DE102023119937A1 - Process for hot-dip galvanizing of components - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, sowie eine entsprechende Anlage und ein auf diese Weise erhältliches feuerverzinktes Eisen- oder Stahlbauteil und die Verwendungen eines solchen Feuerverzinkungsverfahrens. The present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, as well as a corresponding plant and a hot-dip galvanized iron or steel component obtainable in this way and the uses of such a hot-dip galvanizing process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Verzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhaltigen Bauteilen (Stahlbauteilen), vorzugsweise für die Automobil- bzw. Kraftfahrzeugindustrie, die Bauindustrie, den Bereich des allgemeinen Maschinenbaus, die Elektroindustrie und andere technische Anwendungsgebiete, mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung).The present invention relates to the technical field of galvanizing iron-based or iron-containing components, in particular steel-based or steel-containing components (steel components), preferably for the automotive or motor vehicle industry, the construction industry, the field of general mechanical engineering, the electrical industry and other technical fields of application, by means of hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing).
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren sowie eine Anlage zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, und darüber hinaus die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. in der erfindungsgemäßen Anlage erhältlichen Produkte (d.h. feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteile) sowie die entsprechenden Verwendungen, insbesondere eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens.In particular, the present invention relates to a method and a plant for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, and furthermore to the products obtainable by the method according to the invention or in the plant according to the invention (i.e. hot-dip galvanized iron or steel components) and the corresponding uses, in particular of a two-stage hot-dip galvanizing process.
Metallische Bauteile jeglicher Art aus eisenhaltigem Material, insbesondere Bauteile aus Stahl, erfordern anwendungsbedingt oftmals einen effizienten Schutz vor Korrosion. Insbesondere Bauteile aus Stahl für Kraftfahrzeuge (Kfz), wie z. B. Pkw, Lkw, Nutzfahrzeuge etc., aber auch für andere technische Bereiche (z. B. Bauindustrie, Maschinenbau, Elektroindustrie etc.), erfordern einen effizienten Korrosionsschutz, welcher auch Langzeitbelastungen standhält.Metallic components of any kind made of ferrous material, especially components made of steel, often require efficient protection against corrosion due to their application. In particular, components made of steel for motor vehicles (motor vehicles), such as cars, trucks, commercial vehicles, etc., but also for other technical areas (e.g. construction industry, mechanical engineering, electrical industry, etc.), require efficient corrosion protection that can withstand long-term stress.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, stahlbasierte Bauteile mittels Verzinkung (Verzinken) gegenüber Korrosion zu schützen. Beim Verzinken wird der Stahl mit einer im Allgemeinen dünnen Zinkschicht versehen, um den Stahl vor Korrosion zu schützen. Dabei können verschiedene Verzinkungsverfahren eingesetzt werden, um Bauteile aus Stahl zu verzinken, d.h. mit einem metallischen Überzug aus Zink zu überziehen, wobei insbesondere die Feuerverzinkung (synonym auch als Schmelztauchverzinkung bezeichnet), die Spritzverzinkung (Flammspritzen mit Zinkdraht), die Diffusionsverzinkung (Sherard-Verzinkung), die galvanische Verzinkung (elektrolytische Verzinkung), die nicht-elektrolytische Verzinkung mittels Zinklamellenüberzügen sowie die mechanische Verzinkung zu nennen sind. Zwischen den vorgenannten Verzinkungsverfahren bestehen große Unterschiede, insbesondere im Hinblick auf die Verfahrensdurchführung, aber auch im Hinblick auf die Beschaffenheit und Eigenschaften der erzeugten Zinkschichten bzw. Zinküberzüge.In this context, it is known to protect steel-based components against corrosion by means of galvanizing (galvanizing). During galvanizing, the steel is provided with a generally thin zinc layer to protect the steel from corrosion. Various galvanizing processes can be used to galvanize steel components, i.e. to cover them with a metallic zinc coating, in particular hot-dip galvanizing (also known as hot-dip galvanizing), spray galvanizing (flame spraying with zinc wire), diffusion galvanizing (Sherard galvanizing), electrolytic galvanizing, non-electrolytic galvanizing using zinc flake coatings and mechanical galvanizing. There are major differences between the aforementioned galvanizing processes, particularly with regard to the process implementation, but also with regard to the nature and properties of the zinc layers or zinc coatings produced.
Das wohl wichtigste Verfahren zum Korrosionsschutz von Stahl durch metallische Zinküberzüge ist die Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung). Dabei wird Stahl kontinuierlich (z. B. Band und Draht) oder stückweise (z. B. Bauteile) bei Temperaturen von etwa 400 °C bis 600 °C in einen beheizten Kessel mit flüssigem Zink getaucht (Schmelzpunkt von Zink: 419,5 °C; Zinklegierungen können einen höheren oder niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen), so dass sich auf der Stahloberfläche eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink und darüber eine sehr fest haftende reine Zinkschicht ausbilden.The most important method for protecting steel from corrosion using metallic zinc coatings is hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing). Steel is dipped continuously (e.g. strip and wire) or piece by piece (e.g. components) into a heated tank filled with liquid zinc at temperatures of around 400 °C to 600 °C (melting point of zinc: 419.5 °C; zinc alloys can have a higher or lower melting point), so that a resistant alloy layer of iron and zinc forms on the steel surface, with a very firmly adhering pure zinc layer on top.
Die Feuerverzinkung ist somit eine seit vielen Jahrzehnten anerkannte und bewährte Methode, um Bauteile bzw. Komponenten aus Eisenwerkstoffen, insbesondere Stahlwerkstoffen, vor Korrosion zu schützen. Wie zuvor geschildert, wird hierbei das typischerweise vorgereinigte bzw. vorbehandelte Bauteil in ein flüssig-heißes Zinkbad eingetaucht, wobei es zur Reaktion mit der Zinkschmelze und, daraus resultierend, zur Ausbildung einer relativ dünnen, metallurgisch mit dem Grundwerkstoff verbundenen Zinkschicht kommt.Hot-dip galvanizing has been a recognized and proven method for protecting parts and components made of iron materials, especially steel materials, from corrosion for many decades. As previously described, the typically pre-cleaned or pre-treated component is immersed in a liquid-hot zinc bath, where it reacts with the molten zinc and, as a result, forms a relatively thin zinc layer that is metallurgically bonded to the base material.
Bei der Feuerverzinkung wird zwischen diskontinuierlicher Stückverzinkung (vgl. z. B. DIN EN ISO 1461 und DIN 50997) und kontinuierlicher Band- und Drahtverzinkung (vgl. z. B. DIN EN 10143 und DIN EN 10346) unterschieden. Sowohl das Stückverzinken als auch das Band- und Drahtverzinken sind genormte bzw. standardisierte Verfahren. Kontinuierlich verzinktes Stahlband und kontinuierlich verzinkter Draht sind jeweils ein Vor- bzw. Zwischenprodukt (Halbzeug), welches nach dem Verzinken, insbesondere durch Umformen, Stanzen, Zuschneiden etc., weiterverarbeitet wird, wohingegen durch Stückverzinken zu schützende Bauteile in der Regel zuerst vollständig oder zumindest teilweise gefertigt und erst danach feuerverzinkt werden (wodurch die Bauteile rundum vor Korrosion geschützt werden). Stückverzinken und Band-/Drahtverzinken unterscheiden sich je nach den Applikationsbedingungen hinsichtlich des Phasenaufbaus als auch der Dicke der jeweils resultierenden Zinküberzüge, wodurch sich - auch in Abhängigkeit der Zinkschicht - unterschiedliche Schutzdauern ergeben können. Die Zinkschichtdicke von bandverzinkten Blechen liegt üblicherweise im Bereich von 10 bis 35 Mikrometern, wohingegen die Zinkschichtdicken von stückverzinkten Stahlteilen üblicherweise im Bereich von 50 bis 200 Mikrometern und sogar mehr liegen.In hot-dip galvanizing, a distinction is made between discontinuous batch galvanizing (cf. e.g. DIN EN ISO 1461 and DIN 50997) and continuous strip and wire galvanizing (cf. e.g. DIN EN 10143 and DIN EN 10346). Both batch galvanizing and strip and wire galvanizing are standardized processes. Continuously galvanized steel strip and continuously galvanized wire are each a preliminary or intermediate product (semi-finished product) which is further processed after galvanizing, in particular by forming, punching, cutting, etc., whereas components to be protected by batch galvanizing are usually first completely or at least partially manufactured and only then hot-dip galvanized (which protects the components all around against corrosion). Depending on the application conditions, batch galvanizing and strip/wire galvanizing differ in terms of the phase structure and the thickness of the resulting zinc coatings, which can result in different protection periods - also depending on the zinc layer. The zinc layer thickness of strip galvanized sheets is usually in the range of 10 to 35 micrometers, whereas the zinc layer thickness of batch galvanized steel parts is usually in the range of 50 to 200 micrometers and even more.
Die Feuerverzinkung liefert sowohl einen aktiven als auch passiven Korrosionsschutz. Der passive Schutz erfolgt durch die Barrierewirkung des Zinküberzuges. Der aktive Korrosionsschutz entsteht aufgrund der kathodischen Wirkung des Zinküberzuges. Gegenüber edleren Metallen der elektrochemischen Spannungsreihe, wie z. B. Eisen, dient Zink als Opferanode, die das darunter liegende Eisen solange vor Korrosion schützt, bis sie selbst vollständig korrodiert ist.Hot-dip galvanizing provides both active and passive corrosion protection. Passive protection is provided by the barrier effect of the zinc coating. Active corrosion protection is provided by the cathodic effect of the zinc coating. Compared to more noble metals in the electrochemical series, such as iron, zinc serves as a sacrificial anode, which protects the iron underneath from corrosion until it is completely corroded itself.
Bei der sogenannten Stückverzinkung nach DIN EN ISO 1461 erfolgt das Feuerverzinken von meist größeren Stahlbauteilen und -konstruktionen. Dabei werden stahlbasierte Rohlinge oder (halb-)fertige Werkstücke (Bauteile) nach einer Vorbehandlung in das Zinkschmelzbad eingetaucht. Durch das Tauchen können insbesondere auch Innenflächen, Schweißnähte und schwer zugängliche Stellen der zu verzinkenden Werkstücke bzw. Bauteile gut erreicht werden.In the so-called batch galvanizing according to DIN EN ISO 1461, the hot-dip galvanizing of mostly larger steel components and structures takes place. Steel-based blanks or (semi-)finished workpieces (components) are dipped into the molten zinc bath after pretreatment. By dipping, inner surfaces, weld seams and hard-to-reach areas of the workpieces or components to be galvanized can be easily reached.
Die konventionelle Feuerverzinkung, insbesondere Tauchverzinkung, basiert insbesondere auf dem Tauchen von Eisen- bzw. Stahlbauteilen in eine Zinkschmelze unter Ausbildung eines Zinküberzugs auf der Oberfläche der Bauteile. Zur Sicherstellung des Haftvermögens, der Geschlossenheit und der Einheitlichkeit des Zinküberzuges ist vorab im Allgemeinen eine sorgfältige Oberflächenvorbehandlung und gegebenenfalls -vorbereitung der zu verzinkenden Bauteile erforderlich, welche üblicherweise eine Entfettung mit nachfolgendem Spülvorgang, eine sich anschließende saure Beizung mit nachfolgendem Spülvorgang und schließlich eine Flussmittelbehandlung (d.h. ein sogenanntes Fluxen) mit nachfolgendem Trocknungsvorgang umfasst.Conventional hot-dip galvanizing, particularly dip galvanizing, is based on dipping iron or steel components into a zinc melt to form a zinc coating on the surface of the components. To ensure the adhesion, integrity and uniformity of the zinc coating, careful surface pretreatment and, if necessary, preparation of the components to be galvanized is generally required beforehand, which usually includes degreasing followed by rinsing, subsequent acid pickling followed by rinsing and finally flux treatment (i.e. so-called fluxing) followed by drying.
Aus Gründen der Prozessökonomie und der Wirtschaftlichkeit werden bei der Stückverzinkung identischer oder gleichartiger Bauteile (z. B. Serienproduktion von Kfz-Bauteilen) diese typischerweise für den gesamten Prozess zusammengeführt bzw. gruppiert (insbesondere mittels eines gemeinsamen, beispielsweise als Traverse oder Gestell ausgebildeten Warenträgers oder einer gemeinsamen Halte- bzw. Befestigungsvorrichtung für eine Vielzahl dieser identischen bzw. gleichartigen Bauteile). Hierzu werden eine Mehrzahl von Bauteilen am Warenträger über Haltemittel, wie z. B. Anschlagmittel, Anbindedrähte oder dergleichen befestigt. Anschließend werden die Bauteile im gruppierten Zustand über den Warenträger den einzelnen Behandlungsschritten bzw. -stufen der Feuerverzinkung zugeführt.For reasons of process economy and cost-effectiveness, when galvanizing identical or similar components (e.g. series production of automotive components), these are typically brought together or grouped for the entire process (in particular by means of a common product carrier, for example designed as a crossbeam or frame, or a common holding or fastening device for a large number of these identical or similar components). For this purpose, a plurality of components are attached to the product carrier using holding devices, such as slings, tie wires or the like. The components are then fed in a grouped state via the product carrier to the individual treatment steps or stages of hot-dip galvanizing.
Der typische Verfahrensablauf beim konventionellen Stückverzinken mittels Feuerverzinkung gestaltet sich üblicherweise wie folgt:
- Zunächst werden die Bauteiloberflächen der betreffenden Bauteile einer Entfettung unterzogen, um Rückstände von Fetten und Ölen zu entfernen, wobei als Entfettungsmittel üblicherweise wässrige alkalische oder saure Entfettungsmittel zur Anwendung kommen können. Nach der Reinigung im Entfettungsbad schließt sich üblicherweise ein Spülvorgang an, typischerweise durch Eintauchen in ein Wasserbad, um ein Verschleppen von Entfettungsmitteln mit dem Verzinkungsgut in den nachfolgenden Prozessschritt des Beizens zu vermeiden, wobei dies insbesondere bei einem Wechsel von alkalischer Entfettung auf eine saure Beize von hoher Bedeutung ist.
- First, the surfaces of the components in question are degreased to remove residues of grease and oil, whereby aqueous alkaline or acidic degreasing agents can usually be used as degreasing agents. After cleaning in the degreasing bath, a rinsing process usually follows, typically by immersion in a water bath, in order to prevent degreasing agents from being carried over with the galvanized material into the subsequent process step of pickling, whereby this is particularly important when changing from alkaline degreasing to acidic pickling.
Anschließend erfolgt eine Beizbehandlung (Beizen), welche insbesondere zur Entfernung von arteigenen Verunreinigungen, wie z. B. Rost und Zunder, von der Stahloberfläche dient. Das Beizen erfolgt üblicherweise in verdünnter Salzsäure, wobei die Dauer des Beizvorgangs unter anderem vom Verunreinigungszustand (z. B. Verrostungsgrad) des Verzinkungsgutes und der Säurekonzentration und Temperatur des Beizbades abhängig ist. Zur Vermeidung bzw. Minimierung von Verschleppungen von Säure- und/oder Salzresten mit dem Verzinkungsgut erfolgt nach der Beizbehandlung üblicherweise ein Spülvorgang (Spülschritt).This is followed by a pickling treatment (pickling), which is used in particular to remove inherent contaminants such as rust and scale from the steel surface. Pickling is usually carried out in diluted hydrochloric acid, whereby the duration of the pickling process depends, among other things, on the state of contamination (e.g. degree of rust) of the galvanized material and the acid concentration and temperature of the pickling bath. To avoid or minimize the carryover of acid and/or salt residues with the galvanized material, a rinsing process (rinsing step) usually takes place after the pickling treatment.
Nachfolgend erfolgt dann das sogenannte Fluxen (synonym auch als Flussmittelbehandlung bezeichnet), wobei die zuvor entfettete und gebeizte Stahloberfläche mit einem sogenannten Flussmittel, welches typischerweise eine wässrige Lösung von anorganischen Chloriden, am häufigsten mit einer Mischung aus Zinkchlorid (ZnCl2) und Ammoniumchlorid (NH4Cl), umfasst. Einerseits ist es Aufgabe des Flussmittels, vor der Reaktion der Stahloberfläche mit dem schmelzflüssigen Zink eine letzte intensive Feinstreinigung der Stahloberfläche vorzunehmen und die Oxidhaut der Zinkoberfläche aufzulösen sowie eine erneute Oxidation der Stahloberfläche bis zum Verzinkungsvorgang zu verhindern. Andererseits soll das Flussmittel die Benetzungsfähigkeit zwischen der Stahloberfläche und dem schmelzflüssigen Zink erhöhen. Nach der Flussmittelbehandlung erfolgt dann üblicherweise eine Trocknung, um einen festen Flussmittelfilm auf der Stahloberfläche zu erzeugen und anhaftendes Wasser zu entfernen, so dass nachfolgend unerwünschte Reaktionen (insbesondere die Bildung von Wasserdampf) im flüssigen Zinktauchbad vermieden werden.This is followed by what is known as fluxing (also known as flux treatment), in which the previously degreased and pickled steel surface is treated with a flux, which typically comprises an aqueous solution of inorganic chlorides, most frequently a mixture of zinc chloride (ZnCl 2 ) and ammonium chloride (NH 4 Cl). On the one hand, the purpose of the flux is to carry out a final, intensive, fine cleaning of the steel surface before the steel surface reacts with the molten zinc, to dissolve the oxide skin of the zinc surface and to prevent further oxidation of the steel surface until the galvanizing process. On the other hand, the flux is intended to increase the wettability between the steel surface and the molten zinc. After the flux treatment, drying usually follows in order to create a solid flux film on the steel surface and to remove adhering water, so that subsequent undesirable reactions (in particular the formation of water vapor) in the liquid zinc dip bath are avoided.
Die auf die vorgenannte Weise vorbehandelten Bauteile werden dann durch Eintauchen in die flüssige Zinkschmelze feuerverzinkt. Bei der Feuerverzinkung mit reinem Zink liegt der Zinkgehalt der Schmelze gemäß DIN EN ISO 1461 bei mindestens 98,0 Gew.-%. Nach dem Eintauchen des Verzinkungsgutes in das geschmolzene Zink (bzw. die Zinklegierung) verbleibt dieses für eine ausreichende Zeitdauer im Zinkschmelzbad, insbesondere bis das Verzinkungsgut dessen Temperatur angenommen hat und mit einer Zinkschicht überzogen ist. Typischerweise wird die Oberfläche der Zinkschmelze insbesondere von Oxiden, Zinkasche, Flussmittelresten und dergleichen gereinigt, bevor dann das Verzinkungsgut wieder aus der Zinkschmelze herausgezogen wird. Das auf diese Weise feuerverzinkte Bauteil wird dann einem Abkühlvorgang (z. B. an der Luft oder in einem Wasserbad) unterzogen. Abschließend werden gegebenenfalls vorhandene Haltemittel für das Bauteil, wie z. B. Anschlagmittel, Anbindedrähte oder dergleichen, entfernt.The components pretreated in the above-mentioned manner are then hot-dip galvanized by immersing them in the liquid zinc melt. When hot-dip galvanizing with pure zinc, the zinc content of the melt is at least 98.0 wt.% in accordance with DIN EN ISO 1461. After immersing the item to be galvanized in the molten zinc (or zinc alloy), it remains in the zinc melt bath for a sufficient period of time, in particular until the item to be galvanized has assumed its temperature and is coated with a zinc layer. Typically, the surface of the zinc melt is cleaned of oxides, zinc ash, flux residues and the like, in particular, before the item to be galvanized is then removed from the zinc melt. The component hot-dip galvanized in this way is then subjected to a cooling process (e.g. in air or in a water bath). Finally, any holding devices for the component, such as slings, tie wires or the like, are removed.
Im Anschluss an den Verzinkungsprozess erfolgt üblicherweise noch die Nachbearbeitung der verzinkten Bauteile. Dabei werden z. B. überschüssige Zinkbadrückstände, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks sowie Oxid- oder Ascherückstände, welche an dem Bauteil anhaften, so weit wie nötig entfernt.Following the galvanizing process, the galvanized components are usually subjected to post-processing. This involves removing, as far as necessary, excess zinc bath residues, particularly drips from the zinc solidifying on the edges, as well as oxide or ash residues that adhere to the component.
Ein Kriterium für die Güte einer Feuerverzinkung ist die Dicke des Zinküberzuges in µm (Mikrometern). In der Norm DIN EN ISO 1461 sind die Mindestwerte der geforderten Überzugsdicken angegeben, wie sie je nach Materialdicke beim Stückverzinken zu liefern sind. In der Praxis liegen die Schichtdicken deutlich über den in der DIN EN ISO 1461 angegebenen Mindestschichtdicken. Im Allgemeinen haben durch Stückverzinken hergestellte Zinküberzüge eine Dicke im Bereich von 50 bis 200 Mikrometern und sogar mehr.One criterion for the quality of hot-dip galvanizing is the thickness of the zinc coating in µm (micrometers). The DIN EN ISO 1461 standard specifies the minimum values of the required coating thicknesses that must be delivered during batch galvanizing depending on the material thickness. In practice, the coating thicknesses are significantly higher than the minimum coating thicknesses specified in DIN EN ISO 1461. In general, zinc coatings produced by batch galvanizing have a thickness in the range of 50 to 200 micrometers and even more.
Beim Verzinkungsvorgang bildet sich als Folge einer wechselseitigen Diffusion des flüssigen Zinks mit der Stahloberfläche auf dem Stahlteil ein Überzug verschiedenartig zusammengesetzter Eisen/Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der feuerverzinkten Gegenstände bleibt auf der obersten Legierungsschicht noch eine - auch als Reinzinkschicht bezeichnete - Schicht aus Zink haften, welche in ihrer Zusammensetzung der Zinkschmelze entspricht. Wegen der hohen Temperaturen beim Schmelztauchen bildet sich auf der Stahloberfläche somit zunächst eine relativ spröde Schicht auf Basis einer Legierung (Mischkristalle) zwischen Eisen und Zink aus und darüber erst die reine Zinkschicht. Die relativ spröde Eisen/Zink-Legierungsschicht verbessert zwar die Haftfestigkeit mit dem Grundmaterial, erschwert aber die Umformbarkeit des verzinkten Stahls. Auf diese Weise kommt es zur Bildung von relativ großen Gesamtschichtdicken. Hierdurch wird zwar eine sehr lange Korrosionsschutzdauer ermöglicht, es erhöht sich jedoch auch mit zunehmender Zinkschichtdicke die Gefahr, dass die Schicht unter mechanischer Belastung, insbesondere lokalen schlagartigen Einwirkungen, abplatzt und die Korrosionsschutzwirkung hierdurch gestört wird. Auch ist die gebildete Zinkschicht nicht duktil und somit sind die Möglichkeiten der Weiterverarbeitung begrenzt, insbesondere unter Erhalt der Korrosionsschutzwirkung.During the galvanizing process, a coating of iron/zinc alloy layers of various compositions forms on the steel part as a result of mutual diffusion of the liquid zinc with the steel surface. When the hot-dip galvanized objects are removed, a layer of zinc - also known as the pure zinc layer - remains on the top alloy layer, which corresponds in composition to the zinc melt. Due to the high temperatures during hot-dip dipping, a relatively brittle layer based on an alloy (mixed crystals) between iron and zinc initially forms on the steel surface, and only then does the pure zinc layer form on top of that. The relatively brittle iron/zinc alloy layer improves the adhesion to the base material, but makes it more difficult to form the galvanized steel. This leads to the formation of relatively large total layer thicknesses. Although this allows for a very long period of corrosion protection, the risk of the layer chipping off under mechanical stress, particularly local impacts, and the corrosion protection effect being impaired thereby increases with the thickness of the zinc layer. The zinc layer formed is also not ductile and thus the possibilities for further processing are limited, especially while maintaining the corrosion protection effect.
Um dem zuvor geschilderten Problem des Auftretens der schnell aufwachsenden, spröden und dicken Eisen/Zink-Legierungsschicht entgegenzuwirken und auch geringere Schichtdicken mit gleichzeitig hohem Korrosionsschutz bei der Verzinkung zu ermöglichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, der Zinkschmelze bzw. dem flüssigen Zinkbad zusätzlich Aluminium zuzusetzen. Beispielsweise wird durch eine Zugabe von 5 Gew.-% Aluminium zu einer flüssigen Zinkschmelze eine Zink/Aluminium-Legierung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur gegenüber reinem Zink erzeugt. Durch die Verwendung einer Zink/Aluminium-Schmelze (Zn/Al-Schmelze) bzw. eines flüssigen Zink/Aluminium-Bades (Zn/Al-Bad) lassen sich einerseits deutlich geringere Schichtdicken für einen verlässlichen Korrosionsschutz realisieren (im Allgemeinen unterhalb von 50 Mikrometern); andererseits unterbleibt die Ausbildung der spröden Eisen/Zink-Legierungsschicht, da das Aluminium - ohne sich auf eine bestimmte Theorie festzulegen - sozusagen zunächst eine Sperrschicht auf der Stahloberfläche des betreffenden Bauteils ausbildet, auf welche dann die eigentliche Zinkschicht abgeschieden wird.In order to counteract the problem described above of the occurrence of the rapidly growing, brittle and thick iron/zinc alloy layer and to enable thinner layer thicknesses with simultaneously high corrosion protection during galvanizing, it is known from the state of the art to add additional aluminum to the zinc melt or the liquid zinc bath. For example, by adding 5% by weight of aluminum to a liquid zinc melt, a zinc/aluminum alloy with a lower melting temperature than pure zinc is produced. By using a zinc/aluminum melt (Zn/Al melt) or a liquid zinc/aluminum bath (Zn/Al bath), on the one hand, significantly thinner layer thicknesses can be achieved for reliable corrosion protection (generally below 50 micrometers); On the other hand, the formation of the brittle iron/zinc alloy layer is avoided because the aluminium - without committing to a specific theory - first forms a barrier layer on the steel surface of the component in question, onto which the actual zinc layer is then deposited.
Mit einer Zink/Aluminium-Schmelze feuerverzinkte Bauteile lassen sich daher problemlos umformen, weisen aber dennoch - trotz der signifikant geringeren Schichtdicke im Vergleich zu einer konventionellen Feuerverzinkung mit einer quasi aluminiumfreien Zinkschmelze - verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften auf. Components hot-dip galvanized with a zinc/aluminium melt can therefore be easily formed, but still have improved corrosion protection properties - despite the significantly lower layer thickness compared to conventional hot-dip galvanizing with a virtually aluminum-free zinc melt.
Eine im Feuerverzinkungsbad eingesetzte Zink/Aluminium-Legierung weist gegenüber Reinzink verbesserte Fluiditätseigenschaften auf. Außerdem weisen Zinküberzüge, welche mittels unter Verwendung derartiger Zink/AluminiumLegierungen durchgeführter Feuerverzinkungen erzeugt sind, eine größere Korrosionsbeständigkeit (welche zwei- bis sechsmal besser ist als die von Reinzink), eine bessere Optik, eine verbesserte Formbarkeit und eine bessere Lackierbarkeit auf als aus Reinzink gebildete Zinküberzüge. Überdies lassen sich mit dieser Technologie auch bleifreie Zinküberzüge herstellen.A zinc/aluminium alloy used in a hot-dip galvanizing bath has improved fluidity properties compared to pure zinc. In addition, zinc coatings produced by hot-dip galvanizing using such zinc/aluminium alloys have greater corrosion resistance (which is two to six times better than that of pure zinc), better appearance, better improved formability and better paintability than zinc coatings made from pure zinc. In addition, lead-free zinc coatings can also be produced using this technology.
Ein solches Feuerverzinkungsverfahren unter Verwendung einer Zink/AluminiumSchmelze bzw. unter Verwendung eines Zink/Aluminium-Feuerverzinkungsbades ist beispielsweise bekannt aus der
Im Hinblick auf die Ausbildung der Zinkschicht und deren Eigenschaften hat sich also gezeigt, dass diese über Legierungselemente in der Zinkschmelze maßgeblich beeinflusst werden können. Als eines der wichtigsten Elemente ist hierbei Aluminium zu nennen: So hat sich gezeigt, dass bereits mit einem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze von 100 ppm (gewichtsbasiert) die Optik der entstehenden Zinkschicht hin zu einem helleren, glänzenderen Aussehen verbessert werden kann. Mit zunehmendem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze bis 1.000 ppm (gewichtsbasiert) nimmt dieser Effekt stetig zu. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass sich - wie zuvor bereits geschildert - ab einem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze von 0,12 Gew.-% eine intermetallische Fe/Al-Phase zwischen dem Eisenwerkstoff und der Zinkschicht bildet, welche dazu führt, dass die sonst üblichen Diffusionsprozesse zwischen Eisen und Zinkschmelze inhibiert werden und somit das Aufwachsen der Zn/Fe-Phasen signifikant verringert wird; als Folge hiervon resultieren deshalb ab diesem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze wesentlich dünnere Zinkschichten. Schließlich hat sich gezeigt, dass grundsätzlich mit zunehmendem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze die Korrosionsschutzwirkung der resultierenden Zinkschicht zunimmt; Grundlage hierfür ist, dass die Zn/Al-Verbindungen schneller deutlich stabilere Deckschichten bilden.With regard to the formation of the zinc layer and its properties, it has been shown that these can be significantly influenced by alloying elements in the zinc melt. One of the most important elements here is aluminum: It has been shown that with an aluminum content in the zinc melt of just 100 ppm (weight-based), the appearance of the resulting zinc layer can be improved to a brighter, shinier appearance. As the aluminum content in the zinc melt increases up to 1,000 ppm (weight-based), this effect increases steadily. Furthermore, it has been shown - as already described - that from an aluminum content in the zinc melt of 0.12 wt.%, an intermetallic Fe/Al phase forms between the iron material and the zinc layer, which leads to the otherwise usual diffusion processes between iron and zinc melt being inhibited and thus the growth of the Zn/Fe phases being significantly reduced; as a result, significantly thinner zinc layers result from this aluminum content in the zinc melt. Finally, it has been shown that the anti-corrosive effect of the resulting zinc layer increases with increasing aluminum content in the zinc melt; the basis for this is that the Zn/Al compounds form significantly more stable covering layers more quickly.
Bekannte Beispiele für die kommerzielle Verwendung von aluminiumhaltigen Zinkschmelzen sind das sogenannte Galfan®-Verfahren und das vorgenannte microZINQ®-Verfahren mit einem Aluminiumgehalt in der Zinkschmelze typischerweise im Bereich von 4,2 Gew.-% bis 6,2 Gew.-%. Der Vorteil dieser Legierung liegt unter anderem darin, dass um den Mittelwert von 5 Gew.-% eine eutektische Zusammensetzung des Zn/Al-Systems mit einem Schmelzpunkt von 382 °C vorliegt, wodurch eine Verringerung der Betriebstemperatur im Verzinkungsprozess ermöglicht wird.Well-known examples of the commercial use of aluminum-containing zinc melts are the so-called Galfan ® process and the aforementioned microZINQ ® process with an aluminum content in the zinc melt typically in the range of 4.2 wt.% to 6.2 wt.%. The advantage of this alloy is, among other things, that around the average value of 5 wt.% there is a eutectic composition of the Zn/Al system with a melting point of 382 °C, which enables a reduction in the operating temperature in the galvanizing process.
