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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von insbesondere langgestreckten Gegenständen aus
Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit einem wasserglashältigen Beschichtungsmittel.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das eine besonders haftfeste, korrosionsfeste und gegebenenfalls elektrisch gut isolierende Beschichtung auf Gegenständen, z. B. Drähten oder Felgen, aus
Aluminium oder Aluminiumlegierungen ergibt.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die gegebenenfalls bereits teilweise beschichteten Gegenstände, z. B. Aluminiumfolien, mittels Elektrophorese aus einem Tauchbad beschichtet werden, das aus 1, 5 bis 98, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, Alkaliwasserglas, insbesondere Kali-, Natron- und bzw. oder Lithiumwasserglas, 0 bis 40 Gew.-% Füllstoffen und Pigmenten, 0 bis
10 Gew.-% wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln, 0 bis 25 Gew.-% elektrophoretisch ab-oder mitabscheidbaren Harzen, 0 bis 2 Gew.-% Zusatz-und Netzmitteln, z. B.
Boraten, nichtionischen oder anionischen oberflächenaktiven Mitteln und Wasser besteht, wobei die elektrophoretische Abscheidung, vorzugsweise mittels
Gleichstrom, bei einer Spannung von 20 bis 1000 V, einer Badtemperatur von 20 bis 950C und einer
Stromdichte von 0, 001 bis 2, vorzugsweise 0, 05 bis 0, 7 A/cm2 durchgeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat die besonderen Vorteile, dass der mit diesem hergestellte Überzug eine hohe thermische Festigkeit, gute elektrische Isolationswerte, insbesondere Durchschlagfestigkeit und höchste
Kriechstromfestigkeit, speziell auch an scharfen Kanten wie bei band- und folienförmigen Gegenständen, gute
Schmorbeständigkeit und eine besonders gute Haftfähigkeit aufweist, da offensichtlich in der Oberfläche des
Gegenstandes eine chemische Reaktion stattfindet. Der Überzug weist eine matte, reflexionsfreie Oberfläche auf, die beschreib- und bedruckbar ist, durch Zugabe von Pigmenten oder Farbstoffen können aber überzüge in beliebigen Farben erzielt werden. Der Überzug kann auch als Haftvermittler bzw.
Haftgrundierung für nachfolgende Lackierungen, insbesondere Pulverbeschichtungen mit Polyäthylen oder Polyvinylchlorid, verwendet werden.
Schliesslich kann das erfindungsgemässe Verfahren zur Füllung von Poren und als Kantenschutz bei
Gegenständen, die bereits grösstenteils mit einem andern Überzugsmittel beschichtet sind, verwendet werden ; diese Anwendungsart ist besonders bei bandförmigen oder folienartigen elektrischen Leitern z. B. für
Transformatoren wertvoll, da andere Isolationsüberzüge dazu neigen, sich von scharfen Kanten zurückzuziehen.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es auch möglich, die Qualität andersartiger bereits auf den
Gegenständen vorhandener Beschichtungen zu prüfen, wenn die Poren und bzw. Kanten nach dem erfindungsgemässen Verfahren, aber mit andersfarbigem Beschichtungsmaterial gefüllt bzw. bedeckt werden.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können statt Gleichstrom auch
Wechselstrom und Impulsstrom jeglicher Impulsform mit variablen Impuls- und Pausenzeiten verwendet werden.
Die beschichteten Gegenstände werden nach der Entnahme aus dem Tauchbad mit vorzugsweise deionisiertem
Wasser von der anhaftenden Badflüssigkeit befreit und bei normaler Raumluft, gegebenenfalls mit
Luftumwälzung oder bei z. B. auf 120 bis 2000C erhöhter Temperatur getrocknet.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können als Füllstoffe bzw. Pigmente Tone, z. B.
Bentonite, Montmorillonite und Zeolite, Glimmer, Asbest, Kieselsäure, Aluminiumoxyd, Erdalkalisilikate und
Erdalkalicarbonate eingesetzt werden. Als wasserlösliche organische Lösungsmittel können ein- und mehrwertige Alkohole, wie Glykole und deren Derivate verwendet werden.
