DE19501747C2

DE19501747C2 - Beschichtetes Metallmaterial, insbesondere Baumaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19501747C2
Application number: DE19501747A
Authority: DE
Inventors: Jay F Carey; Mehrooz Zamanzadeh
Original assignee: Louis Berkman Co
Current assignee: Louis Berkman Co
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-01-21
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2015-01-22
Also published as: CA2140948C; CA2140948A1; JP2779781B2; FR2721327A1; US5429882A; FR2721327B1; US5492772A; JPH083711A; GB9501313D0; DE19501747A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Metallmaterial, insbesondere für Dachbeläge, Fassadenverkleidungen und andere Baumaterialien, mit einem Grundmetall, das mit einer hochkorrosionsbeständigen Zinn- Zink-Legierungsbeschichtung versehen ist. Die Erfindung ist wei ter auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Metallma terials gerichtet.

Vor allem betrifft die Erfindung Baumaterialien in Form von Ble chen oder einem sonstigen Flachmaterial, die in ihrer Verwendung umweltfreundlich sind und eine lange Lebensdauer und eine an sprechende Farbgebung haben.

Beschichtete Metallwerkstoffe für Dachbeläge sind aus der US-PS 4 987 716, der US-PS 4 934 120 und der DE-OS 43 09 500 be kannt, deren Inhalt zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Er findungsbeschreibung gemacht wird, insbesondere auch in Bezug auf das hier offenbarte Heißtauchverfahren. Die vorliegende Erfindung ist bevorzugt auf die Beschichtung von Band- bzw. Blechmaterial, insbesondere aus Stahl und zwar vor allem im Heißtauchverfahren und zum Aufbringen einer Beschichtung aus Zink und Zinn gerichtet, obwohl sie breitere Anwendung hat.

Baumaterialien, wie metallene Dachbelagsysteme und metallene Wand- bzw. Fassadenverkleidungssysteme, die aus biegbaren Metal len in unterschiedlichen Blechstärken bestehen, werden seit lan gem verwendet. Hierbei wird für das Metallmaterial zumeist Koh lenstoffstahl, rostfreier Stahl, Kupfer und auch Aluminium ver wendet. Diese metallenen Baumaterialien werden zumeist mit kor rosionsfesten Beschichtungen versehen, um eine rasche Oxidation der Metallfläche zu verhindern und damit die Lebensdauer der Me tallmaterialien zu erhöhen. Eine weit verbreitete und beliebte korrosionsbeständige Beschichtung für Kohlenstoffstahl und für rostfreien Stahl ist die Ternebeschichtung, die vor allem für Dachbelagwerkstoffe bevorzugt wird, weil sie verhältnismäßig ko stengünstig ist, sich leicht aufbringen läßt, hervorragende Kor rosionsschutzeigenschaften aufweist und schließlich auch bei ih rer Verwitterung eine wünschenswerte Farbgebung annimmt. Die Ternebeschichtung besteht aus einer Legierung, die im allgemei nen etwa 80% Blei und als Rest Zinn enthält. Die Ternebeschich tung wird zumeist im sogenannten Heißtauchverfahren auf die me tallenen Trägerstoffe, d. h. die Baumaterialien aufgebracht, wo bei diese in das Schmelzbad des Ternemetalls eingetaucht werden.

Obwohl ternebeschichtete Metallbleche hervorragende Korrosions festigkeiten aufweisen und in der Vergangenheit für zahlreiche Anwendungszwecke vorgesehen wurden, sind diese Beschichtungen auf Umweltbedenken gestoßen. Vor allem in neuerer Zeit sind Um welt- und Sicherheitsbestiminungen erlassen worden oder in Vorbe reitung, die die Verwendung von bleihaltigen Werkstoffen unter sagen. Da die Ternelegierung einen sehr hohen Bleianteil ent hält, sind hiermit beschichtete Werkstoffe für verschiedene Ar ten ihrer Verwendung verboten worden, wie z. B. für wasserfüh rende Bedachungssysteme. Unter dem Gesichtspunkt, daß das Blei möglicherweise aus der Ternebeschichtung ausgelaugt werden könnte, sind die beschichteten Metallmaterialien für unter schiedliche Anwendungsbereiche im Bausektor als unzweckmäßig oder unerwünscht verworfen worden.

Die Ternelegierung hat im übrigen den weiteren Nachteil, daß die neu aufgebrachte Ternebeschichtung sehr stark glänzend und stark reflektierend ist. Infolgedessen kann diese Beschichtung an Ge bäuden oder deren Dachsystemen häufig nicht verwendet werden, insbesondere in Flughafenbereichen und auch bei militärischen Einrichtungen. Zwar verliert die Ternebeschichtung mit der Re duktion bzw. der Verwitterung ihrer Komponenten die hochreflek tierenden Eigenschaften. Dieser Vorgang dauert aber mindestens etwa einhalb bis zwei Jahre, wenn die Ternebeschichtung hierbei der Atmosphäre ausgesetzt ist. Infolgedessen müssen die Terneme talle über eine längere Zeitperiode zwischengelagert werden, be vor sie in den speziellen Anwendungsbereichen zur Verwendung kommen können. Die Zeitdauer der Zwischenlagerung erhöht sich, wenn die ternebeschichteten Materialien zu Rollen aufgewickelt gelagert werden und die Rollen nicht der Einwirkung der Atmo sphäre unterliegen. Unabhängig davon weist aber das Ternemate rial, wenn es verwittert ist, eine ansprechende und beliebte grau-erdfarbene Farbtönung auf.

In der Nahrungsmittelindustrie ist die Beschichtung von Kohlen stoffstahl mit Zinn allgemein üblich. Auf dem speziellen Gebiet der Baumaterialien ist aber eine Zinnbeschichtung für die hier verwendeten Metallwerkstoffe bisher nicht in Betracht gezogen worden. Üblicherweise wird in der Nahrungsmittelindustrie die Zinnbeschichtung von Kohlenstoffstahl im elektrolytischen Ver fahren aufgebracht. Hierbei ist aber die Dicke der Beschichtung sehr gering; sie beträgt im allgemeinen etwa 3,8 × 10^-4 bis 20,7 × 10^-4 mm. Außerdem sind die hierbei verwendeten galvani schen Anlagen und die benötigten Stoffe für die Beschichtung des Basismaterials sehr kostenaufwendig und in der Anwendung ver hältnismäßig komplex. Der Kostenaufwand für eine galvanische Zinnbeschichtung wie auch die hierbei erreichbaren Dicken der Beschichtung stellen bei deren Anwendung auf Baumaterialien und Dachbelagwerkstoffe Nachteile dar. Zwar kann die Zinnbeschich tung auch im Heißtauchverfahren aufgebracht werden. Wenn aber die Baumaterialien hierbei nicht entsprechend vorbehandelt wer den und die Beschichtung nicht zweckdienlich durchgeführt wird, können sich an den Dachbelagwerkstoffen od. dgl. Ungleichmäßig keiten und Fehlstellen in der Zinnbeschichtung einstellen, die den gleichmäßigen Korrosionsschutz in Frage stellen. Dies gilt insbesondere beim Aufbringen der Zinnbeschichtung im Heißtauch verfahren auf Materialien aus rostfreiem Stahl. Zinn ist unter oxidierenden Bedingungen zu Stahl nicht elektrisch-schützend, so daß Fehlstellen in der Zinnbeschichtung zur Korrosion des frei liegenden Basismetalls führen. Außerdem weisen Zinnbeschichtun gen eine stark reflektierende Oberfläche auf. Da eine Zinnbe schichtung eine gegenüber Oxidation sehr stabile Beschichtung ist, bleibt ihre hohe Reflexion über mehrere Jahre hinweg erhal ten. Selbst wenn die Zinnbeschichtung zu Oxidieren beginnt, nimmt die oxidierte Beschichtung eine weiße Struktur (Zinnoxid) an und verfärbt sich nicht zu dem beliebten grau-erdfarbenen Ton der verwitterten Ternebeschichtungen. Baumaterialien, die mit einer Zinnbeschichtung versehen sind, können daher nicht in Be reichen eingesetzt werden, wo hochreflektierende Materialien un erwünscht sind, es sei denn, daß die beschichteten Materialien z. B. mit Hilfe eines Anstrichs weiter behandelt werden oder aber dem Zinn hinreichend Zeit zur Oxidation gegeben wird.

