DE10351947A1 - Production of protective coatings on metallic surfaces, especially anti-corrosion coatings, involves hydrolysis and polycondensation of coating compositions based on hydrolyzable silane compounds - Google Patents

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Abstract

Protective organic-inorganic coatings are produced on metallic substrates by the hydrolysis and polycondensation of coating compositions containing (a) silanes with hydrolyzable groups or hydroxyl groups and optionally with non-hydrolyzable groups and (b) other compounds. A method for the production of protective organic-inorganic coatings on metallic substrates involves using a coating composition based on the hydrolysis and polycondensation of silane(s) of formula RnSiX4-n (I) or their oligomers, plus one or more other compounds, in which X : hydrolyzable groups or hydroxyl groups; R : non-hydrolyzable groups; and n : 0, 1 or 2.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung organisch-anorganischer Schutzschichten auf metallischen Substraten.The The invention relates to a method for producing organic-inorganic Protective coatings on metallic substrates.

Reaktive Gebrauchsmetalle wie un- und niedriglegierter Stahl, Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie Magnesium und Magnesiumlegierungen sind durch geeignete Verfahren gegen einen Korrosionsangriff sowie andere Umgebungseinflüsse zu schützen. Hierzu werden neben organischen Beschichtungen auch metallische und nichtmetallisch-anorganische Überzüge eingesetzt. Letztere können auch glasartige Schichten sein, die technisch z.B. über Emaillierungsverfahren hergestellt werden. Hierbei sind relativ dicke Schichten erforderlich, die unflexibel und spröde sind. Zur Beschichtung wurde auch das Sol-Gel-Verfahren unter Bildung von z.B. silikat-, borosilikat- oder auch phosphoroxidhaltigen Schichten eingesetzt.reactive Use metals such as unalloyed and low-alloyed steel, aluminum and Aluminum alloys as well as magnesium and magnesium alloys are by suitable methods against a corrosion attack as well as others Environmental influences too protect. For this purpose, in addition to organic coatings and metallic and nonmetallic-inorganic coatings. The latter can too glassy layers which are technically e.g. via enamelling process getting produced. This requires relatively thick layers, the inflexible and brittle are. The coating was also the sol-gel process under formation from e.g. silicate, borosilicate or phosphoric oxide-containing layers used.

In der DE 10059487 A1 wird ein Verfahren beschrieben, um metallische Substrate mit einer glasartigen Oberflächenschicht zu überziehen. Die Schicht wird hierbei durch Hydrolyse und Polykondensation einer oder mehrerer Silane in Anwesenheit nanoskaliger SiO2-Teilchen und/oder mindestens einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalimetalle erzeugt. Der Schichtaufbringung, bevorzugt durch Tauchen, folgt die Trocknung und die thermische Verdichtung. Hierbei werden schmutzabweisende, reibungsvermindernde, kratzfeste und abriebfeste Beschichtungen erhalten. Eine Verwendung zum Korrosionsschutz wird nicht beansprucht. Nachteilig wirkt es sich bei diesem Verfahren jedoch aus, daß die Verdichtung in der Regel bei mindestens 400°C, bevorzugt bei mindestens 500°C, erfolgt. Damit ist eine Beschichtung niedrigschmelzender Leichtmetalle mit diesem Verfahren nicht möglich.In the DE 10059487 A1 For example, a method is described for coating metallic substrates with a vitreous surface layer. The layer is in this case produced by hydrolysis and polycondensation of one or more silanes in the presence of nanoscale SiO 2 particles and / or at least one compound from the group of oxides and hydroxides of the alkali and alkaline earth metals. The layer application, preferably by dipping, follows the drying and the thermal densification. Here, dirt-repellent, friction-reducing, scratch-resistant and abrasion-resistant coatings are obtained. A use for corrosion protection is not claimed. A disadvantage of this method, however, is that the compression usually at least 400 ° C, preferably at least 500 ° C, takes place. Thus, a coating of low-melting light metals is not possible with this method.

