DE102015110756A1

DE102015110756A1 - Gargerätkomponente und Verfahren zur Herstellung einer Gargerätkomponente

Info

Publication number: DE102015110756A1
Application number: DE102015110756.2A
Authority: DE
Inventors: Karl Wiengarten; Jörg Neumann
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-05

Abstract

Gargerätkomponente (1) und Verfahren zur Herstellung einer Gargerätkomponente (1), insbesondere mit einem zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum (2) und einer die Gargerätkomponente (1) begrenzenden Komponentenwandung (3), wobei die Komponentenwandung (3) ein Metallsubstrat (4) mit einer wenigstens teilweise darauf aufgebrachten Emailbeschichtung (5) umfasst. Die Komponentenwandung (3) weist einen elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitt (6) zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats (4) auf und das Metallsubstrat (4) besteht aus einem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gargerätkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gargerätkomponente, wobei die Gargerätkomponente insbesondere einen zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum aufweist und eine die Gargerätkomponente wenigstens teilweise begrenzende Komponentenwandung besitzt. Dabei umfasst die Komponentenwandung ein Metallsubstrat mit einer darauf vorgesehenen Emailbeschichtung.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Gargeräte bekannt geworden, die einen pyrolysetauglichen Garraum aufweisen. Meist besteht die Garraumwandung aus Schwarzblech, auf das eine Emailbeschichtung zum Zweck des Korrosionsschutzes aufgebracht ist. Mit Email beschichtete metallische Garraumwandungen verändern auch bei wiederholter Pyrolyse bei Temperaturen von über 400 °C ihre sichtbaren Oberflächeneigenschaften nicht. Durch die Emailbeschichtung wird die Oberfläche zuverlässig vor einer Farbänderung durch Anlaufen oder vor Korrosion geschützt.
Schwieriger wird es, wenn aus dekorativen Gründen oder aus technischen Gründen metallisch blanke Oberflächenbereiche gewünscht werden. Bei Einsatz von Schwarzblech würde dies durch den innerhalb des Garraumes und auch außerhalb des Garraumes vorhandenen Wasserdampf schnell korrodieren und somit seine technischen und Oberflächeneigenschaften ändern. Bei Einsatz von Edelstahl sollte keine Pyrolyse durchgeführt werden, da bei mehrfacher Erwärmung auf Pyrolysetemperatur ein Anlaufen der Edelstahloberfläche auftritt, welches optisch unschön ist. Eine Schutzmaßnahme gegen Anlaufen ist die Aufbringung einer dünnen Glasschicht auf sichtbare metallische Oberflächen, aber dadurch ist keine elektrische Kontaktierung mehr möglich, da die zusätzliche Glasschicht elektrisch isolierend wirkt.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gargerätkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer Gargerätkomponente zur Verfügung zu stellen, welche einen zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum umfasst und die wenigstens einige Nachteile aus dem Stand der Technik nicht mehr aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gargerätkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gargerätkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
Eine erfindungsgemäße Gargerätkomponente weist insbesondere einen zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum auf, wobei die Gargerätkomponente wenigstens eine die Gargerätkomponente wenigstens teilweise begrenzende Komponentenwandung umfasst. Die Komponentenwandung umfasst ein Metallsubstrat mit einer wenigstens teilweise darauf aufgebrachten Emailbeschichtung. Die Garraumwandung weist wenigstens einen elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitt zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats auf und das Metallsubstrat besteht wenigstens teilweise aus einem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl.
Die erfindungsgemäße Gargerätkomponente hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Gargerätkomponente besteht darin, dass die Gargerätkomponente pyrolysetauglich ausgebildet ist und gleichzeitig einen elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitt zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats aufweist. Dadurch stehen mehr technische und auch dekorative Möglichkeiten der Gestaltung zur Verfügung.
