DE1927297A1 - Verfahren zur Herstellung dauerhafter kontrastierender,farbiger Muster auf Metall - Google Patents
Verfahren zur Herstellung dauerhafter kontrastierender,farbiger Muster auf MetallInfo
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Description
PATF NTA N WA L*1' E
dr.w. Schalk · dipl.-inc. p. Wirth · dipl.-ing. g. Dannenberg
6 FRANKFURT AM MAIN
Case AL 332 ¥d/Bi
ALLEGHEFY LIE)LTOI STEEL CORPORATION
2000 Oliver Building,
Pittsburgh; Pennsylvania, USA
Verfahren 3Ur Herstellung dauerhafter kontrastierender,
farbiger Muster auf Metall.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren aur
Herstellung von Mustern,·Zeichen und dergl. auf Metall, und
sie betrifft insbesondere die Herstellung dauerhafter farbiger Muster auf Metalloberflächen.
Es gibt bisher kein zufriedenstellendes wirtschaftliches Verfahren, mit dem architektonische Teile mit Zeichen, Parbflächen,
Mustern und dergl. versehen werden können, die sowohl farbig, ansprechend und kontrastreich wie auch dauerhaft und
witterungs- und abnutzungsbeständig sind.
Die gewünschte ästhetische Wirkung kann zwar z.B. durch
Farbauftrag erzielt werden, aber dieses Verfahren liefert keine dauerhaften Muster, da sich die Farben versetzen und ihre
Adhäsion nachläßt. Dies .tritt besonders dann aufs wenn die
Bemalung plötzlich starken TemperaturSchwankungen' ausgesetzt
wird oder wenn die Farbe mit korrodierenden Substanzen in Berührung kommt.
Eine gute Haltbarkeit des Musters kann gegebenenfalls erzielt werden, wenn man bestimmte Metalle oder eine
Kombination von Metallen verwendet, die vorgeformt und mechanisch oder chemisch behandelt wurden, aber der
farbige, kontrastreiche Effekt tritt nicht auf. Werden unterschiedliche Metalle verwendet und zur Erzielung von
Farbe und Kontrast miteinander kombiniert, so leidet wiederum die Haltbarkeit, da die unterschiedlichen Metalle
unter den Witterungseinflüssen meist an den Berührungsflächen korrodieren.
Aufgabe der icorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung
eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Herstellung von dauerhaften farbigen Mustern, Zeichen und dergl.(im folgenden
werden immer nur stellvertretend "Muster" genannt werden) auf Metalloberflächen, wobei insbesondere die
natürliche Oberflächenbeschaffenheit und Textur des
Metalls nicht beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß kann ein Metall dauerhaft gefärbt und mit
einem Muster versehen werden, wenn man es auf folgende Weise behandelt, wobei die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensstufen
davon abhängen kann, ob der Hintergrund, das Muster oder beides gefärbt werden soll:
a) Behandlung des Metalls zur Färbung seiner Oberfläche,
b) Aufbringen des gewünschten Musters auf das Metall unter Freilegung des Grundmetalls, und
c) Aufbringen eines wärme- und korrosionsfesten transparenten Überzuges auf dem xnit dem Muster versehenen
Metall.
Bei einem Ausführungsbei spiel des erfindungsgernäßen Verfahrens wurde rostfreier Stahl verwendet, der zur Färbung
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■ - 3 -■
seiner Oberfläche 10 Minuten auf 5380G erhitzt, mechanisch
mit einem Muster versehen, mit einer Silikatlösunc
überzogen und dann 5 Minuten auf 2880C erhitzt wurde, ur
den Überzugs wärme- und korrosionsfest zu machen.
