Feuerverzinkungsanlage sowie Feuerverzinkungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Verzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahl- haltigen Bauteilen (Stahlbauteilen), vorzugsweise für die Automobil- bzw. Kraftfahrzeugindustrie, mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung).

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage sowie ein Verfahren zur Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) von Bauteilen (d. h. von eisenba- sierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhalti- gen Bauteilen (Stahlbauteilen)), insbesondere für die Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile (z. B. Kfz-Bauteile).

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., erfordern einen effizienten Korrosionsschutz, welcher auch Langzeitbelastungen standhält.

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. Zwi- sehen 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.

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 450 °C bis 600 °C in einen beheizten Kessel mit flüssigem Zink getaucht (Schmelzpunkt von Zink: 419,5 °C), so dass sich auf der Stahloberfläche ei- ne widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink und darüber eine sehr fest haftende reine Zinkschicht ausbildet. Bei der Feuerverzinkung wird zwischen diskontinuierlicher Stückverzinkung (vgl. z. B. DIN EN ISO 1461 ) und kontinuierlicher Bandverzinkung (DIN EN 10143 und DIN EN 10346) unterschieden. Sowohl das Stückverzinken als auch das Bandverzinken sind genormte bzw. standardisierte Verfahren. Bandverzinkter Stahl ist ein Vor- bzw. Zwischenprodukt (Halbzeug), welches nach dem Verzinken, insbesondere durch Umformen, Stanzen, Zuschneiden etc., weiterverarbeitet wird, wohingegen durch Stückverzinken zu schützende Bauteile zuerst vollständig gefertigt und erst danach feuerverzinkt werden (wodurch die Bauteile rundum vor Korrosion geschützt werden). Stückverzinken und Bandverzinken unterscheiden sich zudem hinsichtlich der Zinkschichtdicke, wodurch sich unterschiedliche Schutzdauern ergeben. Die Zinkschichtdicke von bandverzinkten Blechen liegt zumeist bei höchstens 20 bis 25 Mikrometern, wohingegen die Zinkschichtdicken von stückverzinkten Stahlteilen üblicherweise im Bereich von 50 bis 200 Mikrometern und sogar mehr liegen.

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.

Bei der sogenannten Stückverzinkung nach DIN EN ISO 1461 erfolgt das Feuerverzinken von meist größeren Stahlbauteilen und -konstruktionen. Dabei werden stahlbasierte Rohlinge oder 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.

Die konventionelle Feuerverzinkung basiert insbesondere auf dem Tauchen von Eisen- bzw. Stahlbauteilen in eine Zinkschmelze unter Ausbildung einer Zinkbe- schichtung bzw. eines Zinküberzugs auf der Oberfläche der Bauteile. Zur Sicherstellung des Haftvermögens, der Geschlossenheit und der Einheitlichkeit des Zinküberzuges ist vorab im Allgemeinen eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung 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. Der typische Verfahrensablauf beim konventionellen Stückverzinken mittels Feuer- verzinkung gestaltet sich üblicherweise wie folgt. Aus Gründen der Prozessökonomie und der Wirtschaftlichkeit werden bei der Stückverzinkung identischer oder gleichartige Bauteile (z. B. Serienproduktion von Kfz-Bauteilen) diese typischer- weise 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 nachfolgenden Behandlungsschritten bzw. -stufen zugeführt.

Zunächst werden die Bauteiloberflächen der gruppierten Bauteile einer Entfettung unterzogen, um Rückstände von Fetten und Ölen zu entfernen, wobei als Entfettungsmittel üblicherweise wässrige alkalische oder saure Entfettungsmittel zur Anwendung kommen. Nach der Reinigung im Entfettungsbad schließt sich üblicherweise ein Spülvorgang an, typisch erweise durch Eintauchen in ein Wasserbad, um ein Verschleppen von Entfettungsmitteln mit dem Verzinkungsgut in den nachfol- genden Prozessschritt des Beizens zu vermeiden, wobei dies insbesondere bei einem Wechsel von alkalischer Entfettung auf eine saure Base von hoher Bedeutung ist.

Anschließend erfolgt eine Beizbehandlung (Beizen), welche insbesondere zur Ent- fernung 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).

Nachfolgend erfolgt dann das sogenannte Fluxen (Flussmittelbehandlung), wobei die zuvor entfettete und gebeizte Stahloberfläche mit einem sogenannten Flussmit- tel, welches typischerweise eine wässrige Lösung von anorganischen Chloriden, am häufigsten mit einer Mischung aus Zinkchlorid (ZnCI ₂ ) und Ammoniumchlorid (NH ₄ CI), 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 Verzinkungs- vorgang zu verhindern. Andererseits erhöht das Flussmittel die Benetzungsfähig- keit zwischen der Stahloberfläche und dem schmelzflüssigen Zink. Nach der Flussmittelbehandlung erfolgt 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.

Die auf die vorgenannte Weise vorbehandelten Bauteile werden dann durch Ein- tauchen 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 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. Abschlie- ßend werden die Haltemittel für das Bauteil, wie z. B. Anschlagmittel, Anbindedräh- te oder dergleichen, entfernt. Im Anschluss an den Verzinkungsprozess erfolgt üblicherweise eine zum Teil aufwendige Nachbearbeitung oder Nachbehandlung. Dabei werden überschüssige Zinkrückstände, insbesondere sogenannte Tropfnasen des an den Kanten erstarrenden Zinks, sowie Oxid- oder Ascherückstände, die an dem Bauteil anhaften, soweit wie möglich entfernt.

Ein Kriterium für die Güte einer Feuerverzinkung ist die Dicke des Zinküberzuges in μιη (Mikrometern). In der Norm DIN EN ISO 1461 sind die Mindestwerte der geforderten Überzugsdicken angegeben, wie sie je nach Materialdicke beim Stückver- zinken 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.

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. Höhere Siliziumgehalte im Stahl, wie sie insbesondere zur sogenannten Beruhigung des Stahls während dessen Herstellung eingesetzt werden, führen zu einer erhöhten Reaktivität zwischen der Zinkschmelze und dem Grundmaterial und in folge dessen zu einem starken Wachstum der Eisen/Zink-Legierungsschicht. 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 Korrosions- schutzwirkung hierdurch gestört wird.

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/Zinn-Legierungsschicht, da das Aluminium - ohne sich auf ein bestimmte Theorie festzulegen - sozusagen zunächst eine Sperrschicht auf der Stahloberfläche des betreffenden Bauteils ausbildet, auf welche dann die eigentliche Zinkschicht abgeschieden wird. 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. Eine im Feuerverzinkungsbad eingesetzte Zink/Aluminium-Legierung weist gegenüber Reinzink verbesserte Fluiditätseigenschaften auf. Außerdem weisen Zinküberzüge, welche mittels unter Verwendung derartiger Zink/Aluminium-Legierungen durchgeführter Feuerverzin- kungen erzeugt sind, eine größere Korrosionsbeständigkeit (welche zwei- bis sechsmal besser ist als die von Reinzink), eine verbesserte Formbarkeit und eine bessere Lackierbarkeit auf als aus Reinzink gebildete Zinküberzüge. Überdies lassen sich mit dieser Technologie auch bleifreie Zinküberzüge herstellen.

Ein solches Feuerverzinkungsverfahren unter Verwendung einer Zink/Aluminium- Schmelze bzw. unter Verwendung einer Zink/Aluminium-Feuerverzinkungsbads ist beispielsweise bekannt aus der WO 2002/042512 A1 und den betreffenden Druckschriftäquivalenten zu dieser Patentfamilie (z. B. EP 1 352 100 B1 , DE 601 24 767 T2 und US 2003/0219543 A1 ). Dort werden auch geeignete Flussmittel für die Feuerverzinkung mittels Zink/Aluminium-Schmelzbädern offenbart, da Flussmittelzusammensetzungen für Zink/Aluminium-Feuerverzinkungsbäder anders beschaffen sind als solche für die konventionelle Feuerverzinkung mit Reinzink. Mit dem dort offenbarten Verfahren lassen sich Korrosionsschutzüberzüge mit sehr gerin- gen Schichtdicken (im Allgemeinen deutlich unterhalb von 50 Mikrometern und typischerweise im Bereich von 2 bis 20 Mikrometern) und mit sehr geringem Gewicht bei hoher Kosteneffizienz erzeugen, weshalb das dort beschriebene Verfahren kommerziell unter der Bezeichnung microZINQ ^® -Verfahren angewendet wird.

Bei der Stückfeuerverzinkung von Bauteilen in Zink/Aluminium-Schmelzbädern besteht insbesondere bei der Großserienstückfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer bzw. gleichartiger Bauteile (z. B. Großserienstückfeuerverzinkung von Kfz- Bauteilen bzw. in der Automobilindustrie) aufgrund der schwierigeren Benetzbarkeit des Stahls mit der Zink/Aluminiumschmelze sowie der geringen Dicke der Zinkbe- Schichtungen bzw. Zinküberzüge ein Problem darin, mit ökonomischem Verfahrensablauf die identischen bzw. gleichartigen Bauteile stets auch identischen Prozessbedingungen und Prozessabläufen zu unterwerfen, insbesondere verlässlich und reproduzierbar eine Hochpräzisionsfeuerverzinkung durchzuführen, welche identische Maßhaltigkeiten für alle identischen oder gleichartigen Bauteile liefert. Dies erfolgt im Stand der Technik - neben einer aufwendigen Vorbehandlung, insbesondere unter Auswahl spezieller Flussmittel - typischerweise insbesondere durch besondere Prozesssteuerung während des Verzinkungsvorgangs, wie z. B. verlängerte Eintauchzeiten der Bauteile in die Zink/Aluminium-Schmelze, da nur auf diese Weise gewährleistet wird, dass keine Fehlstellen in den relativ dünnen Zinküberzügen oder keine nicht oder unvollständig beschichteten Bereiche auftreten. Um den Verfahrensablauf bei der bekannten Stückfeuerverzinkung von identischen bzw. gleichartigen Bauteilen, insbesondere bei der Großserienstückfeuerverzin- kung, ökonomisch zu gestalten und einen identischen Verfahrensablauf zu gewährleisten, ist es beim Stand der Technik so, dass eine Vielzahl der zu verzinkenden identischen bzw. gleichartigen Bauteile z. B. auf einem gemeinsamen Warenträger oder dergleichen zusammengefasst oder gruppiert und im gruppierten Zustand durch die einzelnen Verfahrensstufen geführt werden.

