DE102016106660A1

DE102016106660A1 - Anlage zur Feuerverzinkung und Feuerverzinkungsverfahren

Info

Publication number: DE102016106660A1
Application number: DE102016106660.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pinger; Lars BAUMGÜRTEL
Original assignee: Fontaine Holdings NV
Current assignee: Fontaine Holdings NV
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-09-14
Also published as: HUE047635T2; DK3400318T3; SI3400318T1; MX2018010835A; CN108884543A; EP3400318A1; CA3015539C; EP3400318B1; BR112018068229B1; PL3400318T3; BR112018068229A2; CA3015539A1; US20190048452A1; CN108884543B; ES2758519T3; US11549166B2; WO2017153062A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen, vorzugsweise zur Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile, insbesondere im diskontinuierlichen Betrieb, vorzugsweise zur Stückverzinkung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Verzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen), vorzugsweise für die Automobil- bzw. Kraftfahrzeugindustrie, mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung).
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage sowie ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) von Bauteilen (d. h. von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen)), insbesondere für die Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile (z. B. Kfz-Bauteile), im diskontinuierlichen Betrieb (sogenannte Stückverzinkung).
Metallische Bauteile jeglicher Art aus eisenhaltigem Material, insbesondere Bauteile aus Stahl, erfordern anwendungsbedingt oftmals einen effizienten Schutz vor Korrosion. Insbesondere Bauteile aus Stahl für Kraftfahrzeuge (Kfz), wie z. B. Pkw, Lkw, Nutzfahrzeuge etc., erfordern einen effizienten Korrosionsschutz, welcher auch Langzeitbelastungen standhält.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, stahlbasierte Bauteile mittels Verzinkung (Verzinken) gegenüber Korrosion zu schützen. Beim Verzinken wird der Stahl mit einer im Allgemeinen dünnen Zinkschicht versehen, um den Stahl vor Korrosion zu schützen. Dabei können verschiedene Verzinkungsverfahren eingesetzt werden, um Bauteile aus Stahl zu verzinken, d. h. mit einem metallischen Überzug aus Zink zu überziehen, wobei insbesondere die Feuerverzinkung (synonym auch als Schmelztauchverzinkung bezeichnet), die Spritzverzinkung (Flammspritzen mit Zinkdraht), die Diffusionsverzinkung (Sherard-Verzinkung), die galvanische Verzinkung (elektrolytische Verzinkung), die nicht-elektrolytische Verzinkung mittels Zinklamellenüberzügen sowie die mechanische Verzinkung zu nennen sind. Zwischen den vorgenannten Verzinkungsverfahren bestehen große Unterschiede, insbesondere im Hinblick auf die Verfahrensdurchführung, aber auch im Hinblick auf die Beschaffenheit und Eigenschaften der erzeugten Zinkschichten bzw. Zinküberzüge.
Das wohl wichtigste Verfahren zum Korrosionsschutz von Stahl durch metallische Zinküberzüge ist die Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung). Dabei wird Stahl kontinuierlich (z. B. Band und Draht) oder stückweise (z. B. Bauteile) bei Temperaturen von etwa 450 °C bis 600 °C in einen beheizten Kessel mit flüssigem Zink getaucht (Schmelzpunkt von Zink: 419,5 °C), so dass sich auf der Stahloberfläche eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink und darüber eine sehr fest haftende reine Zinkschicht ausbildet.
Bei der Feuerverzinkung wird zwischen diskontinuierlicher Stückverzinkung (vgl. z. B. DIN EN ISO 1461) und kontinuierlicher Bandverzinkung (DIN EN 10143 und DIN EN 10346) unterschieden. Sowohl das Stückverzinken als auch das Bandverzinken sind genormte bzw. standardisierte Verfahren. Bandverzinkter Stahl ist ein Vor- bzw. Zwischenprodukt (Halbzeug), welches nach dem Verzinken, insbesondere durch Umformen, Stanzen, Zuschneiden etc., weiterverarbeitet wird, wohingegen durch Stückverzinken zu schützende Bauteile zuerst vollständig gefertigt und erst danach feuerverzinkt werden (wodurch die Bauteile rundum vor Korrosion geschützt werden). Stückverzinken und Bandverzinken unterscheiden sich zudem hinsichtlich der Zinkschichtdicke, wodurch sich unterschiedliche Schutzdauern ergeben. Die Zinkschichtdicke von bandverzinkten Blechen liegt zumeist bei höchstens 20 bis 25 Mikrometern, wohingegen die Zinkschichtdicken von stückverzinkten Stahlteilen üblicherweise im Bereich von 50 bis 200 Mikrometern und sogar mehr liegen.
Die Feuerverzinkung liefert sowohl einen aktiven als auch passiven Korrosionsschutz. Der passive Schutz erfolgt durch die Barrierewirkung des Zinküberzuges. Der aktive Korrosionsschutz entsteht aufgrund der kathodischen Wirkung des Zinküberzuges. Gegenüber edleren Metallen der elektrochemischen Spannungsreihe, wie z. B. Eisen, dient Zink als Opferanode, die das darunter liegende Eisen solange vor Korrosion schützt, bis sie selbst vollständig korrodiert ist.
Bei der sogenannten Stückverzinkung nach DIN EN ISO 1461 erfolgt das Feuerverzinken von meist größeren Stahlbauteilen und -konstruktionen. Dabei werden stahlbasierte Rohlinge oder fertige Werkstücke (Bauteile) nach einer Vorbehandlung in das Zinkschmelzbad eingetaucht. Durch das Tauchen können insbesondere auch Innenflächen, Schweißnähte und schwer zugängliche Stellen der zu verzinkenden Werkstücke bzw. Bauteile gut erreicht werden.
Die konventionelle Feuerverzinkung basiert insbesondere auf dem Tauchen von Eisen- bzw. Stahlbauteilen in eine Zinkschmelze unter Ausbildung einer Zinkbeschichtung bzw. eines Zinküberzugs auf der Oberfläche der Bauteile. Zur Sicherstellung des Haftvermögens, der Geschlossenheit und der Einheitlichkeit des Zinküberzuges ist vorab im Allgemeinen eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung der zu verzinkenden Bauteile erforderlich, welche üblicherweise eine Entfettung mit nachfolgendem Spülvorgang, eine sich anschließende saure Beizung mit nachfolgendem Spülvorgang und schließlich eine Flussmittelbehandlung (d. h. ein sogenanntes Fluxen) mit nachfolgendem Trocknungsvorgang umfasst.
Der typische Verfahrensablauf beim konventionellen Stückverzinken mittels Feuerverzinkung gestaltet sich üblicherweise wie folgt. Aus Gründen der Prozessökonomie und der Wirtschaftlichkeit werden bei der Stückverzinkung identischer oder gleichartige Bauteile (z. B. Serienproduktion von Kfz-Bauteilen) diese typischerweise für den gesamten Prozess zusammengeführt bzw. gruppiert (insbesondere mittels eines gemeinsamen, beispielsweise als Traverse oder Gestell ausgebildeten Warenträgers oder einer gemeinsamen Halte- bzw. Befestigungsvorrichtung für eine Vielzahl dieser identischen bzw. gleichartigen Bauteile). Hierzu werden eine Mehrzahl von Bauteilen am Warenträger über Haltemittel, wie z. B. Anschlagmittel, Anbindedrähte oder dergleichen befestigt. Anschließend werden die Bauteile im gruppierten Zustand über den Warenträger den nachfolgenden Behandlungsschritten bzw. -stufen zugeführt.
Zunächst werden die Bauteiloberflächen der gruppierten Bauteile einer Entfettung unterzogen, um Rückstände von Fetten und Ölen zu entfernen, wobei als Entfettungsmittel üblicherweise wässrige alkalische oder saure Entfettungsmittel zur Anwendung kommen. Nach der Reinigung im Entfettungsbad schließt sich üblicherweise ein Spülvorgang an, typischerweise durch Eintauchen in ein Wasserbad, um ein Verschleppen von Entfettungsmitteln mit dem Verzinkungsgut in den nachfolgenden Prozessschritt des Beizens zu vermeiden, wobei dies insbesondere bei einem Wechsel von alkalischer Entfettung auf eine saure Base von hoher Bedeutung ist.
Anschließend erfolgt eine Beizbehandlung (Beizen), welche insbesondere zur Entfernung von arteigenen Verunreinigungen, wie z. B. Rost und Zunder, von der Stahloberfläche dient. Das Beizen erfolgt üblicherweise in verdünnter Salzsäure, wobei die Dauer des Beizvorgangs unter anderem vom Verunreinigungszustand (z. B. Verrostungsgrad) des Verzinkungsgutes und der Säurekonzentration und Temperatur des Beizbades abhängig ist. Zur Vermeidung bzw. Minimierung von Verschleppungen von Säure- und/oder Salzresten mit dem Verzinkungsgut erfolgt nach der Beizbehandlung üblicherweise ein Spülvorgang (Spülschritt).
Nachfolgend erfolgt dann das sogenannte Fluxen (Flussmittelbehandlung), wobei die zuvor entfettete und gebeizte Stahloberfläche mit einem sogenannten Flussmittel, welches typischerweise eine wässrige Lösung von anorganischen Chloriden, am häufigsten mit einer Mischung aus Zinkchlorid (ZnCl₂) und Ammoniumchlorid (NH₄Cl), umfasst. Einerseits ist es Aufgabe des Flussmittels, vor der Reaktion der Stahloberfläche mit dem schmelzflüssigen Zink eine letzte intensive Feinstreinigung der Stahloberfläche vorzunehmen und die Oxidhaut der Zinkoberfläche aufzulösen sowie eine erneute Oxidation der Stahloberfläche bis zum Verzinkungsvorgang zu verhindern. Andererseits erhöht das Flussmittel die Benetzungsfähigkeit zwischen der Stahloberfläche und dem schmelzflüssigen Zink. Nach der Flussmittelbehandlung erfolgt üblicherweise eine Trocknung, um einen festen Flussmittelfilm auf der Stahloberfläche zu erzeugen und anhaftendes Wasser zu entfernen, so dass nachfolgend unerwünschte Reaktionen (insbesondere die Bildung von Wasserdampf) im flüssigen Zinktauchbad vermieden werden.
