DD206157A1

DD206157A1 - SILICATIVE COATINGS FOR TEMPERATURE-LOADED METAL SURFACES

Info

Publication number: DD206157A1
Application number: DD24263582A
Authority: DD
Inventors: Guenter Taschen; Liselotte Denecke; Hans-Dieter Otto; Helmut Schuette; Juergen Hennings; Kurt Quellmann
Original assignee: Guenter Taschen; Liselotte Denecke; Otto Hans Dieter; Helmut Schuette; Juergen Hennings; Kurt Quellmann
Priority date: 1982-08-19
Filing date: 1982-08-19
Publication date: 1984-01-18

Abstract

FUER DIE BESCHICHTUNG VON BIS ZU 550 GRAD CL. TEMPERATURBELASTETEN METALLOBERFLAECHEN, INSBESONDERE EISENOBERFLAECHEN, WERDEN BEI NORMALTEMPERATUR TROCKNENDE, WAESSRIGE, SILIKATISCHE BESCHICHTUNGSMASSEN VERWENDET. SIE ENTHALTEN PIGMENTE UND FUELLSTOFFE SOWIE ALKALISILIKATE, DEFINIERT DURCH DAS MOLVERHAELTNIS SIO2:M2O = 3,3 BIS 3,7 UND EINEN FESTKOERPERGEHALT VON 30 BIS 35% IM MENGENVERHAELTNIS VON 1,1 BIS 1:1,4. ALS FUELLSTOFF DIENT TALKUM. DIE BESCHICHTUNGEN SCHUETZEN DIE METALLOBERFLAECHEN VOR KORROSION UND VERZUNDERUNG BEI DAUERNDER, WECHSELNDER UND SCHOCKARTIGER TEMPERATURBELASTUG UND VERLEIHEN DEN OBERFLAECHEN EIN DEKORATIVES AUSSEHEN.FOR COATING UP TO 550 DEG CL. TEMPERATURE-LOADED METAL SURFACES, ESPECIALLY IRON SURFACES, ARE USED IN NORMALT TEMPERATURE DRYING, WAFER, SILICATIVE COATINGS. THEY CONTAIN PIGMENTS AND FUELS AND ALKALISILICATES, DEFINED BY THE MOLANTA HAZARD SIO2: M2O = 3,3 TO 3,7 AND A FIXED BODY CONTENT OF 30 TO 35%, IN QUANTITIES BETWEEN 1.1 AND 1: 1.4. AS FUEL DIAL TALKUM. THE COATINGS PROTECT THE METAL SURFACES FROM CORROSION AND DAMAGE TO CONTINUOUS, ALTERNATIVE, AND SHOCK-RELATED TEMPERATURE LOADS AND GIVE THE SURFACES A DECORATIVE APPEARANCE.

Description

Titel der Erfindung . .Title of the invention. ,

Silikatische Beschichtungsmassen für temperaturbelastete MetalloberflächenSilicate coatings for temperature-loaded metal surfaces