Nachteilig bei der Verwendung von aluminiumlegierten bzw. aluminiumhaltigen Zinkschmelzen (Zn/Al-Schmelzen) ist daher insbesondere, dass die Bildung gezielt dickerer bzw. individuell einstellbarer Zinkschichten im Rahmen der bekannten Prozesse nicht möglich ist. Denn sobald die Maximalschichtdicke der aluminiumlegierten Verzinkungsschicht gemäß konventionellen Verfahren erreicht ist, führt selbst eine längere Verweildauer in der Zink/Aluminium-Schmelze zu keiner weiteren Erhöhung der Zinkschichtdicke, da durch die Bildung der Fe/Al-Phase in der Art einer Sperrschicht (Barriereschicht) die Kinetik des Zinkschichtwachstums blockiert wird, wodurch wiederum der Schichtenwachstum begrenzt ist und eine maximale Schichtdicke nicht überschritten werden kann.The disadvantage of using aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melts (Zn/Al melts) is that the formation of deliberately thicker or individually adjustable zinc layers is not possible within the framework of the known processes. This is because as soon as the maximum layer thickness of the aluminum-alloyed galvanizing layer has been reached according to conventional processes, even a longer residence time in the zinc/aluminum melt does not lead to a further increase in the zinc layer thickness, since the formation of the Fe/Al phase in the form of a barrier layer blocks the kinetics of the zinc layer growth, which in turn limits the layer growth and a maximum layer thickness cannot be exceeded.
Nachteilhaft ist diese Maximalschichtdicke beispielsweise beim Kaltformen eines feuerverzinkten Bauteils, da hierbei die Korrosionsschutzleistung an den Formstellen auf Grund der verhältnismäßig dünnen Schichtdicke signifikant abnehmen kann. Für eine hohe Korrosionsschutzleistung nach dem Umformen ist daher eine dickere Zinkschicht notwendig. Darüber hinaus kann auch bei Anwendungen, bei welchen eine lange Korrosionsschutzdauer bei hoher Belastung erforderlich ist, eine dickere Zinkschicht notwendig sein.This maximum layer thickness is disadvantageous, for example, when cold forming a hot-dip galvanized component, as the corrosion protection performance at the forming points can decrease significantly due to the relatively thin layer thickness. A thicker zinc layer is therefore necessary for high corrosion protection performance after forming. In addition, a thicker zinc layer may also be necessary for applications where long corrosion protection duration under high loads is required.
Die Verwendung der zuvor beschriebenen Reinzinkschichten stellt jedoch auch keine gute Alternative dar, auch wenn die Schichtdicke einstellbar und nicht begrenzt ist, da eine solche Zinkschicht, wie zuvor ausgeführt, spröde und somit im Wesentlichen nicht formbar ist, insbesondere nicht ohne dass die Korrosionsschutzleistung signifikant reduziert wird.However, the use of the pure zinc layers described above does not represent a good alternative either, even if the layer thickness is adjustable and not limited, since such a zinc layer, as previously stated, is brittle and thus essentially not formable, especially not without significantly reducing the corrosion protection performance.
Im zuvor beschriebenen Stand der Technik fehlt es somit an einer Möglichkeit eine Feuerverzinkungsschicht bereitzustellen, welche gleichzeitig duktil ist und bei welcher die Schichtdicke einstellbar ist, so dass eine insgesamt erhöhte Korrosionsschutzleistung bereitgestellt werden kann. Insbesondere fehlt es dem Stand der Technik an einer Feuerverzinkungsschicht, welche umformbar bzw. kaltformbar, insbesondere um 90° biegbar, ist, und zwar im Wesentlichen ohne Verlust oder Reduktion der Korrosionsschutzleistung.In the previously described state of the art, there is therefore no possibility of providing a hot-dip galvanized layer which is simultaneously ductile and in which the layer thickness is adjustable so that an overall increased corrosion protection performance can be provided. In particular, the State of the art on a hot-dip galvanized layer which is formable or cold-formable, in particular bendable by 90°, essentially without loss or reduction of the corrosion protection performance.
Insbesondere im Zusammenhang mit der Verzinkung von Stahlbändern („Bandverzinkung“) wird im Stand der Technik das sogenannte Double-Dip-Verfahren als nass-in-nass-Verfahren angewendet, wobei das zu verzinkende Stahlband direkt aufeinander folgend zwei Verzinkungsbäder mit unterschiedlichen Zusammensetzungen durchläuft, das heißt der der zweite Verzinkungsschritt unmittelbar auf den ersten folgt, wobei die erste Verzinkungsschicht noch (teil- )flüssige bzw. noch nicht (zumindest vollständig) verfestigte Phasen aufweist. Für diesen Zweck müssen sich die beiden Verzinkungsbäder an einem Standort unmittelbar nacheinander angeordnet befinden, da die in dem ersten Feuerverzinkungsbad gebildete Zinkschicht noch nicht verfestigt sein darf (d.h. sozusagen noch „nass“ sein muss), wenn das Stahlband in das zweite Zinkbad eingebracht wird. Insbesondere darf die in dem ersten Feuerverzinkungsbad gebildeten Zinkschicht vor der zweiten Feuerverzinkung nicht oxidieren, so dass häufig eine Schutzgasatmosphäre, beispielsweise eine Formiergasatmosphäre, vorliegt. Insgesamt ist ein solches nass-in-nass-Verfahren, das vereinzelt auch schon als Stückverzinkungsverfahren eingesetzt wird, energetisch sehr aufwendig, insbesondere da zwei Verzinkungsbäder in Kombination betrieben werden müssen und nicht unabhängig voneinander verwendet werden können. Hinzu kommt, dass bei dem nass-in-nass-Verfahren die Zeit zwischen den Verzinkungsbädern kritisch ist, insbesondere darf diese nicht variieren, um eine gleichbleibende Verzinkungsqualität zu erreichen. Auch die Temperatur des mit der ersten Feuerverzinkung versehenen Bauteils bei Eintauchen in das zweite Verzinkungsbad ist kritisch und diese wirkt sich auf die zweite Feuerverzinkung aus. Darüber hinaus sind bei Anwendung im Stückverzinkungsprozess die Schichtdicke und der Schichtaufbau schlecht bis nicht steuerbar und kontrollierbar. Hinzu kommt weiterhin, dass in dem zweiten Feuerverzinkungsbad die Oberflächenspannung der noch flüssigen auf dem Stahlband befindlichen ersten Zinkschicht überwunden werden muss. Weiterhin nachteilig ist, dass durch unkontrollierbare Diffusionsprozesse der Schichtaufbau nur sehr bedingt reproduzierbar ist und nicht immer eine optimale Haftwirkung in Bezug auf das Bauteil erreicht wird, was mit einem eingeschränkten Korrosionsschutz einhergehen kann.Particularly in connection with the galvanization of steel strips (“strip galvanization”), the so-called double-dip process is used in the prior art as a wet-on-wet process, whereby the steel strip to be galvanized passes through two galvanizing baths with different compositions in direct succession, i.e. the second galvanizing step immediately follows the first, whereby the first galvanizing layer still has (partially) liquid or not yet (at least fully) solidified phases. For this purpose, the two galvanizing baths must be located directly one after the other at one location, since the zinc layer formed in the first hot-dip galvanizing bath must not yet have solidified (i.e. must still be “wet”, so to speak) when the steel strip is introduced into the second zinc bath. In particular, the zinc layer formed in the first hot-dip galvanizing bath must not oxidize before the second hot-dip galvanizing, so that a protective gas atmosphere, for example a forming gas atmosphere, is often present. Overall, such a wet-on-wet process, which is also occasionally used as a batch galvanizing process, is very energy-intensive, particularly since two galvanizing baths have to be operated in combination and cannot be used independently of one another. In addition, with the wet-on-wet process, the time between the galvanizing baths is critical; in particular, this must not vary in order to achieve a consistent galvanizing quality. The temperature of the component that has been given the first hot-dip galvanizing when immersed in the second galvanizing bath is also critical and this affects the second hot-dip galvanizing. In addition, when used in the batch galvanizing process, the layer thickness and layer structure are difficult or impossible to control and monitor. In addition, in the second hot-dip galvanizing bath, the surface tension of the first zinc layer, which is still liquid, on the steel strip must be overcome. Another disadvantage is that due to uncontrollable diffusion processes, the layer structure can only be reproduced to a very limited extent and an optimal adhesion to the component is not always achieved, which can be associated with limited corrosion protection.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem besteht daher in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, sowie einer betreffenden Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitestgehend vermieden oder aber wenigstens abgeschwächt werden sollen.The problem underlying the present invention therefore consists in providing a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, as well as a corresponding system for carrying out this method, wherein the previously described disadvantages of the prior art are to be at least largely avoided or at least mitigated.
Insbesondere soll ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage bereitgestellt werden, welche(s) gegenüber herkömmlichen Feuerverzinkungsverfahren bzw. -anlagen eine individuell bzw. gezielt anpassbare Zinkschichtdicke ermöglicht sowie eine duktilere Feuerverzinkungsschicht bereitstellt.In particular, such a process or such a system is to be provided which, compared to conventional hot-dip galvanizing processes or systems, enables an individually or specifically adjustable zinc layer thickness and provides a more ductile hot-dip galvanizing layer.
Außerdem soll ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage bereitgestellt werden, welche(s) gegenüber herkömmlichen Feuerverzinkungsverfahren eine erhöhte Korrosionsschutzleistung und erhöhte Duktilität der resultierenden Feuerverzinkungsschicht bereitstellt.In addition, such a process or such a system is to be provided which, compared to conventional hot-dip galvanizing processes, provides increased corrosion protection performance and increased ductility of the resulting hot-dip galvanizing layer.
Darüber hinaus soll ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage bereitgestellt werden, mit welchem/welcher eine Feuerverzinkungsschicht mit verbesserter Formbarkeit, insbesondere Kaltformbarkeit, bei Verbleib einer hohen Korrosionsschutzleistung bereitgestellt wird.Furthermore, such a process or such a system is to be provided with which a hot-dip galvanized layer with improved formability, in particular cold formability, is provided while maintaining a high corrosion protection performance.
Des Weiteren soll eine aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter Schichtdicke bereitgestellt werden sowie eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter Schichtdicke.Furthermore, an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer with increased layer thickness is to be provided, as well as a plant and a method for producing such an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer with increased layer thickness.
Weiterhin soll eine Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter Duktilität im Vergleich zu einer klassischen Stückverzinkungsschicht gemäß DIN EN ISO 1461 bzw. Reinzinkschicht bereitgestellt werden sowie eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter Duktilität.Furthermore, a hot-dip galvanizing layer with increased ductility compared to a classic batch galvanizing layer according to DIN EN ISO 1461 or pure zinc layer is to be provided, as well as a plant and a process for producing such a hot-dip galvanizing layer with increased ductility.
Auch soll ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage bereitgestellt werden, welche(s) eine verbesserte Prozessökonomie und/oder einen effizienteren, insbesondere flexibleren und/oder zuverlässigeren, insbesondere weniger fehleranfälligen Prozessablauf und/oder eine verbesserte betriebswirtschaftliche Kompatibilität und/oder eine verbesserte Kosten- und Ressourcennutzung ermöglicht.The aim is also to provide such a method or such a system which enables improved process economy and/or a more efficient, in particular more flexible and/or more reliable, in particular less error-prone process flow and/or improved business compatibility and/or improved cost and resource utilization.
Schließlich sollen unkontrollierbare Diffusionsprozesse bei der Entstehung des Schichtaufbaus vermieden werden, so dass eine reproduzierbare und gleichbleibende Schichtbildung bei gleichzeitig optimaler Haftwirkung in Bezug auf das Bauteil erreicht wird, was mit einem verbessertem Korrosionsschutz einhergehen soll.Finally, uncontrollable diffusion processes should be avoided during the formation of the layer structure, so that a reproducible and consistent layer formation is achieved with simultaneous optimal adhesion to the component, which should be accompanied by improved corrosion protection.
Zur Lösung des zuvor geschilderten Problems schlägt die vorliegende Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils gemäß Anspruch 1 vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der diesbezüglichen Verfahrensunteransprüche.To solve the problem described above, the present invention - according to a first aspect of the present invention - proposes a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component according to
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung - eine Anlage (System) zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils gemäß dem diesbezüglichen unabhängigen Anlagenanspruch (Anspruch 52); weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage sind Gegenstand der diesbezüglichen Anlagenunteransprüche.Furthermore, the present invention - according to a second aspect of the present invention - relates to a plant (system) for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component according to the relevant independent plant claim (claim 52); further, in particular special and/or advantageous embodiments of the plant according to the invention are the subject of the relevant plant subclaims.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein feuerverzinktes (schmelztauchverzinktes) Eisen- oder Stahlbauteil gemäß den diesbezüglichen unabhängigen Produktansprüchen (Ansprüche 66, 67 und 69); weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Produkts sind Gegenstand der diesbezüglichen Produktunteransprüche.Furthermore, the present invention - according to a third aspect of the present invention - relates to a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron or steel component according to the relevant independent product claims (claims 66, 67 and 69); further, in particular special and/or advantageous embodiments of the product according to the invention are the subject of the relevant product subclaims.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung - die Verwendungen eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens gemäß den diesbezüglichen unabhängigen Verwendungsansprüchen (Ansprüche 74 bis 79); weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendungen sind Gegenstand der diesbezüglichen Verwendungsunteransprüche.Finally, the present invention - according to a fourth aspect of the present invention - relates to the uses of a two-stage hot-dip galvanizing process according to the relevant independent use claims (claims 74 to 79); further, in particular special and/or advantageous embodiments of the uses according to the invention are the subject of the relevant use subclaims.
Es versteht sich bei den nachfolgenden Ausführungen von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt ausgeführt sind, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer gesonderten Erwähnung bedarf.It goes without saying that the embodiments, embodiments, advantages and the like which are described below only for one aspect of the invention in order to avoid repetition also apply accordingly to the other aspects of the invention without this requiring separate mention.
Bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen gewichtsbezogenen Angaben, insbesondere relativen Mengen- oder Gewichtsangaben, ist weiterhin zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass sie sich in der Summe unter Einbeziehung aller Komponenten bzw. Inhaltsstoffe, insbesondere wie nachfolgend definiert, stets zu 100 % bzw. 100 Gew.-% ergänzen bzw. addieren; dies versteht sich aber für den Fachmann von selbst.With regard to all relative or percentage weight-related information mentioned below, in particular relative quantity or weight information, it should also be noted that these are to be selected by the person skilled in the art within the scope of the present invention in such a way that, when taken together, including all components or ingredients, in particular as defined below, they always add up to 100% or 100% by weight; however, this is self-evident to the person skilled in the art.
Im Übrigen gilt, dass der Fachmann - anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt - von den nachfolgend angeführten Bereichsangaben erforderlichenfalls abweichen kann, ohne dass er den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.Furthermore, the person skilled in the art may, if necessary - depending on the application or the individual case - deviate from the range specifications given below without departing from the scope of the present invention.
Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder andernfalls mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungs- bzw. Messmethoden ermittelt bzw. bestimmt werden können.In addition, all values or parameter specifications or the like mentioned below can in principle be determined using standardized or explicitly specified determination procedures or, if not, using determination or measurement methods that are familiar to a person skilled in the art.
Darüber hinaus gilt für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung, dass die jeweils im Zusammenhang mit den speziellen Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteilen, Beispielen oder dergleichen angeführten Merkmale der vorliegenden Erfindung auch in deren Kombination als offenbart gelten. Somit gelten vorliegend auch übergeordnete Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale, welche für jeweilige Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Anwendungsbeispiele oder dergleichen angeführt sind, als offenbart.Furthermore, for the description of the present invention, the features of the present invention cited in connection with the specific configurations, embodiments, advantages, examples or the like are also deemed to be disclosed in their combination. Thus, higher-level combinations of individual or multiple features which are cited for respective configurations, embodiments, application examples or the like are also deemed to be disclosed.
Insbesondere gilt für die die Erfindung charakterisierenden Merkmale, dass sämtliche Kombinationsmöglichkeiten dieser Merkmale als offenbart gelten, wobei Ausführungsformen vergleichbarer bzw. entsprechender Präferenz der verschiedenen Merkmale in ihrer Kombination bevorzugt sind (z.B. Mengen bzw. Mengenbereiche der betreffenden Wirk- und Inhaltsstoffe gleicher Präferenz oder dergleichen).In particular, for the features characterizing the invention, all possible combinations of these features are deemed to be disclosed, whereby embodiments of comparable or corresponding preference of the various features in their combination are preferred (e.g. amounts or ranges of amounts of the relevant active ingredients and ingredients of the same preference or the like).
Dabei gilt insbesondere auch, dass für die nachfolgend angeführten, die verschiedenen Inhaltsstoffe, insbesondere Wirkstoffe, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder dergleichen betreffenden Mengenangaben, insbesondere relativen Mengenangaben oder absoluten Mengenangaben gleicher Präferenz bzw. gleicher Bevorzugungsebene, jeweilige und die verschiedenen Inhaltsstoffe, insbesondere Wirkstoffe, betreffende Kombinationen mit entsprechender Präferenz bzw. Bevorzugung mitoffenbart sind. Ebenfalls sind auch sämtliche anderweitige Kombinationen (d.h. Kombinationen auf Basis unterschiedlicher Präferenzen bzw. unterschiedlicher Bevorzugungsebenen) mitoffenbart.In particular, it also applies that for the following quantitative information relating to the various ingredients, in particular active ingredients, of the composition according to the invention or the like, in particular relative quantitative information or absolute quantitative information with the same preference or the same level of preference, respective combinations relating to the various ingredients, in particular active ingredients, with corresponding preference or preference are also disclosed. Likewise, all other combinations (ie combinations based on different preferences or different levels of preference) are also disclosed.
Dies vorausgeschickt, wird die vorliegende Erfindung nunmehr nachfolgend im Detail erläutert.Having said that, the present invention will now be explained in detail below.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren,
wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird.The subject matter of the present invention - according to a first aspect of the present invention - is thus a process for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process,
wherein firstly the iron or steel component is subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein subsequently the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Wie nachfolgend ausgeführt, ist die vorliegende Erfindung mit einer Vielzahl von vollkommen unerwarteten Vorteilen, Besonderheiten und überraschenden technischen Effekten verbunden, deren nachfolgende Schilderung keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhebt, aber den erfinderischen Charakter der vorliegenden Erfindung veranschaulicht:
- Denn, wie die Anmelderin nun vollkommen überraschend herausgefunden hat, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, ein höherer Korrosionsschutz bei gleicher Dicke der Feuerverzinkungsschicht im Vergleich zu einer konventionellen Zinkschicht bzw. Reinzinkschicht bzw. quasi aluminiumfreien Zinkschicht bereitgestellt werden.
- This is because, as the applicant has now discovered completely surprisingly, the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, can provide a higher level of corrosion protection with the same thickness of the hot-dip galvanizing layer compared to a conventional zinc layer or pure zinc layer or quasi aluminum-free zinc layer.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck konventionellen Zinkschicht bzw. Reinzinkschicht bzw. quasi aluminiumfreien Zinkschicht auf eine Zinkschicht, welche in einem zuvor beschriebenen konventionellen Feuerverzinkungsverfahren erhältlich ist, insbesondere wobei der Zinkgehalt der Schmelze gemäß DIN EN ISO 1461 bei mindestens 98,0 Gew.-% liegt. Insbesondere ist eine konventionelle Zinkschicht (d.h. Reinzinkschicht bzw. quasi aluminiumfreie Zinkschicht) im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschicht zu unterscheiden. Eine aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkschicht weist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere einen Aluminiumgehalt von wenigstens 2 Gew.-% auf. In Bezug auf die entsprechenden Zinkbäder (d.h. Reinzinkbäder einerseits und aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkbäder andererseits) gelten diese Ausführungen und Definitionen entsprechend.In connection with the present invention, the expression conventional zinc layer or pure zinc layer or quasi aluminum-free zinc layer refers to a zinc layer which is obtainable in a conventional hot-dip galvanizing process described above, in particular where the zinc content of the melt is at least 98.0% by weight according to DIN EN ISO 1461. In particular, a conventional zinc layer (i.e. pure zinc layer or quasi aluminum-free zinc layer) in connection with the present invention must be distinguished from an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc layer. In connection with the present invention, an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc layer has in particular an aluminum content of at least 2% by weight. With regard to the corresponding zinc baths (i.e. pure zinc baths on the one hand and aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc baths on the other), these statements and definitions apply accordingly.
Insbesondere wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, eine zumindest teilweise geschichtete (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht bereitgestellt, welche aus Zn/Al/Fe-Phasen besteht. Die Dicke dieser (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht ist einstellbar und darüber hinaus weist sie hohe Korrosionsschutzeigenschaften und eine hohe Duktilität auf. Hinzu kommt, dass diese (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht sehr hell und somit optisch besonders hochwertig ist.In particular, the method according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing method, provides an at least partially layered (total) hot-dip galvanizing layer which consists of Zn/Al/Fe phases. The thickness of this (total) hot-dip galvanizing layer is adjustable and, in addition, it has high corrosion protection properties and high ductility. In addition, this (total) hot-dip galvanizing layer is very bright and therefore optically of particularly high quality.
Darüber hinaus hat die Anmelderin vollkommen überraschend herausgefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, die (Gesamt-)Schichtdicke eingestellt werden kann, obwohl ein aluminiumhaltiges bzw. aluminiumlegiertes Zinkbad verwendet wird, insbesondere ist die maximale Schichtdicke nicht begrenzt, wie es sonst bei der Verwendung von aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkbädern üblich ist.Furthermore, the applicant has discovered, completely surprisingly, that the (total) layer thickness can be adjusted by the method according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing method, even though an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc bath is used; in particular, the maximum layer thickness is not limited, as is otherwise usual when using aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc baths.
Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, die Ausbildung der aluminiumhaltigen Schicht besser kontrolliert werden. Insbesondere kann beispielsweise durch die Kontrolle der Verzinkungszeit der Anteil an Aluminium und die Verteilung kontrolliert werden, wodurch die Eigenschaften, insbesondere Korrosionsschutz-, optischen sowie mechanischen Eigenschaften, eingestellt werden können.In addition, the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, allows the formation of the aluminum-containing layer to be better controlled. In particular, for example, by controlling the galvanizing time, the proportion of aluminum and the distribution can be controlled, whereby the properties, in particular corrosion protection, optical and mechanical properties, can be adjusted.
Überraschenderweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, eine Zn/Al/Fe-Phasen enthaltende Feuerverzinkungsschicht gebildet, welche insbesondere nicht durch bekannte einstufige Verfahren erhältlich ist. In der zweiten Feuerverzinkung wird nämlich nicht auf die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Schicht, welche typischerweise aus einer auf dem Grundmaterial befindlichen Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase und einer darüber angeordneten Reinzinkschicht bzw. Reinzinkphase besteht, eine aluminiumhaltige Zinkschicht gebildet, sondern es wird eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht gebildet, welche Zn/Al/Fe-Phasen enthält. Durch die zweite Feuerverzinkung wird somit nicht nur eine weitere Schicht aufgetragen, sondern eine komplett neue Schicht gebildet, insbesondere da das Aluminium aus dem zweiten Feuerverzinkungsbad zumindest teilweise in die bereits vorhandene Feuerverzinkungsschicht hineindiffundiert. Es können somit andere und in bekannten einstufigen Verfahren nicht erhältliche Feuerverzinkungsschichten erhalten werden, welche durch einstufigen Verfahren nicht erreichbare Eigenschaften aufweisen.Surprisingly, in the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, a hot-dip galvanizing layer containing Zn/Al/Fe phases is formed, which in particular cannot be obtained by known single-stage processes. In the second hot-dip galvanizing, an aluminum-containing zinc layer is not formed on the layer formed in the first hot-dip galvanizing, which typically consists of a hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase on the base material and a pure zinc layer or pure zinc phase arranged above it, but an at least partially layered hot-dip galvanizing layer is formed which contains Zn/Al/Fe phases. The second hot-dip galvanizing thus not only applies another layer, but forms a completely new layer, in particular because the aluminum from the second hot-dip galvanizing bath diffuses at least partially into the already existing hot-dip galvanizing layer. Thus, other hot-dip galvanizing layers can be obtained which are not available in known single-stage processes and which have properties which cannot be achieved by single-stage processes.
Insbesondere ist die durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, erhältliche Feuerverzinkungsschicht duktiler und somit heißt weniger spröde, als eine Reinzinkschicht und kann daher umgeformt bzw. kaltgeformt, beispielsweise um 90° gebogen werden ohne dass die Korrosionsschutzeigenschaften verloren gehen oder signifikant beeinträchtigt werden.In particular, the hot-dip galvanizing layer obtainable by the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, is more ductile and thus less brittle than a pure zinc layer and can therefore be formed or cold-formed, for example bent by 90°, without the corrosion protection properties being lost or significantly impaired.
Des Weiteren kann die durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, erhältliche Feuerverzinkungsschicht im Gegensatz zu einer im Stand der Technik üblichen und durch eine einstufige Feuerverzinkung erhältlichen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht mit zumindest im Wesentlichen beliebiger Schichtdicke bereitgestellt werden. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, erhältliche Feuerverzinkungsschicht ist somit nicht durch eine maximal erreichbare Schichtdicke begrenzt (wie im Fall einer im Stand der Technik üblichen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht durch die Bildung einer Fe/Al-Sperrschicht).Furthermore, the hot-dip galvanizing layer obtainable by the method according to the invention, in particular a two-stage hot-dip galvanizing process, can be provided with at least essentially any desired layer thickness, in contrast to an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer that is customary in the prior art and obtainable by a single-stage hot-dip galvanizing process. The hot-dip galvanizing layer obtainable by the method according to the invention, in particular a two-stage hot-dip galvanizing process, is thus not limited by a maximum achievable layer thickness (as in the case of an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer that is customary in the prior art by the formation of an Fe/Al barrier layer).
Insbesondere ist die Schichtdicke der durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, erhältlichen Feuerverzinkungsschicht nicht begrenzt, wie im Fall einer im Stand der Technik üblichen und durch eine einstufige Feuerverzinkung erhältlichen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht. Es können somit insbesondere auch Feuerverzinkungsschichten mit hoher Aluminiumanreicherung mit einer Dicke von deutlich über 25 µm bereitgestellt werden. Gleichzeitig weist die durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, erhältliche Feuerverzinkungsschicht auch die Vorteile einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht auf, wie beispielsweise Glanz, Duktilität und hohe Korrosionsschutzeigenschaften.In particular, the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer obtainable by the method according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, is not limited, as is the case with an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer that is customary in the prior art and obtainable by a single-stage hot-dip galvanizing process. In particular, hot-dip galvanizing layers with a high aluminum enrichment with a thickness of significantly more than 25 µm can thus also be provided. At the same time, the hot-dip galvanizing layer obtainable by the method according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, also has the advantages of an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer, such as gloss, ductility and high corrosion protection properties.
Hinzu kommt, dass das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, im Vergleich zu dem zuvor genannten als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren, welches insbesondere im Zusammenhang mit der Bandverzinkung erfolgt, wirtschaftlicher ist.In addition, the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, is more economical than the aforementioned double-dip process carried out as a wet-on-wet process, which is carried out in particular in connection with strip galvanizing.
Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, die verwendeten Verzinkungsbäder getrennt betrieben werden, insbesondere auch an unterschiedlichen Standorten. Dadurch können beide Verzinkungsbäder optimal und vor allem vollständig ausgelastet werden.In particular, in the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, the galvanizing baths used can be operated separately, in particular at different locations. This allows both galvanizing baths to be optimally and, above all, fully utilized.
Hinzu kommt, dass die Verzinkungsbäder in dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, auch unabhängig voneinander betrieben und genutzt werden können, insbesondere einzeln genutzt werden können, wodurch eine optimale und vollständige Auslastung möglich ist.In addition, the galvanizing baths in the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, can also be operated and used independently of one another, in particular can be used individually, which enables optimal and complete utilization.
Auch sind die Schichtdicken und Schichtstrukturen durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, besser kontrollierbar als bei einem als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren.The layer thicknesses and layer structures can also be better controlled by the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, than with a double-dip process carried out as a wet-on-wet process.
Insbesondere ist im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, weder die Zeit zwischen den Feuerverzinkungsschritten bzw. Feuerverzinkungen noch die Temperatur des Bauteils kritisch, insbesondere im Gegensatz zum einem als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren.In particular, in connection with the method according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing method, neither the time between the hot-dip galvanizing steps or hot-dip galvanizing nor the temperature of the component is critical, in particular in contrast to a double-dip method carried out as a wet-on-wet method.
Darüber hinaus ist - im Vergleich zu einem als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren - die Benetzbarkeit in der zweiten Feuerverzinkung verbessert; insbesondere - ohne sich auf diese Theorie festlegen zu wollen - steigt die Affinität zwischen der Oberfläche des aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Bauteils und dem zweiten Feuerverzinkungsbad aufgrund der zwischengeschalteten Aktivierungsbehandlung.Furthermore, compared to a double-dip process carried out as a wet-on-wet process, the wettability in the second hot-dip galvanizing is improved; in particular - without wishing to be bound by this theory - the affinity between the surface of the component resulting from the first hot-dip galvanizing and the second hot-dip galvanizing bath increases due to the intermediate activation treatment.
Hinzu kommt weiterhin, dass das Überwinden der Oberflächenspannung in der zweiten Feuerverzinkung entfällt, da die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Schicht nicht flüssig ist; bei einem als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren muss zunächst die Oberflächenspannung der noch flüssigen Zinkschicht aus der ersten Feuerverzinkung überwunden werden.In addition, there is no need to overcome the surface tension in the second hot-dip galvanizing because the layer resulting from the first hot-dip galvanizing is not liquid; in a double-dip process carried out as a wet-on-wet process, the surface tension of the still liquid zinc layer from the first hot-dip galvanizing must first be overcome.
Außerdem kann - im Gegensatz zu einem als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren - bei dem erfindungsgemäß durchgeführten zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren durch gezielte Prozessführung ein vollständige Hindurchdiffundieren des Aluminiums in der zweiten Feuerverzinkung bzw. durch die zweite Feuerverzinkungsschicht hindurch verhindert werden. Dies ist - ohne sich auf diese Theorie festlegen zu wollen - darauf zurückzuführen, dass die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise nicht mehr flüssig ist oder aber nur die oberste Schicht flüssig und/oder angelöst und/oder aktiviert ist, wenn die zweite Feuerverzinkung durchgeführt wird. Dadurch wird das Hindurchdiffundieren des Aluminiums erschwert, so dass ein vollkommen anderer Schichtaufbau als im Fall eines herkömmlichen als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahrens resultiert. Insbesondere verbleibt auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht bzw. der Außenschicht, zumindest eine aus der ersten Feuerverzinkung stammende zumindest im Wesentlichen aluminiumfreie Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, wodurch eine besonders starke Haftung der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht auf dem Grundmaterial erreicht wird.Furthermore - in contrast to a double-dip process carried out as a wet-on-wet process - in the two-stage hot-dip galvanizing process carried out according to the invention, complete diffusion of the aluminum in the second hot-dip galvanizing or through the second hot-dip galvanizing layer can be prevented by targeted process control. This is due - without wishing to be bound to this theory - to the fact that the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is preferably no longer liquid in the process according to the invention or only the top layer is liquid and/or dissolved and/or activated when the second hot-dip galvanizing is carried out. This makes it more difficult for the aluminum to diffuse through, so that a completely different layer structure results than in the case of a conventional double-dip process carried out as a wet-on-wet process. In particular, at least one hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase, which originates from the first hot-dip galvanizing and is at least substantially free of aluminum, remains on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer or the outer layer, whereby a particularly strong adhesion of the (total) hot-dip galvanizing layer to the base material is achieved.