Die auf die vorgenannte Weise vorbehandelten Bauteile werden dann durch Eintauchen in die flüssige Zinkschmelze feuerverzinkt. Bei der Feuerverzinkung mit reinem Zink liegt der Zinkgehalt der Schmelze gemäß DIN EN ISO 1461 bei mindestens 98,0 Gew.-%. Nach dem Eintauchen des Verzinkungsgutes in das geschmolzene Zink verbleibt dieses für eine ausreichende Zeitdauer im Zinkschmelzbad, insbesondere bis das Verzinkungsgut dessen Temperatur angenommen hat und mit einer Zinkschicht überzogen ist. Typischerweise wird die Oberfläche der Zinkschmelze insbesondere von Oxiden, Zinkasche, Flussmittelresten und dergleichen gereinigt, bevor dann das Verzinkungsgut wieder aus der Zinkschmelze herausgezogen wird. Das auf diese Weise feuerverzinkte Bauteil wird dann einem Abkühlvorgang (z. B. an der Luft oder in einem Wasserbad) unterzogen. Abschließend werden die Haltemittel für das Bauteil, wie z. B. Anschlagmittel, Anbindedrähte oder dergleichen, entfernt. Im Anschluss an den Verzinkungsprozess erfolgt üblicherweise eine zum Teil aufwendige Nachbearbeitung oder Nachbehandlung. Dabei werden überschüssige Zinkrückstände, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks, sowie Oxid- oder Ascherückstände, die an dem Bauteil anhaften, soweit wie möglich entfernt.
Ein Kriterium für die Güte einer Feuerverzinkung ist die Dicke des Zinküberzuges in µm (Mikrometern). In der Norm DIN EN ISO 1461 sind die Mindestwerte der geforderten Überzugsdicken angegeben, wie sie je nach Materialdicke beim Stückverzinken zu liefern sind. In der Praxis liegen die Schichtdicken deutlich über den in der DIN EN ISO 1461 angegebenen Mindestschichtdicken. Im Allgemeinen haben durch Stückverzinken hergestellte Zinküberzüge eine Dicke im Bereich von 50 bis 200 Mikrometern und sogar mehr.
Beim Verzinkungsvorgang bildet sich als Folge einer wechselseitigen Diffusion des flüssigen Zinks mit der Stahloberfläche auf dem Stahlteil ein Überzug verschiedenartig zusammengesetzter Eisen/Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der feuerverzinkten Gegenstände bleibt auf der obersten Legierungsschicht noch eine – auch als Reinzinkschicht bezeichnete – Schicht aus Zink haften, welche in ihrer Zusammensetzung der Zinkschmelze entspricht. Wegen der hohen Temperaturen beim Schmelztauchen bildet sich auf der Stahloberfläche somit zunächst eine relativ spröde Schicht auf Basis einer Legierung (Mischkristalle) zwischen Eisen und Zink aus und darüber erst die reine Zinkschicht. Die relativ spröde Eisen/Zink-Legierungsschicht verbessert zwar die Haftfestigkeit mit dem Grundmaterial, erschwert aber die Umformbarkeit des verzinkten Stahls. Höhere Siliziumgehalte im Stahl, wie sie insbesondere zur sogenannten Beruhigung des Stahls während dessen Herstellung eingesetzt werden, führen zu einer erhöhten Reaktivität zwischen der Zinkschmelze und dem Grundmaterial und in folge dessen zu einem starken Wachstum der Eisen/Zink-Legierungsschicht. Auf diese Weise kommt es zur Bildung von relativ großen Gesamtschichtdicken. Hierdurch wird zwar eine sehr lange Korrosionsschutzdauer ermöglicht, es erhöht sich jedoch auch mit zunehmender Zinkschichtdicke die Gefahr, dass die Schicht unter mechanischer Belastung, insbesondere lokalen, schlagartigen Einwirkungen, abplatzt und die Korrosionsschutzwirkung hierdurch gestört wird.
Um dem zuvor geschilderten Problem des Auftretens der schnell aufwachsenden, spröden und dicken Eisen/Zink-Legierungsschicht entgegenzuwirken und auch geringere Schichtdicken mit gleichzeitig hohem Korrosionsschutz bei der Verzinkung zu ermöglichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, der Zinkschmelze bzw. dem flüssigen Zinkbad zusätzlich Aluminium zuzusetzen. Beispielsweise wird durch eine Zugabe von 5 Gew.-% Aluminium zu einer flüssigen Zinkschmelze eine Zink/Aluminium-Legierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur gegenüber reinem Zink erzeugt. Durch die Verwendung einer Zink/Aluminium-Schmelze (Zn/Al-Schmelze) bzw. eines flüssigen Zink/Aluminium-Bades (Zn/Al-Bad) lassen sich einerseits deutlich geringere Schichtdicken für einen verlässlichen Korrosionsschutz realisieren (im Allgemeinen unterhalb von 50 Mikrometern); andererseits unterbleibt die Ausbildung der spröden Eisen/Zinn-Legierungsschicht, da das Aluminium – ohne sich auf ein bestimmte Theorie festzulegen – sozusagen zunächst eine Sperrschicht auf der Stahloberfläche des betreffenden Bauteils ausbildet, auf welche dann die eigentliche Zinkschicht abgeschieden wird. Mit einer Zink/Aluminium-Schmelze feuerverzinkte Bauteile lassen sich daher problemlos umformen, weisen aber dennoch – trotz der signifikant geringeren Schichtdicke im Vergleich zu einer konventionellen Feuerverzinkung mit einer quasi aluminiumfreien Zinkschmelze – verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften auf. Eine im Feuerverzinkungsbad eingesetzte Zink/Aluminium-Legierung weist gegenüber Reinzink verbesserte Fluiditätseigenschaften auf. Außerdem weisen Zinküberzüge, welche mittels unter Verwendung derartiger Zink/Aluminium-Legierungen durchgeführter Feuerverzinkungen erzeugt sind, eine größere Korrosionsbeständigkeit (welche zwei- bis sechsmal besser ist als die von Reinzink), eine verbesserte Formbarkeit und eine bessere Lackierbarkeit auf als aus Reinzink gebildete Zinküberzüge. Überdies lassen sich mit dieser Technologie auch bleifreie Zinküberzüge herstellen.
Ein solches Feuerverzinkungsverfahren unter Verwendung einer Zink/Aluminium-Schmelze bzw. unter Verwendung einer Zink/Aluminium-Feuerverzinkungsbads ist beispielsweise bekannt aus der WO 2002/042512 A1 und den betreffenden Druckschriftäquivalenten zu dieser Patentfamilie (z. B. EP 1 352 100 B1 , DE 601 24 767 T2 und US 2003/0219543 A1 ). Dort werden auch geeignete Flussmittel für die Feuerverzinkung mittels Zink/Aluminium-Schmelzbädern offenbart, da Flussmittelzusammensetzungen für Zink/Aluminium-Feuerverzinkungsbäder anders beschaffen sind als solche für die konventionelle Feuerverzinkung mit Reinzink. Mit dem dort offenbarten Verfahren lassen sich Korrosionsschutzüberzüge mit sehr geringen Schichtdicken (im Allgemeinen deutlich unterhalb von 50 Mikrometern und typischerweise im Bereich von 2 bis 20 Mikrometern) und mit sehr geringem Gewicht bei hoher Kosteneffizienz erzeugen, weshalb das dort beschriebene Verfahren kommerziell unter der Bezeichnung microZINQ^®-Verfahren angewendet wird.
Bei der Stückfeuerverzinkung von Bauteilen in Zink/Aluminium-Schmelzbädern besteht insbesondere bei der Großserienstückfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer bzw. gleichartiger Bauteile (z. B. Großserienstückfeuerverzinkung von Kfz-Bauteilen bzw. in der Automobilindustrie) aufgrund der schwierigeren Benetzbarkeit des Stahls mit der Zink/Aluminiumschmelze sowie der geringen Dicke der Zinkbeschichtungen bzw. Zinküberzüge ein Problem darin, mit ökonomischem Verfahrensablauf die identischen bzw. gleichartigen Bauteile stets auch identischen Prozessbedingungen und Prozessabläufen zu unterwerfen, insbesondere verlässlich und reproduzierbar eine Hochpräzisionsfeuerverzinkung durchzuführen, welche identische Maßhaltigkeiten für alle identischen oder gleichartigen Bauteile liefert. Dies erfolgt im Stand der Technik – neben einer aufwendigen Vorbehandlung, insbesondere unter Auswahl spezieller Flussmittel – typischerweise insbesondere durch besondere Prozesssteuerung während des Verzinkungsvorgangs, wie z. B. verlängerte Eintauchzeiten der Bauteile in die Zink/Aluminium-Schmelze, da nur auf diese Weise gewährleistet wird, dass keine Fehlstellen in den relativ dünnen Zinküberzügen oder keine nicht oder unvollständig beschichteten Bereiche auftreten.
