DE1621405C3

DE1621405C3 - Verfahren zur Zweischichtemaillierung in einem Brand

Info

Publication number: DE1621405C3
Application number: DE19671621405
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4970 Bad Oeynhausen Eckhoff
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1967-07-07
Filing date: 1967-07-07
Publication date: 1976-10-21

Description

brannt werden und wobei dem Grundemail ζ. Β. Wasserglas oder ein organischer Stoff als kalthärtendes Bindemittel zugesetzt wird. Diese Verfahren haben sich jedoch nicht bewährt, da die Qualität der erhaltenen Emaillierung vollkommen unzureichend ist.

Es wurde nun ein Verfahren zur Zweischichtemaillierung in einem Brand gefunden, wobei man auf den zu emaillierenden Gegenstand einen durch einen Zusatz auf anorganischer Basis selbsthärtenden Grundemailschlicker aufträgt, und den Schlicker vor dem Auftrag des Deckemails trocknet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Grundemailschlicker aufgebracht wird, der eine f einteilige Grundemailfritte und zur Selbsthärtung 1 bis 4 Gewichtsprozent Alkalialuminate, Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxidhydrate bzw. reaktionsfähige Aluminiumoxide sowie 2 bis 15 Gewichtsprozent Phosphate, bezogen auf Festsubstanz, enthält.

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 nicht wieder abgelöst werden kann und bei der das Einspritzen von einem Weißemailschlicker ohne Schwierigkeiten möglich ist. Nach dem Trocknen des Deckemails können Grund- und Deckemail gemeinsam eingebrannt werden. Nach diesem Verfahren bekommt man einwandfreie, dünnschichtige Emaillierungen wie bei der Einschichtemaillierung, wenn man an sich bekannte Grundemails jedoch in einer neuen Schlickerzusammensetzung anwendet.

Einen auf dem Blech selbsthärtenden Grundemailschlicker kann man erfindungsgemäß herstellen, wenn man die Grundemails mit 2 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf Festsubstanz, der Phosphate von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Zink, Aluminium, Eisen, Kobalt und Nickel verwendet. Ebenso sind Polyphosphate sowie Metaphosphate, wie z. B. Natriumhexametaphosphat, geeignet. Es ist vorteilhaft, eine Mischung mehrerer Phosphate zu verwenden. Man kann die Haftung der Grundemails noch verbessern, wenn man dem Schlicker Oxide bzw. Hydroxide von Metallen, die im Grundemail für die Haftschichtbildung verantwortlich sind, zufügt, z. B. Kobalt-, Nickeloxide bzw. -hydroxide. Der Haftoxidgehalt des Grundemails kann bis zu etwa 5% betragen, in extremen Fällen kann er jedoch auch höher liegen.

Ferner soll die Grundemailschicht in Mengen von etwa 2 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf Festsubstanz, Alkalialuminate, Aluminiumhydroxide, Aluminiumoxidhydrate und/oder aktive Aluminiumoxide, wie z. B. 7-Al₂O₃, enthalten. Die Schichtstärke der bei diesem neuen Verfahren verwendeten Grundemails soll vorzugsweise bei etwa 0,025 mm 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 etwa 720 bis 880° C.

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 Deckemaillierung 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 Einschichtemaillierung. Dieser gegenüber bringt das neue Verfahren eine bedeutend einfachere Vorbehandlung der zu emaillierenden Gegenstände und eine größere Sicherheit bei der Haftung.

Beispiel 1

Ein Grundemail der Zusammensetzung (oxidisch) 30

wird zusammen mit 2% Natriumaluminat, 2% Trikaliumphosphat, 2% Eisenphosphat, 2% Zinkphosphat, 2°/o Magnesiumhydrogenphosphat und 0,5 % Lithiumphosphat sowie 55 %> Wasser, bezogen auf Frittensubstanz, feinvermahlen. Die Suspension wird so fein gemahlen, daß der Rückstand auf einem 16900-Maschen-Sieb 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 Weißemail, das für die Einbrenntemperatur von 820° C geeignet ist, naß aufgespritzt. Nach dem Trocknen des Deckemailschlickers werden Grund- und Deckemail bei 820° C eingebrannt.