Eine erfindungsgemäße Gargerätkomponente kann in einfachen Fällen als Backmuffel ausgebildet sein. Möglich und bevorzugt ist es auch, die Gargerätkomponente als ein Gargerät auszubilden, an dem wenigstens eine pyrolysefähige Backmuffel vorgesehen ist. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist die Gargerätkomponente grundsätzlich fähig für einen Mikrowellen- oder Hochfrequenzbetrieb. Bei derartigen Anwendungen werden Hochfrequenzstrahlen wie Mikrowellen oder dergleichen in das Innere des Garraumes eingebracht, um das im Inneren des Garraumes vorhandene Gargut wenigstens teilweise über Strahlungsenergie zu erwärmen. Bei derartigen Anwendungen ist eine elektrische Kontaktierung der Garraumwandung in der Regel nötig, um eine zuverlässige Abschirmung zu erreichen. Der Austritt von Hochfrequenzstrahlung aus dem Inneren des Garraumes sollte zuverlässig vermieden werden. Dazu bietet sich an, den Garraum rundum von dem Austritt von Hochfrequenzstrahlung zu schützen. Die Gargerätkomponente kann aber auch als Behälter oder anderes Funktionsteil eines Gargeräts ausgebildet sein, beispielsweise als Dampferzeuger.
Damit ein solcher Schutz zuverlässig und dauerhaft auch bei der Durchführung von Pyrolysevorgängen dauerhaft erhalten bleibt, ist der Einsatz eines austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl sehr vorteilhaft, bei dem ein elektrisch leitfähiger Oberflächenabschnitt zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats auch dauerhaft frei von Oxidschichten und dergleichen verbleibt.
Besonders bevorzugt werden austenitische oder ferritische hitzebeständige Stähle verwendet, die auch bei den bei der Emailbeschichtung auftretenden Temperaturen von bis zu 860 °C oder gegebenenfalls 880 °C oder mehr nicht korrodieren, sodass keine oder nur eine geringe Nachbearbeitung der Oberfläche des Substrates erforderlich ist. Dadurch kann ein emailfreier Oberflächenabschnitt an der Garraumwandung direkt bei der Aufbringung der Emailschicht mit hergestellt werden, indem der gewünschte Oberflächenabschnitt beispielsweise vor der Auftragung der Emailschicht entsprechend abgedeckt oder abgeklebt wird, um dort einen metallisch blanken Oberflächenabschnitt zur Verfügung zu stellen. Durch derartige Maßnahmen unter Verwendung der angeführten austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stähle ist es möglich, das Substrat für die Garraumwandung insgesamt – unter Freilassung des wenigstens einen elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitts – mit einer Emailschicht zu versehen. Dabei tritt keine oder nur eine geringe Beeinträchtigung der elektrischen Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitts auf. Unter einer geringen Auswirkung auf die elektrische Leitfähigkeit wird hier vorzugsweise im Sinne der vorliegenden Erfindung maximal eine vierfache Vergrößerung des elektrischen Widerstandes und insbesondere eine höchstens zweifache oder 1,5 fache Erhöhung des elektrischen Übergangswiderstandes an dem elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitt verstanden.
In besonders bevorzugten Weiterbildungen und Ausgestaltungen besteht das Metallsubstrat wenigstens teilweise aus einem Stahl, der hitzebeständig nach der Norm DIN EN 10095 ist. Besonders bevorzugt besteht das Metallsubstrat vollständig aus einem derartigen Stahl. Unter dem Metallsubstrat wird hier insbesondere die Muffelwandung bzw. die Stahlwandung des Garraumes verstanden.
Der Stahl ist dabei insbesondere ein Spezialstahl und vorzugsweise ein rostfreier Stahl. Möglich ist der Einsatz von ferritischen hitzebeständigen Stählen mit der Bezeichnung von Werkstoffnummer und Materialkurzname 1.4742, 1.4762 und gegebenenfalls 1.4724 sowie 1.4713. Möglich und besonders bevorzugt sind austenitische hitzebeständige Stähle mit den Kürzeln 1.4878 und 1.4828 und 1.4821 sowie 1.4876 und 1.4872 und 1.4835. Als vorteilhaft hat sich der Einsatz eines austenitischen hitzebeständigen Stahls aus der Gruppe 1.4841 herausgestellt. Stähle aus der Gruppe 1.4841 sind hitzebeständig bis 1120 °C in Luft und weisen Bestandteile von Kohlenstoff, Chrom, Nickel, Silizium und gegebenenfalls Aluminium auf.
