Uprawniony z patentu: British Steel Corporation, Londyn (Wielka Brytania) Sposób wytwarzania powlekanego podloza z metali zelaznych Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powlekanego podloza z metali zelaznych, majacego dobra zgrzewa Inosc punktowa, o ulepszonych wlasciwosciach zgrzewania, zwlaszcza przez galwanizacje w gora¬ cej kapieli.Sposób ten obejmuje wprowadzenie przedmiotu z metalu zelaznego do plynnej kapieli metalicznego materialu powlekajacego, usuniecie powleczonego przedmiotu z kapieli i nastepnie skierowanie czastek metalicz¬ nego zelaza lub stopu zelaza na powleczone podloze przedmiotu zanim plynny material powlekajacy nie skrzepnie na nim. Termin„metaliczne zelazo" nalezy rozumiec z wylaczeniem zwiazków zelaza.Stwierdzono, ze uzycie czastek metalicznego zelaza lub stopu zelaza poprawia wlasciwosci zgrzewania powierzchni przedmiotu nie pogarszajac odpornosci ha korozje. Stwierdzono na przyklad, ze w pewnym szcze¬ gólnym przypadku stal galwanizowana w goracej kapieli wytworzona sposobem wedlug wynalazku przy uzyciu proszku zelaza metalicznego, miala trwalosc elektrodowa okolo 15 000 zgrzewan, w porównaniu z trwaloscia elektrodowa 1500 zgrzewan w przypadku podobnej stali galwanizowanej w goracej kapieli, wytworzonej trady¬ cyjnym sposobem. Co wiecej, mozna uzyskac nawet wieksza trwalosc elektrodowa, jesli po skrzepnieciu plyn¬ nego materialu powlekajacego nalozy sie na niego zewnetrzna warstwe zelaza metalicznego, które nie bedzie dyfundowac do wnetrza. Co wiecej, tradycyjny proces galwanlzacji w goracej kapieli daje produkt majacy powie- rzchnie „kwiecista", która moze byc widoczna nawet po jej pokryciu. Na przyklad jezeli jako wykonczenie dekoracyjne produktu stalowego cynkowanego (jak na przyklad lodówka, pralka, pólki, pojazdy mechaniczne) nalozona jest wzglednie cienka warstwa emalii piecowej, wystepowanie powierzchni „kwiecistej" jest niepoza¬ dane gdyz jej kontury moga byc widoczne na emalii. Sposób wedlug wynalazku mozna jednakze wykorzystac dla rozwiazania tego problemu.Wedlug wynalazku czastki sa kierowane na powleczona powierzchnie podloza w taki sposób, aby docieraly do tej powierzchni z predkoscia nie wieksza niz 152,4 m/min, gdyz przy wiekszej predkosci czastki moga przebic powloke, pogarszajac wlasciwosci zgrzewania podloza.Ilosc czastek skierowanych na kazde 929 cm2 powierzchni powleczonego podloza powinna byc rzedu 1 do 3g. Co wiecej, po nalozeniu pierwszej porcji czastek, lecz przed skrzepnieciem plynnego materialu powlekajace¬ go, moze byc skierowana na powierzchnie podloza druga porcja czastek, przy czym ta druga porcja jest ilosciowo mniejsza niz pierwsza i skierowana na powleczone podloze w taki sposób, aby dotarla do jego powierzchni2 81 125 z predkoscia wieksza niz porcja pierwsza. Jest to wymagane w przypadkach, gdy podloze jest grube (to znaczy grubsze niz 0,101 mm), aby po nalozeniu tych czastek material powlekajacy nie pozostal roztopiony, gdyz wówczas moga powstac „kwiaty". Przypuszczalnie proszek zelaza metalicznego lub stopu zelaza utworzy zarodki krystalizacyjne, na których skrzepnie cynk lub inny material powlekajacy. Wymienione czastki moga byc czastkami czystego zelaza, stali miekkiej lub stopu opartego na zelazie, na przyklad zawierajacego 80% zelaza i 20% cynku. Najbardziej odpowiednim podlozem jest tasma, która jest przesuwana w sposób ciagly w kapieli.Nadmiar plynnego materialu moze byc zdmuchniety z powrotem do kapieli przez regulowany strumien powietrza. Tasma moze byc ze stali niskostopowej, na przyklad znanej pod nazwa handlowa Corten, która zawiera mala ilosc miedzi i chromu. Najbardziej odpowiednim materialem powlekajacym je$t cynk i w tym przypadku najlepiej, gdy czastki sa kierowane na plynny cynk, gdy jego temperatura jest rzedu 440° do 450°C.Jednakze sposób wedlug wynalazku moze byc równiez