Um den Verfahrensablauf bei der bekannten Stückfeuerverzinkung von identischen bzw. gleichartigen Bauteilen, insbesondere bei der Großserienstückfeuerverzinkung, ökonomisch zu gestalten und einen identischen Verfahrensablauf zu gewährleisten, ist es beim Stand der Technik so, dass eine Vielzahl der zu verzinkenden identischen bzw. gleichartigen Bauteile z. B. auf einem gemeinsamen Warenträger oder dergleichen zusammengefasst oder gruppiert und im gruppierten Zustand durch die einzelnen Verfahrensstufen, und insbesondere das Verzinkungsbad geführt werden.
Die bekannte Stückfeuerverzinkung hat jedoch verschiedene Nachteile. Bei einer mehrlagigen Behängung des Warenträgers und insbesondere bei gleicher Eintauch- wie Austauchbewegung des Warenträgers verweilen die Bauteile bzw. Bauteilbereiche zwangsläufig nicht gleich lang in der Zinkschmelze. Hieraus resultieren unterschiedlich lange Reaktionszeiten zwischen dem Material der Bauteile und der Zinkschmelze und daraus unterschiedliche Zinkschichtdicken auf den Bauteilen. Des weiteren wirken sich bei hochtemperatursensiblen Bauteilen, insbesondere bei hoch- und höchstfesten Stählen, wie z. B. für Federstähle, Fahrwerks- und Karosseriekomponenten und pressgehärtete Umformteile, unterschiedliche Verweilzeiten in der Zinkschmelze auf die mechanischen Kennwerte des Stahls aus. Im Hinblick auf die Gewährleitung von definierten Kennwerten der Bauteile ist zwangsläufig die Einhaltung von definierten Prozessparametern für jedes einzelne Bauteil erforderlich.
Weiterhin kommt es beim Herausziehen der Bauteile aus der Zinkschmelze zwangsläufig zum Abfließen des Zinks und Abtropfen an Bauteilkanten und -ecken. Hierdurch entstehen Zinknasen am Bauteil. Die Beseitigung dieser Zinknasen im Nachgang, die üblicherweise manuell vorzunehmen ist, stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar, insbesondere wenn es um die Verzinkung von großen Stückzahlen und/oder die Einhaltung hoher Anforderungen an Toleranzen geht. Bei einem vollbeladenen Warenträger ist es in der Regel nicht möglich, alle Bauteile zu erreichen und dort einzeln die Zinknasen direkt an der Verzinkungsstelle zu entfernen. Üblicherweise sind die verzinkten Bauteile nach der Verzinkung vom Warenträger abzunehmen und müssen einzeln manuell untersucht und nachbearbeitet werden, was sehr aufwendig ist.
Des weiteren ist es bei der bekannten Stückfeuerverzinkung so, dass die Eintauch- und Austauchbewegung des Warenträgers in und aus dem Verzinkungsbad an der gleichen Stelle stattfindet. Durch das prozessbedingte Auftreten von Zinkasche als Reaktionsprodukt aus dem Flussmittel und der Zinkschmelze nach dem Eintauchen der Bauteile, die sich an der Oberfläche des Zinkbades ansammelt, ist es vor dem Austauchen zwingend notwendig, die Zinkasche von der Oberfläche durch Abziehen oder Wegspülen zu entfernen, um ein Anhaften an den verzinkten Bauteilen beim Herausziehen zu vermeiden, so dass sich möglichst keine Verunreinigungen am verzinkten Bauteil ergeben. Im Hinblick auf die Vielzahl der sich im Zinkbad befindenden Bauteile und die vergleichsweise schlechte Zugänglichkeit der Oberfläche des Verzinkungsbades stellt sich die Entfernung der Zinkasche von der Badoberfläche regelmäßig als sehr aufwendig und teilweise problematisch dar. Zum einen ergibt sich bei der Entfernung der Zinkasche von der Oberfläche des Verzinkungsbades eine zeitliche Verzögerung des Prozesses bei gleichzeitiger Reduzierung der Produktivität und zum anderen eine Fehlerquelle im Hinblick auf die Verzinkungsqualität der einzelnen Bauteile.
Letztlich bleiben bei der bekannten Stückfeuerungsverzinkung Verunreinigungen und Zinknasen an den verzinkten Bauteilen, die durch manuelles Nacharbeiten zu entfernen sind. Diese Nacharbeitung ist regelmäßig sehr kosten- und zeitaufwendig. Diesbezüglich ist zu beachten, dass hier mit Nacharbeit nicht nur die Reinigung bzw. Ausbesserung gemeint ist, sondern insbesondere auch die visuelle Prüfung einbezogen ist. Prozessbedingt besteht bei allen Bauteilen die Gefahr, dass Verunreinigungen anhaften oder Zinknasen vorliegen, die es zu entfernen gilt. Entsprechend müssen alle Bauteile einzeln in Augenschein genommen werden. Allein diese Prüfung, ohne gegebenenfalls notwendige anschließende Arbeitsschritte, stellt einen sehr hohen Kostenaufwand dar, insbesondere im Bereich der Großserie mit sehr vielen zu prüfenden Bauteilen und sehr hohen Qualitätsanforderungen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem besteht daher in der Bereitstellung einer Anlage bzw. eines Verfahrens zur Stückverzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen) mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) in einer Zink/Aluminium-Schmelze (d. h. in einem flüssigen Zink/Aluminium-Bad), vorzugsweise für die Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile (z. B. Kfz-Bauteile), wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermieden oder aber wenigstens abgeschwächt werden sollen.
Insbesondere soll eine solche Anlage bzw. ein solches Verfahren bereitgestellt werden, welche(s) gegenüber herkömmlichen Feuerverzinkungsanlagen bzw. -verfahren eine verbesserte Prozessökonomie und einen effizienteren, insbesondere flexibleren Prozessablauf ermöglichen.
Zur Lösung des zuvor geschilderten Problems schlägt die vorliegende Erfindung – gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – eine Anlage zur Feuerverzinkung gemäß Anspruch 1 vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage sind Gegenstand der diesbezüglichen Anlagenunteransprüche.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung – gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ein Verfahren zur Feuerverzinkung gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der diesbezüglichen Verfahrensunteransprüche.
Es versteht sich bei den nachfolgenden Ausführungen von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt ausgeführt sind, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer gesonderten Erwähnung bedarf.
Bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen gewichtsbezogenen Angaben, insbesondere relativen Mengen- oder Gewichtsangaben, ist weiterhin zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass sie sich in der Summe unter Einbeziehung aller Komponenten bzw. Inhaltsstoffe, insbesondere wie nachfolgend definiert, stets zu 100 % bzw. 100 Gew.-% ergänzen bzw. addieren; dies versteht sich aber für den Fachmann von selbst.
Im Übrigen gilt, dass der Fachmann – anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt – von den nachfolgend angeführten Bereichsangaben erforderlichenfalls abweichen kann, ohne dass er den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.
Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder andernfalls mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungs- bzw. Messmethoden ermittelt bzw. bestimmt werden können.
Dies vorausgeschickt, wird die vorliegende Erfindung nunmehr nachfolgend im Detail erläutert.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Feuerverzinkung bzw. Schmelztauchverzinkung von Bauteilen, vorzugsweise für die Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile, insbesondere im diskontinuierlichen Betrieb, vorzugsweise zur Stückverzinkung, mit einer Fördereinrichtung mit wenigstens einem Warenträger zur gruppierten Förderung einer Mehrzahl von an dem Warenträger zu befestigenden Bauteilen, einer gegebenenfalls dezentral vorgesehenen Entfettungseinrichtung zur Entfettung der Bauteile, einer Oberflächenbehandlungseinrichtung, insbesondere Beizeinrichtung, vorzugsweise zur chemischen, insbesondere nass-chemischen und/oder mechanischen Oberflächenbehandlung der Bauteile, vorzugsweise zur Beizung der Oberflächen der Bauteile, einer Flussmittelauftragseinrichtung zur Flussmittelauftrag auf die Oberfläche der Bauteile und einer Feuerverzinkungseinrichtung zur Feuerverzinkung der Bauteile mit einem eine schmelzflüssige Zink/Aluminium-Legierung aufweisenden Verzinkungsbad.
Erfindungsgemäß ist bei einer Anlage der vorgenannten Art zur Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe eine Vereinzelungseinrichtung zum vorzugsweise automatisierten Zuführen, Eintauchen und Austauchen eines vom Warenträger vereinzelten Bauteils in das Verzinkungsbad der Feuerverzinkungseinrichtung vorgesehen.
Verfahrensgemäß betrifft die Erfindung dementsprechend ein Verfahren zur Feuerverzinkung bzw. Schmelztauchverzinkung von Bauteilen unter Verwendung einer schmelzflüssigen Zink/Aluminium-Legierung, vorzugsweise zur Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile, insbesondere im diskontinuierlichen Betrieb, vorzugsweise zur Stückverzinkung. Dabei ist vorgesehen, dass die Bauteile vor der Feuerverzinkung an einem Warenträger zur gruppierten Förderung befestigt werden. Nachfolgend werden die Bauteile einer Oberflächenbehandlung, vorzugsweise einer chemischen, insbesondere nass-chemischen, und/oder mechanischen Oberflächenbehandlung, insbesondere einer Beizung unterzogen. Anschließend werden die Bauteile auf ihrer Oberfläche mit einem Flussmittelauftrag versehen und dann die an ihrer Oberfläche mit dem Flussmittel versehenen Bauteile in einem eine schmelzflüssige Zink/Aluminium-Legierung aufweisenden Verzinkungsbad einer Feuerverzinkung unterzogen.
Erfindungsgemäß ist bei dem vorgenannten Verfahren vorgesehen, dass bei der Feuerverzinkung die Bauteile vom Warenträger vereinzelt und/oder im vereinzelten Zustand, vorzugsweise automatisiert, dem Verzinkungsbad zugeführt, hierin eingetaucht und anschließend hieraus ausgetaucht werden.
