DE2119778A1

DE2119778A1 - Leichtschmelzende Emailfritten für Aluminium

Info

Publication number: DE2119778A1
Application number: DE19712119778
Authority: DE
Inventors: Otto 5063 Overath. C03c 17-06 Krist
Original assignee: Bayer Rickmann GmbH
Current assignee: Bayer Rickmann GmbH
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1972-11-16
Also published as: FR2134418A1; NL7205362A; BE782468A

Description

BAYER RICKMANN GMBH

GB/Schr Köln-Kalk, 22. April 1971

Leichtschmelzende Emailfritten für Aluminium

Die Emaillierung von Aluminium mit glasartigen Emailfritten 1st seit vielen Jahren bekannt. Als Oberflächenschutz findet sie vorzugsweise Anwendung in der Architektur und seit Jahren in verstärktem Umfang auch auf dem Gebiet der Kochgeschirre aus Aluminium. Infolge ihrer Temperaturbeständigkeit 1st die Emaillierung gerade in letztem Falle der ideale Oberflächenschutz, der auch gleichzeitig dekorative Aufgaben erfüllt.

Aluminium hat einen niedrigen Schmelzpunkt von 660°C, Al-Legierungen zeigen wegen der Ausbildung von Eutektika noch niedrigere Schmelzpunkte. Emailfritten für Aluminium müssen deshalb bei Temperaturen aufgebrannt werden, die wesentlich unter 66O°C liegen, vorzugsweise bei 500 bis 56O⁰C.

Die bisher hauptsächlich verwendeten Al-Emailfrijbten sind silicatische Gläser mit einem Bleioxidanteil bis zu 50 % und höher. Der Bleigehalt erfordert bei der Verarbeitung die Einhaltung von Schutzmaßnahmen für die Arbeiter und schränkt das Anwendungsgebiet dieser Emailfritten stark ein. Ein weiterer Nachteil der bleihaltigen Emailfritten ist ihre schlechte Verträglichkeit mit Parbkörpern auf der Basis von Cadmiumsulfid und Cadmiumselenid (Cadmiumgelb und Cadmiumrot). Es bilden sich Mißfärbungen durch Reaktionen zwischen dem Bleigehalt dieser Emails und dem Schwefel- oder Selengehalt der oben erwähnten Farbkörper, die eine solche Emaillierung

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technisch unbrauchbar machen. Selbst ein Zusatz von Cadmiumoxid zu bleihaltigen Emailfritten kann die Farbverträglichkeit mit Cadmlumfarbkörper nur bedingt verbessern.¹ Ein weiterer Nachteil dieser Emailfritten ist ihre Empfindlichkeit gegen ' Staub mit reduzierenden Beimengungen, wie z. B. organischen Materialien. Bleioxid wird bei den hier üblichen Einbrenn— temperaturen durch organische Substanzen örtlich reduziert, wodurch Fehler in der Emaillierung auftreten, die den Betriebsablauf empfindlich stören und umfangreiche Schutzmaßnahmen gegen Staubbefall erfordern.

Es sind außerdem Emailzusammensetzungen bekannt geworden, die anstelle von Siliciumdioxid eine Kombination von Phosphorpentoxid und Aluminiumoxid etwa im Verhältnis 1 : 1 enthalten. Diese Kombination verhält sich im Glasgitter wie Siliciumdioxid und erlaubt die Herstellung von leichtschmelzenden Emailfritten, die auch für Aluminium geeignet sein sollen. Die chemische Beständigkeit solcher Phosphatemails ist jedoch außerordentlich gering und reicht für die meisten Anwendungsgebiete nicht aus.

Es wurden nun leichtschmelzende silicatische Emailfritten für Einbrenntemperaturen unterhalb 6oo°C gefunden, die durch einen Gehalt an Zinndioxid zwischen 1 und 15 % gekennzeichnet sind. Es wurde unerwartet gefunden, daß ein Zusatz von Zinndioxid' zu silicatischen Emailfritten die Schmelzbarkeit entscheidend herabsetzt. Aluminium-Emailfritten auf silicatischer Basis mit niedrigem Schmelzpunkt sind bekannt* jedoch keine mit guter chemischer Beständigkeit, speziell in Abwesenheit von Bleioxid. Das Zinndioxid.verbessert unerwartet die Fließeigenschaften der Emailfritten, so daß sich eine Fritte ergibt, die analog den Fritten auf Bleisilicat-Basls

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zu verarbeiten ist, und zwar bei 5OO bis 56O⁰C. Der Zinndioxidgehalt ergibt zusätzlich eine gute chemische Beständigkeit und Verträglichkeit mit auf dem Emailgebiet üblichen Farbkörpern, speziell Cadmiumsulfid bzw. -selenid.

Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen zinndioxidhaltigen Emailfritten liegt innerhalb der folgenden Grenzen:

10 - 50 % 1 - 10 %

Alkalioxide	10 - 40 % .
TiO₂	5 - 30 %
SnO₂	ι - 15 %
sowie gegebenenfalls zur	Variation der Eigenschaften
P₂O₅	0 - 10 %
ZnO	0 - 10 %
ZrO₂	0 - 10 %
P	0 - 10 #.

Diese Emailfritten haben nicht nur eine gute Verträglichkeit mit Cadmiumfarbkörpern, sie sind auch wegen der Abwesenheit von Blei unempfindlich gegen Staub mit organischen Beimengungen. Als weiteren Vorzug ermöglicht die Abwesenheit von Blei den Aufbau eines physiologisch unbedenklichen Emails, das somit auch für die Kochgeschirremaillierung geeignet ist.

Verarbeitung und Einbrenntemperatur der erfindungsgemäßen Emailfritten unterscheiden sich nicht von den bleihaltigen Emailfritten, wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt wird:

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Beispiel 1

Ein Rohstoffgemisch gemäß folgender Rezeptur

Siliciumdioxid	27,3	Gew.T.
Lithiumcarbonat	4,9	tt
Natriumcarbonat	32,5	η
Kaliumcarbonat	13,2	ⁿ
Titandioxid	21,0	11
Aluminiumoxid	1,5	R
Mononatr iumpho s phat	6,1	tt
Pyrobor	10,0	tt
Zinndioxid	5,0	ti
Natriumnitrat	3,3	It

124,8 Gew.T.

- diese Rohstoffmischung besitzt folgende oxydische Zusammensetzung :

SiO₀ . 27,3

d.

Li₂O 2,0

Na₂O 24,4

K₂O 9,0

TiO₂ " 21,0

Al₂O₅ 1,5

P₂Oc; 2,8

B₂O₅ 7,0

> SnO₂ 5.0

100,0

wird in einem Schamotte-Tiegel bei einer Temperatur von 1100 bis 1150⁰C und einer Schmelzdauer von 30 Minuten zu einer klaren Schmelze abgeschmolzen und durch Eingießen in Wasser abgeschreckt.

Nach dem Trocknen dieser Emailfritte wird sie auf einer Kugelmühle zu einem Schlicker vermählen.

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ORIGINAL INSPECTED

-■:■-...- - . /ν,— 209847/0905

Fritte	100 Gew.T
"Cadmiumrot"	5 "
Borsäure	2 "
Wasserglas	2 "
Kalilauge	CVl
Wasser	45 "

Die Mahlfeinheit des Schlickers soll so sein, daß auf einem Sieb mit 16.900 Maschen/cm nur ein Rückstand von etwa 1 # zurückbleibt.

Ein Blech aus Reinaluminium von 1 mm Stärke wird durch Glühen bei 540°C gereinigt und entfettet. Der oben beschriebene Emailschlicker wird durch Spritzen in einer Schichtstärke aufgetragen, die einer Schichtdicke von 0,08 mm am gebrannten Email entspricht. Nach dem Trocknen wird dieser Emailauftrag durch Brennen bei 540°C zu einem glatten Film verschmolzen.

Die Emailschicht zeigt nach dem Abkühlen eine einheitliche rote Färbung wie sie dem eingesetzten Cadmiumrotfarbkörper entspricht, ohne lokale oder über die ganze Fläche verbreitete Mißfärbungen.

Emaillierungen nach Beispiel 1 können mit beliebig anderen in der Emailindustrie üblichen Farbkörpern durchgeführt werden.

Beispiel 2

Eine nach Beispiel 1 abgeschmolzene Fritte wird nach dem gleichen Verfahren gemäß folgendem Versatz vermählen:

Fritte	100 Gew.T.	- 5 -
Spinellblau	5 ^rt
Borsäure	2 "
Wasserglas	2 "
Kalilauge	2 "
Wasser	45 "

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2. Hy/78

Nach dem Auftragen und Einbrennen gemäß Beispiel 1 wird eine gute glänzende, blaue Emaillierung erhalten. Auch die Emaillierungen sind glatt und ohne Mißfärbungen.

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Claims

Patentansprüche;

Leichtschmelzende silicatische Emailfritten für Einbrenntemperaturen unterhalb 600°C, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Zinndioxid zwischen 1 und I5 %.

2) Leichtschmelzende silicatische Emailfritten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

10 - 50 %

B₂O₃ 1 - 10 %

Alkalioxide 10 - 40 %

TiO₂ 5 - 30 %

SnO₂ 1 - 15 %.

5) Emails bestehend aus einer Grundlage aus Aluminium oder Leichtmetall-Legierungen und einem glasartigen Überzug mit einer Prittenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2.

4) Farbige Emails gemäß Anspruch 3» bei denen der glasartige Überzug zusätzlich einen Farbkörper enthält.

5) Farbige Emails gemäß Anspruch 4, bei denen der Farbkörper aus Spinellblau, Cadmiumsulfid und/oder Cadmiumselenid besteht.

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ORlGfNAL INSPECTED