Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit geschmolzenem Metall kommt, aufweisend einen metallischen Grundkörper. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere einer Führungs- oder Umlenkrolle bzw. Stabilisierungsrolle (-rollen) für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der

Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit geschmolzenem Metall kommt.

Aus der Stahlindustrie sind verschiedene Verfahren zum Beschichten eines metallischen Werkstücks, beispielsweise eines Metallbands, mit einem metallischen Überzug bekannt. Eines dieser Beschichtungsverfahren ist das Schmelztauchen, bei dem ein Werkstück aus einem bei einer höheren Temperatur schmelzenden Metall oder einer bei einer höheren Temperatur schmelzenden Legierung vollständig in ein schmelzflüssiges Tauchbad mit einem bei einer niedrigeren Temperatur

schmelzenden Metall oder einer bei einer niedrigeren Temperatur schmelzenden Legierung eingetaucht wird. Beim Herausnehmen des Werkstücks aus dem

schmelzflüssigen Tauchbad haftet das flüssige Metall bzw. die flüssige Legierung aus dem Tauchbad an dem Werkstück an und bildet bei der Abkühlung einen festen metallischen Überzug. Das Schmelztauchen wird beispielsweise zum Aluminisieren und zum Verzinken von Werkstücken eingesetzt, was auch als Feueraluminisieren bzw. Feuerverzinken bekannt ist. Hierbei wird ein bandförmiges Werkstück durch ein das Tauchbad enthaltenes Gefäß gezogen, wobei das Tauchbad Aluminium bzw. Zink in geschmolzener Form enthält. Das bandförmige Werkstück wird mittels Rollen geführt, von denen wenigstens eine Rolle, beispielsweise eine Umlenkrolle, vollständig in das Tauchbad eingetaucht ist. Eine solche Rolle zum Führen eines bandförmigen Werkstücks durch ein Tauchbad ist somit im Betrieb einer Schmelztauchbeschichtungsanlage starken thermischen Belastungen und einer Korrosionsbelastung ausgesetzt. Um eine solche Rolle für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage widerstandsfähiger und dauerhafter zu machen, ist es beispielsweise aus JP H06 228 724 A bekannt, einen Rollenabschnitt eines Rollengrundkörpers, der zudem zwei mit dem

Rollenabschnitt verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordnete axialen Lagerzapfen aufweist, mit einer Beschichtung zu versehen. Ähnliches ist

beispielsweise auch aus EP 0 245 862 A1 , EP 0 927 774 A1 , EP 2 743 367 A1 und EP 2 145 845 A1 bekannt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Standzeit eines Bauteils für eine

Schmelztauchbeschichtungsanlage zu erhöhen, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit geschmolzenem Metall kommt.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen

angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Ein erfindungsgemäßes Bauteil für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, umfasst einen metallischen Grundkörper, wobei wenigstens ein Abschnitt einer Oberfläche des Grundkörpers mit einer dreischichtigen Beschichtung versehen ist, die eine an dem

Oberflächenabschnitt angeordnete, korrosionsbeständige Haftschicht, eine an der Haftschicht angeordnete Sperrschicht und eine an der Sperrschicht angeordnete keramische Deckschicht aufweist. Erfindungsgemäß ist an dem metallischen Grundkörper des Bauteils eine spezielle dreischichtige Beschichtung angeordnet, wobei die Eigenschaften der einzelnen Schichten der Beschichtung optimal auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt sind. Hierbei dient die unmittelbar an dem Grundkörper angeordnete metallische Haftschicht insbesondere dazu, die metallische Sperrschicht dauerhaft mit dem Grundkörper zu verbinden. Durch die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere

Oxidationsbeständigkeit, der Haftschicht wird zudem der Grundkörper vor Korrosion bzw. Oxidation geschützt. Die metallische Sperrschicht ist eine für Chemikalien undurchlässige Schicht, die ebenfalls verhindert, dass Chemikalien zu dem