Insgesamt ist das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zweistufige Feuerverzinkungsverfahren, somit wirtschaftlicher, flexibler und besser kontrollierbar als ein als nass-in-nass-Verfahren durchgeführtes Double-Dip-Verfahren. Die aus dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, resultierende Feuerverzinkungsschicht ist duktiler und weniger spröde als eine kommerzielle Reinzinkschicht und außerdem ist die Schichtdicke trotz der Verwendung eines aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkbads einstellbar. Insbesondere wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, eine in einem kommerziellen einstufigen Verfahren nicht bereitstellbare Feuerverzinkungsschicht gebildet, welche eine hohe Duktilität und eine einstellbare bzw. kontrollierbare Schichtdicke und Schichtstruktur sowie eine hohe Korrosionsschutzleistung kombiniert.Overall, the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, is thus more economical, more flexible and easier to control than a double-dip process carried out as a wet-on-wet process. The hot-dip galvanizing layer resulting from the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, is more ductile and less brittle than a commercial pure zinc layer and, in addition, the layer thickness is adjustable despite the use of an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc bath. In particular, in the process according to the invention, in particular the two-stage hot-dip galvanizing process, a hot-dip galvanizing layer is formed that cannot be provided in a commercial single-stage process, which combines high ductility and an adjustable or controllable layer thickness and layer structure as well as high corrosion protection performance.
Insbesondere können in dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber herkömmlichen Feuerverzinkungsverfahren eine individuell bzw. gezielt anpassbare Zinkschichtdicke ermöglicht sowie eine duktilere Feuerverzinkungsschicht bereitstellt werden.In particular, in comparison to conventional hot-dip galvanizing processes, the process according to the invention can enable an individually or specifically adjustable zinc layer thickness and provide a more ductile hot-dip galvanizing layer.
Außerdem kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber herkömmlichen Feuerverzinkungsverfahren eine erhöhte Korrosionsschutzleistung und erhöhte Duktilität der resultierenden Feuerverzinkungsschicht bereitstellt werden.In addition, the process according to the invention can provide increased corrosion protection performance and increased ductility of the resulting hot-dip galvanizing layer compared to conventional hot-dip galvanizing processes.
Darüber hinaus kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Feuerverzinkungsschicht mit verbesserter Formbarkeit, insbesondere Kaltformbarkeit, bei Verbleib einer hohen Korrosionsschutzleistung bereitgestellt werden.Furthermore, in the process according to the invention, a hot-dip galvanized layer with improved formability, in particular cold formability, can be provided while maintaining a high corrosion protection performance.
Des Weiteren kann eine aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter Schichtdicke bereitgestellt werden.Furthermore, an aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer with increased layer thickness can be provided.
Weiterhin kann eine Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter Duktilität im Vergleich zu einer klassischen Reinzinkschicht bereitgestellt werden.Furthermore, a hot-dip galvanized layer with increased ductility can be provided compared to a classic pure zinc layer.
Auch wird durch das erfindungsgemäßen Verfahren eine verbesserte Prozessökonomie und/oder einen effizienteren, insbesondere flexibleren und/oder zuverlässigeren, insbesondere weniger fehleranfälligen Prozessablauf und/oder eine verbesserte betriebswirtschaftliche Kompatibilität und/oder eine verbesserte Kosten- und Ressourcennutzung ermöglicht.The method according to the invention also enables improved process economy and/or a more efficient, in particular more flexible and/or more reliable, in particular less error-prone process flow and/or improved business compatibility and/or improved cost and resource utilization.
Schließlich werden unkontrollierbare Diffusionsprozesse bei der Entstehung des Schichtaufbaus vermieden werden, so dass eine reproduzierbare und gleichbleibende Schichtbildung bei gleichzeitig optimaler Haftwirkung in Bezug auf das Bauteil erreicht wird, was mit einem verbessertem Korrosionsschutz einhergeht. Finally, uncontrollable diffusion processes during the formation of the layer structure will be avoided, so that a reproducible and consistent layer formation is achieved with simultaneous optimal adhesion to the component, which is accompanied by improved corrosion protection.
Die vorliegenden Erfindung stellt somit - wie zuvor geschildert - ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, zur Verfügung,
wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird.The present invention thus provides - as previously described - a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process,
wherein firstly the iron or steel component is subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein subsequently the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Bei der im Rahmen der vorliegenden Erfindung in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) handelt es sich insbesondere um eine sogenannte Reinzinkschmelze bzw. reine Zinkschmelze, wie sie insbesondere zuvor beschrieben ist; d.h. um eine Zinkschmelze, welche im Wesentlichen aus Zink besteht, insbesondere mindestens 98 Gew.-% Zink enthält. Gebildet wird eine insgesamt relativ spröde Verzinkungsschicht, bei welcher auf dem Eisen- oder Stahlbauteil intermetallische Eisen/Zink-Phasen und auf diesen eine Reinzinkschicht, welche im Wesentlichen der Zusammensetzung der Zinkschmelze entspricht, vorliegen.The zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing process within the scope of the present invention is in particular a so-called pure zinc melt or pure zinc melt, as described above in particular; i.e. a zinc melt which consists essentially of zinc, in particular contains at least 98% by weight of zinc. An overall relatively brittle galvanizing layer is formed in which intermetallic iron/zinc phases are present on the iron or steel component and on these a pure zinc layer which essentially corresponds to the composition of the zinc melt.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) zumindest im Wesentlichen kein Aluminium enthält und/oder zumindest im Wesentlichen frei von Aluminium ist.In this context, it is preferred if the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) contains at least substantially no aluminum and/or is at least substantially free of aluminum.
Es wird somit insbesondere bei der ersten Feuerverzinkung keine sogenannte aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkschmelze verwendet. Somit ist eine besonders intensive Feinstreinigung vor der ersten Feuerverzinkung nicht notwendig; bei der Verwendung einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze liegt eine deutlich schwierigere Benetzbarkeit der zu verzinkenden Eisen- bzw. Stahloberfläche mit der flüssig-heißen Zn/Al-Schmelze und eine deutlich sensiblere bzw. diffiziler zu handhabende Reaktion im Vergleich zur Verwendung einer sogenannten Reinzinkschmelze vor, wodurch eine besondere Vorbehandlung und Reinigung vor der Feuerverzinkung notwendig ist. Außerdem wird durch die Verwendung einer Reinzinkschmelze bzw. einer quasi aluminiumfreien Zinkschmelze keine Fe/Al-Phase in der Art einer Sperrschicht (Barriereschicht) gebildet, die Kinetik des Zinkschichtwachstums blockiert, so dass der Schichtwachstum nicht begrenzt ist.This means that no so-called aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt is used, especially for the first hot-dip galvanizing. This means that particularly intensive fine cleaning is not necessary before the first hot-dip galvanizing; when using an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt, the iron or steel surface to be galvanized is much more difficult to wet with the liquid-hot Zn/Al melt and the reaction is much more sensitive and difficult to handle than when using a so-called pure zinc melt, which means that special pre-treatment and cleaning is necessary before hot-dip galvanizing. In addition, the use of a pure zinc melt or a virtually aluminum-free zinc melt does not form an Fe/Al phase in the form of a barrier layer that blocks the kinetics of the zinc layer growth, so that the layer growth is not limited.
Darüber hinaus ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, wenn die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, höchstens 1.000 ppm, insbesondere höchstens 900 ppm, bevorzugt höchstens 800 ppm, Aluminium enthält. Mit anderen Worten ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, höchstens 0,1 Gew.-%, insbesondere höchstens 0,09 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,08 Gew.-%, Aluminium enthält.Furthermore, within the scope of the method according to the invention, it is preferred if the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) contains, based on the zinc melt, at most 1,000 ppm, in particular at most 900 ppm, preferably at most 800 ppm, of aluminum. In other words, within the scope of the present invention, it is preferred if the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) contains, based on the zinc melt, at most 0.1% by weight, in particular at most 0.09% by weight, preferably at most 0.08% by weight, of aluminum.
Bei solchen geringen Aluminiummengen kommt es typischerweise noch nicht zu den speziellen zuvor aufgeführten Schwierigkeiten und den damit einhergehenden Anforderungen einer aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkschmelze.With such small amounts of aluminium, the specific difficulties listed above and the associated requirements of an aluminium-containing or aluminium-alloyed zinc melt do not typically arise.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, enthält.Furthermore, it is preferred if, in the context of the process according to the invention, the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”), based on the zinc melt, contains aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%.
Anders als in der ersten Feuerverzinkung wird in der zweiten Feuerverzinkung des erfindungsgemäßen Verfahrens speziell eine aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) verwendet.Unlike the first hot-dip galvanizing, the second hot-dip galvanizing of the process according to the invention specifically uses an aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”).
Insbesondere und ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen, diffundiert die aluminiumlegierte bzw. aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) bei der zweiten Feuerverzinkung in die erste Feuerverzinkungsschicht hinein und es wird eine insgesamt neue Schicht gebildet; d.h. im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nicht nur zwei Feuerverzinkungsschichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung übereinander gebildet. Wie zuvor bereits ausgeführt, liegt nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere ein spezieller mehrschichtiger bzw. mehrphasiger Schichtaufbau vor, wobei das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht und/oder insbesondere als Außenschicht, aufweist und wobei das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht und/oder der Außenschicht, eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phasen, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, aufweist. Darüber hinaus weist die (Gesamt)-Feuerverzinkungsschicht insbesondere einen Aluminium-Konzentrationsgradienten auf.In particular, and without wishing to be limited to this theory, the aluminum-alloyed or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) diffuses into the first hot-dip galvanizing layer during the second hot-dip galvanizing and a completely new layer is formed; i.e., in the context of the method according to the invention, not only are two hot-dip galvanizing layers with different compositions formed on top of one another. As already explained above, after carrying out the method according to the invention, a special multi-layer or multi-phase layer structure is present, wherein the hot-dip galvanized iron or steel component has an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer and/or in particular as an outer layer, and wherein the hot-dip galvanized iron or steel component has a hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phases, which optionally contains aluminum, on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer and/or the outer layer. In addition, the (total) hot-dip galvanized layer in particular has an aluminum concentration gradient.
Bei dem zuvor und nachfolgend genannten Grundmaterial handelt es sich um das Material aus welchem das Eisen- oder Stahlbauteil selbst besteht bzw. gebildet ist bzw. diesem zugrunde liegt; bei dem Grundmaterial handelt es sich somit insbesondere um Eisen, eisenbasiertes Material oder Stahl.The base material referred to above and below is the material from which the iron or steel component itself consists or is formed or on which it is based; the base material is therefore in particular iron, iron-based material or steel.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher insbesondere vorgesehen, dass die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, mindestens 2 Gew.-%, insbesondere mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, Aluminium enthält.Within the scope of the method according to the invention, it is therefore particularly provided that the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, at least 2% by weight, in particular at least 3% by weight, preferably at least 4% by weight, of aluminum.
Darüber hinaus hat es sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft erwiesen, wenn die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, höchstens 10 Gew.-%, insbesondere höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 6 Gew.-%, Aluminium enthält.Furthermore, it has proven advantageous in this context if the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, at most 10 wt. %, in particular at most 8 wt. %, preferably at most 6 wt. %, of aluminum.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, enthält.It is preferred within the scope of the present invention if the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range from 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range from 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range from 4 wt.% to 6 wt.%.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-% und die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% enthält.Within the scope of the present invention, it can be provided in particular that the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.% and the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt used in the second hot-dip galvanizing (“Zn/Al melt”) contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 2 wt.% to 10 wt.%.
Auch kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,09 Gew.-% und die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-% enthält.It can also be provided within the scope of the present invention that the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.09 wt.% and the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt used in the second hot-dip galvanizing (“Zn/Al melt”) contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 3 wt.% to 8 wt.%.
Weiterhin kann es gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,08 Gew.-% und die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-% enthält.Furthermore, according to the present invention, it can be provided that the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.08 wt.% and the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt used in the second hot-dip galvanizing (“Zn/Al melt”) contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 4 wt.% to 6 wt.%.
Folglich ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere vorgesehen, wenn die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) eine Reinzinkschmelze bzw. konventionelle Zinkschmelze bzw. quasi aluminiumfreie Zinkschmelze ist und die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) Aluminium aufweist und somit gerade keine Reinzinkschmelze bzw. konventionelle Zinkschmelze bzw. quasi aluminiumfreie Zinkschmelze ist. Es werden somit bevorzugt zwei verschiedene Zinkschmelzen eingesetzt, welche sich insbesondere durch die enthaltende Aluminiummenge unterscheiden.Consequently, within the scope of the method according to the invention, it is particularly provided that the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing process (“Zn melt”) is a pure zinc melt or conventional zinc melt or virtually aluminum-free zinc melt and the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt used in the second hot-dip galvanizing process (“Zn/Al melt”) contains aluminum and is therefore not a pure zinc melt or conventional zinc melt or virtually aluminum-free zinc melt. Two different zinc melts are therefore preferably used, which differ in particular in the amount of aluminum they contain.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes Verfahren, wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird, wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, enthält,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, enthält.According to a particular embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular a method as described above, wherein the iron or steel component is first subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt, wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”), based on the zinc melt, contains aluminium in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range from 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range from 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range from 4 wt.% to 6 wt.%.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn in der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) Magnesium enthalten ist.In the context of the present invention, it can be advantageous if the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains magnesium.
Dabei kann die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, höchstens 10 Gew.-%, insbesondere höchstens 3 Gew.-%, bevorzugt höchstens 2 Gew.-%, Magnesium enthalten.The aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing can contain, based on the zinc melt, at most 10 wt. %, in particular at most 3 wt. %, preferably at most 2 wt. %, of magnesium.
Insbesondere kann es gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Magnesium in Mengen im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, enthält.In particular, according to the present invention, it can be provided that the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, magnesium in amounts in the range from 0.1 wt.% to 10 wt.%, in particular in the range from 0.1 wt.% to 3 wt.%, preferably in the range from 0.1 wt.% to 2 wt.%.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, 5 Gew.-% Aluminium und 2 Gew.-% Magnesium, insbesondere 5 Gew.-% Aluminium und 3 Gew.-% Magnesium, enthalten.According to a particular embodiment of the present invention, the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing can contain, based on the zinc melt, 5 wt.% aluminum and 2 wt.% magnesium, in particular 5 wt.% aluminum and 3 wt.% magnesium.
Durch die Kombination von Aluminium und Magnesium in der zweiten Feuerverzinkungsschicht können die optischen und mechanischen, insbesondere Glanz und Duktilität, sowie Korrosionsschutzeigenschaften besonders gut gesteuert und eingestellt werden.By combining aluminum and magnesium in the second hot-dip galvanizing layer, the optical and mechanical properties, especially gloss and ductility, as well as corrosion protection properties can be particularly well controlled and adjusted.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) gemäß einer besondere Ausführungsform, bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metall, insbesondere in Mengen von bis zu 10 Gew.-% und/oder insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Bismut (Bi), Blei (Pb), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Silizium (Si), Magnesium (Mg) sowie deren Kombinationen, aufweist und der verbleibende Anteil der aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze durch Zink gebildet wird, wobei alle vorstehend genannten Mengenangaben derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren. Within the scope of the method according to the invention, it can be provided in particular that the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing ("Zn melt") according to a particular embodiment, based on the zinc melt, contains aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%, and optionally at least one further metal, in particular in amounts of up to 10 wt.% and/or in particular selected from the group of bismuth (Bi), lead (Pb), tin (Sn), nickel (Ni), silicon (Si), magnesium (Mg) and combinations thereof, and the remaining portion of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt is formed by zinc, wherein all of the above-mentioned quantities are to be selected in such a way that a total of 100 wt.% results.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) die folgende Zusammensetzung aufweisen, wobei alle nachfolgend genannten Mengenangaben auf die Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) bezogen sind und derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren:
- (i) Zink (Zn), insbesondere in Mengen im Bereich von 92
bis 100 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 80 bis 99,999 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 85 bis 99,995 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 99,99 Gew.- %, - (ii) gegebenenfalls Aluminium (AI), insbesondere in Mengen
im Bereich von 0 Gew.- 0,1 Gew.-%, insbesondere% bis im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis0,09 Gew.-%, bevorzugtim Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, - (iii) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metall, insbesondere in (Gesamt-) Mengen von bis zu 10 Gew.-% und/oder insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Bismut (Bi), Blei (Pb), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Silizium (Si), Magnesium (Mg) sowie deren Kombinationen.
- (i) zinc (Zn), in particular in amounts in the range from 92 to 100% by weight, in particular in the range from 80 to 99.999% by weight, preferably in the range from 85 to 99.995% by weight, particularly preferably in the range from 90 to 99.99% by weight.
- (ii) optionally aluminium (AI), in particular in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%,
- (iii) optionally at least one further metal, in particular in (total) amounts of up to 10 wt.% and/or in particular selected from the group of bismuth (Bi), lead (Pb), tin (Sn), nickel (Ni), silicon (Si), magnesium (Mg) and combinations thereof.
Die Verwendung einer Zinkschmelze in der ersten Feuerverzinkung mit der zuvor beschriebenen Zusammensetzung führt zu besonders guten Verzinkungsergebnissen und die resultierende Feuerverzinkungsschicht insbesondere gut geeignet, um in der nachfolgenden zweiten Feuerverzinkung weiterverarbeitet zu werden.The use of a zinc melt in the first hot-dip galvanizing with the composition described above leads to particularly good galvanizing results and the resulting hot-dip galvanizing layer is particularly well suited to be further processed in the subsequent second hot-dip galvanizing.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) gemäß einer besonderen Ausführungsform, bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, gegebenenfalls Magnesium, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, und gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metall , insbesondere in Mengen von bis zu 10 Gew.-% und/oder insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Bismut (Bi), Blei (Pb), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Silizium (Si) sowie deren Kombinationen, aufweist und der verbleibende Anteil der aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze durch Zink gebildet wird, wobei alle vorstehend genannten Mengenangaben derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren.Within the scope of the method according to the invention, it can be provided in particular that the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing process, according to a particular embodiment, based on the zinc melt, contains aluminum in amounts in the range from 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range from 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range from 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range from 4 wt.% to 6 wt.%, optionally magnesium, in particular in amounts in the range from 0.1 wt.% to 10 wt.%, in particular in the range from 0.1 wt.% to 3 wt.%, preferably in the range from 0.1 wt.% to 2 wt.%, and optionally at least one further metal, in particular in amounts of up to 10 wt.% and/or in particular selected from the group of bismuth (Bi), lead (Pb), tin (Sn), nickel (Ni), silicon (Si) and combinations thereof, and the remaining portion of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt is formed by zinc, whereby all of the above-mentioned quantities are to be selected such that a total of 100 wt.% results.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) die folgende Zusammensetzung aufweisen, wobei alle nachfolgend genannten Mengenangaben auf die aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) bezogen sind und derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren:
- (i) Zink (Zn), insbesondere in Mengen im Bereich von 75 bis 99 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 80 bis 98 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 85 bis 97 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 90 bis 96 Gew.-%,
- (ii) gegebenenfalls Aluminium (AI), insbesondere in Mengen
im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondereim Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugtim Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugtim Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, - (iii) gegebenenfalls Magnesium (Mg), insbesondere in Mengen
0,1 Gew.-im Bereich von % bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-im Bereich von % bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-im Bereich von % bis 2 Gew.-%; - (iii) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metall, insbesondere in (Gesamt-) Mengen von bis zu 10 Gew.-% und/oder insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Bismut (Bi), Blei (Pb), Zinn (Sn), Nickel (Ni), Silizium (Si) sowie deren Kombinationen.
- (i) zinc (Zn), in particular in amounts in the range from 75 to 99% by weight, in particular in the range from 80 to 98% by weight, preferably in the range from 85 to 97% by weight, particularly preferably in the range from 90 to 96% by weight,
- (ii) optionally aluminium (AI), in particular in amounts in the range from 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range from 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range from 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range from 4 wt.% to 6 wt.%,
- (iii) optionally magnesium (Mg), in particular in amounts in the range from 0.1 wt.% to 10 wt.%, in particular in the range from 0.1 wt.% to 3 wt.%, preferably in the range from 0.1 wt.% to 2 wt.%;
- (iii) optionally at least one further metal, in particular in (total) amounts of up to 10 wt.% and/or in particular selected from the group of bismuth (Bi), lead (Pb), tin (Sn), nickel (Ni), silicon (Si) and combinations thereof.
Die Verwendung einer Zinkschmelze mit der zuvor beschriebenen Zusammensetzung ist besonders für die zweite Feuerverzinkung geeignet, insbesondere um eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen zu bilden.The use of a zinc melt with the composition described above is particularly suitable for the second hot-dip galvanizing, in particular to form an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 650 °C, bevorzugt im Bereich von 430 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 435 °C bis 455 °C, aufweist.In the context of the present invention, it can be advantageous if the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 650 °C, preferably in the range from 430 °C to 600 °C, particularly preferably in the range from 435 °C to 455 °C.
Bei der Verwendung einer sogenannten Reinzinkschmelze ist die Dicke der gebildeten Feuerverzinkungsschicht abhängig von der Dauer bzw. Zeitdauer der Feuerverzinkung, insbesondere von der Tauchzeit des zu verzinkenden Bauteils in der Zinkschmelze. Die zu erreichende Zinkschicht der ersten Feuerverzinkung kann somit individuell angepasst werden, und zwar insbesondere durch das Einstellen der Tauchzeit. Da die Gesamtschichtdicke der nach der zweiten Feuerverzinkung resultierenden Gesamtfeuerverzinkungsschicht auch durch die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht beeinflusst wird bzw. abhängig davon ist, kann durch die Einstellung der Tauchzeit in der ersten Feuerverzinkung die Gesamtschichtdicke der Gesamtfeuerverzinkungsschicht eingestellt werden.When using a so-called pure zinc melt, the thickness of the hot-dip galvanizing layer formed depends on the duration or time of the hot-dip galvanizing, in particular on the immersion time of the component to be galvanized in the zinc melt. The zinc layer to be achieved in the first hot-dip galvanizing can thus be individually adjusted, in particular by adjusting the immersion time. Since the total layer thickness of the total hot-dip galvanizing layer resulting from the second hot-dip galvanizing is also determined by the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing layer is influenced or dependent on it, the total layer thickness of the entire hot-dip galvanizing layer can be adjusted by adjusting the immersion time in the first hot-dip galvanizing.
Dabei hat es sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Eisen- oder Stahlbauteil in die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) getaucht, insbesondere hierin getaucht und bewegt, wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), zu gewährleisten, insbesondere für eine Zeitdauer im Bereich von 0,1 bis 90 Minuten, insbesondere im Bereich von 0,75 bis 60 Minuten, bevorzugt im Bereich von 1 bis 45 Minuten, besonders bevorzugt im Bereich von 1,25 bis 30 Minuten.In the context of the method according to the invention, it has proven to be particularly advantageous if the iron or steel component is dipped into the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing, in particular dipped therein and moved, in particular for a period of time which is sufficient to ensure effective hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular for a period of time in the range from 0.1 to 90 minutes, in particular in the range from 0.75 to 60 minutes, preferably in the range from 1 to 45 minutes, particularly preferably in the range from 1.25 to 30 minutes.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Eisen- oder Stahlbauteil in die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) getaucht, insbesondere hierin getaucht und bewegt, wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), zu gewährleisten, insbesondere für eine Zeitdauer von mindestens 0,1 Minuten, insbesondere mindestens 0,75 Minuten, bevorzugt mindestens 1 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 1,25 Minuten. Bei dieser Mindestverzinkungszeit bildet sich eine Feuerverzinkungsschicht, welche bereits für sich (d.h. auch ohne nachfolgende zweite Feuerverzinkung) einen guten Korrosionsschutz bereitstellt und welche eine ausreichende Dicke aufweist, um in der nachfolgenden erfindungsgemäßen zweiten Feuerverzinkung den erfindungsgemäßen speziellen mehrschichtigen bzw. mehrphasigen Aufbau zu bilden.In particular, it is advantageous if the iron or steel component is dipped into the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing, in particular dipped and moved therein, in particular for a period of time which is sufficient to ensure effective hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular for a period of time of at least 0.1 minutes, in particular at least 0.75 minutes, preferably at least 1 minute, particularly preferably at least 1.25 minutes. With this minimum galvanizing time, a hot-dip galvanizing layer is formed which already provides good corrosion protection on its own (i.e. even without a subsequent second hot-dip galvanizing) and which has a sufficient thickness to form the special multi-layer or multi-phase structure according to the invention in the subsequent second hot-dip galvanizing according to the invention.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Eisen- oder Stahlbauteil in die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) getaucht, insbesondere hierin getaucht und bewegt, wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), zu gewährleisten, insbesondere für eine Zeitdauer von höchstens 90 Minuten, insbesondere höchstens 60 Minuten, bevorzugt höchstens 45 Minuten, besonders bevorzugt höchstens 30 Minuten. Die in der zuvor genannten Verzinkungsdauer gebildeten Zinkschichten lassen sich in der erfindungsgemäßen zweiten Feuerverzinkung derart weiterverarbeiten, dass eine insgesamt duktile Feuerverzinkungsschicht mit hoher Korrosionsschutzleistung gebildet wird, welche insbesondere auch eine hohe Korrosionsschutzleistung nach Umformen, beispielsweise nach Biegung um 90°, bereitstellt. Auch stellen die in der zuvor genannten Verzinkungsdauer gebildeten Zinkschichten der ersten Feuerverzinkung bereits einen guten Korrosionsschutz bereit, insbesondere schütz diese Feuerverzinkungsschicht das Bauteil vor Korrosion bevor die zweite Feuerverzinkung erfolgt.It can also be advantageous if, within the scope of the method according to the invention, the iron or steel component is dipped into the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing, in particular dipped therein and moved, in particular for a period of time which is sufficient to ensure effective hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular for a period of time of at most 90 minutes, in particular at most 60 minutes, preferably at most 45 minutes, particularly preferably at most 30 minutes. The zinc layers formed in the aforementioned galvanizing period can be further processed in the second hot-dip galvanizing according to the invention in such a way that an overall ductile hot-dip galvanizing layer with high corrosion protection performance is formed, which in particular also provides high corrosion protection performance after forming, for example after bending by 90°. In addition, the zinc layers of the first hot-dip galvanizing process formed during the previously mentioned galvanizing period already provide good corrosion protection; in particular, this hot-dip galvanizing layer protects the component against corrosion before the second hot-dip galvanizing process takes place.
Im Zusammenhang mit der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) hat es sich um Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bewährt, wenn die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 600 °C, bevorzugt im Bereich von 350 °C bis 450 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 410 °C bis 425 °C, aufweist.In connection with the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing, it has proven particularly useful within the scope of the present invention if the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 600 °C, preferably in the range from 350 °C to 450 °C, particularly preferably in the range from 410 °C to 425 °C.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Eisen- oder Stahlbauteil in die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) getaucht, insbesondere hierin getaucht und bewegt, wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame weiterführende Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), zu gewährleisten, insbesondere für eine Zeitdauer im Bereich von 0,0001 bis 60 Minuten, insbesondere im Bereich von 0,001 bis 45 Minuten, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 30 Minuten, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 8 Minuten.According to the present invention, it can be provided that the iron or steel component is dipped into the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt ("Zn/Al melt") used in the second hot-dip galvanizing, in particular dipped therein and moved, in particular for a period of time which is sufficient to ensure effective further hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular for a period of time in the range of 0.0001 to 60 minutes, in particular in the range of 0.001 to 45 minutes, preferably in the range of 0.5 to 30 minutes, particularly preferably in the range of 4 to 8 minutes.
Darüber hinaus kann es gemäß der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Eisen- oder Stahlbauteil in die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) getaucht, insbesondere hierin getaucht und bewegt, wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame weiterführende Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), insbesondere für eine Zeitdauer von mindestens 0,0001 Minuten, insbesondere mindestens 0,001 Minuten, bevorzugt mindestens 0,5 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 4 Minuten.Furthermore, according to the present invention, it can also be provided that the iron or steel component is dipped into the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing, in particular dipped therein and moved, in particular for a period of time which is sufficient to achieve effective further hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular for a period of time of at least 0.0001 minutes, in particular at least 0.001 minutes, preferably at least 0.5 minutes, particularly preferably at least 4 minutes.
Weiterhin kann es gemäß der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Eisen- oder Stahlbauteil in die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) getaucht, insbesondere hierin getaucht und bewegt, wird, insbesondere für eine Zeitdauer, welche ausreichend ist, um eine wirksame weiterführende Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung), insbesondere für eine Zeitdauer von höchstens 60 Minuten, insbesondere höchstens 45 Minuten, bevorzugt höchstens 30 Minuten, besonders bevorzugt höchstens 8 Minuten.Furthermore, according to the present invention, it can also be provided that the iron or steel component is dipped into the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing, in particular dipped and moved therein, in particular for a period of time which is sufficient to ensure effective further hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing), in particular for a period of not more than 60 minutes, in particular not more than 45 minutes, preferably not more than 30 minutes, particularly preferably not more than 8 minutes.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes Verfahren, wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird, wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 650 °C, bevorzugt im Bereich von 430 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 435 °C bis 455 °C, aufweist,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 600 °C, bevorzugt im Bereich von 350 °C bis 450 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 410 °C bis 425 °C, aufweist.According to a particular embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular a method as described above, wherein the iron or steel component is first subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt, wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) a temperature in the range of 330 °C to 750 °C, in particular in the range of 340 °C to 650 °C, preferably in the range of 430 °C to 600 °C, particularly preferably in the range of 435 °C to 455 °C,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 600 °C, preferably in the range from 350 °C to 450 °C, particularly preferably in the range from 410 °C to 425 °C.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) typischerweise geringer ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“).In the context of the method according to the invention, the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is typically lower than the temperature of the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing.
Mit anderen Worten wird die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) insbesondere derart und/oder mit der Maßgabe ausgewählt, dass sie geringer ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“).In other words, the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is selected in particular in such a way and/or with the proviso that it is lower than the temperature of the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) um mindestens 10 °C geringer, insbesondere um mindestens 25 °C geringer, bevorzugt um mindestens 40 °C geringer, ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“).In particular, it can be provided that the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is at least 10 °C lower, in particular at least 25 °C lower, preferably at least 40 °C lower, than the temperature of the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”).
