DE1274854B - Verfahren zum Aufbringen von Metallueberzuegen auf vorzugsweise Eisen- und Stahlflaechen durch Flammspritzen - Google Patents

Verfahren zum Aufbringen von Metallueberzuegen auf vorzugsweise Eisen- und Stahlflaechen durch Flammspritzen

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DE1274854B
DE1274854B DE1966M0068572 DEM0068572A DE1274854B DE 1274854 B DE1274854 B DE 1274854B DE 1966M0068572 DE1966M0068572 DE 1966M0068572 DE M0068572 A DEM0068572 A DE M0068572A DE 1274854 B DE1274854 B DE 1274854B
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Heinrich Junker
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08Anti-corrosive paints
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Description

  • Verfahren zum Aufbringen von Metallüberzügen auf vorzugsweise Eisen- und Stahlflächen durch Flammspritzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspritzen von Metallen nach der Flammspritzmethode.
  • Zum Herstellen von metallischen Überzügen nach der Flammspritzmethode ist es erforderlich, das zu überziehende Werkstück sorgfältig zu reinigen, insbesondere von Fett zu befreien, damit eine gute Haftung des aufgespritzten Überzuges auf dem Grundwerkstoff eintritt.
  • Es ist bekannt, zur Erfüllung dieses Erfordernisses die zu überziehenden Flächen mit organischen Lösungsmitteln oder mit wäßrigen Lösungen von Reinigungsmitteln zu behandeln. Es ist weiterhin bekannt, beispielsweise durch Sandstrahlen die zu beschichtenden Flächen zu reinigen und gleichzeitig aufzurauhen. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, vor dem Aufspritzen von Metallen auf metallische Flächen diese zu phosphatieren (deutsche Patentschrift 701584) oder mit einer Kunststoffschicht zu überziehen (deutsche Patentschrift 743732).
  • Die Reinigung von zu beschichtenden Flächen mit organischen Lösungsmitteln ist teuer und bei der Giftigkeit vieler Lösungsmittel physiologisch nicht ganz unbedenklich. Zahlreiche Lösungsmittel sind brennbar. Bei den Reinigungsverfahren mit wäßrigen Mitteln besteht die Gefahr der Brennbarkeit und Giftigkeit in geringerem Maße, jedoch sind große Mengen Wasser zum Nachspülen erforderlich, was das Verfahren verteuert. Die Sandstrahlmethoden haben den Vorteil, nicht nur ausgezeichnet zu reinigen, sondern auch die Flächen aufzurauhen, wodurch sich die gespritzten Metallpartikel sehr fest auf der Unterlage verankern können. Nachteilig ist, daß das Sandstrahlen für dünne metallische Flächen wegen der Gefahr ihrer Deformierung nicht brauchbar ist. Weitere Nachteile sind die beim Sandstrahlen auftretende Silikosegefahr und die hohen Kosten, insbesondere bei Freistrahlanlagen. Da frisch gesandstrahlte Flächen sehr empfindlich gegen Korrosion sind, müssen diese innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit mit dem schützenden Metall überzogen werden, um Korrosion zu vermeiden. Die Phosphatierung als Vorbehandlung für die Spritzmetallisierung ist für Flächen aus Eisen oder Stahl, weniger für solche aus Nichteisenmetallen und Leichtmetallen geeignet. Zur Phosphatierung sind umfangreiche Behälter und Bäder erforderlich, und die Zusammensetzung der Chemikalien muß laufend kontrolliert werden, was eine zeitraubende Überwachung erfordert und die Phophatierungsverfahren verteuert. Die erzielte Haftfestigkeit der Spritzüberzüge ist nicht immer befriedigend. Das Aufbringen einer Kunststoffzwischenschicht vor dem Spritzmetallisieren ist insofern nachteilig, da Kunststoffschichten nur auf sorgfältig gereinigten und aufgerauhten Oberflächen ausreichend fest haften. Viele Kunststoffe sind thermisch sehr empfindlich und werden durch das Auftreffen der schmelzflüssigen Metalltröpfchen geschädigt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Verfahren, mittels Zwischenschichten die Haftfestigkeit der gespritzten Metallüberzüge zu verbessern, zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Aufspritzen von Metallen eine dünne Schicht eines an sich bekannten flüssigen Haftgrundes aufgebracht wird.
  • Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Überziehen von Flächen mit Metallen nach der Flammspritzmethode unter Verwendung einer haftverbessernden dünnen Zwischenschicht durch vorheriges Aufbringen eines flüssigen Haftgrundes, wobei dieser Haftgrund, aus einem Gemisch eines organischen Bindemittels mit Phosphorsäure besteht.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden dem Haftgrund Pigmente zugesetzt.