Grundkörper des Bauteils gelangen. Die keramische Deckschicht ist sehr

temperaturbeständig. Zudem verhindert die keramische Deckschicht das Anhaften bzw. Anbacken beispielsweise von Schlacketeilen an dem Bauteil. Hierdurch wird die Qualität des mit der Schmelztauchbeschichtungsanlage zu beschichtenden

Werkstücks verbessert, da keine Abdrücke oder Fehler von dem Bauteil auf das damit geführte Werkstück übertragen werden. Gleichzeitig erhöht die erfindungsgemäße dreischichtige Beschichtung die Standzeit des Bauteils im Tauchbad, was einen positiven Kosteneffekt in der Instandhaltung, eine Verringerung von Ausfallzeiten und eine Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit mit sich bringt. Der Grundkörper kann zudem im Vergleich zu entsprechenden herkömmlichen Bauteilen aus einem kostengünstigeren Werkstoff hergestellt werden, da die erfindungsgemäße

dreischichtige Beschichtung den Grundkörper in hohen Maßen vor Verschleiß schützt.

Das erfindungsgemäße Bauteil ist in Tauchbädern mit verschiedenen

Metallschmelzen einsetzbar. Die Metallschmelzen können beispielsweise Schmelzen aus verschiedenen Zinklegierungen mit Beimischungen, wie etwa Aluminium, Eisen, Magnesium, Nickel, Silizium, Chrom und/oder seltene Erden, sein. Alternativ können die Metallschmelzen Schmelzen aus verschiedenen Aluminiumlegierungen mit Beimischungen, wie etwa Eisen, Silizium, Nickel, Magnesium, Zinn und/oder Chrom, sein. Weiter alternativ können die Metallschmelzen Schmelzen aus verschiedenen Messinglegierungen, Zinnlegierungen oder Kupferlegierungen mit entsprechenden Beimischungen sein. Das erfindungsgemäße Bauteil kann im Zuge einer Neuherstellung gefertigt werden. Alternativ kann es durch eine Aufarbeitung eines bereits vorhandenen Bauteils gefertigt werden, indem dieses nachträglich mit der erfindungsgemäßen

dreischichtigen Beschichtung versehen wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Haftschicht zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt.

Insbesondere kann die Haftschicht zumindest teilweise aus einer MCrAlY- Basislegierung hergestellt sein, wobei das Basiselement M Eisen, Nickel oder Kobalt ist. Eine Dicke der Haftschicht kann in einem Bereich von 20 μιη bis 300 μιη, vorzugsweise von 50 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt von 80 μιη bis 120 μιη, liegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sperrschicht zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt. Insbesondere kann die Sperrschicht zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder Molybdäncarbid hergestellt sein. Eine Dicke der Sperrschicht kann in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 300 μιη, liegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Deckschicht zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt. Insbesondere kann die Deckschicht zumindest teilweise aus mit Yttrium versetztem Zirconiumoxid hergestellt sein. Eine Dicke der Deckschicht kann in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 250 μιη, liegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bauteil als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet. Hierbei ist das Bauteil vollständig in das Tauchbad eingetaucht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Grundkörper einen Rollenabschnitt und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordnete axialen Lagerzapfen, wobei die Oberflächen der Lagerzapfen jeweils zumindest teilweise mit der dreischichtigen Beschichtung versehen sind, und wobei eine Mantelfläche des Rollenkörpers mit einer metallischen Schutzschicht versehen ist. Hierbei wirkt sich die erfindungsgemäße dreischichtige Beschichtung schützend auf die Lagerzapfen aus, wodurch der Verschleiß in der Lagerzapfen-Lager-Einheit für jeden Lagerzapfen deutlich minimiert wird. Die metallische Schutzschicht kann zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder

Molybdäncarbid hergestellt sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Grundkörper einen Rollenabschnitt und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordnete axialen Lagerzapfen, wobei auf die Lagerzapfen jeweils eine