Die Beschichtung von Baumaterialien mit Zinkmetall, gemeinhin als Galvanisierung bezeichnet, stellt eine weitere verbreitete Maßnahme zum Korrosionsschutz von Metallen dar. Wegen seiner verhältnismäßig niedrigen Kosten, seiner leichten Anwendung (z. B. im Heißtauchverfahren) und auch wegen seiner hervorragen den Korrosionsfestigkeit ist Zink ein für die Beschichtung von Baumaterialien sehr geeignetes Metall, zumal es unter oxidieren den Bedingungen zu Stahl elektrisch-schützend ist und folglich verhindert, daß aufgrund von Unstetigkeiten und Fehlstellen in der Zinkbeschichtung freiliegendes Basismetall korrodiert. Die ser elektrolytische Schutz erstreckt sich von der Zinkbeschich tung aus über die freiliegenden Metallflächen hinweg über aus reichende Distanz, so daß das an Schnittkanten, Kratzern und an deren Fehlstellen der Beschichtung freiliegende Metall geschützt wird. Andererseits hat aber die Verwendung von Zink als Be schichtungsmaterial auch für viele Arten der Anwendungen bei Baumaterialien auch mehrere Nachteile. Obwohl Zinkbeschichtungen an vielen Metallarten anhaften, ist die Haftbindung aber nicht fest, so daß es zu einem Ablösen oder Abblättern der Zinkbe schichtung an den Baumaterialien kommen kann. Die Haftwirkung des Zinks an Materialien aus den herkömmlichen rostfreien Stäh len ist unzureichend. Außerdem bildet sich bei der Beschichtung von Teilen aus rostfreiem Stahl im Heißtauchverfahren kein gleichmäßiger und/oder dicker Zinküberzug; Fehlstellen am Zinküberzug sind die Regel. Zink ist im übrigen ein sehr starres und sprödes Metall und neigt zum Aufreißen und Ablösen, wenn Baumaterialien an ihrem Verwendungsort einer Formgebung unter worfen werden, wie dies z. B. beim Zurichten oder beim Preßver bund von Dachbelagmaterialien der Fall ist. Bei beginnender Oxi dation des Zinks nimmt der Zinküberzug eine weiß-pulverige Struk tur an. Die begehrte erdgraue Farbgebung läßt sich bei reinen Zinkbeschichtungen niemals erhalten.

Aus der GB 10 08 316 ist ein Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminium oder Aluminium-Legierungen bekannt, um diese bei groß technischen Anwendungen weichlöten zu können. Hierfür wird das Aluminium bzw. die Aluminium-Legierung im Heißtauchverfahren mit einer Beschichtung aus Zinn, Zink und bis zu 40% Blei versehen.

Aus der GB 10 40 916 ist ein Metallmaterial bekannt, das aus galvanisiertem Stahl besteht, der im Tauchverfahren mit einer Zinn-Zink-Beschichtung mit bis zu 30 Gew.-% Zink versehen wird und der dadurch gut lötbar ist.

Die GB 15 17 454 schlägt ein Verfahren zum Korrosionsschutz von Kohlenstoffstahldraht vor, bei dem der Draht im Heißtauchverfah ren mit einer Beschichtung versehen wird, die Zinn und bis zu 40% Zink enthält und die auch nach dem Ziehen des Drahtes noch einen ausreichenden Korrosionsschutz bietet.

Aus der US 2,069,658 ist ein Metallmaterial bekannt, das mit ei ner Beschichtung aus 3 bis 15% Zinn und dem Rest Zink besteht, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Aufgrund der unterschiedlichen Umweltgesichtspunkte und der Pro bleme, die sich bei der Korrosionsbeschichtung von metallischen Baumaterialien u. dgl. ergeben, besteht hier die Forderung nach einer Beschichtung, die sich leicht und einwandfrei aufbringen läßt und dabei die Materialien wirksam gegen Korrosion schützt, die dabei nach ihrem Aufbringen keine stark reflektierende Hoch glanzoberfläche aufweist und im übrigen bei ihrer Verwitterung die begehrte graue Erdfarbe annimmt, wobei die Beschichtung auch eine Bearbeitung der Materialien am Verwendungs- bzw. im Gebäudebereich erlauben soll und sich möglichst auch durch das herkömmliche Heißtauchverfahren aufbringen läßt.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine vor allem für Baumaterialien, wie insbesondere für Dachbeläge und sonstige Dachbaustoffe sowie für Wandbeläge, Fassadenverkleidun gen u. dgl. verwendbare korrosionsfeste Schutzbeschichtung zu schaffen, die umweltfreundlich ist, wenn überhaupt nur einen ge ringen Bleigehalt aufweist und die unter Bildung einer ver gleichsweise schwach-reflektierenden Oberfläche verwittert und dabei eine Farbgebung annimmt, die der grau-erdfarbenen Farbtö nung von verwitterter Terne nahekommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Ansprüchen an gegebenen Merkmalen gelöst, wobei die Unteransprüche auf vor teilhafte Ausgestaltungsmerkmale gerichtet sind.

Mit der Erfindung lassen sich metallene Baumaterialien, die im allgemeinen aus rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl oder Kupfer bestehen, aber auch z. B. aus Nickellegierungen, Aluminium, Ti tan, Bronze u. dgl. bestehen können, mit einem Schutzüberzug aus einer Zinn-Zinklegierung versehen. Dieser Schutzüberzug ist eine mehrphasige, hauptsächlich Zink und Zinn enthaltende Metallbe schichtung, deren Zinkgehalt mindestens 30 Gew.-% und deren Zinngehalt mindestens 15 Gew.-% beträgt. Der Gesamtgehalt der Zinn-Zinklegierung an Zinn und Zink beträgt mindestens 80 Gew.-% der Legierung, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% derselben. Die spezifische Zinn-Zinkkombination führt zu einer korrosionsbe ständigen Beschichtung, die die Oberfläche des Grundmetalls wirksam gegen Oxidation schützt, darüber hinaus umweltunbedenk lich ist, da die Probleme der bleihaltigen Materialien nicht be stehen, und die schließlich eine grau-erdfarbene Oberfläche aus bildet, die nicht hochreflektierend ist und der Farbgebung von verwitterter Terne sehr nahekommt. Auf dem Gebiet der Metallbe schichtung ist es neu, auf rostfreien Stahl eine eingefärbte Schutzschicht auf der Basis einer Zinn-Zinklegierung ohne oder ohne nennenswerten Bleigehalt aufzubringen.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß sich der erfindungsgemäße Zinn- Zink-Überzug auf die metallenen Dachbaustoffe und sonstige Bau materialien im Heißtauchverfahren aufbringen läßt. Dabei erfolgt eine Anpassung der Verfahrensweise, wenn Baumaterialien aus rostfreiem Stahl mit der Zinn-Zink-Legierungsbeschichtung verse hen werden. Zweckmäßig wird hierbei so vorgegangen, daß zunächst die an der Oberfläche des rostfreien Stahls befindlichen Oxide entfernt werden, worauf diese Stahloberfläche aktiviert wird, so daß sich eine feste Haftung der Zinn-Zinkbeschichtung an der Oberfläche des rostfreien Stahls ergibt. Unter dem Begriff "rostfreier Stahl" wird hier eine große Anzahl unterschiedlicher Metallegierungen, die Chrom und Eisen enthalten, verstanden, wo bei die Legierungen noch weitere Elemente, wie z. B. Nickel, Koh lenstoff, Molybdän, Silicium, Mangan, Titan, Bor, Kupfer, Alu minium, Stickstoff und andere Metalle oder Verbindungen unter schiedlicher Arten enthalten können. Elemente, wie z. B. Nickel, können auf die Oberfläche der Chrom-Eisenlegierung (galvanisch) aufgebracht oder aber unmittelbar in die Chrom-Eisenlegierung eingebaut werden. Für die Vorbehandlung anderer Grundmetalle für die Baumaterialien, wie z. B. Kohlenstoffstahl, Kupfer, Titan, Aluminium, Bronze und Zinn können jeweils spezielle Vorbehand lungsverfahren zur Entfernung der Oxide von der Oberfläche des Grundmetalls vor dem Aufbringen des Zinn-Zinküberzugs vorgesehen werden. Die spezielle Vorbehandlung schließt das aggressive Bei zen und die chemische Aktivierung der Oberfläche des Grundmetalls bzw. des Trägerwerkstoffs ein.

