DE1519390C3 - Einbrennbare Uberzugsmischung - Google Patents
Einbrennbare UberzugsmischungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine einbrennbare Überzugsmischung, bestehend aus einer Lösung von Phosphorsäure,
in der (A) wenigstens ein Metallchromat, Metalldichromat oder Metallmolybdat oder Mischungen
dieser Verbindungen und (B) Oxid, Hydroxid, Orthophosphat oder Monophosphat von Magnesium,
Aluminiumhydroxid, Aluminiumorthophosphat, Zinkhydroxid oder Zinkphosphat oder Mischungen dieser
Verbindungen und gegebenenfalls weitere Zusätze vorliegen. Insbesondere betrifft sie Mischungen, die
in hohem Maße zum Überziehen verschiedener, insbesondere metallischer Oberflächen geeignet sind
und eine Schutzwirkung od. dgl. ausüben oder die als Grundierungen zum Aufbringen bestimmter anderer
Werkstoffe auf die in Rede stehenden Oberflächen Verwendung finden können.
Die bisher verfügbaren anorganischen und organischen Überzugsstoffe unterlagen durchweg einer oder
mehreren physikalischen Beschränkungen im Hinblick auf ihre Fähigkeit Wärme und/oder mechanische
Bearbeitung bzw. Verformung ohne Zerstörung der Bindung zwischen dem Überzug und der Unterlageschicht
zu ertragen. Auch waren die Eigenschaften bekannter Überzüge und Bindemassen im Hinblick
auf die dielektrische oder elektrische Leitfähigkeit häufig unzureichend, um den verschiedenen Anforderungen
zu genügen. Auch der Umfang der chemischen Verträglichkeit bekannter Überzugsstoffe war, sei es
in bezug auf die Unterlagen selbst oder in bezug auf die möglicherweise in den Überzügen enthaltenen
Zusatzstoffe, äußerst begrenzt.
Es ist bereits bekannt, bei Verwendung von Eisenflächen als Untergrund für Lackierungen diese zu
passivieren und zu phosphatieren. In »Fette und Seifen«, Nr. 1, 1951, S. 22ff., ist dazu gesagt, daß der Korrosionsschutz
sämtlicher Passivierungsschichten nur beschränkt sei und daß unklar sei, unter welchen
Bedingungen die Korrosionsfestigkeit phosphatierter Schichten wirksam werde. Auch die in der deutschen
Patentschrift 641725, der italienischen Patentschrift
494 010, den französischen Patentschriften 824 517 und 1 066 186 sowie der USA.-Patentschrift 2 030 601
beschriebenen Überzugsmittel für Eisen, Stahl und andere Unterlagen haben alle noch Nachteile in bezug
auf die thermische Beanspruchbarkeit und ihre Korrosionsbeständigkeit.
Auch der in der italienischen Patentschrift 380 187 beschriebene Anstrich ist nicht ausreichend beständig,
wenn er Temperaturen und Temperaturveränderungen unterworfen wird, wie sie z. B. in Flugzeugtriebwerken
auftreten.
Durch die Erfindung wird die Entwicklung auf dem Gebiete solcher Überzugs stoffe einen erheblichen
ίο Schritt vorangetrieben, die viele neue Möglichkeiten
zur Schaffung von Oberflächen eröffnet haben, die den heuzutage gestellten technologischen Anforderungen
mit verfügbaren Werkstoffen gerecht werden. Durch die erfindungsgemäßen Mischungen ist es
möglich geworden, Verbundwerkstoffe herzustellen, deren Wärme-, Abrieb-, Korrosions- und Festigkeitseigenschaften, Gewicht, mechanische Verformbarkeit
sowie deren Eigenschaften in chemischer, elektrischer und kernphysikalischer Hinsicht bislang praktisch
nicht erzielbar waren.
Gegenstand der Erfindung ist eine einbrennbare Überzugsmischung, bestehend aus einer Lösung von
Phosphorsäure, in der (A) wenigstens ein Metallchromat, Metalldichromat oder Metallmolybdat oder
Mischungen dieser Verbindungen und (B) Oxid, Hydroxid, Orthophosphat oder Monophosphat von
Magnesium, Aluminiumhydroxid, Aluminiumorthophosphat, Zinkhydroxid oder Zinkphosphat oder
Mischungen dieser Verbindungen und gegebenenfalls weitere Zusätze vorliegen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Lösung feinverteiltes Aluminiumpulver einer Korngröße von maximal 150 μ enthält. Sofern
die erfindungsgemäßen Mischungen in erster Linie für Bindezwecke verwendet werden, können sie erstens
zum Verbinden von Metallen, zweitens zum Verbinden von Halbmetallen und drittens zum Verbinden von
nichtmetallischen Werkstoffen, d. h. allen unter 1 und 2 nicht genannten, in fester Form vorliegenden anorganischen
Werkstoffen, dienen.
