CH713079A1

CH713079A1 - Method for applying a layer structure by thermal diffusion onto a metallic or intermetallic surface.

Info

Publication number: CH713079A1
Application number: CH01434/16A
Authority: CH
Inventors: Goepfahrt Michael; Schlipf Frank
Original assignee: Thermission Ag
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-04-30
Also published as: WO2018078484A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur auf einer metallischen Oberfläche eines Substrats in einem gesteuerten und/oder geregelten Reaktor (120), wobei die Schichtstruktur auf der metallischen Oberfläche des Substrats aus wenigstens einer Lage oder aus mindestens zwei gleichen oder unterschiedlichen Lagen gebildet wird, wobei die Lagen in periodisch wiederholter Abfolge aufeinanderfolgen und parallel oder quasi-parallel zur Oberfläche des Substrats verlaufen, wobei die Oberfläche des Substrats mindestens eine metallische Schicht aufweist.The invention relates to a method for producing a layer structure on a metallic surface of a substrate in a controlled and / or controlled reactor (120), wherein the layer structure is formed on the metallic surface of the substrate from at least one layer or from at least two identical or different layers wherein the layers follow one another in a periodically repeated sequence and run parallel or quasi-parallel to the surface of the substrate, the surface of the substrate having at least one metallic layer.

Description

Beschreibungdescription

Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Aufbringung einer schützenden Schutzschicht durch einen Thermodiffusionsprozess. Dieser kommt sowohl bei Substraten als auch Kleinteilen zur Anwendung. Im Folgenden wird, der Einfachheit halber, in der Beschreibung für die durch Thermodiffusion behandelten Teile weitgehend nur noch von Substraten die Rede sein. Dort wo es sich aber zum besseren Verständnis aufdrängt, wird diese Bezeichnung entsprechend erweitert.Technical Field The invention relates to a method for applying a protective protective layer by a thermal diffusion process. This is used for both substrates and small parts. In the following, for the sake of simplicity, the description for the parts treated by thermal diffusion will largely only refer to substrates. Wherever it is necessary for a better understanding, this designation is expanded accordingly.

[0002] Die hier zugrundeliegende Thermodiffusion ist indessen grundsätzlich für alle metallischen Teile anwendbar, nach Massgabe, dass eine spezifische Ladung des Reaktors, in welchem eine thermische Reaktion stattfindet, mit zugeordneten Verfahrensparametern gefahren wird, und dass zur Bildung einer Dampfphase im Reaktor jene Elemente zugegeben werden, welche in quantitativer und qualitativer Hinsicht die zugrunde gelegte Thermodiffusion einzuleiten resp. umzusetzen vermögen.The underlying thermal diffusion is, however, basically applicable to all metallic parts, provided that a specific charge of the reactor, in which a thermal reaction takes place, is run with assigned process parameters, and that those elements are added to form a vapor phase in the reactor become, which initiate resp. able to implement.

[0003] Insbesondere geht es hier um die Aufbringung von definierten metallischen Oberflächenschutzschichten auf Substrate, welche Aufbringung resp. Implementierung durch eine Dampfphasenabscheidung (Sublimation) mit anschliessender Thermodiffusion und Konditionierung erfolgt, gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 ff.In particular, it is about the application of defined metallic surface protective layers on substrates, which application or. Implementation by vapor phase separation (sublimation) followed by thermal diffusion and conditioning is carried out according to one or more of claims 1 ff.

[0004] Die Erfindung betrifft insbesondere auch die Gesamtanlage für die Umsetzung der Thermodiffusionsprozesse und deren Verfahren sowie die Ausbildung des für den Prozess zentral wirkenden Reaktors und dessen Verfahren.The invention particularly relates to the overall system for the implementation of the thermal diffusion processes and their methods and the formation of the reactor acting centrally for the process and its method.

[0005] Die Erfindung betrifft des Weiteren:[0005] The invention further relates to:

-Anwendungen der verschieden geschützten Verfahren;-Applications of differently protected processes;

- Erzeugnisse aus diesen Verfahren;- products from these processes;

-Verwendung der Erzeugnisse, welche durch die Thermodiffusionsprozesse bereitgestellt werden können.-Use of the products that can be provided by the thermal diffusion processes.

Technische Aspekte der Erfindung [0006] Unter «Thermodiffusion» oder «Thermophorese» wird speziell die Entmischung (oder auch der Stofftransport) von Gasen oder Flüssigkeiten in einem Temperaturgefälle bezeichnet, wobei die grösseren Moleküle bevorzugt nach Stellen tieferer Temperatur wandern.Technical Aspects of the Invention “Thermal diffusion” or “thermophoresis” specifically refers to the segregation (or also the mass transfer) of gases or liquids in a temperature gradient, the larger molecules preferably migrating to lower temperatures.

[0007] Im Falle geladener Teilchen treten neben der eigentlichen Entmischung zusätzliche thermoelektrische Effekte (Seebeck-Effekt) auf. Diese kinetische Wechselwirkung von Teilchen- und Wärmefluss ist ein mikroskopisches Phänomen, das von der Wissenschaft noch nicht abschliessend in allen Belangen geklärt werden konnte, weshalb hier auf eine theoretische Darlegung dieses Phänomens verzichtet wird. Indessen, phänomenologisch lassen sich diese Überlagerungserscheinungen im Rahmen der linearen irreversiblen Thermodynamik durch das Auftreten von Nichtdiagonalelementen in einer Transport-Koeffizienten-Matrix beschreiben.In the case of charged particles, additional thermoelectric effects (Seebeck effect) occur in addition to the actual segregation. This kinetic interaction of particle and heat flow is a microscopic phenomenon that science has not yet been able to fully clarify in all respects, which is why a theoretical explanation of this phenomenon is not given here. However, phenomenologically, these superimposition phenomena can be described in the context of linear irreversible thermodynamics by the occurrence of non-diagonal elements in a transport coefficient matrix.

[0008] Die Übertragung auf die Diffusion von metallischen Elementen in einem realen Festkörper (z.B. Gussbauteil) in einem Temperaturgradienten ist nicht direkt möglich. Sie hängt stark von der kristallografischen Gefügeordnung (lonenbindung oder kovalente, metallische Bindung), Dichtegradienten und Fehlordnungen (Korngrenzen, Steigerungen, Poren, etc.) ab. In jedem Fall ist bei der Thermodiffusion ein Temperatur/Zeit-Verlaufsgradient als treibende Kraft dieses Vorganges notwendig. Das Phasensystem strebt dabei immer von einem Zustand hoher Enthalpie zu einem Zustand niedriger Enthalpie.The transfer to the diffusion of metallic elements in a real solid (e.g. cast component) in a temperature gradient is not directly possible. It strongly depends on the crystallographic structure (ionic bond or covalent, metallic bond), density gradients and disorder (grain boundaries, increases, pores, etc.). In any case, thermal diffusion requires a temperature / time gradient as the driving force of this process. The phase system always strives from a state of high enthalpy to a state of low enthalpy.

[0009] Davon ist das sogenannte «Sherardisieren» zu unterscheiden. Bei diesem Be-schichtungsverfahren wird im Prinzip (beispielsweise) nur metallisches Zink aus der Dampfphase auf die Oberfläche des Substrats abgeschieden.[0009] The so-called "sharding" is to be distinguished from this. In principle, in this coating process only metallic zinc is deposited from the vapor phase onto the surface of the substrate.

[0010] Erste praktische Grundlagen zur Thermodiffusion wurden durch Thomas Graham/ Baptist Fourier und die theoretischen Herleitungen durch Adolf Fick und Albert Einstein in Flüssigkeiten durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass es eine direkte Beziehung zwischen der Wanderung der Moleküle im Gradienten, den sogenannten Diffusionskoeffizienten, gibt:The first practical basics of thermal diffusion were carried out by Thomas Graham / Baptist Fourier and the theoretical derivations by Adolf Fick and Albert Einstein in liquids. It turned out that there is a direct relationship between the migration of the molecules in the gradient, the so-called diffusion coefficients:

[0011] Der Diffusionskoeffizient der suspendierten Substanz hängt also ausser von universellen Konstanten und der absoluten Temperatur nur vom Reibungskoeffizienten der Flüssigkeit und von der Grösse der suspendierten Teilchen ab.The diffusion coefficient of the suspended substance thus depends only on universal coefficients and the absolute temperature only on the coefficient of friction of the liquid and on the size of the suspended particles.

[0012] Besteht in einer Gasmischung ein Temperaturunterschied, so reichert sich durch die Temperatur die leichtere Komponente des Stoffes an der wärmeren, die schwerere an der kälteren Stelle an.If there is a temperature difference in a gas mixture, the temperature enriches the lighter component of the substance at the warmer, the heavier at the colder point.

[0013] Die «Zink-Thermo-Diffusion» bezeichnet ein modernes Verfahren für Korrosionsschutz von höchster Qualität, bei dem die Oberfläche des Werkstoffs thermochemisch modifiziert wird. Die dadurch entstehende Schutzschicht geht eine extrem starke (atomare) Verbindung mit dem Trägermaterial ein und gewährleistet so, dass zum einen einen hervorragenden Langzeit-Korrosionsschutz entsteht, und zum anderen, dass sich daraus eine Veränderung der Eigenschaften des Substrats ergibt, beispielsweise hinsichtlich der Duktilität, die ein solches Substrat dann nach erfolgter Thermodiffusion aufweist, wobei die beiden Wirkungen hier erfindungswesentlich alternativ oder kumulativ zur Umsetzung gelangen. Gerade die «Thermo-Diffusions-Verzinkung» bildet ein umweltfreundliches Verfahren, das ohne Chrom-Verbindungen durchgeführt werden kann.The "zinc thermal diffusion" denotes a modern method for corrosion protection of the highest quality, in which the surface of the material is modified thermochemically. The resulting protective layer forms an extremely strong (atomic) connection with the carrier material and thus ensures that, on the one hand, excellent long-term corrosion protection is created and, on the other hand, that this results in a change in the properties of the substrate, for example in terms of ductility, which then has such a substrate after thermal diffusion, the two effects here being implemented alternatively or cumulatively, essential to the invention. “Thermal diffusion galvanizing” is an environmentally friendly process that can be carried out without chromium compounds.

CH 713 079 A1 [0014] Der Beschichtungsvorgang erfolgt in geschlossenen Kammern und läuft bei Temperaturen bis zu 380 °C unter definierter Gasatmosphäre ab, wobei diese Temperaturangabe nicht als absolut zu betrachten ist. Dabei wird metallisches Zink aus der oben beschriebenen Dampfhase auf dem Substrat sublimiert und wächst gleichmässig auf der Oberfläche derselben auf. Anders als bei den herkömmlichen Korrosionsschutzverfahren legt sich bei der «Zink-Thermo-Diffusion» das eingesetzte Zink nicht nur platt auf die Oberfläche des zu schützenden Werkstücks, sondern dringt darüber hinaus in offene Hohlräume, zerklüftete Oberflächen und die Metallgitterstruktur in der Randzone, je nach Gefüge-Morphologie, gemäss dem Temperatur- und Dichtegradienten ein, und bildet so eine partielle Zink/Eisenlegierung.CH 713 079 A1 The coating process takes place in closed chambers and takes place at temperatures up to 380 ° C. under a defined gas atmosphere, this temperature specification not being regarded as absolute. Metallic zinc is sublimed from the steam rabbit described above on the substrate and grows evenly on the surface thereof. In contrast to the conventional corrosion protection methods, the zinc thermal diffusion not only causes the zinc used to lie flat on the surface of the workpiece to be protected, but also penetrates into open cavities, jagged surfaces and the metal grid structure in the edge zone, depending on the situation Microstructure morphology, according to the temperature and density gradient, and thus forms a partial zinc / iron alloy.

[0015] Gegebenenfalls kann ein anschliessendes, speziell für den Einsatz ausgewähltes zusätzliches Überzug das Verfahren abrunden, wobei dies nur in bestimmten Fällen als optional zu betrachten ist.If appropriate, a subsequent additional coating specially selected for use can round off the process, this only being considered optional in certain cases.

[0016] Das erfindungsgemässe Ergebnis ist aber so angelegt, dass aus dem Thermodiffusionsprozess eine dünne und sehr hochleistungsfähige Korrosionsschutzschicht gebildet wird, wodurch sich weitere Massnahmen, wie zum Beispiel «Topcoat», geradezu nicht aufdrängen.However, the result according to the invention is designed in such a way that a thin and very high-performance corrosion protection layer is formed from the thermal diffusion process, as a result of which no further measures, such as “topcoat”, are imposed.

[0017] Zur Abrundung der Offenbarung sei hervorgehoben, dass bei einer Topcoat-Beschichten es sich also bekanntlich um das Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf Werkstücke handelt. Hierbei kann es sich sowohl um einzelne Schichten als auch um mehrere in sich zusammenhängende Schichten handeln. Solche Beschichtungen können durch chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren erfolgen, wodurch dargelegt ist, dass eine solche Zufügung mit dem erfindungsgemässen Thermodiffusionsprozess keinen inneren Zusammenhang zu entfalten vermag.To round off the disclosure, it should be emphasized that topcoat coating is known to be the application of a firmly adhering layer of shapeless material to workpieces. This can be both individual layers and several layers that are connected to one another. Such coatings can be carried out by chemical, mechanical, thermal and thermomechanical processes, whereby it is shown that such an addition cannot develop an internal connection with the thermal diffusion process according to the invention.

[0018] Das Zink-Thermodiffusionsverfahren ist insbesondere für jene Bereiche geeignet, die mit extremen Korrosionsbedingungen konfrontiert sind, und/oder die physikalischen Eigenschaften des Substrats einer gezielten Veränderung zugeführt werden sollen, beispielweise zum Erhalt einer Duktilitätseigenschaft des Werkstücks.The zinc thermal diffusion process is particularly suitable for those areas that are faced with extreme corrosion conditions and / or the physical properties of the substrate are to be subjected to a targeted change, for example to maintain a ductility property of the workpiece.

[0019] Es lässt sich deshalb schlussfolgern, dass sich, anders als bei den herkömmlichen Korrosionsschutzverfahren, das eingesetzte Zink bei der Zink-Thermodiffusion nicht nur, wie oben bereits erwähnt, auf die Oberfläche des zu schützenden Werkstücks niederlegt, sondern das eingesetzte Zink darüber hinaus in seine Metallgitterstruktur in der Randzone eindringt, womit dann eine echte Zink/Eisenlegierung gebildet wird.It can therefore be concluded that, unlike the conventional corrosion protection methods, the zinc used in zinc thermal diffusion not only, as already mentioned above, deposits on the surface of the workpiece to be protected, but also the zinc used penetrates into its metal grid structure in the peripheral zone, which then forms a real zinc / iron alloy.

[0020] Im Sinne einer Abrundung der Offenbarung sei noch darauf hingewiesen, dass das Beschichten eine Hauptgruppe der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 als Bezeichnung für eine Gruppe verschiedener Fertigungsverfahren ist, bei denen ein Beschichtungswerkstoff auf ein Werkstück oder auf ein Trägermaterial aufgebracht wird und dort eine fest haftende Schicht bildet.In the sense of rounding off the disclosure, it should also be pointed out that the coating is a main group of manufacturing processes according to DIN 8580 as a designation for a group of different manufacturing processes in which a coating material is applied to a workpiece or to a carrier material and there is a solid adhesive layer forms.

[0021] Die Beschichtung von Bauteilen findet bevorzugt in der Automobilindustrie Anwendung und überall dort, wo ein hervorragende Korrosionsschutz angestrebt wird, allenfalls mit anderen funktionsbedingten physikalischen und dekorativen Eigenschaften kombiniert werden soll, und genau hiergegen wollen die hiervorgeschlagenen Thermodiffusionsprozesse mindestens eine nachhaltige alternative Technologie schaffen resp. anbieten.The coating of components is preferably used in the automotive industry and wherever excellent corrosion protection is sought, if need be combined with other function-related physical and decorative properties, and exactly against this the proposed thermal diffusion processes want to create or create at least one sustainable alternative technology , to offer.

[0022] Zusammenfassend lassen sich aus «Zink-Thermo-Diffusion/WOTech Technical Media, Seite 3 folgende Aspekte erkennen:[0022] In summary, the following aspects can be seen from “Zinc Thermo Diffusion / WOTech Technical Media, page 3:

[0023] Die durch den ZTD-Prozess (Zink-Thermo-Diffusion) entstandene Randschicht ist auch bei komplizierten Bauteilen (z.B. mit Hohlräumen und Innengewinden) sehr gleichmässig in der Schichtdicke und homogen in der Makrostruktur. Es entsteht eine gleichmässige minimal aufgeraute Oberfläche ohne Zinkhautbildung. Es wird eine Schichthärte von etwa 52 HRC erreicht. Dadurch weisen die so behandelten Bauteile eine sehr hohe Verschleissfestigkeit auf, was mit anderen Korrosionsschutzverfahren unter Einsatz von Zink nicht erreicht wird.The edge layer created by the ZTD process (zinc thermal diffusion) is very uniform in layer thickness and homogeneous in macro structure, even in the case of complicated components (e.g. with cavities and internal threads). The result is a uniform, minimally roughened surface without zinc skin formation. A layer hardness of around 52 HRC is achieved. As a result, the components treated in this way have a very high wear resistance, which cannot be achieved with other corrosion protection processes using zinc.

[0024] Daraus lässt sich zu Gunsten der Erfindung ableiten, dass die Gefahr der Wasserstoff-Versprödung vor allem aufgrund von Beizprozessen und galvanischen Beschichtungsprozessen aus wässrigen Elektrolyten nicht mehr besteht. Zwar ist es richtig, dass durch das Eindringen und Einlagern von atomarem Wasserstoff in das Metallgefüge hierbei Änderungen in der Dehnbarkeit (Duktilität) des Materials entstehen, was zu Sprödbruch und so genannter Spannungsrisskorrosion und damit zum Bauteilversagen führen kann. Indessen, durch den erfindungsgemässen trocken ablaufenden Wärme-ZTD-Prozess kann diese Gefahr der Wasserstoff-Versprödung für die bearbeiteten Bauteile ausgeschlossen werden, wodurch das Verfahren auch besonders für sicherheitsrelevante Bauteile hochwertig geeignet ist.In favor of the invention, it can be deduced from this that the risk of hydrogen embrittlement, especially due to pickling processes and galvanic coating processes, no longer exists from aqueous electrolytes. It is true that the penetration and incorporation of atomic hydrogen into the metal structure results in changes in the ductility of the material, which can lead to brittle fracture and so-called stress corrosion cracking and thus to component failure. In the meantime, the dry ZTD process according to the invention enables this risk of hydrogen embrittlement to be eliminated for the processed components, as a result of which the method is also of high quality, particularly for safety-relevant components.

[0025] Zusätzlich lassen sich durch eine Thermodiffusions-Behandlung vorhandene Sauerstoff-Versprödungen reduzieren bzw. nachhaltig beheben, indem bei der trockenen Wärmebehandlung der Wasserstoff wieder aus dem Substrat herausgelöst wird.In addition, existing oxygen embrittlement can be reduced or permanently eliminated by a thermal diffusion treatment by the hydrogen being released from the substrate again during the dry heat treatment.

[0026] Ein weiterer Vorteil beim Einsatz der Zink-Thermo-Diffusion an sicherheitsrelevanten Bauteilen ist die Gewährleistung der Masstoleranzen und Anzugsmomente.Another advantage of using zinc thermal diffusion on safety-relevant components is the guarantee of dimensional tolerances and tightening torques.

[0027] Demgegenüber, durch die Oberflächenbeschichtung mit herkömmlichen Verfahren können sich die definierten Anzugsmomente je nach Schichtdicke verändern. Ausserdem müssen die Gewinde dieser beschichteten Schrauben oder Bolzen oft nachbearbeitet werden, damit sie die geforderten Toleranzen gewährleisten. Allerdings wird durch die mechanische Nachbearbeitung die aufgebrachte Schutzschicht teilweise wieder zerstört und der Korrosionsschutz verschlechtert sich dadurch nachhaltig.In contrast, the surface coating with conventional methods, the defined tightening torques can change depending on the layer thickness. In addition, the threads of these coated screws or bolts often have to be reworked so that they guarantee the required tolerances. However, the mechanical protective treatment partially destroys the applied protective layer and the corrosion protection deteriorates sustainably.

CH 713 079 A1 [0028] Da bei der Zink-Thermo-Diffusion ein homogener und gleichmässiger Schichtaufbau vorliegt und keine zusätzliche Schicht aufgebracht wird, sondern der Korrosionsschutz in den Randbereich des Materials eingebracht wird, ist keine mechanische Nachbearbeitung mehr notwendig und die definierten Masstoleranzen und Anzugsmomente ändern sich nicht. Darüber hinaus kommt es im Gegensatz zu anderen Schichten auch zu keinem Setzverhalten, was bei sicherheitsrelevanten Bauteilen ebenfalls von besonderer Bedeutung ist.CH 713 079 A1 [0028] Since the zinc thermal diffusion has a homogeneous and uniform layer structure and no additional layer is applied, but the corrosion protection is introduced into the edge area of the material, mechanical post-processing is no longer necessary and the defined dimensional tolerances and Tightening torques do not change. In addition, in contrast to other layers, there is no setting behavior, which is also of particular importance for safety-relevant components.

Stand der Technik [0029] Folgende Druckschriften sind zum Stand der Technik bekanntgeworden:PRIOR ART The following publications have become known in relation to the prior art:

[0030] Aus EP 1 646 458 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen, insbesondere eines Karosseriebauteils hervor, das aus einem Halbzeug aus einem ungehärteten, warm umformbaren Stahlblech besteht, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritten charakterisiert ist: (i) aus dem Halbzeug wird durch ein Kaltverformungsverfahren (insbesondere einem Ziehverfahren), ein Bauteil-Rohling geformt; (ii) der Bauteilrohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Berandungskontur beschnitten; (iii) der beschnittene Bauteilrohling wird erwärmt und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet; (iv) wobei aus dem Halbzeug durch ein Kaltverformungsverfahren (insbesondere einem Ziehverfahren), wird ein Bauteil-Rohling geformt; (v) der Bauteilrohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Berandungskontur beschnitten; (vi) der beschnittene Bauteilrohling wird erwärmt und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet; (vii) der pressgehärtete Bauteilrohling wird dann in einem Beschichtungsschritt unter Verwendung eines thermischen Diffusionsverfahrens mit einer vor Korrosion schützenden Schicht überzogen.EP 1 646 458 A1 discloses a method for producing press-hardened components, in particular a body component, which consists of a semi-finished product made of an unhardened, hot-formable steel sheet, the method being characterized by the following process steps: (i) from the Semi-finished product is formed by a cold forming process (in particular a drawing process), a component blank; (ii) the component blank is trimmed on the edge to an edge contour approximately corresponding to the component to be produced; (iii) the trimmed component blank is heated and press hardened in a hot forming tool; (iv) a component blank is formed from the semi-finished product by a cold-forming process (in particular a drawing process); (v) the component blank is trimmed on the edge to an edge contour approximately corresponding to the component to be produced; (vi) the trimmed component blank is heated and press hardened in a hot forming tool; (vii) the press-hardened component blank is then coated in a coating step using a thermal diffusion process with a layer protecting against corrosion.

[0031] Aus EP 1 646 458 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen, insbesondere eines Karosseriebauteils hervor. Aus einem Halbzeug aus einem ungehärteten, warm umformbaren Stahlblech wird das Verfahren durch folgenden Verfahrensschritten abgewickelt: (i) aus dem Halbzeug wird durch ein Kaltverformungsverfahren (insbesondere einem Ziehverfahren), ein Bauteil-Rohling geformt; (ii) der Bauteilrohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Berandungskontur beschnitten; (iii) der beschnittene Bauteilrohling wird erwärmt und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet; (iv) der pressgehärtete Bauteilrohling wird in einem Beschichtungsschritt unter Verwendung eines thermischen Diffusionsverfahrens mit einer vor Korrosionschützenden Schicht überzogen.[0031] EP 1 646 458 A1 discloses a method for producing press-hardened components, in particular a body component. The process is carried out from a semi-finished product from an unhardened, hot-formable steel sheet by the following process steps: (i) a component blank is formed from the semi-finished product by a cold-forming process (in particular a drawing process); (ii) the component blank is trimmed on the edge to an edge contour approximately corresponding to the component to be produced; (iii) the trimmed component blank is heated and press hardened in a hot forming tool; (iv) the press-hardened component blank is coated in a coating step using a thermal diffusion process with an anti-corrosion layer.

[0032] Aus EP 1 646 459 B2 geht ein Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen, insbesondere eines Karosseriebauteils, aus einem Halbzeug aus einem ungehärteten, warm umformbaren Stahlblech hervor, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte charakterisiert ist: (i) aus dem mit einer ersten Schicht vorbeischichteten Halbzeug wird durch ein Kaltumformverfahren, (insbesondere Ziehverfahren,) ein Bauteilrohling geformt; (ii) der Bauteilrohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Randkontur beschnitten; (iii) der beschnittene Bauteilrohling wird erwärmt und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet; (iv) der pressgehärtete Bauteilrohling wird in einem Beschichtungsschritt mit einer zweiten vor Korrosion schützenden Schicht überzogen.EP 1 646 459 B2 discloses a method for producing press-hardened components, in particular a body component, from a semifinished product from an unhardened, hot-formable steel sheet, the method being characterized by the following process steps: (i) from that with a a blank is formed by a cold forming process (in particular a drawing process); (ii) the component blank is trimmed on the edge to an edge contour approximately corresponding to the component to be produced; (iii) the trimmed component blank is heated and press hardened in a hot forming tool; (iv) the press-hardened component blank is coated in a coating step with a second layer that protects against corrosion.