  • Im Rahmen der Erfindung werden dem Haftgrund als Lösungsmittel bzw. Verdünnungsmittel Wasser und/oder organische Lösungsmittel zugesetzt.
  • Nach der Erfindung werden als anorganische Säure Phosphorsäure und als organisches Bindemittel Polyvinylbutyral verwendet.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden als organische Bindemittel Butadien-Styrol-Mischpolymerisate verwendet.
  • Gemäß der Erfindung werden als Pigmente passivierende Pigmente, beispielsweise basisches Zinkehromat, Chromphosphat u. dgl., verwendet. Erfindungsgemäß wird der Haftgrund vor dem Aufspritzen des geschmolzenen Metalls erhitzt.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt es, vor der Anwendung des Haftgrundes die zu überziehenden Flächen zu reinigen und/oder aufzurauhen.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Spritzmetallüberzüge mit außerordentlich hoher Haftkraft erzielt werden. Der erfindungsgemäß verwendete, an sich bekannte flüssige Haftgrund ist einfach anzuwenden. Im Gegensatz zu bei Phosphatierungen notwendigen, meist umfangreichen Phosphatierungsbädern kann beispielsweise der Haftgrund mit einer üblichen Lackspritzpistole an Ort und Stelle aufgespritzt werden, wobei ein Nachspülen mit Wasser nicht notwendig ist. Bei mit dem Haftgrund überzogenen metallgespritzten Gegenständen treten auch bei längerer Lagerung sowie bei korrosiver Beanspruchung keine Unterrostungen auf. Da einerseits der verwendete Haftgrund sehr fest auf dem Metall haftet, andererseits die Metallspritzüberzügge fest auf dem Haftgrund haften, wird ein hochkorrosionsfester Überzug mit sehr langer Gebrauchsdauer erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise für Eisen- und Stahlflächen, aber auch zum überziehen von Nichteisenmetallen, insbesondere Aluminium, und für solche Gegenstände geeignet, die sich durch eine glatte Oberfläche auszeichnen. Es gelingt auch, Gegenstände mit Flammspritzüberzügen zu versehen, die eine nur dünne metallische Auflage besitzen. Neben Metallen ist es aber auch möglich, anorganische, nichtmetallische Stoffe, wie Keramik, Beton, Glas oder organische Stoffe, wie beispielsweise Holz, Hartfaserplatten oder Kunststoffe, z. B. Gegenstände aus Duroplasten oder mit Duroplasten oder Polyadditionsprodukten überzogene Gegenstände, mittels des Haftgrundes mit einer Metallspritzschicht zu versehen.
  • Durch Aufbringen elektrisch leitender Metallschichten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, z. B. Isolatoren leitfähig zu machen.
  • Die Haftgrundzwischenschicht ist sehr dünn und besitzt eine Stärke von 6 bis 15 [t, vorzugsweise etwa 10 #L. Das Verfahren ist deshalb sehr wirtschaftlich. Als besonders geeignete Spritzmetalle haben sich Zink, Zinn sowie Legierungen aus diesen Elementen mit beispielsweise Blei oder Silber erwiesen.
  • Die- Erfindung sei an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Beispiel 1 Ein Flußstahlblech in der Größe von 300 - 250 - 3 mm wird mit Trichloräthylen entfettet und ein Haftgrund mit folgender Zusammensetzung aufgebracht: Komponente 1 12 Gewichtsprozent Polyvinylbutyral, 7 Gewichtsprozent basisches Zinkchromat, 5 Gewichtsprozent Chrom(HI)-phosphat, 1 Gewichtsprozent Talkum, 51 Gewichtsprozent Isopropanol, 12 Gewichtsprozent n-Butanol, 12 Gewichtsprozent Toluol. Komponente II 6 Gewichtsprozent o-Phosphorsäure, 4 Gewichtsprozent Wasser, 60 Gewichtsprozent Äthanol, denaturiert, 30 Gewichtsprozent Isopropanol. Vor Gebrauch werden 70 Teile der KomponenteI mit 30 Teilen der Komponente II vermischt. Die Viskosität des Gemisches betrug 16 Sekunden im DIN-Auslaufbecher bei 201 C. Nach etwa lstündigem Stehenlassen des Gemisches wurde dieses auf das vorbereitete Blech aufgespritzt. Die Ergiebigkeit lag bei 16 M2/kg Haftgrund. Die erhaltene Trockenfilmstärke betrug 10 #t.
  • Auf das Blech wurde nach 3 Minuten mittels einer Flammspritzpistole eine Legierung aus 70 Gewichtsprozent Zink und 30 Gewichtsprozent Zinn aufgespritzt. Die erhaltene Gesamtschichtstärke betrug 80 #t.