Die den Grundmischungen zugeführten, metallischen, intermetallischen und nichtmetallischen Werkstoffe
können als Zusatz bzw. Füllstoffe angesehen werden, die in Abhängigkeit von den jeweiligen
Anforderungen ausgewählt werden. Einer der wesentlichsten Gesichtspunkte bei den erfindungsgemäßen
Mischungen ist ihre relativ universelle Verwendbarkeit, so daß sie in Kombination mit unterschiedlichen
Zusatz- oder Füllstoffen, einschließlich mehrfacher Zusätze mit einei Vielzahl von Unterlagen verwendet
werden können, wobei den zu überziehenden Oberflächen der Unterlagen bestimmte, wünschenswerte
Eigenschaften, wie ein besonders dielektrisches und Emissionsverhalten, schlechtes Wärmedämmvermögen,
ein Scheuern und Fressen verhindernde Eigenschaften, Schmierfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit,
Korrosionsbeständigkeit, Oxydationsbeständigkeit, Erosionsbeständigkeit, Strahlungsabsorption usw.
verliehen werden.
Die Mischungen können durch Streichen, Tauchen und Sprühen aufgetragen werden. Sie trocknen und verfestigen sich an der Luft und können durch Erwärmung auf Temperaturen zwischen 120 und 320°C in einer Zeitspanne von 1 bis 60 Minuten ausgehärtet werden. Sie sind nicht entflammbar und enthalten keine Bestandteile, die bei Verwendung Dämpfe abgeben, die giftig sind.
Die Mischungen können durch Streichen, Tauchen und Sprühen aufgetragen werden. Sie trocknen und verfestigen sich an der Luft und können durch Erwärmung auf Temperaturen zwischen 120 und 320°C in einer Zeitspanne von 1 bis 60 Minuten ausgehärtet werden. Sie sind nicht entflammbar und enthalten keine Bestandteile, die bei Verwendung Dämpfe abgeben, die giftig sind.
Die Überzüge gemäß der Erfindung bilden einen Film, der in hohem Maße gegenüber der chemischen
Einwirkung von Flüssigkeiten, wie destilliertem Wasser, Kohlenwasserstoffen und anderen organischen Lösungsmitteln,
Motorenöl, hydraulischen Flüssigkeiten, Schmieröl usw., beständig ist, auch wenn diese Stoffe
langzeitig einwirken. Ein solcher Film zeigt keine Blasenbildung, keine Erweichung und keine andere
Zersetzung, wenn er einer Lufttemperatur von mindestens 1400°C oder bei hoher Geschwindigkeit
der Luftreibung ausgesetzt wird, wie dies bei der Ummantelung von Flugkörpern und in Strahltriebwerken
der Fall ist.
Durch den Zusatz von Aluminiumpulver gemäß der Erfindung wird überraschendeiweise eine bisher noch
niemals erreichte Kombination von wünschenswerten physikalischen Eigenschaften erreicht, insbesondere
eine sehr große Wärmebeständigkeit in Verbindung mit einer praktisch unbegrenzten Korrosionsfestigkeit.
Ein Überzug gemäß der Erfindung kann ohne Beeinträchtigung seiner Eigenschaften ständigem Temperaturwechsel
unterworfen werden. Auch bei mechanischer Beschädigung des Überzugs findet keine Korrosion
an der Schadensstelle statt, was z. B. der Fall ist, wenn man eine Anstrichzusammensetzung gemäß der Erfindung
an Stelle von Aluminiumpulver mit einem anderen Pulver mit elektrischem Leitvermögen versetzt.
Es ist noch nicht völlig aufgeklärt, worauf diese überraschende Wirkung des erfindungsgemäßen Zusatzes
zurückzuführen ist.
Der eingebrannte Film ist in Wasser und in- organischen
Lösungsmitteln unlöslich.
Durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Aluminiumpulver erzielt man z.B. einen, biegbaren,
metallisierten, keramischen Überzug, der in einfacher Weise z. B. auf ein Stahlblech auftragbar ist. Bei der
Herstellung des Fertigerzeugnisses aus dem überzogenen Metallblech können Biegearbeiten mit verhältnismäßig
kleinem Biegeradius sowie Schneid-, Scher- und Schweißarbeiten durchgeführt werden,
ohne daß die Verbindung zwischen dem Metall und dem Überzug zerstört wird. So können z. B. Auspufftöpfe
für Kraftfahrzeuge hergestellt weiden. Es ist ein ständiges ungelöstes Problem, nichtkorrodierende
Auspuff topfe in wirtschaftlicher Weise herzustellen.