Wenn die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) geringer ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), wird die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Zinkschicht insbesondere nicht vollständig angeschmolzen, so dass die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Zn/Fe-Phase auf dem Grundmaterial zumindest partiell erhalten bleibt, wodurch eine besonders gute Haftung der Gesamtfeuerverzinkungsschicht auf dem Eisen- oder Stahlbauteil erreicht wird und ein besonders hoher Korrosionsschutz bereitgestellt wird.If the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is lower than the temperature of the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing, the zinc layer formed in the first hot-dip galvanizing is in particular not completely melted, so that the Zn/Fe phase formed in the first hot-dip galvanizing is at least partially retained on the base material, whereby a particularly good adhesion of the entire hot-dip galvanizing layer to the iron or steel component is achieved and a particularly high level of corrosion protection is provided.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes Verfahren,
wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird,
wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, enthält,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, enthält,
wobei die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) geringer ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) und/oder wobei die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) derart und/oder mit der Maßgabe ausgewählt wird, dass sie geringer ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“); insbesondere wobei die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumlegierten und/oder aluminiumhaltigen Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) um mindestens 10 °C geringer, insbesondere um mindestens 25 °C geringer, bevorzugt um mindestens 40 °C geringer, ist als die Temperatur der in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze („Zn-Schmelze“).According to a further particular embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular a method as described above,
wherein the iron or steel component is first subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt,
wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”), based on the zinc melt, contains aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%,
wherein the aluminium-alloyed and/or aluminium-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanising process contains, based on the zinc melt, aluminium in quantities in the range of 1 wt. % to 25 wt. %, in particular in the range of 2 wt. % to 10 wt. %, preferably in the range of 3 wt. % to 8 wt. %, particularly preferably in the range of 4 wt. % to 6 wt. %,
wherein the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is lower than the temperature of the zinc melt (“Zn melt”) used in the first hot-dip galvanizing and/or wherein the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is selected in such a way and/or with the proviso that it is lower than the temperature of the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”); in particular wherein the temperature of the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing is at least 10 °C lower, in particular at least 25 °C lower, preferably at least 40 °C lower, than the temperature of the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”).
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Feuerverzinkung insbesondere derart ausgeführt wird, dass zumindest eine Feuerverzinkungsschicht mit Zink/Eisen-Phase („Zn/Fe-Phase“) auf dem Grundmaterial auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils gebildet wird. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die erste Feuerverzinkung mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass zumindest eine Feuerverzinkungsschicht mit Zink/Eisen-Phase („Zn/Fe-Phase“) auf dem Grundmaterial auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils gebildet wird.According to a particular embodiment of the present invention, it can be provided that the first hot-dip galvanizing is carried out in particular in such a way that at least one hot-dip galvanizing layer with zinc/iron phase ("Zn/Fe phase") is formed on the base material on the base material of the iron or steel component. In other words, it can be provided that the first hot-dip galvanizing is carried out with the proviso that at least one hot-dip galvanizing layer with zinc/iron phase ("Zn/Fe phase") is formed on the base material on the base material of the iron or steel component.
In diesem Zusammenhang ist das Grundmaterial das Material des zu verzinkenden Eisen- oder Stahlbauteils; d.h. das Grundmaterial ist typischerweise Eisen oder Stahl. Auf diesem Grundmaterial wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Feuerverzinkungsschicht gebildet. Der spezielle Aufbau des aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierenden feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils ist in
Der Verbleib der mindestens einen Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase auf dem Grundmaterial ist insbesondere vorteilhaft, da zwischen der mindestens einen Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase und dem Grundmaterial eine besonders starke Haftung vorliegt.The retention of at least one hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase on the base material is particularly advantageous since there is a particularly strong adhesion between the at least one hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase and the base material.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann gemäß einer besonderen Ausführungsform in der ersten Feuerverzinkung die Schichtdicke über die Zeitdauer der Verzinkung gesteuert werden.Within the scope of the method according to the invention, according to a particular embodiment, in the first hot-dip galvanizing, the layer thickness can be controlled over the duration of the galvanizing.
Insbesondere kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht durch die Zeitdauer der ersten Feuerverzinkung gesteuert werden.In particular, within the scope of the method according to the invention, the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing can be controlled by the duration of the first hot-dip galvanizing.
Die Möglichkeit der Steuerung der Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht über die Zeitdauer der ersten Feuerverzinkung ist besonders vorteilhaft, da die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht auch einen direkten Einfluss auf die nach der zweiten Feuerverzinkung resultierende Gesamtschichtdicke hat. Folglich kann durch die Zeitdauer der ersten Feuerverzinkung auch die Gesamtschichtdicke der Gesamtfeuerverzinkungsschicht gesteuert werden. The possibility of controlling the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing over the duration of the first hot-dip galvanizing is particularly advantageous because the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing also has a direct influence on the overall layer thickness resulting after the second hot-dip galvanizing. Consequently, the overall layer thickness of the entire hot-dip galvanizing layer can also be controlled by the duration of the first hot-dip galvanizing.
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes Verfahren,
wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird,
wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, enthält,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, enthält,
wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 650 °C, bevorzugt im Bereich von 430 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 435 °C bis 455 °C, aufweist,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 600 °C, bevorzugt im Bereich von 350 °C bis 450 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 410 °C bis 425 °C, aufweist
wobei die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht durch die Zeitdauer der ersten Feuerverzinkung gesteuert wird.According to yet another particular embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular a method as described above,
wherein the iron or steel component is first subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt,
wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”), based on the zinc melt, contains aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%,
The aluminium-alloyed and/or aluminium-containing zinc used in the second hot-dip galvanising melt (“Zn/Al melt”), based on the zinc melt, contains aluminium in amounts in the range of 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range of 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range of 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range of 4 wt.% to 6 wt.%,
wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 650 °C, preferably in the range from 430 °C to 600 °C, particularly preferably in the range from 435 °C to 455 °C,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 600 °C, preferably in the range from 350 °C to 450 °C, particularly preferably in the range from 410 °C to 425 °C
wherein the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is controlled by the duration of the first hot-dip galvanizing.
Insbesondere wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die zweite Feuerverzinkung derart ausgeführt wird, dass eine auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils aufgebrachte mehrschichtige bzw. mehrphasige (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht gebildet wird.In particular, according to a preferred embodiment of the present invention, the second hot-dip galvanizing is carried out in such a way that a multi-layer or multi-phase (total) hot-dip galvanizing layer is formed on the base material of the iron or steel component.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Feuerverzinkung derart ausgeführt, dass eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht und/oder insbesondere als Außenschicht, gebildet wird. Mit anderen Worten wird die die zweite Feuerverzinkung bevorzugt mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht und/oder insbesondere als Außenschicht, gebildet wird.According to a further preferred embodiment, the second hot-dip galvanizing is carried out in such a way that an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases is formed, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer and/or in particular as an outer layer. In other words, the second hot-dip galvanizing is preferably carried out with the proviso that an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases is formed, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer and/or in particular as an outer layer.
Ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen wird die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht mit der aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze der zweiten Feuerverzinkung, insbesondere dem darin enthaltenden Aluminium, durchsetzt. Insbesondere diffundiert die aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze, insbesondere das darin enthaltende Aluminium, in die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht hinein, sodass eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen gebildet wird.Without wishing to be limited to this theory, the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is permeated with the aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt from the second hot-dip galvanizing, in particular the aluminum contained therein. In particular, the aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt, in particular the aluminum contained therein, diffuses into the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing, so that an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases is formed.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird die zweite Feuerverzinkung derart durchgeführt, dass die aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) zumindest teilweise in die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht hineindiffundiert. Mit anderen Worten ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn die zweite Feuerverzinkung mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass die aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) zumindest teilweise in die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht hineindiffundiert.According to a particular embodiment of the method according to the invention, the second hot-dip galvanizing is carried out in such a way that the aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”) at least partially diffuses into the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing. In other words, within the scope of the method according to the invention, it is preferred if the second hot-dip galvanizing is carried out with the proviso that the aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”) at least partially diffuses into the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Feuerverzinkung derart durchgeführt , dass auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht und/oder der Außenschicht, zumindest eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, vorliegt und/oder verbleibt. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt, wenn die zweite Feuerverzinkung mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht und/oder der Außenschicht, eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, vorliegt und/oder verbleibt.According to a further preferred embodiment, the second hot-dip galvanizing is carried out in such a way that at least one hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe phase, which optionally contains aluminum, is present and/or remains on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer and/or the outer layer. In other words, it is particularly preferred according to the invention if the second hot-dip galvanizing is carried out with the proviso that a hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe phase, which optionally contains aluminum, is present and/or remains on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer and/or the outer layer.
Die Durchführung der zweiten Feuerverzinkung derart, dass eine Feuerverzinkungsschicht mit Zink/Eisen-Phase auf dem Grundmaterial verbleibt, insbesondere wobei diese Feuerverzinkungsschicht mit Zink/Eisen-Phase auf dem Grundmaterial in der ersten Feuerverzinkung gebildet wurde, hat den Vorteil, dass eine besonders hohe Haftung mit dem Grundmaterial bzw. zwischen der Feuerverzinkungsschicht insgesamt an dem Eisen- oder Stahlbauteil vorliegt.Carrying out the second hot-dip galvanizing in such a way that a hot-dip galvanizing layer with zinc/iron phase remains on the base material, in particular where this hot-dip galvanizing layer with zinc/iron phase was formed on the base material in the first hot-dip galvanizing, has the advantage that there is a particularly high adhesion with the base material or between the hot-dip galvanizing layer as a whole and the iron or steel component.
In diesem Zusammenhang kann der Verbleib der mindestens einen Feuerverzinkungsschicht mit Zink/Eisen-Phase auf dem Grundmaterial insbesondere dadurch erfolgen, dass - ohne sich auf diese Theorie und Maßnahme beschränken zu wollen - die Zeit der zweiten Feuerverzinkung beschränkt ist und weiterhin dadurch, dass die Temperatur der in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzten aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze niedriger ist als die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzten Zinkschmelze, wie zuvor ausgeführt.In this context, the retention of at least one hot-dip galvanizing layer with zinc/iron phase on the base material can be achieved in particular by - without wishing to be limited to this theory and measure - the time of the second hot-dip galvanizing is limited and furthermore by the temperature of the aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt used in the second hot-dip galvanizing being lower than the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing, as previously stated.
Gemäß einer wiederum weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Feuerverzinkung mit der Maßgabe und/oder derart durchgeführt, dass eine (Gesamt)-Feuerverzinkungsschicht mit einem Aluminium-Konzentrationsgradienten gebildet wird.According to yet another preferred embodiment, the second hot-dip galvanizing is carried out with the proviso and/or in such a way that a (total) hot-dip galvanizing layer with an aluminum concentration gradient is formed.
Der Aluminium-Konzentrationsgradient - ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen - resultiert insbesondere aus der erhöhten Affinität des Aluminiums zum Eisen des Eisen- oder Stahlbauteils. Aufgrund dieser Affinität diffundiert das Aluminium der in der zweiten Feuerverzinkung verwendeten aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkung in die in der ersten Feuerverzinkung gebildeten Feuerverzinkungsschicht hinein. In einer besonderen Ausführungsform ist dabei jedoch zu beachten, dass die zweite Feuerverzinkung nicht derart lange andauern darf bzw. nicht für eine Zeitdauer in welcher das Aluminium vollständig hindurchdiffundiert und die gesamte in der ersten Feuerverzinkung gebildete Feuerverzinkungsschicht durchsetzt und sogar ersetzt.The aluminum concentration gradient - without wishing to be limited to this theory - results in particular from the increased affinity of the aluminum to the iron of the iron or steel component. Due to this affinity, the aluminum of the aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing used in the second hot-dip galvanizing diffuses into the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing. In a particular embodiment, however, it should be noted that the second hot-dip galvanizing must not last so long or for a period of time in which the aluminum completely diffuses through and penetrates and even replaces the entire hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing.
Gemäß einer abermals weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes Verfahren,
wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird,
wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, enthält,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, enthält,
wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 650 °C, bevorzugt im Bereich von 430 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 435 °C bis 455 °C, aufweist,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 600 °C, bevorzugt im Bereich von 350 °C bis 450 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 410 °C bis 425 °C, aufweist;
wobei die zweite Feuerverzinkung derart und/oder mit der Maßgabe ausgeführt wird, dass eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht und/oder insbesondere als Außenschicht, gebildet wird, und/oder
wobei die zweite Feuerverzinkung derart und/oder mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht und/oder der Außenschicht, eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, vorliegt und/oder verbleibt, und/oder
wobei die zweite Feuerverzinkung mit der Maßgabe und/oder derart durchgeführt wird, dass eine (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mit einem Aluminium-Konzentrationsgradienten gebildet wird.According to yet another particular embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular a method as described above,
wherein the iron or steel component is first subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt,
wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”), based on the zinc melt, contains aluminum in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range from 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range from 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range from 4 wt.% to 6 wt.%,
wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 650 °C, preferably in the range from 430 °C to 600 °C, particularly preferably in the range from 435 °C to 455 °C,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 600 °C, preferably in the range from 350 °C to 450 °C, particularly preferably in the range from 410 °C to 425 °C;
wherein the second hot-dip galvanizing is carried out in such a way and/or with the proviso that an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases is formed, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer and/or in particular as an outer layer, and/or
wherein the second hot-dip galvanizing is carried out in such a way and/or with the proviso that a hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase, which optionally contains aluminum, is present and/or remains on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer and/or the outer layer, and/or
wherein the second hot-dip galvanizing is carried out with the proviso and/or such that a (total) hot-dip galvanizing layer with an aluminum concentration gradient is formed.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht mindestens 30 µm, insbesondere mindestens 35 µm, bevorzugt mindestens 40 µm, besonders bevorzugt mindestens 45 µm, betragen.According to a particular embodiment of the present invention, the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing can be at least 30 µm, in particular at least 35 µm, preferably at least 40 µm, particularly preferably at least 45 µm.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht höchstens 650 µm, insbesondere höchstens 600 µm, bevorzugt höchstens 550 µm, besonders bevorzugt höchstens 500 µm, betragen. According to a further particular embodiment of the present invention, the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing can be at most 650 µm, in particular at most 600 µm, preferably at most 550 µm, particularly preferably at most 500 µm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Schichtdicke der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht im Bereich von 30 µm bis 650 µm, insbesondere im Bereich von 35 µm bis 600 µm, bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 550 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 500 µm, liegt.Within the scope of the present invention, it can be provided in particular that the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is in the range of 30 µm to 650 µm, in particular in the range from 35 µm to 600 µm, preferably in the range from 40 µm to 550 µm, particularly preferably in the range from 45 µm to 500 µm.
Diese Schichtdicken der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht bieten bereits für sich einen hohen Korrosionsschutz, der für Anwendungen derart verzinkter Bauteile in Umgebungen mit gemäßigter Korrosionsbelastung ausreichend ist. Darüber hinaus ist die Feuerverzinkungsschicht dick genug, um bei der zweiten Feuerverzinkungsschicht ein Hineindiffundieren der aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze, wie zuvor beschrieben, zu ermöglichen, insbesondere wobei es möglich ist, dass eine Feuerverzinkungsschicht mit Zink/Eisen-Phase („Zn/Fe-Phase“) auf dem Grundmaterial verbleibt (d.h. die aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht ist dick genug, damit ein hindurchdiffundieren des Aluminiums möglich ist ohne dass direkt die gesamte Feuerverzinkungsschicht mit dem Aluminium durchsetzt oder sogar ersetzt wird).These layer thicknesses of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing already offer a high level of corrosion protection, which is sufficient for applications of such galvanized components in environments with moderate corrosion stress. In addition, the hot-dip galvanizing layer is thick enough to allow the aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt to diffuse into the second hot-dip galvanizing layer, as described above, in particular whereby it is possible for a hot-dip galvanizing layer with a zinc/iron phase ("Zn/Fe phase") to remain on the base material (i.e. the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is thick enough to allow the aluminum to diffuse through without the entire hot-dip galvanizing layer being directly penetrated by the aluminum or even replaced).
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die (Gesamt-)Schichtdicke der aus der zweiten Feuerverzinkung resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mindestens 30 µm, insbesondere mindestens 35 µm, bevorzugt mindestens 40 µm, besonders bevorzugt mindestens 45 µm, betragen.According to a particular embodiment of the method according to the invention, the (total) layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting from the second hot-dip galvanizing can be at least 30 µm, in particular at least 35 µm, preferably at least 40 µm, particularly preferably at least 45 µm.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die (Gesamt-)Schichtdicke der aus der zweiten Feuerverzinkung resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht höchstens 500 µm, insbesondere höchstens 450 µm, bevorzugt höchstens 400 µm, besonders bevorzugt höchstens 300 µm, betragen.According to a further particular embodiment of the method according to the invention, the (total) layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting from the second hot-dip galvanizing can be at most 500 µm, in particular at most 450 µm, preferably at most 400 µm, particularly preferably at most 300 µm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es insbesonders vorgesehen sein, dass die (Gesamt-)Schichtdicke der aus der zweiten Feuerverzinkung resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht im Bereich von 30 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 35 µm bis 450 µm, bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 400 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 300 µm, liegt.Within the scope of the present invention, it can be provided in particular that the (total) layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting from the second hot-dip galvanizing is in the range from 30 µm to 500 µm, in particular in the range from 35 µm to 450 µm, preferably in the range from 40 µm to 400 µm, particularly preferably in the range from 45 µm to 300 µm.
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Gesamtschichtdicke der nach Durchführung des erfindungsgemäßen zweistufigen Verfahrens resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mindestens 30 µm, insbesondere mindestens 35 µm, bevorzugt mindestens 40 µm, besonders bevorzugt mindestens 45 µm, betragen.According to yet another particular embodiment of the present invention, the total layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting after carrying out the two-stage process according to the invention can be at least 30 µm, in particular at least 35 µm, preferably at least 40 µm, particularly preferably at least 45 µm.
Gemäß einer nochmals weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Gesamtschichtdicke der nach Durchführung des erfindungsgemäßen zweistufigen Verfahrens resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht höchstens 500 µm, insbesondere höchstens 450 µm, bevorzugt höchstens 400 µm, besonders bevorzugt höchstens 300 µm, betragen.According to yet another particular embodiment of the present invention, the total layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting after carrying out the two-stage process according to the invention can be at most 500 µm, in particular at most 450 µm, preferably at most 400 µm, particularly preferably at most 300 µm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Gesamtschichtdicke der nach Durchführung des erfindungsgemäßen zweistufigen Verfahrens resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht im Bereich von 30 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 35 µm bis 450 µm, bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 400 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 300 µm, liegt.Within the scope of the present invention, it can be provided in particular that the total layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting after carrying out the two-stage process according to the invention is in the range from 30 µm to 500 µm, in particular in the range from 35 µm to 450 µm, preferably in the range from 40 µm to 400 µm, particularly preferably in the range from 45 µm to 300 µm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, wenn die erste und die zweite Feuerverzinkung derart und/oder mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass die Gesamtschichtdicke der nach Durchführung des erfindungsgemäßen zweistufigen Verfahrens resultierenden Feuerverzinkungsschicht im Bereich von 30 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 35 µm bis 450 µm, bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 400 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 300 µm, liegt.In the context of the present invention, it has proven particularly advantageous if the first and second hot-dip galvanizing are carried out in such a way and/or with the proviso that the total layer thickness of the hot-dip galvanizing layer resulting after carrying out the two-stage process according to the invention is in the range from 30 µm to 500 µm, in particular in the range from 35 µm to 450 µm, preferably in the range from 40 µm to 400 µm, particularly preferably in the range from 45 µm to 300 µm.
Eine aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierende (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mit der zuvor spezifizierten Gesamtschichtdicke stellt sowohl hohe Korrosionsschutzeigenschaften bereit und ist gleichzeitig duktil, insbesondere kann ein entsprechendes feuerverzinktes Eisen- oder Stahlbauteil umgeformt, insbesondere um 90° gebogen, werden, ohne dass die Korrosionsschutzeigenschaften verloren gehen bzw. ohne dass diese maßgeblich bzw. signifikant verringert werden. Insbesondere weist auch ein feuerverzinktes Bauteil, welches gemäß dem erfindungsgemäßen zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren verzinkt worden ist, nach Umformung bzw. Kaltformen (beispielsweise 90°-Biegung) hohe Korrosionsschutzeigenschaften auf.A (total) hot-dip galvanized layer resulting from the method according to the invention with the previously specified total layer thickness provides both high corrosion protection properties and is simultaneously ductile; in particular, a corresponding hot-dip galvanized iron or steel component can be reshaped, in particular bent by 90°, without the corrosion protection properties being lost or without these being significantly or significantly reduced. In particular, a hot-dip galvanized component which has been galvanized according to the two-stage hot-dip galvanizing method according to the invention also has high corrosion protection properties after reshaping or cold forming (for example 90° bending).
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes Verfahren, wobei zunächst das Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird, wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 0 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,000001 Gew.-% bis 0,09 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,00001 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, enthält,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), bezogen auf die Zinkschmelze, Aluminium in Mengen im Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 Gew.-% bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, enthält,
wobei die in der ersten Feuerverzinkung eingesetzte Zinkschmelze („Zn-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 650 °C, bevorzugt im Bereich von 430 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 435 °C bis 455 °C, aufweist,
wobei die in der zweiten Feuerverzinkung eingesetzte aluminiumlegierte und/oder aluminiumhaltige Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“) eine Temperatur im Bereich von 330 °C bis 750 °C, insbesondere im Bereich von 340 °C bis 600 °C, bevorzugt im Bereich von 350 °C bis 450 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 410 °C bis 425 °C, aufweist,
wobei die erste und die zweite Feuerverzinkung derart und/oder mit der Maßgabe durchgeführt wird, dass die Gesamtschichtdicke der nach Durchführung des Verfahrens resultierenden (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht im Bereich von 30 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 35 µm bis 450 µm, bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 400 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 300 µm, liegt.According to a particular embodiment of the present invention, the present invention relates to a method for hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) an iron or steel component, in particular for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility, preferably in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular a method as described above, wherein the iron or steel component is first subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt, wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”), based on the zinc melt, contains aluminium in amounts in the range from 0 wt.% to 0.1 wt.%, in particular in the range from 0.000001 wt.% to 0.09 wt.%, preferably in the range from 0.00001 wt.% to 0.08 wt.%,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing contains, based on the zinc melt, aluminum in amounts in the range from 1 wt.% to 25 wt.%, in particular in the range from 2 wt.% to 10 wt.%, preferably in the range from 3 wt.% to 8 wt.%, particularly preferably in the range from 4 wt.% to 6 wt.%,
wherein the zinc melt used in the first hot-dip galvanizing (“Zn melt”) has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 650 °C, preferably in the range from 430 °C to 600 °C, particularly preferably in the range from 435 °C to 455 °C,
wherein the aluminum-alloyed and/or aluminum-containing zinc melt (“Zn/Al melt”) used in the second hot-dip galvanizing has a temperature in the range from 330 °C to 750 °C, in particular in the range from 340 °C to 600 °C, preferably in the range from 350 °C to 450 °C, particularly preferably in the range from 410 °C to 425 °C,
wherein the first and the second hot-dip galvanizing are carried out in such a way and/or with the proviso that the total layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer resulting after carrying out the process is in the range from 30 µm to 500 µm, in particular in the range from 35 µm to 450 µm, preferably in the range from 40 µm to 400 µm, particularly preferably in the range from 45 µm to 300 µm.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, wenn nach der ersten Feuerverzinkung und/oder vor der zweiten Feuerverzinkung das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil ruhen gelassen wird, insbesondere gelagert und/oder transportiert und/oder genutzt wird, vorzugsweise unter oxidativen Bedingungen und/oder unter Aussetzen von Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre, insbesondere für einen Zeitraum von mindestens 10 min, insbesondere mindestens 60 min, bevorzugt mindestens 24 h.In the context of the method according to the invention, it is preferred if, after the first hot-dip galvanizing and/or before the second hot-dip galvanizing, the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is allowed to rest, in particular stored and/or transported and/or used, preferably under oxidative conditions and/or with exposure to ambient air and/or ambient atmosphere, in particular for a period of at least 10 minutes, in particular at least 60 minutes, preferably at least 24 hours.
Durch das Inkontaktbringen des nach der ersten Feuerverzinkung erhaltenen Eisen- oder Stahlbauteils mit oxidativen Bedingungen, insbesondere mit der Umgebungsluft bzw. der Umgebungsatmosphäre, wird die Oberfläche der in der ersten Feuerverzinkung gebildeten Feuerverzinkungsschicht oxidiert. Dabei wird eine natürliche Deckschicht gebildet, welche insbesondere aus Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinkoxidhydroxid, Zinkhydrogencarbonat, Zinkcarbonat sowie deren Kombinationen besteht und eine höhere Schmelztemperatur als die Feuerverzinkungsschicht selbst hat.By bringing the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing into contact with oxidative conditions, in particular with the ambient air or the ambient atmosphere, the surface of the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing is oxidized. In the process, a natural covering layer is formed which consists in particular of zinc oxide, zinc hydroxide, zinc oxide hydroxide, zinc hydrogen carbonate, zinc carbonate and combinations thereof and has a higher melting temperature than the hot-dip galvanizing layer itself.
Darüber hinaus ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bevorzugt, wenn zwischen der ersten Feuerverzinkung und der zweiten Feuerverzinkung mindestens 10 min, insbesondere mindestens 60 min, bevorzugt mindestens 24 h, liegen, insbesondere wobei das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil oxidativen Bedingungen und/oder Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre ausgesetzt wird.Furthermore, within the scope of the method according to the invention, it is also preferred if there are at least 10 minutes, in particular at least 60 minutes, preferably at least 24 hours, between the first hot-dip galvanizing and the second hot-dip galvanizing, in particular wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is exposed to oxidative conditions and/or ambient air and/or ambient atmosphere.
Die Anmelderin hat herausgefunden, dass eine Zeit von 10 min, insbesondere mindestens 60 min, bevorzugt mindestens 24 h, in oxidativen Bedingungen üblicherweise ausreicht, damit sich die zuvor beschriebene Oxidationsschicht bzw. natürliche Deckschicht auf der Feuerverzinkungsschicht ausbildet. Durch die Bildung der Oxidationsschicht werden die Korrosionsschutzeigenschaften nochmals verbessert, so dass das Eisen- oder Stahlbauteil zwischen den Feuerverzinkungen nicht korrodiert.The applicant has found that a time of 10 minutes, in particular at least 60 minutes, preferably at least 24 hours, under oxidative conditions is usually sufficient for the previously described oxidation layer or natural covering layer to form on the hot-dip galvanizing layer. The formation of the oxidation layer further improves the corrosion protection properties, so that the iron or steel component does not corrode between the hot-dip galvanizing layers.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass nach der ersten Feuerverzinkung und/oder vor der zweiten Feuerverzinkung eine Oxidationsschicht auf der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht gebildet wird.Within the scope of the method according to the invention, it can be provided that after the first hot-dip galvanizing and/or before the second hot-dip galvanizing, an oxidation layer is formed on the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing.
Außerdem kann es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass nach der ersten Feuerverzinkung und/oder vor der zweiten Feuerverzinkung das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil ruhen gelassen wird, insbesondere gelagert und/oder transportiert und/oder genutzt wird, vorzugsweise unter oxidativen Bedingungen und/oder unter Aussetzen von Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre, derart und/oder mit der Maßgabe, dass eine Oxidationsschicht auf der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht gebildet wird.Furthermore, within the scope of the method according to the invention, it can also be provided that after the first hot-dip galvanizing and/or before the second hot-dip galvanizing, the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is left to rest, in particular stored and/or transported and/or used, preferably under oxidative conditions and/or with exposure to ambient air and/or ambient atmosphere, in such a way and/or with the proviso that an oxidation layer is formed on the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing.
In diesem Zusammenhang verhält es sich insbesondere derart, dass die Oxidationsschicht sauerstoffhaltige Zinkverbindungen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinkoxidhydroxid, Zinkhydrogencarbonat, Zinkcarbonat sowie deren Kombinationen, aufweist.In this context, it is particularly the case that the oxidation layer comprises oxygen-containing zinc compounds, in particular selected from the group of zinc oxide, zinc hydroxide, zinc oxide hydroxide, zinc hydrogen carbonate, zinc carbonate and combinations thereof.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere bevorzugt, wenn das Verfahren nicht als nass-in-nass-Verfahren durchgeführt wird.In connection with the process according to the invention, it is particularly preferred if the process is not carried out as a wet-on-wet process.
Bei einem sogenannten nass-in-nass-Verfahren bzw. als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren wird das Bauteil, wie zuvor ausgeführt, von einem Bad unmittelbar in das nächste Bad getaucht, insbesondere ohne dass dieses Ruhen gelassen wird oder oxidativen Bedingungen ausgesetzt wird. Dabei liegt typischerweise eine reduzierende Schutzgasatmosphäre vor, wie beispielsweise Formiergas. Bei der Durchführung eines nass-in-nass Verfahrens soll die Bildung der zuvor beschriebenen Oxidationsschicht bzw. natürlichen Deckschicht verhindert werden.In a so-called wet-on-wet process or a double-dip process carried out as a wet-on-wet process, the component is dipped from one bath directly into the next bath, as previously described, without being left to rest or exposed to oxidative conditions. A reducing protective gas atmosphere, such as forming gas, is typically present. When carrying out a wet-on-wet process, the formation of the previously described oxidation layer or natural covering layer should be prevented.
Wie zuvor ausgeführt, ist ein sogenanntes als nass-in-nass-Verfahren durchgeführtes Double-Dip-Verfahren insbesondere unwirtschaftlich und energetisch aufwendig. Außerdem sind die Schichtdicke sowie der Schichtaufbau schlecht steuerbar und kontrollierbar.As previously stated, a so-called wet-on-wet double-dip process is particularly uneconomical and energy-intensive. In addition, the layer thickness and layer structure are difficult to control and monitor.
Außerdem kommt es gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung - im Gegensatz zu einem als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren - bei dem erfindungsgemäß durchgeführten zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren insbesondere nicht zu einem vollständigen Durchdiffundieren des Aluminiums in der zweiten Feuerverzinkung. Dies ist - ohne sich auf diese Theorie festlegen zu wollen - unter anderem darauf zurückzuführen, dass die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise nicht mehr flüssig ist oder aber nur die oberste Schicht flüssig und/oder angelöst und/oder aktiviert ist, wenn die zweite Feuerverzinkung durchgeführt wird. Dadurch wird das Durchdiffundieren des Aluminiums erschwert, so dass ein vollkommen anderer Schichtaufbau als im Fall eines herkömmlichen als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahrens resultiert. Insbesondere verbleibt auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht bzw. der Außenschicht, eine aus der ersten Feuerverzinkung stammende eine zumindest im Wesentlichen aluminiumfreie Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Schicht, wodurch eine besonders starke Haftung bzw. Haftfestigkeit der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht auf dem Grundmaterial erreicht wird.Furthermore, according to a particular embodiment of the present invention - in contrast to a double-dip process carried out as a wet-on-wet process - in the two-stage hot-dip galvanizing process carried out according to the invention, there is in particular no complete diffusion of the aluminum in the second hot-dip galvanizing. This is - without wishing to be bound to this theory - due, among other things, to the fact that the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is preferably no longer liquid in the process according to the invention or only the top layer is liquid and/or partially dissolved and/or activated when the second hot-dip galvanizing is carried out. This makes it more difficult for the aluminum to diffuse through, so that a completely different layer structure results than in the case of a conventional double-dip process carried out as a wet-on-wet process. In particular, an at least substantially aluminum-free hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe layer originating from the first hot-dip galvanizing remains on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer or the outer layer, whereby a particularly strong adhesion or adhesive strength of the (total) hot-dip galvanizing layer on the base material is achieved.
