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Verfahren zur Herstellung von zinkhaltigen Schutzüberzügen auf Netallgegenständen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anbringung von zinkhaltigen Schutzüberzügen
auf Metallgegenständen durch Eintauchen derselben in ein zinkhaltiges Schmelzbad,
das mit einem zinkhaltigen Flußmittel bedeckt ist. Der Hauptzweck der Erfindung
liegt darin, den Zinkgehalt des Bades auf wesentlich gleichförmiger Höhe zu halten,
so daß der Schutzüberzug auf dem Arbeitsgut stets gleichförmig und unveränderlich
ausfällt und sich elektropositiv zum Eisen verhält.
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Nach der Erfindung wird der Zinkgehalt des Bades auf wesentlich gleichmäßiger
Höhe dadurch gehalten, daß Zink periodisch zugesetzt wird, so daß ein Eisen- oder
Stahlgegenstand beim Einführen in das Bad stets einen Anfangsüberzug aus einer Zink-Eisen-Legierung
aus der Flußmittelschicht und der Oberfläche des Bades aufnehmen muß, die Ablagerung
des äußeren aus einer Blei-Zink-Legierung bestehenden Überzuges im Schmelzbad erleichtert
wird und dieser äußere Überzug gleichförmig ausfällt und unveränderlich dieselbe
Beschaffenheit erhält. Das Zink wird vorzugsweise in geringem Überschuß über den
mit den anderen Bestandteilen des Bades zu legierenden Betrag zugegeben, so daß
sich etwas Zink auf der Oberfläche sammelt und ein Anzeigemittel für den Gehalt
der Legierung bildet.
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Vorzugsweise wird das Bad derart gehalten, daß ein Metallüberzug entsteht,
welcher aus einer Legierung von Blei, Zinn und Zink besteht, wobei das Zinn weniger
als =6 Prozent, das Zink weniger als 5 Prozent beträgt und der Rest aus Blei besteht.
Der Prozentsatz des Zinks ist hierbei geringer als derjenige des Zinns; es hat sich
gezeigt, daß Stahlbleche mit einem Überzuge der eben beschriebenen Zusammensetzung
beim Eintauchen in eine 24prozentige Lösung von Schwefelsäure während 24 Stunden
bei Zimmertemperatur keinerlei merklichen Angriff erfuhren.
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Das neue Verfahren ist allgemein anwendbar nicht nur zur Herstellung
des oben beschriebenen metallischen Überzuges, sondern zur Herstellung jeden Schutzüberzuges
aus einer Legierung von Blei mit wenigen Prozenten Zink mit oder ohne Zusätz von
Zinn oder Antimon.
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Allgemein besteht das neue Verfahren darin, daß die Menge des Zinks
im Bade durch Zusatz geringer Mengen von Zink in Intervallen konstant gehalten wird,
um den gewünschten Prozentsatz dieses Metalles im Bade dauernd festzuhalten.
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Es ist an sich bei der Herstellung von Zinklegierungen bekannt, auf
die Verflüchtigung des Zinks durch Mehreinsatz Rücksicht zu nehmen. Dabei handelt
es sich aber nur um einen einmaligen Zinküberschuß, während es nach der Erfindung
darauf ankommt, bei einem zur Anbringung von zinkhaltigen Überzügen auf Metallgegenständen
laufend benutzten Schmelzbade den Zinkgehalt durch periodischen Zusatz von Zink
dauernd auf wesentlich gleichbleibender Höhe zu halten, was die oben beregten Vorteile
ergibt.
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Ein typisches Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens ist das folgende
Der zu überziehende Gegenstand, der beispielsweise aus Eisen oder Stahl bestehen
möge,
wird in einem geeigneten Bade gereinigt, wobei zweckmäßig die übliche Schwefelsäurebeize
benutzt wird. Hierauf wird der Gegenstand gewaschen und durch ein Bad gezogen, das
aus Salzsäure und Salmiak oder Zinkchlorid oder diesen beiden Stoffen und Wasser
besteht, ein Bac'L, das bei denn bekannten Galvanisierverfahren gewöhnlich benutzt
wird. Der Gegenstand wird dann durch ein Bad aus geschmolzenem Blei, Zinn und Zink
hindurchgeführt, das mit einer Salmiakschmelze bedekt ist, in welcher Zinksalze
und .Eisensalze in geringen Mengen enthalten sind. Wegen der großen Verwandschaft
zwischen Zink und Eisen oder Stahl nimmt der Gegenstand unmittelbar einen geringen
Prozentsatz von Zink auf, und es bildet sich auf der Oberfläche des Eisens eine
Zink-Eisen-Legierung, an welcher das Bad anhaftet Sobald der Gegenstand ungefähr
die zwischen 345° und 455° C. liegende Temperatur des Bades erreicht hat, wird er
herausgenommen und dann bis zur Erhärtung des Überzuges in Bewegung gehalten, so
daß eine ungleichmäßige Ablagerung des Überzuges verhindert wird.