Man hat bereits versucht, den zur Zeit bei der Herstellung von Auspufftöpfen verwendeten preiswerten
Stähl nach der Herstellung des Auspufftopfes zu überziehen. Dieser Versuch hat jedoch aus verschiedenen
Gründen bislang nicht zum Erfolg geführt. Wendet man genügend Zeit und Sorgfalt auf, um einen lückenlosen,
nichtkorrodierenden und abriebfesten Überzug mit Sicherheit zu erzeugen, so werden die Herstellungskosten
des Auspufftopfes untragbar hoch. Trägt man andererseits nach der Herstellung des Auspufftopfes
einen verhältnismäßig preiswerten Überzug auf, so tritt häufig der Fall ein, daß kleine Eckbereiche bzw.
unzugängliche Bereiche nicht überzogen werden. An diesen nicht überzogenen Bereichen setzt die Korrosion
ein. Sobald die Korrosion an einem Auspufftopf begonnen hat, können auch die übrigen, mit einem
Überzug versehenen Bereiche einer weiteren Korrosion keinen Einhalt mehr gebieten, da diese unterhalb des
Überzuges fortschreitet.
Die erfindungsgemäßen Überzugsgemische lassen sich leicht auf preiswerte Stahlbleche auftragen,
wodurch ein Überzug entsteht, der gegenüber den äußerst aggressiven Chemikalien, die in dem Auspuffsystem
von Verbrennungsmotoren vorhanden sind, korrosionsbeständig ist. Außerdem kann das mit dem
Überzug versehene Blech geschnitten, gebogen und punktgeschweißt werden, so daß man eine kontinuierlich
keramisch-metallisch überzogene Oberfläche enthält, die gegenüber den Abgasen von Motoren
korrosionsbeständig ist.
Wenngleich die Mischungen nach der Erfindung besonders zum Überziehen und Kleben metallischer
Oberflächen geeignet sind und viele nachfolgend beschriebene Anwendungsbeispiele auf eine metallische
ίο Unterlage bezogen sind, ist die Erfindung jedoch
keinesfalls auf das Überziehen und Verbinden metallischer Oberflächen beschränkt. Die erfindungsgemäßen
Mischungen wurden in der Tat erfolgreich mit nichtmetallischen Oberflächen, wie Kunststoff, Papier,
Glasfaser, Holz, und mit keramischen Werkstoffen usw. verbunden.
Als saurer Bestandteil der Grundmischungen wird vorzugsweise 85%ige Orthophosphorsäure, H3PO4, in
wäßriger Lösung verwendet.
Es wurde jedoch gefunden, daß unter bestimmten Bedingungen eine wasserfreie bzw. reine Säurelösung
wünschenswert oder notwendig sein kann. Bei einer begrenzten Anzahl von metallischen Unterlagen, auf
die die erfindungsgemäßen Mischungen aufgetragen wurden, zeigte sich beispielsweise, daß eine unerwünschte
Reaktion zwischen der Unterlage und dem Überzug vermieden werden kann, wenn eine wasserfreie
Mischung verwendet wird.
Wenn wasserfreie Mischungen verwendet werden, ist die erzielte Bindung etwa so gut, als ob die bevorzugten wäßrigen Mischungen verwendet worden wären. Allgemein sind jedoch die nichtwäßrigen Mischungen insofern weniger universell verwendbar, als sie für eine geringere Anzahl von Unterlagen geeignet sind als die wäßrigen Mischungen.
Wenn wasserfreie Mischungen verwendet werden, ist die erzielte Bindung etwa so gut, als ob die bevorzugten wäßrigen Mischungen verwendet worden wären. Allgemein sind jedoch die nichtwäßrigen Mischungen insofern weniger universell verwendbar, als sie für eine geringere Anzahl von Unterlagen geeignet sind als die wäßrigen Mischungen.
Im Hinblick auf die Verbindungen der Gruppe (B) enthält eine bevorzugte Mischung ein Gemisch aus
Magnesiumoxid und Magnesiumphosphat.