[0033] Darüber hinaus zeichnet sich EP 1 646 459 B2 dadurch aus, dass ein Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen, (insbesondere eines Karosseriebauteils) vorgeschlagen wird, bei welchem aus einem Halbzeug aus ungehärtetem, warm umformbarem Stahlblech folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: (i) das mit einer ersten Schicht vorbeschichtete Halbzeug wird erwärmt und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet; (ii) der auf diese Weise erzeugte pressgehärtete Bauteilrohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil entsprechend Randkontur beschnitten; (iii) der pressgehärtete Bauteilrohling wird in einem Beschichtungsschritt mit einer zweiten vor Korrosion schützenden Schicht überzogen, wobei die zweite Schicht mit einem thermischen Diffusionsverfahren auf den pressgehärteten Bauteilrohling aufgebracht wird und wobei die zweite Schicht sowohl auf der Vorbeschichtung als auch auf unbeschichteten Bereichen des Bauteilrohlings abgeschieden wird.In addition, EP 1 646 459 B2 is characterized in that a method for producing press-hardened components (in particular a body component) is proposed, in which the following process steps are carried out from a semi-finished product made of unhardened, hot-formable steel sheet: (i ) the semi-finished product precoated with a first layer is heated and press-hardened in a hot-forming tool; (ii) the press-hardened component blank produced in this way is trimmed on the edge side to an edge contour corresponding to the component to be produced; (iii) the press-hardened component blank is coated with a second layer that protects against corrosion in a coating step, the second layer being applied to the press-hardened component blank using a thermal diffusion process, and the second layer being deposited both on the precoating and on uncoated areas of the component blank becomes.

[0034] Aus DE 10 2004 035 049 B4 geht ein Verfahren zur Beschichtung von Stahlerzeugnissen, insbesondere auch aus hochfesten Stählen und mit formschwierigen Profilen hervor, wobei folgende prozessschritte zugrunde gelegt werden: (i) mittels Wärmebehandlung der Oberflächenhaft gereinigten Stahlzeugnisse in einem Container; (ii) in den gleichzeitig ein Zinkpulver enthaltendes Sättigungsgemisch und ein wärmestabilisierender Füllstoff in Form von Granalien oder Kügelchen eingebracht werden; (iii) wobei diese Einbringungen aus einem Metall oder einer Legierung gebildet sind, das (die) bis zu einer Temperatur von 350 °C nicht mit Zink reagiert und eine Schmelztemperatur von mehr als 600 °C aufweist; (iv) Halten und Abkühlen; (v) wobei ein Sättigungsgemisch mit einem Anteil von etwa 99 bis 100% an feindispersem Zinkpulver mit einer Partikelgrosse von nicht mehr als 10 pm und einer Masse von 3,5 bis 3,7 g pro 1 m2 der Gesamtoberflache der zu beschichtenden Teile für eine Beschichtungsdicke von etwa 1 pm verwendet wird; (vi) dass die Thermodiffusionssättigung und das Halten bei einer Temperatur von 260° bis 320 °C durchgeführt werden, und dass unmittelbar nach der Abkühlung die Erzeugnisse gewaschen und passiviert werden, und zwar stufenweise zuerst in einer Lösung mit einem pH-Wert von 4,5 bis 6,0 und dann in einer Lösung mit einem pH-Wert von 10,0 bis 11,0. Im Einzelnen: Es werden folgende Prozessschritte zugrunde gelegt werden: (i) mittels Wärmebehandlung der Oberflächenhaft gereinigten Stahlzeugnisse in einem Container; (ii) in den gleichzeitig ein Zinkpulver enthaltendes Sättigungsgemisch und ein wärmestabilisierender Füllstoff in Form von Granalien oder Kügelchen eingebracht werden; (iii) wobei diese Einbringungen aus einem Metall oder einer Legierung gebildet sind, das (die) bis zu einer Temperatur von 350 °C nicht mit Zink reagiert und eine Schmelztemperatur[0034] DE 10 2004 035 049 B4 describes a method for coating steel products, in particular also made of high-strength steels and with profiles with difficult shape, the following process steps being used: (i) by means of heat treatment of the surface-cleaned steel products in a container; (ii) into which a saturation mixture containing a zinc powder and a heat-stabilizing filler in the form of granules or beads are simultaneously introduced; (iii) these deposits being formed from a metal or an alloy which does not react with zinc up to a temperature of 350 ° C and which has a melting temperature of more than 600 ° C; (iv) holding and cooling; (v) where a saturation mixture with a proportion of about 99 to 100% of finely dispersed zinc powder with a particle size of not more than 10 pm and a mass of 3.5 to 3.7 g per 1 m2 of the total surface of the parts to be coated for one Coating thickness of about 1 pm is used; (vi) that the thermal diffusion saturation and the holding are carried out at a temperature of 260 ° to 320 ° C, and that the products are washed and passivated immediately after cooling, stepwise first in a solution with a pH of 4, 5 to 6.0 and then in a solution with a pH of 10.0 to 11.0. Specifically: The following process steps will be used: (i) by means of heat treatment of the surface-cleaned steel products in a container; (ii) into which a saturation mixture containing a zinc powder and a heat-stabilizing filler in the form of granules or beads are simultaneously introduced; (iii) these deposits being formed from a metal or an alloy that does not react with zinc up to a temperature of 350 ° C. and a melting temperature

CH 713 079 A1 von mehr als 600 °C aufweist; (iv) Halten und Abkühlen; (v) wobei ein Sättigungsgemisch mit einem Anteil von etwa 99 bis 100% an feindispersem Zinkpulver mit einer Partikelgrosse von nicht mehr als 10 pm und einer Masse von 3,5 bis 3,7 g pro 1 m2 der Gesamtoberflache der zu beschichtenden Teile für eine Beschichtungsdicke von etwa 1 pm verwendet wird; (vi) dass die Thermodiffusionssättigung und das Halten bei einer Temperatur von 260° bis 320 °C durchgeführt werden, und dass unmittelbar nach der Abkühlung die Erzeugnisse gewaschen und passiviert werden, und zwar stufenweise zuerst in einer Lösung mit einem pH-Wert von 4,5 bis 6,0 und dann in einer Lösung mit einem pH-Wert von 10,0 bis 11,0.CH 713 079 A1 of more than 600 ° C; (iv) holding and cooling; (v) where a saturation mixture with a proportion of about 99 to 100% of finely dispersed zinc powder with a particle size of not more than 10 pm and a mass of 3.5 to 3.7 g per 1 m2 of the total surface of the parts to be coated for one Coating thickness of about 1 pm is used; (vi) that the thermal diffusion saturation and the holding are carried out at a temperature of 260 ° to 320 ° C, and that the products are washed and passivated immediately after cooling, stepwise first in a solution with a pH of 4, 5 to 6.0 and then in a solution with a pH of 10.0 to 11.0.

[0035] Aus EP 2 252 719 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zink-beschichteten Nichteisenmetall-Bauteilen, insbesondere für die Fertigung korrosionsgeschützter Karosserien in Mischbauweise, bekanntgeworden, das nach folgenden Prozessschritten charakterisiert ist: (i) die Beschichtung auf die Nichteisenmetall-Bauteile wird durch ein Zinkdiffusionsverfahren unter Anwendung einer Zn-Staub-Mischung bei eine Temperatur im Bereich von 300° bis 600 °C unter Bildung einer Zinkdiffusionsschicht aufgebracht. Die Anwendung dieses Verfahren betrifft Karosseriebauteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, in Metall-Hybrid- oder Mischbauweise, bei dem mindestens ein Leichtmetallbauteil und ein Stahlbauteil aneinandergefügt sind, wobei das Leichtmetallbauteil eine Zinkdiffusionsschicht trägt, welche den unmittelbaren Kontakt zwischen Leichtmetall und Stahl an der Fügestelle unterbindet.EP 2 252 719 A1 has disclosed a method for producing zinc-coated non-ferrous metal components, in particular for the manufacture of corrosion-protected bodies in mixed construction, which is characterized by the following process steps: (i) the coating on the non-ferrous metal components is applied by a zinc diffusion process using a Zn-dust mixture at a temperature in the range from 300 ° to 600 ° C. to form a zinc diffusion layer. The application of this method relates to body components, in particular for motor vehicles, in metal hybrid or mixed construction, in which at least one light metal component and one steel component are joined together, the light metal component carrying a zinc diffusion layer, which prevents the direct contact between light metal and steel at the joint.

[0036] Aus DE 10 2006 019 567 B3 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils aus einem Halbzeug aus härtbarem und warmumformbaren Stahlblech bekanntgeworden, umfassend die folgenden Schritte: (i) Erwärmung des Halbzeugs auf Austernitisierungstemperatur und (ii) Presshärten in einem kalten Werkzeug, wobei sich durch Abschreckung zumindest teilweise ein martensitisches und/oder bainitisches Gefüge einstellt; (iii) und ein Anlassen des umgeformten Halbzeugs bei Temperaturen unterhalb 400 °C unter Bildung eines Formbauteils mit gegenüber dem gehärteten Bauteil erhöhter Streckgrenze und/oder Bruchdehnung erfolgt, (iv) wobei für das Halbzeug ein Chrom-Molybdänstahl der Zusammensetzungen 25CrMo4, 34CrMo4, 42CrMo4, 25CrMoS4, 34CrMoS4 oder 42CrMoS4 gewählt wird.From DE 10 2006 019 567 B3, a method for producing a molded component from a semi-finished product made of hardenable and hot-formable steel sheet has become known, comprising the following steps: (i) heating the semi-finished product to austernitizing temperature and (ii) press hardening in a cold tool, whereby a martensitic and / or bainitic structure is at least partially established by deterrence; (iii) and the shaped semi-finished product is tempered at temperatures below 400 ° C. to form a molded component with a higher yield strength and / or elongation at break than the hardened component, (iv) wherein a chromium-molybdenum steel of the compositions 25CrMo4, 34CrMo4, 42CrMo4 is used for the semi-finished product , 25CrMoS4, 34CrMoS4 or 42CrMoS4 is selected.

[0037] Aus DE 10 2006 019 567 B3 geht dann spezifisch hervor, dass die Temperatur und Dauer des Anlassens so gewählt werden, dass die Streckgrenze um mindestens 20% gesteigert wird. Intervallmässig wird hiervorgeschlagen, das Anlassen bei einer Temperatur im Bereich von 300° bis 400 °C resp. 300° bis 330 °C erfolgen zu lassen. Im Einzelnen: Die Temperatur und Dauer des Anlassens werden so gewählt, dass die Streckgrenze um mindestens 20% gesteigert wird. Intervallmässig wird hiervorgeschlagen, das Anlassen bei einer Temperatur im Bereich von 300° bis 400 °C resp. 300° bis 330 °C erfolgen zu lassen.DE 10 2006 019 567 B3 then specifically shows that the temperature and duration of the tempering are selected so that the yield strength is increased by at least 20%. Intermittently, it is suggested that tempering at a temperature in the range of 300 ° to 400 ° C or. 300 ° to 330 ° C. In detail: The temperature and duration of the tempering are selected so that the yield point is increased by at least 20%. Intermittently, it is suggested that tempering at a temperature in the range of 300 ° to 400 ° C or. 300 ° to 330 ° C.

[0038] Aus EP 2 369 020 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung eines Metallelements für ein Kraftfahrzeug bekanntgeworden, mit den folgenden Prozessschritten: (i) Härten des Metallelements; (ii) Entfernen von Zunder vor dem Pressen des gehärteten Metallelements in einer Ultraschall-Flüssigkeit, die eine wässrige Lösung mit einer organischen Carbonsäure mit einer Konzentration von 0.1-10 Voi. %; (ii) Beschichten des Metallelements in einem Beschichtungsverfahren mit einer Antikorrosionsbeschichtung.[0038] EP 2 369 020 A1 has disclosed a method for treating a metal element for a motor vehicle, with the following process steps: (i) hardening the metal element; (ii) Remove scale before pressing the hardened metal element in an ultrasonic liquid containing an aqueous solution with an organic carboxylic acid with a concentration of 0.1-10 Voi. %; (ii) coating the metal element in a coating process with an anti-corrosion coating.

[0039] Aus US 9 089 886 B2 ist Verfahren zur Behandlung eines Metallelements für ein Kraftfahrzeug bekanntgeworden, mit den folgenden Prozessschritten: (i) Härten des Metallelements, so dass ein pressgehärtetes Metallelement erhalten wird; (ii) Entfernen von Zunder von der Presse am gehärteten Metallelement in einer Ultraschall-Flüssigkeit und Durchführen eines Ultraschallprozesses, um ein zunderfreies Metallelement zu erhalten; (iii) wobei die wässrige Lösung mit einer organischen Carbonsäure mit einer Konzentration von 0.1 bis 10 Voi. % ist; (iv) und der Ultraschallprozess Ultraschallfrequenzen zwischen 18 kHz und 60 kHz umfasst; (v) und Beschichten des Metallelements in einem Beschichtungsverfahren mit einer Antikorrosionsbeschichtung; (vi) wobei die Ultraschallfrequenz während des Beschichtens mit einer Antikorrosionsbeschichtung variiert/geändert wird.From US 9 089 886 B2 a method for treating a metal element for a motor vehicle has become known, with the following process steps: (i) hardening the metal element so that a press-hardened metal element is obtained; (ii) removing scale from the press on the hardened metal element in an ultrasonic liquid and performing an ultrasonic process to obtain a scale-free metal element; (iii) wherein the aqueous solution with an organic carboxylic acid with a concentration of 0.1 to 10 Voi. % is; (iv) and the ultrasound process comprises ultrasound frequencies between 18 kHz and 60 kHz; (v) and coating the metal element in a coating process with an anti-corrosion coating; (vi) wherein the ultrasonic frequency is varied / changed during the coating with an anti-corrosion coating.

[0040] Aus EP 1 683 892 A1 resp. DE 10 2005 002 706 B4 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer festen metallischen Beschichtung auf ein Profilbauteil aus Stahlblech bekanntgeworden, (i) wobei das Profilbauteil in einem Behandlungsraum mit einem Metallpulver eingenebelt und Metallpulver elektrostatisch auf der Oberfläche des Profilbauteils vollflächig abgeschieden wird; (ii) worauf eine Wärmebehandlung des Profilbauteils vorgenommen wird, bei welcher durch einen Diffusionsprozess zwischen dem Stahlblech und dem Metallpulver die Beschichtung ausgebildet wird, woran sich ein Abkühlung des Profilbauteils anschliesst.From EP 1 683 892 A1 resp. DE 10 2005 002 706 B4 has disclosed a method for applying a solid metallic coating to a profile component made of sheet steel, (i) the profile component being fogged with a metal powder in a treatment room and metal powder being electrostatically deposited over the entire surface of the profile component; (ii) whereupon a heat treatment of the profile component is carried out, in which the coating is formed by a diffusion process between the steel sheet and the metal powder, followed by cooling of the profile component.

[0041] Quantifizierend geht also aus DE 10 2005 002 706 B4 ein Verfahren zur Aufbringung einer festen metallischen Beschichtung auf ein Profilbauteil aus Stahlblech hervor, wobei das Profilbauteil in einem Behandlungsraum mit einem zinkoder zinkoxidhaltigen Metallpulver eingenebelt und das Metallpulver elektrostatisch auf der Oberfläche des Profilbauteils vollflächig abgeschieden wird, worauf eine Wärmebehandlung des Profilbauteils bei einer Temperatur zwischen 280° und 350 °C über einen Zeitraum von 0.5 h bis 4.0 h vorgenommen wird, bei welcher durch einen Diffusionsprozess zwischen dem Stahlblech und dem Metallpulver von 5 bis 40 pm dicke Eisen-Zink-Legierungsschichten ausgebildet werden, woran sich eine Abkühlung des Profilbauteils anschliesst. Im Einzelnen: Das Profilbauteil wird in einem Behandlungsraum mit einem zink- oder zinkoxidhaltigen Metallpulver eingenebelt und das Metallpulver elektrostatisch auf der Oberfläche des Profilbauteils vollflächig abgeschieden, worauf eine Wärmebehandlung des Profilbauteils bei einer Temperatur zwischen 280C und 350 °C über einen Zeitraum von 0.5 h bis 4.0 h vorgenommen wird, bei welcher durch einen Diffusionsprozess zwischen dem Stahlblech und dem Metallpulver von 5 bis 40 pm dicke Eisen-Zink-Legierungsschichten ausgebildet werden, woran sich eine Abkühlung des Profilbauteils anschliesst. Aus dieser Druckschrift geht des Weiteren hervor, dass diese Wärmebehandlung eine Aufheizphase und eine Haltephase umfasst, und sich die Aufheizphase über einen Zeitraum[0041] DE 10 2005 002 706 B4 thus quantifies a method for applying a solid metallic coating to a profile component made of sheet steel, the profile component being fogged in a treatment room with a zinc powder or zinc oxide-containing metal powder and the metal powder electrostatically on the surface of the profile component is deposited, whereupon a heat treatment of the profile component is carried out at a temperature between 280 ° and 350 ° C over a period of 0.5 h to 4.0 h, during which a diffusion process between the steel sheet and the metal powder of 5 to 40 pm thick iron-zinc -Alloy layers are formed, which is followed by cooling of the profile component. In detail: The profile component is fogged in a treatment room with a metal powder containing zinc or zinc oxide and the metal powder is electrostatically deposited on the surface of the profile component, after which a heat treatment of the profile component at a temperature between 280C and 350 ° C for a period of 0.5 h to 4.0 h is carried out, in which a diffusion process between the steel sheet and the metal powder forms 5 to 40 pm thick iron-zinc alloy layers, which is followed by cooling of the profile component. This publication also shows that this heat treatment comprises a heating phase and a holding phase, and the heating phase extends over a period of time

CH 713 079 A1 von 0.5 h bis 2 h und sich die Haltephase über einen Zeitraum von 0 h bis 2 h erstreckt. Die Abkühlungsphase des Profilteils erfolgt in einem Zeitraum von kleiner oder gleich 1 h.CH 713 079 A1 from 0.5 h to 2 h and the holding phase extends from 0 h to 2 h. The cooling phase of the profile part takes place in a period of less than or equal to 1 hour.

[0042] Aus DE 10 2005 054 847 B3 geht die Verwendung eines Bauteils aus hochfestem Stahl hervor, das nach dem Warmformen und Presshärten bei 320 bis 400 Grad Celsius wärmebehandelt worden ist, als Struktur- und/oder Sicherheitsbauteil für ein Kraftfahrzeug.DE 10 2005 054 847 B3 shows the use of a component made of high-strength steel, which has been heat-treated at 320 to 400 degrees Celsius after thermoforming and press hardening, as a structural and / or safety component for a motor vehicle.

[0043] Aus EP 2 271 784 B1 ist ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche wenigstens eines Substrats mit Zink bekanntgeworden, (i) bei dem das wenigstens eine zu beschichtende Substrat zusammen mit Zink als Beschichtungsmittel bei einer Temperatur zwischen 200° und 500 °C wärmebehandelt wird, (ii) wobei vor dem Beginn der Wärmebehandlung in dem Reaktionsraum, in dem das zu beschichtende Substrat wärmebehandelt wird, der Sauerstoffgehalt in der in dem Reaktionsraum enthaltenen Atmosphäre auf weniger gleich 5 Vol.-% eingestellt wird, (iii) und dann in dem Reaktionsraum in der so hergestellten Atmosphäre die Wärmebehandlung begonnen wird und die Wärmebehandlung in dem Reaktionsraum durchgeführt wird, (iv) wobei während der Wärmebehandlung in den Reaktionsraum kein Gas oder kein Sauerstoff enthaltendes Gas zugeführt wird, oder ein Gas zugeführt wird, welches so vorbehandelt worden ist, dass es einen Sauerstoffgehalt von maximal 100 ppm enthält.EP 2 271 784 B1 has disclosed a method for coating a surface of at least one substrate with zinc, (i) in which the at least one substrate to be coated is heat-treated together with zinc as a coating agent at a temperature between 200 ° and 500 ° C (ii) before the start of the heat treatment in the reaction space in which the substrate to be coated is heat-treated, the oxygen content in the atmosphere contained in the reaction space is set to less than or equal to 5% by volume, (iii) and then in the heat treatment is started to the reaction space in the atmosphere thus produced, and the heat treatment is carried out in the reaction space, (iv) wherein no gas or no gas containing oxygen is supplied to the reaction space during the heat treatment, or a gas which has been pretreated is supplied is that it contains an oxygen content of at most 100 ppm.

[0044] Aus DE 10 2009 002 868 A1 resp. EP 2 251 450 A1 geht ein Verfahren zur Erzeugung von schichtförmigen, parallel zur Oberfläche angeordneten AI reichen Phasen hervor. Der fertige Überzug weist somit einen mehrschichtigen Aufbau auf. Zur Herstellung dieses mehrschichtigen Aufbaus muss jedoch der Beschichtungsvorgang sowie eine anschliessende Diffusionswärmebehandlung zur Erzeugung der Fe/Aluminide und/oder Silicide mehrfach wiederholt werden. Ein viellagiger Schichtaufbau mit wechselnder Abfolge wenigstens zweier verschiedener Lagen ist somit im genannten Stand der Technik nur durch ein mehrfaches Wiederholen des Beschichtungsvorganges zu erreichen. Die Auswahl der Beschichtungsverfahren und Beschichtungswerkstoffe, welche zum Aufbringen derartiger viellagiger Schichtstrukturen geeignet sind, sowie die Anwendungsmöglichkeiten derart beschichteter Substrate, speziell an den Fügestellen, sind entsprechend eingeschränkt und das Aufbringen der Schichtstruktur ist vergleichsweise aufwendig. Der abgegrenzte Schichtaufbau und mehrfache Durchläufe führen in der Regel vermehrt zu Haftungsproblemen und Fehlstellen. Im Einzelnen: ⁴-¹Substrat (1) mit einer metallischen Oberfläche (2) und einer auf dieser angeordneten viellagigen Schichtstruktur (3), wobei wenigstens zwei unterschiedliche Lagen (4, 5) in periodisch wiederholter Abfolge aufeinander und parallel zur Oberfläche (2) des Substrats (1) angeordnet sind, wobei die Schichtstruktur (3) als Diffusionsschicht ausgebildet ist, wobei Lagen (4) aus einer ersten, intermetallischen Phase als Matrix ausgebildet sind, in welcher Lagen (5) aus wenigstens einer zweiten, vorzugsweise intermetallischen Phase periodisch ausgebildet sind. ⁴-²Substrat, wobei die Lagen (4) aus der ersten intermetallischen Phase aus einer Aluminium-Nickel-Verbindung, insbesondere aus AI3Ni und/oder AI3NÌ2, bestehen. ^{4 3}Substrat, wobei die Lagen (5) aus der zweiten Phase aus einer Aluminium-Wolfram- oder Aluminium-Molybdänverbindung, insbesondere aus AI4W, bestehen. ⁴⁴Substrat, wobei die intermetallischen Phasen der Lagen (4) und/oder der Lagen (5) aus einer ternären Verbindung, insbesondere einer Al-Ni-W-Verbindung oder Al-Ni-Mo-Verbindung, oder einer quaternären Verbindung, insbesondere Al-Ni-Mo-W, bestehen. ^{4 5}Substrat, wobei die Matrix zwei verschiedene Lagen (4', 4) aus verschiedenen intermetallischen Phasen umfasst, welche in unterschiedlichen Abständen zum Substrat (1) angeordnet sind. ⁴-⁶Substrat, wobei die zweiten Lagen (5) im Wesentlichen äquidistant innerhalb der Matrix oder innerhalb einer Phase der Matrix ausgebildet sind. ⁴-⁷Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix bzw. die ersten Lagen (4', 4) eine Härte von etwa 350-1100 HV aufweisen. ⁴⁸Substrat, wobei die Lagen (4', 4) aus der ersten Phase eine Dicke zwischen 0,05 pm und 3 pm, vorzugsweise zwischen 0,1 pm und 0,8 pm, aufweisen. ⁴-⁹Substrat wobei die Lagen (5) aus der zweiten Phase eine Härte von etwa 800 HV und eine Dicke zwischen 0,05 pm und 3 pm, vorzugsweise zwischen 0,1 pm und 0,8 pm, aufweisen. ⁴-¹⁰Substrat, wobei die Oberfläche (2) des Substrats (1) und/oder das Substrat (1) aus einer Aluminiumlegierung oder Aluminium bestehen.^4/11 Substrat, wobei die Oberfläche (2) des Substrats (1) und/oder das Substrat (1) aus einer Nickel-Basislegierung mit einem Anteil an Wolfram und/oder Molybdän bestehen. ⁴-¹²Substrat, wobei das Substrat (1) aus einem Stahlwerkstoff besteht. ⁴-¹³Substrat, wobei auf der viellagigen Schichtstruktur (3) eine Aluminiumschicht angeordnet ist. ^4/l4Substrat, wobei auf dem Substrat (1) und unter der viellagigen Schichtstruktur (3) eine Nickel-Wolfram-Schicht oder eine Nickel-Molybdän-Schicht oder eine Nickel-Molybdän-Wolfram-Schicht angeordnet ist. ^4/l5Verfahren zur Herstellung einer viellagigen Schichtstruktur (3) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Lagen (4, 5) auf einer metallischen Oberfläche (2) eines Substrats (1), wobei die Lagen (4, 5) in periodisch wiederholter Abfolge aufeinander und parallel zur Oberfläche (2) des Substrats (1) angeordnet sind, wobei auf die Oberfläche (2) des Substrats (1) wenigstens eine metallische Schicht (6) aufgebracht wird und das beschichtete Substrat (1) einer Wärmebehandlung unterzogen wird und die viellagige Schichtstruktur (3) während der Wärmebehandlung durch Diffusion erzeugt wird, wobei die Werkstoffe der metallischen Schicht (6) und der Oberfläche (2) des Substrats derart aufeinander abgestimmt werden, dass durch die Wärmebehandlung Lagen (4) aus einer ersten, intermetallischen Phase als Matrix ausgebildet werden, in welcher Lagen (5) aus wenigstens einer zweiten, vorzugsweise intermetallischen Phase periodisch ausgebildet werden.From DE 10 2009 002 868 A1 resp. EP 2 251 450 A1 discloses a method for producing layer-like phases rich in Al arranged parallel to the surface. The finished coating thus has a multilayer structure. To produce this multilayer structure, however, the coating process and a subsequent diffusion heat treatment to produce the Fe / aluminides and / or silicides must be repeated several times. A multi-layer structure with an alternating sequence of at least two different layers can therefore only be achieved in the prior art mentioned by repeating the coating process several times. The selection of the coating methods and coating materials which are suitable for applying such multilayered layer structures, and the possible uses of such coated substrates, particularly at the joints, are correspondingly restricted and the application of the layer structure is comparatively complex. The delimited layer structure and multiple passes generally lead to liability problems and defects. In detail: ⁴ - ¹ substrate (1) with a metallic surface (2) and a multi-layer structure (3) arranged thereon, at least two different layers (4, 5) in a periodically repeated sequence one on top of the other and parallel to the surface (2) of the substrate (1), the layer structure (3) being designed as a diffusion layer, layers (4) of a first, intermetallic phase being formed as a matrix, in which layers (5) of at least a second, preferably intermetallic phase being periodic are trained. ⁴ - ² substrate, the layers (4) consisting of the first intermetallic phase made of an aluminum-nickel compound, in particular of Al3Ni and / or Al3NÌ2. ^{4 3} substrate, wherein the layers (5) from the second phase consist of an aluminum-tungsten or aluminum-molybdenum compound, in particular of AI4W. ⁴⁴ substrate, the intermetallic phases of the layers (4) and / or the layers (5) made of a ternary compound, in particular an Al-Ni-W compound or Al-Ni-Mo compound, or a quaternary compound, in particular Al -Ni-Mo-W, exist. ^{4 5} substrate, the matrix comprising two different layers (4 ', 4) made of different intermetallic phases, which are arranged at different distances from the substrate (1). ⁴ - ⁶ substrate, said second layers (5) are formed substantially equidistantly within the matrix or within a phase of the matrix. ⁴ - ⁷ Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix or the first layers (4 ', 4) have a hardness of about 350-1100 HV. ⁴⁸ substrate, the layers (4 ', 4) from the first phase having a thickness between 0.05 pm and 3 pm, preferably between 0.1 pm and 0.8 pm. ^{^4-9} substrate wherein the layers (5) comprise from the second phase pm a hardness of about 800 HV and having a thickness between 0.05 and 3 pm, preferably between 0.1 pm and 0.8 pm. ⁴ - ¹⁰ substrate, wherein the surface (2) of the substrate (1) and / or the substrate (1) consist of an aluminum alloy or aluminum. ^4/11 substrate, wherein the surface (2) of the substrate (1) and / or the substrate (1) consist of a nickel-based alloy with a proportion of tungsten and / or molybdenum. ⁴ - ¹² substrate, the substrate (1) consisting of a steel material. ⁴ - ¹³ substrate, an aluminum layer being arranged on the multi-layer structure (3). ^{4 / l4} substrate, a nickel-tungsten layer or a nickel-molybdenum layer or a nickel-molybdenum-tungsten layer being arranged on the substrate (1) and under the multilayered layer structure (3). ^{4 / l5} Method for producing a multilayered layer structure (3) from at least two different layers (4, 5) on a metallic surface (2) of a substrate (1), the layers (4, 5) being repeated in parallel and in a periodically repeated sequence to the surface (2) of the substrate (1), at least one metallic layer (6) being applied to the surface (2) of the substrate (1) and the coated substrate (1) being subjected to a heat treatment and the multilayered layer structure ( 3) is generated during the heat treatment by diffusion, the materials of the metallic layer (6) and the surface (2) of the substrate being matched to one another in such a way that layers (4) are formed from a first, intermetallic phase as a matrix by the heat treatment , in which layers (5) are periodically formed from at least one second, preferably intermetallic phase.

