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DE102016008333A1 - Process for the low-hydrogen zinc-nickel coating of a high-strength tempered steel - Google Patents

Process for the low-hydrogen zinc-nickel coating of a high-strength tempered steel Download PDF

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DE102016008333A1
DE102016008333A1 DE102016008333.6A DE102016008333A DE102016008333A1 DE 102016008333 A1 DE102016008333 A1 DE 102016008333A1 DE 102016008333 A DE102016008333 A DE 102016008333A DE 102016008333 A1 DE102016008333 A1 DE 102016008333A1
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DE
Germany
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amount
coating
steel
zinc
tempering steel
Prior art date
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Pending
Application number
DE102016008333.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Klaus Schöttler
Armin Volz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Original Assignee
Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH filed Critical Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Verfahren zur wasserstoffarmen Zink-Nickel Beschichtung eines hochfesten Vergütungsstahls, das den Schritt eines Eintauchens des Vergütungsstahls in ein Beschichtungsbad umfasst, wobei das Beschichtungsbad Zn in einer Menge von 5–10 g/l, vorzugsweise 7,5 g/l; Ni in einer Menge von 0,5–5 g/l, vorzugsweise 1,2 g/l; NaOH in einer Menge von 70–200 g/l, vorzugsweise 120 g/l; 50–300 ml/l Zink-Nickel-Elektrolyt, vorzugsweise 120 ml/l; Na2CO3 in einer Menge von weniger als 100 g/l; und Na2SO4 in einer Menge von weniger als 100 g/l umfasst.The present invention relates to a galvanic process for the low-zinc-nickel hydrogen coating of a high-strength tempered steel, comprising the step of immersing the tempering steel in a coating bath, wherein the coating bath Zn is present in an amount of 5-10 g / l, preferably 7.5 g / l; Ni in an amount of 0.5-5 g / l, preferably 1.2 g / l; NaOH in an amount of 70-200 g / l, preferably 120 g / l; 50-300 ml / l zinc-nickel electrolyte, preferably 120 ml / l; Na 2 CO 3 in an amount of less than 100 g / l; and Na 2 SO 4 in an amount of less than 100 g / l.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur wasserstoffarmen Zink-Nickel Beschichtung eines hochfesten Vergütungsstahls. Die wasserstoffarme Zink-Nickel Beschichtung, die im Fachjargon auch unter „Low Hydrogen Embrittlement – Zink-Nickel Beschichtung” oder „LHE-ZnNi Beschichtung” bekannt ist, ist in Verbindung mit einer Chrom(VI)-freie Passivierung eine kathodisch schützende Korrosionsschutzbeschichtung für niedriglegierte, hochfeste Vergütungsstähle, die vorzugsweise eine Festigkeit von Rm > 1380 MPa besitzen.The present invention relates to a process for the low-hydrogen zinc-nickel coating of a high-strength tempering steel. The low-hydrogen zinc-nickel coating, also known in the jargon as "Low Hydrogen Embrittlement - Zinc-Nickel Coating" or "LHE-ZnNi Coating", combined with a chromium (VI) -free passivation, is a low-cathodic, cathodic protective corrosion protection coating , high-strength tempering steels, which preferably have a strength of R m > 1380 MPa.

Das Verfahren ist auch geeignet zur Beschichtung korrosionsfester hochlegierter Stähle (z. B. aus konstruktiven Erfordernissen).The method is also suitable for coating corrosion-resistant high-alloy steels (for example, from design requirements).

Falls konstruktiv anwendbar, kann die Chrom(VI)-freie LHE-ZnNi Beschichtung als Ersatz für eine LHE-Cadmium Beschichtung eingesetzt werden. Typischerweise handelt es sich bei der LHE-ZnNi Schicht um eine galvanisch abgeschiedene Zink-Nickel Legierungsschicht aus einem Trommelelektrolyten. Sie wird in einem alkalisch, zyanidischen Elektrolyten bei einer Temperatur von etwa 30° im Tauchverfahren abgeschieden. Die ZnNi Schicht enthält einen Anteil von ca. 12 bis 15 Prozent Nickel.If structurally applicable, the chromium (VI) -free LHE-ZnNi coating can be used as a replacement for a LHE-cadmium coating. Typically, the LHE-ZnNi layer is an electrodeposited zinc-nickel alloy layer from a drum electrolyte. It is deposited in an alkaline, cyanide electrolyte at a temperature of about 30 ° in the dipping process. The ZnNi layer contains about 12 to 15 percent nickel.