Ein anderer wesentlicher Vorteil der nachfolgend aufgeführten Überzugs- und Bindemischungen besteht
darin, daß gegebenenfalls andere anorganische Bestandteile zugegeben werden können, wodurch zusätzliche,
spezifische Eigenschaften erzielt werden. Diesbezüglich sind Pigmentstoffe zu nennen. Stoffe, wie
Aluminiumoxid, Bornitrid oder Molybdändisilizid, verleihen den Überzügen Wärmebeständigkeit und
Abriebfestigkeit. Außerdem können Zusatzstoffe den Überzügen dielektrische oder Emissionseigenschaften
od. dgl. verleihen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überzugsmiscrrung liegt das verwendete
Magnesiumdichromat in der Hexahydratform vor und entspricht somit der chemischen Formel MgCr2
O7 · 6 H2O.
Sofern verbesserte Wärmebeständigkeit erwünscht ist, können den wäßrigen Lösungen vorstehender
Zusammensetzung feinverteilte, anorganische Stoffe wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Bornitrid, Molybdändisilizid
u. dgl. in Mengen von 10 bis 200 g zugegeben werden.
Die bevorzugten Mischungen gemäß der Erfindung umfassen eine wäßrige Lösung der Orthophosphorsäure
in Kombination mit Magnesiumdichromat als Verbindung der Gruppe (A) und mit einer Mischung
aus gleichen Teilen von Magnesiumoxid und Magnesiummonophosphat als Verbindungen der Gruppe (B).
Dieser Kombination wird in erster Linie wegen ihrer großen Universalität der Vorzug gegeben. Mit anderen
Worten ist diese Grundmischung mit mehr Unterlagen und mehr Zusatzstoffen kombinierbar als jede andere
bekannte Form.
Werden andere Verbindungen der Gruppe (A) und (B) beliebig kombiniert, so sind die erhaltenen Mischungen
bei nicht ganz so vielen Unterlagen anwendbar. Wenn diese letztgenannten, etwas weniger
bevorzugten Mischungen sich jedoch mit bestimmten Unterlagen vertragen, ist die Integrität und Qualität
der Bindung im wesentlichen genauso gut wie bei der bevorzugten Mischung.
Allgemein weisen die Überzugs- und Klebestoffmischungen gemäß der Erfindung die erforderlichen
Bestandteile etwa in den nachfolgend angegebenen Mengen auf, die als Beispiele die Erfindung erläutern.
Die nachfolgenden Beispiele 1, 2 und 3 stellen bevorzugte Grundmischungen der Überzugs- und
Bindegemische dar, denen dann noch Aluminiumpulver zugegeben wird. Sie haben folgende Zusammensetzung:
Wassser, H2O, destilliert ... 80 ecm
Orthophosphorsäure, H3 PO4 20 ecm
Magnesiumdichromat-Hexahydrat, MgCr2 O7 · 6 H2O 15 g
Eine Mischung aus gleichen
Teilen von Magnesiumoxid, MgO, und Magnesiummonophosphat,
MgH4(PO4), · 3 H2O .... 10 g
Teilen von Magnesiumoxid, MgO, und Magnesiummonophosphat,
MgH4(PO4), · 3 H2O .... 10 g
Orthophosphorsäure(85%ig) 1 Teil
Wasser 3 bis 6 Teile auf einen
Teil Orthophosphorsäure
Magnesiumdichrom at- Hexa-
hydrat 8 bis 20 g auf 100 ecm
Wasser-Säure-Lösung
Magnesiumoxid 2 bis 10 g auf 100 ecm
Wasser-Säure-Lösung
Wasser 80 ecm
Orthophosphorsäure(85%ig) 20 ecm
Magnesiumdichromat-Hexa-
Magnesiumdichromat-Hexa-
hydrat 15 g
Magnesiumoxid 5 g
Bei der Auf breitung der Mischungen wird vorzugsweise die handelsübliche Orthophosphorsäure mit
Wasser verdünnt, um ihr spezifisches Gewicht auf 1158 bis 1131 g/cem zu verringern. Alsdann werden
die übrigen Bestandteile nach Beispiel 1 oder 2 in der verdünnten Phosphorsäurelösung aufgelöst bzw.
suspendiert.
Die aufgebrachten Filme gemäß der Erfindung werden an die Metalloberflächen in verhältnismäßig
feuchtigkeitsfreier Atmosphäre bei einer Umgebungstemperatur von etwa 270C gebunden. Nach Lufttrocknung
können die Schichten durch Erwärmen auf Temperaturen von 120 bis 32O0C, vorzugsweise 210
bis 320° C, in einer Zeitspanne von 1 bis 60 Minuten ausgehärtet werden. Im allgemeinen ist die erforderliche
Aushärtungszeit um so kleiner, je höher die Temperatur gewählt wird.