Ähnliche Verfahren in unterschiedlichen Ausprägungen werden in den Veröffentlichungen: WO 00/14013, WO 96/29447, DE 4407366 A1 , DE 10018697 A1 , DE 19714949 A1 und WO 99/54412 beschrieben. Alle diese Verfahren sind nicht für die Aufbringung auf niedrig-schmelzenden Leichtmetallen geeignet. In keinem dieser Verfahren werden phosphorbasierte Verbindungen in die Schichtbildung einbezogen.Similar processes in different forms are described in the publications: WO 00/14013, WO 96/29447, DE 4407366 A1 . DE 10018697 A1 . DE 19714949 A1 and WO 99/54412. All of these methods are not suitable for application to low-melting light metals. In none of these methods are phosphorus-based compounds included in the film formation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung korrosionsschützender Überzüge für metallische Substrate zu schaffen, mit welchem organisch-anorganische Schutzschichten bereits bei niedrigeren Verdichtungstemperaturen zu erzeugen sind.Of the The invention is therefore based on the object, a process for the preparation Corrosion-resistant coatings for metallic To create substrates with which organic-inorganic protective coatings already are to be produced at lower compression temperatures.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird hier dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Herstellung organisch-anorganischer Schutzschichten für metallische Substrate geschaffen wird, bei welchem eine Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, die erhältlich ist durch Hydrolyse und Polykondensation eines oder mehrerer Silane der allgemeinen Formel (I) RnSiX4-n (I)worin die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen sind, sowie die Gruppen R, gleich oder verschieden voneinander, nicht-hydrolysierbare Gruppen sind, und n 0, 1 oder 2 bedeutet, oder davon abgeleiteter Oligomere, sowie eine oder mehrere Phosphorverbindungen der allgemeinen Formel (II) RPOX2 (II)oder/und eine oder mehrere Borverbindungen der allgemeinen Formel (III) RBX2 (III)worin die Gruppe R eine nicht-hydrolysierbare Gruppe ist und die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen sind, oder davon abgeleiteter Oligomere,
und ggf. in Anwesenheit nanoskaliger Teilchen von SiO2 oder B2O3.The object underlying the invention is hereby achieved by providing a process for producing organic-inorganic protective layers for metallic substrates, in which a coating composition is obtained which is obtainable by hydrolysis and polycondensation of one or more silanes of the general formula (I) RnSiX4-n (I) wherein the groups X, equal to or different from each other, are hydrolyzable groups or hydroxyl groups, and the groups R, the same or different from each other, are non-hydrolyzable groups, and n is 0, 1 or 2, or oligomers derived therefrom, and one or more Phosphorus compounds of the general formula (II) RPOX2 (II) or / and one or more boron compounds of the general formula (III) RBX2 (III) wherein the group R is a non-hydrolyzable group and the groups X, the same or different from each other, are hydrolyzable groups, or oligomers derived therefrom,
and optionally in the presence of nanoscale particles of SiO 2 or B2O 3.

Mit dieser Zusammensetzung können organisch-anorganische Schichten auf metallischen Oberflächen erhalten werden, deren Dicke mehrere Mikrometer betragen kann, ohne daß bei der Trocknung und beim thermischen Verdichten Risse auftreten. Eine Verdichtungstemperatur von zum Beispiel 300°C ist ausreichend, um eine harte, transparente Schicht zu erzeugen. Damit können alle metallischen Substrate, insbesondere Leichtmetalle wie Aluminium und Magnesium, beschichtet werden, ohne deren Gefüge zu verändern. Die Schichten sind dicht und bieten einen hervorragenden Korrosionsschutz. Aufgrund ihrer Nanostrukturierung weisen sie schmutzabweisende Eigenschaften auf.With this composition can obtained organic-inorganic layers on metallic surfaces whose thickness can be several micrometers, without that in the Drying and cracks occur during thermal compaction. A Compression temperature of, for example, 300 ° C is sufficient to provide a hard, to produce transparent layer. This allows all metallic substrates, especially light metals such as aluminum and magnesium, coated without their structure to change. The layers are dense and provide excellent corrosion protection. Due to their nanostructuring, they have dirt-repellent properties on.