Als allfälliger Harzzusatz können praktisch alle elektrophoretisch ab- oder mitabscheidbaren Harze eingesetzt werden, z. B. maleinisierte Öle, Acrylharze, Epoxyharze und Alkydharze kombiniert mit Phenolharz.
Der Zusatz von Silikonharz ergibt bei Kombination mit organischen Harzen beispielsweise einen besseren Glanz und eine höhere thermische Beständigkeit des Überzuges.
Die als Netzmittel gegebenenfalls verwendeten nichtionischen oberflächenaktiven Mittel sind vorzugsweise Polyäthylenoxyde oder Polyäthylenoxydester, während als anionische oberflächenaktive Mittel beispielsweise aromatische Sulfonsäurederivate eingesetzt werden. Als Borate werden insbesondere Kaliumborat oder Borsäure eingesetzt.
Für Gegenstände, die beispielsweise als Felgen für Kraftfahrzeuge oder Griffstangen eingesetzt werden sollen, ergibt der Zusatz von Metallschliffpulvern einen Metalliseeffekt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen erläutert : Beispiel l : Eine Aluminiumfolie, 0, 1 mm dick und 4 cm breit, wird auf bekannte Art in einem graupigmentierten Elektrophoresebad (Basis organische, polymere Carbonsäure) bei 220 V Gleichspannung 30 sec lang beschichtet. Nach Spülen und Abblasen wird die aufgetragene Schicht bei 1800C/8 min gehärtet. Es ergibt sich eine Schichtdicke von 20, um.
Auf Grund von Messungen der elektrischen Durchschlagsfestigkeit im Kugelbad (Durchmesser der Kügelchen 1 mm) lässt sich feststellen, dass die scharfen Kanten ursprünglich wohl beschichtet, die Isolation der Kante aber durch Kantenflucht des organischen Harzmaterials beim Einbrennen äusserst unbefriedigend ist. Die Durchschlagspannungen auf der Fläche hingegen erreichen Werte von etwa 3, 5 kV.
Die erfindungsgemässe weitere elektrophoretische Beschichtung dieser mit organischem Material elektrophoretisch vorlackierten Folien wird in einem Bad folgender Zusammensetzung durchgeführt :
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EMI2.1
<tb>
<tb> Kali-Wasserglas <SEP> (60%) <SEP> 15 <SEP> Gew.-%
<tb> Natron-Wasserglas <SEP> (60%) <SEP> 13 <SEP> Gew.-%
<tb> wasserlösliches, <SEP> mit <SEP> Polyester
<tb> plastifiziertes <SEP> Phenolharz <SEP> (67%) <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Silikonharzemulsion <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 70 <SEP> Gew.-%
<tb>
Bei 280 V Gleichspannung (Stromdichte etwa 0, 035 A/cm') wird die vorlackierte Folie anodisch polarisiert 2 sec lang beschichtet.
Der neuerliche Auftrag erfolgt zwangsläufig zunächst an Stellen, die durch den ersten Auftrag nicht isoliert sind, also an Poren und unbedeckten Kanten. Nach Abspülung der Badflüssigkeit kann der Überzug bei Raumtemperatur, aber auch bei erhöhter Temperatur (beispielsweise 1600C) forciert getrocknet werden. Die Durchschlagfestigkeit an der Kante lässt sich nach diesem Ausführungsbeispiel von 0 auf 500 V steigern.
Beispiel 2 : Ein Aluminiumprofil wird alkalisch entfettet und in einem Bad folgender Zusammensetzung beschichtet. Eine Paste mit den Komponenten
EMI2.2
<tb>
<tb> Polyesteraddukt <SEP> 50 <SEP> Gew.-%
<tb> teilveräthertes <SEP> Melaminharz <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb> Kaliwasserglas <SEP> (60%) <SEP> 25 <SEP> Gew.-%
<tb> Kaliumborat <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb> Glimmermehl <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb>
wird auf einem Dreiwalzenstuhl gerieben. 10 Teile der auf diese Art hergestellten Paste werden mit 40 Teilen deionisiertem Wasser verdünnt.