Die bekannte Stückfeuerverzinkung hat jedoch verschiedene Nachteile. Bei einer mehrlagigen Behängung des Warenträgers und insbesondere bei gleicher Eintauch- wie Austauchbewegung des Warenträgers verweilen die Bauteile bzw. Bauteilbereiche zwangsläufig nicht gleich lang in der Zinkschmelze. Hieraus resultieren unterschiedlich lange Reaktionszeiten zwischen dem Material der Bauteile und der Zinkschmelze und daraus unterschiedliche Zinkschichtdicken auf den Bauteilen. Des weiteren wirken sich bei hochtemperatursensiblen Bauteilen, insbesondere bei hoch- und höchstfesten Stählen, wie z. B. für Federstähle, Fahrwerks- und Karosseriekomponenten und pressgehärtete Umformteile, unterschiedliche Verweilzeiten in der Zinkschmelze auf die mechanischen Kennwerte des Stahls aus. Im Hinblick auf die Gewährleitung von definierten Kennwerten der Bauteile ist zwangsläufig die Einhaltung von definierten Prozessparametern für jedes einzelne Bauteil erforderlich.

Weiterhin kommt es beim Herausziehen der Bauteile aus der Zinkschmelze zwangsläufig zum Abfließen des Zinks und Abtropfen an Bauteilkanten und -ecken. Hierdurch entstehen Zinknasen am Bauteil. Die Beseitigung dieser Zinknasen im Nachgang, die üblicherweise manuell vorzunehmen ist, stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar, insbesondere wenn es um die Verzinkung von großen Stückzahlen und/oder die Einhaltung hoher Anforderungen an Toleranzen geht. Bei einem vollbeladenen Warenträger ist es in der Regel nicht möglich, alle Bauteile zu errei- chen und dort einzeln die Zinknasen direkt an der Verzinkungsstelle zu entfernen. Üblicherweise sind die verzinkten Bauteile nach der Verzinkung vom Warenträger abzunehmen und müssen einzeln manuell untersucht und nachbearbeitet werden, was sehr aufwendig ist.

Des weiteren ist es bei der bekannten Stückfeuerverzinkung so, dass die Eintauch- und Austauchbewegung des Warenträgers in und aus dem Verzinkungsbad an der gleichen Stelle stattfindet. Durch das prozessbedingte Auftreten von Zinkasche als Reaktionsprodukt aus dem Flussmittel und der Zinkschmelze nach dem Eintauchen der Bauteile, die sich an der Oberfläche des Zinkbades ansammelt, ist es vor dem Austauchen zwingend notwendig, die Zinkasche von der Oberfläche durch Abziehen oder Wegspülen zu entfernen, um ein Anhaften an den verzinkten Bauteilen beim Herausziehen zu vermeiden, so dass sich möglichst keine Verunreinigungen am verzinkten Bauteil ergeben. Im Hinblick auf die Vielzahl der sich im Zinkbad be- findenden Bauteile und die vergleichsweise schlechte Zugänglichkeit der Oberfläche des Verzinkungsbades stellt sich die Entfernung der Zinkasche von der Badoberfläche regelmäßig als sehr aufwendig und teilweise problematisch dar. Zum einen ergibt sich bei der Entfernung der Zinkasche von der Oberfläche des Verzinkungsbades eine zeitliche Verzögerung des Prozesses bei gleichzeitiger Reduzie- rung der Produktivität und zum anderen eine Fehlerquelle im Hinblick auf die Ver- zinkungsqualität der einzelnen Bauteile.

Letztlich bleiben bei der bekannten Stückfeuerungsverzinkung Verunreinigungen und Zinknasen an den verzinkten Bauteilen, die durch manuelles Nacharbeiten zu entfernen sind. Diese Nacharbeitung ist regelmäßig sehr kosten- und zeitaufwendig. Diesbezüglich ist zu beachten, dass hier mit Nacharbeit nicht nur die Reinigung bzw. Ausbesserung gemeint ist, sondern insbesondere auch die visuelle Prüfung einbezogen ist. Prozessbedingt besteht bei allen Bauteilen die Gefahr, dass Verunreinigungen anhaften oder Zinknasen vorliegen, die es zu entfernen gilt. Entspre- chend müssen alle Bauteile einzeln in Augenschein genommen werden. Allein diese Prüfung, ohne gegebenenfalls notwendige anschließende Arbeitsschritte, stellt einen sehr hohen Kostenaufwand dar, insbesondere im Bereich der Großserie mit sehr vielen zu prüfenden Bauteilen und sehr hohen Qualitätsanforderungen.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem besteht daher in der Bereitstellung einer Anlage bzw. eines Verfahrens zur Stückverzinkung von eisenbasierten bzw. eisenhaltigen Bauteilen, insbesondere stahlbasierten bzw. stahlhal- tigen Bauteilen (Stahlbauteilen) mittels Feuerverzinkung (Schmelztauchverzinkung) in einer Zink/Aluminium-Schmelze (d. h. in einem flüssigen Zink/Aluminium-Bad), vorzugsweise für die Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile (z. B. Kfz-Bauteile), wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermieden oder aber wenigstens abgeschwächt werden sollen.

Insbesondere soll eine solche Anlage bzw. ein solches Verfahren bereitgestellt werden, welche(s) gegenüber herkömmlichen Feuerverzinkungsanlagen bzw. -verfahren eine verbesserte Prozessökonomie und einen effizienteren, insbesondere flexibleren Prozessablauf ermöglichen. Zur Lösung des zuvor geschilderten Problems schlägt die vorliegende Erfindung - gemäß einem e r s t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - eine Anlage zur Feuerverzinkung gemäß Anspruch 1 vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage sind Ge- genstand der diesbezüglichen Anlagenunteransprüche.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem z w e i t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ein Verfahren zur Feuerverzinkung gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch vor; weitere, insbesondere besondere und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der diesbezüglichen Verfahrensunteransprüche.

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.

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.

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.

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.

Dies vorausgeschickt, wird die vorliegende Erfindung nunmehr nachfolgend im Detail erläutert. Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Feuerverzinkung von Bauteilen, vorzugsweise zur Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile, vorzugsweise zur Stückverzinkung, mit einer Fördereinrichtung mit wenigstens einem Warenträger zur Förderung der Bauteile, einer Flussmittelauftragsein- richtung zum Auftrag eines Flussmittels auf die Oberfläche der Bauteile und einer Feuerverzinkungseinrichtung zur Feuerverzinkung der Bauteile mit einem eine schmelzflüssige Zink/Aluminium-Legierung aufweisenden Verzinkungsbad.

Erfindungsgemäß ist bei einer Anlage der vorgenannten Art zur Lösung der zu- grundeliegenden Aufgabe vorgesehen, dass der Warenträger zur Aufnahme und zum Transport wenigstens eines vereinzelten Bauteils ausgebildet ist und dass die Flussmittelauftragseinrichtung eine Sprüheinrichtung zum vorzugsweise automatisierten Sprühauftrag des Flussmittels auf die Oberfläche des vereinzelten Bauteils aufweist.

Verfahrensgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feuerverzinkung von Bauteilen unter Verwendung einer schmelzflüssigen Zink/Aluminium-Legierung, vorzugsweise zur Großserienfeuerverzinkung einer Vielzahl identischer oder gleichartiger Bauteile, vorzugsweise zur Stückverzinkung.

Erfindungsgemäß ist bei dem vorgenannten Verfahren vorgesehen, dass jedes Bauteil im vereinzelten Zustand an einem Warenträger zu einer Flussmittelauftragseinrichtung zum Flussmittelauftrag transportiert wird, wobei das Bauteil im vereinzelten Zustand durch einen vorzugsweise automatisierten Sprühauftrag einer Sprüheinrichtung mit dem Flussmittel versehen wird und dann das auf seiner Oberfläche mit dem Flussmittel versehene Bauteil in einem die schmelzflüssige Zink/Aluminium-Legierung aufweisenden Verzinkungsbad einer Feuerverzinkung unterzogen wird.

Im Zusammenhang mit dem Zustandekommen der vorliegenden Erfindung ist erkannt worden, dass der Sprühauftrag des Flussmittels auf das zu verzinkende Bauteile einen erheblichen Einfluss auf den gesamten Verzinkungsprozess hat, wenngleich der Sprühauftrag des Flussmittels insbesondere im Rahmen einer Großserienproduktion auf den ersten Blick gegenüber einem Fluxen in einem Flussmittel- tauchbad als unwirtschaftlich erscheint. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist allerdings festgestellt worden, dass das Aufbringen des Flussmittels durch Eintauchen des Bauteils in ein Flussmittelbad eine Reihe von Nachteilen mit sich bringt. Beim sogenannten Tauchfluxen ergibt sich letztlich beim Herausziehen der Bauteile aus dem Tauchbad eine ungleichmäßige Schicht des Flussmittels auf den zu verzinkenden Bauteilen. Während das Bauteil im oberen Bereich eine eher geringe Schichtdicke des Flussmittels hat, liegt im unteren Bereich eine erhöhte Schichtdicke des Flussmittels vor. Darüber hinaus lagern sich verstärkt Flussmittelreste in Ecken und an Kanten der zu verzinkenden Bauteile an.

