DE1669144A1 - Anti-scaling paint for application on metal surfaces - Google Patents
Anti-scaling paint for application on metal surfacesInfo
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Description
Anstrichmittel gegen Verzunderung zum Aufbringen auf Metalloberflächen Die Erfindung bezieht sich auf Uberzugsmassen, die zum Aufbringen bzwc zur Anwendung auf Metalloberflächen bestimmt sind, um die Oberflächenoxydationserscheinungen, wie Verlust von Oberflächenmetall in Form von Oxydzunder oder Entkohlung, auf ein Minimum herabzusetzen. Derartige Oberflächenüberzugsmassen werden im Nachstehenden der Kürze halber als "Anstrichmittel gegen Verzunderung" (Verzunderung verhütende Anstrichmittel) bezeichnet. Gemäß der Erfindung ist ein Anstrichmittel gegen Verzunderung vorgesehen, das Aluminiummetall in Pulverform, ein oder mehrere feuerfeste Oxyde von zweiwertigen Metallen oder eine Verbindung, welche diese beim Erhitzen ergibt, und gegebenenfalls ein Bindemittel-umfaßt. Das Anstrichmittel befindet sich gewöhnlich in flüssiger Form, obwohl dies nicht notwendig ist, und kann ein Suspendiermittel enthalten, um die Suspension der Feststoffe in dem flüssigen Medium zu unterstützen, Das zweiwertige Metall ist vorzugsweise ein solches, von dessen Oxyd es bekannt ist, daß es sich mit Aluminiüm7z ür Bildung eines Spinells vereinigt, und kann insbesondere aus Zink oder Magnesium bestehen. ' Die Anstrichmittel gegen Verzunderung gemäß der Erfindung sind ton besonderem Wert bei ihrer Anwendung auf Gegenstände aus Eisen und Stahl, die einer Wärmebehandlung unterworfen werden sollen. Wiennachstehend beschrieben, haben sie eine sehr wertvolle Wirkung hinsichtlich der Herabsetzung der Bildung von Zunder auf ein Minimum. Die Gründe der Wirksamkeit der Anstrichmit tel sind nicht mit Gicherheit bekannt. Es ist, jedoch anzunehmen, daß bei Wärmebehandlung-däs Aluminium zu Aluminiumoxyd umgewandelt wird, wobei dieses vorzugsweise auf dem Grundmetall (z.B. Eisen oder Stahl) oxydiert wird und dadurch die Oxydation des Grundmetalls auf ein Minimum herabgesetzt wird und das Aluminiumoxyd sich'dann mit dem feuerfesten Oxyd vereinigt, um ein hoch feuerfestes sprödes Spinell zu erzeugen. Nachdem mit den Verzunderung verhütenden Anatrichmitteln gemäß der Erfindung behandelte Metallgegenstände unter Bedingungen wärmebehandelt worden sind, die gewöhnlich eine ernsthafte Verzunderung des Metalls verursachen, kann das Anstrichmittel leicht von der Oberfläche der betreffenden Gegenstände entfernt werden, und es'ist gefunden worden, daß ein verhältnismäßig sehr kleiner Verlust an Grundmetallen infolge von Verzunderung vorhanden ist.Anti-scaling paint for application on metal surfaces The invention relates to coating compositions for application or use on metal surfaces are intended to reduce surface oxidation phenomena, such as loss of surface metal in the form of oxide scale or decarburization Lower the minimum. Such surface coating compositions are described below for the sake of brevity as "paints against scaling" (anti-scaling Paints). According to the invention is a paint Provided against scaling, the aluminum metal in powder form, one or more refractory oxides of divalent metals or a compound which these with Heating results, and optionally comprises a binder. The paint is located usually in liquid form, although not necessary, and can be a Suspending agents included in order to suspend the solids in the liquid medium to support, the divalent metal is preferably one of its Oxide is known to combine with aluminum to form a spinel, and can in particular consist of zinc or magnesium. 'The paints against Scaling according to the invention are of particular value in their application Objects made of iron and steel that are to be subjected to heat treatment. Vienna described below, they have a very valuable effect in terms of reducing the formation of scale to a minimum. The reasons for its effectiveness the paints are not known with certainty. It is to be assumed, however, that during heat treatment the aluminum is converted to aluminum oxide, this being is preferably oxidized on the base metal (e.g. iron or steel) and thereby the oxidation of the base metal is reduced to a minimum and the aluminum oxide then unites with the refractory oxide, a highly fireproof to produce brittle spinel. After using anti-scaling agents metal objects treated according to the invention are heat treated under conditions which usually cause severe scaling of the metal, the paint can be easily removed from the surface of the objects concerned and it’s been found that a comparatively very small loss is present on base metals as a result of scaling.