zastosowany dla powleczenia tasmy ze stali miekkiej, aluminium lub stopu aluminiowego na przyklad stopu cynk-aluminium, aluminium-magnez lub aluminium-krzem. Rozmiar wymienionych czastek nie ma na ogól wielkiego znaczenia, ale ich uziarnienie nie powinno byc wieksze niz odpowiadajace numerowi sita 200 do analizy ziarnowej.Urzadzenie stosowane do kierowania czastek na tasme pow'eczona powinno byc ruchome, co pozwala uwzglednic grubosc tasmy. Zatem jesli tasma jest umieszczona w ten sposób, ze wychodzi pionowo w góre z kapieli, urzadzenie powinno miec mozliwosc poruszania sie w góre i w dól, aby uwzglednic zmienne polozenie obszaru krzepniecia materialu powlekajacego w stosunku do powierzchni kapieli. Trzeba powiedziec, ze tasma cienka stygnie szybciej niz tasma grubsza i obszar krzepniecia materialu powlekajacego znajduje sie blizej kapieli w przypadku tasmy cienkiej, anizeli w przypadku tasmy grubszej. W konsekwencji im mniejszy jest przekrój tasmy , tym urzadzenie powinno byc umieszczone blizej kapieli.Wynalazek jest przykladowo przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój galwanizerni ogniowej, gdzie zastosowano sposób wedlug wynalazku, fig. 2— przekrój przez galwanizo¬ wana tasme stalowa wytworzona sposobem wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia galwanizernie ogniowa, która posiada obszar wejsciowy 10, obszar przygotowania powierzchni 11, obszar powlekania 12 i obszar wydawania 13. W obszarze wejsciowym 10 umieszczona, jest rozwijarka 14, z której jest rozwijana tasma stalowa 15. Tasma 15 jest przesuwana ruchem ciaglym przez obszar przygotowania powierzchni 11, przechodzac kolejno przez urzadzenie 16, w którym tasma 15 jest poddawana olejowemu wypalaniu w temperaturze okolo 400°C a nastepnie przez urzadzenie 17, w którym jest ogrzewana w temperaturze redukujacej okolo 700°C. Nastepnie tasma 15 przechodzi przez walek 20 i potem pionowo w dól, gdzie obejmujac walek 21 wchodzi do kapieli 22, która znajduje sie w obszarze powlekania i zawiera plynny cynk.Tasma 15 po powleczeniu warstwa 23 (fig. 2) plynnego cynku W kapieli 22 jest przesuwana w góre przechodzac miedzy walkami 24, które usuwaja nadmiar plynnego cynku, po czym przechodzi przez urzadzenie podajace proszek 25. Urzadzenie podajace proszek 25 sklada sie z pary aplikatorów dolnych 26 i pary aplikatorów górnych 27, przy czym kazda para aplikatorów sklada sie z dwóch aplikatorów umieszczonych pionowo po obu przeciwnych stronach tasmy 15. Dolne i górne aplikatory 26 i 27 sa odpowiednio wyposazone w kanaly zasilajace 30, 31, przez które moga byc wprowadzane czastki zelaza lub stopu zelaza 32 (patrz fig. 2), których punkt topnienia lezy powyzej 450°C i uziarnienie których nie powinno byc wieksze niz 200 na powloke cynku tasmy 15 przez strumien powietrza (lub innego gazu).Podawane przez dolne aplikatory 26 czastki 32 osiagaja tasme powleczona z predkoscia rzedu 91,4 m/min do 152,4 m/min, przy czym ilosc czastek 32 skierowanych z aplikatorów dolnych 26 na kazde 929 cm3 powierzchni tasmy 15 jest rzedu 1 do 3g. Czastki 32 sa kierowane na warstwe 23 plynnego cynku przed jego pózniejszym skrzepnieciem w taki sposób, aby osadzily sie na lub przy powierzchni 33 warstwy 23 cynku powlekajacego w czasie jego krzepniecia. Jak powiedziano powyzej, zastosowanie czasteczek 32 z dolnych aplikatorów 26 znacznie zwieksza elektrodowy czas eksploatacji produktu, a ponadto z wyjatkiem tasmy stalowej o duzej grubosci, to znaczy o grubosci przekraczajacej 0,101 mm, daje gladka powierzchnie, bez „kwiatów". Jezeli tasma 15 jest jednakze grubsza, wówczas aplikatory górne 27 moga dostarczac druga porcje czastek 32, które osiagaja plynny cynk na tasmie z predkoscia rzedu 305 do 610 m/min, przy czym ilosc drugiej porcji skierowanej na powierzchnie/cynku powlekajacego przed jego skrzepnieciem jest rzedu 0,1 do 0,2 