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Verfahren zum Aufbringen von Metallüberzügen auf vorzugsweise Eisen-
und Stahlflächen durch Flammspritzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspritzen
von Metallen nach der Flammspritzmethode.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Aufspritzen
von Metallen eine dünne Schicht eines an sich bekannten flüssigen Haftgrundes aufgebracht
wird.
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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.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden dem Haftgrund Pigmente
zugesetzt.
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Im Rahmen der Erfindung werden dem Haftgrund als Lösungsmittel bzw.
Verdünnungsmittel Wasser und/oder organische Lösungsmittel zugesetzt.
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Nach der Erfindung werden als anorganische Säure Phosphorsäure und
als organisches Bindemittel Polyvinylbutyral verwendet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden als organische
Bindemittel Butadien-Styrol-Mischpolymerisate verwendet.
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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.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es, vor der Anwendung des Haftgrundes
die zu überziehenden Flächen zu reinigen und/oder aufzurauhen.
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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.
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Durch Aufbringen elektrisch leitender Metallschichten nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren gelingt es, z. B. Isolatoren leitfähig zu machen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.