In herkömmlichen Verfahren zur wasserstoffarmen Zink-Nickel Beschichtung wird nach einem Eintauchen des zu beschichtenden Vergütungsstahls in ein Beschichtungsbad der dann mit Zink-Nickel beschichtete Vergütungsstahl entnommen und nachfolgend einem Entgasungsschritt unterzogen. Die Passivierung mit Chrom(III) erfolgt nach einer Entgasung, wobei nach dem Passivierungsschritt ein erneutes Trocknen vorgesehen werden muss.In conventional zinc-nickel hydrogen coating processes, after immersing the tempering steel to be coated in a coating bath, the zinc-nickel coated tempering steel is then removed and subsequently subjected to a degassing step. The passivation with chromium (III) takes place after degassing, after which a further drying must be provided after the passivation step.

Aus der US 8,048,285 B2 ist ein Verfahren zur Herstellung korrosionsfester Gegenstände bekannt. Das Verfahren umfasst das Erzeugen einer Zn/Ni-Beschichtung durch Elektroplatieren in einer wässrigen, basischen Lösung, die Zink- und Nickelionen aufweist. Dabei liegt der Zinkgehalt im Bereich von 85–95 Gew.-% und der Nickelgehalt im Bereich von 5–15 Gew.-%. Der Anteil an organischen Substanzen im Bad außer dem Komplexbildner liegt bei unter 100 pm.From the US 8,048,285 B2 For example, a method for producing corrosion-resistant articles is known. The method comprises forming a Zn / Ni coating by electroplating in an aqueous basic solution comprising zinc and nickel ions. The zinc content is in the range of 85-95 wt .-% and the nickel content in the range of 5-15 wt .-%. The proportion of organic substances in the bath except the complexing agent is less than 100 pm.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, den Verfahrensablauf einer wasserstoffarmen Zink-Nickel Beschichtung eines hochfesten Vergütungsstahls zu optimieren und dahingehend zu verbessern, dass die Verfahrensdauer verkürzt wird und die zur Beschichtung notwendigen Komponenten auf ein Minimum reduziert werden.It is the object of the present invention to optimize the process flow of a zinc-nickel low-hydrogen coating of a high-strength tempered steel and to improve that the process time is shortened and the components necessary for the coating are minimized.

Dies gelingt mit dem Verfahren zur wasserstoffarmen Zink-Nickel Beschichtung eines hochfesten Vergütungsstahls, das sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.This is achieved by the process for the low-hydrogen zinc-nickel coating of a high-strength tempered steel, which comprises all the features of claim 1.

Demnach wird in dem Verfahren der Vergütungsstahl in ein Beschichtungsbad eingetaucht, wobei das Beschichtungsbad Zn in einer Menge von 5 bis 10 g/l, vorzugsweise 7,5 g/l, Ni in eine Menge von 0,5 bis 5 g/l, vorzugsweise 1,2 g/l, NaOH in einer Menge von 70 bis 200 g/l, vorzugsweise 120 g/l, Zink-Nickel-Elektrolyt in einer Menge von 50 bis 300 ml/l, vorzugsweise 120 ml/l, Na2CO3 in einer Menge von weniger als 100 g/l, und Na2SO4 in einer Menge von weniger als 100 g/l umfasst.Accordingly, in the process, the tempering steel is immersed in a coating bath, wherein the coating bath Zn is in an amount of 5 to 10 g / l, preferably 7.5 g / l, Ni in an amount of 0.5 to 5 g / l, preferably 1.2 g / l NaOH in an amount of 70 to 200 g / l, preferably 120 g / l, zinc-nickel electrolyte in an amount of 50 to 300 ml / l, preferably 120 ml / l, Na 2 CO 3 in an amount of less than 100 g / l, and Na 2 SO 4 in an amount of less than 100 g / l.

Bei Verwendung eines im vorausgehenden Absatz spezifizierten Beschichtungsbads ist es möglich, eine besonders vorteilhafte Abscheidungsstromdichte zu verwenden. Darüber hinaus ist ein Vergütungsstahl, der mit Hilfe des oben spezifizierten Beschichtungsbads beschichtet wird, dazu in der Lage, ohne Vollziehen eines Entgasungsschritts zum Ausgasen von eingebrachtem schädlichen Wasserstoff einem Passivierungsschritt unterzogen zu werden. Jeder dieser Vorteile wirkt sich positiv auf das Gesamtverfahren aus und trägt dazu bei, dass das Verfahren weniger materialintensiv ist und in seinem Ablauf schneller durchgeführt werden kann.When using a coating bath specified in the previous paragraph, it is possible to use a particularly advantageous deposition current density. Moreover, a tempering steel coated by the above-specified coating bath is capable of undergoing a passivation step without completing a degassing step for outgassing introduced harmful hydrogen. Each of these advantages has a positive effect on the overall process and contributes to the fact that the process is less material-intensive and can be carried out faster in its course.