g na 929cm3. Mala predkosc powietrza zdolnych aplikatorów jest niewystarczajaca,-aby ja ochlodzic ponizej temperatury rekrystalizacji cynku w przypadku tasmy grubszej o duzej pojemnosci cieplnej, nie wystarcza zatem dla zupelnego zlikwidowania „kwiatów". Jednakze zastosowanie w tym przypadku malej ilosci czasteczek 32 z górnych aplikatorów 27, które wytwarzaja wieksza predkosc powietrza, zlikwiduje „kwiaty" i wytworzy powierzchnie gladka.Urzadzenie aplikujace proszek 25, jak oznaczono strzalkami, moze poruszac sie w kierunku do i od kapieli 22 wzdluz tasmy 15 w taki sposób, ze moze byc ustawione ponizej obszaru krzepniecia cynku, a najlepiej81 125 3 w rejonie, gdzie jego temperatura jest rzedu 440° do 450°C. Nadmiar proszku jest usuwany z aplikatora proszku 25 za pomoca pompy 35, przy czym nadmiar proszku jest odzyskiwany.Tasma 15 po opuszczeniu aplikatora proszku 25 opasuje górny walek 36 i jest nastepnie nawijana na zwijarke 37 w obszarze wydawania 13, przy czym warstwa cynku 23 krzepnie zanim tasma 15 osiagnie górny walek 36. Po zdjeciu tasmy 15 ze zwijarki 37, mozna polepszyc jeszcze bardziej wlasciwosci zgrzewania tasmy przez nalozenie na nia zewnetrznej warstwy 40 (fig. 2) zelaza metalicznego. Przy czym, jezeli warstwa 23 dyfunduje w kierunku tasmy 15, aby utworzyc warstwe stopu cynku z zelazem 41 na powierzchni wewnetrznej, zelazo z warstwy 40 nie dyfunduje do warstwy 23. Warstwa 40 moze byc nalozona elektrolitycznie, ale najlepiej, gdy zelazo zostanie osadzone zanurzeniowo, gdyz wypelnia szczeline miedzy czastkami 32. Mozna to uzyskac na przyklad przez zanurzenie tasmy przez 5 sek w roztworze chlorku zelaza o temperaturze 40°C, majacego pH 2,2 i zawierajacego 56 g/litr zelaza, a nastepnie oplukanie i wysuszenie. Stwierdzono, ze warstwa 40 zwieksza elektrodowa trwalosc tasmy z 15 000 do 17 000 zgrzewan i ze warstwa 40, mimo, ze jest warstwa metalicznego zelaza, ma doskonala odpornosc na korozje. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PLPatent Holder: British Steel Corporation, London (Great Britain) Method of Manufacturing a Coated Ferrous Metal Substrate The invention relates to a method of manufacturing a coated ferrous metal substrate having good spot weldability and improved welding properties, particularly by hot bath electroplating. The method comprises introducing a ferrous metal article into a liquid bath of metallic coating material, removing the coated article from the bath and then directing particles of metallic iron or iron alloy onto the coated article substrate before the liquid coating material solidifies thereon. The term "metallic iron" should be understood to exclude iron compounds. It has been found that the use of metallic iron or iron alloy particles improves the welding properties of the surface of the workpiece without impairing its corrosion resistance. For example, it has been found that in one particular case, hot-bath galvanized steel produced by the process of the invention using metallic iron powder had an electrode life of about 15,000 welds, compared with an electrode life of 1,500 welds for similar hot-bath galvanized steel produced by the traditional process. Furthermore, even greater electrode life can be achieved if, after the liquid coating material has solidified, an outer layer of metallic iron is applied over it, which will not diffuse into the interior. Moreover, the traditional hot bath galvanizing process produces a product with a "flowery" surface that may be visible even after coating. For example, if a relatively thin layer of baked enamel is applied as a decorative finish to a galvanized steel product (such as a refrigerator, washing machine, shelves, motor vehicles), the appearance of a "flowery" surface is undesirable because its contours may be visible on the enamel. The method of the invention