Darüber hinaus kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, wenn die zweite Feuerverzinkung nicht unmittelbar nach der ersten Feuerverzinkung durchgeführt wird, insbesondere nicht ohne dass die aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht oxidativen Bedingungen und/oder Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre ausgesetzt wird.Furthermore, within the scope of the present invention, it can also be provided that the second hot-dip galvanizing is not carried out immediately after the first hot-dip galvanizing, in particular not without the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing being exposed to oxidative conditions and/or ambient air and/or ambient atmosphere.
Auch kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt sein, wenn die zweite Feuerverzinkung nicht unmittelbar nach der ersten Feuerverzinkung durchgeführt wird, insbesondere nicht ohne dass auf der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht eine Oxidationsschicht gebildet wird.It may also be preferred within the scope of the present invention if the second hot-dip galvanizing is not carried out immediately after the first hot-dip galvanizing, in particular not without an oxidation layer being formed on the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die zweite Feuerverzinkung durchgeführt wird, nachdem die aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht verfestigt und/oder ausgekühlt und/oder zumindest partiell oxidiert und/oder Umgebungsluft ausgesetzt ist.Within the scope of the method according to the invention, it can be provided in particular that the second hot-dip galvanizing is carried out after the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing has solidified and/or cooled and/or at least partially oxidized and/or exposed to ambient air.
Auch kann es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere vorgesehen sein, dass die zweite Feuerverzinkung auf der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden und verfestigten und/oder ausgekühlten und/oder zumindest partiell oxidierten und/oder Umgebungsluft ausgesetzten Feuerverzinkungsschicht erfolgt. In the method according to the invention, it can also be provided in particular that the second hot-dip galvanizing is carried out on the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing and which has solidified and/or cooled and/or at least partially oxidized and/or exposed to ambient air.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht bei der zweiten Feuerverzinkung bereits verfestigt oder abgekühlt ist, da die Oberflächenspannung der in der ersten Feuerverzinkung gebildeten Feuerverzinkungsschicht nicht überwunden werden muss.In particular, it is advantageous if the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing has already solidified or cooled down during the second hot-dip galvanizing, since the surface tension of the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing does not have to be overcome.
Erfindungsgemäß sollte der Verfahrensablauf somit derart gestaltet werden, dass zwischen den Feuerverzinkungen ausreichend Zeit vergeht, so dass die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht sich verfestigt bzw. auskühlt. Weiterhin sollte das nach der ersten Feuerverzinkung erhältliche Eisen- oder Stahlbauteil oxidativen Bedingungen ausgesetzt werden, und zwar derart, dass die Feuerverzinkungsschicht zumindest partiell oxidiert.According to the invention, the process sequence should therefore be designed in such a way that sufficient time passes between the hot-dip galvanizing processes so that the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing solidifies or cools down. Furthermore, the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing process should be exposed to oxidative conditions in such a way that the hot-dip galvanizing layer is at least partially oxidized.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass die erste Feuerverzinkung und die zweite Feuerverzinkung räumlich getrennt voneinander erfolgen.According to the invention, it can be provided that the first hot-dip galvanizing and the second hot-dip galvanizing take place spatially separated from one another.
Dabei ist es sowohl möglich, dass sich die entsprechenden Feuerverzinkungsvorrichtungen oder Bäder, in welchen die erste und zweite Feuerverzinkung durchgeführt werden, an unterschiedlichen Standorten befinden oder aber am gleichen Standort. Jedoch sollten die Feuerverzinkungsvorrichtungen oder Bäder nicht unmittelbar aufeinander folgend erfolgen bzw. Angeordnet sein, und zwar insbesondere nicht ohne dass, wie zuvor ausgeführt, das Eisen- oder Stahlbauteil nach der ersten Feuerverzinkung ruhen gelassen wird und oxidativen Bedingungen ausgesetzt wird.It is possible for the corresponding hot-dip galvanizing devices or baths in which the first and second hot-dip galvanizing are carried out to be located at different locations or at the same location. However, the hot-dip galvanizing devices or baths should not be arranged or carried out immediately one after the other, and in particular not without, as previously stated, the iron or steel component being left to rest after the first hot-dip galvanizing and exposed to oxidative conditions.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass nach der ersten Feuerverzinkung eine Abkühlungsbehandlung erfolgt.Within the scope of the method according to the invention, it can be provided that a cooling treatment takes place after the first hot-dip galvanizing.
Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil einer Abkühlungsbehandlung unterzogen wird.In other words, it may be provided that the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a cooling treatment.
Die optionale Abkühlungsbehandlung kann beispielsweise mittels Luft und/oder in Gegenwart von Luft erfolgen, und zwar vorzugsweise bis auf Umgebungstemperatur. Durch die Abkühlung ist die Handhabung, beispielsweise weitere Behandlung, wie nachfolgend aufgeführt, sowie das Ruhen lassen, insbesondere Lagern und/oder Transportieren und/oder Nutzen, einfacher. Außerdem wird durch die Abkühlungsbehandlung die gebildet Feuerverzinkungsschicht verfestigt. Wie zuvor ausgeführt ist es in der zweiten Feuerverzinkung vorteilhaft, wenn die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Feuerverzinkungsschicht nicht mehr flüssig ist bzw. verfestigt ist.The optional cooling treatment can be carried out, for example, using air and/or in the presence of air, preferably down to ambient temperature. Cooling makes handling, for example further treatment as listed below, and allowing to rest, in particular storage and/or transport and/or use, easier. In addition, the cooling treatment solidifies the hot-dip galvanizing layer formed. As previously stated, it is advantageous in the second hot-dip galvanizing if the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing is no longer liquid or has solidified.
Auch kann es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass nach der ersten Feuerverzinkung eine Nachbearbeitungsbehandlung erfolgt.It can also be provided within the scope of the method according to the invention that a post-processing treatment takes place after the first hot-dip galvanizing.
Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil einer Nachbearbeitungsbehandlung unterzogen wird.In other words, it may be provided that the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a post-processing treatment.
Mögliche Nachbehandlungen umfassen beispielsweise das Entfernen von überschüssigen Zinkbadrückständen, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks sowie Oxid- oder Ascherückstände, welche an dem Bauteil anhaften sowie das Passivieren oder Versiegeln der Oberfläche. Eine Nachbehandlung erhöht insbesondere die Qualität der Feuerverzinkungsschicht.Possible post-treatments include, for example, the removal of excess zinc bath residues, in particular so-called drips of zinc solidifying on the edges, as well as oxide or ash residues that adhere to the component, as well as the passivation or sealing of the surface. Post-treatment increases the quality of the hot-dip galvanized layer in particular.
Erfindungsgemäß kann es bevorzugt sein, wenn nach der ersten Feuerverzinkung eine Aktivierungsbehandlung erfolgt. Dabei erfolgt die Aktivierungsbehandlung insbesondere vor der zweiten Feuerverzinkung.According to the invention, it may be preferred if an activation treatment is carried out after the first hot-dip galvanizing. The activation treatment is carried out in particular before the second hot-dip galvanizing.
Insbesondere hat es erfindungsgemäß bewährt, wenn das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil einer Aktivierungsbehandlung unterzogen wird.In particular, it has proven to be useful according to the invention if the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to an activation treatment.
Durch eine Aktivierungsbehandlung kann die unter oxidativen Bedingungen gebildete Oxidationsschicht bzw. natürliche Deckschicht wieder abgelöst und die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Feuerverzinkungsschicht zugänglich gemacht sowie für die zweite Feuerverzinkung aktiviert werden. So kann eine schnelle und zuverlässige zweite Feuerverzinkung erfolgen.Through an activation treatment, the oxidation layer or natural covering layer formed under oxidative conditions can be removed again and the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing can be made accessible and activated for the second hot-dip galvanizing. This enables a quick and reliable second hot-dip galvanizing to take place.
Dabei kann die Aktivierungsbehandlung insbesondere mindestens eine chemische und gegebenenfalls (zusätzlich) eine mechanische Behandlung umfassen.The activation treatment may in particular comprise at least one chemical and, if appropriate, (additionally) one mechanical treatment.
In diesem Zusammenhang kann die chemische Behandlung mindestens eine Beizbehandlung und/oder Flussmittelbehandlung umfassen.In this context, the chemical treatment may comprise at least a pickling treatment and/or flux treatment.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die chemische Behandlung durch eine wässrige salzhaltige Lösung erfolgt, insbesondere mit einem pH-Wert von weniger als 5.It may be provided that the chemical treatment is carried out using an aqueous saline solution, in particular with a pH value of less than 5.
Insbesondere kann die chemische Behandlung für eine Zeitdauer im Bereich von 1 Sekunde bis 60 min, insbesondere im Bereich von 5 Sekunden bis 45 min, bevorzugt im Bereich von 10 Sekunden bis 30 min, erfolgen.In particular, the chemical treatment can be carried out for a period of time in the range of 1 second to 60 minutes, in particular in the range of 5 seconds to 45 minutes, preferably in the range of 10 seconds to 30 minutes.
Für den Fall, dass mehrere chemische Behandlungen erfolgen, kann die die chemische Behandlung jeweils bzw. in jedem Bad für eine Zeitdauer im Bereich von 1 Sekunde bis 60 min, insbesondere im Bereich von 5 Sekunden bis 45 min, bevorzugt im Bereich von 10 Sekunden bis 30 min, erfolgen.In the event that several chemical treatments are carried out, the chemical treatment can be carried out in each case or in each bath for a period of time in the range of 1 second to 60 minutes, in particular in the range of 5 seconds to 45 minutes, preferably in the range of 10 seconds to 30 minutes.
Diese Zeitdauer führt üblicherweise zu einem Ablösen bzw. Auflösen der Oxidationsschicht und einer ausreichenden Aktivierung der in der ersten Feuerverzinkung gebildeten Feuerverzinkungsschicht.This period of time usually leads to a detachment or dissolution of the oxidation layer and a sufficient activation of the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nach der ersten Feuerverzinkung eine Aktivierungsbehandlung bzw. das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil wird einer Aktivierungsbehandlung unterzogen, wobei die Aktivierungsbehandlung mindestens eine chemische und gegebenenfalls (zusätzlich) eine mechanische Behandlung umfasst.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, an activation treatment is carried out after the first hot-dip galvanizing or the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to an activation treatment, wherein the activation treatment comprises at least one chemical and optionally (additionally) one mechanical treatment.
Insbesondere erfolgt die Aktivierungsbehandlug nach der ersten Feuerverzinkung und unmittelbar vor der zweiten Feuerverzinkung.In particular, the activation treatment takes place after the first hot-dip galvanizing and immediately before the second hot-dip galvanizing.
Die zusätzliche mechanische Behandlung kann insbesondere die Oberfläche der Oxidationsschicht anrauen, so dass die anschließende chemische Behandlung, insbesondere Flussmittelbehandlung und/oder Beizbehandlung, besonders effizient ist; insbesondere hat das entsprechende Flussmittelbehandlungsmittel bzw. Beizbehandlungsmittel besonders viele Angriffspunkte an der Oberfläche, so dass das Ablösen der Oxidationsschicht schnell und vollständig erfolgen kann.The additional mechanical treatment can in particular roughen the surface of the oxidation layer so that the subsequent chemical treatment, in particular flux treatment and/or pickling treatment, is particularly efficient; in particular, the corresponding flux treatment agent or pickling treatment agent has a particularly large number of attack points on the surface so that the oxidation layer can be removed quickly and completely.
Typischerweise kann die chemische Behandlung mittels Flussmittelbehandlung in einer Flussmittelzusammensetzung in einem Flussmittelbad erfolgen.Typically, the chemical treatment can be carried out by fluxing in a flux composition in a flux bath.
Dabei kann die Flussmittelzusammensetzung der Aktivierungsbehandlung unterschiedlich oder gleich zu der Flussmittelzusammensetzung der nachfolgend erläuterten Flussmittelbehandlung vor der ersten Feuerverzinkung sein.The flux composition of the activation treatment can be different or the same as the flux composition of the flux treatment explained below before the first hot-dip galvanizing.
Üblicherweise kann das Flussmittelbad der chemischen Behandlung eine wässrige und/oder alkoholische, insbesondere wässrige, flüssige Phase umfassen, wobei die flüssige Phase des Flussmittelbads die Flussmittelzusammensetzung enthält, insbesondere in gelöster oder dispergierter Form, vorzugsweise in gelöster Form.Typically, the flux bath of the chemical treatment may comprise an aqueous and/or alcoholic, in particular aqueous, liquid phase, wherein the liquid phase of the flux bath contains the flux composition, in particular in dissolved or dispersed form, preferably in dissolved form.
Insbesondere kann die Flussmittelzusammensetzung der chemischen Behandlung als Inhaltsstoffe Salze und gegebenenfalls Netzmittel umfassen, insbesondere wobei die Salze ausgewählt sind aus der Gruppe von Chloriden, vorzugsweise aus der Gruppe von Zinkchlorid (ZnCl2), Ammoniumchlorid (NH4Cl), Alkali- und/oder Erdalkalichloriden, insbesondere Kaliumchlorid (KCl) und/oder Natriumchlorid (NaCl), Aluminiumchlorid (AlCl3), Silberchlorid (AgCl), Bleichlorid (PbCl2), Nickelchlorid (NiCl2), Zinnchlorid (SnCl2), Manganchlorid (MnCl2), Cobaltchlorid (CoCl2) sowie deren Kombinationen.In particular, the flux composition of the chemical treatment can comprise salts and optionally wetting agents as ingredients, in particular wherein the salts are selected from the group of chlorides, preferably from the group of zinc chloride (ZnCl 2 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), alkali and/or alkaline earth chlorides, in particular potassium chloride (KCl) and/or sodium chloride (NaCl), aluminum chloride (AlCl 3 ), silver chloride (AgCl), lead chloride (PbCl 2 ), nickel chloride (NiCl 2 ), tin chloride (SnCl 2 ), manganese chloride (MnCl 2 ), cobalt chloride (CoCl 2 ) and combinations thereof.
In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass die Flussmittelzusammensetzung der chemischen Behandlung als Inhaltsstoffe Zinkchlorid (ZnCl2) und gegebenenfalls mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalichlorid, insbesondere Kaliumchlorid (KCl) und/oder Natriumchlorid (NaCl), sowie gegebenenfalls Netzmittel und gegebenenfalls mindestens ein weiteres, von den vorgenannten Verbindungen verschiedenes Salz, ausgewählt aus der Gruppe von Chloriden, vorzugsweise aus der Gruppe von Ammoniumchlorid (NH4Cl), Aluminiumchlorid (AlCl3), Silberchlorid (AgCl), Bleichlorid (PbCl2), Nickelchlorid (NiCl2), Zinnchlorid (SnCl2), Manganchlorid (MnCl2), Cobaltchlorid (CoCl2) sowie deren Kombinationen, umfasst.In this context, it can be provided that the flux composition of the chemical treatment comprises as ingredients zinc chloride (ZnCl 2 ) and optionally at least one alkali and/or alkaline earth chloride, in particular potassium chloride (KCl) and/or sodium chloride (NaCl), as well as optionally wetting agents and optionally at least one further salt different from the aforementioned compounds, selected from the group of chlorides, preferably from the group of ammonium chloride (NH 4 Cl), aluminum chloride (AlCl 3 ), silver chloride (AgCl), lead chloride (PbCl 2 ), nickel chloride (NiCl 2 ), tin chloride (SnCl 2 ), manganese chloride (MnCl 2 ), cobalt chloride (CoCl 2 ) and combinations thereof.
Im Rahmen der Erfindung hat es sich bewährt, wenn die Flussmittelzusammensetzung der chemischen Behandlung als Inhaltsstoffe Salze und gegebenenfalls Netzmittel umfasst, insbesondere wobei die Flussmittelzusammensetzung wenigstens Zinkchlorid (ZnCl2) und mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalichlorid, insbesondere Kaliumchlorid (KCl) und/oder Natriumchlorid (NaCl), umfasst.Within the scope of the invention, it has proven useful if the flux composition of the chemical treatment comprises salts and optionally wetting agents as ingredients, in particular where the Flux composition comprises at least zinc chloride (ZnCl 2 ) and at least one alkali and/or alkaline earth chloride, in particular potassium chloride (KCl) and/or sodium chloride (NaCl).
Erfindungsgemäß kann es gemäß einer besonderen Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Flussmittelzusammensetzung der chemischen Behandlung frei von Ammoniumchlorid (NH4Cl) ist. Insbesondere kann die Flussmittelzusammensetzung der chemischen Behandlung gemäß einer besonderen Ausführungsform zumindest im Wesentlichen kein Ammoniumchlorid (NH4Cl) enthalten.According to the invention, according to a particular embodiment, it can be provided that the flux composition of the chemical treatment is free of ammonium chloride (NH 4 Cl). In particular, according to a particular embodiment, the flux composition of the chemical treatment can contain at least substantially no ammonium chloride (NH 4 Cl).
Insbesondere kann das Flussmittelbad der chemischen Behandlung einen Salzgehalt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 80 Gew.-%, aufweisen.In particular, the flux bath of the chemical treatment can have a salt content of at least 50 wt.%, in particular of at least 60 wt.%, preferably of at least 70 wt.%, particularly preferably of at least 80 wt.%.
Darüber hinaus kann das Flussmittelbad der chemischen Behandlung einen Salzgehalt im Bereich von 100 g/l bis 800 g/l, insbesondere im Bereich von 140 g/l bis 720 g/l, bevorzugt im Bereich von 170 g/l bis 670 g/l, besonders bevorzugt im Bereich von 200 g/l bis 600 g/l, aufweisen.In addition, the flux bath of the chemical treatment can have a salt content in the range of 100 g/l to 800 g/l, in particular in the range of 140 g/l to 720 g/l, preferably in the range of 170 g/l to 670 g/l, particularly preferably in the range of 200 g/l to 600 g/l.
Typischerweise kann das Flussmittelbad der chemischen Behandlung einen Salzgehalt von höchstens 99 Gew.-%, insbesondere von höchstens 95 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 93 Gew.-%, besonders bevorzugt von höchstens 90 Gew.-%, aufweisen.Typically, the flux bath of the chemical treatment can have a salt content of at most 99 wt.%, in particular of at most 95 wt.%, preferably of at most 93 wt.%, particularly preferably of at most 90 wt.%.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Flussmittelbad der chemischen Behandlung einen Salzgehalt im Bereich von 50 Gew.-% bis 99 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 60 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 70 Gew.-% bis 93 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 80 Gew.-% bis 90 Gew.-%, aufweist.Within the scope of the method according to the invention, it can be provided that the flux bath of the chemical treatment has a salt content in the range of 50 wt.% to 99 wt.%, in particular in the range of 60 wt.% to 95 wt.%, preferably in the range of 70 wt.% to 93 wt.%, particularly preferably in the range of 80 wt.% to 90 wt.%.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Flussmittelzusammensetzung der chemischen Behandlung die folgenden Inhaltsstoffe aufweisen, wobei alle nachfolgend genannten Mengenangaben auf die Flussmittelzusammensetzung bezogen sind und derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren:
- (i) Zinkchlorid (ZnCl2), insbesondere in Mengen im Bereich von 50 bis 95 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 55 bis 90 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 60 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 65
bis 82,5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt im Bereich von 70 bis 82 Gew.-%, - (ii) Ammoniumchlorid (NH4Cl), insbesondere in Mengen
im Bereich von 5 bis 45 Gew.-%, insbesondereim Bereich von 6 bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 7 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugtim Bereich von 8 bis 25 Gew.-%, noch mehr bevorzugtim Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, - (iii) Natriumchlorid (NaCl), insbesondere in Mengen
0,1 bis 20 Gew.-%, insbesondereim Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-%, bevorzugtim Bereich von im Bereich von 1bis 12,5 Gew.-%, besonders bevorzugtim Bereich von 2bis 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugtim Bereich von 4bis 8 Gew.-%, und - (iv) Kaliumchlorid (KCl), insbesondere in Mengen
0,1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweiseim Bereich von 0,2im Bereich von bis 12,5 Gew.-%, bevorzugt 0,4im Bereich von bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5im Bereich von bis 8 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,8im Bereich von bis 6 Gew.-%.
- (i) zinc chloride (ZnCl 2 ), in particular in amounts in the range of 50 to 95 wt.%, in particular in the range of 55 to 90 wt.%, preferably in the range of 60 to 85 wt.%, particularly preferably in the range of 65 to 82.5 wt.%, even more preferably in the range of 70 to 82 wt.%,
- (ii) ammonium chloride (NH 4 Cl), in particular in amounts in the range of 5 to 45 wt.%, in particular in the range of 6 to 40 wt.%, preferably in the range of 7 to 35 wt.%, particularly preferably in the range of 8 to 25 wt.%, even more preferably in the range of 10 to 20 wt.%,
- (iii) sodium chloride (NaCl), in particular in amounts in the range of 0.1 to 20 wt.%, in particular in the range of 0.5 to 15 wt.%, preferably in the range of 1 to 12.5 wt.%, particularly preferably in the range of 2 to 10 wt.%, even more preferably in the range of 4 to 8 wt.%, and
- (iv) Potassium chloride (KCl), in particular in amounts in the range of 0.1 to 15 wt.%, preferably in the range of 0.2 to 12.5 wt.%, more preferably in the range of 0.4 to 10 wt.%, particularly preferably in the range of 0.5 to 8 wt.%, even more preferably in the range of 0.8 to 6 wt.%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die chemische Behandlung mittels Beizbehandlung erfolgen.According to a further embodiment, the chemical treatment can be carried out by means of pickling treatment.
Insbesondere kann die Beizbehandlung der chemischen Behandlung mit einem salzsäurehaltigen (HCl-haltigen) und/oder salzsäurebasierten (HCl-basierten) Beizbehandlungsmittel erfolgen, insbesondere wobei das Beizbehandlungsmittel einen pH-Wert von weniger als 5 aufweist.In particular, the pickling treatment of the chemical treatment can be carried out with a hydrochloric acid-containing (HCl-containing) and/or hydrochloric acid-based (HCl-based) pickling agent, in particular wherein the pickling agent has a pH value of less than 5.
Insbesondere kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sei, dass kann die Beizbehandlung der chemischen Behandlung mit einem sauren Beizbehandlungsmittel, insbesondere mit einem Beizbehandlungsmittel mit einem pH-Wert von weniger als 5, erfolgt.In particular, within the scope of the method according to the invention, it can be provided that the pickling treatment of the chemical treatment can be carried out with an acidic pickling agent, in particular with a pickling agent having a pH value of less than 5.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Beizbehandlungsmittel Eisen enthält, insbesondere in Form von zwei- und/oder dreiwertigen Eisenionen. Mit anderen Worten können beispielsweise Fe2+- und/oder Fe3+-Ionen enthalten sein, wobei insbesondere die dreiwertigen Eisenionen (Fe3+-Ionen) die Beizwirkung verstärken.It can also be provided that the pickling treatment agent contains iron, in particular in the form of divalent and/or trivalent iron ions. In other words, for example, Fe 2+ and/or Fe 3+ ions can be included, with the trivalent iron ions (Fe 3+ ions) in particular enhancing the pickling effect.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Beizbehandlungsmittel mindestens ein Additiv, insbesondere mindestens ein Beizadditiv, enthält, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Korrosionsinhibitoren, Beizreinigern, Beizbeschleunigern und Beizverstärkern sowie deren Kombinationen.Furthermore, it can be provided that the pickling treatment agent contains at least one additive, in particular at least one pickling additive, in particular selected from the group of corrosion inhibitors, pickling cleaners, pickling accelerators and pickling enhancers and combinations thereof.
In diesem Zusammenhang können die Additive zur Optimierung der Beizwirkung eingesetzt werden. Mögliche Beizadditive sind beispielsweise Inhibitoren zur Vermeidung eines zu starken Angriffs und/oder zum Schutz des Grundmaterial oder aber Beizverstärker zur Erhöhung des Angriffs. Kommerzielle Produkte sind beispielsweise von der STOCKMEIER Holding GmbH erhältlich, wobei zum Beispiel die Produkte Lerapas® BP, Leraclen® Beizentfetter oder .Leraclen® 1227In this context, the additives can be used to optimize the pickling effect. Possible pickling additives are, for example, inhibitors to prevent excessive attack and/or to protect the base material or pickling enhancers to increase the attack. Commercial products are available, for example, from STOCKMEIER Holding GmbH, with the products Lerapas® BP, Leraclen® Beizentfetter or .Leraclen® 1227
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann das Beizbehandlungsmittel und/oder das Flussmittelbad der chemischen Behandlung mindestens ein Netzmittel und/oder Tensid, insbesondere mindestens ein ionisches oder nichtionisches Netzmittel und/oder Tensid, bevorzugt mindestens ein nichtionisches Netzmittel und/oder Tensid, enthalten.According to a further particular embodiment, the pickling treatment agent and/or the flux bath of the chemical treatment can contain at least one wetting agent and/or surfactant, in particular at least one ionic or non-ionic wetting agent and/or surfactant, preferably at least one non-ionic wetting agent and/or surfactant.
Insbesondere kann das Beizbehandlungsmittel und/oder das Flussmittelbad der chemischen Behandlung das mindestens ein Netzmittel und/oder Tensid in Mengen von 0,0001 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 8 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in Mengen von 0,01 bis 6 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in Mengen von 0,05 bis 3 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Flussmittelbad, enthalten.In particular, the pickling treatment agent and/or the flux bath of the chemical treatment can contain the at least one wetting agent and/or surfactant in amounts of 0.0001 to 15 wt.%, preferably in amounts of 0.001 to 10 wt.%, preferably in amounts of 0.01 to 8 wt.%, even more preferably in amounts of 0.01 to 6 wt.%, very particularly preferably in amounts of 0.05 to 3 wt.%, even more preferably in amounts of 0.1 to 2 wt.%, based on the flux bath.
Gemäß einer wiederum weiteren Ausführungsform kann die chemische Behandlung mittels einer Beizbehandlung und einer Flussmittelbehandlung erfolgen.According to yet another embodiment, the chemical treatment can be carried out by means of a pickling treatment and a flux treatment.
Die Kombination einer Beizbehandlung und einer Flussmittelbehandlung führt zu einem besonders effizienten und im Wesentlichen vollständigen Ablösen der Oxidationsschicht und somit zu einer besonders gleichmäßigen zweiten Feuerverzinkung.The combination of a pickling treatment and a flux treatment leads to a particularly efficient and essentially complete removal of the oxidation layer and thus to a particularly uniform second hot-dip galvanizing.
Dabei hat sich bewährt, wenn die Beizbehandlung der chemischen Behandlung und die Flussmittelbehandlung der chemischen Behandlung jeweils für eine Zeitdauer im Bereich von 1 Sekunden bis 60 min, insbesondere im Bereich von 5 Sekunden bis 45 min, bevorzugt im Bereich von 10 Sekunden bis 30 min, erfolgen.It has proven to be effective if the pickling treatment of the chemical treatment and the flux treatment of the chemical treatment are each carried out for a period of time in the range of 1 second to 60 minutes, in particular in the range of 5 seconds to 45 minutes, preferably in the range of 10 seconds to 30 minutes.
In diesem Zusammenhang kann insbesondere zunächst die Beizbehandlung und anschließend die Flussmittelbehandlung erfolgen, wobei nach der Beizbehandlung und vor der Flussmittelbehandlung ein Spülvorgang erfolgt, insbesondere durch Eintauchen in ein Wasserbad.In this context, in particular, the pickling treatment can be carried out first, followed by the flux treatment, with a rinsing process taking place after the pickling treatment and before the flux treatment, in particular by immersion in a water bath.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die chemische Behandlung, insbesondere die Flussmittelbehandlung und/oder die Beizbehandlung, bei erhöhter Temperatur erfolgt.Within the scope of the method according to the invention, it can be provided that the chemical treatment, in particular the flux treatment and/or the pickling treatment, takes place at elevated temperature.
Insbesondere kann die Flussmittelbehandlung und/oder die Beizbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 20 °C bis 100°C, insbesondere im Bereich von 25 °C bis 80 °C, erfolgen.In particular, the flux treatment and/or the pickling treatment can be carried out at a temperature in the range of 20 °C to 100 °C, in particular in the range of 25 °C to 80 °C.
Wie zuvor ausgeführt kann optional zusätzlich zur chemischen Behandlung eine mechanische Behandlung im Rahmen der Aktivierungsbehandlung erfolgen.As previously stated, mechanical treatment can optionally be carried out in addition to the chemical treatment as part of the activation treatment.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die mechanische Behandlung eine abrasive Behandlung umfassen.According to a particular embodiment, the mechanical treatment may comprise an abrasive treatment.
Mögliche abrasive Behandlungen sind das Bestrahlen des Bauteils oder aber die Durchführung der chemischen Behandlung mit einer Strömung. Wie zuvor aufgeführt, ist es gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere vorgesehen, dass zumindest eine chemische Behandlung erfolgt.Possible abrasive treatments are blasting the component or carrying out the chemical treatment with a flow. As previously stated, according to the method according to the invention it is particularly provided that at least one chemical treatment takes place.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das nach der Aktivierungsbehandlung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil einer Trocknungsbehandlung unterzogen werden.According to a particular embodiment, the iron or steel component obtained after the activation treatment can be subjected to a drying treatment.
Die Durchführung einer Trocknungsbehandlung nach der Aktivierungsbehandlung und insbesondere unmittelbar vor der zweiten Feuerverzinkung hat den Vorteil, dass keine Flüssigkeit in das aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkbad geschleppt wird.Carrying out a drying treatment after the activation treatment and in particular immediately before the second hot-dip galvanizing has the advantage that no liquid is carried into the aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc bath.
Dabei kann die Trocknungsbehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 30 °C bis 400 °C, insbesondere im Bereich von 35 °C bis 375 °C, bevorzugt im Bereich von 40 °C bis 350 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 50 °C bis 325 °C, erfolgen.The drying treatment can be carried out at a temperature in the range of 30 °C to 400 °C, in particular in the range of 35 °C to 375 °C, preferably in the range of 40 °C to 350 °C, particularly preferably in the range of 50 °C to 325 °C.
In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, wenn die Trocknungsbehandlung für eine Zeitdauer im Bereich von 0,1 Sekunden bis 60 min, insbesondere im Bereich von 1 Sekunden bis 45 min, bevorzugt im Bereich von 10 Sekunden bis 35 min, besonders bevorzugt im Bereich von 20 Sekunden bis 30 min, noch mehr bevorzugt im Bereich von 20 Sekunden bis 15 min, erfolgt.In this context, it has proven to be useful if the drying treatment is carried out for a period of time in the range from 0.1 seconds to 60 minutes, in particular in the range from 1 second to 45 minutes, preferably in the range from 10 seconds to 35 minutes, particularly preferably in the range from 20 seconds to 30 minutes, even more preferably in the range from 20 seconds to 15 minutes.
Dabei kann die Trocknungsbehandlung in Gegenwart von und/oder mittels Luft erfolgen.The drying treatment can be carried out in the presence of and/or by means of air.