Es wurde gefunden, dass jedes Metall, insbesondere Stahl,
Messing, Kupfer, Aluminium, Zink und Magnesium, mit einem
dauerhaften, kontrastierenden Muster versehen v/erden kann, wenn es erfin-dungsgemäß behandelt wird. Das erfindungsgemäße
Verfahren besteht aus folgenden Stufen, deren Reihenfolge variieren kann, je nachdem, ob das Muster oder
der Hintergrund farbig sein soll oder Hintergrund und Muster kontrastierende Farben aufweisen sollen:
a) Behandlung des Metalis zur Färbung der Metalloberfläche,
v
b) Auftragen des gewünschten Musters unter Freilegung
des G-rundmetalles, und
c) Aufbringen eines wärme- und korrosionsfesten
transparenten Überzuges auf dem mit einem Muster versehenen Metall.
Es sind verschiedene Verfahren zum Färben von Metallen bekannt. Ein Beispiel dafür sind Oxydationsbehandlungen,
die verschiedene Oberflächenfärbungen liefern,, wenn das Metall an der Luft oder in einer entsprechend gewählten
Atmosphäre erhitzt und anschließend konditioniert wird, oder chemische Behandlungen, bei denen die Metall-
man Oberflächen selektiv= gefärbt werden, wenn/das Metall
in ein Bad aus geschmolzenem Metallsalz oder Nitrat oder in ein Säurebad taucht oder mit verschiedenen
Lösungen behandelt, wobei solche von Phosphorsäure, Chromsäure , Phosphaten, Chromaten, Sulfaten, Säuren oder
starke Alkalien , am gebräuchlichsten sind. Weitere
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Verfahren sind-z.B. Aufbringen metallischer Überzüge -;
durch Eintauchen in ein heiße3 Badf Aufsprühen der?
.Metalls oder Aufgalvanisieren. Bei jedem der bekannten
Verfahren hat sich jedoch gezeigt, daß die selektive
Färbung bestimmter Teile des zu behandelnden Metalls
eine Vielzahl schwieriger Vorbereitungsstufen erfordert, , die
das Verfahren wirtschaftlich untragbar machen«
Es wurde nun gefunden, daß mittels des erfindungsgemäßen
^ Verfahrens gewünschte Teile einer Metalloberfläche selektivgefärbt
werden können, so daß Metallgegenstände mit einem gewünschten. Muster versehen werden können, die eine vorn
Hintergrund des Gegenstandes kontrastierende Farbe aufweist«, Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Metalle auf
bekannte Weise gefärbt werden, wie z.B. durch chemische Behandlung, Galvanisieren, Wärmeverfärbung etc., und die Behandlungsweise hängt von der Art des au färbenden Metalls
ab.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Färben von Stahl ist die Wärmeverfärbung, und sie stellt, wie weiter unten näher
erläutert, auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung " einen verhältnismäßig einfachen und wirtschaftlichen Weg
zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse dar.
Beim Erhitzen von Stahl und anderen wärmeverfärbbaren
Metallen wird, je nach gewünschter Farbe, mit unterschiedlichen
Temperaturen, Erhitzungszeiten und Erhitzungsatmosphären gearbeitet. In vielen Fällen erfolgt das Erhitzen
ohne geregelte Atmosphäre, da sich einige Metalle durch Oberflächenoxydation an der Luft verfärben. Werden
jedoch bestimmte Farben gewünscht, so kann das Metall in einer geregelten Atmosphäre, die die erforderlichen
Stoffe zum Färben des Metalls enthält, erhitzt werden.
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_ 5 —
Wie oben bereits ausgeführt, hängt die Temperatur und
die Erhitzungszeit von dem Metall und der gewünschten •Farbe ab. Selbstverständlich sollte die Temperatur so
gewählt werden, daß die Eigenschaften des zu behandelnden Metalls nicht beeinträchtigt werden und keine zusätzlichen
Behandlungsstufen erforderlich sind, bevor das Metall seinem Verwendungszweck zugeführt werden kann. — Das
Muster kann jede beliebige Form aufweisen und in jeder
gewünschten Weise auf dem Metall aufgebracht werden, z.B. durch mechanische, chemische oder elektrische Verfahren oder
auch eine Kombination dieser Verfahren.
