DD243944A1

DD243944A1 - Verfahren zur elektrophoretischen emaillierung

Info

Publication number: DD243944A1
Application number: DD28364785A
Authority: DD
Inventors: Christian Friedel; Monika Jensen
Original assignee: Elektrogeraete Ingbuero Veb
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1987-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung von kompliziert geformten Teilen in vorzugsweise hellen Farbtoenen, das beispielsweise in der Haushalt- und Schmuckwarenindustrie zur Anwendung kommt. Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung, das eine Beschichtung kompliziert geformter Teile in hoher Qualitaet ermoeglicht. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden bei dem sich die Emailschicht selbst reguliert und die den Regulationsmechanismus bewirkenden Faktoren die Qualitaet der Emailschicht nicht beeinflussen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass als Traegerwerkstoff ein mit Kupfer oder einer emaillierbaren Kupferlegierung beschichteter Stahl verwendet wird.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bei der elektrophoretischen Beschichtung von Gegenständen die Verwendung eines Schlickers bekannt, der Alkalialuminat in Kombination mit Alkalisalz in bestimmten Anteilen enthält (DE-AS 1961960).

Als besonderer Vorteil bei der Verwendung dieses Schlickers ist der Effekt genannt, das sich die Dicke des Überzuges bei der elektrophoretischen Abscheidung selbst in Grenzen hält, da der Überzug seine Leitfähigkeit im direkten Verhältnis zu seiner Dicke an irgendeinem gegebenen Punkt verliert, somit die Abscheidungsgeschwindigkeit an den Stellen, die rasch vollkommen überzogen wurden, herabgesetzt wird, wodurch andere weniger leicht zugängliche Gebiete in die Lage versetzt werden, mit der dicker beschichteten gleichzuziehen.

Der Hauptnachteil hierbei besteht darin, daß durch die Zugabe größerer Mengen streüungsverbessernder Mittel das Auftreten von Emailfehlern begünstigt wird und die Qualität der Emailoberfläche zu wünschen übrig läßt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung, vorzugsweise in hellen Farbtönen, das eine Beschichtung kompliziert geformter Teile in hoher Qualität ermöglicht.

Wesen der Erfindung

Der Hauptnachteil bekannter Verfahren zur elektrophoretischen Emailtierung besteht darin, daß die streuungsverbessernden Mittel das Entstehen von Emailfehlern begünstigen, so daß die Zugabe streüungsverbessernder Mittel und damit die Verbesserung der Streuung nur begrenzt möglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung zu schaffen, bei dem sich die Emailschicht selbst reguliert und die den Regulationsmechanismus bewirkenden Faktoren die Qualität der Emailschicht nicht beeinflussen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Trägerwerkstoff ein mit Kupfer oder einer emaillierten

Kupferlegierung beschichteter Stahl verwendet wird. '

Der Erfindung liegt der Gedankengang zugrunde, daß durch Oxydation von Kupfer unter bestimmten Bedingungen ein Halbleiter, das Kupfer(l)-oxid, entsteht. Aus dem Fachgebiet der Halbleitertechnik ist bekannt, daß Grenzschichten zwischen Halbleitern und Metallen als Sperrschichten mit verringerter Leitfähigkeit wirken und somit Gleichrichterverhalten aufweisen.

Bringt man demzufolge das halbleitende Kupfer(l)-oxid in Kontakt mit metallischem Kupfer, so entsteht an deren Grenzfläche eine Sperrschicht, die dem elektrischen Strom in einer Richtung einen außerordentlich hohen Widerstand entgegensetzt.

Eine solche Anordnung wird in der Elektrotechnik als Sperrschichtgleichrichter benutzt.

Es wurde nun gefunden, daß es bei der elektrophoretischen Emaillierung gelingt, unter den am anodisch gepolten, voryerkupferten Bauteil herrschenden oxydierenden Bedingungen während der Beschichtungsdauer eine Kupfer(l)-oxidschicht zu erzeugen. In Verbindung mit der darunterliegenden nicht oxydierten Kupferschicht wird somit im Verlauf der elektrophoretischen Abscheidung, also innerhalb von ca. 15 bis 30s, ein sehr hoher Widerstand aufgebaut, der den Elektronenübergang in Richtung von Kupfer (l)-oxid zu Kupfer zunehmend erschwert. Die Folge ist eine im Laufeder Expositionszeit rasch abnehmende Emailabscheidung und ein Ausweichen der Feldlinien auf Werkstückflächen, die infolge ihrer Lage zur Katode oder infolge Abschirmung durch umliegende Bauteilflächen weniger begünstigt sind, z. B. auf die Bauteilrückseite oder in Hohlkehlen. Insgesamt ergibt sich dadurch eine gleichmäßige Emailabscheidung mit weitgehend einheitlicher Schichtdicke.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die Mindestdicke der Kupfer- oder der emaillierfähigen Kupferlegierungsschicht 8μ.π\.

Diese Mindestschichtdicke ist erforderlich, um möglichst porenfreie Schichten zu haben. Dadurch wird ausgeschlossen, daß während der elektrophoretischen Beschichtung auf Grund der Poren Eisen in Lösung geht und zu punktförmigen Verfärbungen der Emailschicht führt.