[0045] DE 10 2010 021 691 A1 betrifft einen Schichtverbund aus zwei Subtraten, welche mit einer haftvermittelnden Schicht verbunden sind, wobei diese haftvermittelnde Schicht eine eindimensionale Kompositstruktur erhält. Dies ermöglicht zum einen eine rein anorganische Verbindung verschiedener Materialien, als auch eine stark verbesserte Verbindung bei Verwendung von Klebemitteln.[0045] DE 10 2010 021 691 A1 relates to a layer composite of two substrates which are connected to an adhesion-promoting layer, this adhesion-promoting layer being given a one-dimensional composite structure. On the one hand, this enables a purely inorganic connection of different materials, as well as a greatly improved connection when using adhesives.

CH 713 079 A1 [0046] Aus EP 1 595 001 B1 geht ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche mit einem ersten Material und einem zweiten Material hervor, das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (i) Anordnen des ersten Materials auf der Oberfläche; (ii) Einführen eines Vorläufers für das zweite Material in das Innere des ersten Materials gleichzeitig mit oder nach der Stufe, die aus dem Anordnen des ersten Materials auf der genannten Oberfläche besteht; (iii) Umwandlung des Vorläufers für das zweite Materials, das in das Innere des ersten Materials eingeführt worden ist, das zweite Material in der Weise eingeführt wird, dass dieses zweite Material auf der zu beschichtenden und im Innern des auf der Oberfläche angeordneten ersten Materials gebildet wird.CH 713 079 A1 EP 1 595 001 B1 discloses a method for coating a surface with a first material and a second material, the method comprising the following steps: (i) arranging the first material on the surface; (ii) introducing a precursor for the second material into the interior of the first material concurrently with or after the step consisting of placing the first material on said surface; (iii) Conversion of the precursor for the second material, which has been introduced into the interior of the first material, the second material is introduced in such a way that this second material is formed on the material to be coated and inside the first material arranged on the surface becomes.

[0047] Aus EP 0 787 223 A1 geht ein Verfahren für eine chemische Abscheidung aus der Dampfphase hervor. Es geht um die die Erkenntnisse, dass bevorzugte Zinnverbindungen Tetraalkoxyzinnverbindungen mit verzweigten Ketten beinhalten, z.B. verzweigtkettige Tetraalkoxyzinnverbindungen, z.B. Tetra-tert-butoxyzinn und Tetra-iso-propoxyzinn zum Einsatz kommen können.[0047] EP 0 787 223 A1 discloses a method for chemical deposition from the vapor phase. It is about the knowledge that preferred tin compounds include branched chain tetraalkoxy tin compounds, e.g. branched chain tetraalkoxy tin compounds, e.g. Tetra-tert-butoxy tin and tetra-iso-propoxy tin can be used.

[0048] DE 10 080 457 T5 umfasst ein Verfahren zur Erstellung von Wolframnitrid, welches die Reaktion einer WolframCarbonyl-Verbindung mit Ammoniak bei einer Temperatur unterhalb ungefähr 600 °C aufweist.[0048] DE 10 080 457 T5 comprises a method for producing tungsten nitride, which comprises the reaction of a tungsten carbonyl compound with ammonia at a temperature below approximately 600 ° C.

[0049] Durch die detaillierte Würdigung der zum Stand der Technik aufgeführten Druckschriften wird beansprucht, dass diese nun zu Recht einen integrierenden Bestandteil dieser Offenbarung bilden.The detailed assessment of the publications listed on the prior art claims that they now rightly form an integral part of this disclosure.

Darstellung der Erfindung [0050] Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei mindestens einem Verfahren, Mitteln zum Betreiben des Verfahrens, Erzeugnissen daraus, Anwendungen des Verfahrens oder Verwendungen der Erzeugnisse, der eingangs genannten Arten, die durch Thermodiffusionsprozesse gebildeten korrosionsschützenden Strukturen auf Substrate oder sonstige Teile, welche Strukturen aus ein- oder mehrschichtiger Abscheidung von metallischen und/oder intermetallischen Elementen aus einer Dampfphase bestehen, in einem geschlossenen Behälter, auch Reaktor genannt, durchzuführen.DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention, as characterized in the claims, is based on the object in at least one method, means for operating the method, products thereof, applications of the method or uses of the products, of the types mentioned at the outset corrosion protective structures formed by thermal diffusion processes on substrates or other parts, which structures consist of single- or multi-layer deposition of metallic and / or intermetallic elements from a vapor phase, in a closed container, also called a reactor.

[0051] Dabei wird zugrunde gelegt, dass eine intermetallische Verbindung (genauer intermetallische Phase) eine homogene chemische Verbindung ist, welche aus zwei oder mehr Metallen gebildet wird. Solche Verbindungen weisen im Unterschied zu Legierungen Gitterstrukturen auf, die sich von denen der konstituierenden Metalle unterscheiden. In ihrem Gitter herrscht eine Mischbindung aus einem metallischen Bindungsanteil und geringeren Atombindungs- bzw. lonenbindungsanteilen, die in Überstrukturen resultiert.It is based on the fact that an intermetallic compound (more precisely intermetallic phase) is a homogeneous chemical compound which is formed from two or more metals. In contrast to alloys, such connections have lattice structures that differ from those of the constituent metals. In their lattice there is a mixed bond consisting of a metallic bond component and lower atomic bond or ion bond components, which results in superstructures.

[0052] Zur Optimierung dieser Prozesse innerhalb des Reaktors durchlaufen die zu behandelnden Gross- resp. Kleinteile vor und nach deren Behandlung im Reaktor verschiedene qualitätssichernde Prozesse, auf welche weiter unten näher eingegangen wird.In order to optimize these processes within the reactor, the large or Small parts before and after their treatment in the reactor various quality assurance processes, which will be discussed in more detail below.

[0053] Im Wesentlich lassen sich durch die erfindungsgemässe Thermodiffusion folgende Vorteile erzielen:The following advantages can essentially be achieved by the thermal diffusion according to the invention:

a) Bei höchstem anorganischem Korrosionsschutz, hält die Korrosionsschutzfestigkeit mindestens zweimal länger als dies beispielsweise bei der Feuerverzinkung oder bei ähnlich gelagerten Verfahren der Fall ist;a) With the highest inorganic corrosion protection, the corrosion protection resistance lasts at least twice longer than is the case, for example, with hot-dip galvanizing or with similar processes;

b) Es wird eine starke Adhäsionsverbindung der aufgebrachten Schichten gewährleistet, ohne Rissbildungen, Ablösungen (Abblätterung) und Brüche, und dies über die ganze Bandbreite der möglichen Schichtdicken von 1-120 pm;b) A strong adhesive bond of the applied layers is guaranteed, without crack formation, detachment (peeling) and breaks, and this over the whole range of possible layer thicknesses of 1-120 pm;

c) Wenn in dieser Beschreibung dann aus praktischen Überlegungen hinsichtlich einer schlanken Diktion von einer Schichtdicke die Rede ist, so darf damit niemals die Meinung aufkommen, dass damit auch anderweitige Überzüge verstanden werden könnten, denn gerade das Wesen der hier verfolgte Thermodiffusion besteht darin, dass sich das -beispielsweise - eingesetzte Zink nicht nur auf die zu schützende Oberfläche niederschlägt, sondern dieses Element darüber hinaus in die Metallstruktur des Substrats eindringt, womit dann eine Zink/Eisenlegierung gebildet wird.c) If, in this description, practical considerations with regard to a slim diction refer to a layer thickness, then the opinion must never arise that other coatings could also be understood, because the very essence of the thermal diffusion pursued here is that The zinc used, for example, not only precipitates onto the surface to be protected, but this element also penetrates into the metal structure of the substrate, with which a zinc / iron alloy is then formed.

d) Durch die thermodiffusionsbedingte metallstrukturbezogene Verbindung finden auch bei Biege-, Zug-, Druck-, oder Scherbeanspruchungen des Teils keine Rissbildungen und/oder Ablösungen (Abblätterung) dieser Schicht statt, auch weil eine maximierte Adhäsion der eindiffundierten Elemente stattgefunden hat, wobei diese Vorteile auch bei grossen Reibungsbeanspruchungen des Grundmaterials feststellbar sind. Diese Vorteile lassen sich insbesondere bei Verbindungsoder Strukturteilen beobachten, was auch bei kraftübertragenden Teilen (Schrauben, Nieten, Muttern, etc.) festzustellen ist.d) Due to the thermodiffusion-related metal structure-related connection, there is no crack formation and / or detachment (peeling) of this layer even when the part is subjected to bending, tensile, compressive or shear stresses, also because maximized adhesion of the diffused elements has taken place, these advantages can also be determined with large frictional loads on the base material. These advantages can be observed especially in connection or structural parts, which can also be seen in force-transmitting parts (screws, rivets, nuts, etc.).

e) Beim Einsatz der erfindungsgemässen Thermodiffusion lässt sich erzielen, dass bei sicherheitsrelevanten Bauteilen die Gewährleistung der Masstoleranzen und Anzugsmomente gesichert ist.e) When using the thermal diffusion according to the invention, it is possible to ensure that the dimensional tolerances and tightening torques are ensured for safety-relevant components.

f) Beim Einsatz der erfindungsgemässen Thermodiffusion lässt sich des Weiteren erzielen, dass die damit behandelten Teile eine Erhöhung ihrer Duktilität erfahren, welche die Teile «elastischer» macht, ohne damit die ursprünglichen Festigkeitswerte dieser Teile für ihren weiteren Gebrauch wesentlich negativ zu beeinflussen.f) When using the thermal diffusion according to the invention, it can also be achieved that the parts treated with it experience an increase in their ductility, which makes the parts more "elastic" without having a significantly negative effect on the original strength values of these parts for their further use.

g) Grundsätzlich ist es so, dass sich die zwei genannten Ergebnisse aus der erfindungsgemässen Thermodiffusion, nämlich Korrosionsschutz und Duktilität, alternativ oder kumulativ innerhalb einer grossen Schicht-Bandbreite alternativ oder kumulativ erzielen lassen.g) It is basically the case that the two results mentioned from the thermal diffusion according to the invention, namely corrosion protection and ductility, can alternatively or cumulatively be achieved alternatively or cumulatively within a wide range of layers.

Weitere Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen:Further advantages of the invention can be seen in this:

h) Es wird eine gleichmässige Schichtdicke auch bei komplizierten Geometrien über die ganze Ausdehnung der Teile gewährleistet.h) A uniform layer thickness is guaranteed even with complicated geometries over the entire extent of the parts.

i) Verschleissschutz, Schutz vor Festfressen, glatter Überzug sind gewährleistet.i) Wear protection, protection against seizure, smooth coating are guaranteed.

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j) An sich sind die durch Thermodiffusion erstellten Schichten gut geeignet, zum Einsatz zu gelangen, wenn im Nachgang punktuelle Flächen mit anderweitigen Überzügen, beispielsweise von organischen Verbindungen (Lacke, Vulkanisation der Teile, etc.) gefragt sind. Indessen, falls eine durch Thermodiffusion erstellte Schicht mit einem solchen zusätzlichen Überzug ergänzt werden sollte, so ist darauf zu achten, dass die hierfür eingesetzten Temperaturen nicht über die Schmelzgrenze von Zink gehen, damit schliesslich keine nachteilige thermische Belastung auf die eindiffundierten Elemente resultieren.j) In principle, the layers created by thermal diffusion are well suited to be used if, afterwards, punctual surfaces with other coatings, for example organic compounds (lacquers, vulcanization of the parts, etc.) are required. However, if a layer created by thermal diffusion should be supplemented with such an additional coating, it must be ensured that the temperatures used do not exceed the melting point of zinc, so that there is ultimately no disadvantageous thermal load on the diffused elements.

k) Die erfindungsgemässe Thermodiffusion ist frei von Schwermetallen oder anderen toxischen Stoffen; es werden ausschliesslich umweltfreundliche Prozesse zugrunde gelegt; es entstehen keine Abwasser- oder Abluftproblematiken; es werden keine organischen Lösungsmittel eingesetzt; die Prozesse laufen wasserstofffrei ab.k) The thermal diffusion according to the invention is free of heavy metals or other toxic substances; only environmentally friendly processes are used; there are no sewage or exhaust air problems; no organic solvents are used; the processes are hydrogen-free.

l) Wie oben bereits kurz angetönt, weist die erfindungsgemässe Thermodiffusion gegenüber den herkömmlichen Beschichtungsverfahren zum Zwecke eines Korrosionsschutzes, beispielweise durch Feuerverzinken, den Vorteil auf, dass eine deutlich bessere Verschleiss- und Korrosionsfestigkeit angeboten werden kann, weil unter anderen mit einer verhältnismässig niedrigen Prozesstemperatur gearbeitet wird, wodurch die Behandlungsmöglichkeit von Sonderteilen, wie Federn, etc., ohne Verlust ihrer mechanischen und physikalischen Eigenschaften und Festigkeiten, möglich ist.l) As already briefly indicated above, the thermal diffusion according to the invention has the advantage over the conventional coating methods for the purpose of corrosion protection, for example by hot-dip galvanizing, that a significantly better resistance to wear and corrosion can be offered because, among other things, a relatively low process temperature is used becomes, whereby the treatment possibility of special parts, such as springs, etc., is possible without loss of their mechanical and physical properties and strength.

[0054] So gesehen wird erfindungsgemäss ein Verfahren zur Aufbringung einer Schichtstruktur durch Thermodiffusion auf eine metallische Oberfläche eines Substrats in einem gesteuerten und/oder geregelten («open-loop control processesTclosed-loop control processes») Reaktor beschrieben, wobei die aufgebrachte Schichtstruktur auf die metallische Oberfläche des Substrats aus wenigstens einer Lage oder aus mindestens zwei gleichen oder unterschiedlichen Lagen gebildet wird. Die Lagen verlaufen zueinander parallel oder quasi-parallel zur ursprünglichen Oberfläche des Substrats. Die der Thermodiffusion unmittelbar exponierte Oberfläche des Substrats weist ihrerseits mindestens eine metallische Schicht auf, wobei mindestens diese Schicht im Reaktor mit einer Wärmezufuhr beaufschlagt wird, wobei die Wärmezufuhr im Reaktor darüber hinaus eine metallische und/oder intermetallische Dampfphase injiziert, über welche durch Thermodiffusion die Erzeugung der Schichtstruktur eingeleitet wird.Seen in this way, according to the invention, a method for applying a layer structure by thermal diffusion to a metallic surface of a substrate in a controlled and / or regulated (“open-loop control processes closed-loop control processes”) reactor is described, the applied layer structure being based on the metallic surface of the substrate is formed from at least one layer or from at least two identical or different layers. The layers run parallel or quasi-parallel to the original surface of the substrate. The surface of the substrate directly exposed to thermal diffusion in turn has at least one metallic layer, at least this layer in the reactor being supplied with heat, the heat supply in the reactor also injecting a metallic and / or intermetallic vapor phase, via which the generation by thermal diffusion the layer structure is initiated.

[0055] Die zum Einsatz gelangenden Werkstoffe, welche einerseits die unmittelbar exponierte metallische Oberfläche des Substrats und andererseits die metallischen und/oder intermetallischen Lagen der eindiffundierten Schichtstruktur bilden, sind aufeinander abgestimmt, wobei die einzelnen Lagen durch eine zeitlich gesteuerte und/oder geregelte Wärmezuführung prozessfortlaufend oder quasi-fortlaufend gebildet werden, und wobei diese Lagen aus gleichen oder unterschiedlichen metallischen und/oder intermetallischen Werkstoffen oder Legierungen bestehen und gleiche oder unterschiedliche Schichtdicken aufweisen.The materials used, which on the one hand form the directly exposed metallic surface of the substrate and on the other hand the metallic and / or intermetallic layers of the diffused layer structure, are coordinated with one another, the individual layers being continuously process-controlled by means of a time-controlled and / or regulated supply of heat or are formed quasi-continuously, and wherein these layers consist of the same or different metallic and / or intermetallic materials or alloys and have the same or different layer thicknesses.

[0056] Mindestens die letztaufgebrachte Lage weist physikalische und/oder chemische Eigenschaften auf, welche einen maximierten Korrosionsschutz bilden. Mindestens die letztaufgebrachte Lage weist dann eine Tenazität gegen biegebedingte Rissbildungen oder Abblätterung auf, wobei diese Tenazität mindestens gleich oder grösser ist als die aus der thermischen Behandlung des Substrats resultierende Duktilitätszunahme der Teile.At least the last applied layer has physical and / or chemical properties which form a maximized corrosion protection. At least the last applied layer then has a tenacity to prevent cracking or exfoliation caused by bending, this tenacity being at least equal to or greater than the increase in ductility of the parts resulting from the thermal treatment of the substrate.

[0057] Vorliegend wird also unter Tenazität lediglich das Haftungsvermögen der aufgebrachten Schichtstruktur verstanden, resp. dessen Zähigkeit gegen eine qualitative Einbusse hinsichtlich der aufgebrachten Lage(n) im Verlaufe deren mechanische und/oder chemische Belastung.In the present case, tenacity is understood only to mean the adherence of the applied layer structure, respectively. its toughness against a qualitative loss with regard to the applied layer (s) in the course of its mechanical and / or chemical loading.

[0058] Bei mehreren vorhandenen aus verschiedenen Werkstoffkombinationen gebildeten Schichtlagen, werden monotone und/oder periodisch alternierende Abfolgen zugrunde gelegt.If there are several layer layers formed from different material combinations, monotonous and / or periodically alternating sequences are used.

[0059] Somit können im Interesse einer Erhöhung der Duktilität beim thermisch fertigbehandelten Substrat ohne weiteres leichte physikalische Flexionen in Kauf genommen werden. Die Duktilität definiert sich als die gesamte plastische Verformung, zwischen RP 0,2 und der Bruchdehnung. Dies ist aber nicht weiter einschränkend, als die Festigkeiten des zugrundeliegenden Materials des Substrats, vorzugsweise eines warmgeformten gehärteten Struktur- oder Sicherheitsbauteils, nach wie vor hoch bleibt; demgegenüber liegen dann aber Struktur- und Sicherheitsbauteile vor, welche den Faltenwurf maximiert ermöglichen, was bei vielen Anwendungen entscheidend ist.Thus, in the interest of increasing the ductility in the thermally finished substrate, slight physical flexions can easily be accepted. The ductility is defined as the total plastic deformation, between RP 0.2 and the elongation at break. However, this is not further restrictive than the strengths of the underlying material of the substrate, preferably a thermoformed hardened structural or security component, remain high; in contrast, however, there are structural and safety components that maximize the drape, which is crucial in many applications.

[0060] Es hat sich somit überraschend gezeigt, dass durch das erfindungsgemässe Verfahren eine wesentliche Steigerung der Streckgrenze erreicht werden kann. Insbesondere bei der Anwendung der Substrate für Karosseriebauteile, aber nicht nur, bleibt die dabei einhergehende Abnahme der Zugfestigkeit ohne Bedeutung, denn diese spielt bekanntlich für die Auslegung der Konstruktion auf Grund des Einsatzes hochwertiger Materialien mit überschiessenden physikalischen Materialwerten nur eine untergeordnete Rolle. Die Bruchdehnung nimmt durch das erfindungsgemässe Verfahren nur unwesentlich ab, dies in der Grössenordnung von wenigen Prozentpunkten. Dagegen zeigt sich aber eine deutliche Verminderung der Rissempfindlichkeit im Vergleich der Brucheinschnürungswerte.It has thus surprisingly been found that a substantial increase in the yield strength can be achieved by the method according to the invention. In particular, when using the substrates for body components, but not only, the associated decrease in tensile strength remains irrelevant, because it is known that this plays only a minor role in the design of the construction due to the use of high-quality materials with excessive physical material values. The elongation at break decreases only insignificantly as a result of the method according to the invention, in the order of a few percentage points. On the other hand, however, there is a significant reduction in the sensitivity to cracks when comparing the values of the constricted fractures.

[0061] Damit lassen sich Karosseriebauteile, aber nicht nur, zur Verfügung stellen, welche hinsichtlich des eingesetzten Materials nach wie vor das Prädikat «hochfest» haben, aber sich grösstmöglich duktil verhalten, damit sich bei hohen Crashkräften Faltenbeulen (Faltenwurf) ausbilden können, anstatt schlicht zu reissen oder Risse zu bilden, welche dann auch die Struktur der Oberflächenbeschichtung in Mitleidenschaft ziehen würden (siehe auch oben unter dem Begriff «Tenazität»). Diese Resultate konnten durch eingehende Versuche für alle Struktur- und Sicherheitsbauteile bestätigt werden.This allows body components, but not only, to be made available which still have the predicate “high strength” in terms of the material used, but which are as ductile as possible so that fold bumps (folds) can form at high crash forces instead of simply to tear or form cracks, which would then also affect the structure of the surface coating (see also above under the term «tenacity»). These results were confirmed by extensive tests for all structural and safety components.