Besonders bevorzugt weist das Metallsubstrat eine wenigstens teilweise und insbesondere vollständig aufgeraute Oberfläche auf. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da Edelstähle, wie zuvor genannt, und auch andere Edelstähle eine verringerte Haftung zwischen dem Stahl und einer Emailschicht aufweisen. Es ist möglich, eine zusätzliche Haftvermittlungsschicht vor der Auftragung einer Emailschicht auf das Substrat aufzubringen, aber dadurch wird regelmäßig die elektrische Kontaktierung des Metallsubstrats verhindert oder wenigstens doch ganz erheblich verschlechtert. Das bedeutet, dass nach der Aufbringung der Emailschicht dann ein aufwendiger Nachbearbeitungsschritt erfolgen muss, um eine elektrische Kontaktierung des Metallsubstrats zu ermöglichen und für die gewünschten Anwendungsfälle in ausreichender Qualität zur Verfügung zu stellen.
Es hat sich nun überraschend herausgestellt, dass eine aufgeraute Oberfläche des Metallsubstrats eine erheblich verbesserte und ausreichende Haftung der Emailschicht an dem hochlegierten Spezialstahl des Metallsubstrats ermöglicht. Erfolgt eine solches Aufrauen beispielsweise mit einem 80iger Korn, so kann eine vernünftige und ausreichende Haftung erreicht werden.
Besonders bevorzugt wird die Oberfläche des Metallsubstrats durch Bürsten wenigstens teilweise aufgeraut. Möglich ist es auch, die Oberfläche des Metallsubstrats durch Schleifen oder zum Beispiel Sandstrahlen wenigstens teilweise aufzurauen. Möglich ist es auch, 2 oder 3 unterschiedliche Verfahren zur Herstellung der aufgerauten Oberfläche anzuwenden. Das Bürsten hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da damit zuverlässig und reproduzierbar eine in sich spannungsarme und aufgeraute Oberfläche des Metallsubstrats zur Verfügung gestellt werden kann. Wird ein Sandstrahlverfahren eingesetzt, kann dies zu einer lokalen Verdichtung der Oberfläche führen, was an der Garraumwandung dann zu unerwünschten gebogenen oder verbogenen Oberflächen führen kann, wenn die Parameter des Sandstrahlvorgangs ungünstig gewählt sind.
Besonders bevorzugt wird die Oberfläche des Metallsubstrats beidseitig aufgeraut. Das ist aus verschiedenen Gründen bevorzugt, auch da aufgrund möglicher auftretender Spannungen durch den „Bimetall-Effekt“ Spannungen in dem Metallsubstrat auftreten können.
Es haben sich bestimmte Parameter der Oberfläche des Metallsubstrats als besonders geeignet herausgestellt. Insbesondere wird ein Mittenrauwert Ra zwischen etwa 1 µm und 4 µm bevorzugt. Besonders vorteilhaft sind Mittenrauwerte zwischen 2 µm und 3 µm. Unter dem Mittenrauwert wird hier der arithmetische Mittenrauwert verstanden.
Besonders bevorzugt weist die Oberfläche des Metallsubstrats eine Rautiefe Rz zwischen etwa 10 µm und 40 µm auf. Vorteilhaft ist eine Rautiefe Rz zwischen etwa 15 µm und 25 µm. Unter der Rautiefe wird hier die gemittelte Rautiefe verstanden und nicht direkt die Tiefe einzelner Riefen oder Stellen oder Furchen an der Oberfläche des Metallsubstrats.
Besonders bevorzugt weist das Metallsubstrat wenigstens eine sandgestrahlte Schweißnaht auf. Vorzugsweise wird das Metallsubstrat zu einer Garraummuffel oder dergleichen umgebogen und die beiden Enden werden an der Stoßkante miteinander verschweißt, um eine rundum geschlossene Backmuffel oder dergleichen zur Verfügung zu stellen. Es ist auch möglich und bevorzugt, die Schweißnaht zu bürsten, um dort die gewünschte Oberflächengenauigkeit zu erzielen. Im Bereich der Schweißnaht kann es aber kostengünstiger und/oder einfacher sein eine (lokale) Sandstrahlung vorzunehmen.
