DE1571047C3 - Verfahren zum Beschichten von Eisen und eisenhaltigen Metalloberflächen durch elektrophoretisches Abscheiden von Lackschichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Eisen und eisenhaltigen Metalloberflächen durch elektrophoretisches Abscheiden von Lackschichten nach einer alkalischen Reinigung und einer Vorbehandlung der Oberflächen.

Bei diesem bekannten Lackierungsverfahren macht man sich die Tatsache zunutze, daß in bekannter Weise zwei elektrochemische Vorgänge ablaufen, wenn man ein elektrisches Potential an zwei Elektroden anlegt, weiche in eine Suspension von kolloidalen, in leitender Flüssigkeit dispergierten Teilchen eingetaucht sind. Der erste Vorgang, die Elektrolyse, umfaßt den Durchlauf eines elektrischen Stromes zwischen den Elektroden infolge der Wanderung der positiven und negativen Ionen, die sich aus der Dissoziation der Elektrolyten ergeben. Der zweite Vorgang, die Elektrophorese, umfaßt die Wanderung der kolloidalen Teilchen unter der Wirkung des angelegten elektrischen Feldes in Medien mit einer ziemlich hohen Dielektrizitätskonstante. Die Teilchen haften unter bestimmten Bedingungen an der Elektrode, von der sie angezogen werden.

Elektrophorese findet statt sowohl in dispersen Emulsions-Systemen als auch in echten Lösungen makro-molekularer Ionen, wobei die Elektrolyse, die den Transport geladener Teilchen von molekularer Größe bewirkt, nur begrenzt wird durch eine Teilchengröße, also Emulsionströpfchen, die in der Lage sind, die Teilchen in ausreichender Suspension zu halten. Es kann daher ein hohes Ausmaß von Massentransfer mit einer relativ niedrigen Stromdichte erreicht werden. Als Dispersionsmittel wird vor allem Wasser wegen seiner großen Dielektrizitätskonstante (DK) verwendet, welches einerseits die Ursache für die große dissoziierende Wirkung des Wassers und andererseits für die negative Ladung nicht dissoziierender Teilchen ist. Es erfolgt eine negative Aufladung von Teilchen mit niedriger DK durch die Brownsche Bewegung der Teilchen gegen ein Medium mit hoher DK.

Das Wasser wird nach Beaufschlagung durch die elektrophoretische Lackauftragung durch den entgegengesetzt wirkenden elektrochemischen Vorgang, der Elektroosmose, weitgehendst aus dem abgeschiedenen Film am Werkstück ausgetrieben. Die zurückbleibende Menge Wasser dürfte etwa 3 bis 5% betragen.

Als Bindemittel für die elektrophoretische Lackbeschichtung sind alle die wasserlöslichen Harze oder Dispersionen geeignet, die in die anionische Struktur übergeführt werden können, wobei wesentlich ist, daß eine hinreichende Zahl von negativen Ladungen an kolloidal gelösten Teilchen erzeugt werden. Von ebenso

ίο großer Bedeutung ist dabei, daß die Kationen solche sind, die den weiteren Ablauf des Prozesses nicht stören, bzw. so wenig wie möglich beeinflussen.

Durch elektrophoretische Überführung und Fällung von kolloidalen Harzsuspensionen, Emulsionen, Dispersionen und makromolekularen Lösungen lassen sich nun Überzüge und Beschichtungen insbesondere von Metallen erzielen. Bei der Frage, ob das Harzbindemittel zweckmäßig in Form einer Emulsion oder als makromolekulare kolloidale Lösung vorliegen soll, ist zu beachten, daß eine Emulsion eine hohe Ausbeute in Niederschlagsmengen/Coulomb ergibt, jedoch meist einen relativ schlechten Überzugsfilm bei unvollständiger Bedeckung liefert. Eine Harzlösung hingegen zeigt bessere Bedeckungsfähigkeit, liefert jedoch geringere

Ausbeute und daher keine dicken Überzüge. In der Praxis wird daher unter Umständen ein Emulsions-Lösungs-Verhältnis angestrebt, das einen Ausgleich darstellt.

Bei pigmentierten Lacken ist die elektrophoretische Lackierung jedoch schwieriger, da bei diesen außer dem Bindemittel noch Pigment, Füllstoff, Netzmittel usw. in den Vorgang verwickelt sind. Sehr wichtig ist es, daß die elektrischen Ladungen auf Pigment und Füllstoff nach Größe und Vorzeichen die gleichen sind wie beim Harzbindemittel, da sonst ein pigmentfreier Niederschlag oder ein Film resultieren kann, der zu hohe oder zu niedrige Pigmentkonzentrationen aufnimmt.

Praktisch ist es bis heute nur gelungen, die elektrophoretische Lackierung zum Auftragen farbiger Grundierungen auf Eisen und eisenhaltigen Metalloberflächen zu verwenden, wenn auftretende Verfärbungen im ausgehärteten Lackfilm und unterschiedliche Glanzeffekte nicht störten. Bei sogenannter Einschichtlackierung mit hellen oder weißen Farben stellten sich bis heute aber scheinbar unüberwindbare Schwierigkeiten ein, da in diesem Falle der aufgetragene Lackfilm in einwandfreier Beschaffenheit vorliegen muß, d. h., er darf weder fleckig im Farbton sein, noch unterschiedliche Glanzeffekte an einem Lackierobjekt ergeben.

so Aus diesem Grunde war das elektrophoretische Lackieren in hellen oder weißen Farben bisher nicht möglich und wurde deshalb allenfalls für Grundierungen und dunkle Einschichtlacke verwandt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Schwierigkeiten zu überwinden und durch ein in sich abgestimmtes Verfahren das Aufbringen von hellfarbigen oder weißen Lackschichten mit gleichmäßiger Farbtönung und gleichmäßigen Glanzeffekten zu erreichen.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der zu lackierende Gegenstand mindestens 30 Sekunden mit dem alkalischen Reinigungsmittel behandelt, darauf mit Wasser gespült, sodann in an sich bekannter Weise mit einer Chromsäurelösung behandelt, danach mit entionisiertem Wasser gespült, dann in einem wäßrigen Elektrophoresebad mit einem hellfarbigen oder weißen Lack beschichtet, mit Wasser abgespült und vor dem Einbrennen der abgeschiedenen

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Lackschicht mit einem Netzmittelbad behandelt wird. sung bis zu 10% Methylsiliziumtriphosphat zugegeben.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird

Verfahrens wird den alkalischen Behandlungsmitteln bis mittels Elektrophorese bei Verwendung hellfarbiger

zu 10% Natriummethylsilikonat zugegeben. oder weißer Lacke eine nichtverfärbende, homogene

Schließlich wird erfindungsgemäß der Chromsäurelö- 5 Lackfilmschicht erreicht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten von Eisen und eisenhaltigen Metalloberflächen durch elektrophoretisches Abscheiden von Lackschichten nach einer alkalischen Reinigung und einer Vorbehandlung der Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtenden Oberflächen mindestens 30 Sekunden mit einem alkalischen Reinigungsmittel behandelt, darauf mit Wasser gespült, mit einer Chromsäurelösung behandelt, mit entionisiertem Wasser gespült, danach in einem wäßrigen Elektrophoresebad mit einem hellfarbigen oder weißen Lack beschichtet, mit Wasser abgespült, dann mit einem Netzmittelbad behandelt und schließlich eingebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den alkalischen Behandlungsmitteln bis zu 10% Natriummethylsilikonat zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromsäurelösung bis zu 10% Methylsiliziumtriphosphat zugegeben wird.