Vor dem aggressiven Beizen und der chemischen Aktivierung des Grundmetalls kann dieses einer mechanischen Reinigung, z. B. ei ner Schleif- und/oder Bürstenreinigung, und/oder einer Reinigung mittels eines Lösungsmittels oder einer anderen Reinigungslösung unterworfen werden, um Fremdstoffe und Oxide von der Oberfläche des Grundmetalls zu entfernen.

Mit Hilfe der Beizbehandlung wird eine sehr dünne Oberflächen schicht von der Oberseite des Grundmetalls abgetragen, wodurch Oxide und andere Fremdstoffe entfernt werden und die Oberfläche des Grundmetalls vor dem Aufbringen des Zinn-Zinküberzugs akti viert wird. Diese Aktivierung eines aus rostfreiem Stahl beste henden Grundmetalls ist zur Erzielung einer hohen Haftfestigkeit und einer gleichförmigen Beschichtung bedeutsam. Die Aktivierung des aus rostfreiem Stahl bestehenden Grundmetalls entfernt einen an der Oberfläche des rostfreien Stahls befindlichen Chromoxid film, der sich bei der Passivierung des rostfreien Stahls durch dessen Hersteller oder aber in natürlicher Weise in einer sauer stoffhaltigen Umgebung einstellt. Untersuchungen an rostfreiem Stahl haben gezeigt, daß der Chromoxidfilm die Bindung des Zinn- Zinküberzugs störend beeinflußt und die Ausbildung eines dicken und/oder gleichmäßigen Zinn-Zinküberzugs verhindert. Bei der Beizbehandlung kann die Oberfläche des Grundmetalls ggf. gering fügig angeätzt werden, wobei von ihr eine dünne Schicht abgetra gen wird. Hierbei kommt es zu mikroskopisch feinen Vertiefungen an der Oberfläche des Grundmetalls, wodurch die für die Haftung des Zinn-Zinküberzugs am Grundmetall zur Verfügung stehende Flä che desselben vergrößert wird.

Die aggressive Beizbehandlung erfolgt unter Verwendung einer Beizlösung, die die Oxide von der Grundmetalloberfläche entfernt und/oder löst und unterschiedliche Säuren oder Säurekombinatio nen, wie z. B. Flußsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Salz säure, Phosphorsäure und/oder Bromsäure enthält. Eine speziell abgestimmte Beizlösung sollte verwendet werden, wenn das Grund metall aus rostfreiem Stahl besteht, da eine Aktivierung der Oberfläche desselben mit der Verwendung der bekannten Beizlösun gen, die nur Schwefelsäure, Salpetersäure oder Salzsäure enthal ten, nicht zufriedenstellend erreichbar ist. Eine speziell auf den genannten Anwendungsfall abgestimmte Beizlösung enthält eine Kombination an Salzsäure und Salpetersäure. Diese Doppel säure-Beizlösung hat sich überraschend wirksam im Bezug auf die rasche Entfernung des Chromoxides von dem aus rostfreien Stahl bestehenden Grundmetall erwiesen. Vorzugsweise enthält diese Beizlösung 5 bis 25 Gew.-% Salzsäure und 1 bis 15 Gew.-% Salpe tersäure, bevorzugt aber etwa 10 Gew.-% Salzsäure und 3 Gew.-% Salpetersäure. Die Temperatur der Beizlösung sollte zur Wahrung ihrer Aktivität eingestellt werden, vorzugsweise auf eine Tempe ratur oberhalb 27°C und üblicherweise zwischen 490 und 60°C, bevorzugt zwischen 53° und 56°C. Es empfiehlt sich im übrigen, die Beizlösung zur Vermeidung ihrer Stagnation und auch zur Ver meidung von unterschiedlichen Konzentrationen und/oder zur Ent fernung von etwaigen an der Oberfläche des Grundmetalls anhaf tenden Gastaschen umzurühren. Auch kann das Grundmetall während der Beizbehandlung gescheuert werden, was zur Aktivierung der Grundmetallfläche beiträgt.

Zur ausreichenden Aktivierung der Grundmetallfläche ist im all gemeinen nur ein einziger Beiztrog erforderlich, obwohl auch mehrere Beiztröge verwendbar sind. Diese weisen im allgemeinen eine Länge von 7,6 m auf, obwohl auch größere oder kleinere Län genabmessungen möglich sind. Die Zeitdauer für die aggressive Beizbehandlung liegt im allgemeinen unter zehn Minuten, übli cherweise sogar unter einer Minute und vorzugsweise zwischen etwa zehn bis zwanzig Sekunden, um die Grundmetallfläche ausrei chend zu aktivieren. Falls das Grundmetall aus einem Blech, Stahlband od. dgl. besteht und dabei die Beizbehandlung im konti nuierlichen Verfahren erfolgt, wird dieses Material bei einem Beiztank von z. B. 7,6 m Länge zweckmäßig mit einer Geschwindig keit zwischen 0,3 und 45 m/min., vorzugsweise zwischen 15 und 36 m/min. durch den Beiztank hindurchgeführt, wobei dieses Mate rial in jedem Beiztank über eine Zeitdauer von weniger als einer Minute der Beizlösung ausgesetzt ist. Die Dicke des als Grundma terial verwendeten Bleches oder Bandes ist im allgemeinen klei ner als 2,54 mm und liegt vorzugsweise unterhalb 0,76 mm. Hier bei läßt sich das Blech- bzw. Bandmaterial einwandfrei kontinu ierlich durch die Anlage hindurchführen.

An die Beizbehandlung kann sich eine chemische Aktivierungsbe handlung anschließen, bei der weiterhin Oxide und Fremdstoffe von dem Trägerwerkstoff bzw. dem Grundmetall mit Hilfe eines Desoxidationsmittels entfernt werden. Da die Oxidentfernung bei rostfreiem Stahl schwierig ist, sollte sich bei einem hieraus bestehenden Metallmaterial an die Beizbehandlung die chemische Aktivierungsbehandlung anschließen. Hierbei können verschieden artige Desoxidationslösungen verwendet werden. Für Trägerwerk stoffe aus rostfreiem Stahl hat sich vor allem Zinkchlorid als besonders wirksame Desoxidationslösung herausgestellt. Dieses wirkt zugleich als Desoxidationsmittel und auch als Schutzbe schichtung für die Oberfläche des Grundmetalls. Die Temperatur der Zinkchloridlösung wird im Bereich der Umgebungstemperatur (15° bis 32°C) gehalten. Um eine gleichmäßige Konzentration der Lösung zu gewährleisten, sollte die Lösung umgerührt werden. Im übrigen können der Desoxidationslösung kleine Mengen an Salz säure zur weiteren Verbesserung der Oxidentfernung beigesetzt werden. Vorzugsweise wird bei der Behandlung von Materialien aus rostfreiem Stahl die Salzsäure dem Zinkchlorid zugesetzt. Die Zeitdauer für die Behandlung mit der Desoxidationslösung beträgt im allgemeinen weniger als zehn Minuten. Falls der Trägerwerk stoff bzw. das Grundmaterial aus einem Metallblech oder Metall band od. dgl. besteht und die Behandlung im kontinuierlichen Ver fahrensdurchlauf erfolgt, können für die Desoxidationslösung Wannen mit der üblichen Länge von 7,6 m verwendet werden, so daß das Material der Einwirkung der Desoxidationslösung über eine Zeitspanne von weniger als einer Minute unterliegt.

