DE2236274B2 - Wärmehärtende Beschichtungsmasse - Google Patents
Wärmehärtende BeschichtungsmasseInfo
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
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Description
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Die Erfindung betrifft eine wärmehäriende BeschichtungMTiasse,
bestehend aus einer Dispersion eines anorganischen festen Materials in Partikelform
mit einer Korngröße von weniger als 44 μ in einer wäßrigen Lösung aus Phosphorsäure, Chromsäure
oder Molybdänsäure bzw. den Metallsalzen dieser Säuren, mit mindestens 1 Mol/l aufgelöstem Phosphat,
mindestens 0,3 Mol/l aufgelöstem Chromat und/oder Molybdat und mindestens 0,5 Mol I aufgelöstem
Metall, wobei das feste Material in Partikelform in einer Menge von etwa 10 bis 2000 g,'l der Lösung
vorhanden ist.
Bei einer bekannten wärmehärtenden Beschichtungsmasse dieser Art (USA.-Patentschrift 3 248 251) ist als
festes Material in Partikelform Aluminiumpulver benutzt worden. Die bekannte Beschichtungsmasse findet
bei Bauteilen von Düsentriebwerken von Flugzeugen Anwendung, um eine höhere Korrosionsbeständigkeit
zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte wärmehärtende Beschichtungsmasse dahingehend
zu verbessern, daß der erreichbare Korrosionsschutz wesentlich erhöht ist. Eine solche Erhöhung des
Korrosionsschutzes könnte durch Hinzufügen von Magnesium erreicht werden, da dieses in der elektrochemischen
Spannungsreihe höher steht und deshalb theoretisch bessere Korrosionsschutzeigenschaften haben
müßte. Falls jedoch reines Magnesiumpulver zu der wäßrigen Meiallphosphat-Chromat-Lösung hin/uneceben
wird, erfolgt eine stürmische Realion und die Auflösung des Magnesiums. D'e Kenntnis, daß
Maenesiuin in der elektrochemischen Spannungsreihe
höher steht, nützt somit nichts, «eil Magnesium mit der es bindenden und dispergierenden Lösung chemisch
reaüiert.
Die Erfindung sieht zur Lösung der Aufgabe vor,
daß mindestens ein Teil des festen " erials eine Leaierun« aus Aluminium und Magnesium ist. die
mindestens 3 Gewichtsprozent Aluminium und mindestens 3 Gewichtsprozent Magnesium enthält.
Es ist zwar an sich bekannt, eine Magnesium-Aluminium-Verbindung in Anstrichmitteln organischer
Art zu verwenden (Patentschrift 38 316 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlip). Als
Bindemittel wird bei den bekannten Anstrichmitteln für die Magnesium-AJuminium-Verbindung PoK\imJ-chlond
verwendet. Selbst wenn diesem bekannten Anstrichmittel reines Magnesiumpulver an Steile der
Magnesium-Aluminium-Verbindung zugefügt würde könnte keine chemische Reaktion erfolgen.
Bei der wärmehärtenden Beschichtungsmasse wird durch die Verwendung einer AIuminium-Magiu-sium-Leaierungdas
Reagieren der wäßrigen Metallphosph.it-Chromat-Lösung
mit dem Magnesium verhindert, so daß die Beschichtungsmasse Magnesium enthält und
damit wesentlich bessere Korrosionsschutz-Eigenschaften und eine gute Spannfestigkeit aufweist.
Ls wurde festgestellt, daß die bekannte wärmehärtende Beschichtungsmasse, also jene, bei der
Aluminiumpulver als organisches festes Material in Partikelform verwendet wird, die günstige Eigenschaft
besitzt, für einen opfernden Korrosionsschutz Sorge zu tragen. Das heißt, wenn beispielsweise das Substrat
für die Beschichtung ein Eisenmetall ist, sich d:;s
Aluminiumpulver in der Beschichtung über elektrochemische Reaktion, die in einer Salzbesprühung oder
in einer ähnlichen korrodierenden Atmosphäre aultreten, allmählich derart opfert, daß keine oder kaum
eine Korrosion des Eisenmetallsubstrals erfolg!. In praktischer Hinsicht bedeutet dies, daß selbst dann.