Der sura Schutz der gefärbten Metalloberfläche aufgebrachte
Überzug sollte einen, dem Grundmetall angepaßten Ausdehnungskoeffizienten
besitzen? er sollte eine sehr gute Wärme- und Korrosionsfestigkeit aufweisen und darf weder durch
starke TemperaturSchwankungen noch durch korrodierende
Atmosphären angegriffen werden. Außerdem tnuß er transparent
sein, damit die Oberflächenbeschaffenheit des Metalls durch den Überzug klar erkennbar bleibt, gleichgültig, ob die
Oberfläche hochglänzend, matt , gefügeartig oder anderweitig gestaltet ist. I1Ur diesen Zweck eignen sich die verschiedensten
Überzüge, einschließlich der glasartigen Überzüge, wie z.B. Silikate; organische Überzüge wie Acryl- oder
Methacrylsäurepolyraerisate, andere synthetische Harze oder
dgl. Auch andere synthetische Harze mit den gewünschten
Eigenschaften, die aufgrund des raschen Fortschritts auf
diesem Gebiet verfügbar werden, können verwendet werden.
Die Überzüge können in bekannter Weise aufgebracht werden,
z.B. durch Aufbürsten oder Eintauchen oder - bei stärker automatisierten Systemen - durch Aufwalzen oder Aufsprühen.
Viele Überzüge, so auch der zur Zeit bevorzugte Überzug
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für Stahl, nämlich Alkalisilikate, sind Lösungen aurj der
Überzugssubstanz, einem Netzmittel und einem flüchtigen
Träger, wie z.B. Wasser, und benötigen eine Wärmebehandlung,
um unlösliche Überzüge zu ergeben. In einigen Fällen wird durch die Wärmebehandlung das überschüssige Wasser
oder das Lösungsmittel abgetrieben und in anderen Fällen der Überzug oxydiert, wodurch er unlöslich und außerordentlich
widerstandsfähig gegenüber einer Rehydratisie rung wird. Es ist offensichtlich, daß der Überzug um so
^ unlöslicher wird, je mehr Wasser abgetrieben wird, und obgleich es sehr erwünscht ist, einen möglichst unlöslichen
Überzug herzustellen, ist es aus praktischen Erwägungen im allgemeinen wünschenswert, daß ein
Kompromiß geschlossen wird«, Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde fest*-
gestellt, daß eine Wärmebehandlungszeit von 5 Minuten bei 2880O einen ausreichend unlöslichen Überzug liefert,
der keiner nachfolgender Hydratisierung unterliegt. Erfindungsgemäß können auch bestimmte Überzüge mitanderen
Löslichkeitseigenschaften als der gegenwärtig bevorzugte Überzug hergestellt werden, indem man andere
Bedingungen der Wärmebehandlung anwendet.
" es
Es wird darauf hingewiesen, daß/in einigen Fällen notwendig sein kann, das Metall vor der Färbung oder vor Aufbringen
des Überzugses zu reinigen, um seine Oberfläche von Fett- und Ölspuren zu befreien. Falls eine solche Reinigung
erforderlich ist, so genügt es, das Metall auf bekannte Weise, z.B. mit einem handelsüblichen Reinigungsmittel,
zu behandeln, um das Brechen des Wassers auf der Metalloberfläche zu vermeiden.
Wie bereits .ausgeführt, kann entsprechend der gewünschten
Färbewirkung die Reihenfolge der erfindungsgemäßen 3ehandlungsstufen
geändert*werden, oder es können einzelne Stufen wiederholt werden.