5 Im sich an das Fluxen anschließenden Verzinkungsprozess reagiert das Flussmittel mit der Zinkschmelze. Aufgrund der unterschiedlich dicken Flussmittelschicht am zu verzinkenden Bauteil kann sich auch eine unterschiedliche Dicke der Zinkschicht auf dem Bauteil ergeben. Die unterschiedliche Zinkschichtdicke am Bauteil stellt damit unter anderem das Ergebnis der ungleichmäßigen Schichtdicke des 10 Flussmittels dar.

Des weiteren ist es so, dass bei einem Tauchbad zwangsläufig Energie- und Strahlungsverluste entstehen, da das Tauchbad in der Regel bei einer konstanten Temperatur im Bereich zwischen 60° und 80° gehalten werden muss. Fällt die Tempel s ratur unter einen bestimmten Wert muss nachgeheizt werden. Dies ist nicht nur kostenaufwendig; das ständige Temperieren belastet die Flussmittellösung. Aufgrund der Dauertemperaturbehandlung kann es nämlich dazu kommen, dass verschiedene Chemikalien des Flussmittels zersetzt werden. Da es sich bei einem Tauchbad um ein offenes Bad handelt, kann im übrigen ein Verlust an Lösungs- 20 mittel (Wasser) eintreten. Dies ändert zwangsläufig die Flussmittelzusammensetzung. Von daher besteht insbesondere bei Tauchbädern, die über einen langen Zeitraum beheizt werden, die Gefahr, dass das Flussmittel nicht mit der gewollten und ursprünglich eingestellten Zusammensetzung auf das zu verzinkende Bauteil aufgebracht wird.

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Durch den erfindungsgemäßen Sprühauftrag werden die vorgenannten Nachteile vermieden. Zunächst einmal ist der Sprühauftrag in energetischer Hinsicht günstiger, da kein Bad bei einer höheren Temperatur vorgehalten werden muss. Aufgrund des fehlenden Bades werden Energie- und Strahlungsverluste vermieden.

30 Des weiteren kann die Konzentration des Flussmittels dauerhaft konstant gehalten werden, da im Gegensatz zu einem offenen Bad kein Verlust an Lösungsmittel stattfindet. Da es an einem Bad mit unvermeidlich vorhandenen Inhomogenitäten fehlt, ist der Sprühauftrag schon insofern homogener. Des weiteren lässt sich durch eine vorgegebene Konzentrationskontrolle des Flussmittels und eine genaue Kon-

35 trolle der Dicke des Auftrags die Qualität und die Schichtdicke des Flussmittels exakt kontrollieren. Im Rahmen des Sprühauftrag kann gezielt eine definierte Menge des Flussmittels aufgetragen werden. Des weiteren ist es durch den Sprühauftrag möglich, Ansammlungen von Flussmittel an Ecken, Kanten, Falzen oder der- gleichen zu vermeiden. All dies führt letztlich dazu, dass eine homogene Verzinkung mit gleichbleibender Schichtdicke im Verzinkungsbad ermöglicht wird.

Im übrigen ist festgestellt worden, dass sich beim Sprühauftrag aufgrund der defi- niert aufgebrachten Sprühmittelmenge ein verbessertes Ablaufverhalten des aufgebrachten Flussmittels ergibt. Durch ein exakt dosiertes Aufbringen des Flussmittels beim Sprühauftrag kann ein Hängenbleiben einer konzentrierten Lösung des Flussmittels an den vorgenannten Ecken und Kanten vermieden, jedenfalls aber verringert werden. Durch den im Vergleich zu einer Tauchbeschichtung verringer- ten und insbesondere gleichmäßigen Auftrag des Flussmittels wird letztlich kein überflüssiges Flussmittel in das Verzinkungsbad eingetragen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sprühauftrages gegenüber der Tauchbeschichtung besteht darin, dass einfacher unterschiedliche Fluss- mittel für unterschiedliche Anwendungsfälle eingesetzt werden können. Die Sprühtechnik erhöht die individuelle Anpassbarkeit und gewährleistet eine verbesserte Flexibilität.

Um einen vollständigen Sprühauftrag des zu verzinkenden Bauteils gewährleisten zu können, ist im Rahmen der Automatisierung des Verfahrens die Zugänglichkeit des Bauteils von allen Seiten notwendig. Aus diesem Grunde wird das betreffende Bauteil entweder im vereinzelten Zustand als einziges Bauteil am Warenträger befestigt und durch die Sprüheinrichtung geführt. Bei einer völligen Vereinzelung des Bauteils, wobei nur ein einziges Bauteil am Warenträger befestigt ist, ist jeder Be- reich des Bauteils zugänglich und kann entsprechend besprüht werden.

Alternativ ist es möglich, je nach Größe und Ausbildung des Warenträgers an diesem auch eine Kleingruppe, das heißt bis maximal 10 Bauteile, bevorzugt bis 5 Bauteile zu befestigen, wobei diese Bauteile insbesondere in einer Reihe nebenei- nander bzw. hintereinander angeordnet sind, und zwar derart, dass sie sich nicht berühren. Bevorzugt sollte der Abstand der am Träger befestigten Bauteile der Kleingruppe wenigstens 10 cm, bevorzugt wenigstens 50 cm und insbesondere mehr als 1 m voneinander sein. Bei einer derartigen Anordnung und/oder Beab- standung der einzelnen Bauteile der Kleingruppe am Warenträger liegt eine Ver- einzelung des Bauteils im Sinne der vorliegenden Erfindung vor, da bei einem derartigen Abstand der voneinander separierten Bauteile die Zugänglichkeit zu jeglichem Bereich der Bauteile für den automatisierten Sprühauftrag gewährleistet ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Sprüheinrich- tung zum automatisierten Sprühauftrag des Flussmittels gekoppelte Steuereinrichtung vorgesehen. Durch die Steuereinrichtung, über die insbesondere die Sprüh- Zeitpunkte und/oder Sprühmenge und/oder Sprühdauer und/oder Sprührichtung pro Flächeneinheit des Bauteils eingestellt werden kann, ergibt sich ein homogener und/oder individuell an das Bauteil angepasster Sprühauftrag und daraus eine definierte Schichtdicke des Flussmittels auf dem zu verzinkenden Bauteil. In diesem Zusammenhang bietet es sich an, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass der automatisierte Sprühauftrag in Abhängigkeit der Form und/oder der Art und/oder des Materials und/oder der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere der Oberflächenrauhigkeit des Bauteils, erfolgt. So können unterschiedliche Materialien und/oder unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten beispielsweise in unter- schiedlichen Schichtdicken, Konzentrationen oder aber auch Zusammensetzungen des Flussmittels resultieren. Insbesondere ist der Sprühauftrag über die Steuereinrichtung derart automatisiert, dass die Konzentration des Flussmittels und/oder die Sprühdauer des Sprühauftrags pro Bauteil und/oder die Sprühdauer des Sprühauftrags unterschiedliche Bereiche des Bauteils und/oder die Dicke des Sprühauftrags am Bauteil, insbesondere unterschiedliche Dicken des Sprühauftrags an einem Bauteil und/oder ein gleichzeitiger Sprühauftrag unterschiedlicher Flussmittel und/oder unterschiedlicher Flussmittelkomponenten einstellbar ist.

Um das Flussmittel durch Sprühen so exakt wie möglich auf die Oberfläche des vereinzelten Bauteils aufbringen zu können, weist die Sprüheinrichtung eine Mehrzahl von Sprühköpfen auf, mit denen bevorzugt unterschiedliche Bereiche des Bauteils besprüht werden können. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn wenigstens ein Sprühkopf in X-Richtung und/oder in Y-Richtung und/oder in Z-Richtung relativ zum Bauteil bewegbar ist. Die Bewegung des betref- fenden Sprühkopfes, der vorzugsweise in allen drei Richtungen bewegbar ist, erfolgt steuerungstechnisch über die Steuereinrichtung. Durch die vorgenannte Maßnahme ist es letztlich möglich, dass beim Aufsprühen des Flussmittels auf ein Bauteil der Abstand und/oder die Richtung eines Sprühkopfes der Sprüheinrichtung zum Bauteil verändert wird. Insbesondere kann auf diese Weise sichergestellt wer- den, dass nicht unmittelbar zugängliche Bereiche des Bauteils durch entsprechende Ausrichtung des Sprühkopfes ohne weiteres erreichbar sind und mit der exakt für diesen Bereich vorgesehenen Schichtdicke des Flussmittels versehen werden können.