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft silikatische Beschichtungsmassen aus Alkalisilikaten, Alkaliphosphaten, Pigmenten, Füllstoffen und Hilfsstoffen zur korrosions- und verzunderungsschützenden sowie dekorativen Beschichtung von temperaturbelasteten Metalloberflächen, insbesondere Eisenoberflächen, bei wechselnden oder dauernden Temperaturen bis 55O⁰C.The invention relates to silicate coating compositions of alkali silicates, alkali metal phosphates, pigments, fillers and auxiliaries for corrosion and Verzunderungsschützenden and decorative coating of temperature-stressed metal surfaces, especially iron surfaces, at varying or continuous temperatures up to 55O ⁰ C.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß Oberflächen von niedriglegierten Eisenwerkstoffen und Gußeisen einer merklichen Korrosion und Verzunderung unterliegen, wenn sie an der Luft längere Zeit Temperaturen über 300⁰C annehmen. Während hier-durch die technische Punktion solcher Teile vorerst meist nicht beeinflußt wird, ist es in vielen Fällen wünschenswert, allein aus dekorativen Gründen, gegebenenfalls aber auch, um die Gebrauchsdauer der Objekte zu verlängern die Korrosion und Verzunderung von Anfang an zu vermindern oder völlig auszuschließen. Ein solches Bedürfnis besteht u»a. bei Elektrogußkochplatten, Gußplatten von Raumheizern und hochbelasteten elektrischen Widerständen. So werden beispielsweise an eine Beschichtung von Elektrogußkochplatten folgende Anforderung! gestellt: Temperatur- und. Temperaturschockbeständigkeit bis mindestens 55O⁰C und Verhinderung von Korrosion und Verzunderung de: Gußkochplatten über einen Zeitraum von mindestens 1000 Stunden unter Benutzung und voller thermischer Belastung. Ferner muß dieIt is known that surfaces of low-alloy ferrous materials and cast iron undergo significant corrosion and scaling when they take in the air for a long time temperatures above 300 ⁰ C. While hereby the technical puncture of such parts is initially not usually affected, it is desirable in many cases, alone for decorative reasons, but possibly also to extend the useful life of the objects to reduce the corrosion and scaling from the beginning or completely excluded , Such a need exists, inter alia. in Elektrogußkochplatten, Gußplatten of room heaters and highly loaded electrical resistors. For example, following a coating of Elektrogußkochplatten following requirement! put: temperature and. Thermal shock resistance up to at least 55O ⁰ C and prevention of corrosion and scaling DE: Hot plates for a period of at least 1000 hours using and full thermal load. Furthermore, the

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Bescb.ich.tung dekorativ wirken, wobei in diesem Anwendungsfall ein dunkelgrauer beständiger Farbton bevorzugt ist.Bescb.ich.tung decorative effect, in which case a dark gray resistant color is preferred.

Diese Anforderungen konnten bisherige Beschichtungsmassen nicht erfüllen. Daher wurden z.B. Elektrogußkochplatten bisher mit einer Beschichtung versehen, die sie temporär im Zeitraum., zwischen Herstellung und Inbetriebnahme vor Korrosion schützte, bei der ersten thermischen Belastung jedoch völlig zerstört wurde. Im weiteren Gebrauch waren die Platten dann einer zunehmenden Korrosion und Yerzunderung ausgesetzt.These requirements could not meet previous coating materials. Therefore, e.g. Elektrogußkochplatten previously provided with a coating that they temporarily in the period., Protected between production and commissioning from corrosion, but was completely destroyed during the first thermal stress. In subsequent use, the panels were then subjected to increasing corrosion and thinning.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, auf niedriglegierten Eisenwerkstoffen und Gußeisen die Korrosion und Verzunderung der Oberflächen bis 55O⁰C zu vermeiden und die Oberflächen ansehnlich zu erhalten. Die Beschichtungsmassen müssen nach einem üblichen Auftragsverfahren, z.3. durch pneumatisches Spritzen, verarbeitbar sein und bei Saumtemperatur trocknen.The object of the invention is to prevent on low-alloyed iron materials and cast iron, the corrosion and scaling of the surfaces to 55O ⁰ C and to obtain the surfaces handsomely. The coating compositions must be prepared by a conventional application method, z.3. by pneumatic spraying, be processable and dry at seam temperature.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Es besteht die Aufgabe, Beschichtungsmassen anzugeben, welche auf Metalloberflächen, .insbesondere Eisenoberflachen, nach der Trocknung bei Raumtemperatur Beschichtungen ergeben, die im Temperaturbereich bis mindestens 550 C die Korrosion und Verwunderung über eine Zeit von mindestens 1000 Stunden verhindern, temperatur- und temperaturschockresiatent, farbig und dekorativ sind,It is the object of the invention to provide coating compositions which give on metal surfaces, in particular iron surfaces, after drying at room temperature coatings which prevent corrosion and astonishment over a period of at least 1000 hours in the temperature range up to at least 550 C, temperature and temperature shock resistant, colored and are decorative,