Der spezielle Vorbehandlungsprozeß kann außerdem so durchgeführt werden, daß das Metallmaterial vor und/oder nach der Beizbehand lung und/oder dem chemischen Aktivierungsprozeß in einer Umge bung mit niedrigem Sauerstoffgehalt gehalten wird, um die Bil dung und/oder die Neubildung von Oxiden an der Materialoberflä che zu verhindern. Die sauerstoffarme Umgebung kann mit Hilfe eines sauerstoffarmen Gases erreicht werden, welches den Metall werkstoff umgibt, oder aber mit Hilfe einer flüssigen Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt, wobei das Grundmaterial in die sauerstoffarme Flüssigkeit eingetaucht werden kann. Beide Maß nahmen bewirken einen Schutz gegen atmosphärischen Sauerstoff und verhindern bzw. unterdrücken die Oxidbildung. Falls das Me tallmaterial aus rostfreiem Stahl besteht, sollte die sauer stoffarme Umgebung möglichst über den gesamten Vorbehandlungs prozeß hinweg bis zur Beschichtung des Metallmaterials mit dem Zinn-Zinküberzug vorgesehen werden. Die nicht-oxidierte Oberflä che des aus rostfreiem Stahl bestehenden Grundmetalls oxidiert in Kontakt mit Sauerstoff sehr rasch. Durch die Schaffung einer sauerstoffarmen Umgebung um das Grundmaterial bzw. das Stahlband aus rostfreiem Stahl wird die Oxidbildung unterdrückt.

Für die Schaffung einer sauerstoffarmen Gasumgebung eignen sich unter anderem Stickstoff, Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff, Edel gase und/oder andere nicht-oxidierende Gase. Im allgemeinen emp fiehlt sich die Verwendung von Stickstoffgas. Wird die sauer stoffarme Umgebung mit Hilfe einer Flüssigkeit bewirkt, so wer den hierfür nicht-oxidierende Flüssigkeiten und/oder Flüssigkei ten mit nur geringem gelösten Sauerstoffgehalt verwendet. Ein Beispiel hierfür ist erwärmtes Wasser, welches sich auf die Oberflächen des Grundmetalls bzw. des Metallmaterials aufsprühen läßt, wobei aber auch ein Eintauchen desselben in das erwärmte Wasser möglich ist. Erwärmtes Wasser enthält nur sehr geringe Mengen an gelöstem Sauerstoff und wirkt daher als Schutz gegen die Einwirkung des Sauerstoffs auf die Grundmetalloberfläche. Durch das Aufsprühen des erwärmten Wassers können außerdem et waige noch verbliebene Reste an Beizlösung oder Desoxidationslö sung von dem Grundmetall entfernt werden. Im allgemeinen liegt die Anwendungstemperatur des Wassers oberhalb 38°C und zweckmä ßig bei 43,5°C oder darüber, um sicherzustellen, daß sich im Wasser kein unerwünschter gelöster Sauerstoff befindet.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird die Zinn-Zinkbeschichtung durch ein Heißtauchverfahren auf das Grundmetall bzw. das Metallmaterial aufgebracht, wobei hier ent weder chargenweise oder aber im kontinuierlichen Verfahren gear beitet werden kann. Die Beschichtung des Metallmaterials im Heißtauchverfahren erfolgt in einem Trog oder Behälter, welcher die spezielle Zinn-Zinkschmelze enthält. Dabei kann der Trog ei nen Flußmittelbehälter od. dgl. derart aufweisen, daß das Me tallmaterial durch diesen hindurch in das Zinn-Zink-Schmelzbad gelangt. Das Flußmittel weist zweckmäßig ein gegenüber der Zinn- Zinkschmelze niedrigeres spezifisches Gewicht auf, so daß es auf der Oberfläche der Schmelze aufschwimmt. Das Flußmittel bewirkt im übrigen eine abschließende Oberflächenbehandlung des Me tallmaterials bzw. des Grundmetalls. Es entfernt restliche Oxide von dessen Oberfläche und schützt diese gegenüber Sauerstoff, bis das Metallmaterial mit dem Überzug aus der Zinn-Zinklegie rung versehen wird. Vorzugsweise enthält das Flußmittel Zink chlorid; es kann auch Ammoniumchlorid enthalten. Die Flußmittel lösung enthält im allgemeinen etwa 30 bis 60 Gew.-% Zinkchlorid und bis zu etwa 40 Gew.-% Ammoniumchlorid, in bevorzugter Aus führung 50 Gew.-% Zinkchlorid und 8 Gew.-% Ammoniumchlorid, ob wohl die Anteile dieser beiden Flußmittelbestandteile auch ab weichend gewählt werden können.

Nach dem Durchgang durch das Flußmittel gelangt das zu beschich tende Metallmaterial in das Zinn-Zink-Schmelzbad, dessen Tempe ratur im Bereich zwischen 231°C und 425°C oder darüber liegen kann. Die Zinn-Zinklegierung muß selbstverständlich auf einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes gehalten werden. Zinn schmilzt bei 232°C und Blei bei 328°C, während Zink bei 420°C schmilzt. Je größer der Zinkanteil, um so dichter muß der Schmelzpunkt der Zinn-Zinkbeschichtung bei 420°C liegen. Es ver steht sich, daß der Beschichtungsbehälter aus einem Material be steht, welches dieser höheren Temperatur gewachsen ist. Auf der Oberfläche der Zinn-Zinkschmelze im Beschichtungstank befindli ches Palmöl baut sich bei Temperaturen oberhalb etwa 345°C ab. Es empfiehlt sich daher, spezielle Öle zu verwenden und/oder speziellen Kühlmaßnahmen für das Palmöl bei hohem Zinkgehalt der Beschichtungslegierung vorzusehen. Ein Zinkgehalt der Beschich tungslegierung, der 65 Gew.-% nicht übersteigt, hat eine Schmelzpunkttemperatur, die niedrig genug liegt, so daß kein mo difizierter Beschichtungsbehälter benötigt wird und im übrigen Palmöl zur Anwendung kommen kann.

Die Zeitspanne für das Aufbringen des Zinn-Zinküberzugs auf das Grundmetall bzw. das Metallmaterial beträgt im allgemeinen weni ger als zehn Minuten. Falls das Metallmaterial in Form von Me tallblech, Metallstreifen oder Metallband vorliegt, läßt sich das gesamte Beschichtungsverfahren im kontinuierlichen Verfah rensablauf durchführen, wobei die Zeitdauer für das Aufbringen des Zinn-Zinküberzugs im allgemeinen weniger als zwei Minuten und zumeist etwa zehn bis dreißig Sekunden beträgt. Nach der Be schichtung des Metallmaterials wird dieses üblicherweise ge kühlt, was durch Besprühen des Metallmaterials mit einem Kühlme dium, z. B. Wasser mit Umgebungstemperatur, und/oder durch Ein tauchen des beschichteten Metallmaterials in eine Kühlflüssig keit, insbesondere Wasser mit Umgebungstemperatur, bewirkt wer den kann. Die Dauer der Kühlbehandlung beträgt im allgemeinen weniger als eine Stunde und vorzugsweise weniger als zwei Minu ten.