Metallbuchse aufgebracht ist. Hierdurch wird die Lebensdauer der Lagerzapfen verlängert. Die Metallbuchsen können aus kohlenstoffhaltigen Stählen, wie

beispielsweise C45, C60 oder C70, oder aus Einsatzstählen/Vergütungsstählen, wie beispielsweise 42CrMo4, hergestellt sein. Derartige Metallbuchsen sind insbesondere bei einem Einsatz des rollenförmigen Bauteils in aluminiumhaltigen Schmelzen von Vorteil. Die Metallbuchsen können mit der erfindungsgemäßen dreischichtigen Beschichtung beschichtet sein. Zusätzlich kann auch der Rollenabschnitt mit der erfindungsgemäßen dreischichtigen Beschichtung beschichtet sein. Alternativ kann entweder der Rollenabschnitt oder es können die Metallbuchsen mit der

erfindungsgemäßen dreischichtigen Beschichtung beschichtet sein.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere einer Führungs- oder Umlenkrolle, für eine Schmelztauchbeschichtungsanlage, das während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt, umfasst die Schritte:

- Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers;

Aufbringen einer korrosionsbeständigen Haftschicht auf wenigstens einen

Oberflächenabschnitt des Grundkörpers; Aufbringen einer Sperrschicht auf der Haftschicht; und

Aufbringen einer keramischen Deckschicht auf die Sperrschicht.

Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Bauteil genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Bauteil nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Haftschicht und die Sperrschicht jeweils durch thermisches oder kinetisches Spritzen aufgebracht. Dabei kann die Haftschicht durch Spritzen eines eine Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt- Basislegierung, insbesondere einer MCrAlY-Basislegierung, deren Basiselement M Eisen, Nickel oder Kobalt ist, enthaltende Spritzzusatzes aufgebracht werden. Zudem kann die Haftschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 20 μιη bis 300 μιη, vorzugsweise von 50 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt von 80 μιη bis 120 μιη, aufgebracht werden. Die Sperrschicht kann durch thermisches oder kinetisches Spritzen eines ein Übergangsmetall, insbesondere Molybdän, oder eine Legierung aus Übergangsmetallen, insbesondere eine molybdänhaltige Legierung oder

Molybdäncarbid, enthaltenden Spritzzusatzes aufgebracht werden. Insbesondere kann die Sperrschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 300 μιη, aufgebracht werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Deckschicht durch thermisches Spritzen aufgebracht. Dabei kann die Deckschicht durch thermisches Spritzen eines eine reine oder eine mit seltenen Erden versetze Oxidkeramik, insbesondere eine mit Yttrium versetzten Zirconiumoxid, enthaltenden Spritzzusatzes aufgebracht werden. Insbesondere kann die Deckschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 100 μιη bis 500 μιη, vorzugsweise von 150 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt von 200 μιη bis 250 μιη, ausgebracht werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Grundkörper mit einem Rollenabschnitt und zwei damit verbundenen, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordneten axialen Lagerzapfen bereitgestellt, wobei die Oberflächen der

Lagerzapfen jeweils zumindest teilweise mit der dreischichtigen Beschichtung versehen werden, und wobei eine Mantelfläche des Rollenkörpers mit einer metallischen Schutzschicht versehen wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die metallische Schutzschicht kann zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder Molybdäncarbid hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Grundkörper mit einem Rollenabschnitt und zwei damit verbundenen, koaxial zu dem Rollenabschnitt angeordneten axialen Lagerzapfen bereitgestellt, wobei auf die Lagerzapfen jeweils eine Metallbuchse aufgebracht wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen exemplarisch erläutert, wobei die

nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein

erfindungsgemäßes Bauteil in Form einer Rolle im Längsschnitt;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil in Form einer Rolle im Längsschnitt; und

Figur 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil in Form einer Rolle im Längsschnitt. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 1 für eine nicht gezeigte Schmelztauchbeschichtungs- anlage im Längsschnitt, wobei das Bauteil 1 während eines Betriebs der

Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt. Das Bauteil 1 ist als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet.