Durch die galvanische Zink-Nickel Abscheidung, die in dem Beschichtungsbad vollzogen wird, erfolgt die Beschichtung des in das Bad eingetauchten Vergütungsstahls. Die zu beschichtenden Teile sollten dabei stromlos in das Beschichtungsbad eingebracht werden, um eine Verbrennungsgefahr zu vermeiden. Die Expositionszeit der Teile ist dabei von der gewünschten Schichtdicke abhängig, verläuft aber proportional zu dieser, so dass dünnere Beschichtungsdicken bei kürzerer Zeit als dickere Schichtstärken erreicht werden. Wahlweise kann ein Deckstrom angelegt werden, jedoch nicht länger als 2 Minuten bei einer Stromstärke von 10 A/dm2. Der Temperaturbereich des Beschichtungsbads liegt dabei im Bereich von 20–50°C, vorzugsweise bei 30–32°C.The galvanic zinc-nickel deposition, which takes place in the coating bath, the coating of the immersed in the bath tempering steel takes place. The parts to be coated should be introduced without current into the coating bath in order to avoid a risk of burns. The exposure time of the parts is dependent on the desired layer thickness, but proceeds in proportion to this, so that thinner coating thicknesses are achieved in less time than thicker layer thicknesses. Optionally, a cover current can be applied, but not longer than 2 minutes at a current of 10 A / dm 2 . The temperature range of the coating bath is in the range of 20-50 ° C, preferably at 30-32 ° C.

Nach Einbringen der zu beschichtenden Teile in das Beschichtungsbad sollten die Teile innerhalb von 2 Minuten unter Strom gesetzt werden. Entsprechend sollen die Teile auch nach vollzogener Beschichtung nicht länger als 5 Minuten in einem stromlosen Zustand in dem Bad verbleiben.After placing the parts to be coated in the coating bath, the parts should be energized within 2 minutes. Accordingly, even after completion of the coating, the parts should not remain in the bath for more than 5 minutes in a de-energized state.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Anteil organischer Stoffe im Beschichtungsbad in der Spanne von 400–3000 ppm und vorzugsweise bei 2000 ppm. Bei dem oder den organischen Stoffen kann es sich beispielsweise um einen Glanzzusatz oder auch um andere organische Stoffe handeln. Vorstehende Werte verstehen sich vorzugsweise außer ggf. vorhandenen Komplexbildnern.In a preferred embodiment of the invention, the proportion of organic substances in the coating bath in the range of 400-3000 ppm and preferably at 2000 ppm. The organic substance (s) may, for example, be a brightener or other organic substances. The above values are preferably understood to be excluding any complexing agents that may be present.

In einer denkbaren Ausgestaltung der Erfindung liegt der Anteil organischer Substanzen (außer ggf. vorhandenen Komplexbildnern) im Beschichtungsbad bei > 100 ppm, beispielsweise bei > 400 ppm. In a conceivable embodiment of the invention, the proportion of organic substances (except possibly existing complexing agents) in the coating bath is> 100 ppm, for example> 400 ppm.

Nach einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung besteht das Beschichtungsbad aus Zn in einer Menge von 5 bis 10 g/l, vorzugsweise 7,5 g/l, Ni in einer Menge von 0,5 bis 5 g/l, vorzugsweise 1,2 g/l, NaOH in einer Menge von 70 bis 200 g/l, vorzugsweise 120 g/l, Zink-Nickel-Elektrolyt in einer Menge von 50 bis 300 ml/l, vorzugsweise 120 ml/l, Na2CO3 in einer Menge von weniger als 100 g/l, Na2SO4 in einer Menge von weniger als 100 g/l und Wasser, vorzugsweise demineralisiertem Wasser.According to another modification of the present invention, the coating bath of Zn is in an amount of 5 to 10 g / l, preferably 7.5 g / l, Ni in an amount of 0.5 to 5 g / l, preferably 1.2 g / l, NaOH in an amount of 70 to 200 g / l, preferably 120 g / l, zinc-nickel electrolyte in an amount of 50 to 300 ml / l, preferably 120 ml / l, Na 2 CO 3 in an amount of less than 100 g / l, Na 2 SO 4 in an amount of less than 100 g / l and water, preferably demineralized water.

In einer denkbaren Ausgestaltung enthält das Beschichtungsbad keinen Glanzzusatz.In a conceivable embodiment, the coating bath contains no added luster.