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Massen können auf die zu schützenden Metalloberflächen auf verschiedene Weise aufgebracht werden. Beispielsweise kann ein -trockenes pulverförmiges Produkt durch eine Wärmequelle auf die Metalloberfläche aufgesprüht werden; eine solche Masse braucht lediglich aus der Aluminium-Oxyd-Mischung mit einem geeigneten Bindemittel, wie einem wärmehärtbaren Harz, z.B. einem Phenolformaldehydharz, zu bestehen. Gegebenenfalls kann das Verzunderung verhütende Anstrichmittel in Form einer Suspension'in einem flüssigen Träger aufgebracht werden, wobei in diesem Fall ein geeignetes Suspendiermittel für die festen Bestandteile der Masse vorhanden sein kann. Nach Auftragen des Anstrichmittels, z.B. durch Aufsprühen, Tauchen oder Bürsten, kann das Anstrichmittel trocknen gelassen bzw. getrocknet werden, bevor der Metallgegenstand in einem Ofen für den Wär'mebehandlungsprozeß eingebracht wird. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein,- eine nasse Beschikkung vorzunehmen, d.h. den Metallgegenstand seiner Wärmebehandlung zu unterwerfen, ohne zuerst den aufgebrachten Schutzüberzug zu trocknen. In solchen Fällen kann es.nicht notwendig sein, ein Bindemittel der Verzunderung verhütenden Masse einzuverleiben. Die Dicke des Schutzüberzugs beträgt im allgemeiner o,15 bis 2 mm, vorzugsweise o,7 bis o,9 mm.The compositions provided according to the invention can be applied to those to be protected Metal surfaces can be applied in various ways. For example, can a -dry powdery product by a heat source on the metal surface be sprayed on; such a mass is only required from the aluminum-oxide mixture with a suitable binder such as a thermosetting resin, e.g. a phenol-formaldehyde resin, to pass. Optionally, the anti-scaling paint can be in the form a suspension'in a liquid carrier, in which case a suitable suspending agent for the solid constituents of the mass is present can be. After applying the paint, e.g. by spraying, dipping or Brushing, the paint can be left to dry or dried before the metal object is placed in a furnace for the heat treatment process. In some cases it may be useful to - carry out a wet loading, i.e. the metal object of its heat treatment to subjugate, without first drying the applied protective coating. In such cases It may not be necessary to incorporate a binding agent into the anti-scaling compound. The thickness of the protective coating is generally 0.15 to 2 mm, preferably 0.7 to 0.9 mm.
Der Aluminiumbestandteil des Anstrichmittels gegen Verzunderung hat vorzugsweise eine feine Teilchengröße, z.B. weniger als o,15 mm, vorzugsweise im wesentlichen weniger als o,o75 mm. Das feuerfeste Oxyd kann als solches zur Anwendung gelangen oder. es kann eine Verbindung des geeigneten zweiwertigen Metalls, z.B. Magnesiumcarbonat, angewendet werden, das bei der Wärmebehandlung in Magnesiumoxyd umgewandelt wird. Das flus sige Medium des Anstrichmittels besteht am zweckmäßigsten aus Wasser, es können jedoch auch andere Medien benutzt werden, z.B. technischer Spiritus, technisches Isopropanol oder wäßriger Alkohol. Wenn das flüssige Medium aus Wasser besteht, wird vorgugsweise destilliertes oder entionisiertes Wasser verwendet, um jede Neigung hinsichtlich eines schädlichen Angriffs auf das Aluminiumpulver auf ein Minimum herabzusetzen.The aluminum component of the paint has anti-scaling properties preferably a fine particle size, e.g., less than 0.15 mm, preferably im substantially less than 0.075 mm. The refractory oxide can be used as such arrive or. a compound of the appropriate divalent metal, e.g. Magnesium carbonate, which is converted into magnesium oxide during heat treatment is converted. The liquid medium of the paint is the most appropriate from water, but other media can also be used, e.g. technical Spirit, technical isopropanol or aqueous alcohol. When the liquid medium consists of water, preferably distilled or deionized water is used, any tendency towards harmful attack on the aluminum powder reduce to a minimum.