Die ausgehärteten Schichten bzw. Filme werden durch die Einwirkung von Wasser, organischen
Lösungsmitteln und· anderen, eingangs erwähnten Flüssigkeiten nicht angegriffen. Sie besitzen eine gute
Wärmestabilität, die ausreicht, um eine Zerstörung der Bindung bzw. eine anderweitige Zersetzung
sowohl bei niedrigen Temperaturen in der Größenordnung von -18O0C als auch bei hohen Temperaturen
in der Größenordnung von 14000C, unter der Voraussetzung, daß geeignete Zusatzstoffe verwendet
ίο werden, zu verhüten. Weiterhin werden die überzogenen
Oberflächen vor Korrosion geschützt. Wird der erfindungsgemäße Überzug auf eine geeignete
Unterlage, z. B. Stahl, aufgetragen, so erhält man einen korrrosionsbeständigen Werkstoff, der gebogen
und geschweißt werden kann, wodurch man eine Fülle von Erzeugnissen herstellen kann, die Temperaturen
in der Größenordnung von 10000C standhalten.
Beispiel 4
20
20
Wasser, H2O 3 bis 6 Teile Wasser
auf einen Teil Phosphorsäure
Orthophosphorsäure (85%),
H3PO4
H3PO4
Magnesiumdichromat-Hexahydrat, MgCr2O7 · 6 H2O 8 bis 20 g auf 100 ecm
Wasser-Säure-Lösung Eine Mischung von gleichen
Teilen aus Magnesiumoxyd, MgO, und Magnesiummonophosphat,
Teilen aus Magnesiumoxyd, MgO, und Magnesiummonophosphat,
MgH4(PO4), · 3 H2O .... 2 bis 10 g auf 100 ecm
Wasser-Säure-Lösung
Aluminiumpulver 80bisl00gaufl00ccm
Wasser-Säure-Lösung
Eine Mischung nach den vorherigen Ausführungen hat beispielsweise folgende Zusammensetzung:
Wasser, destilliert 80 ecm
Orthophosphorsäure(85%ig) 20 ecm
Zumindest eine Verbindung
Zumindest eine Verbindung
der Gruppe (A) 15 g
Zumindest eine Verbindung
der Gruppe (B) 10 g
Aluminiumpulver 80 g
Eine bevorzugte Variante der obigen Zusammensetzung ist im nachfolgenden Beispiel aufgeführt:
Wasser, destilliert 80 ecm
Orthophosphorsäure (85%ig) 20 ecm
Magnesiumdichromat-Hexa^-
Magnesiumdichromat-Hexa^-
hydrat 15 g
Eine Mischung aus gleichen
Teilen aus Magnesiumoxyd
und Magnesiummonophosphat 10 g
Teilen aus Magnesiumoxyd
und Magnesiummonophosphat 10 g
Aluminiumpulver 80 g
Bei den vorgenannten, unter Verwendung von Aluminiumpulver hergestellten Mischungen, bleibt
die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiums erhalten. Wenn der Überzug also auf eine metallische Unterlage,
z. B. Stahl, aufgebracht wird, ist es möglich, den Überzugsstoff punktzuschweißen, ohne daß die korrosionsbeständige
Klebschicht zerrissen wird. Außerdem
7 8
wird bei den Mischungen die üblicherweise bei der Mischungen gemäß der Erfindung allein oder in
Aluminiumpulver auftretende exotherme Reaktion Kombination zugegeben werden, um dem fertigen
vermieden. Überzug zusätzliche, spezifische Eigenschaften wie
Auch andere Zusatzstoffe wie Carbide, Oxyde, < Abriebwiderstand, elektrischer Widerstand, Strah-
Boride, Nitride usw. können den wäßrigen Lösungen 5 lungswiderstand usw. zu verleihen.
Claims (2)
1. Einbrennbare Überzugsmischung, bestehend aus einer Lösulng von Phosphorsäure, in der (A)
wenigstens ein; Metallchromat, Metalldichromat oder Metallmolybdat oder Mischungen dieser
Verbindungen und (B) Oxid, Hydroxid, Orthophosphat. oder Monophosphat von Magnesium, Aluminiumhydroxid,
Aluminiumorthophosphat, Zinkhydroxid oder Zinkphosphat oder Mischungen dieser Verbindungen und gegebenenfalls weitere
Zusätze vorliegen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lösung feinverteiltes Aluminiumpulver einer Korngröße von maximal 150 μ
enthält.
2. Überzugsmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine wäßrige Phosphorsäurelösung
enthält.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16638562 | 1962-01-15 | ||
| DET0023319 | 1963-01-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1519390C3 true DE1519390C3 (de) | 1977-03-03 |
Family
ID=
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