Im Ergebnis unterscheidet sich die Erfindung vom Stand der Technik dadurch, dass die Bauteile aus dem ursprünglich gruppierten Zustand vereinzelt und im vereinzelten Zustand dem Verzinkungsbad der Zink/Aluminium-Legierung zugeführt werden. Diese, auf den ersten Blick unwirtschaftlich und prozessverzögernd erscheinende Maßnahme hat sich überraschenderweise als besonders bevorzugt erwiesen, insbesondere im Hinblick auf die Herstellung hochpräzisionsfeuerverzinkter Bauteile.
Im Hinblick auf ökonomische Aspekte ist von der erfindungsgemäßen Lösung zunächst Abstand genommen worden, da bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Stückverzinkungsprozess je nach Größe und Gewicht teilweise mehrere hundert Bauteile an einen Warenträger angehängt und gleichzeitig gemeinsam verzinkt werden. Eine Vereinzelung der Bauteile vom Warenträger vor der Verzinkung und eine Verzinkung im vereinzelten Zustand erhöht damit zunächst einmal die Zeitdauer des reinen Verzinkungsprozesses erheblich.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist allerdings erkannt worden, dass insbesondere bei bestimmten Bauteilen, wie hoch- und höchstfesten Stählen, die temperatursensibel sind, ein gezieltes und optimiertes Handling der Bauteile beim eigentlichen Verzinkungsprozess notwendig ist. Bei der Einzelverzinkung im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anlage bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ohne weiteres gewährleistet werden, dass die Bauteile jeweils für sich identischen Prozessparametern unterliegen. Gerade für Federstähle oder Fahrwerks- und Karosseriekomponenten aus hoch- und höchstfesten Stählen, wie z. B. pressgehärtete Umformteile, spielt dies eine erhebliche Rolle. Durch die Vereinzelung der Bauteile zum Verzinken ist es möglich, dass die Reaktionszeiten zwischen dem Stahl und der Zinkschmelze jeweils gleich sind. Hieraus resultiert letztlich eine immer gleiche Zinkschichtdicke. Darüber hinaus werden die Kennwerte der Bauteile durch die Verzinkung in identischer Weise beeinflusst, da durch die Erfindung gewährleistet wird, dass die Bauteile jeweils identischen Prozessparametern ausgesetzt worden sind.
Ein weiterer, erheblicher Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vereinzelung jedes Bauteil exakt manipuliert und behandelt werden kann, zum Beispiel durch spezielle Dreh- und Lenkbewegungen des Bauteils beim Ausziehen aus der Schmelze. Hierdurch kann der Nachbearbeitungsaufwand deutlich reduziert bis zum Teil gänzlich vermieden werden. Des weiteren bietet die Erfindung die Möglichkeit, dass Zinkascheanhaftungen deutlich verringert und zum Teil sogar vermieden werden können. Dies ist möglich, da der erfindungsgemäße Prozess so gesteuert werden kann, dass ein zu verzinkendes Bauteil im vereinzelten Zustand nach dem Eintauchen von der Eintauchstelle wegbewegt und zu einer von der Eintauchstelle entfernten Stelle hinbewegt wird. Anschließend erfolgt das Austauchen. Während im Bereich der Eintauchstelle die Zinkasche aufsteigt und sich auf der Oberfläche der Eintauchstelle befindet, befinden sich an der Austauchstelle wenige oder keine Zinkaschereste. Durch diese spezielle Technik können Zinkascheanhaftungen erheblich verringert bis vermieden werden.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, dass unter Berücksichtigung der bei der Erfindung zum Teil nicht mehr notwendigen Nachbearbeitung die Gesamtproduktionsdauer bei der Herstellung von verzinkten Bauteilen gegenüber dem Stand der Technik sogar verringert werden kann, die Erfindung also letztlich eine höhere Produktivität liefert, und zwar insbesondere deshalb, da die manuell vorzunehmende Nachbearbeitung beim Stand der Technik sehr zeitaufwendig ist.
Ein weiterer anlagentechnischer Vorteil bei einer vereinzelten Verzinkung besteht darin, dass kein breiter und tiefer, sondern nur ein schmaler Verzinkungskessel notwendig ist. Hierdurch reduziert sich die Oberfläche des Verzinkungsbades, die auf diese Weise besser abgeschirmt werden kann, so dass die Abstrahlungsverluste maßgeblich reduziert werden können.
Im Ergebnis ergeben sich durch die Erfindung mit der vereinzelten Verzinkung Bauteile mit höherer Qualität und Sauberkeit an der Oberfläche, wobei die Bauteile als solche jeweils identischen Prozessbedingungen ausgesetzt worden sind und damit über gleiche Bauteilkennwerte verfügen. Auch unter wirtschaftlichen Aspekten bietet die Erfindung wirtschaftliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, da die Herstellungsdauer unter Berücksichtigung der nicht mehr notwendigen oder zum Teil sehr eingeschränkten Nachbearbeitung um bis zu 20 % verringert werden kann.
Bei der Erfindung ist es möglich, dass nach der anfänglichen Gruppierung der Bauteile über den bzw. an dem Warenträger die Vereinzelung nach der Oberflächenbehandlung oder nach dem Flussmittelauftrag vorgenommen wird. Vorrichtungsgemäß ist die Vereinzelung der Bauteile vom Warenträger über die Vereinzelungseinrichtung dann im Anschluss an die Entfettung oder im Anschluss an die Oberflächenbehandlung, insbesondere Beizung, oder im Anschluss an der Flussmittelauftrag vorgesehen. Bei durchgeführten Versuchen unter Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten ist festgestellt worden, dass es am zweckmäßigsten ist, dass die Bauteile vom Warenträger nach dem Flussmittelauftrag vereinzelt werden, die Vereinzelungseinrichtung sich also zwischen der Feuerverzinkungseinrichtung und der Flussmittelauftragseinrichtung befindet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Entfettung, die Oberflächenbehandlung und der Flussmittelauftrag im gruppierten Zustand der Bauteile, während nur die Verzinkung im vereinzelten Zustand vorgenommen wird.
Vorrichtungsgemäß ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vereinzelungseinrichtung wenigstens ein zwischen der Flussmittelauftragseinrichtung und der Feuerverzinkungseinrichtung angeordnetes Vereinzelungsmittel aufweist. Dieses Vereinzelungsmittel ist dann bevorzugt so ausgebildet, dass es aus der Gruppe der Bauteile eines der Bauteile entnimmt und es anschließend der Feuerverzinkungseinrichtung zur Feuerverzinkung zuführt. Das Vereinzelungsmittel kann dabei das Bauteil unmittelbar vom Warenträger abnehmen oder entnehmen oder aber das Bauteil von der Bauteilgruppe, die vom Warenträger bereits abgestellt worden ist, entnehmen. Dabei versteht es sich, dass es grundsätzlich auch möglich ist, dass mehr als ein Vereinzelungsmittel vorgesehen ist, also gleichzeitig eine Mehrzahl vereinzelter Bauteile im vereinzelten Zustand feuerverzinkt werden. In diesem Zusammenhang versteht es sich dann auch, dass zumindest der Verzinkungsprozess der vereinzelten Bauteile in identischer Weise durchgeführt wird, auch wenn Bauteile von unterschiedlichen Vereinzelungsmitteln gleichzeitig oder zeitlich versetzt und unabhängig voneinander durch die Feuerverzinkungseinrichtung bzw. das Verzinkungsbad geführt werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage und des zugehörigen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Vereinzelungsmittel zwar so ausgebildet ist, dass es aus der Gruppe der Bauteile eines der Bauteile entnimmt, dass entnommene Bauteil aber nicht unmittelbar der Verzinkung zuführt. Das Vereinzelungsmittel kann das aus der Gruppe der Bauteile entnommene Bauteil beispielsweise an ein zur Vereinzelungseinrichtung gehörendes Fördersystem, z. B. einen Warenträger oder eine Monorail-Bahn, übergeben, über welches das vereinzelte Bauteil dann im vereinzelten Zustand verzinkt wird. Letztlich ist bei dieser Ausführungsform anlagengemäß vorgesehen, dass die Vereinzelungseinrichtung wenigstens zwei Vereinzelungsmittel aufweist, nämlich ein erstes Vereinzelungsmittel, das die Vereinzelung der Bauteile aus der Gruppe der Bauteile vornimmt, und wenigstens ein zweites Vereinzelungsmittel, beispielsweise in Art eines Fördersystems, das dann das vereinzelte Bauteil durch das Verzinkungsbad führt.
Bei einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Vereinzelungsmittel derart ausgebildet, dass ein vereinzeltes Bauteil in einen Eintauchbereich des Bads eintaucht, dann vom Eintauchbereich zu einem benachbarten Austauchbereich bewegt und nachfolgend im Austauchbereich ausgetaucht wird. Wie zuvor bereits ausgeführt worden ist, entsteht an der Oberfläche des Eintauchbereichs Zinkasche als Reaktionsprodukt des Flussmittels mit der Zinkschmelze. Durch die Bewegung des in die Zinkschmelze eingetauchten Bauteils vom Eintauchbereich zum Austauchbereich hin befindet sich an der Oberfläche des Austauchbereichs keine oder kaum Zinkasche. Auf diese Weise bleibt die Oberfläche des ausgetauchten verzinkten Bauteils frei oder zumindest im wesentlichen frei von Zinkascheanhaftungen. Dabei versteht es sich, dass der Eintauchbereich dem Austauchbereich benachbart ist, es sich also um räumlich voneinander beabstandete und sich insbesondere nicht überschneidende Bereiche des Verzinkungsbades handelt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgenannten Erfindungsgedankens ist im übrigen vorgesehen, dass das Bauteil nach dem Eintauchen zumindest so lange im Eintauchbereich des Verzinkungsbades verbleibt, bis die Reaktionszeit zwischen der Bauteiloberfläche und der Zink/Aluminium-Legierung des Verzinkungsbades beendet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Zinkasche, die sich innerhalb der Schmelze nach oben bewegt, sich lediglich an der Oberfläche des Eintauchbereichs ausbreitet. Anschließend kann das Bauteil dann in den Austauchbereich, der im wesentlichen frei von Zinkasche ist, bewegt und dort ausgetaucht werden.
