DE19716428A1

DE19716428A1 - Verzinkte Stahlgegenstände mit hoher Haftfestigkeit und Härte der Zink-Schutzschichten, die eine gleichmäßige Zink-Verteilung aufweisen

Info

Publication number: DE19716428A1
Application number: DE19716428A
Authority: DE
Inventors: Wolf Dieter Franz
Original assignee: ALFRED R FRANZ FA
Current assignee: ALFRED R FRANZ FA
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-10-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf verzinkte Stahlgegenstände, deren Zink-Schutzschichten eine gleichmäßige Zink-Verteilung aufweisen, die bei elastischer und plastischer Verfor mung, d. h. hoher Zug- und Druckbeanspruchung, hohe Haftfestigkeit und Härte besitzen und nach Chromatierung kratzfest sind.

Nach dem Stand der Technik werden die zu galvanisierenden Stahlgegenstände entweder in sauren Bädern oder in alkalischen bzw. basischen Bädern verzinkt. Die saure Badver zinkung führt zu Zink-Schutzschichten, die bei üblichen Schichtstärken von 6 bis 20 µm eine ausgeprägte rissige Säulenstruktur, die auf der Oberfläche makroskopisch sichtbar ist, aufweisen. Diese Zink-Schutzschicht ist zwar ausreichend duktil und hart, jedoch we gen der rissig erscheinenden Säulenstruktur nicht in jedem Falle verwendbar. Die in alka lischen bzw. basischen Bädern abgeschiedenen Zink-Schutzschichten mit einer Stärke von 6 bis 20 µm sind wesentlich härter und kratzfester als die in sauren Bädern abge schiedenen Zink-Schutzschichten. Diese in basischen Bädern abgeschiedenen Zink- Schutzschichten sind unzureichend verformungsfähig, weil sie bei Zug- und/oder Druck beanspruchung durch Biegen, Bördeln, Stauchen oder Federn in dem auf Zug be anspruchten Bereich bis zur Substratoberfläche der verzinkten Gegenstände einreißen und in dem auf Druck beanspruchten Bereich abplatzen oder sich davon ablösen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verzinkten Gegenstand aus Stahl bereitzustel len, dessen Zink-Schutzschicht bei elastischer und/oder plastischer Verformung hohe Haftfestigkeit aufweist und auf der Oberfläche hart ist sowie nach Chromatierung kratz fest ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Merkmale der Unteranspruche gestalten die Erfindung in vorteilhafter Weise aus.

Der verzinkte Stahlgegenstand nach der Erfindung weist eine Zink-Schutzschicht auf, die sich aus einer zuerst auf der Stahloberfläche in einer Stärke von 0,5 bis 3 µm, vorzugs weise von 0,5 bis 2, insbesondere von 0,5 bis 1,5 µm, abgeschiedenen Zink-Schicht mit einem duktilen, feinkristallinen Gefüge und einer Härte von 40 bis 90 HV sowie aus einer darauf in einer Stärke von 3 bis 8 µm, vorzugsweise von 3 bis 6, insbesondere von 4 bis 6, zweiten abgeschiedenen Zink-Schicht mit einem feinstrahligen bis feinstengeligen, quasiamorphen Gefüge und einer Härte von 90 bis 160 HV zusammensetzt.

