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Verfahren zur Elektrobeschichtung von leitenden Oberflächen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur homogenen Elektrobeschichtung von leitenden Oberflächen mit filmbildenden Stoffen in einem elektrisch leitenden Bad, bei dem im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Verfahren pulsierender Gleichstrom und Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform gleichzeitig mit gleicher oder verschiedener Intensität, jedoch innerhalb des gleichen Bades, zur Wirkung gelangen, d. h. an dem Beschichtungsvorgang beteiligt sind.
Bisher wurde zur Elektrobeschichtung entweder Wechsel-oder Gleichstrom verwendet, wobei die zu beschichtenden Elektroden in einem elektrisch leitenden Bad, bestehend im wesentlichen aus in Wasser gelöstem und mit einer Base neutralisierten Anstrich-Bindemittelkonzentrat, welches beispielsweise aus einem Melaminharz mit geeigneter Pigmentierung hergestellt wurde, eingebracht sind.
Das Verhältnis Bindemittel-, insbesondere Harzanteil zum Pigmentanteil, sowie die Konzentration bzw. der Festkörpergehalt (Pigmentgehalt) des Bades bestimmt neben der Wahl der verwendeten Stromart, der elektrischen Leistung und der Beschichtungszeit die Schichtstärke und Güte des an den Elektroden sich abscheidenden Filmes.
Unter Einwirkung von Gleichstrom erfolgt die Abscheidung an einer der beiden in das Bad tauchenden Elektroden, während bei Verwendung von Wechselstrom die Beschichtung beider Elektroden erfolgt. Voraussetzung für die Beschichtung mit Wechselstrom ist allerdings, dass das in der einen Halbphase des Wechselstromes an einer Elektrode abgeschiedene Material bei Umkehrung des Potentials in der zweiten Halbphase des Wechselstromes nicht wieder abgelöst wird. Diese Voraussetzung ist jedoch bei den wenigsten Überzugsmaterialien gegeben, daher ist Wechselstrom zur Elektrobeschichtung nur beschränkt anwendbar.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann jedoch Wechselstrom zur Anwendung kommen, ohne dass die geschilderten Nachteile auftreten, da mit Hilfe geeigneter, nicht beschichtbarer Elektroden innerhalb des Beschichtungsbades ein Gleichstrom erzeugt wird, durch den die abscheidbaren Materialien auf die in das Beschichtungsbad tauchenden Gegenstände aufgebracht werden.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Elektrobeschichtung von leitenden Oberflächen mit filmbildenden Stoffen in einem elektrisch leitenden Bad, das dadurch gekennzeichnet ist, dass an die Elektroden ein-oder mehrphasiger Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform angelegt wird und die Beschichtung durch einen mittels einer nicht beschichtbaren Gleichrichterelektrode innerhalb des Bades erzeugten pulsierenden Gleichstrom erfolgt unter gegebenenfalls gleichzeitiger Einwirkung von Wechselstrom in dem Fall, dass mehrere zu beschichtende Elektroden (Gegenstände) in das Bad eingebracht werden, die an verschiedenen Anschlusspunkte der Wechselstromquelle, beispielsweise den drei Anschlussstellen einer Sternschaltung von Drehstrom oder den Endpunkten eines Spannungsteilers, angeschlossen sind.
