DE1621405A1 - Verfahren zur Zweischichtemaillierung in einem Brand - Google Patents

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LE VERKU S E N · Bayexwerk GB/Schr Patent-Abteilung _ g j ·.' .*„-

Verfahren zur Zweischichtemaillierung in einem Brand

Bei der konventionellen Emaillierung von Stahlblech verwendet man Grund- und Deckemails. Während das Deckemail vor Korrosion schützen und zugleich eine ästhetische Wirkung ausüben soll, wird die Haftung der Emails auf dem Stahlblech durch Grundemails vermittelt. Diese werden mit 5 - 7 % Ton und 0,2 % Na-Nitrit sowie mit Wasser vermählen, aufgetragen, getrocknet und eingebrannt. An wirksamen Haftmitteln können diese Grundemails Nickel-, Kobalt-, Antimon-, Cer-, Molybdän- und Kupferoxid enthalten«. Die Oxide ergeben die Haftfestigkeit, indem sie Reaktionen z. B. nach folgendem Schema ein- i

gehen: Fe + NiO —> PeO + Ni.

Bei diesen Reaktionen entsteht Eisenoxid, das sich im Grundemail auflöst. Gleichzeitig entstehen beim Emaileinbrand Gase wie CO und Hp. Diese Gase bilden im Grundemail eine Blasenstruktur, aus, die bei der Grundemaillierung nicht stört, da sie nach der Deckemallllerung nicht mehr in Erscheinung tritt.

Auf das eingebrannte Grundemail wird dann naß vermählende Weiß« oder Farbemall aufgetragen, getrocknet, und in einem

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zweiten Einbrand aufgeschmolzen.

Die Gesamtschichtstärke dieser konventionellen Emaillierung ist relativ groß. In neuerer Zelt ist man bemüht, die Dicke der Emailsohichten herabzusetzen, weil die physikalischen Eigenschaften dünnerer EmailüberzUge günstiger sind. So zeigen diese Schichten z. B. eine verringerte Abplatzneigung. Dadurch wird die Anfälligkeit gegen Montage und Transportschäden erniedrigt.

Geringere Schichtstärken erhält man, indem man auf die Verwendung von Grundemails verzichtet und die Weißemails direkt auf den Stahl aufträgt. Man kennt heute zwei Direktemaillierverfahren, die technisch durchgeführt werden. Bei einem Verfahren emailliert man direkt in einer Schicht auf Stahlblech mit normalem Kohlenstoffgehalt. Vor der Emaillierung muß man auf der Blechoberfläche Haftschichten erzeugen, die Arsen, Antimon, Kupfer oder Nickel enthalten.Dies erfordert eine große Anzahl von Vorbehandlungsbädern. Bei einseitiger Weißemaillierung werden ausreichende Oberflächen erhalten. Bei beidseitiger Direktemaillierung von kohlenstoffhaltigem Blech sind die Oberflächen stark porös und zeigen viele dunkle Punkte. Die Qualität der Emaillierung entspricht nicht den heutigen Anforderungen.

Beim Direktweißverfahren auf entkohltem Stahl mit einem C-Gehalt von etwa 0,005 % bekommt man wesentlich bessere Emailoberfllchen· Für dieses Emaillierverfahren 1st wiederum eine komplizierte Sonderbehandlung des Stahles nötig. Bekanntlich kommt es bei der konventionellen Grundemaillierung zu einer Aufrauhung der Blech-

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oberfläche.sowie einer Kobalt- und Nickelanreicherung an der Grenzfläche Email-Metall. Diese beiden Vorgänge müssen bei der Direktemaillierung vor dem Emailauftrag bei der Blechvorbehandlung ablaufen. Deshalb muß man die Bleche nach der Entfettung noch sorgfältiger wie bei der konventionellen Emaillierung vorbehandeln. Man muß einen bestimmten Beizabtrag erzielen und vernickeln, wobei die Menge des aufgetragenen Nickels von der Menge des abgebeizten Eisens abhängt. Zum Beizen werden Weinsäure, Glykolsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure oder Zitronensäure verwendet. Auf das speziell vorbehandelte Blech wird das Weißemail durch Spritzen aufgebracht und nach dem Trocknen eingebrannt .