Die Abscheidung der ersten Zink-Schicht kann in einem sauren Bad erfolgen, das 10 bis 60 g/l, vorzugsweise 30 bis 40 g/l Zink, 80 bis 200 g/l, vorzugsweise 120 bis 160 g/l Chlorid, 10 bis 40 g/l, vorzugsweise 20 bis 25 g/l Borsäure, 0,8 bis 1,5 ml/l organischen Glanzzusatz und 30 bis 50 ml/l organische Tenside enthält. In diesem Bad ist der pH- Wert auf 4,9 bis 5,5, insbesondere aus ca. 5,2, eingestellt. Die saure Badverzinkung ist auf 2 bis 5 Minuten, insbesondere auf ca. 3 Minuten, beschränkt. Das Bad weist eine er höhte Raumtemperatur von 20 bis 30°C auf. Die Stromdichte liegt zwischen 0,5 bis 1,5 A/dm². Die zweite Zink-Schicht wird in einem alkalischen bzw. basischen Bad durchge führt, das 5 bis 20 g/l, vorzugsweise 10 bis 14 g/l Zink, 50 bis 200 g/l, vorzugsweise 100 bis 140 g/l alkalischen Zusatz beispielsweise NaOH, 10 bis 20 ml/l organischen Glanzträ ger und 0,5 bis 2 ml/l organischen Glanzverstärker enthält. In diesem Bad liegt der PH-Wert bei 12 bis 14, insbesondere bei 14. Die alkalische Badverzinkung wird bei erhöhter Raumtemperatur zwischen 20 und 30°C bei einer Stromdichte von 1,5 bis 3,5 A/dm² durchgeführt. Die Behandlungsdauer beträgt 20 bis 30 Minuten, insbesondere ca. 26 Minuten.

In der beigefügten Figur ist ein Schliffbild eines erfindungsgemäßen zweistufig verzinkten Stahlgegenstandes nach elastischer und/oder plastischer Verformung wiedergegeben, wobei der auf Druck beanspruchte Bereich dargestellt ist, der die hohe Haftfestigkeit der zweistufig abgeschiedenen Zink-Schutzschicht zeigt. In dem Schliffbild ist eine Stahlbasis mit 1 bezeichnet, auf der eine zuerst abgeschiedene feinkristalline Zink-Schicht 2 mit einer Stärke von 1,5 µm sichtbar ist. Darauf befindet sich eine zweite abgeschiedene, feinstrahlige bis feinstengelige, quasiamorphe Zink-Schicht mit einer Stärke von 6 µm. Der verformte, auf Druck beanspruchte Bereich veranschaulicht die gute Haftfestigkeit der erfindungsgemäßen Zink-Schutzschicht, die keine Abplatzungserscheinungen auf weist.

Die erfindungsgemäß zweistufig verzinkten Gegenstände besitzen eine harte, kratzfeste Oberflächenschicht und eine auf dem Stahlgegenstand unmittelbar festhaftende, zug- und druckunempfindliche Haftungsschicht, die einer nachfolgenden elastischen und/oder plastischen Verformung durch Biegen, Bördeln, Stauchen, Federn u. dgl. standhalten.

Die erfindungsgemäßen zweistufig verzinkten Stahlgegenstände können im chromatierten Zustand wegen ihrer Kratzunempfindlichkeit automatisch in Rüttelförderern sortiert und mechanisch weiter transportiert werden, ohne dabei oberflächlich beschädigt zu werden. Die nach der Erfindung zweistufig verzinkten Stahlgegenstände besitzen ein einwandfrei es optische Aussehen.

Zu den verzinkten Stahlgegenständen gemäß der Erfindung gehören insbesondere Rohr systeme, Federn, Schellen, Schrauben, Nieten, Klammern u. dgl. Diese verzinkten Stahl gegenstände gemäß der Erfindung weisen eine Zink-Schutzschicht auf, die bei elasti scher und/oder plastischer Verformung in den auf Zug beanspruchten Verformungsbe reichen bis zur Substratoberfläche nicht aufreißen und in dem auf Druck beanspruchten Verformungsbereich nicht abplatzt. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf innen und außen zweistufig verzinkte rohrförmige Abschnitte für Pumpengehäuse von Kraft stoffpumpen. Das rohrförmige Pumpengehäuse ist nach der Pumpenmontage unter Re duktion des Durchmessers der Randbereiche dieses Pumpengehäuses an den Zu- und Abgängen angeformt, ohne daß den Pumpenbetrieb störende Zink-Abplatzungen auftre ten.

Claims

1. Verzinkter Stahlgegenstand mit einer zweistufig abgeschiedenen Zink-Schutz schicht mit gleichmäßiger Zink-Verteilung, die haftfest und hart sowie ggf. nach Chromatierung kratzfest ist, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar auf der Stahloberfläche eine erste Zink-Schicht mit einem feinkri stallinen duktilen Gefüge und einer Stärke von 0,5 bis 3 µm abgeschieden ist und darauf eine zweite Zink-Schicht mit einem feinstrahligen bis feinstengeligen, qua siamorphen, harten Gefüge und einer Stärke von 3 bis 8 µm abgeschieden ist.

2. Verzinkter Stahlgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar auf dem Stahlgegenstand abgeschiedene erste Zink-Schicht eine Stärke von 0,5 bis 2 µm, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 µm und die darauf abgeschiedene zweite Zink-Schicht eine Stärke von 3 bis 6 µm, vor zugsweise von 3 bis 6 µm aufweist.

3. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zink-Schicht in einem sauren Bad und zweite Zink-Schicht in einem alkalischen bzw. basischen Bad abgeschieden ist.

4. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zink-Schicht in einem sauren Bad, das 10 bis 60 g/l, vorzugsweise 30 bis 40 g/l Zink, 80 bis 200 g/l, vorzugsweise 120 bis 160 g/l Chlorid, 10 bis 40 g/l, vorzugsweise 20 bis 25 g/l Borsäure, 0,8 bis 1,5 ml/l organischen Glanzzusatz und 30 bis 50 ml/l organische Tenside enthält, und die zweite Zink-Schicht in einem alkalisch bzw. basischen Bad, das 5 bis 20 g/l, vorzugsweise 10 bis 14 g/l Zink, 50 bis 200 g/l, vorzugsweise 100 bis 140 g/l al kalischen Zusatz beispielsweise NaOH, 10 bis 20 ml/l organischen Glanzträger und 0,5 bis 2 ml/l organischen Glanzverstärker enthält, abgeschieden ist.

5. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zink-Schicht in einem sauren Bad mit einem p_H-Wert von 4,9 bis 5,5, insbesondere von ca. 5,2, und die zweite Zink-Schicht in einem alkalischen bzw. basischen Bad mit einem p_H-Wert von 12 bis 14, insbesondere von ca. 14 abgeschieden ist.

6. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zink-Schicht in einem sauren Bad bei einer Badtemperatur zwischen 20 und 30°C und einem p_H-Wert von 4,9 bis 5,5, insbesondere von ca. 5,2, mit ei ner Stromdichte von 0,5 bis 1,5 A/dm² und die zweite Zink-Schicht in einem alkalischen bzw. basischen Bad und einer Bad temperatur von 20 bis 30°C und einem pH-Wert von 12 bis 14, insbesondere von ca. 14, bei einer Stromdichte von 1,5 bis 3,5 A/dm² abgeschieden ist.

7. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zink-Schicht mit einem feinkristallinen Gefüge eine Härte von 40 bis 90 HV und die zweite Zink-Schicht mit einem feinstrahligen bis feinstengeligen, quasiamorphen Gefüge eine Härte von 90 bis 160 HV aufweist.

8. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweistufig verzinkte Stahlgegenstand Rohrsysteme, Federn, Schellen, Schrauben, Nieten, Klammern u. dgl. mit haftfester und harter Zink-Schutzschicht betrifft, der ggf. nach Chromatierung relativ kratzfest ist.

9. Verzinkter Stahlgegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweistufig verzinkte Stahlgegenstand ein innen und außen zweistufig verzink tes rohrförmiges Pumpengehäuse für Kraftstoffpumpen ist, das nach der Pumpen montage unter Reduktion des Durchmessers der Randbereiche des rohrförmigen Pumpengehäuses an den Zu- und Abgängen angeformt ist.