Die Dicke des Zinn-Zinküberzugs wird zweckmäßig mit Hilfe von Beschichtungswalzen eingestellt und ausgeglichen. Im allgemeinen liegt die Dicke des Zinn-Zinküberzugs im Bereich von 0,0025 mm bis 1,27 mm. Um eine gleichmäßige und zusammenhängende Beschich tung auf das Metallmaterial aufzubringen, können Sprühdrüsen vorgesehen werden, die die Zinn-Zinklegierung auf das Metallma terial aufsprühen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann dem Zinn- Zinküberzug Nickel zugesetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß mit Nickel ein zusätzlicher Korrosionsschutz erreichbar ist.

Weiterhin können nach der Erfindung dem Zinn-Zinküberzug Wismut und Antimon zugesetzt werden, um die Auskristallisation des Zinns unter Kaltwetterbedingungen zu unterdrücken. Diese Auskri stallisation des Zinns schwächt die Haftfestigkeit des Zinn- Zinküberzugs auf dem Grundmaterial bzw. den Dachbaumaterialien u. dgl., so daß es zu einem Ablösen des Überzugs kommen kann. Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe kleiner Mengen an Wismut und/oder Antimon mit mindestens etwa 0,05 Gew.-% ausreicht. Die Zugabe eines metallischen Stabilisators kann sich empfehlen, um die Schaumbildung während des Beschichtungsprozesses zu unter drücken. Wismut oder Zink können in größeren Mengen zugegeben werden, um die Härte und Festigkeit des Zinn-Zinküberzugs zu fördern und dessen Verschleißfestigkeit zu erhöhen.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist der Zinn-Zinküberzug im wesentlichen bleifrei. Der Bleigehalt wird auf einem extrem niedrigen Niveau gehalten, das 0,05 Gew.-% nicht übersteigt. Vorzugsweise wird aber der Bleigehalt auf ei nem sehr viel niedrigeren Niveau gehalten, so daß sich mit dem erfindungsgemäßen Zinn-Zinküberzug keinerlei Umweltprobleme er geben.

Der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug zeichnet sich durch ausge zeichnete Korrosionsfestigkeit aus und verleiht daher den diesen Überzug tragenden Metallmaterialien eine lange Lebensdauer. Die beschichteten Metall- bzw. Baumaterialien lassen sich am Verwen dungsort, d. h. an der Baustelle verformen, ohne daß dabei der Zinn-Zinküberzug abplatzt und/oder abblättert. Der Zinkgehalt im Zinn-Zinküberzug wird so eingestellt, daß der Überzug nicht zu hart und spröde wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die metallenen Dachbauwerkstoffe vor dem Aufbringen des Zinn-Zinküberzuges mit einer Nickelsperrschicht plattiert, wodurch sich eine zusätzli che Korrosionsfestigkeit insbesondere gegenüber Halogenen, wie z. B. Chlor, erreichen läßt. Die Nickelsperre wird in dünner Schicht auf die metallenen Baumaterialien aufgebracht. Obwohl der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug gegenüber den meisten kor rosionserzeugenden Elementen und Verbindungen einen hervorragen den Schutz bietet, haben Verbindungen, wie z. B. Chlor, die Ei genschaft, den Zinn-Zinküberzug ggf. zu durchwandern und die Oberfläche des metallenen Baumaterials anzugreifen und zu oxi dieren, wodurch die Haftung zwischen dem Grundmaterial und dem Zinn-Zinküberzug geschwächt wird. Es hat sich gezeigt, daß die Nickelsperre für diese Elemente und/oder Verbindungen, die Zinn- Zinküberzüge durchdringen können, eine nahezu undurchdringliche Sperre darstellt. Aufgrund der kleinen Menge dieser den Zinn- Zinküberzug durchdringenden Stoffe kann die Dicke der Nickel sperre kleingehalten werden. Der Zinn-Zinküberzug und die dünne Nickelbeschichtung ergänzen sich beide zu einer in jeder Hin sicht überlegenen Korrosionsfestigkeit.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann Nickel in Mengen bis zu 5 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% der Be schichtung bzw. dem Überzug zugesetzt werden, um die Korrosions festigkeit der Zinn-Zinklegierung noch zu steigern. Weiterhin ist der Zusatz von Kupfer zu der Zinn-Zinklegierung als Färbe mittel möglich. Dabei kann der Zinn-Zinklegierung bis zu 5 Gew.-% Kupfer, vorzugsweise 2 Gew.-% Kupfer oder weniger zuge geben werden. Der Zusatz von Kupfer führt zu einer Abstumpfung der Farbe der Zinn-Zinklegierung, so daß diese weniger spiegelnd ist.

Im Ergebnis läßt sich daher mit der Erfindung eine metallische Beschichtung für metallene Baumaterialien u. dgl. erreichen, die sich durch hohe Korrosionsfestigkeit auszeichnet und die keine übermäßige Reflexionswirkung hat. Mit besonderem Vorteil läßt sich die erfindungsgemäße Zinn-Zinkbeschichtung auf flächige Me tallmaterialien, wie Bleche, Metallbänder, Metallstreifen u. dgl. aufbringen, wobei hier auch im kontinuierlichen Verfahren gear beitet werden kann. Durch Zugabe von Nickel läßt sich die Korro sionsfestigkeit steigern. Die erfindungsgemäße mehrphasige Me tallbeschichtung nimmt bei ihrer Verwitterung eine etwa graue Erdfarbe an, was für viele Anwendungszwecke der Baumaterialien, insbesondere bei ihrer Anwendung als Dachbelagwerkstoffe oder Fassadenverkleidungen vorteilhaft ist. Vorteilhaft ist auch, daß der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug bleifrei bzw. im wesentli chen bleifrei ist. Die mit dem Überzug beschichteten Metallmate rialien können z. B. zur Bildung unterschiedlicher Bau- und Dach komponenten verformt und/oder geschnitten werden, bevor sie an schließend an Ort und Stelle montiert werden, ohne daß hierbei der Überzug sich ablöst, abblättert und/oder aufreißt. Bei spielsweise läßt sich das mit dem Zinn-Zinküberzug beschichtete Dachbelagmaterial zunächst zu einzelnen Dachpfannen formen und dann durch Preßnähte oder Preßbördelungen oder aber durch Rand verlötung seitlich wasserdicht miteinander verbinden. Vorteil haft ist weiterhin, daß sich der erfindungsgemäße Zinn-Zinküber zug auch durch das Heißtauchverfahren einwandfrei aufbringen läßt. Durch Zugabe eines Färbemittels zu der Zinn-Zinklegierung läßt sich deren Farbe abdunkeln.

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Er findung und bevorzugte Gestaltungsmerkmale der Erfindung erläu tert.