Gemäß einer Modifikation der Erfindung, liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abscheidungsstromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm2, vorzugsweise bei 4 A/dm2. Dieser Bereich der Abscheidungsstromdichte liegt in einem höheren Wertebereich als die Abscheidungsstromdichte vormals bekannter LHE-ZnNi Beschichtungsverfahren und kann sich positiv auf die Abscheidungsgeschwindigkeit auswirken.According to a modification of the invention, in the method according to the invention, the deposition current density is in the range of 1 to 10 A / dm 2 , preferably 4 A / dm 2 . This range of deposition current density is in a higher range of values than the deposition current density of previously known LHE-ZnNi coating methods and can have a positive effect on the deposition rate.

Nach einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt zum Chrom(VI)-freien Passivieren der abgeschiedenen Schicht, wobei nach Entnahme aus dem Beschichtungsbad der beschichtete Vergütungsstahl mit vollentsalzenem Wasser gespült und direkt im Anschluss daran die Passivierung nass in nass ausgeführt wird.According to a development of the present invention, the method further comprises a step for chromium (VI) -free passivation of the deposited layer, wherein after removal from the coating bath, the coated tempering steel is rinsed with demineralized water and immediately after passivation is performed wet-wet.

Die Chrom(VI)-freie Passivierung wird vorteilhafter Weise mit einer Zusammensetzung ausgeführt, die 70 bis 200 ml/l Multipass Basislösung umfasst. Diese kann dabei wahlweise mit einem Zusatz von 30 bis 50 ml/l eines hinzugefügten Silizium-Additivs oder mit einer auf dreiwertigem Chrom basierenden Nachtauchlösung für Zinkoberflächen in der Menge von 10 bis 70 ml/l versetzt werden. Der pH-Wert beträgt dabei 1,7 bis 2,5. Die Temperatur der Passivierungslösung liegt dabei im Bereich von 30 bis 50° und der beschichtete Vergütungsstahl wird der Passivierungslösung 20 bis 50 Sekunden ausgesetzt. Die pH-Werteeinstellung erfolgt hierbei vorzugsweise mit Schwefelsäure oder NaOH, jeweils in einer etwa 20-prozentigen Konzentration.The chromium (VI) -free passivation is advantageously carried out with a composition comprising 70 to 200 ml / l multipass base solution. This can be added optionally with an addition of 30 to 50 ml / l of an added silicon additive or with a trivalent chromium based Nachauchlösung for zinc surfaces in the amount of 10 to 70 ml / l. The pH is 1.7 to 2.5. The temperature of the passivation solution is in the range of 30 to 50 ° and the coated tempering steel is exposed to the passivation solution for 20 to 50 seconds. The pH value adjustment is preferably carried out with sulfuric acid or NaOH, each in an approximately 20 percent concentration.

Nach einer weiteren Modifikation der Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt zum Entgasen des passivierten, beschichteten Vergütungsstahls, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 185 bis 195° für mehr als 23 Stunden. Hierbei ist zu beachten, dass der Entgasungsvorgang erst nach der Passivierung erfolgt. Durch diese Neuordnung der Verfahrensschritte lässt sich die Gesamtdauer des Verfahrens verkürzen, was zu einer Kosteneinsparung führen kann. Vorzugsweise erfolgt der Entgasungsschritt innerhalb von drei Stunden nach dem LHE-ZnNi Beschichten und Passivieren. Dabei können zwischen dem Passivieren und dem Entgasen ein Spülschritt mit vollentsalzenem Wasser, ein Warmspülschritt mit vollentsalzenem Wasser bei maximal 60° und/oder ein Trocknungsschritt mit Druckluft oder einem Trockner bei maximal 60° erfolgen.According to a further modification of the invention, the method comprises a step of degassing the passivated, coated tempering steel, preferably in a temperature range of 185 to 195 ° for more than 23 hours. It should be noted that the degassing process only after the passivation. This rearrangement of the process steps can shorten the overall duration of the process, which can lead to cost savings. Preferably, the degassing step occurs within three hours after LHE-ZnNi coating and passivation. In this case, between the passivation and the degassing, a rinsing step with demineralized water, a warm rinsing step with demineralized water at a maximum of 60 ° and / or a drying step with compressed air or a dryer at a maximum of 60 °.