Als erfindungsgemäß zu beschichtende Oberfläche eignen sich alle metallischen Substrate, wie z.B. Stahl, korrosionsbeständiger Stahl, Zink, Chrom, Nickelbasiswerk stoffe, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminiumwerkstoffe sowie Magnesiumwerkstoffe. Besonders bevorzugt werden metallische Oberflächen aus Stahl und Leichtmetallen verwendet.When According to the invention to be coated surface all metallic substrates, e.g. Steel, corrosion-resistant steel, Zinc, chromium, nickel base materials, copper and copper alloys, Aluminum materials and magnesium materials. Especially preferred become metallic surfaces used in steel and light metals.

Die Substratoberfläche wird vorzugsweise vor dem Aufbringen der Beschichtung gründlich gereinigt und entfettet.The substrate surface is preferably thoroughly cleaned before applying the coating and degreased.

Im folgenden werden weitere Hinweise zur Beschichtungszusammensetzung gegeben:
In der allgemeinen Formel (I) sind die Gruppen X hydrolysierbare Gruppen. Konkrete Beispiele dafür sind Halogenatome, Alkoxygruppen und Acyloxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt werden Alkoxygruppen, insbesondere Ethoxygruppen, eingesetzt. Vorzugsweise sind die Gruppen X in einem Silan identisch.Further notes on the coating composition are given below:
In the general formula (I), the groups X are hydrolyzable groups. Concrete examples thereof are halogen atoms, alkoxy groups and acyloxy groups having 1 to 6 carbon atoms. Alkoxy groups, in particular ethoxy groups, are preferably used. Preferably, the groups X are identical in a silane.

Die Gruppen R in der allgemeinen Formel (I) sind nicht-hydrolysierbare Gruppen, wie z.B. Wasserstoff, Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen oder Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. Konkrete Beispiele für derartige Gruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, sek.-Butyl und tert.-Butyl, Vinyl, Allyl und Propargyl, Phenyl, Tolyl und Benzyl. Die Gruppen können übliche Substituenten aufweisen, vorzugsweise tragen derartige Gruppen aber keinen Substituenten.The Groups R in the general formula (I) are non-hydrolyzable groups, such as. Hydrogen, alkyl, alkenyl and alkynyl groups with bis to 12 carbon atoms or aryl, aralkyl and alkaryl groups with 6 to 10 carbon atoms. Concrete examples of such Groups are methyl, ethyl, n -propyl, i -propyl, n-butyl, sec-butyl and tert-butyl, vinyl, allyl and propargyl, phenyl, tolyl and benzyl. The Groups can be conventional substituents but preferably such groups do not carry a substituent.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn ein Tetraalkoxysilan und ein Phenyltrialkoxysilan eingesetzt wird, besonders bevorzugt für das Silan der allgemeinen Formel (I) sind Tetraethoxysilan und Phenyltriethoxysilan.According to the invention preferred it is when a tetraalkoxysilane and a phenyltrialkoxysilane used is, especially preferred for the silane of the general formula (I) are tetraethoxysilane and phenyltriethoxysilane.

In den allgemeinen Formeln (II) und (III) sind die Gruppen X ebenfalls hydrolysierbare Gruppen. Konkrete Bei spiele dafür sind Hydroxylgruppen, Halogenatome, Alkoxygruppen und Acyloxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt werden Hydroxygruppen eingesetzt. Vorzugsweise sind die Gruppen x in einer Verbindung identisch.In the general formulas (II) and (III), the groups X are also hydrolyzable groups. Specific examples of this are hydroxyl groups, halogen atoms, Alkoxy groups and acyloxy groups having 1 to 6 carbon atoms. Preference is given to using hydroxyl groups. Preferably, the Groups x in a connection are identical.