Bevorzugt ist die Sprüheinrichtung im übrigen zum gleichzeitigen Aufsprühen unterschiedlicher Flussmittel und/oder unterschiedlicher Flussmittelkomponenten ausgebildet. Konstruktiv ist in diesem Zusammenhang bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass wenigstens ein Sprühkopf wenigstens zwei Sprühleitungen für unterschiedliche Flussmittel und/oder unterschiedliche Flussmittelkom- ponenten aufweist. Verfahrensgemäß führt dies dazu, dass während eines Sprühvorgangs entweder gleichzeitig oder aber zeitlich versetzt unterschiedliche Flussmittel und/oder unterschiedliche Flussmittelkomponenten während des Sprühvorgangs auf das betreffende Bauteil aufgebracht werden können. Diese Ausgestal- tung hat den Vorteil, dass unterschiedliche Bereiche eines Bauteils mit einem unterschiedlichen Flussmitteln bzw. unterschiedlichen Flussmittelkomponenten besprüht werden können. Hierdurch kann die nachfolgende Feuerverzinkung in entsprechender Weise beeinflusst werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, unmittelbar aufeinanderfolgende Bauteile des Verzinkungsvorganges mit unter- schiedlichen Flussmitteln/Flussmittelkomponenten zu besprühen, ohne den Pro- duktionsprozess zu unterbrechen.

An die Sprüheinrichtung der Flussmittelauftragseinnchtung schließt sich bevorzugt eine Trocknungseinrichtung an. Diese Trocknungseinrichtung ist insbesondere zur Trocknung des aufgesprühten Flussmittels im vereinzelten Zustand des Bauteils ausgebildet. Da durch den Sprühauftrag eine exakt definierte Auftragsmenge an Flussmittel auf das Bauteil aufgebracht ist, kann der Trocknungsschritt relativ schnell und damit relativ kostengünstig durchgeführt werden, was im Vergleich zu einer Trocknung nach einem Tauchbad nicht möglich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und auch beim erfindungsgemäßen Verfahren ist dem Flussmittelauftrag bevorzugt eine Oberflächenbehandlung und insbesondere eine Entfettung vorgeschaltet. Anlagengemäß ist bevorzugt eine der Flussmittelauftragseinnchtung vorgeschaltete Oberflächenbehandlungseinrichtung, insbesondere Beizeinrichtung, zur chemischen, insbesondere nass-chemischen Oberflächenbehandlung der Bauteile, mittels eines Oberflächenbehandlungsmittels, vorzugsweise zur Beizung der Oberflächen der Bauteile mittels eines Beizmittels, vorgesehen. Insbesondere bietet es sich dabei an, dass die Oberflächenbehandlungseinrichtung eine Sprüheinrichtung zum Sprühauftrag des Oberflächenbehand- lungsmittels, insbesondere des Beizmittels, auf die Oberfläche des vereinzelten Bauteils aufweist. Im Zusammenhang mit dem Sprühauftrag des Oberflächenbehandlungsmittels gelten vom Grundsatz her die gleichen zuvor genannten Vorteile wie beim Sprühauftrag des Flussmittels. Insbesondere kann beim Aufsprühen des Oberflächenbehandlungsmittels gewährleistet werden, dass bestimmte Bereiche des Bauteils stärker und/oder länger besprüht werden als andere Bereiche. Um das Bauteil an allen Bereichen in entsprechender Weise mit dem Oberflächenbehandlungsmittel besprühen zu können, bietet sich auch bei der Oberflächenbehandlung insbesondere die Vereinzelung des Bauteils an. Im übrigen versteht es sich, dass die Sprüheinrichtung zum Sprühen des Oberflächenbehandlungsmittels in entsprechender Weise konstruktiv so ausgebildet sein kann wie die Sprüheinrichtung für den Sprühauftrag des Flussmittels. Auch hier können verstellbare Sprühköpfe und die Verwendung unterschiedlicher Sprühlei- tungen für unterschiedliche Oberflächenbehandlungsmittel und/oder unterschiedliche Oberflächenbehandlungsmittelkomponenten vorgesehen sein.

Anlagengemäß ist es im übrigen von Vorteil, wenn der Oberflächenbehandlungseinrichtung eine Entfettungseinrichtung zur Entfettung der Bauteile mittels eines Entfettungsmittels vorgeschaltet ist. Bevorzugt folgt auch die Entfettung durch Aufsprühen des Entfettungsmittels auf die Oberfläche des vereinzelten Bauteils. Diesbezüglich gelten die zum Aufsprühen des Oberflächenbehandlungsmittels genannten Vorteile in gleicher Weise. Des weiteren ist die Sprüheinrichtung für das Entfettungsmittel in konstruktiver Hinsicht bevorzugt genauso ausgebildet wie die Sprüh- einrichtung für das Oberflächenbehandlungsmittel, so dass hierauf ausdrücklich Bezug genommen werden kann. Insbesondere ist ein oder sich mehrere verstellbare Sprühköpfe vorgesehen und es ist das Aufsprühen unterschiedliche Entfettungsmittel oder -komponenten über wenigstens zwei separate Sprühleitungen pro Sprühkopf möglich.

Um einen Eintrag eines Behandlungsmittels in die nächste Verfahrensstufe zu verhindern, ist anlagengemäß bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mindestens eine Spüleinrichtung zur Spülung der Bauteile mit einem Spülmittel vorgesehen. Insbesondere ist eine Spüleinrichtung im Anschluss an die Entfettungseinrichtung und/oder im Anschluss an die Oberflächenbehandlungseinrichtung vorgesehen. Bevorzugt ist jeweils eine Spüleinrichtung im Anschluss an die Entfettungs- und im Anschluss an die Oberflächenbehandlungseinrichtung vorgesehen.

Im Zusammenhang mit der Spülung kann vorgesehen sein, dass dies ebenfalls durch Besprühen mit dem betreffenden Spülmittel erfolgt. Alternativ oder auch ergänzend dazu kann auch eine Tauchspülung vorgesehen sein. In allen Fällen ist es jedoch besonders bevorzugt, die Spülvorgänge im vereinzelten Zustand des Bauteils durchzuführen, da hierbei die Zugänglichkeit sämtlicher Bereiche des Bauteils gegeben ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sprüheinrichtung, vorzugsweise jeder Sprüheinrichtung im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anlage eine insbesondere allseitig geschlossene Einhausung zugeordnet ist. Dabei versteht es sich, dass eine oder mehrere Zuführ- und Ab- führöffnungen für den Warenträger und das oder die daran vereinzelten Bauteile in der Einhausung vorgesehen sein können. Durch die Einhausung wird letztlich eine Belastung der Umwelt mit Dämpfen und/oder Chemikalien, die beim Besprühen verwendet werden bzw. entstehen, verhindert. Darüber hinaus ist es über eine Ein- hausung möglich, das jeweilige Sprühmittel aufzufangen, insbesondere durch entsprechende Bodenabläufe der Einhausung, und zur Wiederverwendung zu rezyk- lieren. Bedarfsweise ist eine entsprechende Aufbereitung des jeweiligen Sprühmittels vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich zum vereinzelten Fluxen eine Einzelverzinkung der Bauteile, also eines am Warenträger vereinzelten Bauteils, vorgesehen. Hierzu sieht die Erfindung zwei Alternativen vor. Bei einer ersten Alternative ist eine Vereinzelungseinrichtung zum vorzugsweise automatisierten Zuführen, Eintauchen und Austauchen eines vom Warenträger vereinzelten Bauteils in das Verzinkungsbad der Feuerverzinkungseinrichtung vorgesehen. Bei der dazu alternativen Ausführungsform sind die Fördereinrichtung und die Feuerverzinkungseinrichtung derart ausgebildet, dass das am Warenträger vereinzelte Bauteil im vereinzelten Zustand durch das Verzinkungsbad geführt wird.

Im Zusammenhang mit der Erfindung ist erkannt worden, dass insbesondere bei bestimmten Bauteilen, wie hoch- und höchstfesten Stählen, die temperatursensibel sind, ein gezieltes und optimiertes Handling der Bauteile beim eigentlichen Verzin- kungsprozess notwendig ist. Bei der Einzelverzinkung im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anlage bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ohne weiteres gewährleistet werden, dass die Bauteile jeweils für sich identischen Prozessparametern unterliegen. Gerade für Federstähle oder Fahrwerks- und Karosseriekomponenten aus hoch- und höchstfesten Stählen, wie z. B. pressgehärtete Umformteile, spielt dies eine erhebliche Rolle. Durch die Vereinzelung der Bauteile zum Verzinken ist es möglich, dass die Reaktionszeiten zwischen dem Stahl und der Zinkschmelze jeweils gleich sind. Hieraus resultiert letztlich eine immer gleiche Zinkschichtdicke. Darüber hinaus werden die Kennwerte der Bauteile durch die Verzinkung in identischer Weise beeinflusst, da durch die Erfindung gewährleistet wird, dass die Bauteile jeweils identischen Prozessparametern ausgesetzt worden sind.

Ein weiterer, erheblicher Vorteil der Erfindung, insbesondere im Zusammenhang mit der Vereinzelungseinrichtung ergibt sich dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vereinzelung jedes Bauteil exakt manipuliert und behandelt werden kann, zum Beispiel durch spezielle Dreh- und Lenkbewegungen des Bauteils beim Aus- ziehen aus der Schmelze. Hierdurch kann der Nachbearbeitungsaufwand deutlich reduziert bis zum Teil gänzlich vermieden werden. Des weiteren bietet die Erfindung die Möglichkeit, dass Zinkascheanhaftungen deutlich verringert und zum Teil sogar vermieden werden können. Dies ist möglich, da der erfindungsgemäße Pro- zess so gesteuert werden kann, dass ein zu verzinkendes Bauteil im vereinzelten Zustand nach dem Eintauchen von der Eintauchstelle wegbewegt und zu einer von der Eintauchstelle entfernten Stelle hinbewegt wird. Anschließend erfolgt das Austauchen. Während im Bereich der Eintauchstelle die Zinkasche aufsteigt und sich auf der Oberfläche der Eintauchstelle befindet, befinden sich an der Austauchstelle wenige oder keine Zinkaschereste. Durch diese spezielle Technik können Zinkascheanhaftungen erheblich verringert bis vermieden werden.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist im übrigen festgestellt worden, dass unter Berücksichtigung der bei der Erfindung zum Teil nicht mehr not- wendigen Nachbearbeitung die Gesamtproduktionsdauer bei der Herstellung von verzinkten Bauteilen gegenüber dem Stand der Technik sogar verringert werden kann, die Erfindung also letztlich eine höhere Produktivität liefert, und zwar insbesondere deshalb, da die manuell vorzunehmende Nachbearbeitung beim Stand der Technik sehr zeitaufwendig ist.