Bei einer Badtemperatur von 25 C, 180 V Gleichspannung (Stromdichte etwa 15 mA/cm2) und positiv gepoltem Aluminiumprofil wird innerhalb von 60 sec eine Schichtdicke von 25 um erzielt. Nach Abspülung der Badflüssigkeit wird der Überzug 30 min bei 1800C getrocknet.
Die Isolationsfähigkeit des Überzuges speziell an den Kanten mit kleinem Krümmungsradius ist bei diesem einmaligen Auftrag gegenüber der wasserglasfreien, aber sonst unveränderten Rezeptur wesentlich gesteigert.
Beispiel 3 : Aluminiumdraht mit 1 mm Durchmesser wird bei 300 V Gleichspannung in einem Bad mit der Zusammensetzung
EMI2.3
<tb>
<tb> Kaliwasserglas <SEP> (60%) <SEP> 20 <SEP> Gew.-%
<tb> Wasser <SEP> 80 <SEP> Grew.-%
<tb>
3 sec beschichtet. Nach Abspülung der Badflüssigkeit wird der Überzug mit normaler Umluft mit Luttumwälzung oder in einem für die Drahtlackierung üblichen Tunnelofen 30 sec bei 3000C getrocknet.
Bei der darauffolgenden Überlackierung mit jeglicher Art von Drahtlacken wird festgestellt, dass die Haftfestigkeit deutlich gesteigert werden konnte, beispielsweise von 80 auf 120 Umdrehungen bei Torsion. Die Grundierung hat weiters den Vorteil, dass diese anorganische Schicht eine hohe Schmorbeständigkeit aufweist, was speziell bei hochbelasteten elektrischen Betriebsmitteln sowie auch bei Vorschaltdrosseln für Leuchtstoffröhren sehr wichtig ist.
Beispiel 4 : Folgender Ansatz wird auf einer Sandmühle gerieben :
EMI2.4
<tb>
<tb> Kaliwasserglas <SEP> (62%) <SEP> 85 <SEP> Gew.-%
<tb> Eisenoxydrot <SEP> 15 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP>
<tb>
100 Teile der Paste werden mit 350 Teilen Wasser verdünnt. Die Badleitfähigkeit beträgt 22, 3 msec/cm-1.
Eine Aluminiumfolie wird bei 290 V (Stromdichte 460 mA/cm2) bei 350C 4, 5 sec lang in diesem Bad beschichtet. Der beschichtete Aluminiumstreifen wird danach mit Wasser von anhaftender Badflüssigkeit befreit und bei 1200C in einem Umluftofen 2 min lang getrocknet. Für den Überzug ergibt sich ein dekorativer rotbrauner Farbton.
EMI2.5
<tb>
<tb>
Beispiel <SEP> 5 <SEP> : <SEP> Mit <SEP> einem <SEP> Rührwerk <SEP> werden
<tb> Kaliwasserglas <SEP> (60%) <SEP> 88 <SEP> Gew.-%
<tb> Aluminiumpulver <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> selbstvernetzendes <SEP> Acrylatharz
<tb> für <SEP> Elektrophorese <SEP> (70%) <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb>
ausreichend vermischt, bis das Aluminiumpulver gut dispergiert ist. Die spezifische Badleitfähigkeit wird auf 12, 3 msec/cm-1 eingestellt.
Der gesamte Ansatz wird auf 4 l verdünnt.
Die Beschichtung einer 1 mm dicken Aluminiumplatte mit den Ausmassen 100 X 100 mm erfolgt bei 320 V 2, 5 sec (mittlere Stromdichte etwa 315 mA/cm2). Die Platte wird danach mit Wasser gespült und durch die Umluft getrocknet. Das Aussehen der Aluminiumplatte kann als silbrig-grau irisierend mit leicht rauher Oberflächenbeschaffenheit beschrieben werden.
Beispiel 6 : Es wird nach dem Verfahren wie in Beispiel 5 vorgegangen, doch wird als Metallschliffpulver statt Aluminiumpulver nun Kupferpulver eingesetzt. Die beschichtete Aluminiumplatte weist eine rotgoldene Farbe auf.