DE1521619A1

DE1521619A1 - Process for enamelling objects

Info

Publication number: DE1521619A1
Application number: DE19661521619
Authority: DE
Inventors: Oemer Geridoenmez; Gehlen Dr Rer Pol Dipl- Walter
Original assignee: Eisenwerke Kaiserslautern GmbH
Current assignee: Eisenwerke Kaiserslautern GmbH
Priority date: 1966-02-25
Filing date: 1966-02-25
Publication date: 1969-09-18
Also published as: FR1511831A; GB1169773A; CH480450A

Description

DR. ING. HAJDR. ING. HAJ

Dr. ExplDr. Expl

' vITANWALT 'VITANWALT

KARLSRUHE-DURLACH · GRÖTZIN GER STRASSE 61KARLSRUHE-DURLACH GRÖTZIN GER STRASSE 61

TELEFON 4I124TELEPHONE 4I124

24. Februar I966 1447/66February 24, 1966 1447/66

Eisenwerke Kaiserslautern GmbH., Kaiserslautern, Barbarossastraße 3O·Eisenwerke Kaiserslautern GmbH., Kaiserslautern, Barbarossastraße 3O

Verfahren zum Emaillieren von Gegenständen.Process for enamelling objects.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Emaillieren von Gegenständen, insbesondere von solchen mit chemisch resistenter, abriebfester und temperaturwechselbes t ändi ger Emails chicht.The invention relates to a method for enamelling objects, in particular those with chemically resistant, abrasion resistant and temperature change resistant enamel layer.

In der chemischen Industrie werden häufig emaillierte Behälter als Lager- und Reaktionsbehälter verwendet, da Email wegen seiner praktisch unbegrenzten Auswahl an Farben, Strukturen und Hustern, und wegen seiner hohen chemischen Beständigkeit gegen korrodierende Medien wie Säuren, Laugen, Salzlösungen auch bei hohen Temperaturen, und gegen AbriebIn the chemical industry, enamelled containers are often used as storage and reaction containers because Enamel because of its practically unlimited choice of colors, structures and coughs, and because of its high chemical properties Resistance to corrosive media such as acids, alkalis, salt solutions even at high temperatures, and to abrasion

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wie auch gegen fast jede Kombination solcher Einwirkungen die besten Voraussetzungen für alle möglichen Verwendungszwecke aufweist. Für eine gegen die erwähnten schädlichen Einwirkungen, zu denen meistens auch noch der Einfluß häufigen Temperaturwechsels hinzukommt, ausreichend resistente Emaillierung ist ein guter Haftgrund für den aufzubringenden Email-Überzug dringend erforderlich.as well as against almost any combination of such influences the best conditions for all possible uses having. For one against the harmful effects mentioned, to which the influence usually also occurs If there is a change in temperature, sufficiently resistant enamelling is a good primer for the to be applied Email coating urgently required.

Zu dessen Vorbereitung wird beim herkömmlichen Emaillieren von Gegenständen aus metallischen Werkstoffen deren Oberfläche durch Beizen, oder Abstrahlen mit Strahlmitteln aufgerauht und anschließend vernickelt. Hierbei werden im allgemeinen an die Werkstoffe der zur Emaillierung vorgesehenen Gegenstände, insbesondere solcher aus Stahl, sehr hohe Anforderungen hinsichtlich eines geringen Kohlenstoffgehaltes gestellt. In der Entwicklung der Emailtechnik der neuesten Zeit zeichnet sich deutlich eine Tendenz zur Verringerung der Gehalte des Stahls an Begleitelementen wie Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor, Silicum etc. ab. Der metallischen Unterlage wird besondere Aufmerksamkeit darum gewidmet, weil die Ursache auftretender Emailfehler vorwiegend im Grundmetall oder seiner Verarbeitung zu suchen ist. Da bei der herkömmlichen Emailliertechnik das Emailpulver in wasserfeuchtem Zustand auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht wird können bei Stählen die reaktionsfähigen Be-In preparation for this, objects made of metallic materials are enamelled in the conventional manner Surface roughened by pickling or blasting with abrasives and then nickel-plated. The in general to the materials of the objects intended for enamelling, especially those made of steel made high demands with regard to a low carbon content. In the development of the enamel technology of the Recently there is clearly a tendency to reduce the content of accompanying elements such as Carbon, sulfur, phosphorus, silicon, etc. The metallic Document is given special attention because the cause of occurring email errors predominantly is to be found in the base metal or its processing. As in the conventional enamelling technique, the enamel powder is applied to the surface of the object in a water-moist state, the reactive properties of steels can

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gleit elemente, wie Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Silicum mit der Wasserfeuchte, besonders beim beginnenden Einbrennen, in Wechselwirkung treten und durch Bildung von Gasen, Poren und andere Fehler im Emailüberzug verursachen. Diese treten naturgemäß besonders im Grundemail auf.sliding elements such as carbon, phosphorus, sulfur and silicon with the moisture in the water, especially when burning in begins, interact and cause the formation of gases, pores and other defects in the enamel coating. These kick naturally especially in the basic enamel.