Bei Versuchen, die im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführt worden sind, ist festgestellt worden, dass es zweckmäßig ist, wenn das Bauteil zwischen 20 % bis 80 %, vorzugsweise wenigstens 50 % der Verzinkungsdauer im Bereich des Eintauchbereichs verbleibt und erst anschließend in den Austauchbereich bewegt wird. Anlagentechnisch bedeutet dies, dass die Vereinzelungseinrichtung bzw. das oder die zugehörigen Vereinzelungsmittel durch eine entsprechende Steuerung so ausgelegt und bedarfsweise aufeinander abgestimmt sind, dass der vorgenannte Verfahrensablauf problemlos durchgeführt werden kann.
Insbesondere bei Bauteilen aus temperatursensiblen Stählen und bei kundenspezifischen Anforderungen nach Bauteilen mit möglichst identischen Produkteigenschaften ist anlagen- und verfahrensgemäß vorgesehen, dass das Vereinzelungsmittel derart ausgebildet ist, dass alle vom Warenträger vereinzelten Bauteile in identischer Weise, insbesondere mit identischer Bewegung, in identischer Anordnung und/oder mit identischer Zeit, durch das Verzinkungsbad geführt werden. Dies lässt sich letztlich ohne weiteres durch eine entsprechende Steuerung der Vereinzelungseinrichtung bzw. des wenigstens einen zugeordneten Vereinzelungsmittels realisieren. Durch die identische Handhabung haben identische Bauteile, also Bauteile, die aus jeweils gleichem Material bestehen und die jeweils gleiche Form haben, jeweils identische Produkteigenschaften. Hierzu gehören nicht nur gleiche Zinkschichtdicken, sondern auch identische Kennwerte der verzinkten Bauteile, da diese jeweils in identischer Weise durch das Verzinkungsbad geführt worden sind.
Des weiteren bietet die Erfindung anlagen- und verfahrensgemäß durch die Vereinzelung den Vorteil, dass Zinknasen leichter vermieden werden können. Hierzu ist anlagengemäß eine Abstreifeinrichtung im Anschluss an den Austauchbereich vorgesehen, wobei bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens das Vereinzelungsmittel derart ausgebildet ist, dass alle vom Warenträger vereinzelten Bauteile nach dem Austauchen an der Abstreifeinrichtung zum Abstreifen von flüssigem Zink in identischer Weise vorbeigeführt werden. Bei einer alternativen Ausgestaltung, die aber auch in Kombination mit der Abstreifeinrichtung realisiert werden kann, ist vorgesehen, dass alle vom Warenträger vereinzelten Bauteile in identischer Weise nach dem Austauchen derart bewegt werden, dass Tropfnasen flüssigen Zinks entfernt werden, insbesondere abtropfen und/oder gleichmäßig auf den Bauteiloberflächen verteilt werden. Durch die Erfindung ist es im Ergebnis damit möglich, jedes einzelne Bauteil definiert nicht nur durch das Verzinkungsbad, sondern auch entweder in einer bestimmten Positionierung, beispielsweise einer Schrägstellung des Bauteils zu führen und, an einem oder mehreren Abstreifern vorbeizubewegen und/oder das Bauteil durch spezielle Dreh- und/oder Lenkbewegungen nach dem Austauchen so zu bewegen, so dass Zinknasen zumindest im wesentlichen vermieden werden.
Im übrigen weist die erfindungsgemäße Anlage bevorzugt eine Mehrzahl von Spüleinrichtungen, gegebenenfalls mit mehreren Spülstufen auf. So ist bevorzugt eine Spüleinrichtung im Anschluss an die Entfettungseinrichtung und/oder im Anschluss an die Oberflächenbehandlungseinrichtung vorgesehen. Durch die einzelnen Spüleinrichtungen ist letztlich sichergestellt, dass die in der Entfettungseinrichtung verwendeten Entfettungsmittel bzw. die in der Oberflächenbehandlungseinrichtung eingesetzten Oberflächenbehandlungsmittel nicht in die nächste Verfahrensstufe eingetragen werden.
Des weiteren weist die erfindungsgemäße Anlage bevorzugt eine Trocknungseinrichtung im Anschluss an die Flussmittelauftragseinrichtung auf, so dass das Flussmittel nach dem Aufbringen auf die Oberfläche der Bauteile getrocknet wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein Flüssigkeitseintrag aus der Flussmittellösung in das Verzinkungsbad erfolgt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist im Anschluss an die Feuerverzinkungseinrichtung eine Abkühleinrichtung, insbesondere eine Abschreckeinrichtung, vorgesehen, an der das Bauteil nach der Feuerverzinkung abgekühlt bzw. abgeschreckt wird.
Weiterhin kann insbesondere im Anschluss an die Abkühleinrichtung eine Nachbehandlungseinrichtung vorgesehen sein. Die Nachbehandlungseinrichtung dient insbesondere einer Passivierung, Versiegelung oder Farbgebung der verzinkten Bauteile. Die Nachbehandlungsstufe kann aber auch beispielsweise die Nachbearbeitung, insbesondere das Entfernen von Verunreinigungen und/oder das Entfernen von Zinknasen, umfassen. Wie zuvor ausgeführt worden ist, ist der Nachbearbeitungsschritt bei der Erfindung gegenüber dem im Stand der Technik bekannten Verfahren aber erheblich verringert und zum Teil sogar überflüssig.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage und/oder ein Verfahren der vorgenannten Art, wobei die Bauteile eisenbasierte und/oder eisenhaltige Bauteile, insbesondere stahlbasierte und/oder stahlbasierte Bauteile, sogenannte Stahlbauteile, vorzugsweise Kfz-Bauteile oder Bauteile für den Automobilbereich sind. Alternativ oder ergänzend enthält das Verzinkungsbad Zink und Aluminium in einem Zink/Aluminium-Gewichtsverhältnis im Bereich von 55–99,999:0,001–45, bevorzugt 55–99,97:0,03–45, insbesondere 60–98:2–40, vorzugsweise 70–96:4–30. Alternativ oder ergänzend weist das Verzinkungsbad nachfolgende Zusammensetzung auf, bei der die Gewichtsangaben auf das Verzinkungsbad bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% resultiert:

(i) Zink, insbesondere in Mengen im Bereich von 55 bis 99,999 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 98 Gew.-%,
(ii) Aluminium, insbesondere in Mengen ab 0,001 Gew.-%, vorzugsweise ab 0,005 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0,03 bis 45 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 0,1 bis 45 Gew.-%,
(iii) gegebenenfalls Silizium, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,0001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 2 Gew.-%;
(iv) gegebenenfalls mindestens ein weiterer Inhaltsstoff und/oder gegebenenfalls mindestens eine Verunreinigung, insbesondere aus der Gruppe der Alkalimetalle wie Natrium und/oder Kalium, Erdalkalimetalle wie Kalzium und/oder Magnesium und/oder Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Antimon, Wismut, insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 0,0001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 5 Gew.-%.

Im Zusammenhang mit durchgeführten Versuchen ist festgestellt worden, dass sich bei Zinkbädern mit der zuvor angegebenen Zusammensetzung sehr dünne und sehr homogene Beschichtungen am Bauteil erreichen lassen, die insbesondere den hohen Anforderungen an die Bauteilqualität im Kraftfahrzeugbau genügen.
Alternativ oder ergänzend weist das Flussmittel folgende Zusammensetzung auf, wobei die Gewichtsangaben auf das Flussmittel bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% resultiert:

(i) Zinkchlorid (ZnCl₂), insbesondere in Mengen im Bereich von 50 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 58 bis 80 Gew.-%;
(ii) Ammoniumchlorid (NH₄Cl), insbesondere in Mengen im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 42 Gew.-%;
(iii) gegebenenfalls mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalisalz, bevorzugt Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%;
(iv) gegebenenfalls mindestens ein Metallchlorid, bevorzugt Schwermetallchlorid, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe von Nickelchlorid (NiCl₂), Manganchlorid (MnCl₂), Bleichlorid (PbCl₂), Cobaltchlorid (CoCl₂), Zinnchlorid (SnCl₂), Antimonchlorid (SbCl₃) und/oder Wismutchlorid (BiCl₃), insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 0,0001 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 10 Gew.-%;
(v) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Additiv, vorzugsweise Netzmittel und/oder Tensid, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%.

Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, dass die Flussmittelauftragseinrichtung, insbesondere das Flussmittelbad der Flussmittelauftragseinrichtung, das Flussmittel in vorzugsweise wässriger Lösung enthält, insbesondere in Mengen und/oder Konzentrationen des Flussmittels im Bereich von 200 bis 700 g/l, insbesondere 350 bis 550 g/l, vorzugsweise 500 bis 550 g/l, und/oder dass das Flussmittel als vorzugsweise wässrige Lösung eingesetzt wird, insbesondere mit Mengen und/oder Konzentrationen des Flussmittels im Bereich von 200 bis 700 g/l, insbesondere 350 bis 550 g/l, vorzugsweise 500 bis 550 g/l.