Typischerweise erfolgt in diesem Zusammenhang die Trocknungsbehandlung in mindestens einer Trocknungseinrichtung, insbesondere in mindestens einem Ofen.Typically, in this context, the drying treatment is carried out in at least one drying device, in particular in at least one oven.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass auch nach der zweiten Feuerverzinkung eine Abkühlungsbehandlung erfolgt. Mit anderen Worten kann das nach der zweiten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil einer Abkühlungsbehandlung unterzogen wird.According to a particular embodiment, it can be provided that a cooling treatment also takes place after the second hot-dip galvanizing. In other words, the iron or steel component obtained after the second hot-dip galvanizing can be subjected to a cooling treatment.
Auch kann es vorgesehen sein, dass nach der zweiten Feuerverzinkung eine Nachbearbeitungsbehandlung erfolgt. Mit anderen Worten kann das nach der zweiten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil einer Nachbearbeitungsbehandlung unterzogen werden.It can also be provided that a post-processing treatment takes place after the second hot-dip galvanizing. In other words, the iron or steel component obtained after the second hot-dip galvanizing can be subjected to a post-processing treatment.
Auch im Zusammenhang mit der mit Nachbearbeitungsbehandlung nach der zweiten Feuerverzinkung kann - analog zur Nachbearbeitungsbehandlung nach ersten Feuerverzinkung - diese das Entfernen von überschüssigen Zinkbadrückständen, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks sowie Oxid- oder Ascherückstände, welche an dem Bauteil anhaften sowie das Passivieren oder Versiegeln der Oberfläche umfassen. Die Nachbehandlung nach der ersten Feuerverzinkung und die Nachbehandlung nach der zweiten Feuerverzinkung sind jedoch unabhängig voneinander insbesondere kann auch nur eine Nachbearbeitungsbehandlung erfolgen und die durchgeführten Schritte bzw. Maßnahmen können gleich oder aber verschieden sein. Durch die Nachbearbeitungsbehandlung kann die Qualität der Gesamtfeuerverzinkungsschicht insgesamt verbessert werden, insbesondere die optische und mechanischen Eigenschaften sowie die Korrosionsschutzeigenschaften.In connection with the post-processing treatment after the second hot-dip galvanizing, this can also include - analogous to the post-processing treatment after the first hot-dip galvanizing - the removal of excess zinc bath residues, in particular so-called drips of zinc solidifying on the edges as well as oxide or ash residues adhering to the component, as well as the passivation or sealing of the surface. The post-processing treatment after the first hot-dip galvanizing and the post-processing treatment after the second hot-dip galvanizing are, however, independent of one another; in particular, only one post-processing treatment can be carried out and the steps or measures carried out can be the same or different. The post-processing treatment can improve the overall quality of the entire hot-dip galvanizing layer, in particular the optical and mechanical properties as well as the corrosion protection properties.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass das Eisen- oder Stahlbauteile vor der ersten Feuerverzinkung den folgenden Verfahrensschritten in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge unterzogen wird:
- (a) Entfettungsbehandlung, vorzugsweise alkalische Entfettungsbehandlung, des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Entfettungsbad; dann
- (b) gegebenenfalls Spülen des in Verfahrensschritt (a) entfetteten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Spülbad; dann
- (c) Beizbehandlung, vorzugsweise saure Beizbehandlung, des in Verfahrensschritt (a) entfetteten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (b) gespülten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Beizbad; dann
- (d) gegebenenfalls Spülen des in Verfahrensschritt (c) gebeizten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Spülbad; dann
- (e) Flussmittelbehandlung des in Verfahrensschritt (c) gebeizten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (d) gespülten Eisen- oder Stahlbauteils mittels einer Flussmittelzusammensetzung in einem Flussmittelbad; dann
- (f) gegebenenfalls Trocknungsbehandlung des in Verfahrensschritt (e) der Flussmittelbehandlung unterzogenen Eisen- oder Stahlbauteils.
- (a) degreasing treatment, preferably alkaline degreasing treatment, of the iron or steel component, in particular in at least one degreasing bath; then
- (b) optionally rinsing the iron or steel component degreased in process step (a), in particular in at least one rinsing bath; then
- (c) pickling treatment, preferably acidic pickling treatment, of the iron or steel component degreased in process step (a) and optionally rinsed in process step (b), in particular in at least one pickling bath; then
- (d) optionally rinsing the iron or steel component pickled in process step (c), in particular in at least one rinsing bath; then
- (e) fluxing the iron or steel component pickled in process step (c) and optionally rinsed in process step (d) using a flux composition in a flux bath; then
- (f) where appropriate, drying treatment of the iron or steel component subjected to the flux treatment in process step (e).
In diesem Zusammenhang kann das Flussmittel in Verfahrensschritt (e) die folgenden Inhaltsstoffe umfassen: (I) Zinkchlorid (ZnCl2), (II) gegebenenfalls Ammoniumchlorid (NH4Cl), (III) gegebenenfalls mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalisalz, insbesondere Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, bevorzugt Natriumchlorid und Kaliumchlorid, und (IV) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Metallsalz, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Chloriden, bevorzugt Chloriden von Nickel (Ni), Cobalt (Co), Mangan (Mn), Blei (Pb), Zinn (Sn), BismutIn this context, the flux in process step (e) can comprise the following ingredients: (I) zinc chloride (ZnCl 2 ), (II) optionally ammonium chloride (NH 4 Cl), (III) optionally at least one alkali and/or alkaline earth salt, in particular sodium chloride and/or potassium chloride, preferably sodium chloride and potassium chloride, and (IV) optionally at least one further metal salt, in particular selected from the group of chlorides, preferably chlorides of nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lead (Pb), tin (Sn), bismuth
(Bi), Antimon (Sb), Aluminium (Al) und Silber (Ag) sowie deren Kombinationen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von NiCl2, CoCl2, MnCl2, PbCl2, SnCl2, BiCl3, SbCl3, AlCl3 und AgCl sowie deren Kombinationen.(Bi), antimony (Sb), aluminium (Al) and silver (Ag) and combinations thereof, in particular selected from the group of NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , PbCl 2 , SnCl 2 , BiCl 3 , SbCl 3 , AlCl 3 and AgCl and combinations thereof.
Das in Verfahrensschritt (e) verwendete Flussmittel kann gleich oder verschieden zu dem vor der zweiten Feuerverzinkung bzw. in der Aktivierungsbehandlung verwendeten Flussmittel sein. Insbesondere handelt es sich um zwei separate Flussmittelbäder. Zu beachten ist dabei auch, dass bei der ersten Feuerverzinkung und der zweiten Feuerverzinkung insbesondere unterschiedliche Zinkbäder (d.h. mit unterschiedlicher Zusammensetzung) eingesetzt werden, wobei die Flussmittelzusammensetzung jeweils an die Zusammensetzung des auf die Flussmittelbehandlung folgenden Zinkbads angepasst werden sollte. Beispielsweise ist, wie zuvor ausgeführt, bei der Verwendung einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze eine intensivere Reinigung notwendig, um ein optimales Verzinkungsergebnis zu erhalten. Eine Reinzinkschmelze, wie es insbesondere in der ersten Feuerverzinkung eingesetzt wird, ist weniger empfindlich und somit ist eine hochwertige, insbesondere durchgängige und fehlerfreie, Verzinkung auch ohne besonders intensive Feinstreinigung möglich.The flux used in process step (e) can be the same or different from the flux used before the second hot-dip galvanizing or in the activation treatment. In particular, there are two separate flux baths. It should also be noted that different zinc baths (i.e. with different compositions) are used for the first hot-dip galvanizing and the second hot-dip galvanizing, whereby the flux composition should be adapted to the composition of the zinc bath following the flux treatment. For example, as previously stated, when using a zinc melt containing aluminum or aluminum alloy, more intensive cleaning is necessary in order to achieve an optimal galvanizing result. A pure zinc melt, as used in particular in the first hot-dip galvanizing, is less sensitive and thus high-quality, in particular continuous and error-free, galvanizing is possible even without particularly intensive fine cleaning.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Flussmittel in Verfahrensschritt (e) die folgenden Inhaltsstoffe aufweisen, wobei alle nachfolgend genannten Mengenangaben auf das Flussmittel bezogen sind und derart auszuwählen sind, dass insgesamt 100 Gew.-% resultieren:
- (I) Zinkchlorid (ZnCl2), insbesondere in Mengen im Bereich von 50 bis 95 Gew.-%,
- (II) gegebenenfalls Ammoniumchlorid (NH4Cl), insbesondere in Mengen im Bereich von 7 bis 50 Gew.-%,
- (III) gegebenenfalls mindestens eine Alkali- und/oder Erdalkalisalz, insbesondere Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, bevorzugt Natriumchlorid und Kaliumchlorid, insbesondere in Mengen
im Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, - (IV) gegebenenfalls mindestens eines Metallsalzes aus der Gruppe von NiCl2, CoCl2, MnCl2, PbCl2, SnCl2, BiCl3, SbCl3, AlCl3 und AgCl, insbesondere in Mengen
0,1im Bereich von bis 10 Gew.-%.
- (I) zinc chloride (ZnCl 2 ), in particular in amounts ranging from 50 to 95 wt.%,
- (II) optionally ammonium chloride (NH 4 Cl), in particular in amounts ranging from 7 to 50% by weight,
- (III) optionally at least one alkali and/or alkaline earth salt, in particular sodium chloride and/or potassium chloride, preferably sodium chloride and potassium chloride, in particular in amounts in the range of 2 to 20% by weight,
- (IV) optionally at least one metal salt from the group of NiCl 2 , CoCl 2 , MnCl 2 , PbCl 2 , SnCl 2 , BiCl 3 , SbCl 3 , AlCl 3 and AgCl, in particular in amounts in the range of 0.1 to 10 wt.%.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass das Flussmittelbad in Verfahrensschritt (e) auf einen definierten bzw. vorgegebenen, insbesondere sauren pH-Wert eingestellt wird, insbesondere im pH-Wert-Bereich von 0 bis 6,9, vorzugsweise im pH-Wert-Bereich von 0,5 bis 6,5, bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 1 bis 5,5, besonders bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 1,5 bis 5, ganz besonders bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 2 bis 4,5, noch mehr bevorzugt im pH-Wert-Bereich von 2 bis 4.According to a particular embodiment, it can be provided that the flux bath in process step (e) is adjusted to a defined or predetermined, in particular acidic pH value, in particular in the pH value range from 0 to 6.9, preferably in the pH value range from 0.5 to 6.5, preferably in the pH value range from 1 to 5.5, particularly preferably in the pH value range from 1.5 to 5, very particularly preferably in the pH value range from 2 to 4.5, even more preferably in the pH value range from 2 to 4.
Auch kann es gemäß einer besonderen Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Flussmittelbad in Verfahrensschritt (e) auf einen definierten bzw. vorgegebenen, insbesondere sauren pH-Wert eingestellt wird, wobei die Einstellung des pH-Werts mittels einer vorzugsweise anorganischen Säure in Kombination mit einer vorzugsweise anorganischen basischen Verbindung, insbesondere Ammoniak (NH3), erfolgt.According to a particular embodiment, it can also be provided that the flux bath in process step (e) is adjusted to a defined or predetermined, in particular acidic pH value, wherein the pH value is adjusted by means of a preferably inorganic acid in combination with a preferably inorganic basic compound, in particular ammonia (NH 3 ).
Diese Ausführungsform, d.h. die Feineinstellung des pH-Werts des Flussmittelbads in Verfahrensschritt (e) mittels einer vorzugsweise anorganischen basischen Verbindung, insbesondere Ammoniak (NH3), ist insbesondere von Vorteil, da auf diese Weise einer unerwünschten Wasserstoffversprödung des zu behandelnden Bauteils entgegengewirkt wird. Die Einstellung des pH-Werts kann auch bei dem Flussmittelbad vor der zweiten Feuerverzinkung (d.h. bei dem Flussmittelbad, welches im Rahmen der Aktivierungsbehandlung verwendet werden kann) gleichermaßen erfolgen.This embodiment, ie the fine adjustment of the pH value of the flux bath in process step (e) by means of a preferably inorganic basic compound, in particular ammonia (NH 3 ), is particularly advantageous because this counteracts undesirable hydrogen embrittlement of the component to be treated. The pH value can also be adjusted in the same way in the flux bath before the second hot-dip galvanizing (ie in the flux bath which can be used as part of the activation treatment).
Darüber hinaus kann es gemäß einer besonderen Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass das Flussmittelbad in Verfahrensschritt (e) außerdem mindestens ein Netzmittel und/oder Tensid, insbesondere mindestens ein ionisches oder nichtionisches Netzmittel und/oder Tensid, bevorzugt mindestens ein nichtionisches Netzmittel und/oder Tensid, enthält.Furthermore, according to a particular embodiment, it can also be provided that the flux bath in process step (e) also contains at least one wetting agent and/or surfactant, in particular at least one ionic or non-ionic wetting agent and/or surfactant, preferably at least one non-ionic wetting agent and/or surfactant.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Verfahrensschritte in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfassen:
- (a) Entfettungsbehandlung, vorzugsweise alkalische Entfettungsbehandlung, des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Entfettungsbad; dann
- (b) gegebenenfalls Spülen des in Verfahrensschritt (a) entfetteten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Spülbad; dann
- (c) Beizbehandlung, vorzugsweise saure Beizbehandlung, des in Verfahrensschritt (a) entfetteten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (b) gespülten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Beizbad; dann
- (d) gegebenenfalls Spülen des in Verfahrensschritt (c) gebeizten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Spülbad; dann
- (e) Flussmittelbehandlung des in Verfahrensschritt (c) gebeizten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (d) gespülten Eisen- oder Stahlbauteils mittels einer Flussmittelzusammensetzung in einem Flussmittelbad; dann
- (f) gegebenenfalls Trocknungsbehandlung des in Verfahrensschritt (e) der Flussmittelbehandlung unterzogenen Eisen- oder Stahlbauteils; dann
- (g) erste Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) des in Verfahrensschritt (e) der Flussmittelbehandlung unterzogenen und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (f) getrockneten Eisen- oder Stahlbauteils in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem die Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, vorzugsweise durch Tauchen des Eisen- oder Stahlbauteils in die Zinkschmelze und/oder in das Verzinkungsbad;
- (h) gegebenenfalls Abkühlungsbehandlung des in Verfahrensschritt (g) feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) Eisen- oder Stahlbauteils; dann
- (i) gegebenenfalls Nachbearbeitung des in Verfahrensschritt (g) feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (h) abgekühlten Eisen- oder Stahlbauteils; dann
- (j) Aktivierungsbehandlung des in Verfahrensschritt (g) feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (h) abgekühlten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (i) nachbearbeiteten Eisen- oder Stahlbauteils; dann
- (k) gegebenenfalls Trocknungsbehandlung des in Verfahrensschritt (j) der Aktivierungsbehandlung unterzogenen Eisen- oder Stahlbauteils; dann
- (l) zweite Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) des in Verfahrensschritt (j) der Aktivierungsbehandlung unterzogenen und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (k) getrockneten Eisen- oder Stahlbauteils in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem die aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, vorzugsweise durch Tauchen des Eisen- oder Stahlbauteils in die aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze und/oder in das Verzinkungsbad; dann
- (m) gegebenenfalls Abkühlungsbehandlung des in Verfahrensschritt (I) feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) Eisen- oder Stahlbauteils; dann
- (n) gegebenenfalls Nachbearbeitung des in Verfahrensschritt (I) feuerverzinkten (schmelztauchverzinkten) und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (m) abgekühlten Eisen- oder Stahlbauteils.
- (a) degreasing treatment, preferably alkaline degreasing treatment, of the iron or steel component, in particular in at least one degreasing bath; then
- (b) optionally rinsing the iron or steel component degreased in process step (a), in particular in at least one rinsing bath; then
- (c) pickling treatment, preferably acidic pickling treatment, of the iron or steel component degreased in process step (a) and optionally rinsed in process step (b), in particular in at least one pickling bath; then
- (d) optionally rinsing the iron or steel component pickled in process step (c), in particular in at least one rinsing bath; then
- (e) fluxing the iron or steel component pickled in process step (c) and optionally rinsed in process step (d) using a flux composition in a flux bath; then
- (f) if necessary, drying treatment of the iron or steel component subjected to flux treatment in process step (e); then
- (g) first hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) of the iron or steel component subjected to the flux treatment in process step (e) and optionally dried in process step (f) in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing the zinc melt, preferably by dipping the iron or steel component into the zinc melt and/or into the galvanizing bath;
- (h) if necessary, cooling treatment of the iron or steel component hot-dip galvanised (hot-dip galvanised) in process step (g); then
- (i) if necessary, post-processing of the iron or steel component hot-dip galvanised (hot-dip galvanised) in process step (g) and, if necessary, cooled in process step (h); then
- (j) activation treatment of the iron or steel component hot-dip galvanised (hot-dip galvanised) in process step (g) and optionally cooled in process step (h) and optionally post-processed in process step (i); then
- (k) if necessary, drying treatment of the iron or steel component subjected to the activation treatment in process step (j); then
- (l) second hot-dip galvanizing (hot-dip galvanizing) of the iron or steel component subjected to the activation treatment in process step (j) and optionally dried in process step (k) in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing the aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt, preferably by dipping the iron or steel component into the aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt and/or into the galvanizing bath; then
- (m) if necessary, cooling treatment of the iron or steel component hot-dip galvanised (hot-dip galvanised) in process step (I); then
- (n) if necessary, post-processing of the iron or steel component hot-dip galvanised (hot-dip galvanised) in process step (I) and, if necessary, cooled in process step (m).
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, wenn vor der Aktivierungsbehandlung gemäß Verfahrensschritt (j) das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil ruhen gelassen wird, insbesondere gelagert und/oder transportiert und/oder genutzt wird, vorzugsweise unter oxidativen Bedingungen und/oder unter Aussetzen von Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre, insbesondere für einen Zeitraum von mindestens 10 min, insbesondere mindestens 60 min, bevorzugt mindestens 24 h. Durch das Inkontaktbringen des nach der ersten Feuerverzinkung erhaltenen Eisen- oder Stahlbauteils mit oxidativen Bedingungen, insbesondere mit der Umgebungsluft bzw. der Umgebungsatmosphäre, wird die Oberfläche der in der ersten Feuerverzinkung gebildeten Feuerverzinkungsschicht oxidiert. Dabei wird eine natürliche Deckschicht gebildet, welche insbesondere aus Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinkoxidhydroxid, Zinkhydrogencarbonat, Zinkcarbonat sowie deren Kombinationen besteht und eine höhere Schmelztemperatur als die Feuerverzinkungsschicht selbst hat.In the context of the method according to the invention, it is preferred if, before the activation treatment according to method step (j), the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is left to rest, in particular stored and/or transported and/or used, preferably under oxidative conditions and/or with exposure to ambient air and/or ambient atmosphere, in particular for a period of at least 10 minutes, in particular at least 60 minutes, preferably at least 24 hours. By bringing the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing into contact with oxidative conditions, in particular with the ambient air or the ambient atmosphere, the surface of the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing is oxidized. A natural covering layer is formed which consists in particular of zinc oxide, zinc hydroxide, zinc oxide hydroxide, zinc hydrogen carbonate, zinc carbonate and combinations thereof and has a higher melting temperature than the hot-dip galvanizing layer itself.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es erforderlichenfalls vorgesehen sein, dass vor der Aktivierungsbehandlung eine Vorbehandlung erfolgt, in welcher weitere Reinigungsschritte, wie beispielsweise eine alkalische und/oder saure Behandlung, erfolgen.Within the scope of the present invention, it can be provided, if necessary, that a pretreatment takes place before the activation treatment, in which further cleaning steps, such as an alkaline and/or acidic treatment, take place.
Das aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil weist eine duktilere Zinkschicht auf, die insbesondere zumindest im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung der Korrosionsschutzleistung verformbar ist , z.B. in Form einer 90° Biegung.The hot-dip galvanized iron or steel component obtainable from the process according to the invention has a more ductile zinc layer which is deformable in particular at least substantially without impairing the corrosion protection performance, e.g. in the form of a 90° bend.
Außerdem weist das aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil, insbesondere bei einer Grundmaterialdicke von mindestens 2 mm und einer Schichtdicke der (Gesamt- )Feuerverzinkungsschicht von mindestens 30 µm, nach 90°-Biegung bei einer Verweilzeit von mindestens 1.000 h, insbesondere mindestens 1.250 h, bevorzugt mindestens 1.500 h, besonders bevorzugt mindestens 1.750 h, ganz besonders bevorzugt mindestens 2.000 h, im Salzsprühnebeltest, insbesondere gemäß DIN EN ISO 9227, keine Rotrostbildung auf.In addition, the hot-dip galvanized iron or steel component obtainable from the process according to the invention, in particular with a base material thickness of at least 2 mm and a layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer of at least 30 µm, does not show any red rust formation after 90° bending with a residence time of at least 1,000 h, in particular at least 1,250 h, preferably at least 1,500 h, particularly preferably at least 1,750 h, very particularly preferably at least 2,000 h, in the salt spray test, in particular according to DIN EN ISO 9227.
Weiterhin weist das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil, insbesondere bei einer Feuerverzinkungsschicht von mindestens 350 g/m2, bei einer Verweilzeit von mindestens 1.000 h, insbesondere mindestens 2.000 h, bevorzugt mindestens 5.000 h, besonders bevorzugt mindestens 8.000 h, ganz besonders bevorzugt mindestens 10.000 h, im Salzsprühnebeltest, insbesondere gemäß DIN EN ISO 9227, keine Rotrostbildung auf.Furthermore, the hot-dip galvanized iron or steel component, in particular with a hot-dip galvanizing layer of at least 350 g/m 2 , with a residence time of at least 1,000 h, in particular at least 2,000 h, preferably at least 5,000 h, particularly preferably at least 8,000 h, very particularly preferably at least 10,000 h, in the salt spray test, in particular according to DIN EN ISO 9227, does not show any red rust formation.
Im Vergleich hierzu können feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteile des Standes der Technik nur etwa 800 h im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 verbleiben ohne Rotrostbildung bei einer Feuerverzinkungsschicht von sogar 550 g/m2. Somit können die erfindungsgemäßen feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteile eine längere Zeit im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 verbleiben ohne Rotrostbildung und das sogar mit einer geringeren Schichtdicke der Feuerverzinkungsschicht.In comparison, state-of-the-art hot-dip galvanized iron or steel components can only remain in the salt spray test according to DIN EN ISO 9227 for about 800 hours without red rust formation with a hot-dip galvanizing layer of even 550 g/m 2 . The hot-dip galvanized iron or steel components according to the invention can therefore remain in the salt spray test according to DIN EN ISO 9227 for a longer time without red rust formation and even with a lower layer thickness of the hot-dip galvanizing layer.
Im Ergebnis wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung also ein effizientes wie ökonomisches Verfahren zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität bereitgestellt.As a result, the present invention provides an efficient and economical process for producing a hot-dip galvanized iron or steel component with increased corrosion protection performance and/or with increased ductility.
Weiterer Gegenstand - gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist eine Anlage (System) zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) eines Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere zur Erzeugung eines feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils mit erhöhter Korrosionsschutzleistung und/oder mit erhöhter Duktilität, vorzugsweise Anlage (System) zur Durchführung eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens, insbesondere Anlage (System) zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Anlage die folgenden Vorrichtungen in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfasst:
- - eine erste Feuerverzinkungsvorrichtung zur Feuerverzinkung des Eisen- oder Stahlbauteils in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- - eine zweite Feuerverzinkungsvorrichtung zur Feuerverzinkung des nach der ersten Feuerverzinkung erhaltenen Eisen- oder Stahlbauteils in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad.
- - a first hot-dip galvanizing device for hot-dip galvanizing the iron or steel component in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- - a second hot-dip galvanizing device for hot-dip galvanizing the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt ("Zn/Al melt"), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zu der ersten Feuerverzinkungsvorrichtung und vorgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromaufwärts von der zweiten Feuerverzinkungsvorrichtung ein Lager- und/oder Transferbereich angeordnet ist, insbesondere wobei der Lager- und/oder Transferbereich zum Ruhenlassen, insbesondere zum Lagern und/oder Transportieren und/oder Nutzen, des nach der ersten Feuerverzinkungsvorrichtung erhaltenen Eisen- oder Stahlbauteils ausgebildet ist.According to a particular embodiment, it can be provided that a storage and/or transfer area is arranged downstream and/or in the process sequence downstream of the first hot-dip galvanizing device and upstream and/or in the process sequence upstream of the second hot-dip galvanizing device, in particular wherein the storage and/or transfer area is designed for resting, in particular for storing and/or transporting and/or using, the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing device.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorgesehen, dass der Lager- und/oder Transferbereich oxidative Bedingungen und/oder Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre aufweist.In this context, it is particularly intended that the storage and/or transfer area has oxidative conditions and/or ambient air and/or ambient atmosphere.
Mit anderen Worten ist es insbesondere vorgesehen, dass in dem Lager- und/oder Transferbereich oxidative Bedingungen und/oder Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre vorliegen.In other words, it is particularly intended that oxidative conditions and/or ambient air and/or ambient atmosphere are present in the storage and/or transfer area.
In der erfindungsgemäßen Anlage werden die Eisen- oder Stahlbauteile somit insbesondere nicht direkt hintereinander in beiden Feuerverzinkungsvorrichtungen feuerverzinkt, sondern werden nach der ersten Feuerverzinkung zunächst in den Lager- und/oder Transferbereich gebracht und dort insbesondere oxidativen Bedingungen und/oder der Umgebungsluft und/oder der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt.In the plant according to the invention, the iron or steel components are therefore not hot-dip galvanized directly one after the other in both hot-dip galvanizing devices, but are first brought to the storage and/or transfer area after the first hot-dip galvanizing and are exposed there in particular to oxidative conditions and/or the ambient air and/or the ambient atmosphere.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die zweite Feuerverzinkungsvorrichtung nicht unmittelbar nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur ersten Feuerverzinkungsvorrichtung angeordnet ist, insbesondere nicht derart, dass die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Feuerverzinkungsschicht keinen oxidativen Bedingungen und/oder Umgebungsluft und/oder Umgebungsatmosphäre ausgesetzt werden.Within the scope of the present invention, it can be provided in particular that the second hot-dip galvanizing device is not arranged immediately downstream and/or downstream in the process sequence of the first hot-dip galvanizing device, in particular not in such a way that the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing is not exposed to oxidative conditions and/or ambient air and/or ambient atmosphere.
Weiterhin kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass die zweite Feuerverzinkungsvorrichtung nicht unmittelbar nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur ersten Feuerverzinkungsvorrichtung angeordnet ist, insbesondere nicht ohne dass auf der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht eine Oxidationsschicht gebildet wird.Furthermore, within the scope of the present invention, it can also be provided that the second hot-dip galvanizing device is not arranged immediately downstream and/or downstream of the first hot-dip galvanizing device in the process sequence, in particular not without an oxidation layer being formed on the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die ersten Feuerverzinkungsvorrichtung und die zweite Feuerverzinkungsvorrichtung räumlich getrennt voneinander angeordnet sind.According to a preferred embodiment, it can be provided in particular that the first hot-dip galvanizing device and the second hot-dip galvanizing device are arranged spatially separated from one another.
In diesem Zusammenhang ist unter räumlich getrennt insbesondere zu verstehen, dass die erste Feuerverzinkungsvorrichtung und die zweite Feuerverzinkungsvorrichtung derart angeordnet sind, dass insbesondere der zuvor angeführte Lager- und/oder Transferbereich dazwischen angeordnet ist. Die erste Feuerverzinkungsvorrichtung und die zweite Feuerverzinkungsvorrichtung sind somit insbesondere nicht direkt bzw. unmittelbar hintereinander oder aber aneinander angrenzend angeordnet. Insbesondere befindet sich der Lager- und/oder Transferbereich dazwischen, in welchem das nach der ersten Feuerverzinkung erhältliche Eisen- oder Stahlbauteil oxidativen Bedingungen ausgesetzt wird.In this context, spatially separated means in particular that the first hot-dip galvanizing device and the second hot-dip galvanizing device are arranged in such a way that in particular the previously mentioned storage and/or transfer area is arranged between them. The first hot-dip galvanizing device and the second hot-dip galvanizing device are therefore in particular not arranged directly or immediately behind one another or adjacent to one another. In particular, the storage and/or transfer area is located between them, in which the iron or steel component obtainable after the first hot-dip galvanizing is exposed to oxidative conditions.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur ersten Feuerverzinkungsvorrichtung und vorgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromaufwärts von der zweiten Feuerverzinkungsvorrichtung eine erste Nachbehandlungsvorrichtung angeordnet sein.According to a further particular embodiment of the present invention, a first post-treatment device can be arranged downstream and/or downstream in the process sequence of the first hot-dip galvanizing device and upstream and/or upstream in the process sequence of the second hot-dip galvanizing device.
Insbesondere ist die erste Nachbehandlungsvorrichtung auch vor bzw. vorgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromaufwärts zu dem zuvor beschriebenen Lager- und/oder Transferbereich angeordnet; d.h. die erste Nachbehandlungsvorrichtung ist insbesondere unmittelbar nach bzw. nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zu der ersten Feuerverzinkungsvorrichtung angeordnet.In particular, the first post-treatment device is also arranged upstream of and/or upstream in the process sequence to the previously described storage and/or transfer area; i.e. the first post-treatment device is in particular arranged immediately downstream of and/or downstream in the process sequence to the first hot-dip galvanizing device.
Insbesondere kann die erste Nachbehandlungsvorrichtung mindestens eine Abkühlungseinrichtung umfassen.In particular, the first aftertreatment device can comprise at least one cooling device.
Weiterhin kann die erste Nachbehandlungsvorrichtung mindestens eine Nachbearbeitungseinrichtung umfassen.Furthermore, the first post-treatment device can comprise at least one post-processing device.
In diesem Zusammenhang kann die Nachbehandlungsvorrichtung insbesondere zum Entfernen von überschüssigen Zinkbadrückständen, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks sowie Oxid- oder Ascherückstände, welche an dem Bauteil anhaften sowie zum Passivieren oder Versiegeln der Oberfläche ausgebildet sein.In this context, the post-treatment device can be designed in particular to remove excess zinc bath residues, in particular so-called drips of the zinc solidifying on the edges, as well as oxide or ash residues adhering to the component, as well as to passivate or seal the surface.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur ersten Feuerverzinkungsvorrichtung, insbesondere nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur ersten Feuerverzinkungsvorrichtung und nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur ersten Nachbehandlungsvorrichtung, eine Zwischenbehandlungsvorrichtung angeordnet sein.According to a further particular embodiment of the present invention, an intermediate treatment device can be arranged downstream and/or in the process sequence downstream of the first hot-dip galvanizing device, in particular downstream and/or in the process sequence downstream of the first hot-dip galvanizing device and downstream and/or in the process sequence downstream of the first post-treatment device.
Insbesondere ist die Zwischenbehandlungsvorrichtung auch nach bzw. nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zu dem zuvor beschriebenen Lager- und/oder Transferbereich angeordnet; d.h. die Zwischenbehandlungsvorrichtung ist insbesondere unmittelbar vor bzw. vorgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromaufwärts zu der zweiten Feuerverzinkungsvorrichtung angeordnet.In particular, the intermediate treatment device is also arranged downstream or after and/or downstream in the process sequence to the previously described storage and/or transfer area; i.e. the intermediate treatment device is in particular arranged immediately upstream or before and/or upstream in the process sequence to the second hot-dip galvanizing device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenbehandlungsvorrichtung eine Aktivierungseinrichtung umfassen.According to a preferred embodiment of the present invention, the intermediate treatment device may comprise an activation device.