Ein weiterer anlagentechnischer Vorteil bei einer vereinzelten Verzinkung besteht darin, dass kein breiter und tiefer, sondern nur ein schmaler Verzinkungskessel notwendig ist. Hierdurch reduziert sich die Oberfläche des Verzinkungsbades, die auf diese Weise besser abgeschirmt werden kann, so dass die Abstrahlungsverlus- te maßgeblich reduziert werden können.

Im Ergebnis ergeben sich durch die Erfindung mit der vereinzelten Verzinkung Bauteile mit höherer Qualität und Sauberkeit an der Oberfläche, wobei die Bauteile als solche jeweils identischen Prozessbedingungen ausgesetzt worden sind und damit über gleiche Bauteilkennwerte verfügen. Auch unter wirtschaftlichen Aspekten bietet die Erfindung wirtschaftliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, da die Herstellungsdauer unter Berücksichtigung der nicht mehr notwendigen oder zum Teil sehr eingeschränkten Nachbearbeitung um bis zu 20 % verringert werden kann. Vorrichtungsgemäß ist bei der Alternative mit der Vereinzelungseinrichtung vorgesehen, dass die Vereinzelungseinrichtung wenigstens ein zwischen der Flussmit- telauftragseinrichtung und der Feuerverzinkungseinrichtung angeordnetes Vereinzelungsmittel aufweist. Dieses Vereinzelungsmittel ist dann bevorzugt so ausgebildet, dass es entweder ein vereinzeltes Bauteil vom Warenträger oder aber mehrere Bauteile als Kleingruppe, wobei sich diese allerdings im voneinander vereinzelten, das heißt hinreichend beabstandeten Zustand voneinander befinden, entnimmt und das vereinzelte Bauteil oder aber die Kleingruppe mit voneinander vereinzelten Bauteilen anschließend der Feuerverzinkungseinrichtung zur Feuerverzinkung zuführt. Das Vereinzelungsmittel kann dabei das Bauteil unmittelbar vom Warenträger abnehmen oder entnehmen oder aber das Bauteil von der Bauteilgruppe, die vom Warenträger bereits abgestellt worden ist, entnehmen. Dabei versteht es sich, dass es grundsätzlich auch möglich ist, dass mehr als ein Vereinzelungsmittel vorgesehen ist, also gleichzeitig eine Mehrzahl vereinzelter Bauteile im vereinzelten Zustand feuerverzinkt werden. In diesem Zusammenhang versteht es sich dann auch, dass zumindest der Verzinkungsprozess der vereinzelten Bauteile in identischer Weise durchgeführt wird, auch wenn Bauteile von unterschiedlichen Vereinzelungsmitteln gleichzeitig oder zeitlich versetzt und unabhängig voneinander durch die Feuerverzinkungseinrichtung bzw. das Verzinkungsbad geführt werden.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Vereinzelungsmittel derart ausgebildet, dass ein vereinzeltes Bauteil in einen Eintauchbereich des Bads eintaucht, dann vom Eintauchbereich zu einem benachbarten Austauchbereich bewegt und nachfolgend im Austauchbereich ausgetaucht wird. Die vorgenannte Bewegung lässt sich im übrigen auch dann erzielen, wenn nicht mit einem Vereinzelungsmittel gearbeitet wird, sondern statt dessen das Bauteil im vereinzelten Zustand am Warenträger befestigt ist und über den Warenträger dem Verzinkungsbad zugeführt, in den Eintauchbereich eingetaucht, zum Austauchbereich bewegt und dort ausgetaucht wird. Wie zuvor bereits ausgeführt worden ist, entsteht an der Oberfläche des Eintauchbereichs Zinkasche als Reaktionsprodukt des Flussmittels mit der Zinkschmelze. Durch die Bewegung des in die Zinkschmelze eingetauchten Bauteils vom Eintauchbereich zum Austauchbereich hin befindet sich an der Oberfläche des Austauchbereichs keine oder kaum Zinkasche. Auf diese Weise bleibt die Oberfläche des ausgetauchten verzinkten Bauteils frei oder zumindest im wesentlichen frei von Zinkascheanhaftungen. Dabei versteht es sich, dass der Eintauchbereich dem Austauchbereich benachbart ist, es sich also um räumlich voneinander beabstandete und sich insbesondere nicht überschneidende Bereiche des Verzinkungsbades handelt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgenannten Erfindungsgedankens ist im übrigen vorgesehen, dass das Bauteil nach dem Eintauchen zumindest so lange im Eintauchbereich des Verzinkungsbades verbleibt, bis die Reaktionszeit zwischen der Bauteiloberfläche und der Zink/Aluminium-Legierung des Verzinkungsbades beendet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Zinkasche, die sich innerhalb der Schmelze nach oben bewegt, sich lediglich an der Oberfläche des Eintauchbereichs ausbreitet. Anschließend kann das Bauteil dann in den Austauchbereich, der im wesentlichen frei von Zinkasche ist, bewegt und dort ausgetaucht werden.

Bei Versuchen, die im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführt worden sind, ist festgestellt worden, dass es zweckmäßig ist, wenn das Bauteil zwischen 20 % bis 80 %, vorzugsweise wenigstens 50 % der Verzinkungsdauer im Bereich des Eintauchbereichs verbleibt und erst anschließend in den Austauchbereich bewegt wird. Anlagentechnisch bedeutet dies, dass die Vereinzelungseinrichtung bzw. das oder die zugehörigen Vereinzelungsmittel oder die Fördereinrichtung durch eine entsprechende Steuerung so ausgelegt und bedarfsweise aufeinander abgestimmt sind, dass der vorgenannte Verfahrensablauf problemlos durchgeführt werden kann.

Insbesondere bei Bauteilen aus temperatursensiblen Stählen und bei kundenspezifischen Anforderungen nach Bauteilen mit möglichst identischen Produkteigenschaften ist anlagen- und verfahrensgemäß vorgesehen, dass die Fördereinrichtung oder das Vereinzelungsmittel derart ausgebildet ist, dass alle Bauteile in identischer Weise, insbesondere mit identischer Bewegung, in identischer Anordnung und/oder mit identischer Zeit, durch das Verzinkungsbad geführt werden. Dies lässt sich letztlich ohne weiteres durch eine entsprechende Steuerung der Fördereinrichtung bzw. des wenigstens einen zugeordneten Vereinzelungsmittels realisieren. Durch die identische Handhabung haben identische Bauteile, also Bauteile, die aus jeweils gleichem Material bestehen und die jeweils gleiche Form haben, jeweils identische Produkteigenschaften. Hierzu gehören nicht nur gleiche Zinkschichtdicken, sondern auch identische Kennwerte der verzinkten Bauteile, da diese jeweils in identischer Weise durch das Verzinkungsbad geführt worden sind.

Des weiteren bietet die Erfindung anlagen- und verfahrensgemäß durch die Ver- einzelung beim Feuerverzinken den Vorteil, dass Zinknasen leichter vermieden werden können. Hierzu ist anlagengemäß eine Abstreifeinrichtung im Anschluss an den Austauchbereich vorgesehen, wobei bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens die Fördereinrichtung oder das Vereinzelungsmittel derart ausgebildet ist, dass alle Bauteile nach dem Austauchen an der Abstreifeinrich- tung zum Abstreifen von flüssigem Zink in identischer Weise vorbeigeführt werden. Bei einer alternativen Ausgestaltung im Zusammenhang mit dem Vereinzelungsmittel, die aber auch in Kombination mit der Abstreifeinrichtung realisiert werden kann, ist vorgesehen, dass alle Bauteile in identischer Weise nach dem Austauchen derart bewegt werden, dass Tropfnasen flüssigen Zinks entfernt werden, insbesondere abtropfen und/oder gleichmäßig auf den Bauteiloberflächen verteilt werden. Durch die Erfindung ist es im Ergebnis damit möglich, jedes einzelne Bauteil definiert nicht nur durch das Verzinkungsbad, sondern auch entweder in einer bestimmten Positionierung, beispielsweise einer Schrägstellung des Bauteils zu führen und, an einem oder mehreren Abstreifern vorbeizubewegen und/oder das Bauteil durch spezielle Dreh- und/oder Lenkbewegungen nach dem Austauchen so zu bewegen, so dass Zinknasen zumindest im wesentlichen vermieden werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist im Anschluss an die Feuer- verzinkungseinrichtung eine Abkühleinrichtung, insbesondere eine Abschreckeinrichtung, vorgesehen, an der das Bauteil nach der Feuerverzinkung abgekühlt bzw. abgeschreckt wird.