Das Bauteil 1 umfasst einen metallischen Grundkörper 2, der einen Rollenabschnitt 3 und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt 3 angeordnete axialen Lagerzapfen 4 aufweist. Der Rollenabschnitt 3 des Grundkörpers 2 ist mit einer dreischichtigen Beschichtung 5 versehen, die eine unmittelbar an dem durch den Rollenabschnitt 3 gebildeten Oberflächenabschnitt angeordnete,

korrosionsbeständige Haftschicht 6, eine an der Haftschicht 6 angeordnete

Sperrschicht 7 und eine an der Sperrschicht 7 angeordnete keramische Deckschicht 8 aufweist. Die Haftschicht 6 ist zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobaltoder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt. Die Sperrschicht 7 ist zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt. Die Deckschicht 8 ist zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 10 für eine nicht gezeigte Schmelztauchbe- schichtungsanlage im Längsschnitt, wobei das Bauteil 10 während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt. Das Bauteil 10 ist als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet.

Das Bauteil 10 umfasst einen metallischen Grundkörper 12, der einen Rollenabschnitt 13 und zwei damit verbundene, koaxial zu dem Rollenabschnitt 13 angeordnete axialen Lagerzapfen 14 aufweist. Die Oberflächen der Lagerzapfen 14 sind jeweils mit der dreischichtigen Beschichtung 5 versehen, die eine unmittelbar an dem durch den Rollenabschnitt 13 gebildeten Oberflächenabschnitt angeordnete,

korrosionsbeständige Haftschicht 6, eine an der Haftschicht 6 angeordnete

Sperrschicht 7 und eine an der Sperrschicht 7 angeordnete keramische Deckschicht 8 aufweist. Die Haftschicht 6 ist zumindest teilweise aus einer Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Basislegierung hergestellt. Die Sperrschicht 7 ist zumindest teilweise aus einem Übergangsmetall oder einer Legierung aus Übergangsmetallen hergestellt. Die Deckschicht 8 ist zumindest teilweise aus einer reinen oder einer mit seltenen Erden versehenen Oxidkeramik hergestellt. Eine Mantelfläche des

Rollenabschnitts 13 ist mit einer metallischen Schutzschicht 11 versehen, die zumindest teilweise aus Molybdän, einer molybdänhaltigen Legierung oder

Molybdäncarbid hergestellt ist.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 20 für eine nicht gezeigte Schmelztauchbe- schichtungsanlage im Längsschnitt, wobei das Bauteil 20 während eines Betriebs der Schmelztauchbeschichtungsanlage in einen direkten Kontakt mit einem Tauchbad mit flüssigem Metall kommt. Das Bauteil 20 ist als Rolle zum Führen oder Umlenken eines durch das Tauchbad geführten, zu beschichtenden Metallbands ausgebildet. Das Bauteil 20 unterscheidet sich dadurch von dem in Figur 1 gezeigten

Ausführungsbeispiel, dass auf die Lagerzapfen 4 jeweils eine Metallbuchse 21 aufgebracht ist. Die Metallbuchsen können aus kohlenstoffhaltigen Stählen, wie beispielsweise C45, C60 oder C70, oder aus Einsatzstählen/Vergütungsstählen, wie beispielsweise 42CrMo4, hergestellt sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu Figur 1 verwiesen.

Bezugszeichenliste

1 Bauteil

2 Grundkörper

3 Rollenabschnitt

4 Lagerzapfen

5 dreischichtige Beschichtung

6 Haftschicht

7 Sperrschicht

8 Deckschicht

10 Bauteil

11 metallische Schutzschicht

12 Grundkörper

13 Rollenabschnitt

14 Lagerzapfen

20 Bauteil

21 Metallbuchse