can, however, be used to solve this problem. According to the invention, the particles are directed onto the coated surface of the substrate so as to reach the surface at a speed of no more than 152.4 m/min, since at a higher speed the particles may penetrate the coating, impairing the welding properties of the substrate. The number of particles directed onto each 929 cm² of the surface of the coated substrate should be of the order of 1 to 3 g. Furthermore, after the first portion of particles has been applied but before the liquid coating material has solidified, a second portion of particles may be directed onto the surface of the substrate, the second portion being quantitatively smaller than the first and directed onto the coated substrate so as to reach its surface at a speed greater than the first portion. This is required in cases where the substrate is thick (i.e. thicker than 0.101 mm) to ensure that the coating material does not remain melted after the particles have been applied, as this can result in "flowering". Presumably, the metallic iron or iron alloy powder will form crystallization nuclei on which the zinc or other coating material will solidify. These particles may be pure iron, mild steel, or an iron-based alloy, for example, containing 80% iron and 20% zinc. The most suitable substrate is a strip that is continuously moved in the bath. Excess liquid material can be blown back into the bath by a regulated air stream. The strip can be of low-alloy steel, for example, the type known under the trade name Corten, which contains a small amount of copper and chromium. The most suitable coating material is zinc, and in this case, the particles are preferably directed onto the molten zinc when its temperature is in the order of 440° to 450°C. However, the method of the invention can also be used to coat strip of mild steel, aluminum, or an aluminum alloy, for example, a zinc-aluminum, aluminum-magnesium, or aluminum-silicon alloy. The size of the particles is generally not critical, but their grain size should not be larger than that corresponding to a 200-mesh sieve for particle size analysis. The device used to direct the particles onto the coated strip should be mobile, allowing for the thickness of the strip to be taken into account. Thus, if the strip is arranged so that it emerges vertically from the bath, the device should be capable of moving up and down to accommodate the varying position of the coating material solidification zone relative to the bath surface. It should be noted that a thin strip cools faster than a thicker strip, and the coating material solidification zone is closer to the bath for a thin strip than for a thicker strip. Consequently, the smaller the strip cross-section, the closer the device should be placed to the bath. The invention is exemplified by the drawings, in which Fig. 1 shows a schematic cross-section of a hot-dip galvanizing plant employing the method according to the invention, and Fig. 2 shows a cross-section through a galvanized steel strip produced by the method according to the invention. 1 shows a hot dip galvanizing plant which has an entry area 10, a surface preparation area 11, a coating area 12 and an output area 13. In the entry area 10 there is an unwinder 14 from which a steel strip 15 is unwinded. The strip 15 is continuously moved through the surface preparation area 11, passing successively through a device 16 in which the strip 15 is subjected to an oil burn at a temperature of about 400°C and then through a device 17 in which it is heated at a reducing temperature of about 700°C. The strip 15 then passes over the roller 20 and then vertically downwards, where, encircling the roller 21, it enters the bath 22, which is located in the coating area and contains liquid zinc. The strip 15, after being