Wenn einige von den vorstehend geschilderten flüssigen Medien verwendet werden, besteht zuweilen die Neigung, daß das Anstrichmittel schwach alkalisch in der Reaktion ist, vermutliah infolge einer geringen Löslichkeit des feuerfesten Oxyds oder z.B. des als.Vorläufer dienenden zweiwertigen Metallcarbonate; unter diesen Bedingungen besteht die Neigung, daß das pulverförmige Aluminiummetall reaktiv wird.When using some of the liquid media outlined above there is sometimes a tendency that the paint is weakly alkaline in the reaction is, presumably, due to a low solubility of the refractory Oxide or, for example, the divalent metal carbonate serving as a precursor; under under these conditions there is a tendency that the powdered aluminum metal becomes reactive.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist daher ein Anstrichmittel-gegen Verzundern der obenangegebenen Art vorgesehen, bei welchem die Aluminiummetallteilchen oder die Teilchen von feuerfestem zweiwertigem Metalloxyd oder eine dieses ergebende Verbindung oder beide mit eifern inerten Überzug versehen sind, um ihre gegenseitige Einwirkung in wäßrigem Medium, auf ein Minimum herabzusetzen.According to a further feature of the invention is therefore a paint against Scaling of the type indicated above is provided in which the aluminum metal particles or the particles of refractory divalent metal oxide or a result thereof Compound or both are provided with an inert coating to their mutual Reduce exposure to an aqueous medium to a minimum.
Durch diese Maßnahme können die Nachteile alkalischer Reaktionen auf ein Minimum herabgesetzt oder vermieden werden. 'Der Überzug kann aus einem inerten Material, wie einem natürlichen oder synthetischen Harz oder Polymeren oder einem Wachs oder einer wachsartigen Substanz, z.B. Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen, Kolophoniumharz, Phenolformaldehyd oder Harnstoff-Formaldehydharz, Stearinsäure oder Amidwachs bestehen.This measure can reduce the disadvantages of alkaline reactions minimized or avoided. 'The coating can consist of an inert Material such as a natural or synthetic resin or polymer or a Wax or a waxy substance, e.g. polyethylene, polytetrafluoroethylene, Rosin resin, phenol formaldehyde or urea-formaldehyde resin, stearic acid or amide wax.
Es hat sich als besonders wertvoll herausgestellt, auf den AluminiUlnteilchen
für diesen Zweck einen Aluminiumoxydüberzug von wenigstens 2 Mikron Dicke vorzusehen.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung dieses Überzugs*besteht darin, das pulverförmige
Aluminium der.Behandlung mit einer heißen wäßrigen Lösung. eines Oxydationsmittels,
z.8. Natriumchromatlösung, zu unterwerfen. Gegebenenfalls kann ein Schutz der Aluminiumteilchen
in den Massen durch die Verwendung von an sich bekannten pIi-Pufferlösungen oder
durch den Zusatz von irgendwelchem der stickstoffhaltigen Verbindungen, die an sich
zur Verwendung als Korrosionninhibitoren.bekannt sind, wie z.B.
Das Suspendiermittel kann aus irgendeiner Verbindung bestehen, deren Fähigkeit zum Suspendieren von festem teilchenförmigem Material in einem wäßrigen Medium bekannt ist, und soll entweder feuerfeste Eigenschaften aufweisen oder vollständig nach Zündung abbrennen. Bentonit oder andere feuerfeste Tone von ähnlichen Eigenschaften sind einerseits geeignet, während organische kolloide Materialien, wie Celluloseäther und -derivate, andererseits am zweckmäßigsten sind.The suspending agent can consist of any compound, their Ability to suspend solid particulate matter in an aqueous Medium is known and should either have refractory properties or completely burn off after ignition. Bentonite or other refractory clays of similar properties are on the one hand suitable, while organic colloidal materials, such as cellulose ethers and derivatives, on the other hand, are most convenient.