Die Schicht muß auch deshalb porenfrei sein, um zu verhindern, daß der Luftsauerstoff mit der Stahloberfläche reagiert.

Dadurch ist es möglich, als Grundmaterial billige nicht entkohlte Stähle zu verwenden.

Schließlich ist die genannte Schichtdicke erforderlich, um eine ausreichende Haftung des Emails zu erzielen. Dies ergibt sich aus dem bekannten Haftmechanismus Email — Kupfer durch Sauerstoffdiffusion in das Raumgitter des Kupfers und die Notwendigkeit des Spannungsabbaues durch Fließvorgänge innerhalb der Kupferschicht beim Abkühlen nach dem Emailbrand.

Beide Vorgänge setzen eine bestimmte Mindestdicke der Kupferschicht voraus.

Das Aufbringen der Schicht auf die Stahloberfläche erfolgt in an sich bekannter Weise z. B. auf galvanischem Wege oder durch Walzplattieren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand von 2 Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Direktweißemaillierung auf Normalstahl Als Trägerwerkstoff wird nicht angerostetes kaltgewalztes Blech aus weichem, unlegiertem Stahl in Tiefziehqualität (St TZu) verwendet.

Um eine feste Haftung der aus einem schwefelsauren Elektrolyten abgeschiedenen Kupferschicht zu erzielen, ist eine vorherige Vernickelung notwendig. Diese entfällt, wenn die Kupferzwischenschicht aus einem zyanidischen Elektrolyten abgeschieden wird. Im einzelnen besteht das Verfahren ausfolgenden Schritten:

1. Entfetten

2. Spülen .

3. Dekapieren

4. Galvanisch Vernickeln: Schichtdicke 3μηη (handelsüblicher Nickelsulfatelektrolyt)

5. Spülen

6. Galvanisch Verkupfern: Schichtdicke 26/*m (handelsüblicher schwefelsaurer Kupferelektrolyt)

7. Spülen

8. Elektrophoretisch^ Emaillierung: Suspension

Titanweißemail 100 Gew.-Teile

Karboxymethylzellulose O,25Gew.-Teile

Wasser 80Gew.-Teile -

pH-Wert: 8,6

Temperatur: 10,B⁰C

Leitfähigkeit: 1,44mS/cm

Abscheidungsbedingungen

Stromdichte: 1,2 A/dm² Oberfläche

Expositionszeit: 20 s

9. Spülen

10. Trocknen

11. Einbrennen Ergebnis Hochglänzende weiße Emaillierung mit einer Schichtdicke von 116/xm, ohne Oberflächenfehler und mit sehr guter Haftung. Obwohl die Suspension keinerlei streuungsverbessemde Zusätze enthält und mit extrem niedrigem pH-Wert gearbeitet wird, ist die Streuung hervorragend. Der Beschichtungsstrom fällt innerhalb von 20s um 54% ab.

Beispiel 2

Hellblaue Direktemaillierung auf Normalstahl Trägerwerkstoff wie im Beispiel 1 Verfahrensschritte

1. Entfetten

2. Spülen

3. Dekapieren

4. Galvanisch Vernickeln: Schichtdicke 1 μΐπ (handelsüblicher Nickelsulfatelektrolyt)

5. Spülen

6. Galvanisch Verkupfern: Schichtdicke 8//.m (handelsüblicher schwefelsaurer Kupferelektrolyt)

7. Spülen

8. Elektrophoretisch^ Emaillierung Suspension Schmelzeingefärbtes 100Gew.-Teile Blauemail Karboxymethylzellulose 0,25 Gew.-Teile

Wasser 80Gew.-Teile

pH-Wert: '10,3

Temperatur: 19 ⁰C

Leitfähigkeit: 2,6mS/cm

Abscheidungsbedingungen

Stromdichte 3,8 A/dm² Oberfläche

Expositionszeit: 15 S

9. Spülen

10. Trocknen

11. Einbrennen Ergebnis Hochglänzende hellblaue Emaillierung mit einer Schichtdicke von 96μιη, ohne Oberflächenfehler und mit sehr guter Haftung. Die Streuungsverbesserung infolge der Vorverkupferung wird deutlich, wenn man parallel dazu ein Werkstück unter den gleichen Bedingungen jedoch ohne vorherige Verkupferung emailliert und den Emailumgriff auf den der Katode abgewandten Werkstückseiten vergleicht.

Mit vorheriger Verkupferung sind ca. 65 bis 70% der Bauteilrückseite mit Email bedeckt, während ohne Verkupferung nur eine Bedeckung von ca. 25% erreicht wird. Das nicht verkupferte Werkstück weist außerdem gleichmäßig über die gesamte Fläche

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung in vorzugsweise hellen Farbtönen, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerwerkstoff ein mit Kupfer oder einer emaillierbaren Kupferlegierung beschichteter Stahl verwendet wird.
2. Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestdicke der Kupferoder der emaillierfähigen Kupferlegierungsschicht 8μηι beträgt.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretischen Emaillierung von kompliziert geformten Teilen in vorzugsweise hellen Farbtönen, das beispielsweise in der Haushalt- und Schmuckwarenindustrie zur Anwendung kommt.