Der Gehalt an Begleitelementen soll daher nach den gegenwärtigen Grundsätzen bei den bisher üblichen Emaillierverfahren bei Stahlblech folgende Höchstwerte nicht überschreiten. The content of accompanying elements should therefore according to the current principles in the enamelling processes that have been customary up to now Do not exceed the following maximum values for sheet steel.

C 0,10 % C 0.10 %

Si 0,08 %Si 0.08%

S 0,04 % S 0.04 %

P 0,08 % P 0.08 %

Mn 0,50 %Mn 0.50%

Cr O,10 % Cr O, 10 %

Cu 0,20 %Cu 0.20%

Die Beschaffung solcher Bleche am Markt verursacht beträchtliche Schwierigkeiten und Kosten. Durch Aufbringen einer Oberschicht aus kohlenstoffarmem Bisen auf einem GrundkörperThe procurement of such sheets on the market causes considerable difficulties and costs. By applying a Top layer of low-carbon bisque on a base

sese

aus normalem Stahl könnte diiin Mißstand bgegnet werden, jedoch bereitet andererseits das Aufbringen einer auf dem Grundmetall fest verankerten Schicht aus kohlenstoffarmem Eisen beträchtliche technologische Schwierigkeiten.the deficiency could be countered from normal steel, however on the other hand prepares the application of a layer of low-carbon that is firmly anchored on the base metal Iron considerable technological difficulties.

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Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Emaillieren von Gegenständen, insbesondere von solchen mit chemisch resistenter, abriebfester und temperaturwechselbeständiger Emailschicht vorzuschlagen, durch das die erwähnten Schwierigkeiten beseitigt werden, und das insbesondere gestattet, fest haftende, porenfreie und anderweitig fehlerfreie Emailschichten auch auf Gegenständen aus Metallen mit erheblichem Gehalt an reaktionsfähigen Begleitelementen, z.B. aus kohlenstoffreichen Stählen, zu erzeugen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens das Grundemail auf die für den Emailauftrag durch Beizen oder Abstrahlen mit Strahlmitteln vorbereiteten Oberflächen des zu emaillierenden Gegenstandes im Plasmaspritzverfahren mittels eines Plasmabrenners aufgebracht und zugleich eingebrannt wird. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Plasmabrenner als flammenartige Wärmequelle für sehr hohe Temperaturen - im Gegensatz zu den bekannten konventionellen Brenngas-Sauerstoff-Flammen - von chemischen Umsetzungen vollkommen freigehalten werden kann und daher erlaubt, das Grundemail ohne Verwendung von Anteigungsmitteln, wie Wasser, unmittelbar in geschmolzenem Zustand mit hoher Temperatur auf den metallischen Grundkörper aufzubringen. Durch den Wegfall von Anteigungsmitteln werden schädliche Nebenreaktionen vermieden.The object of the invention is to provide a method For enamelling objects, especially those that are chemically resistant, abrasion-resistant and resistant to temperature changes To propose a layer of enamel which eliminates the difficulties mentioned and which in particular allows firmly adhering, pore-free and otherwise flawless enamel layers also on objects made of metals to generate a considerable amount of reactive accompanying elements, e.g. from high-carbon steels. According to the Invention, this object is achieved in that at least the basic enamel on the for the email order by pickling or blasting with blasting agents prepared surfaces of the object to be enamelled in the plasma spraying process is applied by means of a plasma torch and burned in at the same time. The invention is based on the knowledge that the plasma torch as a flame-like heat source for very high temperatures - in contrast to the known conventional ones Fuel gas-oxygen flames - from chemical reactions can be kept completely free and therefore allows the basic enamel without the use of pasting agents, like water, to be applied directly to the metallic base body in a molten state at a high temperature. By eliminating pasting agents, harmful side reactions are avoided.

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Darüber hinaus vermittelt das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren Vorteil. Die Eigenschaften eines Plasmabrenners gestatten es ohne weiteres Arbeitsbedingungen zu wählen, unter denen die geschmolzene Emailmasse mit sehr hoher Geschwindigkeit auf das Grundmetall auftrifft, infolgedessen sehr dicht wird und außerordentlich fest haftet. Die Steuerung eines Plasmabrenners in diesem Sinne bereitet keine Schwierigkeiten und ist aus der Schweißtechnik bekannt. Die Erfindung erschließt somit der Emailliertechnik die Verwendung von handelsüblichen, billigeren Stählen, die bei Anwendung der herkömmlichen Emaillierverfahren aus den erwähnten Gründen abgelehnt werden mußten.In addition, the method according to the invention provides another benefit. The characteristics of a plasma torch allow without further ado to choose working conditions among which the molten enamel mass with very high velocity hits the base metal, as a result becomes very dense and adheres extremely tightly. The control of a plasma torch prepares in this sense no difficulties and is known from welding technology. The invention thus opens up the enamelling technology Use of commercially available, cheaper steels, which when using the conventional enamelling process from those mentioned Reasons had to be rejected.