Besonders bevorzugt weist das Metallsubstrat wenigstens einen emailfreien Oberflächenabschnitt auf.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist das Metallsubstrat mit 2 aufeinander aufgetragenen Emailschichten beschichtet, die insbesondere separat gebrannt sind. Möglich ist es aber auch, 2 Emailschichten nacheinander aufzutragen und in einem Brennvorgang gemeinsam zu brennen.
Die Aufbringung einer ersten Emailschicht auf das Metallsubstrat und das anschließende Brennen der ersten Emailschicht ermöglicht es beispielsweise, die Zutaten und die Mischungsverhältnisse in der ersten Emailschlickerschicht anders zu wählen als in der zweiten Emailschlickerschicht, die auf die schon fertig gebrannte erste Emailschicht aufgetragen wird. Dadurch kann auf die unterschiedlichen Untergründe für die erste Emailschicht und die zweite Emailschicht entsprechend reagiert werden. Für die erste Emailschicht liegt das blanke und aufgeraute Metallsubstrat als Oberfläche vor, während die zweite Emailschicht auf eine schon vorhandene Emailschicht aufgetragen wird, sodass sich die Haftungsbedingungen für die jeweiligen Emailschichten grundlegend unterscheiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Gargerätkomponente, insbesondere mit einem zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum, wobei eine die Gargerätkomponente wenigstens teilweise bildende Komponentenwandung aus einem Metallsubstrat gefertigt wird, auf das wenigstens teilweise eine Emailbeschichtung aufgebracht wird. Dabei wird für das Metallsubstrat wenigstens teilweise ein austenitischer oder ferritischer hitzebeständiger Stahl verwendet und die Emailbeschichtung wird so aufgebracht, dass an der Komponentenwandung wenigstens ein elektrisch leitfähiger Oberflächenabschnitt zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats verbleibt.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile, da es eine kostengünstige und einfache Herstellung einer erfindungsgemäßen Gargerätkomponente erlaubt. Dabei wird bei der Herstellung ein elektrisch leitfähiger Oberflächenabschnitt zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats der Komponentenwandung direkt mit hergestellt. Eine aufwendige Nachbearbeitung ist nicht nötig, um die Komponentenwandung elektrisch zu kontaktieren.
Vorzugsweise wird das Metallsubstrat wenigstens abschnittsweise und insbesondere im Wesentlichen vollständig und besonders bevorzugt vollständig vor dem Auftragen der Emailbeschichtung aufgeraut. Dadurch wird eine verbesserte Haftung der Emailbeschichtung an dem Metallsubstrat erlaubt, sodass auch dauerhaft und zuverlässig eine Haftung der Emailbeschichtung an dem Metallsubstrat gewährleistet wird. Eine zu geringe Haftung könnte bei mehrfachen Pyrolysevorgängen und den dabei auftretenden thermischen Spannungen aufgrund der Erwärmung und Ausdehnung des Metallsubstrats zu einem unerwünschten Lösen der Emailschicht und somit zu einer Zerstörung der Gargerätkomponente führen. Deshalb ist eine zuverlässige Haftung bei den im Betrieb auftretenden hohen thermischen Belastungen sehr wichtig.
Besonders bevorzugt werden wenigstens 2 Emailschichten aufgetragen, nämlich zunächst eine Grundemailschicht und danach eine Deckemailschicht. Dabei ist es möglich, dass zunächst eine Grundemailschicht aufgetragen wird, die nach dem Auftragen der Schicht gebrannt wird. Nach dem Brennen und entsprechenden Abkühlen des Metallsubstrats wird die Deckemailschicht aufgetragen und in einem separaten Brennvorgang gebrannt.
In anderen Ausgestaltungen ist es auch möglich, die Grundemailschicht und die Deckemailschicht nacheinander aufzutragen, aber in einem gemeinsamen Brennvorgang zu brennen.