Bei Versuchen mit einem Flussmittel in der vorgenannten Zusammensetzung und/oder Konzentration insbesondere in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Zink/Aluminium-Legierung ist festgestellt worden, dass sich sehr geringe Schichtdicken, insbesondere von kleiner 20 µm ergeben, was mit einem geringen Gewicht und verringerten Kosten einhergeht. Gerade im Kfz-Bereich sind dies wesentliche Kriterien.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt:
1 einen schematischen Verfahrensablauf der einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage und des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Verfahrensschritt,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage und des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren bei einem weiteren Verfahrensschritt und
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage und des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren bei einem weiteren Verfahrensschritt.
In 1 ist ein Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer erfindungsgemäßen Anlage 1 schematisch dargestellt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass es sich bei dem gezeigten Ablaufschema um ein nach der Erfindung mögliches Verfahren handelt, einzelne Verfahrensschritte aber auch weggelassen oder in einer anderen Reihenfolge als dargestellt und nachfolgend beschrieben, vorgesehen sein können. Auch können weitere Verfahrensschritte vorgesehen sein. Im übrigen ist es so, dass nicht alle Verfahrensstufen grundsätzlich in einer räumlich zusammengefassten Anlage 1 vorgesehen sein müssen. Auch die dezentrale Realisierung einzelner Verfahrensstufen ist möglich.
In dem in 1 dargestellten Ablaufschema bezeichnet die Stufe A die Anlieferung und das Ablegen von zu verzinkenden Bauteilen 2 an einer Verbindungsstelle. Die Bauteile 2 sind im vorliegenden Beispiel bereits mechanisch oberflächenbehandelt, insbesondere sandgestrahlt. Dies kann, muss aber nicht vorgesehen sein.
In der Stufe B werden die Bauteile 2 mit einem Warenträger 7 einer Fördereinrichtung 3 zu einer Gruppe von Bauteilen 2 verbunden. Zum Teil werden die Bauteile 2 auch untereinander und damit nur mittelbar mit dem Warenträger 7 verbunden. Auch ist es möglich, dass der Warenträger 7 einen Korb, ein Gestell oder dergleichen aufweist, in den bzw. in das die Bauteile 2 eingelegt werden.
In der Stufe C erfolgt eine Entfettung der Bauteile 2. Hierbei werden alkalische oder saure Entfettungsmittel 11 eingesetzt, um Rückstände von Fetten und Ölen an den Bauteilen 2 zu beseitigen.
In der Stufe D ist eine Spülung, insbesondere mit Wasser, der entfetteten Bauteile 2 vorgesehen. Hierbei werden die Reste von Entfettungsmittel 11 von den Bauteilen 2 abgespült.
Im Verfahrensschrift E erfolgt ein Beizen der Oberflächen der Bauteile 2, also eine nass-chemische Oberflächenbehandlung. Üblicherweise erfolgt das Beizen in verdünnter Salzsäure.
An die Stufe E schließt sich die Stufe F an, wobei es sich hierbei wiederum um eine Spülung, insbesondere mit Wasser handelt, um ein Verschleppen des Beizmittels in die nachfolgenden Verfahrensstufen zu vermeiden.
Die entsprechend gereinigten und gebeizten, zu verzinkenden Bauteile 2 werden dann, noch immer als Gruppe an dem Warenträger 4 zusammengefasst, gefluxt, nämlich einer Flussmittelbehandlung unterzogen. Die Flussmittelbehandlung in der Stufe H erfolgt vorliegend ebenfalls in einer wässrigen Flussmittellösung. Nach einer hinreichenden Verweildauer im Flussmittel 23 wird der Warenträger 7 mit den Bauteilen 2 in der Stufe I einer Trocknung zugeführt, um einen festen Flussmittelfilm auf der Oberfläche der Bauteile 2 zu erzeugen und anhaftendes Wasser zu entfernen.
Im Verfahrensschritt J werden die zuvor als Gruppe zusammengefassten Bauteile 2 vereinzelt, also aus der Gruppe entnommen, und anschließend im vereinzelten Zustand weiterbehandelt. Die Vereinzelung kann dabei dadurch erfolgen, dass die Bauteile 2 einzeln vom Warenträger 7 abgenommen werden oder auch dadurch, dass der Warenträger 7 die Gruppe von Bauteilen 2 zunächst ablegt und die Bauteile 2 dann einzeln aus der Gruppe entnommen werden.
Nach der Vereinzelung im Schritt J werden die Bauteile 2 nun in der Stufe K feuerverzinkt. Hierzu werden die Bauteile 2 jeweils für sich in ein Verzinkungsbad 28 eingetaucht und nach einer vorgegebenen Verweildauer wieder ausgetaucht.
An das Verzinken im Verfahrensschritt K schließt sich ein Abtropfen des noch flüssigen Zinks in der Stufe L an. Das Abtropfen erfolgt dabei beispielsweise durch Entlangfahren des im vereinzelten Zustand verzinkten Bauteils 2 an einem oder mehrere Abstreifern einer Abstreifeinrichtung oder durch vorgegebene Schwenk- und Drehbewegungen des Bauteils 2, was entweder zum Abtropfen oder aber zur gleichmäßigen Verteilung des Zinks auf der Bauteiloberfläche führt.
Anschließend wird das verzinkte Bauteil im Schritt M abgeschreckt.
An das Abschrecken im Verfahrensschritt M schließt sich eine Nachbehandlung in der Stufe N an, bei der es sich beispielsweise um eine Passivierung, Versiegelung oder organische oder anorganische Beschichtung des verzinkten Bauteils 2 handeln kann. Die Nachbehandlung schließt aber auch eine möglicherweise vorzunehmende Nachbearbeitung des Bauteils 2 ein.
In den 2 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage 1 schematisch dargestellt.
In den 2 bis 4 ist in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage 1 zur Feuer- bzw. Schmelztauchverzinkung von Bauteilen 2 dargestellt. Die Anlage 1 ist zur Feuerverzinkung einer Vielzahl identischer Bauteile 2 im diskontinuierlichen Betrieb, der sogenannten Stückverzinkung vorgesehen. Insbesondere ist die Anlage 1 zur Feuerverzinkung von Bauteilen 2 in Großserien ausgelegt und geeignet. Die Großserienverzinkung bezeichnet eine Verzinkung, bei der nacheinander mehr als 100, insbesondere mehr als 1000 und bevorzugt mehr als 10.000 identische Bauteile 2 verzinkt werden, ohne dass zwischendurch Bauteile 2 anderer Form und Größe verzinkt werden.
Die Anlage 1 weist eine Fördereinrichtung 3 zur Förderung bzw. zum gleichzeitigen Transport einer Mehrzahl von Bauteilen 2 auf, die zu einer Gruppe zusammengefasst sind. Bei der Fördereinrichtung 3 handelt es sich vorliegend um eine Kranbahn mit einer Schienenführung 4, an der eine Laufkatze 5 mit Hubwerk verfahrbar ist. Über ein Hubseil 6 ist mit der Laufkatze 5 ein Warenträger 7 verbunden. Der Warenträger 7 dient zur Halterung und Befestigung der Bauteile 2. Die Verbindung der Bauteile 2 mit dem Warenträger 7 erfolgt üblicherweise an einer Verbindungsstelle 8 der Anlage, an der die Bauteile 2 zur Verbindung mit dem Warenträger 7 gruppiert werden.
An die Verbindungsstelle 8 schließt sich eine Entfettungseinrichtung 9 an. Die Entfettungseinrichtung 9 weist ein Entfettungsbecken 10 auf, in dem sich ein Entfettungsmittel 11 befindet. Das Entfettungsmittel 11 kann sauer oder basisch sein. An die Entfettungseinrichtung 9 schließt sich eine Spüleinrichtung 12 an, die ein Spülbecken 13 mit darin befindlichem Spülmittel 14 aufweist. Bei dem Spülmittel 14 handelt es sich vorliegend um Wasser. An die Spüleinrichtung 12, dieser also in Verfahrensrichtung nachgeschaltet, ist eine als Beizeinrichtung 15 ausgebildete Oberflächenbehandlungseinrichtung zur nass-chemischen Oberflächenbehandlung der Bauteile 2. Die Beizeinrichtung 15 weist ein Beizbecken 16 mit einem darin befindlichen Beizmittel 17 auf. Bei dem Beizmittel 17 handelt es sich vorliegend um verdünnte Salzsäure.
Im Anschluss an die Beizeinrichtung 15 ist erneut eine Spüleinrichtung 18 mit Spülbecken 19 und darin befindlichem Spülmittel 20 vorgesehen. Bei dem Spülmittel 20 handelt es sich wiederum um Wasser.
In Verfahrensrichtung hinter der Spüleinrichtung 18 befindet sich eine Flussmittelauftragseinrichtung 21 mit einem Flussmittelbecken 22 und darin befindlichem Flussmittel 23. Das Flussmittel enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform Zinkchlorid (ZnCl₂) in einer Menge von 58 bis 80 Gew.-% sowie Ammoniumchlorid (NH₄Cl) in der Menge von 7 bis 42 Gew.-% auf. Des weiteren sind gegebenenfalls in geringer Menge Alkali- und/oder Erdalkalisalze sowie gegebenenfalls dem gegenüber in weiter verringerter Menge ein Schwermetallchlorid vorgesehen. Des weiteren ist gegebenenfalls noch ein Netzmittel in geringen Mengen vorgesehen. Es versteht sich, dass die vorgenannten Gewichtsangaben auf das Flussmittel 23 bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% ausmachen. Im übrigen liegt das Flussmittel 23 in wässriger Lösung vor, und zwar in einer Konzentration im Bereich von 500 bis 550 g/l.