Es ist naturgemäß möglich, nicht nur das Grundemail, sondern auch die folgenden Emailschichten einschließlich des Deckemails auf die gleiche Art und Weise aufzubringen. Wegen der hohen Aufprallgeschwindigkeit der geschmolzenen Emailmasse auf den Untergrund kann dies unter Umständen von Vorteil sein. Hierfür besteht jedoch im allgemeinen keine Notwendigkeit, da auch bei dem herkömmlichen Emaillierverfahren die Verbindung der Emailschichten untereinander im allgemeinen recht gut ist und Fehler in den oberen Emailschichten seltener auftreten und überdies für die chemische und mechanische Beständigkeit des Werkstücks von geringerer Bedeutung sind. Es ist daher ohne weiteres möglich, die folgenden Emailschichten in konventioneller Technik aufzu-It is of course possible not only to include the basic enamel, but also the following layers of enamel of the cover enamel in the same way. Because of the high impact speed of the molten enamel mass on the substrate, this can under certain circumstances be caused by Be an advantage. However, there is generally no need for this, as this is also the case with the conventional enamelling process the connection between the enamel layers is generally quite good and there are defects in the upper enamel layers occur less frequently and, moreover, less for the chemical and mechanical resistance of the workpiece Meaning are. It is therefore easily possible to apply the following enamel layers using conventional technology.

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bringen und einzubrennen.bring and burn in.

Ungeachtet dessen, daß durch die Erfindung der Emailliertechnik die Verwendung von kohlenstoffreichen Stählen oder anderen Grundmetallen mit einem bisher abzulehnenden Gehalt an schädlichen Begleitelementen erschlossen wird, schafft sie darüber hinaus die Voraussetzung, auf einen Grundkörper aus nahezu beliebigem temperaturbeständigem Werkstoff eine Überzugsschicht aus leicht emaillierbarem Werkstoff aufzubringen. Hierzu wird nach der Erfindung in weiterer Ausbildung des Verfahrens vorgeschlagen, daß vor dem Aufbringen des Grundemails auf die zu emaillierenden Oberflächen des Gegenstandes eine für das Grundemail haftfähige Überzugsschicht aus einem leicht emaillierbaren Werkstoff im Plasmaspritzverfahren mittels eines Plasmabrenners aufgebracht wird.Notwithstanding the fact that with the invention of the enamelling technique the use of high carbon steels or other base metals with a previously rejected content of harmful accompanying elements is tapped, In addition, it creates the prerequisite for one Base body made of almost any temperature-resistant material, a coating layer made of easily enamelled Apply material. For this purpose, it is proposed according to the invention in a further development of the method that before the application of the basic enamel to the surfaces of the object to be enamelled, an adhesive for the basic enamel Coating layer made of an easily enamelled material in the plasma spray process using a plasma torch is applied.

So kann beispielsweise auf die zu emaillierenden oberflächen von Gegenständen aus mehr als 0,1 Gew.% Kohlenstoff neben anderen Begleitelementen, wie Schwefel, Phosphor, enthaltendem Stahl zunächst eine metallische Überzugsschicht aus kohlenstoffarmem Eisen mit weniger als 0,1 Gew.% Kohlenstoff, oder aus Nickel aufgebracht werden, worauf sodann das Grundemail in der bereits beschriebenen Weise aufgebracht wird. Anstelle einer Überzugsschicht aus Eisen oder anderen Metallen kann auch eine solche aus im PlasmabrennerFor example, on the surfaces to be enamelled of objects made of more than 0.1% by weight of carbon in addition to other accompanying elements such as sulfur and phosphorus Steel initially has a metallic coating layer made of low-carbon iron with less than 0.1 wt.% Carbon or nickel can be applied, whereupon the base enamel is applied in the manner already described will. Instead of a coating made of iron or other metals, one can also be made from a plasma torch

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geschmolzenen Metalloxyden, z.B. Eisenoxyd aufgebracht werden. Bei den im Plasmabrenner zu erzeugenden hohen Temperaturen bereitet es keine Schwierigkeiten, solche Metalloxyde zu schmelzen und auf die Unterlage in geschmolzenem Zustand aufzubringen. Derartige geschmolzene Metalloxyde stellen eine ausgezeichnete Unterlagsschicht für das aufzubringende Email dar. Gegebenenfalls kann eine solche Überzugsschicht auch das Grundemail ersetzen, so daß hierauf ^* unmittelbar die folgenden Emailschichten aufgebracht werden können.molten metal oxides, e.g. iron oxide, are applied. At the high temperatures to be generated in the plasma torch, there are no difficulties in melting such metal oxides and applying them to the substrate in a molten state. Such molten metal oxides provide an excellent underlayer for the applied enamel. Optionally, also replace the base enamel, such a coating layer thereon so that * the following enamel coatings can be applied directly ^.