In einer weiteren Entwicklung der Erfindung umfasst das Verfahren ein Dekapieren des Vergütungsstahls vor einem Beschichtungsschritt, wobei das Dekapieren vorzugsweise mit Hilfe einer drei bis fünf prozentigen Schwefelsäure H2SO4 ausgeführt wird. Während des Dekapierens werden dünne Anlauf- und Oxidschichten entfernt. Dies entspricht also einer Oberflächenvorbehandlung des zu beschichtenden Vergütungsstahls.In a further development of the invention, the method comprises pickling the tempering steel prior to a coating step, wherein the pickling is preferably carried out with the aid of a three to five percent sulfuric acid H 2 SO 4 . During decaping, thin tarnish and oxide layers are removed. This corresponds to a surface pretreatment of the tempered steel to be coated.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zudem möglich, den Vergütungsstahl vor einem Dekapierungsschritt zu strahlen, vorzugsweise mit Edelkorund oder Corindon in einer mittleren Korngröße, das heißt F90 und/oder F180, als Strahlmittel. Durch das Strahlen des Vergütungsstahls werden die Oberflächen des zu beschichtenden Vergütungstahls von daran anhaftenden Partikeln befreit. Nach dem Strahlen ist es vorteilhaft, die LHE-ZnNi Beschichtung möglichst rasch danach aufzubringen. Zudem kann es von Vorteil sein, nach dem Strahlen die Strahlmittelreste auf den Vergütungsstahl mit Hilfe von Druckluft abzublasen bzw. zu entfernen.According to the inventive method, it is also possible to irradiate the tempering steel before a Dekapierungsschritt, preferably with fine corundum or Corindon in an average grain size, that is F90 and / or F180, as a blasting agent. The blasting of tempered steel frees the surfaces of the tempered steel to be coated from adhering particles. After blasting, it is advantageous to apply the LHE-ZnNi coating as soon as possible thereafter. In addition, it may be advantageous, after blasting the blasting agent residues on the tempering steel with the help of compressed air to blow or remove.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Vergütungsstahl ein hochfester, niedriglegierter Vergütungsstahl mit einer Festigkeit von Rm > 1380 MPa, vorzugsweise ist der Vergütungsstahl 300M, E35NCD16H, AISI 4340 oder AISI 4130. Wie oben ausgeführt, ist das Verfahren auch geeignet zur Beschichtung korrosionsfester hochlegierter Stähle, z. B. aus konstruktiven Erfordernissen.According to one embodiment of the invention, the tempering steel is a high-strength, low-alloyed tempered steel having a strength of R m > 1380 MPa, preferably the tempering steel is 300M, E35NCD16H, AISI 4340 or AISI 4130. As stated above, the process is also suitable for coating corrosion-resistant high-alloyed steel Steels, z. B. from constructive requirements.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit einer detaillierten Beschreibung der einzigen Figur ersichtlich.Further advantages and features of the present invention will become apparent in connection with a detailed description of the single figure.

Das in 1 dargestellte Ablaufdiagramm zeigt ein Verfahren für eine wasserstoffarme elektrolytische Zink-Nickel Beschichtung von hochfesten Vergütungsstählen nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.This in 1 The flow chart shown shows a method for a low-hydrogen electrolytic zinc-nickel coating of high-strength tempering steels according to one embodiment of the method according to the invention.

In einem ersten Schritt wird der zu beschichtende Vergütungsstahl in einem Gestell chargiert.In a first step, the tempered steel to be coated is charged in a rack.

Nach Befestigung in dem Gestell wird der Vergütungsstahl entfettet. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von chloriertem Kohlenwasserstoff bei einer Temperatur von 120° (Dampfentfetten) erfolgen. Dies erzielt eine sehr gute Reinigungswirkung, ist jedoch nur für unbeschichtete Teile zulässig bzw. ratsam. After mounting in the frame, the tempering steel is degreased. This can be done, for example with the aid of chlorinated hydrocarbon at a temperature of 120 ° (vapor degreasing). This achieves a very good cleaning effect, but is only admissible or advisable for uncoated parts.

Nur für den Fall, dass ein alkalischer Reiniger zum Einsatz beim Entfetten gekommen ist, wird das zu beschichtende Bauteil, das zu einem Großteil aus einem Vergütungsstahl besteht, mit vollentsalzenem Wasser gespült.Only in the case that an alkaline cleaner has been used for degreasing, the component to be coated, which consists largely of a tempering steel, rinsed with demineralized water.

Anderenfalls kann direkt zum nächsten Schritt übergegangen werden, bei dem je nach Bedarf nicht zu beschichtende Bereiche des Bauteils mit Hilfe von Klebestreifen oder Stopfen abgedeckt werden können. Ist ein Abdecken nicht erforderlich, kann man diesen Schritt überspringen und direkt zu einem Strahlschritt übergehen. Sollte ein Abdecken erforderlich sein, muss jedoch vor dem Erreichen des Strahlschritts das Abdecken durchgeführt werden.Otherwise, it is possible to proceed directly to the next step, in which areas of the component that are not to be coated can be covered with the aid of adhesive strips or plugs as required. If masking is not required, one can skip this step and go straight to a blasting step. Should it be necessary to cover it, however, it must be covered before reaching the blasting step.