Das Wesen der Erfindung ist also die Verwendung mindestens einer oder mehrerer Elektroden, die in Kontakt mit dem Überzugsmittel Gleichrichterwirkung ergeben. Diese Elektroden werden als Gleichrichterelektroden bezeichnet. Die Gleichrichterelektroden können aus mit einer Metalloxydschicht überzogenem Metall, beispielsweise Aluminium überzogen mit Aluminiumoxyd, d. h., aus einer
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Kombination von Metall/Halbleiter, bestehen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können auch als filmbildende organische Stoffe Harze mit nicht anionischem Elektrolytcharakter, beispielsweise ein Phenol-Melaminharz, zum Einsatz kommen.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Film ist trockener als Filme, die in dem jeweiligen Bad unter Verwendung von herkömmlichen Elektrobeschichtungsverfahren erzeugt werden. Deshalb ist beispielsweise eine unmittelbar auf die Beschichtung folgende thermische Nachbehandlung nicht erforderlich. Wird die Beschichtung mit einem Einbrennlack durchgeführt, so erfolgt die endgültige Aushärtung auf eine der bekannten Arten, z. B. in einem Einbrennofen. Bei Verwendung von lufttrocknenden Anstrichmitteln erfolgt gegebenenfalls eine Erwärmung des Filmes auf maximal 800C.
Der Festkörpergehalt des Beschichtungsbades beträgt zwischen 0, 2 und 40% und das Pigmentbindemittelverhältnis soll zwischen 0, 05 und 2, 5 betragen.
Die Gleichrichterelektroden können Plattenform oder jede andere beliebige Form besitzen.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung stellt aber die Anwendung der das Beschichtungsbad enthaltenden Wanne als Gleichrichterelektrode dar. Dabei besteht die Wanne aus einer Kombination Metall/Halbleiter und übernimmt somit die Funktion der Gleichrichterelektrode.
An Hand einiger Prinzipschaltungen soll nun das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert werden : Fig. 1 zeigt eine Schaltung für die Verwendung von Drehstrom. In einem elektrisch nicht leitenden Behälter--5--, welcher beispielsweise aus Glas oder Keramik besteht, befindet sich das in Wasser aufbereitete Anstrichbindemittelkonzentrat, wobei als Bindemittel ein nicht anionisches Phenol-Melaminharz verwendet wird. Das Pigmentbindemittelverhältnis beträgt beispielsweise 2, 0, der
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in Stern geschalteten Drehstromtransformator--4--geschaltet, welcher für eine beliebige Frequenz und Kurvenform ausgelegt sein kann. Der Sternpunkt des Transformators--4--ist mit der Gleichrichterelektrode-6--, welche nicht beschichtet wird und beispielsweise aus Al/AlOg besteht, leitend verbunden.
Im Betriebszustand, also während des Beschichtungsvorganges, erfolgt in Wechselwirkung zwischen den Elektroden--1, 2, 3-- eine Wechselstrombeschichtung. Zwischen den drei Elektroden und der Gleichrichterelektrode--6--bildet sich auf Grund der Gleichrichterwirkung der auf dem Aluminium aufgebrachten Halbleiterschicht ein pulsierender Gleichstromfluss, welcher zusätzlich zu der Wechselstrombeschichtung eine Gleichstrombeschichtung bewirkt. Durch diese Kombination wird die Korrosionsbeständigkeit und Homogenität des auf den Elektroden aufgebrachten filmbildenden Stoffes erzielt.
In Fig. 2 ist eine Beschichtungsschaltung mit einphasigem Wechselstrom dargestellt. Das elektrisch leitende Bad-7-ist wieder im nicht leitenden Behälter-5-untergebracht, die Elektroden - 10 und 11--sind mit den beiden Endpunkten des einphasigen Transformators--14-verbunden. Eine Mittelanzapfung des Einphasentransformators-14-ist mit den geteilten Metall/Halbleiter-Gleichrichterelektroden-12, 13-- über eine an den Klemmen-8, 9angeschlossene Batterie--15--verbunden. Der zu der Batterie --15-- parallel geschaltete Kondensator--16--dient nur als Überbrückung des inneren Widerstandes der Batterie für den Wechselstrom, welcher über den durch das Bad--7--geschlossenen elektrischen Nebenstromkreis fliesst.
Die Elektroden--12, 13-- in Fig. 2 sowie in Fig. 1 die Elektrode --6-- sind unterhalb der zu beschichtenden Elektroden--10, 11 bzw. 1, 2, 3-- angeordnet, sie können jedoch auch räumlich anders angeordnet sein. Auch hier werden die Elektroden--10 und 11-gleichmässig und porenfrei beschichtet.
