DD284700A5

DD284700A5 - METHOD OF COATING METALLIC SURFACES OF HOUSEHOLD EQUIPMENT

Info

Publication number: DD284700A5
Application number: DD32937789A
Authority: DD
Inventors: Gottfried Dd Boerner; Heinz Dd Schneider; Joachim Dd Singer
Original assignee: Veb Haushaltgeraete Karl-Marx-Stadt,Dd
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1990-11-21

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Beschichten metallischer Oberflaechen von Haushaltgeraeten. Das Verfahren dient dem Aufbringen zusaetzlicher Funktionsschichten auf metallische Oberflaechen bei Verbesserung der Schichthaftung. Anwendung findet dieses Verfahren beispielsweise bei der Antihaftbeschichtung von Haushaltgeschirren, wie Bratpfannen, Toepfen und dergleichen. Gemaesz der Erfindung wird die metallische Oberflaeche zunaechst durch anodische Oxidation unter Funkenbildung oder elektrolytische Oxidation in eine nichtmetallische Haftvermittlungsschicht umgewandelt und eine gleichfalls nichtmetallische Hartstoffschicht aufgetragen. Abschlieszend erfolgt eine Versiegelung mittels einer Antihaftschicht auf PTFE-Grundlage.{Beschichtung metallischer Oberflaechen; Vorbehandlung; Antihaftschicht; Plasmaspruehverfahren; Haushaltgeschirr aus Aluminium}The invention includes a method for coating metallic surfaces of household appliances. The method serves to apply additional functional layers to metallic surfaces while improving the layer adhesion. This process is used for example in the non-stick coating of household utensils, such as frying pans, pots and the like. Gemaesz of the invention, the metallic surface is first converted by anodic oxidation with sparking or electrolytic oxidation in a non-metallic adhesive layer and applied a likewise non-metallic hard material layer. Finally, a seal is made by means of a PTFE-based non-stick coating. {Coating of Metallic Surfaces; pretreatment; Non-stick layer; plasma spray; Household utensils made of aluminum}

Description

field of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen zusätzlicher Funktionsschichten, wie dekorativen Schichten und Schutzschichten alier Art auf metallischen Oberflächen, Zweckmäßig anzuwenden ist die Erfindung bei notwendigen Verschleißschutzschichten auf Aluminium und seinen Legierungen in Kombination mit allen thermischen Spritzverfahren, beispielsweise dem Plasmaspritzverfahren mit anschließender Nachversiegelung für die verschleißfeste Antihaft-Ausrüstung von Haus- und Küchengeräten.The invention relates to a method for applying additional functional layers, such as decorative layers and protective layers alier type on metallic surfaces, Expedient to apply the invention in necessary wear protection layers on aluminum and its alloys in combination with all thermal spraying, for example, the plasma spraying process with subsequent re-sealing for the wear-resistant Non-stick equipment of home and kitchen appliances.

Characteristic of the known state of the art

Es sind bereits viele Verfahren und daraus abgeleitete Varianten zum Aufbringen zusätzlicher Funktionsschichten, wie dekorative Überzüge und Verschleißschutzschichten auf metallische Oberflächen bekannt.There are already many methods and variants derived therefrom for applying additional functional layers, such as decorative coatings and wear protection layers on metallic surfaces known.

Auf dem Gebiet der Haushaltsgeschirre, insbesondere für Bratpfannen, Töpfe und Backformen, findet die Beschichtung mittels einer Antihaftschicht auf PTFE-Basis Anwendung. Diese Beschichtung erfordert eine entsprechende Vorbehandlung der metallischen Oberfläche.In the field of household utensils, especially for frying pans, pots and bakeware, the coating is applied by means of a non-stick PTFE-based application. This coating requires a corresponding pretreatment of the metallic surface.