[0062] Wenn von einem hochfesten Teil die Rede ist, so wird beispielsweise, also nicht abschliessend, auf einen hochfesten Stahl hingewiesen, dessen Zusammensetzung die folgenden Gewichtsprozente aufweist: Kohlenstoff (C) 0,18% bisIf there is talk of a high-strength part, then, for example, not conclusively, reference is made to a high-strength steel, the composition of which has the following weight percentages: carbon (C) 0.18% to

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

0,3%; Silizium (Si) 0,1% bis 0,7%; Mangan (Mn) 1,0% bis 2,5%; Phosphor (P) maximal 0,025%; Chrom (Cr) bis 0,8%; Molybdän (Mo) bis 0,5%; Schwefel (S) maximal 0,01%; Titan (Ti) 0,02% bis 0,05%; Bor (B) 0,002% bis 0,005%; Aluminium (Al) 0,01% bis 0,06%; Rest Eisen einschliesslich schmelzungsbedingter Verunreinigungen, wobei nach der Wärmebehandlung bei 320° bis 400° C eine Zugfestigkeit Rm von 1200 bis 1400 N/mm², eine Streckgrenze Rpo.avon 950 bis 1250 N/mm² und eine Dehnung As von 6-12% aufweist.0.3%; Silicon (Si) 0.1% to 0.7%; Manganese (Mn) 1.0% to 2.5%; Phosphorus (P) maximum 0.025%; Chromium (Cr) up to 0.8%; Molybdenum (Mo) to 0.5%; Sulfur (S) maximum 0.01%; Titanium (Ti) 0.02% to 0.05%; Boron (B) 0.002% to 0.005%; Aluminum (Al) 0.01% to 0.06%; Remainder iron including impurities due to melting, whereby after the heat treatment at 320 ° to 400 ° C a tensile strength Rm of 1200 to 1400 N / mm ² , a yield strength Rpo. Of 950 to 1250 N / mm ² and an elongation As of 6-12% having.

[0063] Nicht abschliessend in diesem Kontext heisst, dass auch andere Metalle/Materialien mit denselben Vorteilen zum Einsatz gelangen können.Not conclusively in this context means that other metals / materials with the same advantages can also be used.

[0064] Die Betriebstemperatur für die Wärmebehandlung des Substrats im Reaktor und für die Durchführung der Thermodiffusion erfolgt zwischen 200° und 500 °C, vorzugsweise zwischen 280°-380 °C. Versuche haben ergeben, dass der thermische Betrieb unter Anwendung der letztgenannten Spanne (280°-380 °C) die besten Resultate hinsichtlich einer Maximierung der Duktilität bei Substraten für den Einsatz als Struktur- und Sicherheitsbauteile und hinsichtlich der Erzielung einer haftungssicheren tenazitätskonformen Aufbringung der Schichtstruktur geliefert hat.The operating temperature for the heat treatment of the substrate in the reactor and for carrying out the thermal diffusion is between 200 ° and 500 ° C, preferably between 280 ° -380 ° C. Tests have shown that thermal operation using the latter range (280 ° -380 ° C) delivers the best results in terms of maximizing the ductility of substrates for use as structural and safety components and in terms of achieving an adhesion-safe, tenacity-compliant application of the layer structure Has.

[0065] Weitere Versuche haben darüber hinaus auch noch aufgezeigt, dass bei bestimmten metallischen Schichtstrukturen mit einer wertmässigen Wärmebehandlung ausserhalb der letztgenannten Spanne gearbeitet werden muss, um eine haftungssichere tenazitätskonforme Schichtstruktur zu erzielen, wobei die Versuche ferner aufgezeigt haben, dass bei höheren Temperaturen über 350°-380 °C die Problematik einer zu starken Herabsetzung der Zugfestigkeit und Härte beim Substrat auftreten kann. Durch eine metallurgische Anpassung des Materials lassen sich aber diese Nachteile leicht beheben.In addition, further tests have also shown that, in the case of certain metallic layer structures, a valuable heat treatment must be carried out outside the latter range in order to achieve a layer structure which conforms to adhesion and tenacity, the tests also showing that at higher temperatures over 350 ° -380 ° C the problem of excessive reduction in tensile strength and hardness can occur with the substrate. These disadvantages can be easily remedied by a metallurgical adjustment of the material.

[0066] In diesem Zusammenhang sei hervorgehoben, dass es bei zwei oder mehreren Lagen vorteilhaft ist, wenn die metallische Zusammensetzung der ersten unmittelbar auf der metallischen Oberfläche des Substrats angebrachten Lage durch ein maximiertes metallisches Haftungsvermögen charakterisiert ist, und dass sich diese metallische Zusammensetzung auch haftungsmässig dann optimal gegenüber der nachfolgenden Schicht verhält, wobei die letztgenannte die beste Voraussetzung für die äussere schützende Schicht des Substrats erbringen muss. Können diese zweiseitigen Haftungserwartungen (untere Schicht gegenüber oberer Schicht) nicht optimal erfüllt werden, so kann mit Zwischenschichten gearbeitet werden, welche wiederum im fortlaufenden Betrieb innerhalb des Reaktors aufgebracht werden können.In this context, it should be emphasized that in two or more layers it is advantageous if the metallic composition of the first layer directly attached to the metallic surface of the substrate is characterized by maximized metallic adhesion, and that this metallic composition is also adhesive then optimally behaves in relation to the subsequent layer, the latter having to meet the best requirements for the outer protective layer of the substrate. If these two-sided liability expectations (lower layer versus upper layer) cannot be optimally met, it is possible to work with intermediate layers, which in turn can be applied within the reactor during continuous operation.

[0067] Was die Zusammensetzung der Lagen betrifft, so soll mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus einem metallischen Dreiphasensystem bestehen, nämlich aus Al/Zn/Mg, wobei Zn als Hauptreaktionspartner einen Anteil > 60% aufweist, A11-39% und Mg die Restanzzu nahezu 100% oderauch zu 100%, wobei mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus einem individuellen oder zusätzlichen metallischen Phasensystem bestehend aus Ti und/oder Sn zusammengesetzt oder mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus einem individuellen oder zusätzlichen metallischen Phasensystem aus AI₃Ni₂ oder AI₃Ni ergänzt werden kann.As far as the composition of the layers is concerned, at least one layer of the layer structure should consist of a metallic three-phase system, namely Al / Zn / Mg, Zn as the main reaction partner having a proportion> 60%, A11-39% and Mg the remainder almost 100% or also 100%, wherein at least one layer of the layer structure is composed of an individual or additional metallic phase system consisting of Ti and / or Sn or at least one layer of the layer structure consists of an individual or additional metallic phase system made of Al ₃ Ni ₂ or Al ₃ Ni can be added.

[0068] Demnach lassen sich auch Verfahren zur Herstellung von Zink-beschichteten Nichteisenmetall-Bauteilen (NE Metall) vorsehen (siehe oben im Zusammenhang mit der Darlegung eines hochfesten Stahls), welche insbesondere für die Fertigung korrosionsgeschützter Karosseriebauteile in Mischbauweise eignen, wobei die Beschichtung auf die Nichteisenmetall-Bauteile grundsätzlich auch durch ein Zinkdiffusionsverfahren unter Anwendung einer Zn-Staub-Mischung bei einer Temperatur im Bereich von 300° bis 600° C, vorzugsweise von 280°-380° C, unter Bildung einer Zinkdiffusionsschicht aufgebracht wird. Als Nichteisenmetall wird beispielsweise, aber nicht abschliessend, eine Leichtmetalllegierung auf der Basis einer AI-, Ti-, oder Mg-Legierungen angewendet. Die Leichtmetalllegierung weist einen Al-Gehalt oberhalb 55 Gew.-% auf.Accordingly, methods for the production of zinc-coated non-ferrous metal components (non-ferrous metal) can also be provided (see above in connection with the description of a high-strength steel), which are particularly suitable for the production of corrosion-protected body components in a mixed construction, the coating on the non-ferrous metal components are also generally applied by a zinc diffusion process using a Zn-dust mixture at a temperature in the range from 300 ° to 600 ° C., preferably from 280 ° to 380 ° C., to form a zinc diffusion layer. A light metal alloy based on an Al, Ti or Mg alloy is used, for example, but not exclusively, as the non-ferrous metal. The light metal alloy has an Al content above 55% by weight.

[0069] Im Nachgang lässt sich nach Bedarf auf Zn-Thermodiffusionsschicht eine Phosphatierungsbeschichtung aufbringen. Als Nichteisenmetallbauteile lassen sich auch Kupfer oder Cu-Legierungen, ebenso AI-, Ti-, Mg-Legierungen vorsehen. Die blechförmigen Nichteisenmetallbauteile können nach der Beschichtung durch Tiefziehen weiter umgeformt oder fertig erstellt werden. Eine Warmumformung dieser Nichtmetallbauteile ist auch möglich, sowohl vor als auch nach der Beschichtung, wobei diese Umformung an Luft oder unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden kann.In the aftermath, a phosphating coating can be applied to the Zn thermal diffusion layer as required. Copper or Cu alloys, as well as Al, Ti, Mg alloys can also be provided as non-ferrous metal components. After coating, the sheet-shaped non-ferrous metal components can be further formed or finished by deep drawing. Hot forming of these non-metal components is also possible, both before and after the coating, it being possible for this forming to be carried out in air or under a protective gas atmosphere.

[0070] Dadurch, dass das Leichtmetallbauteil selbst eine Zinkdiffusionsschicht trägt, wird der unmittelbare Kontakt zwischen Leichtmetall- und Stahlbauteile an den Fügestellen unterbunden. Sollte aber die Reibung bei diesen Kontaktstellen grösser ausfallen als berechnet, so Hesse sich beispielweise dadurch Abhilfe schaffen, indem die Fügestellen zusätzlich lackbeschichtet werden. In allen Fällen lassen sich die Leichtmetall- und Stahlbauteile durch ein Schweissverfahren aneinander verbinden.The fact that the light metal component itself carries a zinc diffusion layer prevents the direct contact between light metal and steel components at the joints. If, however, the friction at these contact points turns out to be greater than calculated, Hesse can remedy the situation, for example, by additionally coating the joints. In all cases, the light metal and steel components can be joined together using a welding process.

[0071] Die Betriebstemperatur im Reaktor für die Wärmebehandlung des Substrats und für Durchführung der Thermodiffusion liegt, wie bereits oben dargelegt, zwischen 200° und 500 °C, vorzugsweise zwischen 280° und 380° C. Diese Operationen werden über eine Zeitraumsession von < 0.5 h bis 4.0 h vorgenommen. Diese Zeitraumsession umfasst eine Aufheizphase und eine Haltephase, wobei sich die Aufheizphase über einen Zeitraum von 0.5 h bis 2 h, und sich die Haltephase über einen Zeitraum von 0 h bis 2 h erstrecken.The operating temperature in the reactor for the heat treatment of the substrate and for carrying out the thermal diffusion is, as already explained above, between 200 ° and 500 ° C., preferably between 280 ° and 380 ° C. These operations are carried out over a period of <0.5 h to 4.0 h. This period session comprises a heating phase and a holding phase, the heating phase extending over a period of 0.5 h to 2 h and the holding phase extending over a period of 0 h to 2 h.

[0072] Die beiden Phasen lassen sich auch intertemporär gestuft aufeinanderfolgend betreiben, so dass eine strenge zweiphasige Folge dann nicht mehr im Vordergründe steht. Der wesentliche Vorteil einer solchen Vorgehensweise besteht darin, dass die thermische Wirkungsweise auf die Substrate nach Bedarf gezielter eingebracht werden kann.The two phases can also be operated successively in an intertemporal manner, so that a strict two-phase sequence is then no longer in the foreground. The main advantage of such a procedure is that the thermal mode of action on the substrates can be introduced in a more targeted manner as required.

[0073] Die nachfolgende Abkühlungsphase des Substrats erfolgt dann in einem individuell festgelegten Zeitraum, der in einem Fall kleiner oder gleich 1 h und in einem anderen Fall grösser 5 h betragen kann.The subsequent cooling phase of the substrate then takes place in an individually defined time period, which in one case can be less than or equal to 1 h and in another case greater than 5 h.

CH 713 079 A1 [0074] Der Innenraum des Reaktors, in dem das oder die Substrate einer Wärmebehandlung unterworfen sind, und diese Substrate durch Thermodiffusion mit einer Schichtstruktur ergänzt werden, wird bei einer Betriebstemperatur zwischen 280° und 380° C mit einem anfänglichen Sauerstoffgehalt von > 1 Voi. % gefahren, wobei der Reaktor mit einen Überdruck oder mit einem Unterdrück betrieben wird, d.h. kontinuierlich mit einem leichten Überdruck, deutlich unter 1.5 bar, vorzugsweise zwischen 1,01 und 1.5 bar, oder kontinuierlich mit einem Unterdrück zwischen 1 und 20 mbar.CH 713 079 A1 The interior of the reactor, in which the substrate or substrates are subjected to a heat treatment, and these substrates are supplemented by thermal diffusion with a layer structure, is at an operating temperature between 280 ° and 380 ° C with an initial oxygen content of > 1 voi. % driven, the reactor being operated with an overpressure or with a negative pressure, i.e. continuously with a slight overpressure, clearly below 1.5 bar, preferably between 1.01 and 1.5 bar, or continuously with a negative pressure between 1 and 20 mbar.

[0075] Mindestens eine Lage weist eine Schichtdicke von 1-120 pm, vorzugsweise 1-20 pm, auf. Bei mehreren Lagen verlaufen diese untereinander regelmässig, quasiregelmässig oder unregelmässig in X/Y/Z-Richtung des Substrats. Legt man einen vertikalen Schnitt durch die Oberfläche der Substrate an, so lässt sich feststellen, dass die Lagen flach, zackig oder onduliert zueinander verlaufen und/oder die Lagen übereinander verlaufen können, diskret wellenförmig oder phasenverschoben zueinander stehen. Die Messung erfolgt durch X-Ray oder magnetisch (Permascope).At least one layer has a layer thickness of 1-120 pm, preferably 1-20 pm. If there are several layers, these run regularly, quasi-regularly or irregularly in the X / Y / Z direction of the substrate. If a vertical cut is made through the surface of the substrates, it can be seen that the layers run flat, jagged or undulated to one another and / or the layers can run one above the other, are discreetly undulating or out of phase with one another. The measurement is carried out by X-Ray or magnetically (Permascope).

[0076] Der thermische Diffusionsprozess innerhalb des Reaktors erfolgt innerhalb eines vorzugsweise festgelegten Temperaturbereiches von 280° C bis 380° C (siehe oben), und dies während einer Zeitdauer von < 30 bis 240 min. Eine typische Gesamtzykluszeit beträgt bis zu 120 min.The thermal diffusion process within the reactor takes place within a preferably fixed temperature range of 280 ° C to 380 ° C (see above), and this for a period of <30 to 240 min. A typical total cycle time is up to 120 min.

[0077] Wichtig in diesem Zusammenhang ist die Temperaturtoleranz während des Prozesses anzusehen, welche bei einer vorgegebenen Haltetemperatur ± 5° bis ± 20° C beträgt.Important in this context is the temperature tolerance during the process, which is ± 5 ° to ± 20 ° C at a given holding temperature.

[0078] Eine wichtige Interdependenz zwischen der für den Prozess bedingten Höchsttemperatur und Umfang der Beladung des Reaktors mit Substraten besteht darin, dass die Diffusionstemperatur immer innerhalb kürzester Zeit gleichmässig im ganzen Reaktorraum erstellt werden muss. Dies bedingt, dass die Beistellung der für die Thermodiffusion optimalen Temperatur stark von der Art und Weise, wie der Reaktor thermisch aufgeladen wird, also insbesondere dann, wenn die Wärmezuführung indirekt erfolgt, beispielsweise über Heizschlangen resp. Heizelemente, welche den Reaktor teilweise oder ganz umschliessen. In diesem Zusammenhang liegt es auf der Hand, dass die Wanddicke des Reaktors einen wesentlichen Parameter für das Verfahren darstellt. Vorzugsweise soll für die Temperaturbeistellung eine Halbkreisgeometrie sowohl für die Heizelemente als auch für die Isolierung verwendet werden, dies um den Abstand zwischen den Heizelementen und der Aussenfläche des dort eingelassenen Reaktors zu optimieren.An important interdependency between the maximum temperature required for the process and the extent to which the reactor is loaded with substrates is that the diffusion temperature must always be established uniformly throughout the reactor space within a very short time. This means that the provision of the optimal temperature for the thermal diffusion strongly depends on the way in which the reactor is thermally charged, in particular when the heat is supplied indirectly, for example via heating coils or. Heating elements that partially or completely enclose the reactor. In this context, it is obvious that the wall thickness of the reactor is an essential parameter for the process. A semicircular geometry should preferably be used for the temperature provision both for the heating elements and for the insulation, in order to optimize the distance between the heating elements and the outer surface of the reactor let in there.

[0079] Die effektive Heizzone muss vorzugsweise an der unteren Hälfte des rohrförmig ausgebildeten Reaktors konzentriert werden, wo die Substrate und die für die Thermodiffusion eingebrachten Eisen- und/oder Nichteisenmetallpulver und Granulate konzentriert vorliegen. Von daher sollten Heizelemente in dem oberen Bereich des Reaktors nur mit Bedacht angeordnet werden. Die Heizelemente und die Isolierung sollten wartungsoptimal ausgelegt werden, wobei eine einfache Austauschbarkeit anzustreben ist.The effective heating zone must preferably be concentrated on the lower half of the tubular reactor, where the substrates and the iron and / or non-ferrous metal powder and granules introduced for the thermal diffusion are concentrated. Therefore, heating elements should be placed in the top of the reactor with care. The heating elements and the insulation should be designed for optimal maintenance, with the aim of easy interchangeability.

[0080] Eine Vergleichsmässigung der im Reaktor vorherrschenden Temperatur wird dadurch erreicht, dass sich der rohrförmig ausgebildete Reaktor während der Erwärmungsphase nach bestimmten Kriterien dreht. Die Drehrichtung und die Anzahl Umdrehungen pro Zeiteinheit lassen sich entsprechend den Reaktor-Parametern programmieren. Drehzahlen von 1-15 U/min sind im Normalfall vorgesehen.A comparison of the temperature prevailing in the reactor is achieved in that the tubular reactor rotates according to certain criteria during the heating phase. The direction of rotation and the number of revolutions per unit of time can be programmed according to the reactor parameters. Speeds of 1-15 rpm are normally provided.

[0081] Für die Überwachung der thermischen Aufbereitung ist der Reaktor mit verschiedenen Temperatursensoren ausgestattet, welche sowohl an der Aussenwand als auch im Innern des Reaktors angeordnet sind. Diese Sensoren überwachen die Temperaturverläufe und übermitteln die gemessenen Werte an eine zentrale Steuereinheit, welche die Steuerung und Regelung des Gesamtbetriebs des Reaktors und mithin der gesamten Anlage übernimmt.For the monitoring of the thermal treatment, the reactor is equipped with various temperature sensors which are arranged both on the outer wall and in the interior of the reactor. These sensors monitor the temperature profiles and transmit the measured values to a central control unit, which takes over the control and regulation of the overall operation of the reactor and therefore the entire system.

[0082] Typischerweise wird die Aufheizung des Reaktors in drei Phasen (Heizzyklen) unterteilt:Typically, the heating of the reactor is divided into three phases (heating cycles):

• Bei Schritt 1 ist ein schnelles Aufheizen bei maximaler Leistung nach einer berechneten Heizrampe auf Solltemperatur innerhalb einer berechneten Zeit.• In step 1 there is a rapid heating up at maximum output after a calculated heating ramp to the target temperature within a calculated time.

• Bei Schritt 2 ist ein Aufheizen bei einer reduzierten Leistung der vordefinierten Warmhaltetemperatur (innerhalb der• In step 2, heating is carried out at a reduced output of the predefined holding temperature (within the

Warmhaltetemperatur Toleranz) vorgesehen, mit dem Ziel, sich möglichst der berechneten Zeit zu nähern.Holding temperature tolerance) is provided with the aim of approximating the calculated time if possible.

• Bei Schritt 3 geht es darum, die Aufrechterhaltung der vordefinierten Temperatur während des gesamten Betriebs zu sichern.• Step 3 is to ensure that the pre-defined temperature is maintained throughout the operation.

[0083] Allgemein gilt, dass der Reaktor anhand von Steuerungsprofilen betreibbar ist, nach folgenden Kriterien:In general, the reactor can be operated on the basis of control profiles according to the following criteria:

- Die Steuerung operiert mit abgelegten Steuerungsprofilen, welche bei der Eingabe des vorzunehmenden Betriebs des Reaktors in Wirkverbindung mit dem Betrieb des Ofens abgerufen werden können;- The control operates with stored control profiles, which can be called up when entering the operation of the reactor to be carried out in operative connection with the operation of the furnace;

- Die Steuerung operiert mit freiwirkenden Steuerungsprofilen, welche sich auf Grund der von Sensoren erfassten Informationen für den Betrieb des Reaktors in Wirkverbindung mit dem Ofen fortlaufend oder adaptiv anpassen;- The control operates with freely acting control profiles, which adapt themselves continuously or adaptively to the operation of the reactor in operative connection with the furnace on the basis of the information recorded by sensors;

- Die Steuerung weist Steuerungsprofile auf, welche mit vorgegebenen Regelungsfunktionen gekoppelt sind;- The control has control profiles which are coupled with predetermined control functions;

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

- Die Steuerung weist Steuerungsprofile auf, welche prädiktiv eingreifen.- The control system has control profiles that intervene predictively.

Die Steuerung für den Betrieb des Reaktors greift gleichzeitig auf den Betrieb des Ofens ein, wobei die beiden Aggregate in enger thermischer Wirkverbindung zueinander stehen.The control for the operation of the reactor simultaneously intervenes in the operation of the furnace, the two units being in close thermal interaction with one another.

[0084] Die Hauptsteuerung des Reaktors resp. interdependent mit der ganzen Anlage des Systems ist auf mindestens folgende Ein- und Ausgänge programmiert, welche mit den Steuerungsprofilen in Wirkverbindung stehen und geregelt werden:The main control of the reactor, respectively. Interdependent with the entire system of the system is programmed for at least the following inputs and outputs, which are in active connection with the control profiles and are regulated:

Fertigungsauftrag, Projektreihe, Projektnummer; Laufnummer des Auftrages; Material der Substrate; Art der Substrate; Gewicht der Substrate; Volumen der Substrate; Rezeptur für die Thermodiffusion; Art der Teile (Bulk Teile, manuelle Teile oder Rack-Teile); Art der Belastung, kombiniert oder individuell, wobei kombinierte bedeutet, dass Teile, Granulat und Pulver für die Beladung bereit vorgemischt sind; Gewicht der Teile pro Reaktor; Maximale Dickenabmessung der Teile (auch Eingabe unterschiedlicher Abmessungen); Anzahl der Teile (jeder Art) pro Reaktor; Gesamtmasse der Teile (berechnet aus bis zu 20 verschiedenen Teile); Gesamtmasse der Racks, die die Teile unterstützen, unter der Annahme, dass es sich um metallische Teile handelt); Die Gesamtmasse des eingeführten Granulats; Gesamtpulvermasse des für die Thermodiffusion eingesetzten Materials: Wärmehaltetemperatur; Wärmhaltezeit; Zugelassene Toleranz der Wärmhaltetemperatur; Benötigte Zeit für das Hochfahren bis die Zieltemperatur korrespondiert; Benötigte Zeit für den Durchlauf innerhalb Schritt 1 (siehe oben); Benötigte Zeit für den Durchlauf innerhalb Schritt 2 (siehe oben); Eingabe der maximalen operativen Temperatur für Schritt 1, 2 und 3 (siehe oben); Datum und Uhrzeit des Laufes Start- und Laufstopp; Gesamtzykluszeit zwischen Lauf Start- und Laufstopp; Energieaufwand für den Heizkreislauf (in kWh); Energieaufwand für den Kühlzyklus (in kWh); Anfangsparameter für den Betrieb der übrigen Stationen des Systems, beispielweise bezogen auf den Reaktor, dessen Drehzahl, Neigungswinkel, etc.Production order, project series, project number; Order number; Material of substrates; Type of substrates; Weight of substrates; Volume of substrates; Formulation for thermal diffusion; Type of parts (bulk parts, manual parts or rack parts); Type of load, combined or individual, where combined means that parts, granules and powder are pre-mixed for loading; Weight of parts per reactor; Maximum thickness dimension of the parts (also input of different dimensions); Number of parts (each type) per reactor; Total mass of parts (calculated from up to 20 different parts); Total mass of racks that support the parts, assuming that they are metallic parts); The total mass of the granules imported; Total powder mass of the material used for thermal diffusion: heat retention temperature; Wärmhaltezeit; Permitted tolerance of heat retention temperature; Time required to start up until the target temperature corresponds; Time required for the run within step 1 (see above); Time required for the run within step 2 (see above); Enter the maximum operative temperature for steps 1, 2 and 3 (see above); Date and time of the run start and run stop; Total cycle time between run start and run stop; Energy expenditure for the heating circuit (in kWh); Energy expenditure for the cooling cycle (in kWh); Initial parameters for the operation of the other stations in the system, for example related to the reactor, its speed, angle of inclination, etc.

[0085] Die Steuerung des Reaktors muss so programmierbar sein, dass alle notwendigen Prozessdaten und Prozessabläufe als Steuerungsprofile für die verschiedenen Reaktorprozesse und für die interdependenten Aggregate der Anlage, insbesondere des Ofens, abgelegt sind oder laufend erfasst werden können. Diese Steuerungsprofile sind identifiziert und können so gezielt abgerufen werden, wobei die Software so konzipiert ist, dass bereits bei der Eingabe der verschiedenen Parameter fortlaufend zutreffende, mögliche, wahrscheinliche, prädiktive Steuerungsprofile aufgezeigt resp. angeboten werden können.The control of the reactor must be programmable so that all necessary process data and process flows are stored as control profiles for the various reactor processes and for the interdependent units of the plant, in particular the furnace, or can be recorded continuously. These control profiles are identified and can be called up in a targeted manner, whereby the software is designed in such a way that correct, possible, probable, predictive control profiles are shown or entered as soon as the various parameters are entered. can be offered.