Die Direktemaillierung hat gegenüber der konventionellen Emaillierung qualitative und wirtschaftliche .Vorteile«■ Der Eraa.ilverbrauch ist geringer und es wird nur einmal eingebrannt» Die Vorteile werden zum Teil durch die komplizierte Vorb©handl\mg des Bleches wieder ausgeglichen«.

Es wurde nun ein. Verfahren zw Zw@ischiehtemailliex°ung in einem I Brand gefunden^ das dadurch gekennzeiehnet ist* daß man auf' den zu emaillierenden Gegenstand einen Grundemailschiiekes? aufträgt, trocknet, ein Deok©mall aufträgt und beide Schienten in üblicher Weise einbrennt^ wobei ©in Grandemailsehlieker verwendet wird* eine feinteilig© Gir-iandemailfritte sowie 1 ·= 4 Gewichtsprozent Aliaminate und 2-15 Gewichtsprozent Phosphate^, bezogen auf Fastsubstanz, enthält«

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Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß man auch ohne umständliche Beizvorbereitungen und ohne Anwendung von Nickel- oder sonstigen Niederschlägen eine für alle Blechsorten und Gußeisen geeignete dünnschichtige Emaillierung mit einer Schichtdicke unter 0,15 mm in einem Brand durchführen kann. Bei dem neuen Dünnschichtverfahren wird eine Grundemailschicht auf konventionell vorbehandeltes Blech so dünn aufgetragen* die nach dem Trocknen auch durch fließendes Wasser nieht wieder abgelöst werden kann und bei der das Einspritzen von einem" Weißemailschlicker ohne Schwierigkeiten möglieh ist«, Nach dem Trocknen des Deckemails können Grund- und Deekemail gemeinsam eingebrannt werden. Nach diesem Verfahren bekommt man einwandfreie, dünnschichtige Emaillierungen wie bei der Einsehiehtemaillierung,, wenn man an sich bekannte Grundemails jedoch in einer neuen Schlickerzusammensetzung

Einen auf dem Blech selbst-härtenden Grundemailschlicker kann man erfindungsgemäß herstellen, wenn man die Grundemails mit einer größeren MeHgS₉ vorzugsweise 2-15 Gewichtsprozent, bezogen auf Festsubstanz, der Phosphate von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, " Zink, Aluminium,, Eisen, Kobalt und Nickel ver-Ebenso sind Polyphosphate sowie Metaphosphate wie z. B.

geeignet,, Es ist vorteilhaft, eine Mischung mehrerer Phosphate zu verwenden. Man kann die Haftung der Grundemail® noeh verbessern, wenn man dem Schlicker Hydroxi· de von Metallen, die im Grundemail für die Haftschichtbildung verantwortlich sind* zufügt, z. B. Kobalt-, Nickelhydroxid.

Der Haftoxiägehalt des Grundemails kann bis zu etwa 5 % betragen_p in extremen Fällen kann er jedoehvauch höher ^Liegen.

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Ferner soll die Grundemailschicht Aluminate in Mengen von etwa 2 - k Gewichtsprozent, bezogen auf Pestsubstanz, enthalten. Als Aluminate kommen infrage: Alkalialuminate, Aluminiumhydroxide, Aluminiumoxidhydrate sowie aktive Aluminiumoxide, wie z. B.-v--

pO.,. Die Schichtstärke der bei diesem neuen Verfahren verwendeten Grundemails soll vorzugsweise bei etwa 0,025 nun liegen. Grundemails für einen derartigen dünnen Auftrag enthalten vorzugsweise einen hohen Haftoxidgehalt, damit sie zehrbeständig sind. Vorzugsweise werden Grundemailschlicker verwendet, die frei sind von den konventionellen Mühlenzusätzen wie Quarz, Ton, Stellsalzen usw. oder zumindest einen wesentlich geringeren Gehalt dieser Zusätze aufweisen.

Das Verfahren eignet sich zur Emaillierung metallischer Gegenstände jeglicher Art, die nach dem Zweischicht-Verfahren emailliert werden. Das Grundemail muß lediglich in bekannter Weise auf das Deckemail abgestimmt werden.· Die Einbrenntemperaturen liegen je nach dem zu emaillierenden Material und der verwendeten Fritten bei Temperaturen von ca. 720 bis 880° C. t

Das neue Verfahren kann bei den Temperaturen durchgeführt werden, bei denen man nach der konventionellen Arbeitsweise mit Grundemails eine einwandfreie Haftung erzielen kann. Neben Weißemails können zur Deckemal11Ierung auch in der Schmelze angefärbte Emails und Transparentemails verwendet werden. Nach diesem Verfahren kann man die Emailschichtstärke um etwa 50 % gegenüber der konventionellen Arbeitsweise senken. Man hat die gleichen Vorteile der dünnen Schichtstärke wie bei der Einschichtemai liierung. Dieser gegenüber bringt das neue Verfahren

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eine bedeutend einfachere Vorbehandlung der zu emaillierenden Gegenstände und eine größere Sicherheit bei der Haftung.