Entsprechend der DE-PS 3604762 wird beispielsweise dazu zunächst eine Haftgrundschicht sowie anschließend eine Hartstoffschicht mittels eines Plasmasprühverfahrens aufgebracht. Anschließend erfolgt das Aufsprühen der Antihaftschicht. Dieses Verfahren und weitere dazu bekanntgewordene Lösungen gehen fast ausschließlich davon aus, daß die metallische Oberfläche vor dem Beschichten mittels verschiedener Verfahren, z. B. Korundbestrahlung metallisch rein mit einer definierten Rauhigkeit, behandelt wird. Für die Nachfolgebehandlungen sind zur Verbesserung der Haftfestigkeit bevorzugt metallische Zwischenschichten aus Ni/Cr oder Al/Ni-Legierungen bzw. entsprechende Gemische als Haftvermittler für die abschließende Schutzschicht vorgesehen (DE-PS 3607796 und DE-PS 3512176). Andere bekannte Verfahren, wie gemäß DE-PS 1521 372, führen der metallischen Oberfläche Wärme zu, um über Diffusionsvorgänge eine noch festere Verankerung der aufzubringenden Schichten zu erzielen.According to DE-PS 3604762, an adhesion primer layer and, subsequently, a hard material layer are applied by means of a plasma spraying process, for example. Subsequently, the spraying of the non-stick layer takes place. This method and other solutions become known almost exclusively assume that the metallic surface before coating by various methods, eg. As corundum irradiation metallic pure with a defined roughness, is treated. For the subsequent treatments, metallic intermediate layers of Ni / Cr or Al / Ni alloys or corresponding mixtures as adhesion promoters for the final protective layer are preferably provided to improve the adhesion (DE-PS 3607796 and DE-PS 3512176). Other known methods, such as in accordance with DE-PS 1521 372, add heat to the metallic surface in order to achieve an even stronger anchoring of the layers to be applied via diffusion processes.

Die benannten Verfahren benötigen jedoch für Erreichung der erforderlichen optimalen Haftfestigkeitswerte zusätzliche spezifische Werkstoffe der Haftvermittlungsschichten bzw. deren Auftragen in einer direkten zeitlichen Folge vor Aufbringen der abschließenden Funktionsschicht.However, to achieve the required optimum bond strength values, the named methods require additional specific materials of the adhesion-promoting layers or their application in a direct time sequence before application of the final functional layer.

Object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unter Vermeidung der den bekannten Lösungen anhaftenden Nachteile eine Erhöhung der Haftung von aufzutragenden Funktionsschichten erreichbar ist und damit gleichzeitig eine Verbesserung der Qualität der behandelten Erzeugnisse eintritt.The object of the invention is to provide a method by which, while avoiding the disadvantages inherent in the known solutions, an increase in the adhesion of functional layers to be applied can be achieved and, at the same time, an improvement in the quality of the treated products occurs.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Haftfestigkeit plasma- bzw. sonstiger thermisch oder mit Hilfe anderer energieintensiver Verfahren gespritzter nichtmetallischer Schutz- und/oder Funktionsschichten auf metallischen Substraten, vorzugsweise für Aluminium und seine Legierungen zu entwickeln.The invention has for its object to develop a method for increasing the adhesion plasma or other thermally or by other energy-intensive method sprayed non-metallic protective and / or functional layers on metallic substrates, preferably for aluminum and its alloys.

Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die metallische Substratoberfläche zunächst durch anodische Oxidation unter Funkenentladung oder durch elektrolytische Oxidation in einem geeigneten Elektrolyten (z. B. Aloxid-Verfahren) in eine nichtmetallische Schicht umgewandelt wird. Die Mindestschichtdicke soll hierbei 5pm betragen. Diese Schicht dient als Haftvermittlungsschicht zwischen dem metallischen Substrat und der nichtmetallischen Spritzschicht. Nachfolgend wird mit Hilfe des Plasmaspritzens oder anderer Spritzverfahren, die eine hohe Energiedichte des Spritzstrahles beim Auftreffen auf der jetzt nichtmetallischen Substratoberfläche realisieren, die vorzugsweise nichtmetallische Spritzschicht aufgebracht.The present object is achieved according to the invention in that the metallic substrate surface is first converted into a non-metallic layer by anodic oxidation with spark discharge or by electrolytic oxidation in a suitable electrolyte (eg Aloxid process). The minimum layer thickness should be 5pm. This layer serves as an adhesion-promoting layer between the metallic substrate and the non-metallic sprayed layer. Subsequently, using the plasma spraying or other spraying methods which realize a high energy density of the spray jet when hitting the now non-metallic substrate surface, the non-metallic sprayed layer is preferably applied.

Infolge der hohen Energiedichte in Form von kinetischer Energie kommt es beim Auftreten des Spritzstrahles auf derDue to the high energy density in the form of kinetic energy occurs when the spray jet on the

Haftvermittlungsschicht zu einem Aufbrechen der obersten Lagen der Schichtstruktur und damit zu einer optimalen Verankerung der Spritzschicht auf der Substratoberfläche.Adhesive layer to break the top layers of the layer structure and thus to an optimal anchoring of the spray layer on the substrate surface.