Demnach erfolgt im Anschluss daran ein Aktivieren durch Corindon-Strahlen, wobei die mittlere Korngröße des Corindons F90 und/oder F180 ist. Die gestrahlte Oberfläche sollte dabei größer oder gleich der zu beschichtenden Oberfläche sein.Accordingly, this is followed by an activation by corindon rays, wherein the average grain size of the corindon F90 and / or F180. The blasted surface should be greater than or equal to the surface to be coated.

Danach wird das gestrahlte Bauteil mit Hilfe von Druckluft gereinigt, sodass sämtliche Rückstände des Strahlmittels abgeblasen werden.Thereafter, the blasted component is cleaned by means of compressed air, so that all residues of the blasting medium are blown off.

In einem nächsten optionalen Schritt wird das gestrahlte Bauteil alkalisch entfettet. Dieser Schritt kann entfallen, wenn das Bauteil kurz zuvor gestrahlt worden ist. Falls, wie in der Darstellung der 1 gezeigt, ein alkalisches Entfetten nach dem Strahlen durchgeführt wird, ist ein Spülschritt erforderlich. Der Fachmann versteht, dass dieser Spülschritt nur erforderlich ist, wenn das Bauteil nach einem Strahlen alkalisch entfettet worden ist. Anderenfalls kann das Bauteil ohne Umwege nach einem Reinigen mit Druckluft einem Dekapierschritt zugeführt werden.In a next optional step, the blasted component is alkaline degreased. This step can be omitted if the component has been blasted shortly before. If, as in the presentation of 1 shown that alkaline degreasing is performed after blasting, a rinsing step is required. The skilled person understands that this rinsing step is only required if the component has been degreased alkaline after blasting. Otherwise, the component can be fed without detours after cleaning with compressed air a Dekapierschritt.

Bei Ausführung des Dekapierschritts wird das Bauteil für maximal 30 Sekunden einer drei bis fünf prozentigen Schwefelsäure H2SO4 ausgesetzt.When performing the picking step, the component is exposed to a three to five percent sulfuric acid H 2 SO 4 for a maximum of 30 seconds.

Im Anschluss daran wird das zu beschichtende Bauteil erneut mit vollentsalzenem Wasser gespült.Subsequently, the component to be coated is rinsed again with demineralized water.

Nach dem Spülen erfolgt der LHE-ZnNi Abscheidungsvorgang. Dieser wird durch Eintauchen in ein Beschichtungsbad ausgeführt. Die Expositionszeit ist abhängig von der gewünschten Schichtdicke. Die Abscheidungsstromdichte liegt in einem Bereich von 1 bis 10 A/dm2, wobei als Richtwert 4 A/dm2 angenommen werden kann. Die Temperatur des Bads liegt in einem Bereich von 20° bis 50°, wobei optimale Ergebnisse in einem Temperaturbereich von 30° bis 32° erreicht werden. Wahlweise kann ein Deckstrom von maximal zwei Minuten bei bis zu 10 A/dm2 vorgesehen sein.After rinsing, the LHE-ZnNi deposition process takes place. This is carried out by immersion in a coating bath. The exposure time depends on the desired layer thickness. The deposition current density is in a range of 1 to 10 A / dm 2 , with 4 A / dm 2 as a guideline. The temperature of the bath is in a range of 20 ° to 50 °, whereby optimum results are achieved in a temperature range of 30 ° to 32 °. Optionally, a maximum cover current of two minutes at up to 10 A / dm 2 may be provided.

Die zu beschichtenden Bauteile sollten aufgrund der Verbrennungsgefahr stromlos in das Bad eingebracht werden. Dabei ist zudem ratsam, innerhalb von zwei Minuten nach Einbringen der Teile in das Bad diese unter Strom zu setzen und spätestens fünf Minuten nach Stromabschaltung aus dem Bad zu entnehmen, um eine Schichtauflösung zu vermeiden. Zudem ist es von Vorteil, das Bad ständig mit einer Filterpumpe umzuwälzen, um dieses vor Verunreinigungen zu schützen.The components to be coated should be introduced into the bath without current due to the risk of burns. It is also advisable within two minutes after placing the parts in the bathroom to energize them and remove at least five minutes after power off the bath to avoid a layer resolution. In addition, it is advantageous to constantly circulate the bath with a filter pump to protect it from contamination.

Die Behandlung von Taschen oder dergleichen sollte nur mit ummantelten Anoden erfolgen, um eine Ausbildung von Verbrennungen zu vermeiden.The treatment of bags or the like should be done only with jacketed anodes to avoid the formation of burns.