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Soll das Muster in der Farbe des ursprünglichen Metalls auf einem Hintergrund in kontrastierender Farbe erscheinen, so wird in folgender Weise vorgegangene
a) Behandlung des Metalls zur Färbung seiner Oberfläche,
b) Aufbringen des gewünschten Musters durch die Farbe hindurch unter Freilegung des Grundmetalls, und
c) Auftragen eines wärme- und korrosionsfesten transparenten
Überzugse-s' auf das so behandelte Metall«
Wird ein farbiges Muster auf einem Hintergrund in der
ursprünglichen Metallfarbe gewünscht, so wird das Verfahren
wie folgt durchgeführt:
a) Überziehen des Metalls raib einem wärme- und korrosionsfesten transparenten Überzug,
"ta) Aufbringen des gewünschten Musters durch den Überzug
hindurch unter Fseilegurag des G-rundmetalls,
o) Behandlung des Metalls snir Färbung der freigelegten
Metalloberflächen und
d) Aufbringen eines wärme- und korrosionsfesten transparenten
Überzuges auf das so mit dem Muster versehene und gefärbte Metall«,
Sollen sowohl das Muster wie auch der Hintergrund farbig sein, so wird in folgender Weise gearbeitet:
a) Behandlung des Metalls zur Färbung der Oberfläche,
b) Aufbringen eines wärme- und korrosionsfesten transparenten=Überzuges auf das gefärbte Metall,
c) Auftragen des gewünschten Musters durch den Überzug und die Farbe hindurch unter Freilegung des Grundmetalls,
■ d) Erhitzen des Metalls zur Färbung der freigelegten Metalloberfläche, und
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e) Aufbringen eines wärme- und korrosionsfesten transparenten Überzuges auf das mit dem Muster versehene
Metall.
Die nachfolgenden Beispiele, bei d.exien rostfreier Stahl
(Typ 304) verwendet wurde, dienen zur Erläuterung des er-•findungsgetnäßen
Verfahrens.
Gefärbter Hintergrund mit Muster in der Farbe des rostfreien Stahls ι
a) Der rostfreie Stahl wurde mit einem handelsüblichen
flüssigen Reinigungsmittel von Fett und Öl befreit und gespült.
b) Der rostfreie Stahl wurde in einem Wärmebehandlungsofen
an der Luft 10 Minuten auf 5380G erhitzt, wodurch
die Stahloberfläche eine gleichmässige,
transparente, goldgelbe Farbe erhielt.
c) Der Stahl wurde mechanisch mit den gewünschten Muster versehen, wodurch die gelbe Färbung auf
den beschrifteten Teilen entfernt und die Stahloberfläche freigelegt wurde.
d) Der rostfreie Stahl wurde dann mit einer Alkalisilikatlösung
überzogen und 5 Minuten in einem Ofen auf 2880G erhitzt, um den Überzug auf dem
mit dem Muster versehenen rostfreien Stahl wärme- ;
und korrosionsfest zu machen.
Farbiges Muster mit Hintergrund in der Farbe des rostfreien Stahls:
a) Der rostfreie Stahl wurde mit einem handelsüblichen
flüssigen Reinigungsmittel gewaschen und gespült.
b) Der rostfreie Stahl wurde mit einer Alkalisilikatlösung
überzogen und 5 Minuten in einem Ofen auf
2880G erhitzt.
*) Must erwache
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■- 9 *·
c) Der rostfreie Stahl wurde mechanisch mit dem
gewünschten Muster versehen, wodurch der GiIikatfilm
unter der Beschriftung entfernt und die Stahloberfläche freigelegt wurde.
d) Der rostfreie Stahl wurde 10 Minuten in Luft in einem Yfärmebehandlungsofen auf 5380C erhitzt, wobei
sich die freigelegte Stahloberfläche goldgelb färbte.