Besonders bevorzugt wird für die Grundemailschicht eine erheblich geringere Kornfeinheit verwendet als für die Deckemailschicht. Vorzugsweise wird für den Grundemailschlicker eine Kornverteilung eingesetzt, die bei der Prüfung mit dem BayerSieb 16.900 M pro Zentimeterquadrat eine Mahlfeinheit von 4–6 zeigt. Der Feinkornanteil des Grundemailschlickers bis zu einer Größe von 5 µm sollte 15–30 % betragen und insbesondere zwischen 20 und von 2,5 % liegen. Der Feinkornanteil bis zu einer Größe der Emailteilchen von bis zu 50 µm oder 60 µm Durchmesser sollte bei mindestens 90 % liegen. Für die Deckemailschicht kann eine Emailschlickerschicht mit gröberen Emailteilchen eingesetzt werden. Dort kann eine Kornverteilung vorliegen, die bei der Prüfung mit dem BayerSieb 16.900 M pro Quadratzentimeter eine Mahlfeinheit von 20–25 oder dergleichen anzeigt. Möglich ist für die Deckemailschicht auch eine andere Kornfeinheit.
Besonders bevorzugt wird für jede Emailschicht zunächst eine separate Emailschlickerschicht aufgetragen, die anschließend insbesondere separat gebrannt wird. Für die Grundemailschicht sind Brenntemperaturen von 780 °C bis 835 °C bevorzugt. Besonders bevorzugt werden Temperaturen von zwischen 800 °C und 830 °C eingesetzt. Bei dem Brennvorgang für die Deckemailschicht können Brenntemperaturen von 840 °C bis 850 °C eingesetzt werden.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist die Emailschlickerschicht der Grundemailschicht dünner als die Emailschlickerschicht der Deckemailschicht. Es ist ebenso bevorzugt, dass die Grundemailschicht eine geringere Dicke aufweist als die Deckemailschicht. Vorzugsweise findet das Auftragen derart statt, dass ein Verhältnis einer Schichtdicke der Deckemailschicht zu der Schichtdicke der Grundemailschicht zwischen 0,75 und 2 und insbesondere zwischen 1 und 1,5 beträgt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, das im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.
In den Figuren zeigen:
1 eine schematische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Gargeräts; und
2 einen stark schematischen und vergrößerten Querschnitt durch einen Abschnitt der Garraumwandung;
1 zeigt eine stark schematische Vorderansicht einer Gargerätkomponente 1, welche hier insgesamt als Gargerät 100 ausgebildet ist und eine Backmuffel 10 umfasst. Es ist auch möglich, dass die Gargerätkomponente 1 nur die Backmuffel 10 oder nur eine Komponentenwandung 3 oder einen Behälter oder ein weiteres Funktionsteil eines Gargeräts umfasst oder als solche ausgebildet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Komponentenwandung 3 durch eine Garraumwandung gebildet, die deshalb nachfolgend mit dem gleichen Bezugszeichen 3 versehen ist.
Das Gargerät 100 weist einen durch die Backmuffel 10 zur Verfügung gestellten Garraum 2 auf, der seitlich und nach hinten hin durch eine Garraumwandung 3 begrenzt wird. Vorn ist eine Tür vorgesehen.
Die Garraumwandung 3 besteht aus einem Metallsubstrat 4, auf das eine Emailbeschichtung 5 auf die Oberflächen 7 und 8 auf der Außenseite und der Innenseite des Garraumes 2 aufgebracht ist.
Die Garraumwandung 3 wird aus einem ursprünglich flachen Metallsubstrat 4 hergestellt, welches umgeformt wird, um den Garraum zu bilden. An den Stoßkanten an den Enden ist eine Schweißnaht 9 vorgesehen, um einen rundum dichten Garraum 2 zur Verfügung zu stellen. Die Schweißnaht 9 ist hier in einer Ecke des Garraumes 2 eingezeichnet, kann aber grundsätzlich an beliebigen Stellen des Garraumes 2 vorgesehen sein.
2 zeigt einen stark vergrößerten Querschnitt eines Abschnitts der Garraumwandung 3. In dem Querschnitt ist das Metallsubstrat 4 schematisch eingezeichnet. Sowohl die äußere Oberfläche 7 als auch die innere Oberfläche 8 des Metallsubstrats 4 sind hier mit einer Emailschicht bedeckt, die eine Dicke 12 aufweist. Möglich ist es auch, dass die Oberfläche 7 die innere Oberfläche der Gargerätkomponente 1 bildet und dass die Oberfläche 8 auf der Außenseite des Garraumes 2 angeordnet ist.