Das Verzunderung verhütende Anstrichmittel kann auch ein Bindemittel umfassen, das dazu dient, eine Matrix für die festen Bestandteile in den getrockneten Anstrichmittelfilmen herzustellen. Es kann irgendein übliches Bindemittel für Farben oder Anstrichmittel zur Anwendung gelangen. Es ist jedoch gefunden worden, daß aufgrund des hohen Grades an Festigkeit gegenüber Schlag und mechanischem Abrieb es besonders wertvoll ist, eine wäßrige Polyvinylacetatemulsion zu verwenden und -dadurch das Produkt in Form eines sogenannten Emulsionsanstrichmittels herzustellen. Durch geeignete Wahl des benutzten Materials können dem Anstricrunittel thixotrope Geleigenschaften erteilt werden.The anti-scaling paint can also be a binder include, which serves to create a matrix for the solid components in the dried To produce paint films. It can be any common paint binder or paints are used. However, it has been found that due to the high degree of resistance to impact and mechanical abrasion makes it especially is valuable to use an aqueous polyvinyl acetate emulsion and thereby that Manufacture product in the form of a so-called emulsion paint. Through suitable Choice of the material used can give the paint thixotropic gel properties be granted.
Während die relativen Anteile von Aluminium und feuerfestem Oxyd in weitem Umfang variiert werden können, hat es sich allgemein als zweckmäßig herausgestellt, daß das Aluminium 3o bis 7o Gew.;ö der Gesamtmenge von Aluminium und feuerfestem Oxyd darstellt Ein Anteil von Aluminium über 7o% kann, obwohl er noch wirksam ist, in manchen Fällen zu Nachteilen führen, z.B. weil Aluminium in die Oberfläche des Grundmetalls eindringt.While the relative proportions of aluminum and refractory oxide in Can be varied widely, it has become general as expediently found that the aluminum 3o to 7o wt.; ö the total amount of Aluminum and refractory oxide represents a proportion of aluminum over 7o%, although it is still effective, in some cases lead to disadvantages, e.g. because aluminum penetrates the surface of the base metal.
Der Anteil des gegebenenfalls benutzten Bindemittels wird so gewählt,
daß die erforderlichenBindeeigenschaften und Festigkeit gegenüber Abrieb erteilt
werden. Im Fall von Polyvinylacetat-'Emulsionabindemitteln liegt der optimale Anteil
von Polyvinylacetat gewöhnlich innerhalb des Bereichs von 1 bis
Bei jedem der Beispiele 1 bis 3 war das Aluminiumpulver mit Natriumchromat
und Natriumsilicatlösung vorbehandelt, um
Der Anstrich bleibt bis zu 5 Stunden bei Temperaturen von etwa 115o bis zu 135o°.0 wirksam.The paint stays for up to 5 hours at temperatures of around 115o effective up to 135o ° .0.
Bei einem Versuch bei Anwendung auf EN8 Stahlblöcke, die auf 125ood
i Stunde erhitzt waren, wurde'gefunden, daß der Metallverlust durch Verzundern im
Vergleich zwischen nicht angestrichenen Blöcken und mit dem Verzunderungverhütenden
Anstrichmittel dieses Beispiels gngestrichenen Blöcken wie folgt war: _ Nicht überzogene
Blöcke Metallverlust 180 mg/cm2 angestrichene Blöcke Metallverlust 2o,mgfcm2.
Metallverlust der überzogenen Proben 119.mg/em2 Idetallverlust der
nicht überzogenen Proben 29o mg/cm 2 Beispiel _4 Im folgenden ist@ein Anstrichmittel-auf
Spiritusbasis für Trockeneinsatz angegeben, das oberhalb 115o°0 wirksam ist:
Muster*von EN8-Stahl, die zur Schaffung eines o,76 mm dicken Überzugs besprüht waren, wurden trocknen gelassen, bevor ein Einsatz in einen elektrischen Muffelofen während 1 Stunde bei 12ooo0 erfolgte.Sample * of EN8 steel used to create a 0.76 mm thick coating Sprayed were allowed to dry before being used in an electric Muffle furnace took place for 1 hour at 12,000.