überraschend wurde gefunden, daß die Aufgabe durch silikatische Beschichtungsmassen aus Alkalisilikaten, Alkaliphosphaten, Pigmenten, Füllstoffen und Hilfsstoffen gelöst werden kann, bei denen das Verhältnis der Menge von Pigmenten und'.Füllstoff en zur Menge eines durch das Molverhältnis SiOp : Me_p0 = 3,3 bis 3,7 (Me = Alkalimetall) und einen Pestkörpergehalt von 30 bis 35 % definierten Natron- und/oder Kaliwasserglases im Bereich 1 : 1,1 bis 1 : 1,4 liegt und sie als Füllstoff Talkum enthalten.Surprisingly, it has been found that the object can be achieved by silicate coating compositions of alkali metal silicates, alkali phosphates, pigments, fillers and auxiliaries, in which the ratio of the amount of pigments and filler to the amount of SiO 2 by the molar ratio SiO 2: Me _p 0 = 3 , 3 to 3.7 (Me = alkali metal) and a Pestkörpergehalt of 30 to 35 % defined soda and / or potassium silicate glass in the range 1: 1.1 to 1: 1.4 and they contain as a filler talc.

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Die Beschichtungsmassen weisen etwa folgende Zusammensetzung aui (Me = Alkalimetall)The coating compositions have approximately the following composition aui (Me = alkali metal)

15-45 Gevi.-% Wasser15-45 gevi .-% water

35 - 50 " " Natron- und/oder Kaliwasserglas, definiert35 - 50 "" soda and / or potassium water glass, defined

durch, das Molverhältnis SiO₂ : Me₂O =3,3 bis 3,7 und einen Pestkörpergehalt von 30 bis 35 % by, the molar ratio SiO ₂ : Me ₂ O = 3.3 to 3.7 and a Pestkörpergehalt of 30 to 35 %

10-30 ·' " Talkum10-30 x talc

5-20 " " Oxide von Kupfer, Eisen, Zink, Titan, Chrom5-20 "" oxides of copper, iron, zinc, titanium, chromium

sowie Eisenglimmer oder Gemische davonand iron mica or mixtures thereof

0,2 - 3 " " Alkaliphosphate der Pormel Me₂HPO, und/oder0.2 - 3 "" alkali phosphates of the Pormel Me ₂ HPO, and / or

Me.3PQ., vorzugsweise Dikaliumnydrogenphosphat und/oder TrikaliumphosphatMe.3PQ., Preferably dipotassium hydrogen phosphate and / or tripotassium phosphate

0,05 - 1 " ". eines Alkalipolyphosphates, bevorzugt Kalium-0.05 - 1 "". an alkali polyphosphate, preferably potassium

Natrium-HexametaphosphatSodium hexametaphosphate

Geeignete Alkalisilikate umfassen Lithium-, Natrium-, Kalium- und quaternäre Ammoniumsilikate; besonders bevorzugt sind Natron- und Kaliwasserglas oder Gemische davon.Suitable alkali metal silicates include lithium, sodium, potassium and quaternary ammonium silicates; particular preference is given to soda and potassium silicate or mixtures thereof.

Von den Alkaliphosphaten 3ind Kaliumphosphate bevorzugt. Man kan sie sowohl in fester Porm zusetzen als auch dadurch erhalten, da man zu einer wäßrigen Vorlage, welche Kaliumhydroxid gelöst enthält, technische Phosphorsäure von bekanntem Gehalt in solcher Menge zugibt, daß das stöchiometrische Verhältnis der Bildung von Dikaliumhydrogenphosphat bis Trikaliumphosphat entspricht.Of the alkali phosphates, potassium phosphates are preferred. It can be enforced both in solid form as well as obtained by adding to an aqueous vessel containing potassium hydroxide dissolved technical grade phosphoric acid of known content in such an amount that the stoichiometric ratio corresponds to the formation of dipotassium hydrogen phosphate to tripotassium phosphate.

Pur die Eignung von Pigmenten gilt, daß diese im Temperaturbereich, in dem die Beachichtungen nach der Trocknung thermisch be ansprucht werden, weder Gase noch chemisch oder physikalisch, z.B. in Porm von Gelstrukturen, gebundenes Wasser in nennenswerten Mengen abgeben. Sie müssen in dem Temperaturbereich, indem die 3e3chichtungen beansprucht werden, farbstabil sein. Als geeignet gelten Zinkoxid, Titandioxid, Chromoxidgrün, Eisenoxidrot, Kupferoxid sowie Eiaenglimmer und Mischungen davon.The suitability of pigments is such that they are neither gases nor chemically or physically, for example, in the temperature range in which the directions are thermally stressed after drying. in porm of gel structures, release bound water in appreciable quantities. They must be color-stable in the temperature range in which the 3-layers are stressed. Zinc oxide, titanium dioxide, chromium oxide green, iron oxide red, copper oxide and egg glimmer and mixtures thereof are considered to be suitable.