e) Der mit einem Muster versehene und gefärbte rostfreie Stahl wurde mit einer Alkalisilikatlösung
.überzogen und 5 Minuten in einem Ofen auf 2800O
erhitzt5 um den Überzug wärme- und korronionnfont
au machen«
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Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung kontrastierender;, farbiger
Muster auf Metall, "bei dem A) der Hintergrund, B) das
Muster oder G) Muster und Hintergrund gefärbt v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß man
A. a) das Metall zur Färbung seiner Oberfläche behandelt, fc b) das gewünschte Muster auf das Metall unter Freilegung
des Grundmetalls durch die gefärbte Oberfläche hindurch aufbringt} und
c) einen wärme- und korrosionsfesten transparenten Überzug auf dem mit deta Muster versehenen Metall
aufbringt und danach vorzugsweise den Überzug erhitzt, um das gefärbte und mit einem Muster
versehene Metall wärme- und korrosionsbeständig zu machen, oder
B. a) das Metall mit einem wärme- und korrosionsfesten
transparenten Überzug überzieht, b) das gewünschte Muster durch den Überzug hindurch
unter Freilegung des Grundmetalls aufbringt, " c) das Metall zur Färbung der freigelegten Metalloberflächen
behandelt, vorzugsweise den Überzug erhitzt, um das gefärbte und mit einem. Muster versehene
Metall wärme- und korrosionsbeständig zu machen, und
d) einen wärme- und korrosionsfesten transparenten Überzug auf das mit dem Muster versehene und gefärbte
Metall aufbringt und danach vorzugsweise-den Über·^
zug erhitzt, um das gefärbte und mit einem Muster versehene Metall wärme- und korrosionsbeständig zu
machen, oder
C. a) das Metall zur Färbung seiner Oberfläche behandelt,
b) einen wärme- und korrosionsfesten transparenten Überzug auf das gefärbte Metall aufbringt, und vorzugsweise
den Überzug erhitzt, v-a dao gefärbte Metall wärme-
9098Α9/ΠΡ'-, '·
und korrosionsbeständig zu machen,
c) das gewünschte Muster durch den Überzug und die Farbe hindurch unter Freilegung des Grundmetalls aufbringt,
d) das mit einem Muster versehene Metall zur Färbung der freigelegten Metalloberfläche behandelt, und
e) das mit einem Muster versehe und gefärbte Metall mit einem wärme- und korrosionsfestem transparenten
Überzug überzieht unddsaaoh vorzugsweise den
Überzug erhitzt, um das gefärbte und mit einem Muster versehene Metall wärme«= und korrosionsbeständig zu machen. ·
2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Metall Stahl, Messing, Kupfer, Aluminium, Zink oder
Magnesium verwendet wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 ~ 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall durch Wärmeverfärbung, vorzugsweise
in einer geregelten Atmosphäre, farbig macht..
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Metall vor der ersten Behandlungsstufe reinigt.
5. Verfahren nach Anspruch 1S dadurch gekennzeichnet, daß
man zur Durchführung der Ausführungsform A als Metall
rostfreier Stahl verwendet, diesen bei einer Temperatur von etwa 538 G etwa 10 Minuten lang zur Färbung der
Oberfläche wärmebehandelt und den Überzug bei einer Temperatur von etwa 2880G für etwa 5 Minuten erhitzt.
6«, Verfahren nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man zur Durchführung der Ausführungsfοrra B als Metall
rostfreier Stahl verwendet, diesen bei einer Temperatur von etwa 5380C etwa 10 Minuten lang zur Färbung der
Oberfläche in Stufe c) wärmebehandelt und den Überzug
bei einer Temperatur von etwa 288°i nach den Stufen a) und d) erhitzt.
bei einer Temperatur von etwa 2880G für etv/a 5 Minuten
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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß r
man zur Durchführung der Aus führungs form 0 nie, Kotall .
rostfreier Stahl verwendet, diesen "bei einer Temperatur
von etwa 538 G etwa 10 Minuten lang zur Färbung der Oberfläche in Stufen a) und d) wärmebehandelt und den
Überzug bei einer Temperatur von etwa 2880G für etv/a
5 Minuten nach Stufen b) und e) erhitzt.
909849/005
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