Beispiel 1

Ein Grundemail der Zusammensetzung

SiO₂ 42 % P 2 %

Al₂O, 5 % CaO 6 %

B₂O₃ 19 # NiO 5 %

Na₂O 19 % CoO 1,5 %

^K2° * J* P₂°5 ¹ #

wird zusammen mit 2 Ji Natriumaluminat, 2 % Trikaliumphosphat, 2 # Eisenphosphat, 2 # Zinkphosphat, 2 # Magnesiumhydrogenphosphat und 0,5 # Lithiumphosphat sowie 55 % Wasser, bezogen auf Prittensubstanz, feinvermahlen. Die Suspension wird so fein gemahlen, daß der Rückstand auf einem I69OO Maschensieb unter 10 % liegt. Die feingemahlene Suspension wird in dünner Schicht auf den zu emaillierenden Gegenstand gespritzt und getrocknet. Nach dem Trocknen wird auf das erhärtete Grundemail ein Weißk email, das für die Einbrenntemperatur von 820° C geeignet ist, naß aufgespritzt. Nach dem Trocknen des Deckemailschlickers werden Grund- und Deckemail bei 82Ο⁰ C eingebrannt.

Beispiel 2

Ein Grundemail der Zusammensetzung

SiO₂ 45 % P 2 %

Al₂O, 6 % CaO 6 %

B₂O, 17 % NiO 5 %

Na₂O 19 % CoO 1 %

K₂O 4 % _t ■■

wird zusammen mit 1 % Natriumaluminat, 1 % Trikaliumphosphat,

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1, % Eisenphosphat, 1 % Lithiumphospat sowie 55 % Wasser wiederum feinst vermählen und auf den zu emaillierenden Gegenstand aufgespritzt. Auf den getrockneten Bisquit wird ein 820° C-Weißemail dünn aufgespritzt, getrocknet und zusammen mit dem Grundemail bei einer Gesamtschichtdicke von etwa 0,15 mm eingebrannt.

Beispiel 3

Ein Grundemail der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 wird zusammen mit 2,5 % Natriumaluminat* 2_a 5 % Trikaliumpnosphafe,, 2,5 % Eisenphosphat, 2_S5 % Zinkphosphat _s 2,5 %■Magneslumhydrogenphosphatj, 0,5 % Ton und 0_fl5 % Bstonit sowie 55 % Wasser feinst vermählen, auf ein Stahlblech Qer Sorte USt-12 arnfge«= spritzt und getrocknete Auf diesen fest@n Grunderaailbisquit wird ein Titanweißemall mit ©ines⁵ EInbrenntempe^afcu?¹ won 820° G " aufgetragen, getrocknet und zusammen mit ö@m Grundemail ©!ungebrannt.

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Claims (5)

162-U05 Patent ansprüehe

1) Verfahren zur Zweischichtemaillierung in einem Brand, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den zu emaillierenden Gegenstand einen Grundemailschlicker aufträgt, trocknet, ein Deckemail aufträgt und beide Schichten in üblicher Weise einbrennt, wobei ein Grundemailschlicker verwendet wird, der eine feinteilige Grundemailfritte sowie etwa 1-4 Gewichtsprozent Aluminate und etwa 2 - 15 Gewichtsprozent Phosphate, bezogen auf Festsubstanz, enthält.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Grundemail verwendet, das bis zu 5 % an Haftoxiden enthält.

J5) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlicker zusätzlich haftschichtvermittelnde Verbindungen zugesetzt werden.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundemailschlicker ohne Tonzusatz verwendet wird.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphate in Form von Ortho-, Meta- öder Polyphosphaten des Lithiums, Natriums, Kaliums, Magnesiums, Calciums, Strontiums, Bariums, Zinks, Aluminiums, Eisens, Kobalts und/oder Nickels verwendet werden.

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