Weiterhin kann insbesondere im Anschluss an die Abkühleinrichtung eine Nachbe- handlungseinrichtung vorgesehen sein. Die Nachbehandlungseinrichtung dient insbesondere einer Passivierung, Versiegelung oder Farbgebung der verzinkten Bauteile. Die Nachbehandlungsstufe kann aber auch beispielsweise die Nachbearbeitung, insbesondere das Entfernen von Verunreinigungen und/oder das Entfernen von Zinknasen, umfassen. Wie zuvor ausgeführt worden ist, ist der Nachbearbei- tungsschritt bei der Erfindung gegenüber dem im Stand der Technik bekannten Verfahren aber erheblich verringert und zum Teil sogar überflüssig.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Steuereinrichtung nicht nur mit den einzelnen Sprüheinrichtungen, sondern auch mit der Fördereinrichtung gekoppelt ist. Hierdurch ist es dann möglich, bedarfsweise die Transportgeschwindigkeit der einzelnen Warenträger zu verändern. So ist es beispielsweise möglich, die Transportgeschwindigkeit eines Warenträgers zumindest bereichsweise relativ zur Transportgeschwindigkeit eines anderen Warenträgers zu verändern. Hierdurch besteht die Möglichkeit, bestimmte Verfahrensschritte, die mehr Zeit in Anspruch nehmen als andere, bedarfsweise an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen. Hierdurch wird der gesamte Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens optimiert und damit verkürzt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Förderein- richtung eine umlaufende, geschlossene Transportstrecke mit einer Mehrzahl von Warenträgern auf, die zumindest entlang der Oberflächenbehandlungseinrichtung, der Flussmittelauftragseinrichtung und der Feuerverzinkungseinrichtung führt. Insbesondere erstreckt sich die Transportstrecke entlang sämtlicher Verfahrensstufen der erfindungsgemäßen Anlage. Hierdurch wird im Ergebnis eine kontinuierliche Stückverzinkung der Bauteile im vereinzelten Zustand der Bauteile ermöglicht. Die Fördereinrichtung kann grundsätzlich als Krananlage ausgeführt sein. In diesem Falle werden die vereinzelten Bauteile dann hängend transportiert. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Fördereinrichtung als Boden-Fördereinrichtung auszubilden. In diesem Falle verfahren die Warenträger auf dem Boden. In diesem Falle kann die Transportstrecke als Schienenführung ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es in diesem Zusammenhang auch möglich, eine Kombination einer Krananlage mit ergänzenden Bodenfördermitteln vorzusehen.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage und/oder ein Verfahren der vorge- nannten Art, wobei die Bauteile eisenbasierte und/oder eisenhaltige Bauteile, insbesondere stahlbasierte und/oder stahlbasierte Bauteile, sogenannte Stahlbauteile, vorzugsweise Kfz-Bauteile oder Bauteile für den Automobilbereich sind. Alternativ oder ergänzend enthält das Verzinkungsbad Zink und Aluminium in einem Zink/Aluminium-Gewichtsverhältnis im Bereich von 55-99,999 : 0,001 -45, bevorzugt 55-99,97 : 0,03-45, insbesondere 60-98 : 2-40, vorzugsweise 70-96 : 4-30. Alternativ oder ergänzend weist das Verzinkungsbad nachfolgende Zusammensetzung auf, bei der die Gewichtsangaben auf das Verzinkungsbad bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% resultiert:

(i) Zink, insbesondere in Mengen im Bereich von 55 bis 99,999 Gew.-%, vor- zugsweise 60 bis 98 Gew.-%,

(ii) Aluminium, insbesondere in Mengen ab 0,001 Gew.-%, vorzugsweise ab 0,005 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 0,03 bis 45 Gew.-%, weiter bevorzugt zwischen 0,1 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 bis 40 Gew.-%, wobei der Zinkgehalt dann jeweils entsprechend angepasst ist, (iii) gegebenenfalls Silizium, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,0001 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 2 Gew.-%;

(iv) gegebenenfalls mindestens ein weiterer Inhaltsstoff und/oder gegebenenfalls mindestens eine Verunreinigung, insbesondere aus der Gruppe der Alkalimetalle wie Natrium und/oder Kalium, Erdalkalimetalle wie Kalzium und/oder Magnesium und/oder Schwermetalle wie Cadmium, Blei, Antimon, Wismut, insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 0,0001 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 5 Gew.-%.

Im Zusammenhang mit durchgeführten Versuchen ist festgestellt worden, dass sich bei Zinkbädern mit der zuvor angegebenen Zusammensetzung sehr dünne und sehr homogene Beschichtungen am Bauteil erreichen lassen, die insbesondere den hohen Anforderungen an die Bauteilqualität im Kraftfahrzeugbau genügen. Alternativ oder ergänzend weist das Flussmittel folgende Zusammensetzung auf, wobei die Gewichtsangaben auf das Flussmittel bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% resultiert:

(i) Zinkchlorid (ZnCI ₂ ), insbesondere in Mengen im Bereich von 50 bis 95 Gew.- %, vorzugsweise 58 bis 80 Gew.-%;

(ii) Ammoniumchlorid (NH ₄ CI), insbesondere in Mengen im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 42 Gew.-%;

(iii) gegebenenfalls mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalisalz, bevorzugt Natriumchlorid und/oder Kaliumchlorid, insbesondere in Gesamtmengen im Be- reich von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%;

(iv) gegebenenfalls mindestens ein Metallchlorid, bevorzugt Schwermetallchlorid, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe von Nickelchlorid (NiCI ₂ ), Manganchlorid (MnCI ₂ ), Bleichlorid (PbCI ₂ ), Cobaltchlorid (CoCI ₂ ), Zinnchlorid (SnCI ₂ ), Antimonchlorid (SbC ) und/oder Wismutchlorid (B1CI3), insbesondere in Gesamtmengen im Bereich von 0,0001 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise

0,001 bis 10 Gew.-%;

(v) gegebenenfalls mindestens ein weiteres Additiv, vorzugsweise Netzmittel und/oder Tensid, insbesondere in Mengen im Bereich von 0,001 bis 10 Gew.- %, vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-%.

Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, dass die Flussmittelauftragseinrichtung, insbesondere das Flussmittelbad der Flussmittelauftragseinrichtung, das Flussmittel in vorzugsweise wässriger Lösung enthält, insbesondere in Mengen und/oder Konzentrationen des Flussmittels im Bereich von 200 bis 700 g/l, insbesondere 350 bis 550 g/l, vorzugsweise 500 bis 550 g/l, und/oder dass das Flussmittel als vorzugsweise wässrige Lösung eingesetzt wird, insbesondere mit Mengen und/oder Konzentrationen des Flussmittels im Bereich von 200 bis 700 g/l, insbesondere 350 bis 550 g/l, vorzugsweise 500 bis 550 g/l.

Bei Versuchen mit einem Flussmittel in der vorgenannten Zusammensetzung und/oder Konzentration insbesondere in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Zink/Aluminium-Legierung ist festgestellt worden, dass sich sehr geringe Schichtdicken, insbesondere von kleiner 20 μιη ergeben, was mit einem geringen Gewicht und verringerten Kosten einhergeht. Gerade im Kfz-Bereich sind dies wesentliche Kriterien. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombinati- on den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Verfahrensablauf der einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage und des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren bei einem Verfahrensschritt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage und des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren bei einem weiteren Verfahrensschritt und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage und des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahren bei einem weiteren Verfahrensschritt. In Fig. 1 ist ein Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer erfindungsgemäßen Anlage 1 schematisch dargestellt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass es sich bei dem gezeigten Ablaufschema um ein nach der Erfindung mögliches Verfahren handelt, einzelne Verfahrensschritte aber auch weggelassen oder in einer anderen Reihenfolge als dargestellt und nachfolgend be- schrieben, vorgesehen sein können. Auch können weitere Verfahrensschritte vorgesehen sein. Im übrigen ist es so, dass nicht alle Verfahrensstufen grundsätzlich in einer räumlich zusammengefassten Anlage 1 vorgesehen sein müssen. Auch die dezentrale Realisierung einzelner Verfahrensstufen ist möglich. Insbesondere ist eine Kreislaufführung des gesamten Verfahrens möglich.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ablaufschema bezeichnet die Stufe A die Anlieferung und das Ablegen von zu verzinkenden Bauteilen 2 an einer Verbindungsstelle. Die Bauteile 2 sind im vorliegenden Beispiel bereits mechanisch oberflächenbehandelt, insbesondere sandgestrahlt. Dies kann, muss aber nicht vorgesehen sein. In der Stufe B werden die Bauteile 2 im vereinzelten Zustand mit einem Warenträger 7 einer Fördereinrichtung 3 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird nur ein einzelnes Bauteil 2 am Warenträger 7 befestigt. Auch ist es möglich, dass der Warenträger 7 einen Korb, ein Gestell oder dergleichen aufweist, in den bzw. in das das Bauteil 2 eingelegt wird. Nicht dargestellt ist, dass es grundsätzlich auch möglich ist, eine Mehrzahl von Bauteilen 2 in Art einer Kleingruppe am Warenträger 7 zu befestigen. Die Bauteile 2 sind dann aber hinreichend voneinander beabstandet, so dass letztlich ein vereinzelter Zustand vorliegt.

In der Stufe C erfolgt eine Entfettung des Bauteils 2. Hierbei werden alkalische o- der saure Entfettungsmittel 1 1 eingesetzt, um Rückstände von Fetten und Ölen an dem Bauteil 2 zu beseitigen.

In der Stufe D ist eine Spülung, insbesondere mit Wasser, des entfetteten Bauteils 2 vorgesehen. Hierbei werden die Reste von Entfettungsmittel 1 1 von dem Bauteil 2 abgespült.