Nach Entnahme des Bauteils aus dem Beschichtungsbad wird das Bauteil mit vollentsalzenem Wasser gespült, bevor es einem Passivierungsschritt unterzogen wird.After removal of the component from the coating bath, the component is rinsed with demineralized water before it is subjected to a passivation step.

Die Chrom(VI)-freie Passivierung mit integrierter Versiegelung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Multipass Basislösung, die in einer Konzentration von 70 bis 200 ml/l zugegeben wird. Dabei sollte wahlweise der Zusatz von 30 bis 50 ml/l Additivsilizium oder 10 bis 70 ml/l einer auf dreiwertigem Chrom basierenden Nachtauchlösung für Zinkoberflächen, insbesondere für Zinkdruckgussoberflächen, hinzugegeben werden. Der pH-Wert soll dabei in einem Bereich von 1,7 bis 2,5 liegen. Vorteilhafter Weise findet die Passivierung in einem Temperaturbereich von 30 bis 50° für einen Zeitraum von 20 bis 50 Sekunden statt. Nach erfolgreicher Passivierung wird das Bauteil mit vollentsalzenem Wasser gespült.The chromium (VI) -free passivation with integrated sealing is preferably carried out with the aid of a multipass base solution, which is added in a concentration of 70 to 200 ml / l. Optionally, the addition of 30 to 50 ml / l of additive silicon or 10 to 70 ml / l of a trivalent chromium based post dip solution for zinc surfaces, especially for zinc diecast surfaces, should be added. The pH should be in a range of 1.7 to 2.5. Advantageously, the passivation takes place in a temperature range of 30 to 50 ° for a period of 20 to 50 seconds. After successful passivation, the component is rinsed with demineralized water.

Im Anschluss daran kann es optional warm gespült werden, wobei erneut vollentsalzenes Wasser in einem Temperaturbereich von 35° bis 65° zur Spülung des Bauteils verwendet wird.Following this, it can optionally be rinsed with warm water, again using demineralized water in a temperature range of 35 ° to 65 ° to rinse the component.

Anschließend hieran kann das Bauteil mit Hilfe von Druckluft oder einem Trockner getrocknet werden. Dieser Schritt ist ebenso optional wie der vorhergehende Warmspülschritt. Bei dem Trockenschritt soll die Temperatur den Wert von 60° nicht übersteigen.Subsequently, the component can be dried by means of compressed air or a dryer. This step is as optional as the previous warm rinse step. In the drying step, the temperature should not exceed the value of 60 °.

Schließlich wird das Bauteil – also nach der Passivierung des Bauteils – einem Entgasungsschritt unterzogen, bei dem eingebrachter Wasserstoff aus dem Bauteil ausgast. Hierzu wird das Bauteil für mindestens 23 Stunden einer Temperatur im Bereich 185° bis 195° ausgesetzt.Finally, after the passivation of the component, the component is subjected to a degassing step in which hydrogen introduced from the component is outgassed. For this purpose, the component is exposed to a temperature in the range 185 ° to 195 ° for at least 23 hours.

Es ist von Vorteil, das Entgasen innerhalb eines Zeitraums von maximal drei Stunden nach dem Prozess auszuführen. It is advantageous to carry out the degassing within a maximum of three hours after the process.

Nach einem Abschluss des Entgasungsschritts ist der hochfeste Stahl (= Bauteil) mit einer passivierten LHE-ZnNi Beschichtung versehen.After completion of the degassing step, the high-strength steel (= component) is provided with a passivated LHE-ZnNi coating.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8048285 B2 [0005] US8048285 B2 [0005]

Claims (10)