coated with a layer 23 (fig. 2) of liquid zinc in the bath 22, is moved upwards, passing between rollers 24, which remove excess liquid zinc, and then passes through a powder feeding device 25. The powder feeding device 25 consists of a pair of lower applicators 26 and a pair of upper applicators 27, each pair of applicators consisting of two applicators arranged vertically on both opposite sides of the strip 15. The lower and upper applicators 26 and 27 are respectively equipped with feed channels 30, 31, through which the powder can be fed. iron or iron alloy particles 32 (see Fig. 2), whose melting point is above 450°C and whose grain size should not be greater than 200, are introduced onto the zinc coating of the strip 15 by a stream of air (or other gas). The particles 32 fed by the lower applicators 26 reach the coated strip at a speed of the order of 91.4 m/min to 152.4 m/min, wherein the quantity of particles 32 directed from the lower applicators 26 for each 929 cm3 of the surface of the strip 15 is of the order of 1 to 3 g. The particles 32 are directed onto the layer 23 of liquid zinc before its subsequent solidification in such a way that they are deposited on or near the surface 33 of the layer 23 of the coating zinc during its solidification. As mentioned above, the use of particles 32 from the lower applicators 26 significantly increases the electrode life of the product and, with the exception of thick steel strip, i.e. with a thickness exceeding 0.101 mm, gives a smooth surface without "flowering". If the strip 15 is however thicker, then the upper applicators 27 can deliver a second portion of particles 32 which reach the liquid zinc on the strip at a speed of the order of 305 to 610 m/min, the amount of the second portion directed onto the surface/coating zinc before it solidifies being of the order of 0.1 to 0.2 g per 929 cm3. The low air velocity of the applicators is insufficient to cool the zinc below the recrystallization temperature in the case of a thicker strip with a high thermal capacity, and is therefore not sufficient to completely eliminate the "blooms". However, the use of a small amount of particles 32 from the upper applicators 27 in this case, which produce a higher air velocity, will eliminate the "blooms" and produce a smooth surface. The powder applicator 25, as indicated by the arrows, can move towards and away from the bath 22 along the strip 15 in such a way that it can be positioned below the zinc solidification region, and preferably in the region where its temperature is in the order of 440° to 450°C. The excess powder is removed from the powder applicator 25 by means of a pump 35, whereby the excess powder is recovered. The strip 15, after leaving the powder applicator 25, wraps around the upper roller 36 and is then wound onto the coiler 37 in the discharge area 13, the zinc layer 23 solidifying before the strip 15 reaches the upper roller 36. After the strip 15 has been removed from the coiler 37, the sealing properties of the strip can be further improved by applying an outer layer 40 (FIG. 2) of metallic iron thereto. However, if layer 23 diffuses towards strip 15 to form zinc-iron alloy layer 41 on the inner surface, iron from layer 40 does not diffuse into layer 23. Layer 40 may be electrolytically deposited, but it is best if the iron is dip-deposited as it fills the gap between particles 32. This can be achieved, for example, by immersing the strip for 5 seconds in an iron chloride solution at 40°C, having a pH of 2.2 and containing 56 g/litre of iron, followed by rinsing and drying. It was found that layer 40 increased the electrode life of the strip from 15,000 to 17,000 welds and that layer 40, although a metallic iron layer, had excellent corrosion resistance. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL