183217. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vas vagy acél munkadarabok tűzihorgonyzására
î 83 217 2 A találmány tárgya eljárás vas vagy acél munkadarabok, elsősorban csövek, huzalok, lemezek automatikus berendezésben végzett tűzihorganyzására, amelynek során a munkadarabot zsírtalanítás, maratás, öblítés, folyasztószer felvitele és adott esetben szárítás után cinkfürdőbe merítjük, majd a fürdőből való kiemelés után lefúvatjuk és lehűtjük. A tűzihorganyzás során, főként ivóvíz vezetékek készítésekor, az anyagra felviendő cinkmennyiséget g/m2 mértékegységben megadják. Ezek a bevonatértékek azonban nemcsak a tiszta cinkrétegre vonatkoznak, hanem többnyire az eljárás során diffúzió útján kialakuló vas—cink ötvözet rétegekre is. így a megadott összes bevonatmennyiség általában a tiszta cink mennyiségén kívül az ötvözetrétegben lévő anyag mennyiségét is tartalmazza. Az ismert eljárások során vas vagy acél munkadarabok tűzihorganyzásakor a munkadarab bevonattal ellátandó felületét maratással, folyasztószer felvitelével és adott esetben kemencében történő szárítással készítik elő. Az így előkészített felületet mártják a cínkfürdőbe. A cinkfürdő hőmérséklete az ismert technológiákban általában 450—465 °C és az acélcsöveket a cinkfürdőben többnyire két percen át tartják. Miután a csövet a cinkfürdőből kiemelték, a fölösleges anyagot nagynyomású levegővel vagy gőzzel lefúvatják. Ez a művelet, ha valóban sima és fényes felületet akarunk elérni, körülbelül 10 mp et igényel. Ezután lehet a munkadarabot az 50— 60 °C hőmérsékletű hűtővízbe meríteni. A jelen találmánnyal olyan eljárás kidolgozása a célunk, amellyel lehetővé válik egy adott g|m2 mennyiségű egységnyi cinkbevonat létrehozása oly módon, hogy a cinkfürdőből ehhez a lehető legkisebb cinkmennyiséget használjuk föl anélkül, hogy a korrózióállóság emiatt csökkenne. További célunk a találmánnyal a lehető legkisebbre csökkenteni annak a veszélyét, hogy a horganyzandó munkadarab vasanyagából diffúzió útján egy rész a cinkfürdőbe jusson és a cinkfelhasználás hatékonyságát csökkentse. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a munkadarabot csak addig merítjük a cinkfürdőbe, amíg a levegővel és/vagy vízgőzzel történő lefúvatás után a kívánt cinkmennyiség/négyzetméter értéknél kisebb cinkmennyiség/négyzetméter eloszlást eredményező réteg rakódik le, majd a fürdőből történő kivétel után a munkadarabot 250 °€-nál magasabb hőmérsékleten tartjuk, amíg a kívánt cinkmennyiség/négyzetméter értéket elérjük és közben a vasnak a cinkrétegbe történő diffúziójával intermetallikus cink-vas réteget alakítunk ki a bevonat egy rész rétegében, végül a munkadarabot ismert módon lehűtjük. Azáltal, hogy a találmány szerint a munkadarabot csak addig merítjük a cinkfürdőbe, amíg a levegővel és/vagy vízgőzzel történő lefúvatás után a kívánt cinkmennyiség/négyzetméter értéknél kisebb cinkmennyiség/négyzetméter eloszlást eredményező réteg rakódik le, nyilvánvaló, hogy a cinkfürdőből a korábbinál kevesebb cinket használunk fel. A hagyományos megoldásokhoz képest tehát a bemerítési idő lerövidül. Az is lehetséges, hogy a lefúvatás során a fúvatás intenzitását növeljük és így is csökkentjük a munkadarabra tapadó cink mennyiségét. Annak érdekében, hogy a kész munkadarabon mégis a kívánt cinkmennyiség/négyzetmé temek megfelelő cinkréteg legyen, a munkadarabokat 250 °C-nál magasabb hőmérséldeten kell tartani egy darabig. A 250 °C-ot meghaladó hőmérsékleten ugyanis olyan diffúziós folyamatok játszódnak le, amelyek során a munkadarabból vas diffundál a cinkrétegbe, ahol a tiszta cinkréteg mellett egy ötvözetréteg is kialakul. Ez a diffúzió útján létrejött vas-cink ötvözetréteg eredményezi azt, hogy a teljes bevonat meghatározásánál a cinkréteg vastagságának értéke növekszik. A munkadarabnak a cinkfürdőből történt kiemelése után a felületen kialakuló növekvő vastagságú vas-cink ötvözetréteg megakadályozza, hogy a vas a cinkfürdőbe diffundáljon és ugyanakkor lehetővé teszi, hogy kialakuljon a kivánt vastagságú bevonatréteg, a 250°C-nál magasabb hőmérsékleten történő hőntartás idejétől függően. Az ötvözetréteg paramétereit, mint már mondottuk, a diffúziós folyamatok és az ötvözetképződés jellemzői határozzák meg. A diffúziós folyamat csak 250 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten áll meg, és ekkor szűnik meg a további ötvözetképződés is. A folyamatok a horganyzás minőségét nem befolyásolják, minthogy a vas—cink ötvözetréteg is rendkívül jó korrózióálló tulajdonságokkal rendelkezik. Az ismertetett ötvözetképződési időt tulajdonképpen csak az korlátozza, hogy a diffúziós folyamatokat le kell állítani, mielőtt a munkadarabon kialakult tiszta cinkréteg teljesen átalakulna. A találmány szerint a munkadarabokat célszerűen addig kell a cinkfürdőbe meríteni, amíg a levegővel és/vagy vízgőzzel történő lefúvatás után a kívánt cinkmennyiség/ négyzetméter értéknek legfeljebb 95 %-át, előnyösen legfeljebb 85 %-át jelentő cinkmennyiség/négyzetméter eloszlást eredményező réteg rakódik le. Ennek megfelelően a cinkmegtakarítás akár 15 %-os is lehet: Ezen túlmenően megtakarítást jelent az is, hogy a cinkfürdőt lényegesen kisebb mértékben szennyezzük a vassal, mint a hagyományos megoldásoknál. Ez ugyancsak a technológia gazdaságosságát fokozza. A 250 °C fölötti hőmérsékleten történő hőntartás idejét a találmány szerint úgy kell megválasztani, hogy a cinkmennyiség/négyzetméter érték az ötvözetképződés során célszerűen legalább 10 %-kal, előnyösen azonban legalább 15 %-kal növekedjék. Az eljárás foganatosítása során igen jó eredményt biztosít olyan cink—vas ötvözetréteg kialakítása, amellyel az eredeti rétegvastagság mintegy 60-75 % vagy akár annál nagyobb mértékben növekszik a hőntartás során. Igen jó eredményeket ad a hőntartás során 80, illetve 90 % értékkel megnövekedett ötvözetréteg is. Mint mondottuk, a felső határt csupán az jelenti, hogy a legkülső rétegnek tiszta cinkrétegnek kell lenni. Ennek vastagsága azonban előnyösen nem haladja meg a teljes bevonatréteg 5 %-át. A fentieknek megfelelően a munkadarabokat a cinkfürdőből történő kivitel után célszerűen legalább 20 mp-ig, előnyösen 60-90 mp-ig tartjuk 250 °C-nál, előnyösen 300 °C-nál magasabb hőmérsékleten. Az eljárás során előnyösnek bizonyult a 20-180 mp hosszúságú hőntartási idő is és ezen belül különösen a 20-120 mp tartományon belüli hőntartás. Ez alatt a horganyzott munkadarabok meleg álló levegőben vagy vízgőz atmoszférában vannak. Célszerű a munkadarabokat hosszabb időn át tartani 250 °C-nál magasabb hőmérsékleten, mint amennyi ideig a cinkfürdőben tartózkodtak. így minimális cinkfelhasználást lehet elérni. A találmány szerinti eljárást célszerűen nedves horganyzás formájában végezzük. Az ilyen technológiánál 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