Die erfindungsgemäße Zinn-Zinkbeschichtung ist ein mehrphasiger Metallüberzug, der, aufgebracht auf Metallmaterialien aus rost freiem Stahl, Kohlenstoffstahl oder Kupfer, eine hochkorrosions feste Beschichtung für die der Atmosphäre ausgesetzten Metallma terialien bildet. Der Zinn-Zinküberzug enthält einen großen Ge wichtsanteil an Zink und Zinn. Es hat sich gezeigt, daß durch Zugabe von Zink in Mengen von mindestens von 30 Gew.-% und von Zinn in einer Menge von mindestens 15 Gew.-% zu der Zinn-Zinkbe schichtung, wobei die Gesamtmenge an Zinn und Zink in der Legie rung mindestens 80 Gew.-% beträgt, die Korrosionsfestigkeit des mehrphasigen Metallüberzuges im Vergleich zu Schutzüberzügen, die im wesentlichen aus Zinn bestehen, beträchtlich erhöht wird. Vorzugsweise ist der Gesamtgehalt an Zink und Zinn bei dem er findungsgemäßen Korrosionsüberzug mindestens 90 Gew.-%; er kann bis etwa 100 Gew.-% der Legierung betragen. Obgleich die genauen Gründe für die gesteigerte Korrosionsfestigkeit, die sich aus der Zugabe von Zink zu Zinn ergibt, nicht bekannt sind, hat sich aber gezeigt, daß eben diese Zugabe von Zink zu dem Zinn unter Bildung des mehrphasigen Metallüberzuges zu Korrosionsschutzei genschaften desselben führt, die diejenigen von Zinnüberzügen und unter bestimmten Einflußbedingungen auch diejenigen einer Ternebeschichtung übertreffen.

Der Zinn-Zinküberzug ist unter oxidierenden Bedingungen elek trisch-schützend, was bedeutet, daß etwaige freiliegende Metall flächen im Bereich des Zinn-Zinküberzuges gegen Oxidation ge schützt sind. Folglich können kleine Unregelmäßigkeiten und Fehlstellen in der Zinn-Zinkbeschichtung, anders als bei einer reinen Zinnbeschichtung, nicht zu einer Oxidation des freilie genden Grundmetalls führen.

Der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug kann auch in kleinen An teilen weitere Metalle enthalten, um seine physikalischen Eigen schaften zu beeinflussen. Solche zusätzlichen Metallkomponenten tragen hauptsächlich aber zur Farbgebung des Überzuges und zu dessen Korrosionsschutzeigenschaften bei.

Der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug läßt sich auf rostfreiem Stahl, auf Kohlenstoffstahl und auch auf Kupfermaterialien auf bringen, und zwar vorzugsweise unter Anwendung des an sich be kannten Heißtauchverfahrens, obwohl er auch in anderer Weise aufgebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Zinn-Zinkbeschich tung ist nicht auf den Schutz von rostfreiem Stahl, Kohlen stoffstahl und Kupfer beschränkt, sondern läßt sich auch auf an dere Metalle aufbringen, z. B. Bronze, Zinn, Aluminium, Titan usw.

Der große Zinkgehalt der mehrphasigen metallischen Zinn-Zinkbe schichtung ist insbesondere bei Baumaterialien bisher nicht in Betracht gezogen worden. Die Haftung des Zinn-Zinküberzugs auf Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl ist überraschend gut, so daß eine dauerhafte Schutzbeschichtung erreichbar ist, die sich nicht leicht ablöst und die gegen Abblättern beständig ist. Auch diese Eigenschaft macht die Beschichtung für metallene Baumate rialien, wie vor allem für Dachbelagmaterialien und auch Wandab deckungen bzw. Fassadenverkleidungen u. dgl. höchst geeignet. Wie beschrieben, können die Flächen des Grundmetalls vor der Be schichtung vorbehandelt werden, um die Haftfestigkeit zwischen dem Zinn-Zinküberzug und der Fläche des Metallmaterials zu ver bessern. Bei einem Metallmaterial aus rostfreiem Stahl empfiehlt sich eine hierauf abgestimmte Vorbehandlung, die eine aggressive Beizbehandlung und eine chemische Aktivierung der Oberfläche des rostfreien Stahls zum Zwecke der Erhöhung der Haftfestigkeit des Zinn-Zinküberzugs einschließt. Die Lebensdauer der für Architek turzwecke bzw. Bauzwecke verwendeten Metallmaterialien wird durch deren Beschichtung mit der Zinn-Zinklegierung erheblich erhöht, da die Beschichtung als Sperre gegenüber der Atmosphäre wirkt und somit die Oxidation und/oder Reduktion des Grundme talls aufgrund von Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und/oder anderem reduzierenden Stoffen in der Umgebung verhindert. Obgleich die er findungsgemäße Zinn-Zinkbeschichtung in Anwesenheit verschiede ner in der Atmosphäre enthaltender reduzierender Stoffe oxi diert, ist aber die Oxidationsgeschwindigkeit deutlich kleiner als diejenige des für Bauzwecke verwendeten Metallmaterials. Das sich an der Oberfläche des Zinn-Zinküberzugs bildende Zinn- und Zinkoxid erhöht die Korrosionsfestigkeit des Überzuges und ist daher im Hinblick auf den angestrebten Korrosionsschutz vorteil haft.

Die Zinn-Zinkoxide setzen außerdem die Reflektivität des erfin dungsgemäßen Zinn-Zinküberzugs herab und bewirken eine Einfär bung desselben. Es konnte festgestellt werden, daß die erfin dungsgemäß vorgesehenen Zinn-Zinklegierungen zu einem Farbüber zug führen, der der beliebten grau-erdfarbenen Farbtönung von verwitterter Terne sehr nahekommt. Im übrigen wird mit dem er findungsgemäßen Zinn-Zinküberzug die nutzbare Lebensdauer der Metallmaterialien über die normale Lebensdauer der Gebäude- oder Bauwerke hinaus verlängert. Der erfindungsgemäße Zinn-Zinküber zug besteht hauptsächlich aus Zinn und Zink und enthält, wenn überhaupt, nur sehr wenig Blei, so daß er in jeder Hinsicht umweltfreundlich ist. Falls überhaupt Blei vorhanden ist, so wird der Bleianteil im metallischen Überzug äußerst gering ge halten, und zwar unter 0,05 Gew.-% und vorzugsweise unter 0,01 Gew.-% des Überzuges. Eine solche Begrenzung des Bleigehaltes macht ein Auswaschen oder Auslaugen des Bleis aus dem Metall überzug unmöglich.

Die erfindungsgemäße Zinn-Zink-Metallbeschichtung ist ein mehr phasiges System mit großen Gewichtsanteilen an Zink und Zinn, wobei der Gewichtsanteil an Zink zweckmäßig mindestens 30% be trägt und bis zu 85% des Zinn-Zinküberzugs betragen kann. Der bevorzugte Bereich für den Zinkgehalt der Legierung liegt bei 30 bis 65 Gew.-%, insbesondere bei 45 bis 55 Gew.-%. Der Zinngehalt innerhalb des Metallüberzuges bildet hierbei im wesentlichen den Rest desselben; er liegt demgemäß bei 15 bis 70 Gew.-% des Zinn- Zink-Metallüberzuges. Die Mengen an Zinn und Zink im Zinn- Zinküberzug betragen zusammen vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, vorteilhafterweise sogar mindestens 95 Gew.-%.

Das mehrphasige System des erfindungsgemäßen Zinn-Zinküberzugs ist definiert als Metallegierung, die mindestens zwei Hauptkom ponenten enthält. Überraschend wurde gefunden, daß die Zinn- Zinkbeschichtung zu einer Korrosionsfestigkeit führt, die im Vergleich zu einer hauptsächlich aus Zinn bestehenden Beschich tung deutlich höher liegt. Der Zinkgehalt in der Metallbeschich tung wird so eingestellt, daß er 85 Gew.-% nicht übersteigt, so daß der Metallüberzug verhältnismäßig biegeverformbar bleibt, was vor allem bei Preßsitz-Dachsystemen vorteilhaft ist und im übrigen die Möglichkeit der Anwendung des Heißtauchverfahrens für das Aufbringen des Metallüberzuges bietet.