Fig. 3 entspricht praktisch der Fig. 2, nur wurde hier die Mittelanzapfung des Transformators - mit dem Badbehälter-5--direkt verbunden. Bei dieser Schaltung isc es notwendig, dass die Wanne--5--die Funktion der nicht zu beschichtenden Gleichrichterelektroden übernimmt, d. h. aus einer Kombination Metall/Halbleiter besteht.
Die Beschichtung von leitenden Oberflächen mit filmbildenden Stoffen im Durchlaufverfahren zeigt im Prinzip die Fig. 4. Hier ist es notwendig, dass die Führungsschiene--17 und 18--mechanisch wohl verbunden aber elektrisch voneinander isoliert sind, weil dadurch die Intensität der Wechselstrom-bzw. Gleichstrombeschichtung wunschgemäss variiert werden kann. Der Einphasentransformator mit Mittelanzapfung ist wieder mit--14--, die nicht zu beschichtende Metall/Halbleiterelektrode mit--19--und die Elektroden mit-10 und 11-bezeichnet.-7-- bedeutet das elektrisch leitende Bad und--5--den elektrisch nicht leitenden Behälter.
Zwischen den Führungsschienen-17 und 18-liegt die halbe Transformatorspannung, zwischen der Schiene --17-- und der Metall/Halbleiterelektrode-19-die volle. Bei Beginn der Durchlaufbeschichtung
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kommt zuerst in der in Fig. 4 angedeuteten Fortbewegungsrichtung auf der Schiene --18-- die Elektrode --10-- in das Bad und es beginnt die Beschichtung mit einer pulsierenden Gleichstrombeschichtung, wobei sich dieser Gleichstrom zwischen der Elektrode --10-- und der nicht zu beschichtenden Elektrode --19-- bei halber Transformatorspannung ausbildet.
Bei Weiterbewegung der Elektrode --10-- und Übergang auf die von der Schiene --18-- isolierte Schiene--17--taucht die nachfolgende Elektrode--11--in das Bad. Es wird daher die Elektrode - infolge der nun vorhandenen zweiten Elektrode --11-- mit halber Transformatorspannung wechselstrombeschichtet und zusätzlich erfolgt eine Gleichstrombeschichtung mittels der Gleichrichterelektrode--19--.
Verlässt die Elektrode --10-- das Bad und die Elektrode--11--
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der eingetauchten leitenden Oberflächen, jedoch mit verschiedener durch die Stellung der Elektroden bedingten Intensität, wodurch sich wieder die gewünschte glatte, porenfreie und homogene relativ trockene Oberfläche ergibt, weil für die Homogenität der Oberfläche insbesondere die Gleichstrombeschichtung und für die Aushärtung und somit Trocknung des aufgebrachten Filmes die Wechselstrombeschichtung massgeblich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur gleichzeitigen Beschichtung von leitenden Oberflächen mit Gleich-und Wechselstrom erstreckt sich natürlich nicht nur auf die vorangeführten Beispiele, sondern es können auch andere Kombinationen gewählt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Elektrobeschichtung von leitenden Oberflächen mit filmbildenden Stoffen in
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mehrphasiger Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform angelegt wird und die Beschichtung durch einen mittels einer nicht beschichtbaren Gleichrichterelektrode innerhalb des Bades erzeugten pulsierenden Gleichstrom erfolgt unter gegebenenfalls gleichzeitiger Einwirkung von Wechselstrom in dem Fall, dass mehrere zu beschichtende Elektroden (Gegenstände) in das Bad eingebracht werden, die an verschiedenen Anschlusspunkten der Wechselstromquelle, beispielsweise den drei Anschlussstellen einer Sternschaltung von Drehstrom oder den Endpunkten eines Spannungsteilers, angeschlossen sind.
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