Beispiel 2

SiO,	42 0/0,	F	2%,
A1,Ö,	50/0,	CaO	6%,
B,Ö,'	190/0,	NiO	3 ⁰Zo,
Na.,0	19 »,Ό,	CoO	l,5o/o,
K₂O	4%>,	P<A	l°/o,

Ein Grundemail der Zusammensetzung (oxidisch)

SiO₂

Al₂O₃

B₂O₃

Na₂O

KO

450/0,

6 0/0,

Ho/o,

I90/0

CaO
NiO
CoO

2 0/0,
6 "/ο,
30/0,
1%,

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

Beispiel 3

Ein Grundemail der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 wird zusammen mit 2,5 °/o Natriumaluminat, 2,5 % Trikaliumphosphat, 2,5 °/o Eisenphosphat, 2,5% Zinkphosphat, 2,5 °/o Magnesiumhydrogenphosphat, 0,5 °/o Ton und 0,5 °/o Bentonit sowie 55% Wasser feinst vermählen, auf ein Stahlblech der Sorte USt 12 aufgespritzt und getrocknet. Auf diesen festen Belag wird ein Titanweißemail mit einer Einbrenntemperatur von 820° C aufgetragen, getrocknet und zusammen mit dem Grundemail eingebrannt.

Claims

1 2 trocknet, und in einem zweiten Einbrand aufge- Patentansprüche· schmolzen. F " Die Gesamtschichtstärke dieser konventionellen Emaillierung ist relativ groß. In neuerer Zeit ist man

1. Verfahren zur Zweischichtemaillierung in 5 bemüht, die Dicke der Emailschichten herabzusetzen, einem Brand, wobei man auf den zu emaillie- weil die physikalischen Eigenschaften dünnerer renden Gegenstand einen durch einen Zusatz auf Emailüberzüge günstiger sind. So zeigen diese anorganischer Basis selbsthärtenden Grundemail- Schichten z. B. eine verringerte Abplatzneigung. Daschlicker aufträgt, trocknet, ein Deckemail auf- durch wird die Anfälligkeit gegen Montage und trägt und beide Schichten in üblicher Weise ein- io Transportschäden erniedrigt.

brennt, dadurch gekennzeichnet, daß Geringere Schichtstärken erhält man, indem man

ein Grundemailschlicker aufgetragen wird, der auf die Verwendung von Grundemails verzichtet

eine feinteilige Grundemailfritte sowie zur Selbst- und die Weißemails direkt auf den Stahl aufträgt,

härtung 1 bis 4 Gewichtsprozent Alkalialuminate, Man kennt heute zwei Direktemaillierverfahren, die

Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumoxid- 15 technisch durchgeführt werden. Bei einem Verfahren

hydrate bzw. reaktionsfähige Aluminiumoxide emailliert man direkt in einer Schicht auf Stahlblech

sowie 2 bis 15 Gewichtsprozent Phosphate, be- mit normalem Kohlenstoffgehalt. Vor der Emaillie-

zogen auf Festsubstanz, enthält. rung muß man auf der Blechoberfläche Haftschichten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- erzeugen, die Arsen, Antimon, Kupfer oder Nickel kennzeichnet, daß man einen Grundemail- 20 enthalten. Dies erfordert eine große Anzahl von schlicker aufträgt, der bis zu 5 °/o an Haftoxiden Vorbehandlungsbädern. Bei einseitiger Weißemaillieenthält. rung werden ausreichend gute Oberflächen erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch Bei beidseitiger Direktemaillierung von kohlenstoffgekennzeichnet, daß dem Schlicker zusätzlich haltigem Blech sind die Oberflächen stark porös und haftschichtvermittelnde Verbindungen, wie Nickel- 25 zeigen viele dunkle Punkte. Die Qualität der und/oder Kobaltoxide bzw. -hydroxide, züge- Emaillierung entspricht nicht den heutigen Anforsetzt werden. derungen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch Beim Direktweißverfahren auf entkohltem Stahl gekennzeichnet, daß ein Grundemailschlicker mit einem C-Gehalt von etwa 0,005% bekommt ohne Tonzusatz aufgetragen wird. 30 man wesentlich bessere Emailoberflächen. Für dieses