In dem in 2 dargestellten vergrößerten schematischen Querschnitt ist der emailfreie Oberflächenabschnitt 13 an dem Oberflächenabschnitt 6 dargestellt, wo auf dem Metallsubstrat 4 keine Emailschicht 5 vorgesehen ist. In dem Oberflächenabschnitt 6 ist die metallische Oberfläche des Metallsubstrats 4 direkt zugänglich. Dadurch ist ein elektrisch leitender Anschluss des Metallsubstrats 4 und somit der Garraumwandung 3 möglich, um eine elektrische Abschirmung zur Verfügung zu stellen.
Das Garsubstrat 4 weist eine raue Oberfläche auf, die hier durch Bürsten der ursprünglich im Wesentlichen glatten Oberfläche des Metallsubstrats erzeugt wurde. Möglich ist es auch, die Oberflächen 7 und/oder 8 des Metallsubstrats 4 durch Schleifen oder Nadeln oder gegebenenfalls Sandstrahlen aufzurauen, um so eine vernünftige und ausreichende Oberflächenrauigkeit wenigstens einer Oberfläche 7, 8 des Metallsubstrats zur Verfügung zu stellen.
Vorzugsweise werden beide Oberflächen 7 und 8 auf grundsätzlich gleiche Art und Weise aufgeraut und – abgesehen von wenigstens einem Oberflächenabschnitt 6 – im Wesentlichen vollständig mit der Emailschicht 5 bedeckt. Dadurch wird ein elektrisch leitender Anschluss der Garraumwandung 3 ermöglicht, um einen Austritt von Hochfrequenzstrahlung wie beispielsweise Mikrowellenstrahlung oder dergleichen aus dem Garraum 2 zuverlässig zu verhindern.
Das Metallsubstrat 4 besteht aus einem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl. Möglich ist es, dass die Garraumwandung aus mehreren Substratsteilen gebildet wird, wobei dann aber wenigstens ein Metallsubstrat aus einem derartigen hitzebeständigen austenitischen oder ferritischen Stahl besteht. Dabei ist an dem Metallsubstrat, an dem ein elektrisch leitfähiger Oberflächenabschnitt vorgesehen und ausgebildet ist, dieses Metallsubstrat aus einem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl gefertigt. Besonders bevorzugt wird ein Stahl der Materialklasse 1.4841 verwendet, welches sowohl bei den hohen Temperaturen zur Einbringung der Emailschicht als auch bei den späteren Betriebstemperaturen auf Pyrolyseniveau zuverlässig vor Korrosion geschützt ist. Dadurch kann ein dauerhaft zuverlässiger elektrisch leitender Anschluss an die Garraumwandung 3 ermöglicht werden.
Das ursprünglich glatte Metallsubstrat wird vorzugsweise beidseitig aufgeraut, um Spannungen aufgrund unterschiedlicher Oberflächenbehandlungen beider Seiten zuverlässig zu vermeiden.
Die Oberflächen 7 und 8 werden besonders bevorzugt derart aufgeraut, dass ein arithmetischer Mittenrauwert Ra von zwischen 2 µm und 3 µm vorliegt. Besonders bevorzugt weist wenigstens eine Oberfläche 7, 8 des Metallsubstrats 4 eine Rautiefe Rz zwischen etwa 15 µm und 25 µm und besonders bevorzugt etwa 20 µm auf.
Die mittlere Rauheit entspricht vorzugsweise dem arithmetischen Mittel der Abweichung des Abstandes der Oberflächenpunkte von der Mittellinie. Bei einer eindimensionalen Erstreckung würde die mittlere Rauheit die Höhe des Rechtecks ergeben, dass die gleiche Länge wie die zu untersuchende Strecke und den gleichen Flächeninhalt wie die Fläche zwischen der Bezugshöhe und dem Profil hat. In entsprechender Weise wird über bekannte Verfahren die gemittelte Rautiefe ermittelt.
Die Tiefe 11 einzelner Riefen oder Stellen stimmt deshalb regelmäßig nicht mit der mittleren Rauheit oder der gemittelten Rautiefe überein, sondern es erfolgt eine statistische Auswertung.
Das ursprüngliche glatte Metallsubstrat 4 aus dem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl wird zur Herstellung der Gargerätkomponente 1 zunächst vorzugsweise beidseitig auf den Oberflächen 7, 8 durch Bürsten oder dergleichen aufgeraut. Im Anschluss daran wird nach einem gegebenenfalls erfolgenden Reinigungsschritt eine erste Emailschlickerschicht 16 aufgetragen, die nur schematisch in 2 gestrichelt angedeutet ist.