  • C Beispiel 2 Ein Aluminiumblech in der Größe von 300 - 250 - 3 mm wird durch leichtes Sandstrahlen gereinigt und leicht aufgerauht, dann ein Haftgrund mit folgender Zusammensetzung aufgebracht: Komponente I 15 Gewichtsprozent Butadien - Styrol - Misch -polymerisat (80: 20) mit einem 02-Gehalt von 20%, 8 Gewichtsprozent Zinktetrahydroxychromat, 3 Gewichtsprozent basisches Zinkchromat, 1 Gewichtsprozent Eisenoxid, rot, 0,5 Gewichtsprozent Talkum, 48 Gewichtsprozent Isopropanol, 11,5 Gewichtsprozent Methylisobutylketon, 13 Gewichtsprozent Toluol. Komponente II 4 Gewichtsprozent o-Phosphorsäure, 6 Gewichtsprozent Wasser, 30 Gewichtsprozent n-Butanol, 30 Gewichtsprozent Isopropanol, 30 Gewichtsprozent Äthanol, denaturiert. Vor Gebrauch werden 75 Teile der Komponenten 1 mit 25 Teilen der KomponentenII sorgfältig vermischt. Die Viskosität des Gemisches betrug 18 Sekunden im DIN-Auslaufbecher bei 20'C. Nach lstündigem Stehenlassen wurde das Gemisch auf das vorbereitete Blech mit einer Spritzpistole aufgetragen und 5 Minuten auf 240'C erhitzt. Die erhaltene Trockenfilmstärke betrug 12 #t. Die Ergiebigkeit lag bei 18 m2/kg Haftgrund.
  • Auf das überzogene Blech wurde mittels einer Flammspritzpistole Zink (99,99%) aufgespritzt. Die Gesamtschichtstärke betrug 60 [t. Beispiel 3 EinFlußstahlblechinderGrößevon300.250.3mm wurde mit organischen Lösungsmitteln entfettet und ein flüssiger Haftgrund mit folgender Zusammensetzung aufgebracht: Komponente I 14 Gewichtsprozent Polyvinylbutyral, 6 Gewichtsprozent basisches Zinkchromat, 6 Gewichtsprozent Chrom(HI)-phosphat, 1 Gewichtsprozent Talkum, 50 Gewichtsprozent Isopropanol, 12 Gewichtsprozent n-Butanol, 11 Gewichtsprozent Toluol. Komponente II 5 Gewichtsprozent o-Phosphorsäure, 5 Gewichtsprozent Wasser, 60 Gewichtsprozent Äthanol, denaturiert, 30 Gewichtsprozent Isopropanol.
  • 70 Teile der Komponente 1 wurden mit 30 Teilen der Komponente 11 vermischt und 30 Minuten stehengelassen. Die Viskosität des Gemisches betrug 17 Sekunden im DIN-Auslaufbecher bei 20'C. Nach weiteren 30 Minuten wurde das Gemisch auf das Blech aufgetragen und dann 5 Minuten auf 180'C erhitzt. Die erhaltene Trockenfilmstärke betrug 8 [t. Anschließend wurde eine Legierung aus 70 Gewichtsprozent Zink und 30 Gewichtsprozent Blei nach der Flammspritzmethode aufgebracht. Die erhaltene Stärke der Spritzschicht betrug 40 u.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Aufbringen von Metallüberzügen auf vorzugsweise Eisen- und Stahlflächen durch Flammspritzen unter vorheriger Anordnung einer haftverbessernden dünnen Zwischenschicht aus organischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenschicht ein Gemisch eines organischen Bindemittels mit Phosphorsäure und gegebenenfalls weiteren Zusätzen aufgebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Haftgrund Pigmente zugesetzt werden. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Haftgrund Lösungen bzw. Verdünnungsmittel, Wasser und/ oder organische Lösungsmittel zugesetzt werden. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Bindemittel Polyvinylbutyral verwendet wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Bindemittel Butadien-Styrol-Mischpolymerisate verwendet werden. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigmente passivierende Pigmente, beispielsweise basisches Zinkchromat, Chromphosphat u. dgl., verwendet werden. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftgrund vor dem Aufspritzen des geschmolzenen Metalls erhitzt wird. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Anwendung eines Haftgrundes die zu überziehenden Flächen gereinigt und/oder aufgerauht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 701584, 743 732.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE701584C (de) * 1939-04-09 1941-01-20 Reichel & Co zmetallueberzuegen auf Eisen und Stahl
DE743732C (de) * 1941-01-20 1953-08-31 Philips Nv Verfahren zur Herstellung von Metallschichten auf nichtmetallischen Oberflaechen

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