Verfahren zur wasserstoffarmen Zink-Nickel Beschichtung eines hochfesten Vergütungsstahls, umfassend die Schritte: Eintauchen des Vergütungsstahls in ein galvanisches Beschichtungsbad, wobei das Beschichtungsbad umfasst: Zn in einer Menge von 5–10 g/l, vorzugsweise 7,5 g/l; Ni in einer Menge von 0,5–5 g/l, vorzugsweise 1,2 g/l; NaOH in einer Menge von 70–200 g/l, vorzugsweise 120 g/l; 50–300 ml/l Zink-Nickel-Elektrolyt, vorzugsweise 120 ml/l; Na2CO3 in einer Menge von weniger als 100 g/l; und Na2SO4 in einer Menge von weniger als 100 g/l.A low-hydrogen zinc-nickel coating method of a high strength tempered steel, comprising the steps of: immersing the tempering steel in a plating bath, the plating bath comprising: Zn in an amount of 5-10 g / l, preferably 7.5 g / l; Ni in an amount of 0.5-5 g / l, preferably 1.2 g / l; NaOH in an amount of 70-200 g / l, preferably 120 g / l; 50-300 ml / l zinc-nickel electrolyte, preferably 120 ml / l; Na 2 CO 3 in an amount of less than 100 g / l; and Na 2 SO 4 in an amount of less than 100 g / l. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsbad organische Stoffe in einem Bereich von 400 ppm–3000 ppm und vorzugsweise von 2000 ppm aufweist, wobei es sich bei dem oder den organischen Stoffen auch oder ausschließlich um einen Glanzzusatz handeln kann.The method of claim 1, wherein the coating bath comprises organic matter in a range of 400 ppm-3000 ppm and preferably 2000 ppm, wherein the organic substance (s) may also or exclusively be a brightener additive. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsbad aus Zn in einer Menge von 5–10 g/l, vorzugsweise 7,5 g/l; Ni in einer Menge von 0,5–5 g/l, vorzugsweise 1,2 g/l; NaOH in einer Menge von 70–200 g/l, vorzugsweise 120 g/l; 50–300 ml/l Zink-Nickel-Elektrolyt, vorzugsweise 120 ml/l; Na2CO3 in einer Menge von weniger als 100 g/l; Na2SO4 in einer Menge von weniger als 100 g/l und Wasser, vorzugsweise demineralisiertem Wasser, besteht.A method according to any one of the preceding claims wherein the coating bath of Zn is present in an amount of 5-10 g / l, preferably 7.5 g / l; Ni in an amount of 0.5-5 g / l, preferably 1.2 g / l; NaOH in an amount of 70-200 g / l, preferably 120 g / l; 50-300 ml / l zinc-nickel electrolyte, preferably 120 ml / l; Na 2 CO 3 in an amount of less than 100 g / l; Na 2 SO 4 in an amount of less than 100 g / l and water, preferably demineralized water. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsbad eine Temperatur im Bereich von 20–50°C, vorzugsweise von 30–32°C, aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein the coating bath has a temperature in the range of 20-50 ° C, preferably from 30-32 ° C, having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abscheidungsstromdichte im Bereich von 1 bis 10 A/dm2, vorzugsweise bei 4 A/dm2 liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the deposition current density in the range of 1 to 10 A / dm 2 , preferably 4 A / dm 2 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: Chrom(VI)-freies Passivieren des beschichteten Vergütungsstahls, wobei nach Entnahme aus dem Beschichtungsbad der beschichtete Vergütungsstahl nur mit vollentsalzenem Wasser gespült wird und direkt im Anschluss daran die Chrom(VI)-freie Passivierung nass in nass ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, further comprising the steps: Chromium (VI) -free passivation of the coated tempering steel, after being removed from the coating bath, the coated tempering steel is rinsed only with demineralized water and immediately afterwards the chromium (VI) -free passivation is carried out wet-on-wet. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: Entgasen des Chrom(VI)-frei passivierten, beschichteten Vergütungsstahls, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 185–195°C für mehr als 23 Stunden.Method according to one of the preceding claims, further comprising the steps: Degassing the chromium (VI) -free passivated, coated tempering steel, preferably in a temperature range of 185-195 ° C for more than 23 hours. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: Dekapieren des Vergütungsstahls vor einem Beschichtungsschritt durch Eintauchen in ein Beschichtungsbad, wobei das Dekapieren vorzugsweise mit Hilfe einer 3–5%igen Schwefelsäure H2SO4 ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, further comprising the steps of pickling the tempering steel before a coating step by immersion in a coating bath, wherein the pickling is preferably carried out with the aid of a 3-5% sulfuric acid H 2 SO 4 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: Strahlen des Vergütungsstahls vor einem Dekapierungsschritt, vorzugsweise mit Edelkorund oder Corindon in einer mittleren Korngröße, d. h. F90 und/oder F180, als Strahlmittel.Method according to one of the preceding claims, further comprising the steps: Blasting the tempering steel before a Dekapierungsschritt, preferably with fine corundum or Corindon in an average grain size, d. H. F90 and / or F180, as abrasive. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vergütungsstahl ein hochfester, niedriglegierter Vergütungsstahl mit einer Festigkeit von Rm > 1380 MPa ist, vorzugsweise ist der Vergütungsstahl 300M, E35NCD16H, AISI 4340 oder AISI 4130.Method according to one of the preceding claims, wherein the tempering steel is a high strength, low alloy hardened and tempered steel with a tensile strength of Rm> 1380 MPa, preferably of tempered steel 300M, E35NCD16H, AISI 4340 or AISI 4130th
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