Die Gruppe R stellt eine nicht-hydrolysierbare Gruppe dar, wie z.B. Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen oder Aryl-, Aralkyl- und Alkarylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. Konkrete Beispiele für derartige Gruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, sek.-Butyl und tert.-Butyl, Vinyl, Allyl und Propargyl, Phenyl, Tolyl und Benzyl. Die Gruppen können übliche Substituenten aufweisen, vorzugsweise tragen derartige Gruppen aber keinen Substituenten. Bevorzugt werden Phenylgruppen eingesetzt.The Group R represents a non-hydrolyzable group, e.g. Alkyl, alkenyl and alkynyl groups of up to 12 carbon atoms or aryl, aralkyl and alkaryl groups of 6 to 10 carbon atoms. Concrete examples of Such groups are methyl, ethyl, n-propyl, i -propyl, n-butyl, sec-butyl and tert-butyl, vinyl, allyl and propargyl, phenyl, tolyl and benzyl. The groups can be conventional substituents but preferably such groups do not carry a substituent. Preference is given to using phenyl groups.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn nur eine Verbindung der allgemeinen Formel (II) oder/und eine Verbindung der allgemeinen Formel (III) eingesetzt wird. Besonders bevorzugt sind hierbei Phenylphosphonsäure und Phenylborsäure.According to the invention preferred it is when only one compound of the general formula (II) or / and a compound of the general formula (III) is used. Especially preferred are phenylphosphonic acid and phenylboronic acid.

Zusätzlich zu den Verbindungen nach den allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nanoskalige SiO2- oder B2O3-Teilchen eingesetzt werden. Diese können beispielsweise in Form von handelsüblichen Produkten, z.B. Aerosile von der Firma Degussa, eingesetzt werden.In addition to the compounds of the general formulas (I), (II) and (III) can according to the method of the invention nanoscale SiO 2 or B2O 3 particles are used. These can be, for example in the form of commercial products, e.g. Aerosils from the company Degussa, are used.

Die Hydrolyse und Polykondensation der Silane sowie Phosphorverbindungen der allgemeinen Formeln (I) und (II) wird allein durch geringe Wasserzugabe ausgelöst oder durch Säure katalysiert, wobei als Säure in der Regel anorganische Säuren, wie beispielsweise Salzsäure eingesetzt werden. Die Reaktionen werden vorzugsweise in einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel durchgeführt, vorzugsweise in ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen, besonders bevorzugt ist Ethanol. Im übrigen können die Hydrolyse und Polykondensation gemäß den dem Fachmann geläufigen Modalitäten durchgeführt werden.The Hydrolysis and polycondensation of silanes and phosphorus compounds of the general formulas (I) and (II) is alone by low water addition triggered or by acid catalyzed using as acid usually inorganic acids, such as hydrochloric acid be used. The reactions are preferably in a water-miscible organic solvents performed, preferably in mono- or polyhydric aliphatic alcohols, particularly preferred is ethanol. Furthermore can the hydrolysis and polycondensation are carried out according to the methods known to the person skilled in the art.

Die erfindungsgemäß erzeugte Beschichtungszusammensetzung kann nach üblichen Beschichtungsmethoden auf die metallische Oberfläche aufgebracht werden. Anwendbare Techniken sind zum Beispiel Tauchen, Gießen, Schleudern, Aufsprühen oder Aufstreichen.The produced according to the invention Coating composition can be prepared by conventional coating methods applied to the metallic surface become. Applicable techniques include, for example, diving, casting, spinning, spray on or painting.

Die aufgetragene Beschichtung wird anschließend zunächst zwischen Raumtemperatur und leicht erhöhter Temperatur, beispielsweise bis zu 100°C, getrocknet, und dann thermisch verdichtet. Die Verdichtungstemperatur liegt in der Regel bei 100 bis 500°C, insbesondere bei mindestens 300°C. Je nach Temperatur und Oxidationsempfindlichkeit des Substrates empfiehlt es sich ggf. die Verdichtung in einer sauerstofffreien Atmosphäre, insbesondere unter Stickstoff, durchzuführen. Die Wärmeeinbringung in die Schicht kann ggf. aber auch durch IR- oder Laserstrahlung sowie Induktionserwärmung erfolgen.The applied coating is then initially between room temperature and slightly elevated Temperature, for example up to 100 ° C, dried, and then thermally compacted. The compression temperature is usually 100 to 500 ° C, in particular at least 300 ° C. Depending on the temperature and sensitivity to oxidation of the substrate if necessary, it is recommended to compress in an oxygen-free environment The atmosphere, especially under nitrogen. The heat input into the layer but may also be done by IR or laser radiation and induction heating.