Bei der Emailschlickerschicht 16 wird eine Dichte die Emailschlickerschicht 16 zwischen vorzugsweise 1,62 und 1,68 g je Kubikzentimeter eingestellt. Es wird eine feine Kornverteilung in der Emailschlickerschicht verwendet, die bei der Prüfung mit einem BayerSieb 16.900 M pro Quadratzentimeter eine Mahlfeinheit von 4–6 zeigt. Dabei liegt der Feinkornanteil bis 5 µm zwischen 20 und 25 % und der Gesamtanteil der Emailteilchen bis zu einem Durchmesser von 50 µm bei mindestens 90 %. Nach Zugabe von VE-Wasser (vollentsalztes Wasser) werden übliche Mahl-, Stell- und Schlickerhilfsmittel angepasst und es wird die Emailschlickerschicht 16 auf hier die Oberfläche 7 des Metallsubstrats 4 aufgetragen. Vorher wird vorzugsweise der Oberflächenabschnitt 6 abgedeckt oder abgeklebt, damit dieser Oberflächenabschnitt 6 nicht mit einer Emailbeschichtung versehen wird.
Im Anschluss darin wird die Emailschlickerschicht 16 bei Temperaturen zwischen 20 und 80°C getrocknet, bis die Restfeuchte des Emailbisquits nach der Trocknung geringer als 4 % und insbesondere geringer als 2 % ist. Im Anschluss daran kann die Abdeckung für den Oberflächenabschnitt 6 entfernt werden und es erfolgt ein Einbrennen der ersten bzw. inneren Emailschicht 15, die im fertigen Zustand vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 60 und 120 µm und vorzugsweise zwischen 80 und 100 µm aufweist. Das Einbrennen der Emailschicht erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen, die maximal 830° betragen. Das Einbrennen erfolgt vorzugsweise mit verminderter Geschwindigkeit und angepasster Aufheizung und Abkühlung, um die gewünschten Haftbedingungen zu erreichen.
Im Anschluss daran kann die zweite in 2 ebenfalls schematisch gestrichelt angedeutete zweite oder äußere Emailschlickerschicht 26 auf die nun fertige Emailschicht 15 aufgebracht werden, wobei wiederum der Oberflächenabschnitt 6 ausgespart wird. Die Emailschlickerschicht 26 kann mit herkömmlichen Dichten zwischen etwa 1,7 und 1,82 g je Kubikzentimeter aufgetragen werden, wobei die Kornverteilung des Grundemails eine Mahlfeinheit von beispielsweise 20–25, gemessen mit einem BayerSieb 16.900 M pro Quadratzentimeter aufweist.
Das Einbrennen und das Trocknen der zweiten Emailschicht 25 kann im Wesentlichen konventionell erfolgen, da die Haftung an der ersten Emailschicht 15 den üblichen Anforderungen genügt.
Insgesamt stellt die Erfindung eine vorteilhafte Gargerätkomponente 1 zur Verfügung, bei der ein austenitischer oder ferritischer hitzebeständiger Stahl für das Metallsubstrat 4 verwendet wird und wobei das Metallsubstrat im Wesentlichen mit wenigstens einer Emailbeschichtung beschichtet wird. Dabei bleibt wenigstens ein Oberflächenabschnitt frei und kann elektrisch leitfähig und ohne besondere Nacharbeit kontaktiert werden. Um die nötige Haftung zu erreichen, wird die Oberfläche des Metallsubstrats 4 definiert aufgeraut, wobei sich ein 80iger Korn als vorteilhaft erwiesen hat. Die Aufrauung mit einem zu groben oder zu feinen Korn hat hingegen nicht zu den gewünschten Ergebnissen geführt.
Die Aufbringung einer separaten Haftvermittlung auf beispielsweise Nickelbasis ist bei der vorliegenden Erfindung nicht nötig. Die Oberfläche des austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahls wird direkt aufgeraut und darauf wird direkt eine erste Emailschicht und danach eine zweite Emailschicht aufgetragen.