Es konnte festgestellt werden, daß die Verwendung von Zink in großen Gewichtsanteilen der Zinn-Zinklegierung nicht dazu führt, daß der Metallüberzug zu starr und spröde wird und eine Formge bung oder Biegeverformung des beschichteten Metallmaterials ohne Aufbrechen des Metallüberzuges unmöglich macht. Umfangreiche Un tersuchungen an Zinn-Zinküberzügen mit Zinkgehalten oberhalb 30 Gew.-% wurden durchgeführt und haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt, daß ein Zinn-Zinküberzug, der 30 bis 85 Gew.-% Zink und als Rest im wesentlichen Zinn enthält, eine streck- und dehnbare Metallbeschichtung bildet, die bei ihrer Verformung nicht aufbricht oder rissig wird. Es mag angenommen werden, daß die spezielle Charakteristik der erfindungsgemäßen Zinn-Zinkle gierung die Härteeigenschaften des Zinks modifiziert, so daß ein streck- und dehnbarer Zinn-Zinküberzug mit zugleich guter oder sogar verbesserter Korrosionsfestigkeit im Vergleich zu Zinn-, Zink- oder Ternebeschichtungen erhalten wird.

Ferner konnte festgestellt werden, daß die Zinn-Zinkbeschichtung mit 30 bis 85 Gew.-% Zink zu einer Farbgebung der Beschichtung führt, die sich sehr stark an die beliebte Farbgebung der ver witterten Ternebeschichtung annähert. Bisher konnte diese Farb gebung der verwitterten Terne nicht durch andere Metallüberzüge erreicht werden, es sei denn durch einen entsprechenden An strich. Der hohe Zinkgehalt der Zinn-Zinkbeschichtung verändert die Farbe in sehr starker Annäherung an diejenige der verwitter ten Ternebeschichtungen.

Ferner konnte festgestellt werden, daß Zinn-Zinkbeschichtungen mit 30 bis 65 Gew.-% Zink sich in den herkömmlichen Heißtauch- Beschichtungsanlagen beschichten lassen, ohne daß hierbei die Notwendigkeit der Verwendung eines speziellen, für die höheren Temperaturen ausgelegten Schmelzbehälters besteht. Zinn- Zinküberzüge mit höherem Zinkgehalt von etwa 65 bis 85% schmel zen bei höherer Temperatur und können daher gegenüber dem her kömmlichen Heißtauchverfahren gewisse geringfügige Änderungen erfordern.

Zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit des erfindungsgemäßen Me tallüberzuges kann dieser Nickel enthalten. Es konnte festge stellt werden, daß mit der Zugabe von Nickel die Korrosions festigkeit des Zinn-Zinküberzugs insbesondere in Bezug auf alko hol- und halogenhaltige Einflüsse gesteigert werden kann. Der Nickelgehalt des Zinn-Zinküberzugs wird vorzugsweise auf höch stens 5 Gew.-% beschränkt, zumal größere Nickelanteile die Form gebung der beschichteten Materialien erschweren könnten. Vor zugsweise wird bei der erfindungsgemäßen Zinn-Zinkbeschichtung der Nickelgehalt auf unter 1,0 Gew.-% und insbesondere auf 0,3 bis 0,9 Gew.-% eingestellt, wobei ein Nickelgehalt von etwa 0,7 Gew.-% bevorzugt wird. Im übrigen ist anzunehmen, daß Nickel wie auch Kupfer einen metallenen Stabilisator bilden.

Der Zinn-Zinklegierung kann auch ein ihre Farbgebung und ihr Re flexionsvermögen beeinflussendes Farbmittel zugesetzt werden. Hierfür eignet sich Kupfermetall, das, wie festgestellt wurde, das Reflexionsvermögen des frisch aufgebrachten Zinn-Zinküber zugs durch Farbabstumpfung herabsetzt. Kupfer kann bis zu 5 Gew.-% der mehrphasigen Zinn-Zinklegierung zugesetzt werden, zweckmäßig in Mengen von etwa 0,1 bis 1,6 Gew.-% und vorzugs weise von 1,0 bis 1,5 Gew.-%.

Die erfindungsgemäße Zinn-Zink-Metallbeschichtung kann auch noch andere metallische Komponenten enthalten, um insbesondere die physikalischen Eigenschaften des Metallüberzuges geringfügig zu modifizieren. Beispielsweise kann er Wismut und Antimon enthal ten, um die Festigkeit des Metallüberzuges zu erhöhen und die Auskristallisation von Zinn bei niedrigeren Temperaturen zu un terdrücken. Die Wismutmenge im Metallüberzug kann im Bereich von 0 bis 1,7 Gew.-% und die Menge an Antimon im Bereich von 0 bis 7,5 Gew.-% des Überzuges liegen. Antimon und/oder Wismut können dem Metallüberzug in sehr geringen Mengen in der Größenordnung von 0,05 Gew.-% desselben zugegeben werden, da dies bereits für die Unterdrückung der Auskristallisation des Zinns bei niedrige ren Temperaturen ausreicht. Es ist anzunehmen, daß auch der hohe Zinkanteil zur Stabilisierung des Zinns in dem Überzug beiträgt. Jedenfalls können die Mengenanteile an Antimon und/oder Wismut auf unter 0,05 Gew.-% begrenzt werden, um die Auskristallisation des Zinns zu unterdrücken. Im übrigen können Antimon und/oder Wismut aber auch in größeren Mengenanteilen über 0,5 Gew.-% zu gesetzt werden, um den Metallüberzug zu härten und/oder zu ver festigen. Kleine Mengen anderer Metalle, wie z. B. Eisen, können ebenfalls dem Metallüberzug zugesetzt werden. Vorzugsweise wird dabei der Eisengehalt des Metallüberzuges auf einen Wert von höchstens 0,1 Gew.-% begrenzt.

Anzumerken ist weiterhin, daß die den verwitterten Terneüberzü gen nahe kommende Farbgebung der erfindungsgemäßen Zinn- Zinküberzüge erheblich weniger spiegelnd ist als dies bei Zinnüberzügen oder auch bei frischen, unverwitterten Terneüber zügen der Fall ist. Das erfindungsgemäße Metallmaterial kann da her sofort bei Einrichtungen verwendet werden, bei denen übermä ßig stark reflektierende Materialien nicht erwünscht oder zuläs sig sind. Im übrigen verwittert die erfindungsgemäße Zinn-Zink legierung erheblich schneller als die bekannten Terne- oder Zinnüberzüge.

Der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug läßt sich auf zahlreiche unterschiedliche Grundmetalle aufbringen. Die üblichen Metalle sind dabei Kohlenstoffstahl, rostfreier Stahl und Kupfer. Diese drei Metalle werden zweckmäßig vor ihrer Beschichtung vorbehan delt, um ihre Oberfläche zu reinigen und von Oxiden zu befreien, so daß sich eine feste Haftung des Zinn-Zinküberzugs auf dem Grundmaterial ergibt.

Es konnte weiterhin festgestellt werden, daß durch Aufbringen einer dünnen Nickelschicht auf das Grundmaterial vor dessen Be schichtung mit der Zinn-Zinklegierung eine verbesserte Korrosi onsfestigkeit des beschichteten Metallmaterials in säure- und/oder halogenhaltiger Umgebung erreicht werden kann. Falls eine Nickelschicht vorgesehen ist, wird diese zweckmäßig galvanisch auf das Metall- bzw. Baumaterial aufgebracht, vorzugsweise der art, daß die Dicke der Nickelschicht nicht mehr als 0,003 mm beträgt und vorzugsweise im Bereich zwischen 0,001 mm und 0,003 mm liegt. Die Haftung zwischen der Nickel schicht und dem Zinn-Zinküberzug ist überraschend stark und be ständig, so daß der Zinn-Zinküberzug weder bei der Vorverformung der Baumaterialien noch bei ihrer Verformung während der Montage sich ablösen kann. Die Vorbeschichtung von Baumaterialien mit der Nickelschicht empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Baumaterialien in einer Umgebung mit hohen Konzentrationen an Fluor, Chlor und anderen Halogenen verwendet werden. Obgleich die Zinn-Zinkbeschichtung die Korrosionswirkungen von Halogenen auf die metallenen Baumaterialien deutlich vermindert, konnte aber festgestellt werden, daß bei Anordnung der dünnen Nickel schicht zwischen dem Grundmetall der Baumaterialien und dem Zinn-Zinküberzug die Korrosionswirkungen der Halogene noch deut lich weiter herabgesetzt werden.