Insbesondere kann die Aktivierungseinrichtung zur Durchführung mindestens einer chemischen und gegebenenfalls (zusätzlich) einer mechanischen Behandlung ausgebildet sein, insbesondere wobei die chemische Behandlung mindestens eine Beizbehandlung und/oder Flussmittelbehandlung umfasst und/oder insbesondere wobei die mechanische Behandlung eine abrasive Behandlung umfasst.In particular, the activation device can be designed to carry out at least one chemical and optionally (additionally) one mechanical treatment, in particular wherein the chemical mechanical treatment comprises at least a pickling treatment and/or flux treatment and/or in particular wherein the mechanical treatment comprises an abrasive treatment.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Zwischenbehandlungsvorrichtung eine Trocknungseinrichtung umfasst.Furthermore, it can be provided that the intermediate treatment device comprises a drying device.
Insbesondere kann die Trocknungseinrichtung mindestens einen Ofen umfassen.In particular, the drying device may comprise at least one oven.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Anlage derart ausgestaltet sein, dass nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts zur zweiten Feuerverzinkungsvorrichtung eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist.According to a further particular embodiment, the plant according to the invention can be designed such that a second post-treatment device is arranged downstream and/or downstream in the process sequence to the second hot-dip galvanizing device.
Insbesondere kann die zweite Nachbehandlungsvorrichtung mindestens eine Abkühlungseinrichtung umfassen.In particular, the second aftertreatment device can comprise at least one cooling device.
Darüber hinaus kann die zweite Nachbehandlungsvorrichtung mindestens eine Nachbearbeitungseinrichtung umfassen.Furthermore, the second post-treatment device may comprise at least one post-processing device.
Analog zur ersten Nachbehandlungsvorrichtung kann auch die zweite Nachbehandlungsvorrichtung insbesondere zum Entfernen von überschüssigen Zinkbadrückständen, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks sowie Oxid- oder Ascherückstände, welche an dem Bauteil anhaften sowie zum Passivieren oder Versiegeln der Oberfläche ausgebildet sein. Analogous to the first post-treatment device, the second post-treatment device can also be designed in particular for removing excess zinc bath residues, in particular so-called drips of the zinc solidifying on the edges, as well as oxide or ash residues which adhere to the component, as well as for passivating or sealing the surface.
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Anlage derart ausgestaltet sein, dass vorgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromaufwärts zur ersten Feuerverzinkungsvorrichtung eine Vorbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Vorbehandlungsvorrichtung zur Durchführung der folgenden Verfahrensschritten in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge ausgebildet ist:
- (a) Entfettungsbehandlung, vorzugsweise alkalische Entfettungsbehandlung, des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Entfettungsbad; dann
- (b) gegebenenfalls Spülen des in Verfahrensschritt (a) entfetteten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Spülbad; dann
- (c) Beizbehandlung, vorzugsweise saure Beizbehandlung, des in Verfahrensschritt (a) entfetteten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (b) gespülten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Beizbad; dann
- (d) gegebenenfalls Spülen des in Verfahrensschritt (c) gebeizten Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere in mindestens einem Spülbad; dann
- (e) Flussmittelbehandlung des in Verfahrensschritt (c) gebeizten und gegebenenfalls in Verfahrensschritt (d) gespülten Eisen- oder Stahlbauteils mittels einer Flussmittelzusammensetzung in einem Flussmittelbad; dann
- (f) gegebenenfalls Trocknungsbehandlung des in Verfahrensschritt (e) der Flussmittelbehandlung unterzogenen Eisen- oder Stahlbauteils.
- (a) degreasing treatment, preferably alkaline degreasing treatment, of the iron or steel component, in particular in at least one degreasing bath; then
- (b) optionally rinsing the iron or steel component degreased in process step (a), in particular in at least one rinsing bath; then
- (c) pickling treatment, preferably acidic pickling treatment, of the iron or steel component degreased in process step (a) and optionally rinsed in process step (b), in particular in at least one pickling bath; then
- (d) optionally rinsing the iron or steel component pickled in process step (c), in particular in at least one rinsing bath; then
- (e) fluxing the iron or steel component pickled in process step (c) and optionally rinsed in process step (d) using a flux composition in a flux bath; then
- (f) where appropriate, drying treatment of the iron or steel component subjected to the flux treatment in process step (e).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Anlage die folgenden Vorrichtungen in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfasst:
- (VBH) mindestens eine Vorbehandlungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (FZ1) mindestens eine erste Feuerverzinkungsvorrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (NBH1) mindestens eine erste Nachbehandlungsvorrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (ZBH) mindestens eine Zwischenbehandlungsvorrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (FZ2) mindestens eine zweite Feuerverzinkungsvorrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (NBH2) mindestens eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung.
- (VBH) at least one pre-treatment device; downstream and/or arranged downstream of this in the process sequence
- (FZ1) at least one first hot-dip galvanizing device; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (NBH1) at least one first aftertreatment device; arranged downstream and/or downstream of it in the process sequence
- (ZBH) at least one intermediate treatment device; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (FZ2) at least one second hot-dip galvanizing device; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (NBH2) at least one second aftertreatment device.
Darüber hinaus kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß einer besonderen Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Anlage die folgenden Einrichtungen und/oder Bäder in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfasst:
- (A) mindestens ein Entfettungsbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (B) gegebenenfalls mindestens ein Spülbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (C) mindestens ein Beizbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (D) gegebenenfalls mindestens ein Spülbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (E) mindestens ein Flussmittelbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (F) gegebenenfalls mindestens eine Trocknungseinrichtung, insbesondere Ofen; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (G) mindestens ein Verzinkungsbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (H) gegebenenfalls Abkühlungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (I) gegebenenfalls Nachbearbeitungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (J) mindestens eine Aktivierungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (K) gegebenenfalls mindestens eine Trocknungseinrichtung, insbesondere Ofen; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (L) Verzinkungsbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (M) gegebenenfalls mindestens eine Abkühlungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (N) gegebenenfalls mindestens eine Nachbearbeitungseinrichtung.
- (A) at least one degreasing bath; arranged downstream and/or in the process sequence
- (B) optionally at least one rinsing bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (C) at least one pickling bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (D) optionally at least one rinsing bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (E) at least one flux bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (F) optionally at least one drying device, in particular an oven; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (G) at least one galvanizing bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (H) if necessary, cooling device; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (I) if necessary, post-processing equipment; arranged downstream and/or in the process sequence
- (J) at least one activation device; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (K) optionally at least one drying device, in particular an oven; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (L) Galvanizing bath; downstream and/or downstream of it in the process sequence
- (M) optionally at least one cooling device; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (N) where appropriate, at least one post-processing device.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es erforderlichenfalls vorgesehen sein, dass vor der Aktivierungseinrichtung eine Vorbehandlungseinrichtung angeordnet ist, in welcher weitere Reinigungsschritte, wie beispielsweise eine alkalische und/oder saure Behandlung, erfolgen.Within the scope of the present invention, it can be provided, if necessary, that a pretreatment device is arranged upstream of the activation device, in which further cleaning steps, such as an alkaline and/or acidic treatment, are carried out.
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Anlage insbesondere die folgenden Vorrichtungen in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge umfassen:
- (VBH) mindestens eine Vorbehandlungseinrichtung, wobei die Vorbehandlungseinrichtung
- (A) mindestens ein Entfettungsbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (B) gegebenenfalls mindestens ein Spülbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (C) mindestens ein Beizbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (D) gegebenenfalls mindestens ein Spülbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (E) mindestens ein Flussmittelbad; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (F) gegebenenfalls mindestens eine Trocknungseinrichtung, insbesondere Ofen;
- (FZ1) mindestens eine erste Feuerverzinkungsvorrichtung, wobei die Feuerverzinkungsvorrichtung
- (G) mindestens ein Verzinkungsbad;
- (NBH1) mindestens eine erste Nachbehandlungsvorrichtung, wobei die erste Nachbehandlungsvorrichtung
- (H) gegebenenfalls mindestens eine Abkühlungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (I) gegebenenfalls mindestens eine Nachbearbeitungseinrichtung;
- (ZBH) mindestens eine Zwischenbehandlungsvorrichtung, wobei die Zwischenbehandlungsvorrichtung
- amindestens eine Aktivierungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (K) gegebenenfalls mindestens eine Trocknungseinrichtung, insbesondere Ofen;
- umfasst; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (FZ2) mindestens eine zweite Feuerverzinkungsvorrichtung, wobei die zweite Feuerverzinkungsvorrichtung
- (L) mindestens ein Verzinkungsbad;
- umfasst; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (NBH2) mindestens eine zweite Nachbehandlungsvorrichtung, wobei die zweite Nachbehandlungsvorrichtung
- (M) gegebenenfalls mindestens eine Abkühlungseinrichtung; nachgeschaltet und/oder im Verfahrensablauf stromabwärts hierzu angeordnet
- (N) gegebenenfalls mindestens eine Nachbearbeitungseinrichtung;
- (VBH) at least one pretreatment device, wherein the pretreatment device
- (A) at least one degreasing bath; arranged downstream and/or in the process sequence
- (B) optionally at least one rinsing bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (C) at least one pickling bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (D) optionally at least one rinsing bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (E) at least one flux bath; arranged downstream and/or in the process sequence downstream of this
- (F) optionally at least one drying device, in particular an oven;
- (FZ1) at least one first hot-dip galvanizing device, wherein the hot-dip galvanizing device
- (G) at least one galvanizing bath;
- (NBH1) at least one first aftertreatment device, wherein the first aftertreatment device
- (H) optionally at least one cooling device; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (I) where appropriate, at least one post-processing device;
- (ZBH) at least one intermediate treatment device, wherein the intermediate treatment device
- at least one activation device; arranged downstream and/or downstream of it in the process sequence
- (K) optionally at least one drying device, in particular an oven;
- comprises; arranged downstream and/or downstream in the process flow
- (FZ2) at least one second hot-dip galvanizing device, wherein the second hot-dip galvanizing device
- (L) at least one galvanizing bath;
- comprises; arranged downstream and/or downstream in the process flow
- (NBH2) at least one second aftertreatment device, wherein the second aftertreatment device
- (M) optionally at least one cooling device; arranged downstream and/or downstream of this in the process sequence
- (N) where appropriate, at least one post-processing device;
Dabei kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung erforderlichenfalls vorgesehen sein, dass vor der Aktivierungseinrichtung eine Vorbehandlungseinrichtung angeordnet ist, in welcher weitere Reinigungsschritte, wie beispielsweise eine alkalische und/oder saure Behandlung, erfolgen.In the context of the present invention, it can be provided, if necessary, that a pretreatment device is arranged upstream of the activation device, in which further cleaning steps, such as an alkaline and/or acidic treatment, take place.
Die erfindungsgemäße Anlage ist mit einer Vielzahl von vollkommen unerwarteten Vorteilen, Besonderheiten und überraschenden technischen Effekten verbunden, deren nachfolgende Schilderung keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhebt, aber den erfinderischen Charakter der vorliegenden Erfindung veranschaulicht:
- Insbesondere kann die erfindungsgemäße Anlage im Vergleich zu einer zur Durchführung eines als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahrens ausgebildeten Anlage, wie sie insbesondere im Zusammenhang mit einer Bandverzinkung verwendet wird, wirtschaftlicher betrieben werden.
- Insbesondere können die Feuerverzinkungsvorrichtungen getrennt betrieben werden, insbesondere auch an unterschiedlichen Standorten.
- In particular, the plant according to the invention can be operated more economically than a plant designed to carry out a double-dip process carried out as a wet-on-wet process, as is used in particular in connection with strip galvanizing.
- In particular, the hot-dip galvanizing devices can be operated separately, especially at different locations.
Hinzu kommt, dass die Feuerverzinkungsvorrichtungen auch unabhängig voneinander betrieben und genutzt werden können, insbesondere einzeln genutzt werden können, wodurch eine optimale und vollständige Auslastung beider Feuerverzinkungsvorrichtungen möglich ist.In addition, the hot-dip galvanizing devices can also be operated and used independently of each other, in particular they can be used individually, which enables optimal and complete utilization of both hot-dip galvanizing devices.
Für weitergehende Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Anlage gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen in Bezug auf den ersten Erfindungsaspekt verwiesen werden, welche in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Anlage gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt gelten.For further details of the system according to the invention according to the second aspect of the invention, reference can be made to the above statements with respect to the first aspect of the invention, which also apply in a corresponding manner to the system according to the invention according to the second aspect of the invention.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein feuerverzinktes (schmelztauchverzinktes) Eisen- oder Stahlbauteil, erhältlich nach einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren und/oder erhältlich in einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage.Furthermore, the present invention - according to a third aspect of the present invention - relates to a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron or steel component, obtainable by a previously described method according to the invention and/or obtainable in a previously described plant according to the invention.
Gleichermaßen ist Gegenstand dieses Erfindungsaspekts ein feuerverzinktes (schmelztauchverzinktes) Eisen- oder Stahlbauteil, insbesondere ein wie zuvor beschriebenes feuerverzinktes Eisen- oder Stahlbauteil,
wobei das feuerverzinktes Eisen- oder Stahlbauteil dadurch erhältlich ist, dass ein Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, zunächst einer ersten Feuerverzinkung unterzogen worden ist und nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen worden ist.Likewise, the subject matter of this aspect of the invention is a hot-dip galvanized (hot-dip galvanized) iron or steel component, in particular a hot-dip galvanized iron or steel component as described above,
wherein the hot-dip galvanized iron or steel component is obtainable in that an iron or steel component has first been subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and subsequently the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing has been subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils aufgebrachte mehrschichtige bzw. mehrphasige (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht aufweisen.According to a particular embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component can have a multi-layer or multi-phase (total) hot-dip galvanizing layer applied to the base material of the iron or steel component.
In diesem Zusammenhang ist das Grundmaterial das Material des zu verzinkenden Eisen- oder Stahlbauteils; d.h. das Grundmaterial ist typischerweise Eisen oder Stahl. Auf diesem Grundmaterial wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht gebildet.In this context, the base material is the material of the iron or steel component to be galvanized; i.e. the base material is typically iron or steel. The (total) hot-dip galvanizing layer is formed on this base material within the scope of the process according to the invention.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht und/oder insbesondere als Außenschicht, aufweisen.According to a further particular embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component can have an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer and/or in particular as an outer layer.
Gemäß einer wiederum weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht und/oder der Außenschicht, mindestens eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, aufweisen.According to yet another particular embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component can have on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer and/or the outer layer, at least one hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase, which optionally contains aluminum.
Insbesondere wird die mindestens eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthalten kann, dadurch gebildet, dass in der ersten Feuerverzinkung gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase auf dem Grundmaterial gebildet wird und die zweite Feuerverzinkung des zuvor beschriebenen Verfahrens derart durchgeführt wird, dass das Aluminium zwar zumindest teilweise in die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Feuerverzinkungsschicht hineindiffundiert, jedoch nicht vollständig hindurchdiffundiert. Insbesondere wird die in der ersten Feuerverzinkung gebildete Feuerverzinkungsschicht als solche nicht ersetzt bzw. nicht verdrängt, sondern nur zumindest teilweise mit Aluminium versetzt (insbesondere im oberen Schichtbereich der ersten Feuerverzinkungsschicht), so dass eine insgesamt neue Schicht gebildet wird, wobei die Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase zumindest im Wesentlichen auf dem Grundmaterial bzw. auf der Bauteiloberfläche verbleibt und nur gegebenenfalls mit Aluminium versetzt wird. Bei einem vollständigen Hindurchdiffundieren des Aluminiums in der zweiten Feuerverzinkung, wie es insbesondere typischerweise bei einem herkömmlichen als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren erfolgt, liegt dagegen keine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase auf dem Grundmaterial mehr vor, da die zweite Feuerverzinkungsschicht bzw. deren Bestandteile unkontrolliert vollständig in die noch flüssige bzw. noch nicht ausgehärtete erste Feuerverzinkungsschicht hinein- bzw. hindurchdiffundieren, so dass keine Steuerbarkeit bzw. Kontrolle des resultierenden finalen Schichtgefüges möglich ist (im grundlegenden Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Konzept).In particular, the at least one hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase, which may optionally contain aluminum, is formed in that a hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase is formed on the base material in the first hot-dip galvanizing according to the method described above and the second hot-dip galvanizing of the method described above is carried out in such a way that the aluminum diffuses at least partially into the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing, but does not diffuse through it completely. In particular, the hot-dip galvanizing layer formed in the first hot-dip galvanizing is not replaced or displaced as such, but only at least partially mixed with aluminum (in particular in the upper layer region of the first hot-dip galvanizing layer), so that an entirely new layer is formed, wherein the hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase remains at least substantially on the base material or on the component surface and is only mixed with aluminum if necessary. If the aluminum diffuses completely through the second hot-dip galvanizing, as typically occurs in a conventional double-dip process carried out as a wet-on-wet process, there is no longer a hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe phase on the base material, since the second hot-dip galvanizing layer or its components diffuse completely into or through the still liquid or not yet hardened first hot-dip galvanizing layer in an uncontrolled manner, so that no controllability or monitoring of the resulting final layer structure is possible (in fundamental contrast to the inventive concept).
Insbesondere haftet die Feuerverzinkungsschicht durch die Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, insgesamt besonders gut auf dem Eisen- oder Stahlbauteil.In particular, the hot-dip galvanized layer adheres particularly well to the iron or steel component due to the Zn/Fe phase, which may contain aluminum.
Darüber hinaus weist das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils aufgebrachte mehrschichtige bzw. mehrphasigen (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht auf.Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component has a multi-layer or multi-phase (overall) hot-dip galvanizing layer applied to the base material of the iron or steel component.
Folglich liegt erfindungsgemäß typischerweise keine einheitliche Feuerverzinkungsschicht vor. Insbesondere sind mehrere Schichten bzw. Phasen enthalten bzw. liegt ein nicht-homogenes Gesamtschichtgefüge vor, wobei diese Schichten/Phasen bzw. das nicht-homogene Gesamtschichtgefüge unterschiedliche Phasen aufweisen bzw. aufweist (insbesondere auch im Hinblick auf einen Aluminium-Konzentrationsgradienten, wie zuvor ausgeführt). Insbesondere ist darunter im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass keine einheitliche bzw. keine homogene Zusammensetzung innerhalb dieser Schichten bzw. innerhalb des Gesamtschichtgefüges besteht bzw. vorliegt, sondern verschiedene Bereiche (d.h. verschiedene Phasen) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, insbesondere unterschiedlichen Mengen der einzelnen Bestandteile (d.h. unterschiedliche Mengen an Zink, Aluminium und Eisen), enthalten sind oder vorliegen.Consequently, according to the invention, there is typically no uniform hot-dip galvanizing layer. In particular, several layers or phases are included or there is a non-homogeneous overall layer structure, whereby these layers/phases or the non-homogeneous overall layer structure have or have different phases (in particular with regard to an aluminum concentration gradient, as explained above). In particular, in connection with the present invention, this is to be understood as meaning that there is or is not a uniform or homogeneous composition within these layers or within the overall layer structure, but rather different areas (i.e. different phases) with different compositions, in particular different amounts of the individual components (i.e. different amounts of zinc, aluminum and iron) are included or present.
Insbesondere kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht und/oder insbesondere als Außenschicht, aufweisen.In particular, the hot-dip galvanized iron or steel component can have an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer and/or in particular as an outer layer.
Darüber hinaus kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht und/oder der Außenschicht eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthält, aufweisen.In addition, the hot-dip galvanized iron or steel component can have a hot-dip galvanized layer with Zn/Fe phase, which optionally contains aluminum, on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanized layer and/or the outer layer.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mit einem Aluminium-Konzentrationsgradienten aufweisen.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component can have a (total) hot-dip galvanizing layer with an aluminum concentration gradient.
Gemäß einer weiteren besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die mehrschichtige bzw. mehrphasige (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht einen Aluminium-Konzentrationsgradienten aufweisen.According to a further particular embodiment of the present invention, the multilayer or multiphase (total) hot-dip galvanizing layer can have an aluminum concentration gradient.
In diesem Zusammenhang ist unter dem erfindungsgemäß verwendeten Begriff des Aluminium-Konzentrationsgradienten insbesondere zu verstehen, dass die Konzentration an Aluminium in der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht unregelmäßig verteilt ist bzw. nicht überall gleich ist, und zwar insbesondere derart, dass insbesondere außen eine besonders hohe Menge an Aluminium enthalten ist und darüber hinaus auch direkt bzw. unmittelbar am Grundmaterial eine erhöhte Aluminiummenge vorliegt. Insbesondere die erhöhte Aluminiummenge am Grundmaterial ist darauf zurückzuführen - ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen -, dass eine hohe Affinität zwischen dem Aluminium und dem Eisen besteht, so dass ein Teil des Aluminiums zum Grundmaterial diffundiert. Mit anderen Worten ist daher die Aluminiumkonzentration insbesondere im Inneren bzw. in der „Mitte“ der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht verhältnismäßig gering ausgebildet.In this context, the term “aluminum concentration gradient” used in the invention is to be understood in particular to mean that the concentration of aluminum in the (entire) hot-dip galvanizing layer is distributed irregularly or is not the same everywhere, in particular in such a way that a particularly high amount of aluminum is contained on the outside and, in addition, there is also an increased amount of aluminum directly or immediately on the base material. In particular, the increased amount of aluminum on the base material is due to - without wishing to be limited to this theory - the fact that there is a high affinity between the aluminum and the iron, so that part of the aluminum diffuses to the base material. In other words, the aluminum concentration is therefore relatively low, particularly in the interior or in the “middle” of the (entire) hot-dip galvanizing layer.
Die (Gesamt-)Schichtdicke der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht des feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteil kann in weiteren Bereichen variieren:
- Insbesondere kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mit einer (Gesamt-)Schichtdicke von mindestens 30 µm, insbesondere mindestens 35 µm, bevorzugt mindestens 40 µm, besonders bevorzugt mindestens 45 µm, aufweisen.
- In particular, the hot-dip galvanized iron or steel component can have a (total) hot-dip galvanizing layer with a (total) layer thickness of at least 30 µm, in particular at least 35 µm, preferably at least 40 µm, particularly preferably at least 45 µm.
Darüber hinaus kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mit einer (Gesamt-)Schichtdicke von höchstens 500 µm, insbesondere höchstens 450 µm, bevorzugt höchstens 400 µm, besonders bevorzugt höchstens 300 µm, aufweisen.In addition, the hot-dip galvanized iron or steel component can have a (total) hot-dip galvanizing layer with a (total) layer thickness of at most 500 µm, in particular at most 450 µm, preferably at most 400 µm, particularly preferably at most 300 µm.
Weiterhin kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht mit einer (Gesamt-)Schichtdicke im Bereich von 30 µm bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 35 µm bis 450 µm, bevorzugt im Bereich von 40 µm bis 400 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 300 µm, aufweisen.Furthermore, the hot-dip galvanized iron or steel component can have a (total) hot-dip galvanizing layer with a (total) layer thickness in the range from 30 µm to 500 µm, in particular in the range from 35 µm to 450 µm, preferably in the range from 40 µm to 400 µm, particularly preferably in the range from 45 µm to 300 µm.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil zumindest im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung der Korrosionsschutzleistung 90°-biegbar ausgebildet sein. According to a particular embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component can be designed to be bendable to 90° at least substantially without impairing the corrosion protection performance.
Insbesondere ist darunter zu verstehen, dass die Korrosionsschutzleistung durch eine 90°-Biegung des feuerverzinkten Bauteils nicht bzw. zumindest im Wesentlichen nicht nachlässt. Insbesondere weist das feuerverzinkten Bauteil auch nach 90°-Biegung eine sehr hohe Korrosionsschutzleistung auf.In particular, this means that the corrosion protection performance does not decrease, or at least not significantly decreases, when the hot-dip galvanized component is bent by 90°. In particular, the hot-dip galvanized component has a very high corrosion protection performance even after a 90° bend.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil, insbesondere bei einer Grundmaterialdicke des Eisen- oder Stahlbauteils von mindestens 2 mm und einer (Gesamt-)Dicke der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht von mindestens 30 µm, nach 90°-Biegung bei einer Verweilzeit von mindestens 1.000 h, insbesondere mindestens 1.250 h, bevorzugt mindestens 1.500 h, besonders bevorzugt mindestens 1.750 h, ganz besonders bevorzugt mindestens 2.000 h, im Salzsprühnebeltest, insbesondere gemäß DIN EN ISO 9227, zumindest im Wesentlichen keine Rotrostbildung, bevorzugt keine Rotrostbildung, auf.According to a further particular embodiment of the present invention, the hot-dip galvanized iron or steel component, in particular with a base material thickness of the iron or steel component of at least 2 mm and a (total) thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer of at least 30 µm, after 90° bending with a residence time of at least 1,000 h, in particular at least 1,250 h, preferably at least 1,500 h, particularly preferably at least 1,750 h, very particularly preferably at least 2,000 h, in the salt spray test, in particular according to DIN EN ISO 9227, at least substantially no red rust formation, preferably no red rust formation.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zeigt eine zuvor genannte Verweilzeit im Salzsprühnebeltest ohne Rotrostbildung eine hohe Korrosionsschutzleistung.In the context of the present invention, a previously mentioned residence time in the salt spray test without red rust formation shows a high corrosion protection performance.
Bei Rotrost handelt es sich insbesondere um die Korrosionsprodukte des Eisens und Stahls (Eisenoxide) und zeigt eine Schädigung des durch die Feuerverzinkungsschicht originär zu schützenden Substrats an. Rotrost wird somit bei mangelndem Korrosionsschutz gebildet.Red rust is primarily the corrosion products of iron and steel (iron oxides) and indicates damage to the substrate that was originally intended to be protected by the hot-dip galvanized layer. Red rust is therefore formed when there is insufficient corrosion protection.
Insbesondere weist das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil, insbesondere bei einer (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht von mindestens 350 g/m2, bei einer Verweilzeit von mindestens 1.000 h, insbesondere mindestens 2.000 h, bevorzugt mindestens 5.000 h, besonders bevorzugt mindestens 8.000 h, ganz besonders bevorzugt mindestens 10.000 h, im Salzsprühnebeltest, insbesondere gemäß DIN EN ISO 9227, zumindest im Wesentlichen keine Rotrostbildung, bevorzugt keine Rotrostbildung, auf.In particular, the hot-dip galvanized iron or steel component, in particular with a (total) hot-dip galvanizing layer of at least 350 g/m 2 , with a residence time of at least 1,000 h, in particular at least 2,000 h, preferably at least 5,000 h, particularly preferably at least 8,000 h, very particularly preferably at least 10,000 h, in the salt spray test, in particular according to DIN EN ISO 9227, at least substantially no red rust formation, preferably no red rust formation.
Im Vergleich hierzu können feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteile des Standes der Technik nur etwa 800 h im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 verbleiben ohne Rotrostbildung bei einer Feuerverzinkungsschicht von sogar 550 g/m2. Somit können die erfindungsgemäßen feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteile eine längere Zeit im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 verbleiben ohne Rotrostbildung und das sogar mit einer geringeren Schichtdicke der Feuerverzinkungsschicht.In comparison, state-of-the-art hot-dip galvanized iron or steel components can only remain in the salt spray test according to DIN EN ISO 9227 for about 800 hours without red rust formation with a hot-dip galvanizing layer of even 550 g/m 2 . The hot-dip galvanized iron or steel components according to the invention can therefore remain in the salt spray test according to DIN EN ISO 9227 for a longer time without red rust formation and even with a lower layer thickness of the hot-dip galvanizing layer.
Ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen ist diese Verbesserung der Korrosionsschutzleistung auf den besonderen mehrschichtigen bzw. mehrphasigen Aufbau der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht des erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils zurückzuführen, insbesondere auf das Vorliegen einer zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen, insbesondere als äußere Feuerverzinkungsschicht bzw. Außenschicht und einer auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht bzw. Außenschicht, eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthalten kann.Without wishing to be limited to this theory, this improvement in corrosion protection performance is attributable to the special multi-layer or multi-phase structure of the (overall) hot-dip galvanizing layer of the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention, in particular to the presence of an at least partially layered hot-dip galvanizing layer with Zn/Al/Fe phases, in particular as an outer hot-dip galvanizing layer or outer layer, and a hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase, which may optionally contain aluminum, on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer or outer layer.
Auch das erfindungsgemäße feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil ist mit einer Vielzahl von vollkommen unerwarteten Vorteilen, Besonderheiten und überraschenden technischen Effekten verbunden, deren nachfolgende Schilderung keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhebt, aber den erfinderischen Charakter der vorliegenden Erfindung veranschaulicht:
- Denn, wie die Anmelderin nun vollkommen überraschend herausgefunden hat, weist das feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil einen höherer Korrosionsschutz bei gleicher Dicke der Feuerverzinkungsschicht im Vergleich zu einer üblichen Reinzinkschicht auf.
- This is because, as the applicant has now discovered, completely unexpectedly, the hot-dip galvanised iron or steel component has a higher level of corrosion protection with the same thickness of the hot-dip galvanised layer compared to a conventional pure zinc layer.
Insbesondere weist das erfindungsgemäße feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht auf, welche aus Zn/Al/Fe-Phasen besteht. Die Dicke dieser Feuerverzinkungsschicht ist einstellbar und darüber hinaus weist sie hohe Korrosionsschutzeigenschaften und eine hohe Duktilität auf. Hinzu kommt, dass diese Feuerverzinkungsschicht sehr hell und somit optisch hochwertig ist.In particular, the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention has an at least partially layered hot-dip galvanizing layer which consists of Zn/Al/Fe phases. The thickness of this hot-dip galvanizing layer is adjustable and, in addition, it has high corrosion protection properties and high ductility. In addition, this hot-dip galvanizing layer is very bright and therefore visually high-quality.
Darüber hinaus hat die Anmelderin vollkommen überraschend herausgefunden, dass die Schichtdicke des erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils eingestellt werden kann, und zwar obwohl ein aluminiumhaltiges bzw. aluminiumlegiertes Zinkbad verwendet wird; insbesondere ist die Schichtdicke der Feuerverzinkungsschicht nicht beschränkt, wie bei üblichen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschichten.Furthermore, the applicant has discovered, quite surprisingly, that the layer thickness of the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention can be adjusted, even though an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc bath is used; in particular, the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer is not limited, as is the case with conventional aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layers.
Das erfindungsgemäße feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil weist eine in bekannten einstufigen Verfahren nicht erhältliche Feuerverzinkungsschicht auf, welche in einstufigen Verfahren nicht erreichbare Kombinationen von Eigenschaften aufweist, insbesondere durch die zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht, welche aus Zn/Al/Fe-Phasen besteht.The hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention has a hot-dip galvanizing layer that is not obtainable in known one-stage processes and which has combinations of properties that are not achievable in one-stage processes, in particular due to the at least partially layered hot-dip galvanizing layer, which consists of Zn/Al/Fe phases.