Mit der Erfindung wird es ermöglicht, Pyrolysegeräte zur Verfügung zu stellen, die metallisch blanke Oberflächen aufweisen, um die Garraumwandung elektrisch zu kontaktieren oder entsprechende optische Eigenschaften zu erzielen.
Bezugszeichenliste

1: Gargerätkomponente
2: Garraum
3: Komponantenwandung
4: Metallsubstrat
5: Emailbeschichtung
6: Oberflächenabschnitt
7: Oberfläche
8: Oberfläche
9: Schweißnaht
10: Backmuffel
11: Tiefe
12: Dicke
13: Emailfreier Oberflächenabschnitt
15: (innere) Emailschicht
16: Emailschlickerschicht
25: (äußere) Emailschicht
26: Emailschlickerschicht
100: Gargerät
Ra: Mittenrauwert
Rz: gemittelte Rautiefe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN EN 10095 [0011]

Claims

Gargerätkomponente (1), insbesondere mit einem zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum (2), und mit einer die Gargerätkomponente (1) wenigstens teilweise begrenzenden Komponentenwandung (3), wobei die Komponentenwandung (3) ein Metallsubstrat (4) mit einer wenigstens teilweise darauf aufgebrachten Emailbeschichtung (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponentenwandung (3) wenigstens einen elektrisch leitfähigen Oberflächenabschnitt (6) zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats (4) aufweist und dass das Metallsubstrat (4) wenigstens teilweise aus einem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl besteht.
Gargerätkomponente (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (4) aus einem Stahl besteht, der hitzebeständig nach der Norm DIN EN 10095 ist.
Gargerätkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (4) eine aufgeraute Oberfläche (7, 8) aufweist.
Gargerätkomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) des Metallsubstrats (4) durch Sandstrahlen, Schleifen oder Bürsten aufgeraut ist.
Gargerätkomponente (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) des Metallsubstrats (4) beidseitig aufgeraut ist.
Gargerätkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) des Metallsubstrats (4) einen Mittenrauwert (Ra) zwischen etwa 1 µm und 4 µm aufweist.
Gargerätkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7, 8) des Metallsubstrats (4) eine Rautiefe (Rz) zwischen etwa 10 µm und 40 µm aufweist.
Gargerätkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (4) wenigstens eine sandgestrahlte Schweißnaht (9) aufweist.
Gargerätkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (4) wenigstens einen emailfreien Oberflächenabschnitt (13) aufweist.
Gargerätkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (4) mit zwei aufeinander aufgetragenen Emailschichten (15, 25) beschichtet ist, die separat gebrannt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Gargerätkomponente (1), insbesondere mit einem zur Durchführung von Pyrolyse geeigneten Garraum (2), wobei eine die Gargerätkomponente (1) wenigstens teilweise bildende Komponentenwandung (3) aus einem Metallsubstrat (4) gefertigt wird, auf das wenigstens teilweise eine Emailbeschichtung (5) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass für das Metallsubstrat (4) wenigstens teilweise aus einem austenitischen oder ferritischen hitzebeständigen Stahl verwendet wird und dass die Emailbeschichtung (5) so aufgebracht wird, dass an der Komponentenwandung (3) wenigstens ein elektrisch leitfähiger Oberflächenabschnitt (6) zur elektrischen Kontaktierung des Metallsubstrats (4) verbleibt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (4) vor dem Auftragen der Emailbeschichtung (5) aufgeraut wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Emailschichten (15, 25) aufgetragen werden, nämlich zunächst eine Grundemailschicht (15) und danach eine Deckemailschicht (25).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundemailschicht (15) mit einer erheblich geringen Kornfeinheit gebildet wird als die Deckemailschicht (25).
Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Emailschicht (15, 25) zunächst eine separate Emailschlickerschicht (16, 26) aufgetragen wird, die separat gebrannt wird.
Verfahren nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emailschlickerschicht (16) der Grundemailschicht (15) eine geringere Dichte aufweist als die Emailschlickerschicht (26) der Deckemailschicht (25).
Verfahren nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Schichtdicke der Deckemailschicht zu der Schichtdicke der Grundemailschicht (15) zwischen 0,75 und 2 und insbesondere zwischen 1 und 1,5 beträgt.