Die allgemeine Formulierung der erfindungsgemäßen Zinn-Zinkbe schichtung ist wie folgt (Gew.-%):

Zinn	15-70
Zink	30-85
Nickel	≦5,0
Antimon	≦7,5
Wismut	≦1,7
Kupfer	≦5,0
Eisen	≦0,1
Blei	≦0,05

In der nachfolgenden Tabelle werden einige vorteilhafte Ausfüh rungsbeispiele der erfindungsgemäßen zweiphasigen Zinn-Zinkme tallbeschichtung angegeben, welche die oben erwähnten Eigen schaften aufweist:

Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Zinn-Zinkbeschichtung (in Gew.-%) folgende Mengenanteile: 30 bis 65% Zink, 0 bis 0,5% Antimon, 0 bis 0,5% Wismut, 35 bis 70% Zinn, bis zu 1,0% Nickel, 0,0 bis 2,0 Kupfer und weniger als 0,05% Blei, wobei innerhalb dieser Mengenangaben die folgenden Mengenanteile noch weiter zu bevorzugen sind: 45 bis 55% Zink, 45 bis 55% Zinn, 0,3 bis 0,9% Nickel, 0,0 bis 0,5% Wismut und/oder Antimon, 1,0 bis 1,5% Kup fer, weniger als 0,01% Blei mit der Maßgabe, daß der Gehalt an Zinn und Zink insgesamt 95% des Überzuges übersteigt.

Die Dicke des Zinn-Zinküberzugs kann je nach den Umgebungsbedin gungen, in denen die Baumaterialien verwendet werden, variieren. Der Zinn-Zinküberzug zeigt im Vergleich zu Zinnüberzügen überle gene Korrosionsfestigkeitseigenschaften. Der erfindungsgemäße Metallüberzug kann in Dicken zwischen 0,0025 mm und 1,27 mm auf gebracht werden, vorzugsweise im Heißtauchverfahren und in Be reichen zwischen 0,025 mm und 0,05 mm. Solche Schichtdicken ha ben sich als ausreichend erwiesen, um unter praktisch allen in Betracht kommenden Verwendungsbedingungen die metallenen Bauma terialien gegen Korrosion zu schützen bzw. die Korrosion ent scheidend herabzusetzen. Überzüge mit Dicken über 0,05 mm können zur Steigerung des Korrosionsschutzes unter besonders schwieri gen Einsatzbedingungen vorgesehen werden.

Der erfindungsgemäße Zinn-Zinküberzug läßt sich mit den herkömm lichen Bleiloten oder aber auch mit bleifreien Lötmitteln ver binden, wobei bleifreie Lötmittel selbstverständlich vorzuziehen sind.

Claims

1. Metallmaterial, insbesondere für Dachbeläge, Fassadenver kleidungen und sonstige Baumaterialien, mit einem Grundme tall, das mit einer hochkorrosionsbeständigen Zinn-Zink- Legierungsbeschichtung versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zinn-Zink-Legierungsbeschichtung zwi schen 15 und 70 Gew.-% Zinn und zwischen 30 und 85 Gew.-% Zink enthält, wobei der Gehalt an Zinn und Zink zusammen min destens 80 Gew.-% beträgt.

2. Metallmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Legierungsbeschichtung Nickel ent hält.

3. Metallmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung Kupfer enthält.

4. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Zinn und Zink zu sammen 90 Gew.-% der Beschichtung übersteigt.

5. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung 35 bis 65 Gew.-% Zink enthält.

6. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung bis zu 5 Gew.-% Nickel enthält.

7. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung min destens 0,3 Gew.-% Nickel enthält.

8. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung bis zu 5 Gew.-% Kupfer enthält.

9. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung min destens 0,1 Gew.-% Kupfer enthält.

10. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung min destens 0,05 Gew.-% eines metallischen Stabilisators auf weist.

11. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bleigehalt der Legierungsbe schichtung unter 0,05 Gew.-% liegt.

12. Metallmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungs beschichtung folgende Bestandteile enthält:
Zinn 15,0-70,0 Gew.-% Zink 30,0-85,0 Gew.-% Wismut 0,0- 1,7 Gew.-% Antimon 0,0- 7,5 Gew.-% Kupfer 0,0- 5,0 Gew.-% Eisen 0,0- 0,1 Gew.-% Blei 0,0- 0,05 Gew.-% Nickel 0,0- 5,0 Gew.-%

13. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall aus Kohlen stoffstahl, rostfreiem Stahl oder Kupfer besteht.

14. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundmetalls eine vor der Legierungsbeschichtung aufgebrachte dünne Nickelschicht aufweist.

15. Metallmaterial nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nickelschicht eine Dicke bis zu 0,003 mm aufweist.

16. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbeschichtung eine Heißtauchbeschichtung ist.

17. Metallmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkgehalt der Legierungs beschichtung zwischen 30 und 65 Gew.-%, und der Zinngehalt zwischen 35 und 70 Gew.-%, liegt, wobei der Gehalt an Zink und Zinn zusammen insgesamt mindestens 80 Gew.-% der Beschichtung beträgt.

18. Verfahren zur Herstellung eines Metallmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallblech oder Metallband im Durchgang durch ein Metallschmelzbad, enthaltend
weniger als 0,05% Blei,
Zink,
Zinn,
0,0 bis 5% Nickel
0,0 bis 5% Kupfer
beschichtet wird, bis sich eine Schichtdicke von mindestens 0,025 bis 1,27 mm als Metallüberzug auf dem Metallblech oder Metallband gebildet hat.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß der Zinkgehalt auf 30 bis 85 Gew.-% eingestellt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn zeichnet, daß auf das Metallblech oder Metallband vor dessen Durchgang durch das Schmelzbad eine Nickelsperrschicht aufgebracht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die Dicke der Nickelschicht 0, 003 mm nicht über steigt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung in einem Me tallschmelzbad erfolgt, das folgende Bestandteile enthält:
Zinn 15,0-70,0 Gew.-% Zink 30,0-85,0 Gew.-% Wismut 0,0- 1,7 Gew.-% Antimon 0,0- 7,5 Gew.-% Eisen 0,0- 0,1 Gew.-% Blei 0,0- 0,05 Gew.-% Nickel 0,0- 5,0 Gew.-% Kupfer 0,0- 5,0 Gew.-%

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß das Metallbad folgende Bestandteile enthält:
Zinn 35,0-70,0 Gew.-% Zink 30,0-65,0 Gew.-% Wismut 0,0-0,5 Gew.-% Antimon 0,0-0,5 Gew.-% Blei unter 0,05 Gew.-% Nickel 0,0-1,0 Gew.-% Kupfer 0,0-1,5 Gew.-%

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelgehalt auf mindestens 0,3 Gew.-% eingestellt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfergehalt auf 0,1 bis 1,6 Gew.-% eingestellt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet., daß der Zinngehalt auf 45 bis 55 Gew.-% eingestellt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkgehalt auf 45 bis 55 Gew.-% eingestellt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbad mindestens 0,05 Gew.-% eines metallischen Stabilisators enthält.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beschichtende Grundmetall des Metallmaterials aus einem der folgenden Metalle ausgewählt wird: Kohlenstoffstahl, rostfreier Stahl, Kupfer, Zinn, Aluminum, Bronze und Titan.