Im Verfahrensschrift E erfolgt ein Beizen der Oberfläche des Bauteils 2, also eine nass-chemische Oberflächenbehandlung. Üblicherweise erfolgt das Beizen mit verdünnter Salzsäure.

An die Stufe E schließt sich die Stufe F an, wobei es sich hierbei wiederum um eine Spülung, insbesondere mit Wasser, handelt, um ein Verschleppen des Beizmittels in die nachfolgenden Verfahrensstufen zu vermeiden.

Das entsprechend gereinigte und gebeizte, zu verzinkende Bauteil 2 wird dann ge- fluxt, nämlich einer Flussmittelbehandlung unterzogen. Die Flussmittelbehandlung in der Stufe H erfolgt vorliegend mit einer wässrigen Flussmittellösung. Anschließend wird der Warenträger 7 mit dem Bauteil 2 in der Stufe I einer Trocknung zu- geführt, um einen festen Flussmittelfilm auf der Oberfläche des Bauteils 2 zu erzeugen und anhaftendes Wasser zu entfernen.

Im Verfahrensschritt J wird das Bauteil 2 vom Warenträger 7 abgenommen. An dieser Stelle kann das Bauteil zwischengelagert werden.

In der Stufe K wird das Bauteil 2 feuerverzinkt. Hierzu wird das Bauteil 2 in ein Ver- zinkungsbad 28 eingetaucht und nach einer vorgegebenen Verweildauer wieder ausgetaucht.

An das Verzinken im Verfahrensschritt K schließt sich ein Abtropfen des noch flüssigen Zinks in der Stufe L an. Das Abtropfen erfolgt dabei beispielsweise durch Entlangfahren des im vereinzelten Zustand verzinkten Bauteils 2 an einem oder mehrere Abstreifern einer Abstreifeinrichtung und/oder durch vorgegebene Schwenk- und Drehbewegungen des Bauteils 2, was entweder zum Abtropfen oder aber zur gleichmäßigen Verteilung des Zinks auf der Bauteiloberfläche führt.

Anschließend wird das verzinkte Bauteil im Schritt M abgeschreckt.

An das Abschrecken im Verfahrensschritt M schließt sich eine Nachbehandlung in der Stufe N an, bei der es sich beispielsweise um eine Passivierung, Versiegelung oder organische oder anorganische Beschichtung des verzinkten Bauteils 2 han- dein kann. Die Nachbehandlung schließt aber auch eine möglicherweise vorzunehmende Nachbearbeitung des Bauteils 2 ein.

In den Fig. 2 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage 1 schematisch dargestellt.

In den Fig. 2 bis 4 ist in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage 1 zur Feuer- bzw. Schmelztauchverzinkung von Bauteilen 2 dargestellt. Die Anlage 1 ist zur Feuerverzinkung einer Vielzahl identischer Bauteile 2 im diskontinuierlichen Betrieb, der sogenannten Stückverzinkung, vorge- sehen. Insbesondere ist die Anlage 1 zur Feuerverzinkung von Bauteilen 2 in Großserien ausgelegt und geeignet. Die Großserienverzinkung bezeichnet eine Verzinkung, bei der nacheinander mehr als 100, insbesondere mehr als 1000 und bevorzugt mehr als 10.000 identische Bauteile 2 verzinkt werden, ohne dass zwischendurch Bauteile 2 anderer Form und Größe verzinkt werden.

Die Anlage 1 weist eine Fördereinrichtung 3 zur Förderung der Bauteile 2 auf. Bei der Fördereinrichtung 3 handelt es sich vorliegend um eine Kranbahn mit einer Schienenführung 4, an der eine Laufkatze 5 mit Hubwerk verfahrbar ist. Über ein Hubseil 6 ist mit der Laufkatze 5 ein Warenträger 7 verbunden. Der Warenträger 7 dient zur Halterung und Befestigung der Bauteile 2 im vereinzelten Zustand. Die Verbindung der Bauteile 2 mit dem Warenträger 7 erfolgt üblicherweise an einer Verbindungsstelle 8 der Anlage, an der die Bauteile 2 zur Verbindung mit dem Warenträger 7 angeordnet werden.

An die Verbindungsstelle 8 schließt sich eine Entfettungseinrichtung 9 an. Die Entfettungseinrichtung 9 weist eine Entfettungskammer 10 mit einer Sprüheinrichtung 10a mit einer Mehrzahl von Sprühköpfen 10b zum Aufsprühen eines Entfettungsmittels 1 1 auf. Die Entfettungskammer 10 stellt eine zumindest im wesentlichen vollständige Einhausung für die Sprüheinrichtung 10a dar, so dass gesprühtes Ent- fettungsmittel 1 1 möglichst in der Entfettungskammer 10 verbleibt und während des Sprühens nicht aus der Kammer austritt. Das Entfettungsmittel 1 1 kann sauer oder basisch sein.

An die Entfettungseinrichtung 9 schließt sich eine Spüleinrichtung 12 an, die ein Spülbecken 13 mit darin befindlichem Spülmittel 14 aufweist. Bei dem Spülmittel 14 handelt es sich vorliegend um Wasser.

An die Spüleinrichtung 12, dieser also in Verfahrensrichtung nachgeschaltet, ist eine als Beizeinrichtung 15 ausgebildete Oberflächenbehandlungseinrichtung zur nass-chemischen Oberflächenbehandlung der Bauteile 2. Die Beizeinrichtung 15 weist eine Beizkammer 16 mit einer Sprüheinrichtung 16a und einer Mehrzahl von Sprühköpfen 16b zum Aufsprühen eines Beizmittels 17 auf. Die Beizkammer 16 stellt eine im wesentlichen geschlossene Einhausung der Sprüheinrichtung 16a dar, damit gesprühtes Beizmittel 17 während des Sprühvorgangs möglichst nicht aus der Beizkammer 16 austritt. Bei dem Beizmittel 17 handelt es sich vorliegend um verdünnte Salzsäure.

Im Anschluss an die Beizeinrichtung 15 ist erneut eine Spüleinrichtung 18 mit Spülbecken 19 und darin befindlichem Spülmittel 20 vorgesehen. Bei dem Spülmit- tel 20 handelt es sich wiederum um Wasser.

In Verfahrensrichtung hinter der Spüleinrichtung 18 befindet sich eine Flussmittel- auftragseinrichtung 21 mit einer Flussmittelkammer 22 mit einer Sprüheinrichtung 22a mit einer Mehrzahl von Sprühköpfen 22b zum Aufsprühen eines Flussmittels 23. Auch die Flussmittelkammer 22 stellt eine im wesentlichen geschlossene Einhausung der Sprüheinrichtung 22a dar, so dass das Sprühmedium während des Sprühvorgangs nicht aus der Flussmittelkammer 22 nicht austreten kann. Das Flussmittel enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform Zinkchlorid (ZnCI ₂ ) in einer Menge von 58 bis 80 Gew.-% sowie Ammoniumchlorid (NH ₄ CI) in der Menge von 7 bis 42 Gew.-% auf. Des weiteren sind gegebenenfalls in geringer Menge Alkali- und/oder Erdalkalisalze sowie gegebenenfalls dem gegenüber in weiter verringerter Menge ein Schwermetallchlorid vorgesehen. Des weiteren ist gegebenenfalls noch ein Netzmittel in geringen Mengen vorgesehen. Es versteht sich, dass die vorgenannten Gewichtsangaben auf das Flussmittel 23 bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% ausmachen. Im übrigen liegt das Flussmittel 23 in wässriger Lösung vor, und zwar in einer Konzentration im Bereich von 500 bis 550 g/l.

An die Flussmittelauftragseinrichtung 21 schließt sich eine Trocknungseinrichtung 24 an, um anhaftendes Wasser vom Flussmittelfilm, der sich auf der Oberfläche des Bauteils 2 befindet, zu entfernen. Des weiteren weist die Anlage 1 eine Feuerverzinkungseinrichtung 25 auf, in der die Bauteile 2 im vereinzelten Zustand feuerverzinkt werden. Die Feuerverzinkungseinrichtung 25 weist ein Verzinkungsbecken 26 auf, gegebenenfalls mit einer oberseitig vorgesehenen Einhausung 27. Im Verzinkungsbecken 26 befindet sich ein Verzinkungsbad 28, das eine Zink/Aluminium-Legierung enthält. Konkret weist das Verzinkungsbad 60 bis 98 Gew.-% an Zink und 2 bis 40 Gew.-% an Aluminium auf. Des weiteren sind gegebenenfalls geringe Mengen an Silizium und gegebenenfalls in weiter verringerten Anteilen eine geringe Menge an Alkali- und/oder Erdalkalimetallen sowie Schwermetallen vorgesehen. Dabei versteht es sich, dass die vorgenannten Gewichtsangaben auf das Verzinkungsbad 28 bezogen sind und in der Summe aller Bestandteile der Zusammensetzung 100 Gew.-% ausmachen.

In Verfahrensrichtung nach der Feuerverzinkungseinrichtung 25 befindet sich eine Abkühleinrichtung 29, die zum Abschrecken der Bauteile 2 nach der Feuerverzin- kung vorgesehen ist. Schließlich ist nach der Abkühleinrichtung 29 eine Nachbehandlungseinrichtung 30 vorgesehen, in der die feuerverzinkten Bauteile 2 nachbehandelt und/oder nachbearbeitet werden können.