[0086] Die Anzeige der Temperaturkurve muss elektronisch erfasst und charttechnisch während des gesamten Erwärmungsprozesses wiedergegeben werden. Vorzugsweise wird diese Sichtbarkeit so konzipiert, dass alle Messzonen zur gleichen Zeit aufgezeigt werden. Fortlaufend werden die Kurvendaten in Microsoft Excel-kompatibles Format gespeichert. Der Reaktor muss so konfiguriert werden, dass die Prozessparameter zur Qualitätssicherung gesichert werden können.The display of the temperature curve must be recorded electronically and reproduced in the form of a chart during the entire heating process. This visibility is preferably designed so that all measuring zones are shown at the same time. The curve data is continuously saved in Microsoft Excel-compatible format. The reactor must be configured so that the process parameters for quality assurance can be secured.

[0087] Alle Zonen innerhalb des Behälters sollen eine Zielhaltetemperatur von vorzugsweise 280° bis 380° C mit einer Temperaturtoleranz von ± 5° bis ± 20° C aufweisen. Von daher lässt es sich nach jetzigem Erkenntnisstand ohne weiteres verantworten, die Heizelemente auf eine maximale Temperaturvon 650° C zu begrenzen. Die Heizelemente werden vorzugsweise auf 3 Zonen aufgeteilt: Eine erste Zone 1 erstreckt sich in etwa auf einen ersten Drittel des rohrförmig ausgebildeten Reaktors; eine zweite Zone 2 erfasst den mittleren Abschnitt des rohrförmig ausgebildeten Reaktors; eine dritte Zone 3 erfasst wiederum in etwa den letzten Drittel des rohrförmig ausgebildeten Reaktors. Diese Aufteilung sowie die hier dargelegten Strecken sind indessen nur als qualitative Angaben zu verstehen.All zones within the container should have a target holding temperature of preferably 280 ° to 380 ° C with a temperature tolerance of ± 5 ° to ± 20 ° C. Therefore, based on the current state of knowledge, it is readily possible to limit the heating elements to a maximum temperature of 650 ° C. The heating elements are preferably divided into 3 zones: a first zone 1 extends approximately to a first third of the tubular reactor; a second zone 2 captures the central portion of the tubular reactor; a third zone 3 in turn covers approximately the last third of the tubular reactor. However, this division and the routes presented here are only to be understood as qualitative information.

[0088] Idealerweise werden die produktbezogenen Temperaturen über aller drei Zonen innerhalb einer Toleranz mindestens von ± 20 Grad gehalten; vorzugsweise soll diese Temperaturtoleranz über alle Zonen auch während der Aufheizphase beibehalten werden. Diese Verfahrensweise gewährleistet eine gleichmässige Temperatur auch in jenen Fällen, in welchen eine ungleichmässige produktbezogene Beladung der Zonen vorhanden ist, d.h. wenn einige Zonen mehr Masse aufweisen, oder innerhalb der Zonen Teile unterschiedlicher Dicke vorhanden sind.Ideally, the product-related temperatures over all three zones are kept within a tolerance of at least ± 20 degrees; this temperature tolerance should preferably be maintained across all zones even during the heating phase. This procedure ensures a uniform temperature even in those cases in which there is an uneven product-related loading of the zones, i.e. if some zones have more mass or if there are parts of different thickness within the zones.

[0089] Es gilt also durch die beschriebenen Vorgaben eine ungleichmässige Erwärmung innerhalb des Reaktors zu verhindern, denn die Zonen mit mehr Masse oder dickeren Teilen benötigen eine entsprechende individuelle thermische Aufbereitung zur Vergleichsmässigung der Verfahrenstemperatur über den ganzen Reaktor.It is therefore necessary to prevent uneven heating within the reactor by means of the specifications described, since the zones with more mass or thicker parts require an appropriate individual thermal treatment in order to make the process temperature more uniform over the entire reactor.

[0090] Sonach, die genaue Messung der Oberflächentemperatur des behältermässig ausgebildeten Reaktors sowie der Temperatur der einzelnen Produktteile in den drei Zonen ist von wesentlicher Bedeutung für das erfindungsgemässe Verfahren.[0090] The exact measurement of the surface temperature of the reactor designed as a container and the temperature of the individual product parts in the three zones is of essential importance for the method according to the invention.

[0091] Der rohrförmig ausgebildete Reaktor ist während der Heiz- und Kühlphasen in einem Supportwagen platziert, der so ausgebildet ist, dass der Reaktor sich darin unbeschränkt frei drehen kann. Diese Drehbarkeit wird nach Bedarf auch während der Be- und Entladung beibehalten. Dieser Supportwagen mit dem darin platzierten Reaktor ist so konzipiert, dass eine Einschiebung in ein nachfolgendes Prozessaggregat leicht vonstattengehen kann, wobei in diesem Prozessaggregat die Aufheizung und/oder die anschliessende Abkühlung unter prozessoptimierten Abläufen abschliessend stattfinden.The tubular reactor is placed during the heating and cooling phases in a support car, which is designed so that the reactor can rotate freely therein. This rotatability is also maintained during loading and unloading as required. This support trolley with the reactor placed in it is designed in such a way that it can be easily inserted into a downstream process unit, with the heating and / or subsequent cooling taking place in this process unit with process-optimized processes.

[0092] Demnach muss der Aufbau dieses Prozessaggregats (Aufheizung/Kühlung) so gestaltet sein und eine Infrastruktur aufweisen, welche die aus der Aufheizung des Reaktors erwärmte Luft aus dem Betrieb im Prozessaggregat abgeführt werden kann; andererseits weist das Prozessaggregat eine Infrastruktur auf, welche sicherstellt, dass nach BeendigungAccordingly, the structure of this process unit (heating / cooling) must be designed in this way and have an infrastructure which allows the air heated from the heating of the reactor to be removed from the operation in the process unit; on the other hand, the process unit has an infrastructure that ensures that after completion

CH 713 079 A1 des Thermodiffusionsverfahrens eine erste Kühlung des Reaktors nach vorgegebenen Parametern einsetzen kann, bevor der Reaktor dann in die dafür vorgesehene Kühlungsvorrichtung transferiert wird.CH 713 079 A1 of the thermal diffusion process can use a first cooling of the reactor according to predetermined parameters before the reactor is then transferred to the cooling device provided for this purpose.

[0093] Sowohl die Abführung der erwärmten Luft als auch die Zuführung des zur Kühlung benötigten Luftstromes soll vorzugsweise über mehrere örtlich angeordnete Ein-/Auslässe um den Reaktor stattfinden. Um die Kühlung des Reaktors von einer Prozesstemperatur von 380° auf mindestens 50 °C während einer bestimmten Zeitspanne (siehe oben) zu reduzieren, muss eine entsprechende Luftgebläseleistung zur Verfügung gestellt werden. Zu diesem Zweck lässt sich im Normalfall Umgebungsluft verwenden. Ansonsten ist die Einleitung gekühlter Luft vorzusehen.Both the removal of the heated air and the supply of the air flow required for cooling should preferably take place via several locally arranged inlets / outlets around the reactor. In order to reduce the cooling of the reactor from a process temperature of 380 ° to at least 50 ° C during a certain period of time (see above), an appropriate air blower power must be provided. Ambient air can normally be used for this purpose. Otherwise, cooling air must be introduced.

[0094] Demnach lässt sich sagen, dass der Verlauf der thermischen Prozesse innerhalb des Reaktors kontinuierlich regelmässig, gleichförmig/ungleichförmig, prädiktiv, auf Grund laufend erhobener Prozesswerte und Parameter innerhalb des Reaktors stattfinden.Accordingly, it can be said that the course of the thermal processes within the reactor takes place continuously regularly, uniformly / non-uniformly, predictively, on the basis of continuously measured process values and parameters within the reactor.

[0095] Das Substrat durchläuft vor dessen Wärmebehandlung im Reaktor allgemein, aber nicht zwingend, die folgenden Prozessschritte:Before its heat treatment in the reactor, the substrate generally, but not necessarily, goes through the following process steps:

(i) Durch eine Kaltumformung wird ein Substrat-Rohling geformt;(i) A substrate blank is formed by cold working;

(ii) Der Substrat-Rohling wird randseitig auf seine abschliessende oder annähernd abschliessende Kontur des Substrats zugeschnitten;(ii) The blank of the substrate is cut on the edge to its final or approximately final contour of the substrate;

(iii) Der zugeschnittene Substrat-Rohling wird einem thermischen Prozess unterzogen und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet. Oder:(iii) The cut substrate blank is subjected to a thermal process and press hardened in a hot forming tool. Or:

(i) Reinigung des Ausgangs-Rohlings;(i) cleaning the starting blank;

(ii) Der Ausgangs-Rohling wird einem thermischen Prozess unterzogen und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet;(ii) The starting blank is subjected to a thermal process and press hardened in a hot forming tool;

(iii) Der pressgehärtete Ausgangs-Rohling wird auf die abschliessende Randkontur des Substrats zugeschnitten. Das Substrat wird dann nach dessen Wärmebehandlung und Beschichtung im Reaktor gekühlt, gereinigt, und bei 150°-250 °C während 0.5-2 h getempert wird.(iii) The press-hardened starting blank is cut to the final edge contour of the substrate. After its heat treatment and coating, the substrate is then cooled in the reactor, cleaned, and annealed at 150 ° -250 ° C. for 0.5-2 h.

[0096] Allgemein lassen sich die Hauptstationen der Anlage, welche die Verfahrensprozesse definieren, wie folgt zusammenfassen:In general, the main stations of the plant, which define the process processes, can be summarized as follows:

a) Optional: Station zur Reinigung der Oberfläche der Substrate resp. Erzeugnisse (der eigentliche Thermodiffusionsprozess beginnt mit b)a) Optional: station for cleaning the surface of the substrates resp. Products (the actual thermal diffusion process begins with b)

b) Station zum Laden der Substrate resp. Erzeugnisse in einen vorzugsweise rohrförmigen Reaktor.b) station for loading the substrates respectively. Products in a preferably tubular reactor.

c) Station (Ofen) für die Durchführung der Thermodiffusion, unter Beistellung einer thermischen auf den Reaktor wirkenden Energie.c) Station (furnace) for carrying out the thermal diffusion, providing a thermal energy acting on the reactor.

d) Vornahme einer gezielten Abkühlung des Reaktors.d) targeted cooling of the reactor.

e) Überführung des Reaktors zu einer Entladestation.e) transfer of the reactor to an unloading station.

f) Anschliessende Vornahme einer Reinigung, beispielweise Ultraschallreinigung, und Passivierung der Substrate resp. Erzeugnisse in mindestens einer Station.f) Subsequent cleaning, for example ultrasonic cleaning, and passivation of the substrates or. Products in at least one station.

g) Recycling des wärmeleitenden Füllstoffes und/oder des Sättigungsgemisches aus dem vorangehenden Prozess und Einleitung derselben in b).g) recycling the thermally conductive filler and / or the saturation mixture from the preceding process and introduction of the same in b).

[0097] Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anwendung des Verfahrens, welche auf die Herstellung von Bauteilen, insbesondere Struktur und Sicherheitsbauteile, gerichtet ist, deren Einsatz eine hohe Korrosionsschutzfähigkeit und eine hohe Duktilität voraussetzen. Diese Bauteile werden aus warm- oder kaltumformbaren Rohlingen hergestellt, und sind vorzugsweise für Transportmittel zu Strasse, zu Bahn, zu Luft, zu Wasser bestimmt. Bei den Transportmitteln zu Strasse handelt es sich vorzugsweise um Kraftfahrzeuge, in welchen solche Struktur- und Sicherheitsbauteile mit Vorteil eingebaut werden, und es sei auch nur darum, um die strengen Crash-Normen zu erfüllen. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Erzeugnissen um Hochfeste Stahl- (Eisen Metall) oder Al-Bauteile (NE Metall), welche, wie oben dargelegt, insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz gelangen.The invention further relates to an application of the method, which is aimed at the production of components, in particular structure and safety components, the use of which presuppose a high level of corrosion protection and high ductility. These components are made from hot or cold-formable blanks and are primarily intended for transport by road, rail, air or water. The means of transport to the road are preferably motor vehicles, in which such structural and safety components are advantageously installed, and it is only a question of meeting the strict crash standards. These products are preferably high-strength steel (iron metal) or aluminum components (NE metal), which, as explained above, are used in particular in motor vehicles.

Kurze Beschreibung der Zeichnung [0098] Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme der Figuren der Zeichnung näher dargestellt. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht wesentlichen Elemente sind weggelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING The invention is illustrated in more detail below with reference to the figures of the drawing. All elements which are not essential for the immediate understanding of the invention have been omitted. Identical elements are provided with the same reference symbols in the various figures.

[0099] In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 eine integrale Gesamtansicht einer Anlage;Figure 1 is an integral overall view of a system.

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

Fig. 2 eine Draufsicht der Anlage nach Fig. 1;Fig. 2 is a plan view of the system of Fig. 1;

Fig. 3 der Aufbau eines Prozessaggregats bei der Abführung der Wärme aus dem. Reaktor;Fig. 3 shows the structure of a process unit in the removal of heat from the. Reactor;

Fig. 4 den Aufbau der Heizelemente für die Beistellung des thermischen Potentials, also der thermischen Aufbereitung, für den Reaktor wobei diese Heizelemente 150 als Heizschlangen ausgebildet sind;4 shows the structure of the heating elements for the provision of the thermal potential, that is to say the thermal treatment, for the reactor, these heating elements 150 being designed as heating coils;

Fig. 5 eine typische Zonenaufteilung innerhalb des rohrförmigen Reaktors;Figure 5 shows a typical zone division within the tubular reactor;

Fig. 6 eine dreidimensionale Ansicht eines typischen rohrförmigen Behälters der als. Reaktor betrieben wird.Fig. 6 is a three-dimensional view of a typical tubular container as. Reactor is operated.

Fig. 7 eine graphische Darstellung Spannung/Dehnung eines durch Thermodiffusion behandelten Teils;Fig. 7 is a graphical representation of stress / strain of a part treated by thermal diffusion;

Fig. 8 einen Reaktor-Bahnhof vor deren Beladung;8 shows a reactor station before it is loaded;

Fig. 9 eine Operation bei der Beladung des Reaktors;9 shows an operation when loading the reactor;

Fig. 10 eine weitere Operation bei der Beladung des Reaktors;Fig. 10 shows another operation when loading the reactor;

Fig. 11 die Verschliessoperation eines Reaktors,11 shows the closing operation of a reactor,

Fig. 12 einen sich im Einsatz befindlichen Ofen;12 shows an oven in use;

Fig. 13 ein Menü über die abrufbaren Prozesse;13 shows a menu about the processes that can be called up;

Fig. 14 Rezept-Eingabemöglichkeit zur Erzielung von Veränderungen resp. Einstellmöglichkeiten verschiedener Prozessparameter;Fig. 14 recipe input option to achieve changes. Setting options for various process parameters;

Fig. 15 ein Steuerdisplay zur Überwachung der Prozesse;15 shows a control display for monitoring the processes;

Fig. 16 eine Kühlungsstation für die Reaktoren nach dem Thermodiffusionsprozess;16 shows a cooling station for the reactors after the thermal diffusion process;

Fig. 17 Eine erste Etappe zur Entladung des Reaktors;17 shows a first stage for unloading the reactor;

Fig. 18 Eine weitere Etappe zur Entladung des Reaktors;Fig. 18 Another stage for unloading the reactor;

Fig. 19 eine neuerliche Einfüllung des Reaktors.Fig. 19 a new filling of the reactor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung [0100] Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren wird der rohrförmige Behälter, in welchem die physikalischen und chemischen Reaktionen betreffend die zugrundeliegende Thermodiffusion stattfindet, mit der Denomination «Reaktor» weiterverfolgt.Exemplary embodiments of the invention In the following description of the figures, the tubular container in which the physical and chemical reactions relating to the underlying thermal diffusion takes place is followed up with the denomination “reactor”.

[0101] Fig. 1 zeigt eine integrale Ansicht einer Anlage 100, welche bestimmungsgemäss die Voraussetzung bildet, ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur auf einer metallischen oder intermetallischen Oberfläche mindestens eines mechanisch belasteten Teils in einem gesteuerten und/oder geregelten Reaktor durchzuführen.1 shows an integral view of a plant 100 which, as intended, forms the prerequisite for carrying out a method for producing a layer structure on a metallic or intermetallic surface of at least one mechanically loaded part in a controlled and / or regulated reactor.

[0102] Im Wesentlichen setzt sich die Anlage 100 aus folgenden Hauptstationen zusammenfassen:The system 100 is essentially composed of the following main stations:

A. Station zur Reinigung der Oberfläche der zu behandelten Teile.A. Station for cleaning the surface of the parts to be treated.

B. Station zum Laden der zu behandelten Teile in einen vorzugsweise rohrförmigen Reaktor unter Beistellung der für die Durchführung der Thermodiffusion komplementär notwendigen Hilfselemente.B. Station for loading the parts to be treated in a preferably tubular reactor while providing the complementary necessary for the implementation of thermal diffusion auxiliary elements.

C. Station für die Durchführung der Thermodiffusion in einem Ofen, unter Einbezug des Reaktors, in welchem durch Wärmezufuhr die Aufheizung dessen Inhalt stattfindet.C. Station for carrying out the thermal diffusion in an oven, with the inclusion of the reactor, in which the contents are heated up by supplying heat.

D. Vornahme einer gezielten Abkühlung des Reaktors in einer dafür ausgelegten Kühlungsvorrichtung.D. Performing a targeted cooling of the reactor in a cooling device designed for this.

E. Überführung des Reaktors zu einer Entladestation.E. Transfer of the reactor to an unloading station.

F. Anschliessende Vornahme einer Waschung und Passivierung der behandelten Teile innerhalb mindestens einer dafür ausgelegten Station.F. Subsequent washing and passivation of the treated parts within at least one station designed for this.

G. Recycling des wärmeleitenden Füllstoffes und/oder des Sättigungsgemisches aus dem vorangehenden Prozess und Einleitung derselben in B.G. Recycling the thermally conductive filler and / or the saturation mixture from the preceding process and introduction of the same in B.

CH 713 079 A1 [0103] Der thermische Hauptbestandteil dieser Anlage wird durch ein Heiz/Kühl-Aggregat 110 (siehe oben C/D), das im Heiz- oder Vorheiz-Betrieb dargestellt ist. Der thermische Diffusionsprozess findet in einem Reaktor 120 statt. Dieser Reaktor weist die Form einer rohrförmigen Tonne auf, welche in einem heizbaren Supportwagen (Laufwagen) 130 Platz findet. Der Supportwagen ist so ausgebildet, dass sich der rohrförmige Reaktor darin unbeschränkt frei drehen kann. Diese Drehbarkeit wird vorteilhaft auch während der Be- und Entladung beibehalten. Dieser Supportwagen mit dem eingelegten Reaktor weist Mittel auf, welche zunächst die Aufheizung des rohrförmigen Reaktors sicherstellen, wobei der Supportwagen 130 so konzipiert ist, dass er durch eine Einschiebung in ein nachfolgendes Prozessaggregat 140, in welchem die effektive Aufheizung stattfindet. Nach beendigtem Thermodiffusionsprozess kann in diesem Aggregat mindestens eine vorläufige Abkühlung des rohrförmig ausgebildeten Reaktors stattfindet, bevor dieser zu der Abkühlungsvorrichtung weiter transportiert wird. Mit dem Thermodiffusionsprozess finden im rohrförmigen Reaktor jene prozessorientierten thermisch geleiteten Abläufe statt, bei welchen die behandelten Teile mit einer bestimmungsgemässen Schutzschicht versehen werden.CH 713 079 A1 The main thermal component of this system is a heating / cooling unit 110 (see above C / D), which is shown in the heating or preheating mode. The thermal diffusion process takes place in a reactor 120. This reactor has the shape of a tubular barrel, which can be placed in a heatable support carriage (carriage) 130. The support trolley is designed so that the tubular reactor can rotate freely in it. This rotatability is advantageously maintained even during loading and unloading. This support car with the inserted reactor has means which initially ensure the heating of the tubular reactor, the support car 130 being designed so that it can be inserted into a subsequent process unit 140 in which the effective heating takes place. After the thermal diffusion process has ended, at least a preliminary cooling of the tubular reactor can take place in this unit before it is transported further to the cooling device. With the thermal diffusion process, those process-oriented, thermally guided processes take place in the tubular reactor in which the treated parts are provided with a protective layer as intended.

[0104] Die Heizelemente 150 (siehe Fig. 2 und 4) im Supportwagen 130 für die Beistellung der Wärmezufuhr befinden sich gegenüber dem Reaktor vorzugsweise an der unteren Hälfte (siehe Fig. 4), wo einerseits die Substrate oder sonstige Teile auf Grund der Rotation des Reaktors absenken, es sei denn der Reaktor sei so prallgefüllt, dass sich mindestens die Substrate innerhalb des Reaktors unverrückbar verhalten, weshalb hinsichtlich der Wärmezufuhr dann nur noch auf die für die Thermodiffusion eingebrachten Elemente (Eisen- und/oder Nichteisenmetallpulver, Granulate, etc.) Rücksicht genommen werden muss.The heating elements 150 (see FIGS. 2 and 4) in the support carriage 130 for the provision of heat are preferably located opposite the reactor on the lower half (see FIG. 4), where on the one hand the substrates or other parts due to the rotation of the reactor, unless the reactor is so full that at least the substrates within the reactor remain immovable, which is why only the elements introduced for thermal diffusion (iron and / or non-ferrous metal powder, granules, etc.) are then added to the heat. ) Must be taken into account.

[0105] Von daher sind Heizelemente in dem oberen Bereich des Reaktors nur mit Bedacht anzuordnen. Wie oben erläutert sind solche Heizelemente allenfalls integral um den Reaktor anzuordnen, wenn durch die blosse unterseitige Aufheizung keine gleichförmige Aufheizung aller Substrate innerhalb des Reaktors stattfinden kann. Die Heizelemente und die Isolierung müssen auch wartungsoptimal ausgelegt werden, und es ist eine einfache Austauschbarkeit anzustreben.Therefore, heating elements in the upper area of the reactor should only be arranged with care. As explained above, such heating elements are at best to be arranged integrally around the reactor if, due to the bare heating on the underside, no uniform heating of all substrates within the reactor can take place. The heating elements and the insulation must also be designed for optimum maintenance and the aim is to make them easy to replace.

[0106] Eine Vergleichmässigung der im Reaktor vorherrschenden Temperatur lässt sich dadurch erreichen, dass sich der Reaktor während des Erwärmungsprozesses nach bestimmten Kriterien dreht. Die Drehrichtung und die Anzahl Umdrehungen pro Zeiteinheit lassen sich entsprechend programmieren. Versuche haben gute Resultate gezeitigt, wenn bei mittlerer Füllung des Reaktors mit einer Drehzahl von 1-15 U/min operiert wird. Auch können ungleichförmige resp. ungleichmässige Rotationen des Reaktors vorsehen.The temperature prevailing in the reactor can be made more uniform by rotating the reactor according to certain criteria during the heating process. The direction of rotation and the number of revolutions per unit of time can be programmed accordingly. Experiments have given good results when operating at a medium filling of the reactor at a speed of 1-15 rpm. Even non-uniform resp. Provide uneven rotations of the reactor.

[0107] Für die Überwachung der thermischen Aufbereitung innerhalb des Reaktors wird dieser mit verschiedenen Temperatursensoren ausgestattet, welche sowohl an der Aussenwand als auch im Innern des Reaktors angeordnet sind. Diese Sensoren überwachen die Temperaturverläufe und übermitteln die gemessenen Werte an eine zentrale Steuereinheit, welche die Steuerung und Regelung des Gesamtbetriebs der Anlage, und mithin auch die Wärmezuführung für die Aufheizung des Reaktors, übernimmt.To monitor the thermal treatment within the reactor, the latter is equipped with various temperature sensors which are arranged both on the outer wall and in the interior of the reactor. These sensors monitor the temperature profiles and transmit the measured values to a central control unit, which controls and regulates the overall operation of the system, and therefore also the heat supply for heating the reactor.

[0108] Allgemein gilt, dass der Ofen anhand von Steuerungsprofilen betrieben wird, welche nach folgenden Kriterien operieren:In general, the furnace is operated on the basis of control profiles which operate according to the following criteria:

a) Die Steuerung operiert mit abgelegten Steuerungsprofilen, welche bei der Eingabe des vorzunehmenden Betriebs des Ofens abgerufen werden;a) The control operates with stored control profiles which are called up when the furnace operation is to be entered;

b) Die Steuerung weist Steuerungsprofile auf, welche mit vorgegebenen Regelungsfunktionen gekoppelt sind;b) The control system has control profiles which are coupled with predetermined control functions;

c) Die Steuerung weist Steuerungsprofile auf, welche prädiktiv eingreifen;c) The control system has control profiles which intervene predictively;

d) Die Steuerung operiert mit freiwirkenden Steuerungsprofile, welche sich auf Grund der von Sensoren erfassten Informationen für den Betrieb des Ofens fortlaufend oder adaptiv anpassen;d) The control operates with freely acting control profiles which adapt continuously or adaptively to the operation of the furnace on the basis of the information recorded by sensors;

[0109] Die Steuerung für den Betrieb des Ofens erfasst gleichzeitig auch den Betrieb des Reaktors, wobei beide Aggregate in einer engen thermischen Wirkverbindung zueinander stehen.The control for the operation of the furnace simultaneously also detects the operation of the reactor, the two units being in close thermal interaction with one another.