Die Realisierung dieser Verfahrensschritte bedingt praktisch eine Quasi-Implantation der nichtmetallischen Spritzschicht imThe realization of these method steps practically requires a quasi-implantation of the non-metallic sprayed layer in the

metallischen Substratwerkstoff.metallic substrate material.

Die Verwendung ausschließlich anorganischer, nichtmetallischen Materialien für den Schichtaufbau bewirkt ein optimalesThe use of only inorganic, non-metallic materials for the layer structure causes an optimal

Korrosionsverhalten des Verbundsystems Metall/Spritzschicht.Corrosion behavior of the composite metal / spray coating.

Als abschließender Verfahrensschritt wird die vorbehandelte Oberfläche beispielsweise durch eine auf PTFE-GrundlageAs a final process step, the pretreated surface, for example by a PTFE-based

beruhende Antihaftschicht versiegelt.based non-stick coating sealed.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, dem Beschichten von Haushaltsgeschirren, wie Bratgeräten,The invention is based on an embodiment, the coating of household utensils, such as roasting appliances,

näher beschrieben werden.be described in more detail.

Vorgefertigte Bratgeräte aus dem Werkstoff Al 99,5 werden nach dem Waschprozeß in einen Badbehälter umgehängt, in dem die zur Verbesserung der Schichthaftung der nachfolgenden Deckschicht vorgesehene anodische Oxidation unter Funkenentladung durchgeführt und dabei die vorher metallische Oberfläche in eine nichtmetallische Oberfläche überführt wird.Prefabricated roasting utensils made of the material Al 99.5 are after the washing process in a bath container umgehängt in which provided to improve the layer adhesion of the following cover layer anodic oxidation carried out under spark discharge and thereby the previously metallic surface is transferred to a non-metallic surface.

Die Badzusammensetzung (Elektrolytkombination) besteht aus 0,5mol/1 NaF, 0,5mol/1 NaII₂ 9O₄,0,1 mol/1 Na₂ B₄O₇,0,1 mol/1 NH₄F, die Zündspannung beträgt bei 298K etwa 150V.The bath composition (electrolyte combination) consists of 0.5 mol / 1 NaF, 0.5 mol / 1 NaII ₂ 9O ₄ , 0.1 mol / 1 Na ₂ B ₄ O ₇ , 0.1 mol / 1 NH ₄ F, the ignition voltage is at 298K about 150V.

Nach der Entnahme aus dem Behandlungsbehälter werden die Bratgeräte getrocknet und mit Hilfe des Plasmaspritzverfahrens eine Deckschicht aus Al₂ + TiO₂ (3%) aufgespritzt. Diese Verschleißschicht wird anschließend mit einer PTFE-EmulsionAfter removal from the treatment container, the fryers are dried and sprayed using the plasma spraying a cover layer of Al ₂ + TiO ₂ (3%). This wear layer is then treated with a PTFE emulsion

antihaftversiegelt.non-stick sealed.

Betrug die Haftfestigkeit des Schichtsystems bei Verwendung eines bekannten plasmagespritzten Haftgrundes aus AINi 69,31Fraud the adhesion of the coating system when using a known plasma-sprayed primer AINi 69.31

45 N/mm², so kann die Haftfestigkeit durch die Anwendung der Erfindung zur Erhöhung der Schichthaftung auf 70 N/mm² 45 N / mm ² , the adhesive strength can be increased by the application of the invention to increase the layer adhesion to 70 N / mm ²

gesteigert werden.be increased.

Claims

1. A process for coating metallic surfaces, in particular of household utensils, such as pans, pots and baking molds made of aluminum and its alloys, wherein the metallic surface is first pretreated and finally a functional layer, preferably an anti-adhesive layer, applied, characterized in that the metallic surface first by means of suitable methods, preferably by anodic oxidation with sparking or electrolytic oxidation in a non-metallic adhesive layer and subsequently applied by known plasma spraying or other thermal spraying an existing non-metallic compound such as alumina or alumina / titanium dioxide or mixtures thereof and rock flour existing adhesive layer and Finally, a non-stick layer is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the converted into a non-metallic adhesive layer surface has a thickness of 5 to 20μιη.