Metallverlust des überzogenen Musters ' 26 mg/CM 2 Metallverlust des nicht überzogenen Musters 2oo mg/cm 2 Beispiel 5 . Ein weiteres Anstrchmittel auf Spiritusbasis für Trockeneinsatz, das jedoch einen Fluoridzusatz enthält, um bei niedrigeren Temperaturen wirksam zu sein, ist ähnlich wie-das Mitliel gemäß Beispiel 4, mit der Ausnahme, daß 3% Magnesiumfluorid eine ähnliche Menge des I-sopropanolträgers ersetzten. Es wurden EN8-I4uster wieder besprüht, um einen Überzug von 0,76 mm Dicke herzustellen, der trocknen gelassen wurde, bevor die Muster einem Erhitzungszyklus von 8oo bis 12oooC-in,4 Stunden unterworfen wurden, dem eine weitere Erhitzung während einer Stunde bei 12ooo0 folgte.Metal loss of the coated sample 26 mg / CM 2 Metal loss of the uncoated sample 200 mg / cm 2 Example 5 . Another spirit-based paint for dry use, but containing a fluoride additive to be effective at lower temperatures, is similar to that of Example 4, except that 3% magnesium fluoride replaced a similar amount of the isopropanol carrier. EN8-14 samples were re-sprayed to produce a coating 0.76 mm thick, which was allowed to dry before subjecting the samples to a heating cycle of 800 to 1200oC-in.4 hours followed by an additional heating at 1200o0 for one hour followed.
w Metallverlust von dem überzogenen Muster 7o mg/cm2 Metallverlust
von dem nicht überzogenen Muster 21o.mg/cm2 In den folgenden beiden Beispielen wird
vön einem Zusatz von Ohromat zu der Masse selbst Gebrauch gemacht, in der es einen
Angriff auf das Aluminium inhibiert. Wenn diese Methode
angewendet
wird, wird ein,Zusatz von -o,1 bis 15%, vorzugsweise etwa 5ö, eines.wasserlöslichen
Chromats, z.B. Natrium-oder Kaliumchromat, benutzt.
Metallverlust der überzbgerien'Muster .42 mg/em2 Metallverlust der. nicht überzogenen Muster " 310 mg/cm2 - Beispiel 7 Eine weitere Masse wurde genau wie für Beispiel 6 hergestellt mit der Ausnahme, da8 Zinkoxyd; anstelle von 1agnesiumoxyd benutzt wurde. Diese Masse wurde verwendet, um-EN8-Muster mit einem überzüg mit einer Dicke von o,76 mm zu versehen. Die getrockneten Muster-wurden einem Erhitzungszyklus,von 6oo bis 12ooo0 in 3 Stunden unterworfen, wonach eine Erhitzung während einer weiteren Stunde bei 12oo0C folgte.Metal loss of the coated pattern .42 mg / em2 Metal loss of the. uncoated specimen " 310 mg / cm2 - Example 7 Another mass was prepared exactly as for Example 6 except that zinc oxide was used instead of magnesium oxide. This mass was used to make-EN8 specimen with a coating with a thickness The dried samples were subjected to a heating cycle from 600 to 120000 in 3 hours, followed by heating for a further hour at 1200C.
Metallverlust des überzoger;:n Musters 60 mg/em2 Metallverlust
des-nicht überzogenen Musters 43o mg/cm2. Beispiel 8
Dieses Beispiel beschreibt
ein Verfahren, nach welchem eine lange Lagerlebenszeit für die wäßrigen Zunderung
verhütenden Anstrichmittel erhalten werden kann. Gemäß diesem Beispiel ist die Bildung
einer zweiteiligen Zusammensetzung vorgesehen, wobei die beiden Teile getrennt gelagert-und,
wenn dies für den Gebrauch erforderlich ist, zusammengemischt werden. So können
die folgenden beiden.Zusammensetzungen hergestellt werden: Packung A .Pulverförmiges
Aluminium 6o,25 Pufferlösung . 32940 ö wäßrige Polyvinylacetat®_mulsion ' '(13olimul
1175) 6,75 Natriumcarbozymethyloellulose 0,60 ;ä.
Die Pufferlösung
besteht aus einer wäßrigen Lösung, die 3,63 g/1 Kaliumdihydrogenphosphat, 5,68 g/1
Dinatriumhydrogenphosphat und 2o g/1 Thioharnstoff als Inhibitor enthält.
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