[0110] Typischerweise wird der Reaktor-Heizzyklus, insbesondere bei einer definierten Thermodiffusion, in drei Phasen unterteilt:Typically, the reactor heating cycle, particularly in the case of a defined thermal diffusion, is divided into three phases:

• Bei Schritt 1 ist ein schnelles Aufheizen bei maximaler Leistung zu einem berechneten Rampe auf Solltemperatur für eine berechnete Zeit vorgesehen.• In step 1, rapid heating at maximum output to a calculated ramp to the target temperature is provided for a calculated time.

• Bei Schritt 2 ist ein Erhitzen bei einer reduzierten Leistung der vordefinierten Warmhaltetemperatur (innerhalb der Warmhaltetemperatur Toleranz) vorgesehen, mit dem Ziel, sich möglich der berechneten Zeit zu nähern.• In step 2, heating is provided at a reduced output of the predefined holding temperature (within the holding temperature tolerance), with the aim of possibly approaching the calculated time.

CH 713 079 A1 [0111] Der thermische Diffusionsprozess innerhalb des Reaktors erfolgt innerhalb eines vorzugsweise festgelegten Temperaturbereiches von 280° bis 380° C, und dies während einer Zeitdauer von < 30 bis mindestens 240 min. Eine typische Gesamtzykluszeit beträgt mindestens oder kleiner 90 Minuten. Wichtig in diesem Zusammenhang ist die Temperaturtoleranz während des Prozesses anzusehen, welche bei einer vorgegebenen Haltetemperatur eine Toleranzspanne mindestens von ± 5° bis ± 20° C aufweisen muss.CH 713 079 A1 The thermal diffusion process within the reactor takes place within a preferably fixed temperature range from 280 ° to 380 ° C, and this for a period of <30 to at least 240 min. A typical total cycle time is at least or less than 90 minutes. It is important to consider the temperature tolerance during the process, which must have a tolerance range of at least ± 5 ° to ± 20 ° C for a given holding temperature.

[0112] Eine wichtige Interdependenz zwischen der für den Prozess bedingten Höchsttemperatur und Umfang der Beladung des Reaktors mit Substraten oder sonstigen Teilen besteht darin, dass die Diffusionstemperatur immer innerhalb kürzester Zeit erreicht werden muss. Dies bedingt, dass die Beistellung der für die Thermodiffusion optimalen Temperatur stark von der Art und Weise, wie der Reaktor thermisch betrieben wird, also insbesondere in jenen Fällen, in welchen die thermische Aufbereitung indirekt erfolgt, beispielsweise über Heizschlangen resp. Heizelemente, welche den Reaktor in einem bestimmten Grad umgeben. In diesem Zusammenhang liegt es auf der Hand, dass die Wanddicke des Reaktors einen wesentlichen Parameter für die thermische Aufbereitung darstellt.An important interdependency between the maximum temperature required for the process and the extent of loading of the reactor with substrates or other parts is that the diffusion temperature must always be reached within a very short time. This means that the provision of the optimal temperature for the thermal diffusion strongly depends on the way in which the reactor is operated thermally, in particular in those cases in which the thermal treatment takes place indirectly, for example via heating coils or. Heating elements that surround the reactor to a certain degree. In this context, it is obvious that the wall thickness of the reactor represents an essential parameter for the thermal treatment.

[0113] Vorzugsweise soll für die Temperaturbeistellung eine Halbkreisgeometrie sowohl für die Architektur der Heizelemente als auch für die Isolierung verwendet werden, dies um den Abstand zwischen den Heizelementen und der Aussenfläche des Reaktors zu optimieren (siehe Fig. 4). Wie bereits erwähnt, bleiben von diesem Grundmuster allenfalls jene Fälle ausgeschlossen, wenn durch sperrige Substrate eine vollumfängliche (pralle) Beladung des Reaktors vorliegen sollte.A semicircular geometry should preferably be used for the temperature provision both for the architecture of the heating elements and for the insulation, in order to optimize the distance between the heating elements and the outer surface of the reactor (see FIG. 4). As already mentioned, cases are excluded from this basic pattern at most if bulky substrates should provide a full (bulky) loading of the reactor.

[0114] Die durch die Thermodiffusion zu erzielende Schichtstruktur auf der Oberfläche der Teile wird aus wenigstens einer Lage oder aus mindestens zwei gleichen oder unterschiedlichen Lagen gebildet. Die Lagen folgen aufeinander und sie verlaufen parallel oder quasi-parallel zur Oberfläche des Teils oder zu einer vorangehenden Lage. Mindestens die Oberflächen der im Reaktor platzierten Teile müssen mit einer Wärmezufuhr beaufschlagt, wobei diese Wärmezufuhr nicht nur von aussen herangeführt wird, sondern auch inwendig des Reaktors, also direkt, bereitgestellt werden kann. Diese Wärmezuführung wirkt auch auf die metallischen und/oder intermetallischen Werkstoffe und/oder Legierungen, welche innerhalb des Reaktors eine Dampfphase bilden, welche dann durch Thermodiffusion die Erzeugung der Schichtstruktur bei dem zu behandelnden Teil einleitet oder bewerkstelligt.The layer structure to be achieved by the thermal diffusion on the surface of the parts is formed from at least one layer or from at least two identical or different layers. The layers follow one another and they run parallel or quasi-parallel to the surface of the part or to a previous layer. At least the surfaces of the parts placed in the reactor must be supplied with a heat supply, this heat supply not only being supplied from the outside, but also being able to be made available inside the reactor, that is to say directly. This supply of heat also acts on the metallic and / or intermetallic materials and / or alloys, which form a vapor phase within the reactor, which then initiates or brings about the generation of the layer structure in the part to be treated by thermal diffusion.

[0115] Ist die Schichtstruktur durch mehrere Lagen charakterisiert, dann werden mindestens zwei der aufeinanderfolgenden Lagen durch eine gesteuerte und/oder geregelte Wärmezuführung im fortlaufenden oder quasi-fortlaufenden Modus gebildet, wobei diese Lagen aus gleichen oder unterschiedlichen metallischen und/oder intermetallischen Werkstoffen und/oder Legierungen bestehen und gleiche oder unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mindestens die letztaufgebrachte Lage weist physikalische und/oder chemische Eigenschaften auf, welche beim behandelten Teil einen maximierten Korrosionsschutz bilden, und wobei mindestens die letztaufgebrachte Schichtstruktur physikalische Werte gegen biegebedingte Rissbildungen oder Abblätterung aufweist, welche Werte mindestens gleich oder grösser als die resultierende Duktilitätserhöhung aus der thermischen Behandlung der Teile sind.If the layer structure is characterized by several layers, then at least two of the successive layers are formed by a controlled and / or regulated supply of heat in the continuous or quasi-continuous mode, these layers being made of the same or different metallic and / or intermetallic materials and / or alloys and have the same or different layer thicknesses. At least the last applied layer has physical and / or chemical properties, which form a maximized protection against corrosion in the treated part, and at least the last applied layer structure has physical values against bending-related cracking or exfoliation, which values are at least equal to or greater than the resulting increase in ductility from the thermal Parts are treated.

[0116] Des Weiteren weist die Anlage gemäss Fig. 1 noch die folgenden komplementären Aggregate auf:[0116] Furthermore, the system according to FIG. 1 also has the following complementary units:

[0117] Da ist zunächst ein mit Geräten ergänztes Karussell 160 ersichtlich, das als Ladestation fungiert, und gleichzeitig auch als Entladestation dient. Hier findet das Befüllen und Entleeren des rohrförmigen Behälters, also des Reaktors 120, mit Teilen statt, der dann in Position gebracht wird, wobei dieser Behälter jene Infrastruktur aufweist, um später die Funktion eines Reaktors erfüllen zu können. Das Karussell bildet die Basis für die Aufnahme des Supportwagens 130 mit dem darin platzierten rohrförmigen Reaktor 120. Andere nicht näher gezeigte Anlagelayouts, beispielsweise Krane oder Robotics, können als komplementäre Hilfsmittel vorgesehen werden.First of all, a carousel 160 supplemented with devices can be seen, which functions as a charging station and at the same time also serves as an unloading station. This is where the tubular container, i.e. the reactor 120, is filled and emptied with parts, which is then brought into position, this container having the infrastructure in order to be able to later perform the function of a reactor. The carousel forms the basis for accommodating the support carriage 130 with the tubular reactor 120 placed therein. Other plant layouts, not shown, for example cranes or robotics, can be provided as complementary aids.

[0118] Links davon, also stromauf des Karussells 160, wirkt eine hier summarisch dargestellten Verladeeinrichtung 170, welche die Beschickung des Reaktors 120 mit Substraten und/oder Teilen vornimmt. Für eine nähere Darlegung des ganzen Beladungsvorgangs wird auf die Fig. 9-11 verwiesen.To the left of this, that is to say upstream of the carousel 160, is a loading device 170, shown here in summary, which loads the reactor 120 with substrates and / or parts. For a more detailed explanation of the entire loading process, reference is made to FIGS. 9-11.

[0119] In Wirkverbindung mit dem Wärme/Kühl-Aggregat (siehe auch Fig. 12), also des eigentlichen Ofens 110, ist eine komplementäre Baugruppe 180 vorhanden, welche aus folgenden Subaggregaten besteht:In operative connection with the heating / cooling unit (see also FIG. 12), that is to say the actual furnace 110, there is a complementary assembly 180 which consists of the following sub-units:

[0120] Aus einem Vibrationsgerät 181 und einem Separator 182, welche die Trennung von Granulaten und Pulver, beispielsweise aus AL-Granulaten, Füllmaterialien und Pulverresten vornehmen. Diese Subaggregate 181/182 sorgen dafür, dass die Trennung der «verbrauchten» AL-Granulaten, Füllmaterialien und Pulverreste effizient stattfindet. Es ist indessen vorteilhaft vorzusehen und bei Bedarf anzuwenden, dass mindestens eine weitere Trennungsoperation der genannten verfahrensnotwendigen Elemente vorgesehen wird. Nach der endgültigen Trennung werden diese nunmehr «verbrauchten» Elemente zu getrennten Behältern überführt. Ein Recycling ist indessen möglich.From a vibrating device 181 and a separator 182, which carry out the separation of granules and powder, for example from AL granules, filling materials and powder residues. These sub-assemblies 181/182 ensure that the “used” AL granules, filling materials and powder residues are separated efficiently. However, it is advantageous to provide and, if necessary, to apply that at least one further separation operation of the elements required for the method is provided. After the final separation, these now "used" elements are transferred to separate containers. However, recycling is possible.

[0121] Des Weiteren ist ein Vakuum-Absauger 183 vorhanden, der die industrielle Entstaubung von Staub und Rauch aus den operationeilen Aggregaten vornimmt. Zu diesem Zweck kommen zwei Hauben oder Kappen 184, 185 zum Einsatz, welche einerseits selbsttragend sind und von Hand für eine korrekte Positionierung bewegbar sind. Der Absauger muss für eine effiziente Staubabsaugung des gebrauchten Zinkstaubes oder der anderen eingesetzten Elemente für die Thermodiffusion ausgelegt sein. Als Richtwert für eine einwandfreie Staubabsaugung gilt die Menge von 10 Kg Staub pro Behälter.Furthermore, a vacuum suction device 183 is provided, which carries out the industrial dedusting of dust and smoke from the operational units. For this purpose, two hoods or caps 184, 185 are used, which are self-supporting on the one hand and can be moved by hand for correct positioning. The extractor must be designed for efficient dust extraction of the used zinc dust or the other elements used for thermal diffusion. As a guideline for perfect dust extraction, the amount of 10 kg of dust per container applies.

[0122] In diesem Zusammenhang ist es aus Sicherheitsüberlegungen wichtig, sicherzustellen, dass keine örtlichen Zündquellen vorhanden sind, welche mit der Staubabsaugung in Berührung kommen könnten.In this context, for safety reasons, it is important to ensure that there are no local ignition sources which could come into contact with the dust extraction.

CH 713 079 A1 [0123] In Fig. 1 sind des Weiteren die strömungsführenden Leitungen ersichtlich, nämlich:CH 713 079 A1 [0123] The flow-conducting lines can also be seen in FIG. 1, namely:

a) Position 101 als Verbindungsleitung zwischen dem Vibrationsgerät 181 und dem Vakuum-Absauger 183;a) position 101 as a connecting line between the vibrating device 181 and the vacuum suction device 183;

b) Position 102 als Verbindungsleitung zwischen dem Separator 182 und dem Vakuum-Absauger 183;b) position 102 as a connecting line between the separator 182 and the vacuum suction device 183;

c) Position 103 eine erste zu einer ersten Kappe 184 gehörende Leitung, welche mit dem Vakuum-Absauger 183 verbunden ist;c) position 103 a first line belonging to a first cap 184, which is connected to the vacuum suction device 183;

d) Position 104 eine zweite zu einer zweiten Kappe 185 gehörende Leitung, welche mit dem Vakuum-Absauger 183 verbunden ist.d) position 104 a second line belonging to a second cap 185, which is connected to the vacuum suction device 183.

[0124] Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Anlage 100 nach Fig. 1. Hier sind die Heizelemente 150 besonders gut ersichtlich. Eine weitere körperliche Ansicht dieser Heizelemente geht aus Fig. 4 hervor. Die hier angebrachten Positionen stehen in Konkordanz mit Fig. 1 und haben den finalen Zweck, die einzelnen Aggregaten ganzheitlich näher zu bringen.FIG. 2 shows a top view of the system 100 according to FIG. 1. The heating elements 150 can be seen particularly well here. Another physical view of these heating elements is shown in FIG. 4. The positions attached here are in concordance with Fig. 1 and have the final purpose to bring the individual units holistically closer.

[0125] Im Einklang mit Fig. 3, muss der Aufbau dieses Prozessaggregats 140 so gestaltet sein und eine Infrastruktur aufweisen, dass die aus der Aufheizung des Reaktors erwärmte Luft im genannten Prozessaggregat abgeführt werden kann. Andererseits weist das Prozessaggregat 140 eine Infrastruktur auf, welche sicherstellt, dass nach Beendigung des Thermodiffusionsverfahrens eine gezielt gehaltene Kühlung des Reaktors nach vorgegebenen Parametern einsetzen kann, bevor der Reaktor zu einer Kühlungsvorrichtung transportiert wird (siehe Fig. 16). Sowohl die Abführung der erwärmten Luft als auch die Zuführung des zur Kühlung benötigten Luftstromes sollen vorzugsweise über mehrere Ein-/Auslässe um den Reaktor stattfinden. Um die Kühlung des Reaktors von einer Prozesstemperatur von beispielweise 350 °C auf 50° C während einer bestimmten Zeitspanne zu reduzieren (siehe oben), muss eine entsprechende Luftgebläse-Leistung zur Verfügung gestellt werden. Zu diesem Zweck lässt sich im Normalfall Umgebungsluft verwenden. Ansonsten ist die Einleitung einer gekühlten Luft vorzusehen.In accordance with FIG. 3, the construction of this process assembly 140 must be designed and have an infrastructure such that the air heated from the heating of the reactor can be removed in the process assembly mentioned. On the other hand, the process unit 140 has an infrastructure which ensures that, after the thermal diffusion process has ended, targeted cooling of the reactor can be used according to predetermined parameters before the reactor is transported to a cooling device (see FIG. 16). Both the discharge of the heated air and the supply of the air flow required for cooling should preferably take place via several inlets / outlets around the reactor. To reduce the cooling of the reactor from a process temperature of, for example, 350 ° C to 50 ° C over a certain period of time (see above), an appropriate air blower output must be made available. Ambient air can normally be used for this purpose. Otherwise, cooling air should be introduced.

[0126] Fig. 3 ist demnach als eine Seitenansicht der Anlage 100 nach Fig. 1 dargestellt, und sie zeigt im Vordergrund das Prozessaggregat 140 bei der Abkühlung des rohrförmigen Behälters, also des Reaktors 120. Um den Abkühlungsvorgang im Zusammenwirken mit der Beistellung der Kappe 185 effizienter zu gestalten, wird das Prozessaggregat 140 durch einen Deckel 141 erweitert, der dafür sorgt, dass die zur Verfügung gestellte Abkühlung den Reaktor 120 möglichst integral erfassen kann. Ist einmal der Reaktor in Wirkverbindung mit der Kühlungsvorrichtung gemäss Fig. 16 fertig gekühlt, erfolgt dann die Entleerung des Gutes.3 is therefore shown as a side view of the system 100 according to FIG. 1, and it shows the process unit 140 in the foreground during the cooling of the tubular container, that is to say the reactor 120. About the cooling process in cooperation with the provision of the cap To make 185 more efficient, the process unit 140 is expanded by a cover 141, which ensures that the cooling provided can capture the reactor 120 as integrally as possible. Once the reactor has been cooled in operative connection with the cooling device according to FIG. 16, the material is then emptied.

[0127] Fig. 4 zeigt die Heizelemente 150 für die Beistellung des thermischen Potentials für den Reaktor 120, wobei diese Heizelemente 150 als Heizschlangen ausgebildet sind, welche einen integrierenden Bestandteil des Supportwagens 130. Ersichtlich ist hier des Weiteren ein von mehreren Rädern 131, welche die betriebliche Drehung des Reaktors 120 während der Wärmeübertragung sicherstellen. Damit wird eine gleichmässige thermische Aufbereitung des Inhalts des Reaktors 120 gewährleistet. Ist der Reaktor 120 mit einem aus Kleinteilen bestehenden Schüttgut beladen, so können die Drehbewegungen intermittierend oder richtungsändernd vorgesehen werden, damit diese Kleinteile thermisch gleichmässig behandelt werden können.FIG. 4 shows the heating elements 150 for providing the thermal potential for the reactor 120, these heating elements 150 being designed as heating coils, which are an integral part of the support carriage 130. One of several wheels 131, which can also be seen here ensure the operational rotation of the reactor 120 during heat transfer. This ensures uniform thermal processing of the contents of the reactor 120. If the reactor 120 is loaded with a bulk material consisting of small parts, the rotary movements can be provided intermittently or changing the direction so that these small parts can be thermally treated uniformly.

[0128] Aus Fig. 5 geht hervor, wie eine typische Zonenaufteilung innerhalb des rohrförmigen Reaktors 120 gestaltet ist, der als Schnittansicht dargestellt ist. Ziel dabei ist es, eine Zielhaltetemperatur von vorzugsweise 280° bis 350 °C mit einer Temperaturtoleranz mindestens von ± 5° bis ± 20 °C zu erreichen. Unter diesen Aspekten müssen die Heizelementen (siehe Fig. 2, Pos. 150 oder Fig. 4) für Temperaturen bis 650 °C oder darüber ausgelegt sein.FIG. 5 shows how a typical zone division is designed within the tubular reactor 120, which is shown as a sectional view. The aim is to achieve a target holding temperature of preferably 280 ° to 350 ° C with a temperature tolerance of at least ± 5 ° to ± 20 ° C. Under these aspects, the heating elements (see Fig. 2, item 150 or Fig. 4) must be designed for temperatures up to 650 ° C or above.

[0129] Diese Heizelemente werden vorzugsweise in 3 Zonen aufgeteilt: Eine erste Zone 1 erstreckt sich in etwa auf einen ersten Drittel des rohrförmig ausgebildeten Reaktors; eine zweite Zone 2 erfasst den mittleren Abschnitt des Reaktors; eine dritte Zone 3 erfasst wiederum in etwa den letzten Drittel des Reaktors. Diese Aufteilung sowie die hier zugrunde gelegten Zonen und Strecken sind indessen nur als qualitative Angaben zu verstehen. Der typische Aufbau eines Reaktors geht aus Fig. 6 hervor.[0129] These heating elements are preferably divided into 3 zones: a first zone 1 extends approximately to a first third of the tubular reactor; a second zone 2 captures the middle section of the reactor; a third zone 3 in turn covers approximately the last third of the reactor. This division and the zones and routes used here are only to be understood as qualitative information. The typical structure of a reactor is shown in FIG. 6.

[0130] Aus Fig. 5 gehen indessen die Elemente 128 und 129 hervor, welche in Fig. 6 nicht näher gezeigt sind.5, however, show elements 128 and 129, which are not shown in detail in FIG. 6.

Beim Element 128 handelt es sich um ein Thermoelement; beim Element 129 handelt es sich um Griffe, welche dem Transport und der Positionierung des Reaktors 120 diesen.Element 128 is a thermocouple; the element 129 is a handle which is used to transport and position the reactor 120.

[0131] Fig. 6 zeigt in dreidimensionaler Ansicht einen typischen rohrförmigen Behälter 120, der als Reaktor betreibbar ist. Im Wesentlichen besteht der Aufbau eines solchen Reaktors aus folgenden komplementären Elementen:6 shows a three-dimensional view of a typical tubular container 120 which can be operated as a reactor. The structure of such a reactor essentially consists of the following complementary elements:

[0132] Aus einem kopfseitigen Flansch (Stirnfläche) 121, einer Abdeckung (Deckel) 122, einer Anzahl supportartiger Ringe 123, einer äusseren hinteren Schliessabdeckung 124, einem Anschlussrohr 125, einer inneren hinteren Schliessabdeckung 126, einer Aussparung 127 für die Aufnahme eines Thermoelementes (siehe Fig. 5). Zum Schutz des letztgenannten Thermoelementes 127 ist das Anschlussrohr 125 mit einer nicht näher gezeigten thermischen Isolation versehen. Eine typische Länge des rohrförmigen Behälters beträgt ca. 2 m. Andere Dimensionierungen sind auch möglich, und von Fall zu Fall zu bevorzugen.From a head-side flange (end face) 121, a cover (cover) 122, a number of support-like rings 123, an outer rear closing cover 124, a connecting tube 125, an inner rear closing cover 126, a recess 127 for receiving a thermocouple ( see Fig. 5). To protect the latter thermocouple 127, the connecting pipe 125 is provided with a thermal insulation, not shown. A typical length of the tubular container is approximately 2 m. Other dimensions are also possible and should be preferred from case to case.

CH 713 079 A1 [0133] Aus Fig. 7 zeigt eine graphische Spannung/Dehnung-Darstellung eines thermisch behandelten Teils. Darin sind 3 Zustände erfasst:CH 713 079 A1 From FIG. 7 shows a graphical stress / strain representation of a thermally treated part. There are 3 states recorded:

Pos. 1 = Anlieferungszustand;Pos. 1 = delivery condition;

Pos. 2= Bei 310 °C;Pos. 2 = At 310 ° C;

Pos. 3 = Bei 320 °C.Pos. 3 = At 320 ° C.

Bezogen auf die Schlussdehnungswerte sind die Unterschiede bei den drei Zuständen 1-3 absolut betrachtet nicht dramatisch, bezogen aber auf die erfindungsgemässe damit angestrebte Duktilität fallen diese Werte doch signifikant aus.With regard to the ultimate elongation values, the differences in the three states 1-3 are not dramatic in absolute terms, but based on the ductility desired according to the invention, these values are nevertheless significant.

[0134] In diesem Zusammenhang wird auf eine mathematische Berechnung der kritischen Spannungsintensitätsfaktor K|_Chingewiesen. Die Risszähigkeit der beanspruchten Schichtstruktur nimmt bei Raumtemperatur die folgenden Werte ein:In this connection, the critical stress intensity factor K | _C. pointed out. The fracture toughness of the stressed layer structure takes the following values at room temperature:

Für Stahl 50 ± 20 MPaVmFor steel 50 ± 20 MPaVm

Für Aluminium-Legierungen 36 ± 10 MPaVmFor aluminum alloys 36 ± 10 MPaVm

Für Aluminium 14-28 ± 5 MPaVm, wobei der kritische Spannungsintensitätsfaktor K|_C nach folgender Beziehung errechnet wird:For aluminum 14-28 ± 5 MPaVm, where the critical stress intensity factor K | _{C is} calculated according to the following relationship:

Kic = σ · · a_c Y und es bedeuten:Kic = σ · a _c Y and it means:

δ = die anliegende Spannung;δ = the applied voltage;

a_c = die kritische Risslänge (entspricht der halben Rissbreite a = c/2);a _c = the critical crack length (corresponds to half the crack width a = c / 2);

γ= der Geometriefaktor berücksichtigt zwei Eigenschaften: Zum einen ist der Spannungsintensitätsfaktor theoretisch nur bei unendlich grossen Platten unabhängig von den Abmessungen des Prüfkörpers; zum anderen ist zu berücksichtigen, dass an den Rissenden senkrecht zur Oberfläche keine Spannungen auftreten können, so dass sich ein ebener Spannungszustand einstellt. Dieser sorgt zum Beispiel dafür, dass bei einer Querkontraktionszahl von v = 0,3 die plastisch verformte Zone an den Enden sechsmal breiter ist als in der Probenmitte.γ = the geometry factor takes two properties into account: on the one hand, the stress intensity factor is theoretically independent of the dimensions of the test specimen only with infinitely large plates; on the other hand, it must be taken into account that no stresses can occur at the crack ends perpendicular to the surface, so that an even stress state occurs. For example, this ensures that with a transverse contraction number of v = 0.3, the plastically deformed zone is six times wider at the ends than in the middle of the sample.