Die nach der thermischen Verdichtung erzielte Dicke der Schicht sollte erfindungsgemäß vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20 μm, insbesondere 2 bis 10 μm, liegen. Die Schichten sind in der Regel glasklar und transparent. Mit ihnen können die Oberflächen von Bauteilen aus den oben genannten Metallen wirksam witterungsbeständig, korrosionsresistent, kratzunempfindlich, abriebfest, thermisch stabil, hydrophob und schmutzabweisend ausgerüstet werden.The After the thermal densification achieved thickness of the layer should according to the invention preferably in the range of 1 to 20 μm, in particular 2 to 10 μm, lie. The layers are usually crystal clear and transparent. With them you can the surfaces of components made of the above-mentioned metals is effectively weather-resistant, corrosion-resistant, scratch resistant, abrasion resistant, thermally stable, hydrophobic and equipped dirt-repellent become.

Claims (19)

Verfahren zur Herstellung organisch-anorganischer Schutzschichten auf metallischen Substraten, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, die auf der Hydrolyse und Polykondensation von einem oder mehreren Silanen der allgemeinen Formel RnSiX4-n (I)worin die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen oder Hydroxylgruppen und die Gruppen R, gleich oder verschieden voneinander, nicht-hydrolysierbare Gruppen sind und n 0, 1 oder 2 bedeutet, oder davon abgeleiteter Oligomere, sowie einer oder mehreren weiteren Verbindungen beruht.Process for the preparation of organic-inorganic protective layers on metallic substrates, characterized in that a coating composition is used which is based on the hydrolysis and polycondensation of one or more silanes of the general formula RnSiX4-n (I) wherein the groups X, the same or different from each other, are hydrolyzable groups or hydroxyl groups and the groups R, equal to or different from each other, are nonhydrolyzable groups and n is 0, 1 or 2, or oligomers derived therefrom, and one or more further compounds , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren weiteren Verbindungen eine oder mehrere Phosphorverbindungen der allgemeinen Formel RPOX2 (II)sind, worin die Gruppe R eine nicht-hydrolysierbare Gruppe ist, und die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen, oder davon abgeleiteter Oligomere sind.A method according to claim 1, characterized in that the one or more further compounds one or more phosphorus compounds of the general formula RPOX2 (II) in which the group R is a non-hydrolyzable group and the groups X, equal to or different from each other, are hydrolyzable groups, or oligomers derived therefrom. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren weiteren Verbindungen eine oder mehrere Borverbindungen der allgemeinen Formel RBX2 (III)sind, worin die Gruppe R eine nicht-hydrolysierbare Gruppe ist, und die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen, oder davon abgeleitete Oligomere sind.A method according to claim 1, characterized in that the one or more further compounds one or more boron compounds of the general formula RBX2 (III) wherein the group R is a non-hydrolyzable group and the groups X, the same or different from each other, are hydrolyzable groups, or oligomers derived therefrom. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine oder mehrere Borverbindungen der allgemeinen Formel RBX2 (III)worin die Gruppe R eine nicht-hydrolysierbare Gruppe ist, und die Gruppen X, gleich oder verschieden voneinander, hydrolysierbare Gruppen, oder davon abgeleitete Oligomere sind, verwendet werden.A method according to claim 2, characterized in that additionally one or more boron compounds of the general formula RBX2 (III) wherein the group R is a non-hydrolyzable group and the groups X, the same or different from each other, are hydrolyzable groups, or oligomers derived therefrom. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse und Polykondensation der Beschichtungszusammensetzung in Anwesenheit nanoskaliger SiO2-Teilchen durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the hydrolysis and polycondensation of the coating composition is carried out in the presence of nanoscale SiO 2 particles. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse und Polykondensation der Beschichtungszusammensetzung in Anwesenheit nanoskaliger B2O3-Teilchen durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the hydrolysis and polycondensation of the coating composition in the presence of nanoscale B2O3 particles. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse und Polykondensation in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hydrolysis and polycondensation in one organic solvents carried out becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse nur durch Wasserzugabe ausgelöst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hydrolysis is triggered only by the addition of water. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse durch Säurezugabe katalysiert wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the hydrolysis by acid addition is catalyzed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse durch Laugenzugabe katalysiert wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the hydrolysis is catalyzed by addition of alkali. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung auf eine Metalloberfläche als Schutzschicht aufgebracht wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the coating composition comprises a metal surface is applied as a protective layer. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Stahl, korrosionsbeständiger Stahl, Zink, Chrom, ein Nickelbasiswerkstoff, Kupfer, eine Kupferlegierung, ein Aluminiumwerkstoff oder ein Magnesiumwerkstoff verwendet wird.Method according to claim 11, characterized in that that as Metal steel, more corrosion resistant Steel, zinc, chromium, a nickel base material, copper, a copper alloy, an aluminum material or a magnesium material is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung Beschichtungszusammensetzung auf die Metalloberfläche durch Tauchen, Gießen, Schleudern, Aufsprühen oder Aufstreichen erfolgt.Method according to one of claims 11 or 12, characterized that applying coating composition to the metal surface by Diving, casting, Spinning, spraying or brushing done. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht nach dem Aufbringen bei 20 bis 100°C getrocknet wird.Method according to one of claims 11 to 13, characterized that the layer dried after application at 20 to 100 ° C. becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht durch thermische Behandlung bei 100 bis 500°C verdichtet wird.Method according to one of claims 11 to 14, characterized that the protective layer is densified by thermal treatment at 100 to 500 ° C. becomes. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung durch Auslagerung in einem Ofen, Induktionserwärmung, Infrarotbestrahlung oder Lasererwärmung erfolgt.Method according to claim 15, characterized in that that the thermal treatment by aging in an oven, Induction heating, Infrared radiation or laser heating takes place. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung in sauerstofffreier Atmosphäre durchgeführt wird.Method according to claim 15 or 16, characterized that the thermal treatment is carried out in an oxygen-free atmosphere. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Schichtdicke 100 nm bis 20 μm beträgt.Method according to at least one of claims 11 to 17, characterized in that the resulting layer thickness 100 nm to 20 μm is. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als korrosionsschützende, kratzfeste, abriebfeste, hydrophobe oder schmutzabweisende Schutzschicht aufgebracht wird.Method according to at least one of hergehen claims, characterized in that the coating is applied as a corrosion-protective, scratch-resistant, abrasion-resistant, hydrophobic or stain-resistant protective layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111172533A (en) * 2020-03-07 2020-05-19 广东海洋大学 Method for preparing anti-corrosion surface layer of metal material in marine environment by laser
IT202000008023A1 (en) * 2020-04-16 2021-10-16 Sintesi Srl ANTI-BACTERIAL HANDLE COVER

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414463A (en) * 1968-01-04 1968-12-03 Owens Illinois Inc Organopolysiloxane modified with an organophosphorus compound and use thereof
DE19714949A1 (en) * 1997-04-10 1998-10-15 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Process for providing a metallic surface with a glass-like layer
DE19737475A1 (en) * 1997-08-28 1999-03-04 Bayer Ag Coating compositions based on silanes containing epoxy groups

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414463A (en) * 1968-01-04 1968-12-03 Owens Illinois Inc Organopolysiloxane modified with an organophosphorus compound and use thereof
DE19714949A1 (en) * 1997-04-10 1998-10-15 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Process for providing a metallic surface with a glass-like layer
DE19737475A1 (en) * 1997-08-28 1999-03-04 Bayer Ag Coating compositions based on silanes containing epoxy groups

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111172533A (en) * 2020-03-07 2020-05-19 广东海洋大学 Method for preparing anti-corrosion surface layer of metal material in marine environment by laser
IT202000008023A1 (en) * 2020-04-16 2021-10-16 Sintesi Srl ANTI-BACTERIAL HANDLE COVER

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