In der praktischen Handhabung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der im Plasmaspritzverfahren aufzubringende Werkstoff für die Grundemailschicht bzw. die darunter befindliche Überzugsschicht - je nach den Werkstoffeigenschaften - in Pulverform oder in Drahtform dem Plasmabrenner zugeführt. Metallische Werkstoffe werden dem Plasmabrenner zweckmäßig im allgemeinen in Drahtform,nicht metallische Werk- φ stoffe, wie Emailmassen oder Metalloxyde, naturgemäß in Pulverform feinster Vermahlung zugeführt.In the practical handling of the method according to the invention, the one to be applied in the plasma spraying method is used Material for the base enamel layer or the coating layer underneath - depending on the material properties - fed to the plasma torch in powder form or in wire form. Metallic materials are useful for the plasma torch generally in wire form, non-metallic work φ Materials such as enamel masses or metal oxides, naturally supplied in powder form, finely ground.

Als Arbeitsgas für den Plasmabrenner in Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren haben sich zweiatomige inerte Gase, wie Stickstoff oder Wasserstoff, oder einatomige Edelgase, wie Argon, oder Gemische aus solchen bewährt. Das Arbeitsgas kann gleichzeitig als Pulverträger zur FörderungDiatomic inert ones have proven to be the working gas for the plasma torch when applied to the process according to the invention Gases such as nitrogen or hydrogen, or single-atom noble gases such as argon, or mixtures of these, have proven their worth. The working gas can also be used as a powder carrier for promotion

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des in Pulverform zuzuführenden Werkstoffs verwendet werden. of the material to be supplied in powder form.

Der zu verwendende Plasmabrenner kann sowohl ein Gleichstrom-Lichtbogen-Plasmabrenner, als auch ein Hochfrequenz-Plasmabrenner sein. Obwohl sich die Verwendung eines Gleichstrom-Lichtbogen-Plasmabrenners anbietet, da hierbei die Möglichkeit besteht, das zu emaillierende Werkstück selbst als Kathode zu schalten und dadurch die höchsten Temperaturen in unmittelbarer Nähe der Werkstückoberfläche hervorzurufen, erscheint nach Erfahrungen der Anmelderin die Verwendung eines Hochfrequenz-Plasmabrenners wegen seiner schaltungstechnischen Unabhängigkeit vom Werkstück vorteilhafter. The plasma torch to be used can be a direct current arc plasma torch, as well as a high frequency plasma torch. Although the use of a direct current arc plasma torch offers, as there is the possibility to process the workpiece to be enamelled yourself to switch as a cathode and thereby cause the highest temperatures in the immediate vicinity of the workpiece surface, appears in the experience of the applicant, the use of a high-frequency plasma torch because of its circuit independence from the workpiece more advantageous.

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Claims

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Claims

1 / Process for enamelling objects, in particular of those with a chemically resistant, abrasion-resistant and temperature change-resistant enamel layer, characterized in that that at least the basic enamel on the surfaces to be enamelled that are prepared for the enamel application Object applied in the plasma spray process and at the same time is burned in.

2. The method according to claim 1, characterized in that that before the application of the basic enamel on the surfaces of the object to be enamelled, one for the basic enamel adhesive coating layer made of an easily enamelled material is applied by plasma spraying.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that on the surfaces to be enamelled by Objects made of more than 0.1% by weight of carbon in addition to other accompanying elements such as sulfur and phosphorus Steel initially has a metallic coating layer made of low-carbon steel with less than 0.1% by weight of carbon, or made of nickel, and then the base enamel is applied.

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4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that on the surfaces to be enamelled by Objects made of more than 0.1% by weight of carbon in addition to other accompanying elements such as sulfur, phosphorus, etc. containing Steel initially an oxidic coating made of metal oxides melted in the plasma jet, e.g. iron oxide, and then the basic enamel is applied.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the to be applied in the plasma spraying process Material for the base enamel layer or the underlying coating layer - depending on the material properties - Is fed to the plasma torch in powder form or in wire form.

6. The method according to any one of claims 1 to 5t thereby characterized in that diatomic inert gases such as nitrogen or hydrogen are used as the working gas for the plasma torch or monatomic noble gases, such as argon, or mixtures of these can be used.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the application of the layers with the aid a high-frequency plasma torch is carried out.

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