu schaffen, durch das das Auftragen von max· 30/um dicken Zinkschichten auf Stahlteile und max. 100/um dicken Zinkschichten auf Guß gewährleistet wird, wobei diese Zinkschichten allseitig geschlossen sind und keine Schwarz-
£leckigkeit aufweisen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit einer zwischen 0,1 bis 5 xim dik-< ken Kupferschicht versehenen Eisenwerkstoffe in einem an sich» mit Kupfer nicht oder nur sehr schwach reagierendem Flußmittel getaucht und nachfolgend in einer Zink-Aluminium-Mischschmelze von 0,2 bis 2 Gew.% Al bei 720 ° bis 750 ° zwischen 0,5 bis 15 Minuten getaucht werden· Erfindungsgömäß wird ein Flußmittel auf der Basis von 5 bis 15 Gew.% natriumchlorid, 5 bis 15 Gew,% Kaliumchlorid und 70 ··· 90 Gew.sS Zinkchlorid verwendet.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgebildeten Schichten sind allseitig geschlossen, gleichmäßig und glänzend und weisen einen den bekannten Verfahren des Standes der Technik ebenbürtigen Korrosionsschutzwert auf· Sie sind außerdem gut verformungsfähig·
Das Verfahren kann für die Naß- und Tpockenverzinkung eingesetzt werden, wobei die Hemmzeit unabhängig von der Tauchzeit ist·
Ausführungabeispiele; Beispiel 1:
Nachdem die su verzinkenden Werkstücke aus niedrig legiertem Stahl, Stahlguß oder Gußeisen beispielsweise in wäßrigen Industriereinigern entfettet, in Salzsäure gebeizt und anschließend gespült worden sind, sie sodann in saurer Kupferchloridlösung vom pH-V/ert 1,1, enthaltend 6 Gew,% Kupferchlorid und die entsprechende Menge Salzsäure, bei 293 ° 10 Minuten verkupfert, alsdann mit Wasser abgespült sind, werden sie in eine 10 %lge wäßrige Lösung aus 7 Gew.% natriumchlorid, 23 Gew.% Kaliumchlorid und 70 Gew.% Zinkchlorid getaucht, herausgenommen und getrocknet. Die trockenen Werkstücke werden in eine Zinkschmelze, die mit 0,2 Gew,% Aluminium legiert ist, bei 720 ° 3 Minuten getaucht.
Beispiel 2:
Nachdem die zu verzinkenden Werkstücke aus niedrig legiertem Stahl, Stahlguß oder Gußeisen, wie bei Beispiel .1, vorbehandelt worden sind, sie sodann in saurer Kupfersulfatlö-
sung vom pH-Wert 1,8, enthaltend 10 Gew#% Kupferaulfat und die entsprechende Menge Schwefelsäure, bei 293 ° 2 Minuten verkupfert, alsdann mit Wasser abgespült sind, werden sie in eine 50 %ige wäßrige Lösung aus 10 Gew»% Natriumchlorid, 5 Gew.% Kaliumchlorid und 85 Gew*% Zinkchlorid getaucht, herausgenommen und getrocknet. Die trockenen Werkstücke werden in eine Zinkschmelze, die mit 1,5 Gew.% Aluminium legiert ist, bei 750 ° 8 Minuten getaucht»
Beispiel 3:
Nachdem die zu verzinkenden Werkstücke aus niedrig legiertem Stahl, Stahlguß oder Gußeisen, wie bei Beispiel 1, vorbehandelt worden sind, sie sodann in saurer Kupferchloridlösung vom pH-Wert 1,5 enthaltend 8 Gew.% Kupferchlorid und die entsprechende Menge Salzsäure, bei 293 ° 6 Minuten verkupfert alsdann mit Wasser abgespült sind, werden sie bei 600 ° in eine" Schmelze aus 10 Gew#% Natriumchlorid, 10 Gew.% Kaliumchlorid und 80 Gew.% Zinkchlorid getaucht, herausgenommen und in einer Zinkschmelze, die mit 0,8 Gew.% Aluminium legiert ist, bei 735 ° 5 Minuten verzinkt·

Claims (2)

Erfindungsanspruch
1, Verfahren zur Herstellung von dünnsn Schichten auf Eisenwerkstoffen durch Schmelztauchverzinken in einer Zink-Aluminium-Mischschmelze, wobei vor dem Verzinkungsprozeß die Werkstücke mittels bekannter Reinigungsmethoden vorbehandelt und mit einer Kupferschicht versehen werden, gekennzeichnet dadurch, daß die mit einer zwischen 0,1 ,·< 5 /um dicken Kupferschicht versehenen öisenwerkatoffe in einem an sich mit Kupfer nicht oder nur sehr schwach reagierenden Flußmittel getaucht und nachfolgend in einer Zink-Aluminium-Mischschmelze von 0,2 ··· 2 Gew,% bei 720 ··· 750° zwischen 0,5 ··· 15 min getaucht werden.
2« Verfahren nach Pkt· 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Flußmittel auf der Basis von 5 ··· 15 Gew.% Natriumchlorid, 5 ... 15 Gew.% Kaliumchlorid und 70 ... 90 Gew,% Zinkchlorid verwendet wird.
DD24652282A 1982-12-24 1982-12-24 Verfahren zur herstellung von duennen zinkschichten auf eisenwerkstoffen durch schmelztauchverzinken DD212753A1 (de)

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