[0135] Ein signifikanter Thermodiffusionsprozess wird in der folgenden Beschreibung der nachfolgend angezogenen Figuren beschrieben, nämlich von der Beladung des Reaktors, über dessen Wärmebehandlung, bis hin zur Entladung/Wiederbeladung des Reaktors:A significant thermal diffusion process is described in the following description of the figures shown below, namely from the loading of the reactor, through its heat treatment, to the discharge / reloading of the reactor:

[0136] Die Beladestation des Reaktors wird wie folgt betrieben:The loading station of the reactor is operated as follows:

Am Beispiel eines zu behandelten Bauteils mit der Abmessung von 0160 x 450mm und ein Gewicht von 55 Kg wird die Beladung wie folgt vorgenommen:Using the example of a component to be treated with the dimensions of 0160 x 450mm and a weight of 55 kg, the loading is carried out as follows:

Der Prozess einer Thermodiffusion findet in einem Container, im Folgenden nur noch Reaktor genannt (siehe auch Fig. 6), statt, in welchem die Komponenten des Thermodiffusionsprozesses (Beispiel: 250 Kg Aluminium-Granulat, 7 Kg Zinkpulvermischung und 4 Bauteile) dem genannten Prozess zugeführt werden. Je nach Produktionsauftrag wird ein passender Reaktor aus der «Reaktor-Standliste» ausgewählt, dabei wird zugrunde gelegt:The process of thermal diffusion takes place in a container, hereinafter referred to simply as the reactor (see also FIG. 6), in which the components of the thermal diffusion process (example: 250 kg aluminum granulate, 7 kg zinc powder mixture and 4 components) of the process mentioned be fed. Depending on the production order, a suitable reactor is selected from the "reactor list", based on:

a) Werkstoff der zu behandelnden Teile (Metalle oder Leichtmetalle);a) Material of the parts to be treated (metals or light metals);

b) Gereinigte und getrocknete Menge an Aluminiumgranulat.b) Cleaned and dried amount of aluminum granules.

[0137] Hierzu wird informativ auf Fig. 8 verwiesen, aus welcher die bereitstehenden Reaktoren 120 ersichtlich sind. Daraus geht hervor, dass die Beladungsart und Beladungsmenge der einzelnen Reaktoren nach Bedarf sehr variabel und produktionsbezogen gehalten werden können.For this, reference is made informatively to FIG. 8, from which the ready reactors 120 can be seen. This shows that the loading type and loading quantity of the individual reactors can be kept very variable and production-related as required.

[0138] Wie aus Fig. 9 hervorgeht, wird der Reaktor 120 auf die horizontal ausgerichtete Beladestation 201 platziert und anschliessend zuerst im Rotationsmodus nach unten gekippt 202, damit das Granulat, um den Füllvorgang zu vereinfachen, nach hinten rutschen kann.As is apparent from FIG. 9, the reactor 120 is placed on the horizontally oriented loading station 201 and then first tipped 202 in the rotation mode so that the granules can slide backwards to simplify the filling process.

[0139] Als nächster Schritt wird der Reaktor 120 geöffnet, wie dies aus Fig. 9 hervorgeht. Dazu wird der mit Schrauben (siehe Fig. 11 beim Verschliessen) befestigte Deckel 122 mittels eines Schlagschraubers (Siehe Fig. 11) gelöst und deponiert. Falls der Reaktor 120 leer und im Einsatzzustand ist, wird er mit der vorgegebenen und gereinigten Menge Aluminiumgranulat befüllt.As the next step, the reactor 120 is opened, as can be seen from FIG. 9. For this purpose, the cover 122 fastened with screws (see FIG. 11 when closing) is loosened and deposited using an impact screwdriver (see FIG. 11). If the reactor 120 is empty and in use, it is filled with the specified and cleaned amount of aluminum granulate.

[0140] Wie Fig. 10 versinnbildlichen will, werden im Belade-Schritt die zu bearbeitenden Teile in den Reaktor geladen, entweder als Schüttgut oder mit Rack. Ist ein Rack vorgesehen, müssen die Teile darin gleichmässig befestigt sein. Der Abstand zwischen den angebrachten Teilen soll nicht kleiner als 3 cm sein. Am Beispielprojekt werden die 4 Finger lose in Reihe einzeln auf das Granulat-Bett gelegt. Jedem Batch kann noch ein Standard-Referenz-Teil zugefügt werden, durch welches dann der Prozess über Schichtdicke und Härte wert nachgeprüft werden und als Referenzteil dienen kann. Abschliessend wird die vorgegebene Zink-Mischungsmenge hinzugefügt.As shown in FIG. 10, the parts to be processed are loaded into the reactor in the loading step, either as bulk material or with a rack. If a rack is provided, the parts must be fixed evenly in it. The distance between the attached parts should not be less than 3 cm. In the example project, the 4 fingers are placed loosely in a row on the granulate bed. A standard reference part can be added to each batch, which can then be used to check the process via layer thickness and hardness value and serve as a reference part. Finally, the specified amount of zinc is added.

[0141] Wie aus Fig. 11 hervorgeht, wird zum luft- und staubdichten Verschliessen des Reaktors 120 zuerst die Stirnfläche von Deckel 122 und Reaktor 121 mit einer Bürste gereinigt und die Dichtung auf Beschädigungen kontrolliert. Deckel schliessen, und alle mit Fett geschmierten Schrauben 203 einstecken und anschrauben. Dabei werden in bewährter ManierAs can be seen from FIG. 11, to close the reactor 120 in an airtight and dustproof manner, the end face of the lid 122 and reactor 121 is first cleaned with a brush and the seal is checked for damage. Close the lid and insert and screw on all screws 203 lubricated with grease. In doing so, they are tried and tested

CH 713 079 A1 die Schrauben über Kreuz mit dem Schlagschrauber 204 angezogen. Andere Verschlussmechanismen sind auch möglich, beispielsweise, dass der Deckel gegenüber dem Reaktor mit einem Bajonettverschluss, Stufenschloss, etc., versehen ist.CH 713 079 A1 tightened the screws crosswise with the impact wrench 204. Other locking mechanisms are also possible, for example that the cover is provided with a bayonet lock, step lock, etc., opposite the reactor.

[0142] Nach dem fertigerstellten Verschliessen des Reaktors 120 wird dieser in die horizontale Position gefahren und während 3 bis 5 Minuten rotieren gelassen, damit sich die Befüllung gleichmässig innerhalb des Reaktors verteilt kann.After the finished closing of the reactor 120, the latter is moved into the horizontal position and rotated for 3 to 5 minutes so that the filling can be distributed uniformly within the reactor.

[0143] Anschliessend wird der Reaktor 120 mittels Kran zum thermischen Aufbereitung 150/130 transportiert und in den Laufwagen 130 positioniert.The reactor 120 is then transported by means of a crane for thermal processing 150/130 and positioned in the carriage 130.

2. Der Ofen wird wie folgt betrieben;2. The furnace is operated as follows;

[0144] Fig. 12 zeigt eine Gesamtansicht des operierenden Ofens 110, bei welchem der Supportwagen/Laufwagen 130 inkl. Reaktor 120 (siehe Fig. 3) eingefahren ist.FIG. 12 shows an overall view of the operating furnace 110, in which the support carriage / carriage 130 including the reactor 120 (see FIG. 3) is retracted.

[0145] Zum Starten des Prozesses muss der Ofensteuerung eine Rezeptur (Prozessparameter) in Abhängigkeit des Beladungszustandes des Reaktors (Gewicht, Oberfläche, Material) zugewiesen werden. Es stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung, die Rezeptur zuzuweisen:To start the process, the furnace control system must be assigned a recipe (process parameter) depending on the loading condition of the reactor (weight, surface area, material). There are two ways to assign the recipe:

- Direkte Übernahme einer gespeicherten Rezeptur, wie dies Fig. 13 versinnbildlichen will.- Direct takeover of a stored recipe, as shown in FIG. 13.

- Rezeptur bearbeiten oder ändern, wie dies Fig. 14 versinnbildlichen will.- Edit or change the recipe as shown in Fig. 14.

[0146] Bei einer Rezepturzusammensetzung wird wie folgt vorgegangen:In the case of a recipe composition, the procedure is as follows:

Die Rezeptur kann aus bis zu sechs Segmenten (Steps) mit je sechs Parametern zusammengestellt werden, und durch noch weitere vier Einstellungsmöglichkeiten ergänzt werden.The recipe can be composed of up to six segments (steps), each with six parameters, and supplemented by a further four setting options.

Spalte 1 [Segment] gibt Auskünfte über die Zahl der Segmente oder Prozess-Steps.Column 1 [Segment] provides information about the number of segments or process steps.

Spalte 2 [Rampe / Sprung] regelt für jedes Segment die Aufheizsteuerung entweder über eine Rampenfunktion oder über eine Sprungfunktion zu steuern:Column 2 [Ramp / jump] regulates the heating control for each segment either via a ramp function or via a step function:

• Eine Rampenfunktion steht in Abhängigkeit der erreichten Temperatur zu einer bestimmten Zeit, und sie steuert automatisch die Heizleistung des Ofens bis zur Erreichung der Soll-Temperatur.• A ramp function is dependent on the temperature reached at a certain time and it automatically controls the heating power of the furnace until the target temperature is reached.

• Bei einer Sprungfunktion ist es so, dass der Ofen mit vorgegebener Heizleistung bis zur Soll-Temperatur aufheizt.• In the case of a step function, the furnace heats up to the set temperature with the specified heating output.

Spalte 3 [Set Point TC] definiert die Soli-Temperatur für das Segment.Column 3 [Set Point TC] defines the soli temperature for the segment.

Spalte 4 [Time Rate] definiert die Dauer bis zur Erreichung der Soll- Temperatur.Column 4 [Time Rate] defines the time until the target temperature is reached.

Spalte 5-7 [TC1-TC3] definieren die maximale Temperatur (Heizleistung) der Heizelemente.Columns 5-7 [TC1-TC3] define the maximum temperature (heating output) of the heating elements.

[0147] Nachfolgend die Rezeptur für ein Beispielprojekt:In the following, the recipe for an example project:

Segment segment Rampe / Sprung Ramp / jump Set Point Set point Time Time TC1 TC1 TC2 TC2 TC3 TC3 1 1 S S 330° 330 ° 80min 80min 650°C 650 ° C 650°C 650 ° C 650°C 650 ° C 2 2 R R 360° 360 ° 15min 15 minutes 500°C 500 ° C 500°C 500 ° C 500°C 500 ° C 3 3 S S 360° 360 ° 25min 25min 450°C 450 ° C 450°C 450 ° C 450’C 450'C

[0148] Die Steuerung wird grundsätzlich im Vergleich mit der Temperatur und der Zeit geregelt.The control is basically regulated in comparison with the temperature and the time.

[0149] Die Anzeigen «Hochschutz [Guard High] und Tiefschutz [Guard Low]» in Fig. 14 dienen der fortlaufenden Kontrolle, ob die gewünschte Temperatur in der geforderten Bandbreite liegt.The displays “High Protection [Guard High] and Low Protection [Guard Low]” in FIG. 14 are used to continuously check whether the desired temperature is within the required bandwidth.

[0150] Wenn zum Beispiel im ersten Segment einen Temperatursollwert von 100 °C gewünscht wird, und ein Tiefschutz von 5 °C eingestellt ist, erlaubt die Regulierung dem System nicht in das zweite Segment zu wechseln, bevor die Temperatur des Reaktors nicht die 95 °C erreicht hat. Wenn jedoch ein Tiefschutz von 10 °C gewählt wird, würde der Wechsel in das zweite Segment beim Erreichen von 90 °C erfolgen.If, for example, a temperature setpoint of 100 ° C. is desired in the first segment and a deep protection of 5 ° C. is set, the regulation does not allow the system to switch to the second segment before the temperature of the reactor does not reach 95 ° C has reached. However, if a deep protection of 10 ° C is selected, the change to the second segment would take place when 90 ° C is reached.

[0151] Der Hochschutz erfolgt nach der gleichen Art und Weise, jedoch während des Senkens der Temperatur. Doch für Ihre Anwendung kann die Verwendung von Hochschutz eine erhebliche Verlängerung der Verarbeitungszeit bedeuten. [0152] Was die Reaktorrotation betrifft, gilt:The high protection is carried out in the same way, but during the lowering of the temperature. However, the use of high protection can significantly extend the processing time for your application. With regard to reactor rotation, the following applies:

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

Durch Veränderung des Antriebsparameters kann die Drehung des Reaktors an sich beliebig eingestellt werden, übliche Umdrehung bewegen sich zwischen 1 und 15 U/min. Indessen höhere oder tiefere Werte lassen sich jederzeit nach Bedarf einstellen.By changing the drive parameter, the rotation of the reactor itself can be set as desired, the usual rotation is between 1 and 15 rpm. Meanwhile, higher or lower values can be set at any time as required.

[0153] Nach Fertigstellung der Rezeptureingabe wird der Ofen über die Steuereinheit gestartet.[0153] After completion of the recipe input, the furnace is started via the control unit.

[0154] Laufwagen mit Reaktor wird automatisch in den Ofen gefahren, Ofendeckel senkt sich ab, Heizprozess und Reaktorrotation werden gestartet. Ein Temperaturkontrollthermoelement wird automatisch in den Reaktor eingeführt, sobald der Deckel des Ofens (Siehe Fig. 12) geschlossen ist.Carriage with reactor is automatically moved into the furnace, furnace cover lowers, heating process and reactor rotation are started. A temperature control thermocouple is automatically introduced into the reactor as soon as the furnace lid (see Fig. 12) is closed.

[0155] Am Ende des Programms werden alle diese Vorgänge umgekehrt durchgeführt.[0155] At the end of the program, all of these operations are performed in reverse.

[0156] Auf dem Steuerungsdisplay gemäss Fig. 15 werden während des Prozesses die Nummer der Rezeptur, die Temperaturen TC1-TC3 (Heizleistung), die Rezepturzeit und die Temperatur des Temperaturkontrollthermoelements im Reaktor 120 angezeigt.The number of the recipe, the temperatures TC1-TC3 (heating power), the recipe time and the temperature of the temperature control thermocouple in the reactor 120 are shown on the control display according to FIG. 15 during the process.

3. Die Kühloperation wird wie folgt betrieben:3. The cooling operation is carried out as follows:

[0157] Die eigentliche Kühleranlage, siehe Fig. 16, hat eine Kapazität für fünf oder mehr Reaktoren, davon stehen zwei in Warteposition und die restlichen in der Kühl-Zone. Eine solche Kühleranlage wird im Automatikmodus bedient und gefahren.The actual cooling system, see FIG. 16, has a capacity for five or more reactors, two of which are in the waiting position and the rest in the cooling zone. Such a cooling system is operated and operated in automatic mode.

Im Kühler 300 selbst gibt es fünf Positionen, wo der zu kühlende Reaktor 120 positioniert werden kann:In the cooler 300 itself there are five positions where the reactor 120 to be cooled can be positioned:

Die erste Position wird durch die Ladestation 301 aussen gebildet.The first position is formed by the charging station 301 on the outside.

Zweite, dritte und vierte Position befinden sich im Inneren 302 des Kühlers 300.The second, third and fourth positions are located inside 302 of cooler 300.

Die fünfte Position ist die hier nicht näher ersichtliche Entladestation aussen.The fifth position is the external unloading station, which is not shown here.

[0158] Jeweils nach 90 Minuten, unter Inanspruchnahme entsprechender Toleranzwerte, wird der Reaktor automatisch von einer Position auf die nächste freie gefahren. Der Abkühlvorgang dauert bei einem 90 Minuten-Takt demnach maximal 360 Minuten in der Summe. Der Minuten-Takt kann im Kühler-Display nach Bedarf verändert werden. Die Reaktor-Temperatur wird aus praktischen Überlegungen auf der vierten Position (letzte Position bevor der Container aus dem Kühler rausgefahren wird) gemessen. Indessen eine integrale Temperaturmessung über alle Positionen kann vorgesehen werden. Sobald der Container auf 50 °C abgekühlt ist, kann der Kühlprozess auch manuell unterbrochen werden.In each case after 90 minutes, using the corresponding tolerance values, the reactor is automatically moved from one position to the next free one. The cooling process takes a maximum of 360 minutes in total with a 90 minute cycle. The minute cycle can be changed in the cooler display as required. The reactor temperature is measured for practical reasons in the fourth position (last position before the container is moved out of the cooler). However, an integral temperature measurement over all positions can be provided. As soon as the container has cooled to 50 ° C, the cooling process can also be interrupted manually.

4. Das Entladen wird wie folgt betrieben:4. The unloading is carried out as follows:

[0159] Nach der Thermodiffusion und nach dem Abkühlen des Reaktors wird dessen Inhalt, namentlich: Aluminiumgranulat, Zink-Pulvermischung und die thermodiffundierten Bauteile, an der Entladestation entladen. Informativ wird hier auf Fig. 17 verwiesen, worin unter anderen die Hauben oder Kappen 184, 185 dargestellt sind, wobei die letztgenannte nur ansatzweise ersichtlich ist.After the thermal diffusion and after the reactor has cooled, its contents, namely: aluminum granules, zinc powder mixture and the thermally diffused components, are discharged at the unloading station. For information purposes, reference is made here to FIG. 17, in which, among other things, the hoods or caps 184, 185 are shown, the latter being only partially visible.

[0160] Nach dem Kühlvorgang wird der Reaktor mittels Kran auf die horizontal ausgerichtete Entladestation abgelegt und anschliessend während Rotation nach unten gekippt, damit das Granulat nach hinten rutschen kann. Danach werden alle Schrauben mit Hilfe des Schlagschraubers gelöst und in das dafür vorgesehene Behältnis abgelegt.After the cooling process, the reactor is placed on the horizontally oriented unloading station by means of a crane and then tilted downwards during rotation so that the granules can slide backwards. Then all screws are loosened using the impact wrench and placed in the container provided.

[0161] Vor Öffnen des Deckels soll unbedingt die Staubabsaugung eingeschaltet und diese über die Öffnung des Reaktors platzieren werden. Der Deckel wird abgenommen und abgelegt.Before opening the lid, the dust extraction system must be switched on and placed over the opening of the reactor. The lid is removed and put down.

[0162] Wie aus Fig. 18 hervorgeht, wird der Reaktor über der Sortieranlage entleert. Von Zeit zu Zeit wird der Reaktor während der Rotation immer wieder leicht angehoben, bis er komplett entleert ist. Dabei werden die bearbeiteten Teile, das Granulat und das verbliebene Zinkpulver automatisch getrennt. Beim Entladen muss die Drehgeschwindigkeit des Reaktors und die Vibrationsstärke der Sortieranlage angepasst werden. Während des Sortierens soll regelmässig die auf der Seite der Sortieranlage stehenden Granulat Behälter in einen grossen Granulat-Trichter entleert werden. Vor dem Entladen des gesamten Reaktors wird ein Werkstück vorweg entnommen, gereinigt und mit dem mobilen Permascope die aus dem Thermodiffusionsprozess resultierende Zn-Schichtdicke kontrolliert.As can be seen from FIG. 18, the reactor is emptied above the sorting system. From time to time the reactor is raised slightly during the rotation until it is completely empty. The machined parts, the granules and the remaining zinc powder are automatically separated. When unloading, the speed of rotation of the reactor and the vibration level of the sorting system must be adjusted. During the sorting process, the granulate containers on the side of the sorting system should be emptied into a large granulate funnel on a regular basis. Before the entire reactor is unloaded, a workpiece is removed in advance, cleaned and the Zn layer thickness resulting from the thermal diffusion process is checked with the mobile Permascope.

[0163] Wie aus Fig. 19 hervorgeht, wird der Reaktor nach dessen Entleeren wieder mit dem gesammelten Granulat befüllt. Dazu wird der Granulat-Trichter 303 mit Hilfe eines Staplers angehoben und am Einfüllstutzen so positioniert, dass der Reaktor noch frei drehbar ist.As can be seen from FIG. 19, the reactor is again filled with the collected granulate after it has been emptied. For this purpose, the granulate hopper 303 is lifted using a stacker and positioned on the filler neck so that the reactor can still be freely rotated.

[0164] Den Reaktor lässt man auf der höchsten Stufe drehen lassen, und der Verriegelungsmechanismus des Trichters wird gelöst. Mit einem Kunststoff-Hammer wird allenfalls leicht auf die Unterseite des Trichters geklopft, damit sämtliches Granulat in den Reaktor abfliessen kann.The reactor is allowed to rotate at the highest level and the funnel locking mechanism is released. A plastic hammer is used to tap the underside of the funnel so that all the granules can flow into the reactor.

[0165] Anschliessend wird der Reaktor 120 nach bewährter Manier wieder verschlossen. Der Deckel wird dann wieder ordentlich verschraubt. Der Inhalt wird durch Rotation innerhalb des Reaktors gleichmässig verteilt, worauf der Reaktor dann im Warteplatz für den nächsten Prozesslauf bereitsteht.Subsequently, the reactor 120 is closed again in the usual manner. The lid is then screwed back on properly. The contents are distributed evenly by rotation within the reactor, whereupon the reactor is then ready in the waiting area for the next process run.

[0166] Zum Abschluss wird das Dokument «Reaktor-Standliste» gemäss dem Vorgang nach Fig. 8 aktualisiert.Finally, the document “reactor status list” is updated in accordance with the process according to FIG. 8.

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

Bezugszeichenliste [0167]LIST OF REFERENCE SIGNS [0167]