Hinzuweisen ist darauf, dass die vorgenannten Einrichtungen 9, 12, 15, 18 und 21 grundsätzlich jeweils eine Mehrzahl von Becken aufweisen können. Diese einzelnen Becken, aber auch die zuvor beschriebenen Becken, sind kaskadenartig hintereinander angeordnet.
An die Flussmittelauftragseinrichtung 21 schließt sich eine Trocknungseinrichtung 24 an, um anhaftendes Wasser vom Flussmittelfilm, der sich auf der Oberfläche der Bauteile 2 befindet, zu entfernen.
Des weiteren weist die Anlage 1 eine Feuerverzinkungseinrichtung 25 auf, in der die Bauteile 2 feuerverzinkt werden. Die Feuerverzinkungseinrichtung 25 weist ein Verzinkungsbecken 26 auf, gegebenenfalls mit einer oberseitig vorgesehenen Einhausung 27. Im Verzinkungsbecken 26 befindet sich ein Verzinkungsbad 28, das eine Zink/Aluminium-Legierung enthält. Konkret weist das Verzinkungsbad 60 bis 98 Gew.-% an Zink und 2 bis 40 Gew.-% an Aluminium auf. Des weiteren sind gegebenenfalls geringe Mengen an Silizium und gegebenenfalls in weiter verringerten Anteilen eine geringe Menge an Alkali- und/oder Erdalkalimetallen sowie Schwermetallen vorgesehen. Dabei versteht es sich, dass die vorgenannten Gewichtsangaben auf das Verzinkungsbad 28 bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% ausmachen.
In Verfahrensrichtung nach der Feuerverzinkungseinrichtung 25 befindet sich eine Abkühleinrichtung 29, die zum Abschrecken der Bauteile 2 nach der Feuerverzinkung vorgesehen ist. Schließlich ist nach der Abkühleinrichtung 29 eine Nachbehandlungseinrichtung 30 vorgesehen, in der die feuerverzinkten Bauteile 2 nachbehandelt und/oder nachbearbeitet werden können.
Zwischen der Trocknungseinrichtung 24 und der Feuerverzinkungseinrichtung 25 befindet sich eine Vereinzelungseinrichtung 31, die zum automatisierten Zuführen, Eintauchen und Austauchen eines vom Warenträger 7 vereinzelten Bauteils 2 in das Verzinkungsbad 28 der Feuerverzinkungseinrichtung 25 vorgesehen ist. Die Vereinzelungseinrichtung 31 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Vereinzelungsmittel 32 auf, das zur Handhabung der Bauteile 2, nämlich zur Entnahme eines Bauteils 2 aus der Gruppe der Bauteile 2 bzw. zur Abnahme der gruppierten Bauteile 2 vom Warenträger 7 sowie zum Zuführen, Eintauchen und Austauchen des vereinzelten Bauteils 2 in das Verzinkungsbad 28 vorgesehen ist.
Zur Vereinzelung befindet sich zwischen dem Vereinzelungsmittel 32 und der Trocknungseinrichtung 24 eine Übergabestelle 33, an der die Bauteile 2 entweder abgelegt oder aber insbesondere im hängenden Zustand vom Warenträger 7 und damit von der Gruppe entnehmbar bzw. vereinzelbar sind. Hierzu ist das Vereinzelungsmittel 32 bevorzugt so ausgebildet, dass es in Richtung der Übergabestelle 33 und von dieser weg bewegbar ist und/oder in Richtung auf die Verzinkungseinrichtung 25 und von dieser weg bewegbar ist.
Im Übrigen ist das Vereinzelungsmittel 32 derart ausgebildet, dass es ein in das Verzinkungsbad 28 vereinzelt eingetauchtes Bauteil 2 vom Eintauchbereich zu einem benachbarten Austauchbereich bewegt und anschließend im Austauchbereich austaucht. Der Eintauchbereich und der Austauchbereich sind dabei voneinander beabstandet, entsprechen also einander nicht. Insbesondere überschneiden sich die beiden Bereiche auch nicht. Dabei erfolgt die Bewegung vom Eintauchbereich zum Austauchbereich erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, nämlich nach Abschluss der Reaktionszeit des Flussmittels 23 mit der Oberfläche der jeweils zu verzinkenden Bauteile 2.
Des Weiteren verfügt die Vereinzelungseinrichtung 31 zentral und/oder das Vereinzelungsmittel 32 lokal über eine Steuerungseinrichtung, wonach die Bewegung des Vereinzelungsmittels 32 derart erfolgt, dass alle vom Warenträger 7 vereinzelten Bauteile 2 mit identischer Bewegung, in identischer Anordnung und mit identischer Zeit durch das Verzinkungsbad 28 geführt werden.
Nicht dargestellt ist, dass sich oberhalb des Verzinkungsbades 28 und noch innerhalb der Einhausung 27 ein Abstreifer einer nicht dargestellten Abstreifeinrichtung befindet, der zum Abstreifen von flüssigem Zink vorgesehen ist. Im übrigen kann das Vereinzelungsmittel 32 über die zugeordnete Steuereinrichtung auch so gesteuert sein, dass ein bereits verzinktes Bauteil 2 noch innerhalb der Einhausung 27 beispielsweise durch entsprechende Drehbewegungen derart bewegt wird, dass überschüssiges Zink abtropft und/oder alternativ dazu gleichmäßig auf der Bauteiloberfläche verteilt wird.
In den 2 bis 4 sind nun verschiedene Zustände beim Betrieb der Anlage 1 dargestellt. 2 zeigt einen Zustand, bei dem an der Verbindungsstelle 8 eine Vielzahl von zu verzinkenden Bauteilen 2 abgelegt sind. Oberhalb der Gruppe von Bauteilen 2 befindet sich der Warenträger 7. Nach Absenken des Warenträgers 7 werden die Bauteile 2 am Warenträger 7 befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bauteile 2 lagenweise angeordnet. Hierbei können alle Bauteile 7 jeweils mit dem Warenträger 7 verbunden werden. Es ist aber auch möglich, dass lediglich die obere Lage von Bauteilen 2 mit dem Warenträger 7 verbunden wird, während die folgende Lage mit der jeweils darüberliegenden Lage verbunden wird. Auch ist es möglich, dass die Gruppe von Bauteilen 2 in einem korbartigen Gestell oder dergleichen angeordnet ist.
In 3 befindet sich die Gruppe von Bauteilen 2 oberhalb der Beizeinrichtung 15. Die Stufen C und D, nämlich das Entfetten und Spülen, sind bereits vorgenommen worden.
In 4 ist die Gruppe von Bauteilen 2 an der Übergabestelle 33 abgelegt worden. Die Laufkatze 5 befindet sich auf dem Weg zurück zur Verbindungsstelle 8, an der sich bereits neu zu verzinkende Bauteile 2 als Gruppe befinden. Von der an der Übergabestelle 33 abgelegten Gruppe von Bauteilen 2 ist über das Vereinzelungsmittel 32 bereits ein Bauteil 2 entnommen worden, das kurz vor der Zuführung in die Feuerverzinkungseinrichtung 25 steht.