Als Hilfsstoffe für die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen sind Benetzungsmittel zu verstehen, die die Vordispergierung und/oder Peindispergierung der Füllstoffe oder Pigmente In Wasser und wäßrigen Alkalisilikatiösungen erleichtern. Bevorzugt kommen Benetzungsmittel vom Polyphosphattyp, z.B. Kalium-Natrium· hexamatsphosphat,- zur Anwendung.Suitable auxiliaries for the coating compositions according to the invention are wetting agents which facilitate the predispersion and / or the dispersion of the fillers or pigments in water and aqueous alkali metal silicate solutions. Wetting agents of the polyphosphate type, for example potassium-sodium · hexamate phosphate, are preferably used.

Die Erfindung wird in nachfolgenden Beispielen näher erläutert, viobei aus dem Vergleichsbeispiel die besondere Wirkung des Einsatzes von Talkum hervorgeht.The invention is explained in more detail in the following examples, viobei from the comparative example shows the special effect of the use of talc.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Herstellung der Beschichtungsmassen erfolgt so, daß die in den Beispielen unter 1) bis 4) genannten Stoffe vorgegeben, dann unter Rühren mit einem Dissolver die Pigmente und Füllstoffe eingetragen und etvia 10 Minuten vordispergiert werden, lach Zugabe der halben Menge des in den Beispielen angegebenen. Kaliwasserglases werden die Ansätze in einer Perlmühle fei.ndispergiert und danach die zweite Hälfte des Kaliisasserglases zugesetzt.The preparation of the coating compositions is carried out such that the specified in the examples under 1) to 4) substances, then added with stirring with a dissolver pigments and fillers and are pre-dispersed about 10 minutes, after adding half the amount specified in the examples , Kaliwasserglases the fini.ndispergiert in a bead mill and then the second half of the Kaliisasserglases added.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Mengen sind Gewichtsteile.The amounts given in the following examples are parts by weight.

example 1

1) Wasser 226,41) water 226.4

2) Kalium-Hatrium-hexametaphosphat _v 0,8 2) potassium-sodium-hexametaphosphate _v 0.8

3) Kaliumhydroxvd 10,63) Potassium Hydroxide 10.6

4) Phosphorsäure (75 %) 11,04) phosphoric acid (75 %) 11.0

5) Talkum 182,65) talc 182.6

6) Kupfer-II-oxid. 148,66) cupric oxide. 148.6

7) Kaliraasserglas (SiO₂ : K₂O = 3,37; FK = 35 %) 420,0 7) Kalira water glass (SiO ₂ : K ₂ O = 3.37, FK = 35 %) 420.0

1000,01000.0

Die gemäß Beispiel 1 gefertigte Beschichtungsmasse kann pneumatisch gespritzt werden und ergibt Beschichtungen in einem dunkelgrauen Farbton. Auf—Slektrogußkochplatten ^sird bei einer Schichtdicke von 50 /um, einer Temperatur von 22 C und einer relativen Luftfeuchte von 65 % der Trockengrad 7 (nach TGL 14301/03) in ca. einer Stunde erreicht. Bei auf et^a 60 C vorgewärmten Platten erreicht man den Trockengraa. 7 bereits nach 6 bis 7 Minuten. Die Beschichtungen können nach 24 Stunden Lufttrocknung thermisch bia 550' C beansprucht werden, ohne dais Fehler an den Beschichtungen entstehen. Sie können, ohne daß Beschädigungen entstehen, von 55O⁰C in Wasser von 20'G abgeschreckt werden und erfüllen auch alle anderen zuvor genannten Anforderungen*The coating composition prepared according to Example 1 can be sprayed pneumatically and gives coatings in a dark gray hue. On-Slektrogußkochplatten ^ sird at a layer thickness of 50 /, a temperature of 22 C and a relative humidity of 65 %, the degree of drying 7 (according to TGL 14301/03) achieved in about one hour. With plates preheated to 60 ° C, the dry graare is reached. 7 already after 6 to 7 minutes. After 24 hours of air drying, the coatings can be subjected to thermal bia 550 ° C. without causing defects in the coatings. They can be quenched from 55O ⁰ C in water of 20'G without damage, and meet all the other requirements mentioned above *