100 Anlage100 facility

101 Verbindungsleitung zwischen 181 und 182101 connecting line between 181 and 182

102 Verbindungsleitung zwischen 182 und 183102 connecting line between 182 and 183

103 Verbindungsleitung zwischen 184 und 183103 connecting line between 184 and 183

104 Verbindungsleitung zwischen 185 und 183104 connecting line between 185 and 183

110 Kühl/Heiz-Aggregat, Ofen110 cooling / heating unit, oven

120 Reaktor120 reactor

121 Stirnfläche des Flansches121 face of the flange

122 Abdeckung, Deckel122 cover, cover

123 Supportartige Ringe123 support-like rings

124 Hintere Schliessabdeckung124 Rear closing cover

125 Anschlussrohr125 connecting pipe

126 Innere hintere Schliessabdeckung126 Inner rear closing cover

127 Aufnahme eines Thermoelementes127 Inclusion of a thermocouple

128 Thermoelement128 thermocouple

129 Griffe129 handles

130 Supportwagen, Laufwagen130 support trolleys, trolleys

131 Räder131 wheels

140 Prozessaggregat140 process unit

150 Heizelemente150 heating elements

160 Karussell, Lade/Entladestation160 carousel, loading / unloading station

180 Komplementäre Baugruppe180 Complementary assembly

181 Vibrationsgerät181 vibrator

182 Separator 181/182 Subaggregate182 separator 181/182 sub-units

183 Vakuum-Absauger183 vacuum extractor

184 Haube, Kappe184 hood, cap

185 Haube, Kappe185 hood, cap

201 Beladestation201 loading station

202 Rotationsmodus gekippt202 Rotation mode tilted

203 Schrauben203 screws

204 Schrauber204 screwdrivers

300 Kühler300 coolers

301 Erste Ladestation301 First charging station

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

302 Dritte oder vierte Ladestation302 Third or fourth charging station

303 Granulat-Trichter303 granulate hopper

Claims

Patentansprücheclaims

1. Verfahren für die Aufbringung einer Schichtstruktur durch einen in einer Anlage (100) betriebenen Thermodiffusionsprozess auf eine metallische oder intermetallische Oberfläche mindestens eines im Betrieb mechanisch belasteten oder korrosionsanfälligen Teils, welche Anlage mindestens einen durch Steuerungsprofilen gesteuerten und/oder geregelten Reaktor (120) aufweist, der zur Aufnahme einer Beladung von Teilen ausgelegt ist, wobei die Schichtstruktur auf der Oberfläche des Teils aus wenigstens einer Lage oder aus mindestens zwei gleichen oder unterschiedlichen Lagen gebildet wird, wobei die Lagen aufeinanderfolgen, parallel oder quasi-parallel zur Oberfläche des Teils oder zu einer vorangehenden Lage verlaufen, wobei mindestens die Oberfläche des im Reaktor platzierten Teils mit einer zugeführten Wärmemenge beaufschlagt wird, und diese Wärmemenge von innen und/oder von aussen den Reaktor beaufschlägt, wobei diese Wärmemenge innerhalb des Reaktors in Wirkverbindung mit metallischen und/oder intermetallischen zugegebenen Elementen oder Legierungen eine Dampfphase bildende Reaktion injiziert, welche Dampfphase durch Thermodiffusion die Bildung der Schichtstruktur einleitet oder bewerkstelligt, wobei bei mindestens zwei der aufeinanderfolgenden Lagen die Schichtstruktur durch eine gesteuerte und/oder geregelte Zuführung der Wärmemenge im prozessfortlaufenden oder quasi-prozessfortlaufenden Modus gebildet werden, wobei diese Lagen aus gleichen oder unterschiedlichen metallischen und/oder intermetallischen Beschichtungsmitteln oder Legierungen bestehen und gleiche oder unterschiedliche Schichtdicken aufweisen, wobei mindestens die letztaufgebrachte Lage der Schichtstruktur physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufweist, welche beim Teil einen maximierten Korrosionsschutz bilden, und wobei mindestens die letztaufgebrachte Lage der Schichtstruktur physikalische Werte gegen biegebedingte Rissbildungen und/oder Ablösungen aufweist, welche Werte mindestens gleich oder grösser als die durch die thermische Behandlung resultierende Duktilitätszunahme des Teils ausfallen.1. A method for applying a layer structure by means of a thermal diffusion process operated in a system (100) to a metallic or intermetallic surface of at least one part which is mechanically stressed or susceptible to corrosion during operation, which system has at least one reactor (120) controlled and / or regulated by control profiles , which is designed to hold a load of parts, the layer structure on the surface of the part being formed from at least one layer or from at least two identical or different layers, the layers being successive, parallel or quasi-parallel to the surface of the part or to a previous position, wherein at least the surface of the part placed in the reactor is supplied with an amount of heat, and this amount of heat acts on the inside and / or outside of the reactor, this amount of heat within the reactor in operative connection with met Allic and / or intermetallic added elements or alloys are injected with a vapor phase-forming reaction, which vapor phase initiates or brings about the formation of the layer structure by thermal diffusion, with the layer structure in at least two of the successive layers by controlled and / or regulated supply of the amount of heat in a process-continuous or quasi -Process continuous mode are formed, wherein these layers consist of the same or different metallic and / or intermetallic coating agents or alloys and have the same or different layer thicknesses, wherein at least the last layer of the layer structure applied has physical and / or chemical properties, which maximize corrosion protection in the part form, and wherein at least the last applied layer of the layer structure has physical values against bending-related cracking and / or detachment, which values at least are at least equal to or greater than the increase in ductility of the part resulting from the thermal treatment.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen durch eine zeitlich gesteuerte und/ oder geregelte Zuführung der Wärmemenge prozessfortlaufend gebildet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the individual layers are formed continuously by a time-controlled and / or regulated supply of the amount of heat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Thermodiffusion behandelte Teil aus Substraten oder Kleinteilen besteht.3. The method according to claim 1, characterized in that the part treated by the thermal diffusion consists of substrates or small parts.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate oder Kleinteile aus einem Eisenmetall und/oder einem Nichteisenmetall bestehen.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the substrates or small parts consist of an iron metal and / or a non-ferrous metal.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der beladene Reaktor mit einer inneren Temperatur zwischen 200° und 500 °C, vorzugsweise zwischen 280° und 380° C operiert, wobei der Sauerstoffgehalt der in dem Reaktor enthaltenen Atmosphäre auf weniger/gleich 10 Vol.-%, vorzugsweise auf weniger/gleich 5 Vol.-%, eingestellt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the loaded reactor operates with an internal temperature between 200 ° and 500 ° C, preferably between 280 ° and 380 ° C, the oxygen content of the atmosphere contained in the reactor to less than / equal to 10 % By volume, preferably less than or equal to 5% by volume.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Wärmebehandlung in dem Reaktor optional nur ein Gas zugeführt wird, welches so vorbehandelt wird, dass es einen Sauerstoffgehalt von maximal 100 ppm enthält.6. The method according to claim 5, characterized in that during the heat treatment in the reactor optionally only one gas is supplied, which is pretreated so that it contains an oxygen content of at most 100 ppm.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren aufgebrachten Lagen eine monotone oder periodisch alternierende Abfolge der Schichten zugrunde gelegt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a monotonous or periodically alternating sequence of layers is used as the basis for several layers applied.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus einem Beschichtungsmittel aus einem metallischen und/oder intermetallischen Ein-, Zwei- oder Mehrphasensystem gebildet wird.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that at least one layer of the layer structure is formed from a coating agent from a metallic and / or intermetallic single, two or multi-phase system.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus einem Beschichtungsmittel aus Zink, einer Zink-Staub-Mischung, einer Zink/Eisenlegierung, gebildet wird.9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one layer of the layer structure is formed from a coating agent made of zinc, a zinc-dust mixture, a zinc / iron alloy.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus einem Beschichtungsmittel aus einem metallischen Dreiphasensystem aus Al/Zn/Mg hergestellt wird, wobei Zn als Hauptreaktionspartner einen Anteil > 60% aufweist, AI einen solchen von 1-39%, und Mg dann die Restanz zu 100% oder annähernd 100% bildet.10. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one layer of the layer structure is produced from a coating agent from a metallic three-phase system made of Al / Zn / Mg, with Zn as the main reaction partner having a proportion> 60%, AI such of 1-39%, and Mg then forms the remainder to 100% or approximately 100%.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus mindestens einem Beschichtungsmittel mit einem zusätzlichen metallischen Phasensystem, mindestens aus Ti und/oder Sn besteht.11. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one layer of the layer structure consists of at least one coating agent with an additional metallic phase system, at least of Ti and / or Sn.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage der Schichtstruktur aus mindestens einem Beschichtungsmittel mit einem zusätzlichen metallischen Phasensystem, mindestens aus AI₃Ni₂ oder AI₃Ni besteht.12. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one layer of the layer structure consists of at least one coating agent with an additional metallic phase system, at least of Al ₃ Ni ₂ or Al ₃ Ni.

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage aus mindestens einem intermetallischen Phasensystem besteht.13. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one layer consists of at least one intermetallic phase system.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasensysteme zur Bildung der Lagen der Schichtstruktur während der Zuführung der Wärmemenge direkt oder indirekt mit mindestens einem wärmestabilisierenden Füllstoff ergänzt werden.14. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the phase systems for forming the layers of the layer structure during the supply of the amount of heat are supplemented directly or indirectly with at least one heat-stabilizing filler.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer viellagigen Schichtstruktur Zwischenschichten gebildet werden, welche unter prozessfortlaufender Wärmezufuhr aufgebracht werden und aus einem haftungsfreudigen Werkstoff gegenüber den benachbarten Lagen bestehen.15. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the case of a multi-layer structure, intermediate layers are formed which are applied while the process is continuously supplied with heat and which consist of an adhesive material with respect to the adjacent layers.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Diffusionsprozess im Reaktors innerhalb eines festgelegten Temperaturbereiches zwischen 200° und 500 °C, vorzugsweise zwischen 280° und 380° C, erfolgt, bei einer Gesamtzykluszeit zwischen < 30 bis mindestens 240 min.16. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thermal diffusion process in the reactor takes place within a predetermined temperature range between 200 ° and 500 ° C, preferably between 280 ° and 380 ° C, with a total cycle time between <30 to at least 240 min.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtzykluszeit 90 ± mindestens 30 min in beiden Richtungen beträgt.17. The method according to claim 16, characterized in that the total cycle time is 90 ± at least 30 min in both directions.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturtoleranz während des ganzen Prozessverlaufs oder innerhalb der einzelnen Schritte des Prozesses sowie gegenüber einer vorgegebenen Haltetemperatur mindestens ± 5° bis ± 20° C beträgt.18. The method according to claim 16, characterized in that the temperature tolerance during the entire process or within the individual steps of the process and compared to a predetermined holding temperature is at least ± 5 ° to ± 20 ° C.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Thermodiffusionsprozess bedingte absolute oder skalierte Zuführung der Wärmemenge für den Reaktor in Relation zum Umfang und Art der Beladungsteile steht.19. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the absolute or scaled supply of the amount of heat for the reactor, which is due to the thermal diffusion process, is related to the extent and type of the loading parts.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtzykluszeit eine Aufheizphase und eine Haltephase umfassen, wobei sich die Aufheizphase über einen Zeitraum von mindestens 0.5 h bis 2 h und die Haltephase über einen Zeitraum von mindestens 0 h bis 2 h erstrecken.20. The method according to claim 16, characterized in that the total cycle time comprises a heating phase and a holding phase, the heating phase extending over a period of at least 0.5 h to 2 h and the holding phase extending over a period of at least 0 h to 2 h.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Phasen, Aufheizphase und Haltephase, intertemporär regelmässig oder unregelmässig abgestuft aufeinanderfolgen.21. The method according to claim 20, characterized in that the two phases, heating phase and holding phase, intertemporarily successively in regular or irregular steps.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgende Abkühlungsphase des Substrats während einer Zeitspanne von kleiner, gleich oder grösser 1 h erfolgt.22. The method according to claim 21, characterized in that the subsequent cooling phase of the substrate takes place over a period of less than, equal to or greater than 1 h.

23. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage eine Schichtdicke mindestens eines Beschichtungsmittels von 1-120 pm, vorzugsweise 1-20 pm aufweist.23. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one layer has a layer thickness of at least one coating agent of 1-120 pm, preferably 1-20 pm.

24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lagen untereinander regelmässig, quasi-regelmässig oder unregelmässig in X/Y/Z-Richtung des Substrats erstrecken.24. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the layers extend among each other regularly, quasi-regularly or irregularly in the X / Y / Z direction of the substrate.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen, wenn sie durch einen vertikalen Schnitt durch die Oberfläche der Substrate dargelegt werden, flach, zackig oder onduliert zueinander verlaufen.25. The method according to claim 24, characterized in that the layers, if they are set out by a vertical cut through the surface of the substrates, run flat, jagged or undulated to one another.

26. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat oder die Substrate im Innenraum des Reaktors einer Wärmebehandlung unterworfen werden, und dass das Substrat oder die Substrate durch Thermodiffusion eine Schichtstruktur erhalten, wobei im Innenraum des Reaktors bei einer Betriebstemperatur zwischen 200° und 500 °C, vorzugsweise zwischen 280° und 380° C, mit einem anfänglichen Sauerstoffgehalt von > 1 Voi. % verfahren wird.26. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the substrate or the substrates in the interior of the reactor are subjected to a heat treatment, and that the substrate or the substrates are given a layer structure by thermal diffusion, the interior of the reactor being at an operating temperature between 200 ° and 500 ° C, preferably between 280 ° and 380 ° C, with an initial oxygen content of> 1 Voi. % is moved.

27. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat vor dessen Wärmebehandlung im Reaktor im Wesentlichen die folgenden Prozessschritte durchläuft:27. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the substrate essentially undergoes the following process steps before its heat treatment in the reactor:

(ii) Der Substrat-Rohling wird randseitig auf die abschliessende oder annähernd abschliessende Kontur des Substrats zugeschnitten;(ii) The substrate blank is cut on the edge to the final or almost final contour of the substrate;

(iii) Der zugeschnittene Substrat-Rohling wird einem thermischen Prozess unterzogen und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet.(iii) The cut substrate blank is subjected to a thermal process and press hardened in a hot forming tool.

oder (iv) Der Ausgangs-Rohling wird einem thermischen Prozess unterzogen und in einem Warmumformwerkzeug pressgehärtet;or (iv) the starting blank is subjected to a thermal process and press hardened in a hot forming tool;

(v) Der pressgehärtete Ausgangs-Rohling wird auf die abschliessende Randkontur des Substrats zugeschnitten.(v) The press-hardened starting blank is cut to the final edge contour of the substrate.

28. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleinteile mindestens die folgenden Prozessschritte durchlaufen:28. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the small parts go through at least the following process steps:

a) Optionale Reinigung der Ausgangsteile;a) Optional cleaning of the starting parts;

b) Unterziehen der Kleinteile einem thermischen Prozess im Reaktor zur Erzielung einer Schichtstruktur durch Thermodiffusion;b) subjecting the small parts to a thermal process in the reactor to achieve a layer structure by thermal diffusion;

c) Reinigung der Kleinteile.c) cleaning of small parts.

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

29. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nach dessen Wärmebehandlung und Beschichtung im Reaktor gekühlt, gereinigt, und bei mindestens 150°-250 °C während mindestens 0.5-2 h getempert wird.29. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the substrate after its heat treatment and coating in the reactor is cooled, cleaned and annealed at at least 150 ° -250 ° C for at least 0.5-2 h.

30. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (100) im Wesentlichen aus einer Beladestation für den Reaktor (120), einem Ofen (110) zur Bereitstellung der Wärmezuführung für die Durchführung des Thermodiffusionsprozess im Reaktor (120), einer für die Kühlung des Reaktors ausgelegten Station (300) nach vollzogenem Thermodiffusionsprozess, einer Entladungsstation.30. Plant for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plant (100) essentially consists of a loading station for the reactor (120), an oven (110) for providing the heat supply for carrying out the thermal diffusion process in the reactor (120), a station (300) designed for cooling the reactor after the thermal diffusion process has been completed, a discharge station.

31. Anlage nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Beladestation eine Station zur Reinigung der dem Thermodiffusionsprozess zuführbaren Teile vorgeschaltet ist.31. The system as claimed in claim 30, characterized in that a station for cleaning the parts which can be supplied to the thermal diffusion process is connected upstream of the loading station.

32. Anlage nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Entladungsstation die durch Thermodiffusionsprozess behandelten Teile einer Waschoperation und Passivierung passieren.32. System according to claim 30, characterized in that after the discharge station, the parts of a washing operation and passivation treated by the thermal diffusion process pass.

33. Anlage nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Entladungsstation einen Recyclingvorgang betreffend die für den Thermodiffusionsprozess begleitenden Elemente stattfindet.33. System according to claim 30, characterized in that after the discharge station a recycling process takes place regarding the elements accompanying the thermal diffusion process.

34. Verfahren zum Betreiben der Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (120) innerhalb der Beladestation mit einer Anzahl durch die Thermodiffusion zu behandelnden Teile beladen wird, wobei komplementär je eine Menge Aluminiumgranulat und Zinkpulvermischung zugegeben wird.34. Method for operating the plant according to one or more of claims 30 to 33, characterized in that the reactor (120) is loaded within the loading station with a number of parts to be treated by thermal diffusion, with a complementary amount of aluminum granules and zinc powder mixture being added in each case becomes.

35. Verfahren zum Betreiben der Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beladungsstation der Reaktors für den Betrieb eines Prozessganges folgende Gewichte zugrunde gelegt werden:35. Method for operating the plant according to one or more of claims 30 to 33 and 34, characterized in that the following weights are used as a basis for the operation of a process cycle at the loading station of the reactor:

Gewicht der zu behandelnden grossflächigen Teile: 220 Kg ± 50 Kg;Weight of the large parts to be treated: 220 kg ± 50 kg;

Gewicht des Aluminiumgranulats: 250 Kg ± 250 Kg; Gewicht der Zinkpulvermischung: 7 Kg ± 5 Kg.Weight of the aluminum granulate: 250 kg ± 250 kg; Weight of the zinc powder mixture: 7 kg ± 5 kg.

36. Verfahren zum Betreiben der Anlage nach Anspruch 30 und/oder nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (110) durch eine Steuerung betrieben wird, nach folgenden Kriterien:36. A method for operating the system according to claim 30 and / or according to one of claims 31 to 33, characterized in that the furnace (110) is operated by a controller, according to the following criteria:

- Die Steuerung operiert mit abgelegten Steuerungsprofilen, welche bei der Eingabe des vorzunehmenden Betriebs des Ofens abgerufen werden;- The control operates with stored control profiles which are called up when the furnace operation is to be entered;

-Die Steuerung operiert mit freiwirkenden Steuerungsprofile, welche sich auf Grund der von Sensoren erfassten Informationen für den Betrieb des Ofens fortlaufend oder adaptiv anpassen;-The control operates with freely acting control profiles, which adapt continuously or adaptively to the operation of the furnace based on the information recorded by sensors;

- Die Steuerung weist Steuerungsprofile auf, welche prädiktiv eingreifen;- The controller has control profiles that intervene predictively;

37. Verfahren zum Betreiben einer Anlage nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Ofens gleichzeitig den Betrieb des Reaktors erfasst.37. Method for operating a plant according to claim 36, characterized in that the control of the furnace simultaneously detects the operation of the reactor.

38. Anlage nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (120) mindestens aus folgenden Elementen besteht: Aus einem kopfseitigen Flansch (121), einer Abdeckung (122), einer Anzahl supportartiger Ringe (123), einer äusseren, hinteren Schliessabdeckung (124), einem Anschlussrohr (125), einer inneren, hinteren Schliessabdeckung (126), einer Aussparung (127) für die Aufnahme mindestens eines Thermoelementes (128), mindestens einer Griffe (129).38. Plant according to claim 30, characterized in that the reactor (120) consists of at least the following elements: a head-side flange (121), a cover (122), a number of support-like rings (123), an outer, rear closing cover ( 124), a connecting tube (125), an inner, rear closing cover (126), a recess (127) for receiving at least one thermocouple (128), at least one handle (129).

39. Anlage nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussrohr (125) zum Schutz des Thermoelementes (128) mit einer thermischen Isolation versehen ist.39. Installation according to claim 38, characterized in that the connecting pipe (125) for protecting the thermocouple (128) is provided with thermal insulation.

40. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach einem der Ansprüche 38, 39, dadurch gekennzeichnet, dass dem Thermodiffusionsprozess mindestens folgende Prozessschritte zugrunde gelegt werden:40. Method for operating a reactor according to one of claims 38, 39, characterized in that the thermal diffusion process is based on at least the following process steps:

a) Bei Schritt 1 wird ein schnelles Aufheizen bei maximaler Leistung zu einem berechneten Rampe auf Solltemperatur für eine berechnete Zeit eingeleitet;a) In step 1, rapid heating at maximum output is initiated to a calculated ramp to the target temperature for a calculated time;

b) Bei Schritt 2 wird ein Erhitzen bei einer reduzierten Leistung der vordefinierten Warmhaltetemperatur innerhalb der Warmhaltetemperatur-Toleranz vorgesehen, mit dem Ziel, sich möglich der berechneten Zeit zu nähern;b) In step 2, heating is provided at a reduced output of the predefined holding temperature within the holding temperature tolerance, with the aim of possibly approaching the calculated time;

c) Bei Schritt 3 geht es darum, die Aufrechterhaltung der vordefinierten Temperatur während des gesamten Betriebs zu sichern.c) Step 3 is to ensure that the predefined temperature is maintained throughout the operation.

41. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach einem der Ansprüche 38, 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermodiffusionsprozesses innerhalb des Reaktors (120) mindestens durch folgenden Steuerungsprofilen betrieben wird:41. Method for operating a reactor according to one of claims 38, 39, characterized in that the thermal diffusion process within the reactor (120) is operated at least by the following control profiles:

a) Aufgrund mindestens des Fertigungsauftrags, der Projektreihe, der Laufnummer des Auftrags, des Materials der Substrate oder Kleinteile, der Art der Substrate oder Kleinteile, des Gewichts und der Masse der Substrate oder Kleinteile, des Volumen resp. der Gesamtoberfläche der Substrate oder Kleinteile, wird durch mindestens ein abgelegtes Steuerungsprofil eine Rezeptur für die Thermodiffusion vorgegeben, welche sich auf Menge und Gewicht der für die Thermodiffusion zugrundeliegenden Elemente bezieht;a) Based on at least the production order, the project series, the serial number of the order, the material of the substrates or small parts, the type of substrates or small parts, the weight and mass of the substrates or small parts, the volume or. the total surface of the substrates or small parts, a recipe for thermal diffusion is specified by at least one stored control profile, which relates to the quantity and weight of the elements on which thermal diffusion is based;

b) Wärmehaltetemperatur;b) heat retention temperature;

c) Wärmhaltezeit;c) heat retention time;

d) Zugelassene Toleranz der Wärmhaltetemperatur;d) Permitted tolerance of heat retention temperature;

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

e) Benötigte Zeit für das Hochfahren bis die Zieltemperatur korrespondiert;e) Time required for starting up until the target temperature corresponds;

f) Benötigte Zeit für den Durchlauf innerhalb eines schnellen Aufheizen bei maximaler Leistung zu einem berechneten Rampe auf Solltemperatur für eine berechnete Zeit;f) Time required for the run within a rapid heating up at maximum output to a calculated ramp to the target temperature for a calculated time;

g) Benötigte Zeit für den Durchlauf innerhalb eines Erhitzens bei einer reduzierten Leistung der vordefinierten Warmhaltetemperatur innerhalb der Warmhaltetemperatur-Toleranz, mit dem Ziel, sich möglich der berechneten Zeit zu nähern;g) Time required for the run within a heating at a reduced power of the predefined holding temperature within the holding temperature tolerance, with the aim of possibly approaching the calculated time;

h) Eingabe der maximalen operativen Temperatur für die folgenden Abläufe: Bei Schritt 1 wird ein schnelles Aufheizen bei maximaler Leistung zu einem berechneten Rampe auf Solltemperatur für eine berechnete Zeit eingeleitet; Bei Schritt 2 wird ein Erhitzen bei einer reduzierten Leistung der vordefinierten Warmhaltetemperatur innerhalb der Warmhaltetemperatur-Toleranz vorgesehen, mit dem Ziel, sich möglich der berechneten Zeit zu nähern; Bei Schritt 3 geht es darum, die Aufrechterhaltung der vordefinierten Temperatur während des gesamten Betriebs zu sichern;h) Entering the maximum operative temperature for the following processes: In step 1, a rapid heating at maximum output is initiated to a calculated ramp to the target temperature for a calculated time; In step 2, heating is provided at a reduced output of the predefined holding temperature within the holding temperature tolerance, with the aim of possibly approaching the calculated time; Step 3 is to ensure that the pre-defined temperature is maintained throughout the operation;

i) Datum und Uhrzeit des Laufes, Start- und Laufstopps;i) date and time of the run, start and stop of the run;

j) Gesamtzykluszeit zwischen Lauf, Start- und Laufstopp;j) total cycle time between run, start and run stop;

k) Energieaufwand für den Heizkreislauf (in kWh);k) energy expenditure for the heating circuit (in kWh);

l) Energieaufwand für den Kühlzyklus (in kWh);l) energy expenditure for the cooling cycle (in kWh);

m) Anfangsparameter für den Betrieb der übrigen Stationen des Systems, vorzugsweise mindestens bezogen auf den Reaktor, dessen Drehzahl, Neigungswinkel.m) Initial parameters for the operation of the other stations in the system, preferably at least in relation to the reactor, its speed, angle of inclination.

42. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach einem der Ansprüche 38, 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (120) durch eine Steuerung betrieben wird, nach folgenden Kriterien:42. Method for operating a reactor according to one of claims 38, 39, characterized in that the reactor (120) is operated by a controller, according to the following criteria:

- Die Steuerung operiert mit abgelegten Steuerungsprofilen, welche bei der Eingabe des vorzunehmenden Betriebs des Reaktors abgerufen werden;- The control operates with stored control profiles which are called up when the reactor operation to be carried out is entered;

- Die Steuerung operiert mit freiwirkenden Steuerungsprofile, welche sich auf Grund der von Sensoren erfassten Informationen für den Betrieb des Reaktors fortlaufend oder adaptiv anpassen;- The control operates with freely acting control profiles, which adapt continuously or adaptively to the operation of the reactor based on the information recorded by sensors;

- Die Steuerung weist Steuerungsprofile auf, welche prädiktiv eingreifen- The control system has control profiles that intervene predictively

43. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Reaktors gleichzeitig den Betrieb des Ofens erfasst.43. A method of operating a reactor according to claim 42, characterized in that the control of the reactor simultaneously detects the operation of the furnace.

44. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach einem der Ansprüche 38, 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor mit einen Überdruck oder mit einem Unterdrück betrieben wird.44. Method for operating a reactor according to one of claims 38, 39, characterized in that the reactor is operated with an overpressure or with a negative pressure.

45. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor kontinuierlich mit einem Überdruck zwischen 1,01 und 1.5 bar betrieben wird.45. A method of operating a reactor according to claim 44, characterized in that the reactor is operated continuously with an overpressure between 1.01 and 1.5 bar.

46. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor kontinuierlich mit einem Unterdrück zwischen 1 und 20 mbar betrieben wird.46. A method of operating a reactor according to claim 44, characterized in that the reactor is operated continuously with a negative pressure between 1 and 20 mbar.

47. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors nach einem der Ansprüche 38,39, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der thermischen Prozesse innerhalb des Reaktors kontinuierlich regelmässig, gleichförmig/ungleichförmig, prädiktiv, verläuft, auf Grund laufend erhobener Prozesswerte und Parameter innerhalb des Reaktors.47. Method for operating a reactor according to one of claims 38, 39, characterized in that the course of the thermal processes within the reactor runs continuously in a regular, uniform / non-uniform, predictive manner, on the basis of continuously measured process values and parameters within the reactor.

48. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, 34 bis 37, 40 bis 47, für die Behandlung von Teilen durch Thermodiffusion, insbesondere von Strukturbauteilen, Sicherheitsteile, deren Einsatz einen starken Korrosionsschutz und eine hohe Duktilität voraussetzen.48. Application of the method according to one or more of claims 1 to 29, 34 to 37, 40 to 47, for the treatment of parts by thermal diffusion, in particular of structural components, safety parts, the use of which require strong corrosion protection and high ductility.

49. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur- und Sicherheitsteile aus warm- oder kaltumformbaren Rohlingen hergestellt werden, welche für Transportmittel zu Strasse, zu Bahn, zu Luft, zu Wasser bestimmt sind.49. Application of the method according to claim 48, characterized in that the structural and security parts are made from hot or cold-formable blanks which are intended for means of transport by road, by train, by air, by water.

50. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Transportmitteln zu Strasse es sich um Kraftfahrzeuge handelt.50. Application of the method according to claim 49, characterized in that the means of transport to the road are motor vehicles.

51. Erzeugnisse, welche unter Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, 34 bis 37, 40 bis 47, produziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Erzeugnissen um hochfeste Stahl- oder Al-Bauteile handelt, welche vorzugsweise für Kraftfahrzeuge bestimmt sind.51. Products which are produced using the method according to one or more of claims 1 to 29, 34 to 37, 40 to 47, characterized in that the products are high-strength steel or aluminum components which are preferably intended for motor vehicles.

52. Erzeugnisse, welche unter Verwendung eines oder mehrerer der Ansprüche 30 bis 33 und eines oder mehrerer der Ansprüche 38, 39, und durch Anwendung eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 29, 34 bis 37, 40 bis 47, hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Erzeugnissen um Metalle oder Nichtmetalle oder Hochfeste Stahlbau- oder Al-Bauteile handelt, welche vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, Anlagen, Verfahrensanlagen, Züge, Schiffe, Flugzeuge, Raketen, Plattformen, Windturbinen, Pipelines, Kraftwerke, bestimmt sind.52. Products which are produced using one or more of claims 30 to 33 and one or more of claims 38, 39, and by application of one or more of claims 1 to 29, 34 to 37, 40 to 47, characterized that the products are metals or non-metals or high-strength steel or Al components, which are preferably intended for motor vehicles, plants, process plants, trains, ships, airplanes, rockets, platforms, wind turbines, pipelines, power plants.

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

183183

Fies. 2 wNasty. 2 w

O •b26O • b26

CH 713 079 A1CH 713 079 A1

150150