Zwischen der Trocknungseinrichtung 24 und der Feuerverzinkungseinrichtung 25 befindet sich eine Vereinzelungseinrichtung 31 , die zum automatisierten Zuführen, Eintauchen und Austauchen eines vom Warenträger 7 vereinzelten Bauteils 2 in das Verzinkungsbad 28 der Feuerverzinkungseinrichtung 25 vorgesehen ist. Die Vereinzelungseinrichtung 31 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Vereinzelungsmittel 32 auf, das zur Handhabung des Bauteils 2, nämlich zur Entnah- me des Bauteils 2 vom Warenträger 7 sowie zum Zuführen, Eintauchen und Austauchen des vereinzelten Bauteils 2 in das Verzinkungsbad 28 vorgesehen ist.

Zur Vereinzelung befindet sich zwischen dem Vereinzelungsmittel 32 und der Trocknungseinrichtung 24 eine Übergabestelle 33, an der das Bauteil 2 entweder abgelegt oder aber insbesondere im hängenden Zustand vom Warenträger 7 abnehmbar ist. Hierzu ist das Vereinzelungsmittel 32 bevorzugt so ausgebildet, dass es in Richtung der Übergabestelle 33 und von dieser weg bewegbar ist und/oder in Richtung auf die Verzinkungseinrichtung 25 und von dieser weg bewegbar ist. Im Übrigen ist das Vereinzelungsmittel 32 derart ausgebildet, dass es ein in das Verzinkungsbad 28 vereinzelt eingetauchtes Bauteil 2 vom Eintauchbereich zu einem benachbarten Austauchbereich bewegt und anschließend im Austauchbereich austaucht. Der Eintauchbereich und der Austauchbereich sind dabei voneinander beabstandet, entsprechen also einander nicht. Insbesondere überschneiden sich die beiden Bereiche auch nicht. Dabei erfolgt die Bewegung vom Eintauchbereich zum Austauchbereich erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, nämlich nach Abschluss der Reaktionszeit des Flussmittels 23 mit der Oberfläche der jeweils zu verzinkenden Bauteile 2.

Des Weiteren ist der Vereinzelungseinrichtung 31 und/oder dem Vereinzelungsmittel 32 eine Steuerungseinrichtung 34 zugeordnet, wonach die Bewegung des Vereinzelungsmittels 32 derart erfolgt, dass alle vom Warenträger 7 vereinzelten Bauteile 2 mit identischer Bewegung, in identischer Anordnung und mit identischer Zeit durch das Verzinkungsbad 28 geführt werden.

Die Steuereinrichtung 34 ist im übrigen nicht nur mit dem Vereinzelungsmittel 32 der Vereinzelungseinrichtung 31 gekoppelt, sondern auch mit den Sprüheinrichtungen 10a, 16a und 22a und im übrigen auch mit der Laufkatze 5. Über die Steuereinrichtung 34 ist es somit möglich, die Transportgeschwindigkeit der Laufkatze 5 und damit des Warenträgers 7 von einer Verfahrensstufe zur nächsten und auch die Verweildauer in der jeweiligen Verfahrensstufe zu steuern. Des weiteren lässt sich auch der Sprühauftrag in den jeweiligen Verfahrensstufen über die Steuereinrichtung 34 steuern.

Nicht dargestellt ist, dass sich oberhalb des Verzinkungsbades 28 und noch innerhalb der Einhausung 27 ein Abstreifer einer nicht dargestellten Abstreifeinrichtung befindet, der zum Abstreifen von flüssigem Zink vorgesehen ist. Im übrigen kann das Vereinzelungsmittel 32 über die zugeordnete Steuereinrichtung auch so gesteuert sein, dass ein bereits verzinktes Bauteil 2 noch innerhalb der Einhausung 27 beispielsweise durch entsprechende Drehbewegungen derart bewegt wird, dass überschüssiges Zink abtropft und/oder alternativ dazu gleichmäßig auf der Bauteiloberfläche verteilt wird.

In den Fig. 2 bis 4 sind nun verschiedene Zustände beim Betrieb der Anlage 1 dar- gestellt. Fig. 2 zeigt einen Zustand, bei dem an der Verbindungsstelle 8 eine Vielzahl von zu verzinkenden Bauteilen 2 abgelegt sind. Oberhalb der Gruppe von Bauteilen 2 befindet sich der Warenträger 7. Nach Absenken des Warenträgers 7 wird ein Bauteil 2 am Warenträger 7 befestigt. Schematisch dargestellt ist in Fig. 2, dass die Sprüheinrichtungen 10a, 16a und 22a jeweils das jeweilige Sprühmittel sprühen. Tatsächlich findet ein Sprühen aber nur statt, wenn sich das am Warenträger 7 befindliche Bauteil 2 tatsächlich in der jeweiligen Sprühkammer befindet. Letztlich wird dies über die Steuereinrichtung 34 gesteuert.

In Fig. 3 befindet sich das Bauteil 2 oberhalb der Beizeinrichtung 15. Die Stufen C und D, nämlich das Entfetten und Spülen, sind bereits vorgenommen worden. In Fig. 4 ist das Bauteil 2 an der Übergabestelle 33 abgelegt worden. Die Laufkatze 5 befindet sich auf dem Weg zurück zur Verbindungsstelle 8, um ein neues Bauteil 2 aufzunehmen. Das an der Übergabestelle 33 abgelegte Bauteil ist über das Vereinzelungsmittel 32 bereits aufgenommen worden, so dass dieses Bauteil 2 kurz vor der Zuführung in die Feuerverzinkungseinrichtung 25 steht.

Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich nur um eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage 1 . Grundsätzlich ist es möglich, dass die Fördereinrichtung 3 eine umlaufende Schienenführung 4 aufweist. Die Schie- nenführung 4 stellt hierbei eine geschlossene Bahn dar. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass mehrere Warenträger 7 vorgesehen sind. Die Schienenführung 4 bildet dann einen geschlossenen Kreislauf. Im übrigen ist es möglich, dass die Fördereinrichtung 3 nicht als Kranbahn sondern als Boden-Förderer ausgebildet ist. Ein oder mehrere Warenträger 7 verfahren dann am Boden, gegebe- nenfalls entlang einer Schienenführung und fahren dabei die einzelnen Verfahrensstufen an. Auch hierbei können mehrere Warenträger 7 vorgesehen sein.

Im übrigen ist es - abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel - möglich, mehrere vereinzelte Bauteile 2 als Kleingruppe zu transportieren. Entscheidend ist dann hierbei, dass die einzelnen Bauteile 2 am Warenträger 7 hinreichend voneinander beabstandet sind, so dass eine allseitige Zugänglichkeit der am jeweiligen Warenträger 7 befestigten Bauteile 2 möglich ist.

Soweit ein Besprühen des Bauteils 2 erfolgt, ist eine nicht dargestellte Rezyklierung vorgesehen. Das in der jeweiligen Kammer vom Bauteil 2 abtropfende und nicht am Bauteil 2 verbleibende Sprühmittel wird insbesondere am Boden der jeweiligen Kammer aufgefangen und rezykliert. Vor der Rezyklierung erfolgt bevorzugt eine Aufbereitung, insbesondere Reinigung, des jeweiligen Sprühmittels.

Nicht dargestellt ist im übrigen, dass auch die Spüleinrichtungen 12, 18 eine Sprüheinrichtung der zuvor beschriebenen Art und Weise, vorgesehen in einer entsprechenden Sprühkammer, aufweisen können. Das Spülen muss also nicht notwendigerweise durch eine Tauchspülung erfolgen.

Nicht dargestellt ist im übrigen, dass die einzelnen Sprüheinrichtungen 10a, 16a, 22a verstellbare Sprühköpfe 10b, 16b, 22b haben. Dabei kann jeder Sprühkopf 10b, 16b, 22b für sich oder aber auch eine Gruppe von Sprühköpfen 10b, 16b, 22b gemeinsam verstellbar sein. Insbesondere kann die jeweilige Sprüheinrichtung so ausgebildet sein, dass das Aufsprühen des jeweiligen Sprühmittels mit unterschied- liehen Konzentrationen möglich ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über eine Sprühleitung ein hochkonzentriertes Sprühmittel zugeführt wird, während über eine andere Sprühleitung ein Verdünnungsmittel, beispielsweise Wasser, zugeführt wird.

Statt der dargestellten Vereinzelungseinrichtung 31 ist es im übrigen auch möglich, dass die Bauteile 2 im vereinzelten Zustand am Warenträger 7 durch die Feuerver- zinkungseinrichtung 25 geführt werden. So kann auch der Transport zu den nachfolgenden Verfahrensschritten, die sich an die Feuerverzinkung anschließen, über die Fördereinrichtung 3 erfolgen.

Bezugszeichenliste:

1 Anlage

2 Bauteil

3 Fördereinrichtung

4 Schienenführung

5 Laufkatze

6 Hubseil

7 Warenträger

8 Verbindungsstelle

9 Entfettungseinrichtung

10 Entfettungskammer

10a Spüleinrichtung

10b Sprühkopf

1 1 Entfettungsmittel

12 Spüleinrichtung

13 Spülbecken

14 Spülmittel

15 Beizeinrichtung

16 Beizkammer

6a Spüleinrichtung

16b Spülkopf

17 Beizmittel

18 Spüleinrichtung

19 Spülbecken

20 Spülmittel

21 Flussmittelauftragseinrichtung

22 Flussmittelkammer

22a Spüleinrichtung

22b Sprühkopf

23 Flussmittel

24 Trocknungseinrichtung

25 Feuerverzinkungseinrichtung

26 Verzinkungsbecken

27 Einhausung

28 Verzinkungsbad

29 Abkühleinrichtung

30 Nachbehandlungseinrichtung

31 Vereinzelungseinrichtung Vereinzelungsmittel Übergabestelle Steuereinrichtung