242635242635

VergleichsbeisoielVergleichsbeisoiel

Wird im Beispiel 1 nur Kupferoxid, und zimar 'in der angegebenen Menge oder einer beliebigen Menge, die kleiner als die oder gleich, der Summe von Kupferosid und Talkum ist, eingesetzt, so blättern die BeSchichtungen kurz nach der Trocknung von einer Eisenoberfläche ab. Aus dem gleichen Grund erweist sich der Ersatz von Talkum durch Kreide und Schwerspat als ungeeignet. Verwendet man Kaolin, Quarzmehi oder Schiefermehl anstelle von Talkum, so zeigen die Beschichtungen außer einer Blasenbildung beim Erhitzen keine oder eine nicht ausreichende Temperaturschockbeständigkeit, d.h. sie platzen bei plötzlichem Abkühlen von der Oberfläche ab.If in Example 1 only copper oxide, and zimar 'in the stated amount or any amount which is less than or equal to the sum of copper and talc, is used, then the coatings peel off an iron surface shortly after drying. For the same reason, the replacement of talc with chalk and barite proves to be unsuitable. When using kaolin, quartz or shale flour instead of talcum, the coatings show no or insufficient thermal shock resistance, in addition to blistering upon heating. they burst from the surface upon sudden cooling.

Example 2

1) Wasser 174,11) water 174.1

2) Kalium-Iiatrium-hesametaphosphat 6,12) potassium sesame metaphosphate 6.1

3) Kaliumhydroxvd 9,03) potassium hydroxide 9.0

4) Phosphorsäure (75 %) .9,34) phosphoric acid (75 %) .9,3

5) Talkum 246,55) talc 246.5

6) Chromozidgrün 108,06) chromocide green 108.0

7) Kaliwasserglas (wie in Beispiel 1) 447,Q 7) Potassium water glass (as in Example 1) 447, Q

1000,01000.0

Die Beschichtungsmasse nach Beispiel 2 liefert Beschi.chtungen von grüner Färbung, die sich in den anderen Eigenschaften wie Beschichtungen nach Beispiel 1 verhalten.The coating composition according to Example 2 provides green colorations which behave in the other properties such as coatings according to Example 1.

•Ό ^v • Ό ^v

Example 3

1) Wasser 185,41) water 185.4

2) Kalium-STatrium-hezsaietaphosphat 6,62) potassium-sodium horteate-phosphate 6,6

3) Kaliumh^droxyά '9,63) Potassium hydroxide ^ 9,6

4) Phosphorsäure (75 %) . 9,94) phosphoric acid (75 %) . 9.9

5) Talkum 263,05) talc 263.0

6) Sisenoxidrot 82,0 7)· Kaliwassergias (v?ie in Beispiel i) 443 ,5 6) iron oxide red 82.0 7) Kaliwasergias (see example i) 443 , 5

ιοοο,οιοοο, ο

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Der Ansatz nach Beispiel 3 liefert rotbraune Beschichtungen, die auf Gußeisen TOO Stunden (in täglichem 8-Stunden-Rythmus) bei 90Q⁰C ohne Beschädigung überstehen.The batch according to Example 3 provides reddish brown coatings on cast iron through TOO hours (in daily 8-hour rhythm) at 90Q ⁰ C without damage.

Claims

242635 6

invention claim

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Silicatic compositions of alkali metal silicates, alkali metal phosphates, pigments, fillers and auxiliaries for the decorative coating of temperature-stressed metal surfaces, in particular top surface, characterized in that the ratio of the amount of pigments and fillers to the amount of one by the molar ratio SiO 2: Me ^ O = 3.3 to 3> 7 and a solids content of 30 to 35% defined soda or Kaliwasserglases in the range 1: 1.1 to 1: 1.4 and they contain as a filler talc.