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Das Bad hat vorzugsweise die folgende Zusammensetzung: Blei 94,95,
Zink 1,81, Zinn 3,74. Diese Mischung gibt sehr gute Resultate.
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Andere ebenfalls sehr geeignete Mischungen sind: Blei 99,5, Zink o,45,
oder Blei 94,20, Zink o,8o und Zinn 2, -oder Blei 90,54, Zink 1,96 und Zinn 7,5,
oder Blei 87, Zink g, Zinn xo, oder Blei 79, Zink 5, Zinn 16. Diese Legierung enthält
jeweils annähernd die festgesetzte Menge von Zink beim Sättigungspunkt, wenn Temperaturen
zwischen 345 ° und 455 ° C. benutzt werden. Bei gesteigerter Temperatur ist mehr
Zink zu verwenden, andererseits ist bei gesteigertem Prozentsatz von Zinn der zur
Sättigung des Bades erforderliche Prozentsatz von Zink ein höherer. Manchmal ist
es erwünscht, Antimon teilweise oder ganz als Ersatz für Zinn zu verwenden, wenn
höhere Prozentsätze von Antimon benutzt werden.
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Das Zink verdampft leicht, und außer derjenigen Menge, welche mit
den anderen Bestandteilen des Bades den Überzug auf dem Gegenstand bildet, verbindet
sich eine weitere Menge mit dem Eisen des Gegenstandes zu einer Zink-Eisen-Legierung,
und eine weitere Menge wird von der deckenden Schmelze aufgenommen, so daß das Bad
an Zink verarmt, wenn nicht besondere Gegenmaßregeln getroffen werden. Der Erfinder
hat festgestellt, daß es von großer Wichtigkeit ist, die Menge des Zinks im Bade
gleichmäßig zu erhalten. Zu diesem Zweck werden in kurzen Zwischenräumen geringe
Mengen von Z'nk zugesetzt, so daß vorzugsweise der Prozentratz dieses Metalles in
der Legierung nahe an den Sättigungspunkt herankommt. Das Zink wird vorteilhaft
in geschmolzenem Zustande zugeführt, so daß es sich im Bade leichter auflöst, und
zwar wird meist etwas mehr Zink zugeführt und im Bade erhalten, als an sich mit
dem übrigen Metall im Bade in Legierung treten soll. Auf diese Weise sammelt sich
das Zink am Rande des Behälters und wird automatisch vom Bade aufgenommen, wenn
der Zinkgehalt des Bades sich verringert. Die Gegenwart oder Abwesenheit von freiem
Zink dient dem Arbeiter als ein Zeichen, ob die Legierung die genügende Menge von
Zink enthält oder nicht. Dadurch, daß das Zink in geschmolzenem Zustande eingeführt
wird, kann das Bad im Bedarfsfalle auf einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes
des Zinks gehalten werden, womit nicht nur eine Ersparnis an Brennstoff sondern
auch an Zink erzielt wird, da dieses bei solch niedriger Temperatur nicht so leicht
verdampft. Gleichzeitig ergibt sich hieraus auch eine Zeitersparnis bei der Abkühlung
und der Herstellung eines stärkeren Überzuges. Zur Wiederauffüllung des Bades werden
Blei, Zinn, Antimon und Zink in den erforderlichen Mengen zugeführt.
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Analyse und Prüfung eines mit dem beschriebenen Überzuge versehenen
Gegenstandes haben gezeigt, daß der Überzug aus einer Unterschicht aus einer Zink-Eisen-Legierung
besteht, die mit einer den äußeren Überzug bildenden Legierung aus Blei, Zinn und
Zink bedeckt und verbunden ist. Der Erfinder hat festgestellt, daß Blei allein oder
Blei und Zinn oder Blei und Antimon nicht leicht an Eisen oder Stahl anhaftet, wenn
geringe Prozentsätze von Zinn oder Antimon benutzt werden. Zink aber verbindet ich
wegen seiner stärkeren Verwandsehaft zum- Eisen leicht mit diesem, und die resultierende
Zink-Eisen-Legierung bildet eine Grundlage für die Anhaftung der Blei-, Zinn-, Zinklegierung:
Die Legierung der beschriebenen Art ist sehr widerstandsfähig gegen Witterung und
Säureangriffe und ist elektropositiv zu Eisen. Die Legierung bildet einen glatten
und gleichmäßigen Überzug, der bequem auf Röhren, Blechen u. dgl. angebracht werden
kann. Der Überzug hat sich als besonders wertvoll zum Schutze von eisernen Gußstücken,
besonders aber von schmiedbarem Guß gezeigt. Da der Überzug bei niedriger Temperatur
angebracht wird, so ändert sich der für den schmiedbaren Guß erforderliche Kohlenstoffgehalt
bzw. Kohlenstoffzustand nicht.
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Der Überzug besitzt den weiteren Vorteil, daß -er dehnbar ist und
nicht wie ein gewöhnlicher galvanischer Überzug unter Hammerschlägen wegbricht oder
abbröckelt.
Im Rahmen der Erfindung sind mannigfache Abweichungen
möglich.