Außerdem weist das erfindungsgemäße feuerverzinkte Eisen- oder Stahlbauteil insbesondere auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils, insbesondere unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht bzw. Außenschicht, eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthalten kann, auf, durch welche eine besonders gute Haftung bzw. hohe Haftfestigkeit der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht auf dem Grundmaterial bzw. auf dem Eisen- oder Stahlbauteil bereitgestellt wird. Insbesondere liegt diese besondere Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche gegebenenfalls Aluminium enthalten kann, auf dem Grundmaterial nur vor, wenn das Aluminium nicht vollständig durch die Feuerverzinkungsschicht diffundiert ist. Ein solcher spezieller Schichtaufbau und das Vorliegen einer Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase auf dem Grundmaterial, welche gegebenenfalls Aluminium enthalten kann, ist insbesondere auch nicht durch ein aus dem Stand der Technik übliches als nass-in-nass-Verfahren durchgeführtes Double-Dip-Verfahren bereitstellbar. Insbesondere die Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase auf dem Grundmaterial, welche gegebenenfalls Aluminium enthalten kann, wird in einem üblichen als nass-in-nass-Verfahren durchgeführten Double-Dip-Verfahren typischerweise nicht erhalten, insbesondere da dort das Aluminium vollständig durchdiffundiert ist.In addition, the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention has, in particular on the base material of the iron or steel component, in particular below (below) the outer hot-dip galvanizing layer or outer layer, a hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe phase, which may optionally contain aluminum, which provides particularly good adhesion or high adhesive strength of the (entire) hot-dip galvanizing layer on the base material or on the iron or steel component. In particular, this special hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe phase, which may optionally contain aluminum, is only present on the base material if the aluminum has not completely diffused through the hot-dip galvanizing layer. Such a special layer structure and the presence of a hot-dip galvanizing layer with a Zn/Fe phase on the base material, which may optionally contain aluminum, cannot be provided in particular by a double-dip process carried out as a wet-on-wet process, which is customary in the prior art. In particular, the hot-dip galvanizing layer with Zn/Fe phase on the base material, which may contain aluminum, is typically not obtained in a conventional double-dip process carried out as a wet-on-wet process, especially since the aluminum is completely diffused through there.
Insbesondere ist die Feuerverzinkungsschicht des erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils duktiler als eine Reinzinkschicht und kann daher umgeformt bzw. kaltgeformt, beispielsweise um 90° gebogen, werden ohne dass die Korrosionsschutzeigenschaften verloren gehen oder signifikant beeinträchtigt werden.In particular, the hot-dip galvanized layer of the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention is more ductile than a pure zinc layer and can therefore be formed or cold-formed, for example bent by 90°, without the corrosion protection properties being lost or significantly impaired.
Darüber hinaus ist die Feuerverzinkungsschicht des erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils weniger spröde als eine Reinzinkschicht und kann daher umgeformt bzw. kaltgeformt, beispielsweise um 90° gebogen, werden ohne dass die Korrosionsschutzeigenschaften verloren gehen oder signifikant beeinträchtigt werden.In addition, the hot-dip galvanized layer of the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention is less brittle than a pure zinc layer and can therefore be reshaped or cold-formed, for example bent by 90°, without the corrosion protection properties being lost or significantly impaired.
Des Weiteren kann die Feuerverzinkungsschicht des erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils im Gegensatz zu einer klassischen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht mit zumindest im Wesentlichen beliebiger Schichtdicke bereitgestellt werden.Furthermore, in contrast to a classic aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer, the hot-dip galvanizing layer of the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention can be provided with at least substantially any desired layer thickness.
Insbesondere ist die Schichtdicke der Feuerverzinkungsschicht des erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteils nicht begrenzt, wie im Fall einer klassischen aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht. Es können somit auch Feuerverzinkungsschichten von deutlich über 25 µm bereitgestellt werden.In particular, the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer of the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention is not limited, as in the case of a classic aluminum-containing or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer. Hot-dip galvanizing layers of significantly more than 25 µm can therefore also be provided.
Für weitergehende Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteil gemäß dem dritten Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen in Bezug auf den ersten und zweiten Erfindungsaspekt verwiesen werden, welche in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße feuerverzinkten Eisen- oder Stahlbauteil gemäß dem dritten Erfindungsaspekt gelten.For further details on the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention in accordance with the third aspect of the invention, reference can be made to the above statements with respect to the first and second aspects of the invention, which also apply in a corresponding manner to the hot-dip galvanized iron or steel component according to the invention in accordance with the third aspect of the invention.
Schließlich ist weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung - die Verwendung eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens.Finally, a further object of the present invention - according to a fourth aspect of the present invention - is the use of a two-stage hot-dip galvanizing process.
Insbesondere ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß diesem Aspekt die Verwendung eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens zur Bereitstellung einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht mit erhöhter (Gesamt-)Schichtdicke,
wobei zunächst ein Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird.In particular, the subject matter of the present invention according to this aspect is the use of a two-stage hot-dip galvanizing process for providing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer with increased (total) layer thickness,
wherein firstly an iron or steel component is subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein subsequently the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann somit eine aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht bereitgestellt werden, in welcher die Gesamtschichtdicke nicht limitiert bzw. beschränkt ist und somit auch Gesamtschichtdicken von deutlich mehr als 25 µm bereitgestellt werden können. Gleichzeitig wird aber auch eine duktile Feuerverzinkungsschicht bereitgestellt, welche hohe Korrosionsschutzeigenschaften bereitstellt.Within the scope of the present invention, an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer can be provided in which the total layer thickness is not limited or restricted and thus total layer thicknesses of significantly more than 25 µm can be provided. At the same time, however, a ductile hot-dip galvanizing layer is also provided which provides high corrosion protection properties.
Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens zur Verbesserung der Duktilität einer Feuerverzinkungsschicht,
wobei zunächst ein Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird.Furthermore, according to this aspect of the present invention, the subject matter of the present invention is the use of a two-stage hot-dip galvanizing process for improving the ductility of a hot-dip galvanizing layer,
wherein firstly an iron or steel component is subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein subsequently the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
In diesem Zusammenhang bezieht sich die Verbesserung der Duktilität insbesondere auf den Vergleich zu einer reinen Zinkschicht („Zn-Schicht“), welche insbesondere nur sehr geringe Aluminiummengen, bevorzugt höchsten 2 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% Aluminium, enthält. Insbesondere sind solche reinen Zinkschichten, welche nur sehr geringe Aluminiummengen enthalten, nicht duktil und können insbesondere nicht umgeformt bzw. kaltgeformt, beispielsweise um 90° gebogen werden, ohne dass die Korrosionsschutzleistung signifikant abnimmt. Insbesondere ist dies darauf zurückzuführen, dass solche reinen Zinkschichten, welche nur sehr geringe Aluminiummengen enthalten, insgesamt sehr spröde sind.In this context, the improvement in ductility refers in particular to the comparison with a pure zinc layer (“Zn layer”), which in particular contains only very small amounts of aluminum, preferably at most 2% by weight, particularly preferably at most 0.1% by weight of aluminum. In particular, such pure zinc layers, which contain only very small amounts of aluminum, are not ductile and in particular cannot be formed or cold-formed, for example bent by 90°, without the corrosion protection performance decreasing significantly. In particular, this is due to the fact that such pure zinc layers, which contain only very small amounts of aluminum, are very brittle overall.
Nochmals weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens zur Verbesserung und/oder Steuerung der Ausbildung einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht, insbesondere zur Verbesserung und/oder Steuerung der (Gesamt-)Schichtdicke und/oder Schichtstruktur einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht,
wobei zunächst ein Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird.Yet another object of the present invention according to this aspect of the present invention is the use of a two-stage hot-dip galvanizing process for improving and/or controlling the formation of an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer, in particular for improving and/or controlling the (total) layer thickness and/or layer structure of an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer,
wherein firstly an iron or steel component is subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein subsequently the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Insbesondere kann die (Gesamt-)Schichtdicke und/oder Schichtstruktur einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht durch das zweistufige Feuerverzinkungsverfahren gesteuert werden. Eine solche Steuerung ist in einstufigen Feuerverzinkungsverfahren nicht möglich.In particular, the (total) layer thickness and/or layer structure of an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer can be controlled by the two-stage hot-dip galvanizing process. Such control is not possible in single-stage hot-dip galvanizing processes.
Darüber hinaus ist weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß diesem Aspekt die Verwendung eines zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens zur Verbesserung der Korrosionsschutzleistung, insbesondere zur Verbesserung der Korrosionsschutzleistung einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschicht, wobei zunächst ein Eisen- oder Stahlbauteil in einer Zinkschmelze („Zn-Schmelze“), insbesondere in einem eine Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer ersten Feuerverzinkung unterzogen wird und wobei nachfolgend das nach der ersten Feuerverzinkung erhaltene Eisen- oder Stahlbauteil in einer aluminiumhaltigen und/oder aluminiumlegierten Zinkschmelze („Zn/Al-Schmelze“), insbesondere in einem eine aluminiumhaltige und/oder aluminiumlegierte Zinkschmelze enthaltenden Verzinkungsbad, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen wird.Furthermore, a further subject matter of the present invention according to this aspect is the use of a two-stage hot-dip galvanizing process for improving the corrosion protection performance, in particular for improving the corrosion protection performance of an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed hot-dip galvanizing layer, wherein firstly an iron or steel component is subjected to a first hot-dip galvanizing in a zinc melt (“Zn melt”), in particular in a galvanizing bath containing a zinc melt, and wherein the iron or steel component obtained after the first hot-dip galvanizing is subsequently subjected to a second hot-dip galvanizing in an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt (“Zn/Al melt”), in particular in a galvanizing bath containing an aluminum-containing and/or aluminum-alloyed zinc melt.
Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß diesem Aspekt die Verwendung eines Siliziumgehalts (Si-Gehalt) eines Eisen- oder Stahlbauteils in einem zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren, insbesondere wie in einem zuvor beschriebenen Verfahren, zur Steuerung der (Gesamt-)Schichtdicke der Feuerverzinkung.Furthermore, the subject matter of the present invention according to this aspect is the use of a silicon content (Si content) of an iron or steel component in a two-stage hot-dip galvanizing process, in particular as in a previously described process, for controlling the (total) layer thickness of the hot-dip galvanizing.
Insbesondere kann mit zunehmendem Siliziumgehalt des Eisen- oder Stahlbauteils die (Gesamt-)Schichtdicke der (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht erhöht und/oder die Feuerverzinkungsdauer reduziert werden.In particular, with increasing silicon content of the iron or steel component, the (total) layer thickness of the (total) hot-dip galvanizing layer can be increased and/or the hot-dip galvanizing time can be reduced.
Ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen, hat die Anmelderin herausgefunden, dass ein erhöhter Siliziumgehalt in dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils die Reaktivität im Feuerverzinkungsprozess erhöht und dadurch bei kürzerer Reaktionsdauer höhere Schichtdicken bereitgestellt werden können.Without wishing to be limited to this theory, the applicant has found that an increased silicon content in the base material of the iron or steel component increases the reactivity in the hot-dip galvanizing process and thus higher layer thicknesses can be provided with a shorter reaction time.
Überraschenderweise führen höhere Siliziumgehalte im Stahl, wie sie insbesondere zur sogenannten Beruhigung des Stahls während dessen Herstellung eingesetzt werden, zu einer erhöhten Reaktivität zwischen der Zinkschmelze und dem Grundmaterial und infolgedessen zu einem starken Wachstum der Eisen/Zink-Legierungsschicht. Auf diese Weise kommt es insbesondere zur Bildung von relativ großen Gesamtschichtdicken, und zwar auch bei aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Feuerverzinkungsschichten.Surprisingly, higher silicon contents in steel, such as those used in particular for the so-called calming of the steel during its production, lead to increased reactivity between the zinc melt and the base material and, as a result, to strong growth of the iron/zinc alloy layer. This leads in particular to the formation of relatively large total layer thicknesses, even in hot-dip galvanizing layers containing aluminum or aluminum alloys.
Für weitergehende Einzelheiten zu den erfindungsgemäßen Verwendungen gemäß dem vierten Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen in Bezug auf die vorangehenden Erfindungsaspekte verwiesen werden, welche in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäßen Verwendungen gemäß dem vierten Erfindungsaspekt gelten.For further details on the uses according to the invention according to the fourth aspect of the invention, reference can be made to the above statements with respect to the preceding aspects of the invention, which also apply in a corresponding manner to the uses according to the invention according to the fourth aspect of the invention.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen und den Zeichnungen selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen und deren Rückbeziehungen.Further features, advantages and possible applications of the present invention emerge from the following description of embodiments with reference to drawings and the drawings themselves. All described and/or illustrated features, individually or in any combination, form the subject matter of the present invention, regardless of their summary in the claims and their relationships.
Es zeigt:
-
1 ein erfindungsgemäßes feuerverzinktes Eisen- oder Stahlbauteil gemäß einer besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
3 den Einfluss des Siliziumgehalts im Eisen- oder Stahlbauteil auf die Ausbildung der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht, insbesondere im Hinblick auf die Schichtdicke der Feuerverzinkungsschicht.
-
1 a hot-dip galvanized iron or steel component according to a particular embodiment of the present invention, -
2 a schematic representation of a system according to the invention according to a particular embodiment of the present invention, -
3 the influence of the silicon content in the iron or steel component on the formation of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing, in particular with regard to the layer thickness of the hot-dip galvanizing layer.
In
Bei gleicher Verzinkungszeit wird eine dickere Feuerverzinkungsschicht bei Sandelin-Stahlblechen im Vergleich zu den Niedrigsilizium-Stahlblechen gebildet (vgl.
Bei der ersten Feuerverzinkung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweils entsprechend dickere Feuerverzinkungsschichten bei den Sandelin-Stahlblechen (60 bis 300 µm) im Vergleich zu den Niedrigsilizium-Stahlblechen (40 bis 60 µm) erhalten.During the first hot-dip galvanizing within the scope of the process according to the invention, correspondingly thicker hot-dip galvanizing layers are obtained for the Sandelin steel sheets (60 to 300 µm) compared to the low-silicon steel sheets (40 to 60 µm).
Bei Niedrigsilizium-Stahl ist der Schichtaufbau sowie die Schichtdicke nur von der Verweilzeit in der Zinkschmelze abhängig. Folglich sind der Schichtaufbau sowie die Schichtdicke abhängig vom Siliziumgehalt des Eisen- oder Stahlblechs und können auf diese Weise gezielt gesteuert werden. Bei einer nachfolgenden zweiten Feuerverzinkung werden jeweils entsprechend höhere Gesamtfeuerverzinkungsschichten bei den Sandelin-Stahlblechen im Vergleich zu den Niedrigsilizium-Stahlblechen erzielt.With low-silicon steel, the layer structure and the layer thickness only depend on the residence time in the zinc melt. Consequently, the layer structure and the layer thickness depend on the silicon content of the iron or steel sheet and can be controlled in a targeted manner in this way. With a subsequent second hot-dip galvanizing, correspondingly higher total hot-dip galvanizing layers are achieved with the Sandelin steel sheets compared to the low-silicon steel sheets.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne Weiteres erkennbar und realisierbar, ohne dass er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.Further embodiments, modifications and variations of the present invention are readily apparent and feasible to the person skilled in the art upon reading the description, without departing from the scope of the present invention.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken sollen, sondern lediglich beispielhafte und nicht limitierende Durchführungsweisen und Ausgestaltungen erläutern sollen.The present invention is illustrated by the following embodiments, which, however, are not intended to limit the present invention in any way, but are merely intended to explain exemplary and non-limiting implementations and embodiments.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEXAMPLES OF IMPLEMENTATION
Beispiel 1: Zweistufiges FeuerverzinkungsverfahrenExample 1: Two-stage hot-dip galvanizing process
Feuerverzinkte Stahlbleche mit der Größe 100 mm × 200 mm × 2 mm werden gemäß dem erfindungsgemäßen zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren hergestellt.Hot-dip galvanized steel sheets with the
Dazu werden die Bleche zunächst gemäß üblichem Vorgehen entfettet, gespült, gebeizt, gespült, mit einem Flussmittel behandelt und getrocknet.For this purpose, the sheets are first degreased, rinsed, pickled, rinsed, treated with a flux and dried according to the usual procedure.
Anschließend erfolgt die erste Feuerverzinkung in einem sogenannten Reinzinkbad gemäß DIN EN ISO 1461 und DASt-Richtlinie 022. Die Verweilzeit in diesem Verzinkungsbad beträgt 5 min.The first hot-dip galvanizing then takes place in a so-called pure zinc bath in accordance with DIN EN ISO 1461 and DASt guideline 022. The residence time in this galvanizing bath is 5 minutes.
Nach der ersten Feuerverzinkung werden die erhaltenen Stahlbleche abgekühlt und in einen Lagerbereich gebracht, in welchem oxidative Bedingungen vorliegen (Umgebungsatmosphäre). Dort verbleiben die Bauteile für ca. 24 h, nachdem sie zuvor von der in der ersten Feuerverzinkung verwendeten Feuerverzinkungshalterung (Gestell) abgenommen worden sind.After the first hot-dip galvanizing, the steel sheets obtained are cooled and taken to a storage area where oxidative conditions exist (ambient atmosphere). The components remain there for about 24 hours after they have been removed from the hot-dip galvanizing holder (frame) used in the first hot-dip galvanizing.
Nach der Lagerung werden die Bauteile dann einer Aktivierungsbehandlung unterzogen, wobei diese Aktivierungsbehandlung eine Beizbehandlung mit einer salzsäurehaltigen Beize mit einem pH-Wert von weniger als 5 (gefolgt von einem neutralen Spülgang) und eine anschließende Flussmittelbehandlung umfasst. Das im Rahmen der Flussmittebehandlung verwendete Flussmittel ist wässrig basiert und weist die folgenden Inhaltsstoffe auf (Gewichtsangaben bezogen auf das Trockengewicht): 80 Gew.-% Zinkchlorid, 15 Gew.-% Ammoniumchlorid und 5 Gew.- % Natriumchlorid, wobei auch das Flussmittelbad einen pH-Wert von weniger als 5 aufweist.After storage, the components are then subjected to an activation treatment, whereby this activation treatment comprises a pickling treatment with a hydrochloric acid pickling solution with a pH value of less than 5 (followed by a neutral rinse) and a subsequent flux treatment. The flux used in the flux treatment is water-based and has the following ingredients (weight information based on the dry weight): 80 wt.% zinc chloride, 15 wt.% ammonium chloride and 5 wt.% sodium chloride, whereby the flux bath also has a pH value of less than 5.
Die Bleche verbleiben jeweils 5 min sowohl in der salzsäurehaltigen Beize als auch nachfolgend in dem wässrigen Flussmittebad.The sheets remain for 5 minutes each in the hydrochloric acid pickling solution and then in the aqueous flux bath.
Die Bleche werden, nachdem sie getrocknet worden sind, einer zweiten Feuerverzinkung unterzogen. In der zweiten Feuerverzinkung wird eine aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkschmelze verwendet, welche ca. 5 Gew.-% Aluminium aufweist. Die zweite Feuerverzinkung erfolgt gemäß
Der grundsätzliche Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens ist in
Mikroskopische Analysen zeigen, dass nicht zwei unterschiedliche bzw. separate Schichten übereinander vorliegen, sondern vielmehr, dass die aluminiumhaltige bzw. aluminiumlegierte Zinkschmelze in die aus der ersten Feuerverzinkung resultierende Schicht hineindiffundiert. Insgesamt liegt somit eine mehrschichtige bzw. mehrphasige (Gesamt-)Feuerverzinkungsschicht auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils vor, wobei eine zumindest teilweise geschichtete Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Al/Fe-Phasen als äußere Feuerverzinkungsschicht bzw. als Außenschicht vorliegt und auf dem Grundmaterial des Eisen- oder Stahlbauteils unter(halb) der äußeren Feuerverzinkungsschicht bzw. der Außenschicht eine Feuerverzinkungsschicht mit Zn/Fe-Phase, welche Aluminium enthält, vorliegt. Der grundsätzliche Schichtaufbau ist in
Beispiel 2: KorrosionsschutzleistungExample 2: Corrosion protection performance
Zum Vergleich der Korrosionsschutzleistung von Feuerverzinkungsschichten auf Basis einer Zinkschmelze (Zn-Schmelze), Feuerverzinkungsschichten auf Basis einer aluminiumhaltigen bzw. aluminiumlegierten Zinkschmelze (Zn/Al-Schmelze) mit 5 Gew.-% Aluminium und Feuerverzinkungsschichten auf Basis der erfindungsgemäßen zweistufigen Feuerverzinkung werden - zusätzlich zu den zuvor erfindungsgemäß feuerverzinkten Stahlblechen - auch Stahlbleche der Größe 100 mm × 200 mm × 2 mm in den entsprechenden Verzinkungsbädern feuerverzinkt (d.h. Feuerverzinkung nur in dem zuvor beschriebenen ersten Feuerverzinkungsbad gemäß DIN EN ISO 1461 und DASt-Richtlinie 022 [Vergleich], Feuerverzinkung nur in dem zuvor beschriebenen zweiten Feuerverzinkungsbad gemäß DIN 50997:2020-08 [ebenfalls Vergleich] sowie zweistufige erfindungsgemäße Feuerverzinkung).To compare the corrosion protection performance of hot-dip galvanizing layers based on a zinc melt (Zn melt), hot-dip galvanizing layers based on an aluminum-containing or aluminum-alloyed zinc melt (Zn/Al melt) with 5 wt.% aluminum and hot-dip galvanizing layers based on the two-stage hot-dip galvanizing according to the invention, in addition to the steel sheets previously hot-dip galvanized according to the invention, steel sheets measuring 100 mm × 200 mm × 2 mm are also hot-dip galvanized in the corresponding galvanizing baths (i.e. hot-dip galvanizing only in the previously described first hot-dip galvanizing bath according to DIN EN ISO 1461 and DASt guideline 022 [comparison], hot-dip galvanizing only in the previously described second hot-dip galvanizing bath according to DIN 50997:2020-08 [also comparison] and two-stage hot-dip galvanizing according to the invention).
Anschließend werden alle Zinkbleche mit einer ZINQ® duropass-Passivierung behandelt (Passivierung mit Chrom(III)).All zinc sheets are then treated with a ZINQ ® duropass passivation (passivation with chromium (III)).
Zur Überprüfung der Korrosionsschutzleistung werden die Stahlbleche in gerader bzw. nicht bearbeiteter Form einerseits und nach dem Biegen um 90° (d.h. nach Kaltformung) andererseits jeweils im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 für 1008 h geprüft. Ermittelt wird anschließend die Menge an auf der Oberfläche gebildetem Weißrost und Rotrost, wobei der Anteil der Oberfläche angegeben ist, welcher Weißrost bzw. Rotrost aufweist. Tabelle 1: Ergebnisse der geraden Bleche
Bei dem gebildeten Weißrost handelt es sich um die Korrosionsprodukte des Zinks (Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinkcarbonat und dergleichen), dieser wirkt sich nur auf den optischen Eindruck aus; es handelt sich somit um keinen Materialschaden, da das Grundmaterial unversehrt bzw. unkorrodiert verbleibt. Bei dem gebildeten Rotrost hingegen handelt es sich um die Korrosionsprodukte des eisen- bzw. stahlbasierten Grundmaterials bzw. Bauteils (nämlich um Eisenoxide), was einen Materialschaden anzeigt; Rotrost wird somit nur bei mangelndem Korrosionsschutz gebildet.The white rust that forms is the corrosion products of the zinc (zinc oxide, zinc hydroxide, zinc carbonate and the like), which only affects the visual impression; it is therefore not material damage, as the base material remains intact or uncorroded. The red rust that forms, on the other hand, is the corrosion products of the iron or steel-based base material or component (namely iron oxides), which indicates material damage; red rust is therefore only formed when there is insufficient corrosion protection.
Wie aus den Ergebnissen in den Tabellen 1 und 2 ersichtlich, weisen weder die geraden noch die umgeformten mit dem erfindungsgemäßen zweistufigen Feuerverzinkungsverfahren feuerverzinkten Bauteile Rotrost nach 1.008 h im Salzsprühnebeltest auf. Dagegen bildet sich auf der Oberfläche sowohl der in der Zn-Schmelze als auch der in der Zn/Al-Schmelze feuerverzinkten Bauteilen Rotrost sowohl bei den geraden als auch bei den umgeformten Bauteilen aus.As can be seen from the results in Tables 1 and 2, neither the straight nor the formed components hot-dip galvanized using the two-stage hot-dip galvanizing process according to the invention show red rust after 1,008 hours in the salt spray test. In contrast, red rust forms on the surface of both the straight and the formed components hot-dip galvanized in the Zn melt and the Zn/Al melt.
Beispiel 3: Vergleich verschiedener Flussmittel in der AktivierungsbehandlungExample 3: Comparison of different fluxes in the activation treatment
Darüber hinaus werden verschiedene Flussmittel in der Aktivierungsbehandlung der zweistufigen Feuerverzinkung nach der vorliegenden Erfindung verglichen.In addition, different fluxes are compared in the activation treatment of the two-stage hot-dip galvanizing according to the present invention.
Dazu wird das zuvor beschriebene zweistufige Feuerverzinkungsverfahren nach der Erfindung gemäß Beispiel 1 wiederholt, wobei für die nach der Beizbehandlung durchgeführte Aktivierungsbehandlung unterschiedliche Flussmittel eingesetzt werden (Gewichtsangaben bezogen auf das Trockengewicht des Flussmittels):
- • Flussmittel Nr. 1 („FM1“): 80 Gew.-% ZnCl2, 15 Gew.-% NH4Cl, 5 Gew.-% NaCl
- • Flussmittel Nr. 2 („FM2“): 60 Gew.-% ZnCl2, 40 Gew.-% NH4Cl Flussmittel Nr. 3 („FM3“): wie FM1, jedoch mit KCl anstelle NaCl
- • Flux No. 1 (“FM1”): 80 wt.% ZnCl 2 , 15 wt.% NH 4 Cl, 5 wt.% NaCl
- • Flux No. 2 (“FM2”): 60 wt.% ZnCl 2 , 40 wt.% NH 4 Cl Flux No. 3 (“FM3”): as FM1, but with KCl instead of NaCl
Nachfolgend wird jeweils die Korrosionsschutzleistung der entsprechenden um 90° gebogenen bzw. umgeformten (d.h. nach Kaltformung) Stahlbleche im Salzsprühnebeltest gemäß DIN EN ISO 9227 für 1008 h geprüft. Ermittelt wird anschließend die Menge an auf der Oberfläche gebildetem Weißrost und Rotrost, wobei der Anteil der Oberfläche angegeben ist, welcher Weißrost bzw. Rotrost aufweist Tabelle 3: Ergebnisse der um 90° gebogenen Bleche mit unterschiedlichen Flussmitteln
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, weisen die Stahlbleche jeweils eine sehr geringe Menge Rotrost nach 1008 h im Salzsprühnebeltest auf. Die Verwendung des Flussmittels FM1 führt zu einer Feuerverzinkungsschicht mit besonders hohen Korrosionsschutzeigenschaften.As can be seen from Table 3, the steel sheets each show a very small amount of red rust after 1008 hours in the salt spray test. The use of the flux FM1 results in a hot-dip galvanized layer with particularly high corrosion protection properties.
Beispiel 4: Einfluss des Siliziumgehalts im Eisen- oder StahlbauteilExample 4: Influence of silicon content in iron or steel components
Um den Einfluss des Siliziumgehalts im Eisen- oder Stahlbauteil auf die Ausbildung der aus der ersten Feuerverzinkung resultierenden Feuerverzinkungsschicht und insbesondere die Dicke der Feuerverzinkungsschicht zu ermitteln, werden Niedrigsilizium-Stahlbleche (Summe Silizium und Phosphor im Stahl unter 0,03 Gew.-%) und Sandelin-Stahlbleche (Summe Silizium und Phosphor im Stahl zwischen 0,03 und 0,12 Gew.-%) in der ersten Feuerverzinkung des erfindungsgemäßen zweistufigen Feuerverzinkungsverfahrens verzinkt (vgl. vorangehende detaillierte Beschreibung).In order to determine the influence of the silicon content in the iron or steel component on the formation of the hot-dip galvanizing layer resulting from the first hot-dip galvanizing and in particular the thickness of the hot-dip galvanizing layer, low-silicon steel sheets (sum of silicon and phosphorus in the steel less than 0.03 wt. %) and Sandelin steel sheets (sum of silicon and phosphorus in the steel between 0.03 and 0.12 wt. %) are galvanized in the first hot-dip galvanizing of the two-stage hot-dip galvanizing process according to the invention (see previous detailed description).
Bei Sandelin-Stahlblechen werden Mischstrukturen gebildet und es kommt zum Durchwachsen der Sandelin-Struktur. Dadurch bilden sich sogenannte pickelförmige Strukturen aus, welche die mit der Eisen/Zink-Legierung durchwachsende Sandelin-Struktur darstellen. Das Bilden der pickelförmige Strukturen bzw. Mischstrukturen kann durch Regulierung der Verweilzeit in dem Zinkbad auf unter 5 min und durch Einstellen der Temperatur des Zinkbads auf weniger als 445 °C signifikant reduziert bzw. im Wesentlichen verhindert werden.Mixed structures are formed in Sandelin steel sheets and the Sandelin structure grows through. This results in the formation of so-called pimple-shaped structures, which represent the Sandelin structure growing through the iron/zinc alloy. The formation of pimple-shaped structures or mixed structures can be significantly reduced or essentially prevented by regulating the residence time in the zinc bath to less than 5 minutes and by setting the temperature of the zinc bath to less than 445 °C.
Darüber hinaus zeigen weitere Versuche, dass bei gleicher Verzinkungszeit eine dickere Feuerverzinkungsschicht bei Sandelin-Stahlblechen im Vergleich zu den Niedrigsilizium-Stahlblechen gebildet wird. Dabei kann die Dicke (ebenso wie die Schichtstruktur der Feuerverzinkungsschicht) abhängig von dem Siliziumgehalt in den Stahlblechen gezielt gesteuert werden (vgl.
Bei Niedrigsilizium-Stahl ist der Schichtaufbau sowie die Schichtdicke nur von der Verweilzeit in der Zinkschmelze abhängig.In the case of low-silicon steel, the layer structure and the layer thickness depend only on the residence time in the zinc melt.
Folglich sind der Schichtaufbau sowie die Schichtdicke abhängig vom Siliziumgehalt des Eisen- oder Stahlblechs und können auf diese Weise gezielt gesteuert werden.Consequently, the layer structure and the layer thickness depend on the silicon content of the iron or steel sheet and can thus be specifically controlled.
Bei der ersten Feuerverzinkung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweils entsprechend dickere Feuerverzinkungsschichten bei den Sandelin-Stahlblechen (60 bis 300 µm) im Vergleich zu den Niedrigsilizium-Stahlblechen (40 bis 60 µm) erhalten (vgl.
Bei einer nachfolgenden zweiten Feuerverzinkung werden jeweils entsprechend höhere Gesamtfeuerverzinkungsschichten bei den Sandelin-Stahlblechen im Vergleich zu den Niedrigsilizium-Stahlblechen erhalten.In a subsequent second hot-dip galvanizing process, correspondingly higher total hot-dip galvanizing layers are obtained for the Sandelin steel sheets compared to the low-silicon steel sheets.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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