Bezugszeichenliste

1: Anlage
2: Bauteil
3: Fördereinrichtung
4: Schienenführung
5: Laufkatze
6: Hubseil
7: Warenträger
8: Verbindungsstelle
9: Entfettungseinrichtung
10: Entfettungsbecken
11: Entfettungsmittel
12: Spüleinrichtung
13: Spülbecken
14: Spülmittel
15: Beizeinrichtung
16: Beizbecken
17: Beizmittel
18: Spüleinrichtung
19: Spülbecken
20: Spülmittel
21: Flussmittelauftragseinrichtung
22: Flussmittelbecken
23: Flussmittel
24: Trocknungseinrichtung
25: Feuerverzinkungseinrichtung
26: Verzinkungsbecken
27: Einhausung
28: Verzinkungsbad
29: Abkühleinrichtung
30: Nachbehandlungseinrichtung
31: Vereinzelungseinrichtung
32: Vereinzelungsmittel
33: Übergabestelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2002/042512 A1 [0018]
EP 1352100 B1 [0018]
DE 60124767 T2 [0018]
US 2003/0219543 A1 [0018]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 1461 [0006]
DIN EN 10143 [0006]
DIN EN 10346 [0006]
DIN EN ISO 1461 [0008]
DIN EN ISO 1461 [0014]
Norm DIN EN ISO 1461 [0015]
DIN EN ISO 1461 [0015]

Claims

Anlage (1) zur Feuerverzinkung von Bauteilen (2), vorzugsweise zur Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile (2), insbesondere im diskontinuierlichen Betrieb, vorzugsweise zur Stückverzinkung, mit einer Fördereinrichtung (3) mit wenigstens einem Warenträger (7) zur gruppierten Förderung einer Mehrzahl von an dem Warenträger (7) zu befestigenden Bauteilen, einer gegebenenfalls dezentral vorgesehenen Entfettungseinrichtung (9) zur Entfettung der Bauteile (2), einer Oberflächenbehandlungseinrichtung, insbesondere Beizeinrichtung (15), vorzugsweise zur chemischen, insbesondere nass-chemischen, und/oder mechanischen Oberflächenbehandlung der Bauteile (2), vorzugsweise zur Beizung der Oberflächen der Bauteile (2), einer Flussmittelauftragseinrichtung (21) zum Flussmittelauftrag auf die Oberfläche der Bauteile (2) und einer Feuerverzinkungseinrichtung (25) zur Feuerverzinkung der Bauteile (2) mit einem eine schmelzflüssige Zink/Aluminium-Legierung aufweisenden Verzinkungsbad (28), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vereinzelungseinrichtung (31) zum vorzugsweise automatisierten Zuführen, Eintauchen und Austauchen eines vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteils (2) in das Verzinkungsbad (28) der Feuerverzinkungseinrichtung (27) vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelung der Bauteile (2) vom Warenträger (7) über die Vereinzelungseinrichtung (31) im Anschluss an die Entfettung oder im Anschluss an die Oberflächenbehandlung, insbesondere Beizung, oder im Anschluss an den Flussmittelauftrag vorgesehen ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (31) wenigstens ein insbesondere zwischen der Flussmittelauftragseinrichtung (21) und der Feuerverzinkungseinrichtung (25) angeordnetes Vereinzelungsmittel (32) aufweist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vereinzelungsmittel (32) derart ausgebildet ist, dass ein vereinzeltes Bauteil (2) in einen Eintauchbereich des Verzinkungsbades (28) eintaucht, dann vom Eintauchbereich zu einem benachbarten Austauchbereich bewegt und nachfolgend im Austauchbereich ausgetaucht wird; und/oder dass das Vereinzelungsmittel (32) derart ausgebildet ist, dass alle vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteile (2) in identischer Weise, insbesondere mit identischer Bewegung, in identischer Anordnung und/oder mit identischer Zeit, durch das Verzinkungsbad (28) geführt werden.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstreifeinrichtung im Anschluss an den Austauchbereich des Verzinkungsbades (28) vorgesehen ist, insbesondere wobei das Vereinzelungsmittel (32) derart ausgebildet ist, dass alle vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteile (2) nach dem Austauchen an der Abstreifeinrichtung zum Abstreifen in identischer Weise vorbeigeführt werden; und/oder dass das Vereinzelungsmittel (32) derart ausgebildet ist, dass alle vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteile in identischer Weise nach dem Austauchen derart bewegt werden, dass Tropfnasen entfernt werden, insbesondere abtropfen und/oder gleichmäßig auf den Bauteiloberflächen verteilt werden.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Spüleinrichtung (12, 18), insbesondere mit jeweils wenigstens einer Spülstufe vorgesehen ist, insbesondere wobei die Spüleinrichtung (12, 18) im Anschluss an die Entfettungseinrichtung (9) und/oder im Anschluss an die Oberflächenbehandlungseinrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise eine Spüleinrichtung (12, 18) jeweils im Anschluss an die Entfettungseinrichtung (9) und im Anschluss an die Oberflächenbehandlungseinrichtung vorgesehen ist; und/oder dass eine Trocknungseinrichtung (24) im Anschluss an die Flussmittelauftragseinrichtung (21) vorgesehen ist; und/oder dass im Anschluss an die Feuerverzinkungseinrichtung (25) eine Abkühleinrichtung (29), insbesondere Abschreckeinrichtung, vorgesehen ist; und/oder dass im Anschluss an die Feuerverzinkungseinrichtung (25) und gegebenenfalls an die optionale Abkühleinrichtung (29) eine Nachbehandlungseinrichtung (30) vorgesehen ist.
Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen (2) unter Verwendung einer schmelzflüssigen Zink/Aluminium-Legierung, vorzugsweise zur Großserien-Feuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile (2), insbesondere im diskontinuierlichen Betrieb, vorzugsweise zur Stückverzinkung, wobei die Bauteile (2) vor der Feuerverzinkung an einem Warenträger (7) zur gruppierten Förderung befestigt werden, nachfolgend die Bauteile (2) einer Oberflächenbehandlung, vorzugsweise einer chemischen, insbesondere nass-chemischen, und/oder mechanischen Oberflächenbehandlung, insbesondere einer Beizung, unterzogen werden, anschließend die Bauteile (2) auf ihrer Oberfläche mit einem Flussmittel (23) versehen werden und dann die an ihrer Oberfläche mit dem Flussmittel (23) versehenen Bauteile (2) in einem eine schmelzflüssige Zink/Aluminium-Legierung aufweisenden Verzinkungsbad (28) einer Feuerverzinkung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feuerverzinkung die Bauteile (2) vom Warenträger (7) vereinzelt und/oder im vereinzelten Zustand, vorzugsweise automatisiert, dem Verzinkungsbad (28) zugeführt, hierin eingetaucht und anschließend hieraus ausgetaucht werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) vom Warenträger (7) nach der Oberflächenbehandlung, insbesondere Beizung, oder nach dem Flussmittelauftrag vereinzelt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein vereinzeltes Bauteil (2) in einen Eintauchbereich des Verzinkungsbades (28) eingetaucht, dann vom Eintauchbereich zu einem benachbarten Austauchbereich bewegt und nachfolgend im Austauchbereich ausgetaucht wird, insbesondere wobei das vereinzelte Bauteil (2) erst nach Abschluss der Reaktionszeit des Flussmittels (23) mit der Zink/Aluminium-Legierung aus dem Eintauchbereich zum Austauchbereich bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteile (2) in identischer Weise, insbesondere mit identischer Bewegung in identischer Anordnung und/oder mit identischer Zeit, durch das Verzinkungsbad (28) geführt werden; und/oder dass alle vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteile (2) nach dem Austauchen an einer Abstreifeinrichtung zum Abstreifen der flüssigen Zink/Aluminium-Legierung in identischer Weise vorbeigeführt werden; und/oder dass alle vom Warenträger (7) vereinzelten Bauteile (2) in identischer Weise nach dem Austauchen derart bewegt werden, dass Tropfnasen der flüssigen Zink/Aluminium-Legierung entfernt werden, insbesondere abtropfen und/oder gleichmäßig auf der Bauteiloberfläche verteilt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) nach der Entfettung und/oder nach der Oberflächenbehandlung, insbesondere Beizung, gespült werden, insbesondere jeweils ein- oder mehrfach gespült werden, vorzugsweise wobei die Bauteile (2) nach der Entfettung und nach der Oberflächenbehandlung, insbesondere Beizung gespült werden, insbesondere jeweils ein- oder mehrfach gespült werden; und/oder dass das Flussmittel (23) nach dem Aufbringen auf die Oberfläche der Bauteile (2) getrocknet wird und/oder dass die Bauteile (2) nach dem Aufbringen des Flussmittels (23) getrocknet werden und/oder dass das Bauteil (2) nach der Feuerverzinkung abgekühlt, insbesondere abgeschreckt wird und/oder dass das Bauteil (2) nach der Feuerverzinkung, insbesondere nach der gegebenenfalls vorgesehenen Abkühlung nachbehandelt wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2) eisenbasierte und/oder eisenhaltige Bauteile (2), insbesondere stahlbasierte und/oder stahlhaltige Bauteile (2), vorzugsweise Kfz-Bauteile oder Bauteile (2) für den Automobilbereich sind; und/oder dass das Verzinkungsbad (28) Zink und Aluminium in einem Zink/Aluminium-Gewichtsverhältnis im Bereich von 55–99,999:0,001–45, bevorzugt im Bereich von 55–99,97:0,03–45, insbesondere im Bereich von 60–98:2–40, vorzugsweise im Bereich von 70–96:4–30, enthält; und/oder dass das Verzinkungsbad (28) folgende Zusammensetzung aufweist, wobei die Gewichtsangaben auf das Verzinkungsbad (28) bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% resultiert: (i) Zink, insbesondere in Mengen im Bereich von 55 bis 99,999 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 98 Gew.-%; (ii) Aluminium, insbesondere in Mengen ab 0,001 Gew.-%, vorzugsweise ab 0,005 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0,03 bis 45 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 40 Gew.-%, (iii) ggf. Silizium, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,0001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 2 Gew.-%; (iv) ggf. mindestens ein weiterer Inhaltsstoff und/oder Verunreinigung, insbesondere aus der Gruppe von Alkalimetallen wie Natrium und/oder Kalium, Erdalkalimetallen wie Calcium und/oder Magnesium und/oder Schwermetallen wie Cadmium, Blei, Antimon, Wismut, insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 0,0001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 5 Gew.-%; und/oder dass das Flussmittel (23) folgende Zusammensetzung aufweist, wobei die Gewichtsangaben auf das Flussmittel (23) bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% resultiert: (i) Zinkchlorid (ZnCl₂), insbesondere in Mengen im Bereich von 50 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 58 bis 80 Gew.-%; (ii) Ammoniumchlorid (NH₄Cl), insbesondere in Mengen im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 42 Gew.-%; (iii) ggf. mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalisalz, bevorzugt Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%; (iv) ggf. mindestens ein Metallchlorid, bevorzugt Schwermetallchlorid, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe von Nickelchlorid (NiCl₂), Manganchlorid (MnCl₂), Bleichlorid (PbCl₂), Cobaltchlorid (CoCl₂), Zinnchlorid (SnCl₂), Antimonchlorid (SbCl₃) und/oder Wismutchlorid (BiCl₃), insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 0,0001 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 10 Gew.-%; (v) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Additiv, vorzugsweise Netzmittel und/oder Tensid, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%, und/oder dass Flussmittelauftragseinrichtung (21), insbesondere das Flussmittelbecken (22) der Flussmittelauftragseinrichtung (21), das Flussmittel (23) in vorzugsweise wässriger Lösung enthält, insbesondere in Mengen und/oder Konzentrationen des Flussmittels (23) im Bereich von 200 bis 700 g/l, insbesondere 350 bis 550 g/l, vorzugsweise 500 bis 550 g/l, und/oder dass das Flussmittel als vorzugsweise wässrige Lösung eingesetzt wird, insbesondere mit Mengen und/oder Konzentrationen des Flussmittels im Bereich von 200 bis 700 g/l, insbesondere 350 bis 550 g/l, vorzugsweise 500 bis 550 g/l.