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch Emaillierverfahren ist wiederum eine komplizierte gekennzeichnet, daß ein Grundemailschlicker Sonderbehandlung des Stahles nötig. Bekanntlich aufgetragen wird, der Phosphate in Form von kommt es bei der konventionellen Grundemaillierung Ortho-, Meta- oder Polyphosphaten des Lithiums, zu einer Aufrauhung der Blechoberfläche sowie einer Natriums, Kaliums, Magnesiums, Calciums, 35 Kobalt- und Nickelanreicherung an der Grenzfläche Strontiums, Bariums, Zinks, Aluminiums, Eisens, Email-Metall. Diese beiden Vorgänge müssen bei Kobalt und/oder Nickels enthält. der Direktemaillierung vor dem Emailauftrag bei

der Blechvorbehandlung ablaufen. Deshalb muß man

die Bleche nach der Entfettung noch sorgfältiger als

40 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,

45 Phosphorsäure, Salpetersäure oder Zitronensäure verwendet. Auf das speziell vorbehandelte Blech

Bei der konventionellen Emaillierung von Stahl- wird das Weißemail durch Spritzen aufgebracht und

blech verwendet man Grund- und Deckemails. nach dem Trocknen eingebrannt.

Während das Deckemail vor Korrosion schützen und Die Direktemaillierung hat gegenüber der kon-

zugleich eine ästhetische Wirkung ausüben soll, wird 50 ventionellen Emaillierung qualitative und wirtschaft-

die Haftung der Emails auf dem Stahlblech durch liehe Vorteile. Der Emailverbrauch ist geringer und

Grundlemails vermittelt. Diese werden mit 5 bis 7 °/o es wird nur einmal eingebrannt. Die Vorteile werden

Ton und 0,2 % Na-Nitrit sowie mit Wasser ver- zum Teil durch die komplizierte Vorbehandlung des

mahlen, aufgetragen, getrocknet und eingebrannt. An Bleches wieder ausgeglichen.

wirksamen Haftmitteln können diese Grundemails 55 In der keramischen Industrie ist es bekannt, saures Nickel-, Kobalt-, Antimon-, Cer-, Molybdän- und Aluminiumphosphat oder Gemische aus Phosphor-Kupferoxid enthalten. Die Oxide ergeben die Haft- säure und Aluminiumoxidhydrat als kalthärtende festigkeit, indem sie Reaktionen z. B. nach folgen- Bindemittel zu verwenden (vgl. z. B. »Glas-Emaildem Schema eingehen: Fe + NiO -> FeO + Ni. Keramo-Technik« 1962, Heft 1, S. 12 und 13). Auch Bei diesen Reaktionen entsteht Eisenoxid, das 60 ist es bekannt, Aluminate und Al(OH)₃ sowie Phossich im Grundemail auflöst. Gleichzeitig entstehen phate als Mühlenzusätze für Emails zu verwenden beim Emaileinbrand Gase wie CO und H₂. Diese (vgl. »Glas-Email-Keramo-Technik« 1966, Heft 10, Gase bilden im Grundemail eine Blasenstruktur aus, S. 390 und 391). Für eine Zweischichtemaillierung die bei der Grundemaillierung nicht stört, da sie in einem Brand wurden derartige Zusätze jedoch nach der Deckemaillierung nicht mehr in Erschei- 65 noch nicht mit Erfolg eingesetzt,
nung tritt. Weiterhin sind aus DT-PS 662 727 und US-PS Auf das eingebrannte Grundemail wird dann naß 1 875 721 Verfahren bekanntgeworden, bei denen vermahlenes Weiß- oder Farbemail aufgetragen, ge- Grund- und Deckemailschicht gleichzeitig einge-