wenn durch die Beschichtung ein Kratzer hindiirehtieht,
so daß das Eisenmetallsubstrat freiliegt, praktisch keine nennenswerte Korrosion des freigelegten Substratmetalls
erfolgt. Diese Eigenschaft der Opfeifähigkeit der Beschichtung wird dann dadurch verstärkt,
daß diese so verarbeitet wird, daß sie elektrisch leitend ist. Die beste Art, dies zu erreichen, besteht darin, die
Beschichtungsmasse auf Wasserunlöslichkeit bei einer Temperatur auszuhärten, die gleich der Sinterungslempcratur
oder über der Sinterungstemperatur des AluminiumpuKers liegt. Mit anderen Worten, es hat
sich erwiesen, daß eine Härtungstemperatur der bekannten Beschichtungsmasse von etwa 540 C oder
darüber erforderlich ist. Es wurde festgestellt, daß durch eine wännchärtende Beschichtungsmasse gemäß
der Erfindung, bei der das anorganische feste Material in Partikelform eine Legierung aus Aluminium und
Magnesium enthält, ein wesentlich größerer Korrosionsschutz erreicht werden konnte, obwohl die Masse
bei einer Temperatur von nur 315 C ausgehärtet wurde. Dies dürfte auf die Anwesenheit von Magnesium
zurückzuführen sein, und zwar wegen seiner Höherstellung in der elektrochemischen Spannungsreihe, was zu einer noch größeren Opferfähigkeit
führt, wie sie bereits mit Aluminium erreicht wurde. Ferner ist es von Bedeutunii beim Erreichen der
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Gesamtvorteile, daß Legierungen aus Aluminium und anderen Metalle vorhanden sein können, ohne die
Magnesium eine geringere Sinterungsternperaiur als Vorteile aufzuheben, die durch das Verwenden der
! -eines Aluminium haben, weshalb das Erreichen der Magnesium-Aluminium-Kombirierung in der Legie-Verbesserten
Korrosionsbeständigkeit ermöglicht wird, rung erreicht werden. Allgemein können deshalb
obgleich mit einer erheblich niedrigeren und damit 5 Legierungen, die im Rahmen der Erfindung brauchbar
weniger teuren Aushärtungstemperatur gearbeitet sind, von etwa 3 bis 95 Gewichtsprozent Aluminium
^jrdTals sie erforderlich ist, um die besten Ergebnisse und von etwa 3 bis 95 Gewichtsprozent Magnesium
t mit Beschichtungen zu erreichen, die Aluminiumpulver enthalten, wobei mindestens etwa 80 Gewichtsprozent
j a|s das feste Material in Parlikelform enthalten. der Legierung vorzugsweise aus dem Aluminium und
Ϊ Zu beachten ist, daß man erwarten könnte, daß i° dem Magnesium bestehen. Insbesondere zum Errei-
\ Maanesium in der wäßrigen sauren Lösung sehr chen einer relativ glatten Beschichtung, was wiiiischnell
aufgelöst würde, wobei der pH-Wert der Lö- sehenswert und häufig entscheidend ist, insbesondere
suns zwischen 1,6 und 2,7 liegt, weil es eine hohe für Bauteile in Düsentriebwerken, die auf Lufi- oder
Reaktionsfähigkeit hat und weil es die Eigenschaft andere Gasströme treffen, folglich also für Fälle, bei
von Aluminium nicht aufweist, einen dichten Oxyd- 15 denen eine Rauhheit zu einer Turbulenz führen könnte,
film in Gegenwart eines oxydierenden Mittels zu oil- soll die Partikelgröße der Legierung klein sein, nämlich
den. Es ist jedoch ferner festgestellt worden, daß, 44 ;i oder feiner, vorzugsweise kleiner als 10 \i.
wenn gemäß der Erfindung das feste Material in Par- Es liegt natürlich im Rahmen der Erfindung, das tikelform eine Legierung ist, die sowohl Magnesium Aluminium-Magnesium-Legierungspulver in Kombi- »ls auch Aluminium erhält, ausreichend Zeit zwischen 20 nation mit anderen Pulvern als das feste Material in dem Mischen des Magnesium-Aluminium-Legierungs- Partikelform in der Beschichtung zu verwenden. Für pulvers in die Lösung und der Zeit vorhanden ist, bestimmtp Anwendungsfälle kann es sich beispielswenn die Beschichtung nach Auftragen auf das Sub- weise als vorteilhaft erweisen, ein Gemisch von 50 zu 50 Strat durch Wärme ausgehärtet wird, wobei keine aus Aluminiumpulver und Aluminium-Magnesiumtiennenswerte Auflösung des Magnesiums in der sauren 25 Legierungspulver zu verwenden. Die Partikeln der Lösung erfolgt. Nichtsdestoweniger ist es vorteilhaft, Aluminium-Magnesium-Legierung und auch die AIudas Magnesium-Aluminium-Legierungspulver mit der minium-Partikeln, wenne in Gemisch wie vorstehend wäßrigen Lösung nur relativ kurze Zeit vor dem Auf- verwendet wird, sollen vorzugsweise eine im wesenltragen und vor dem Aushärten der Beschichtung durch liehen sphärische Form haben, was häufig als Wärmeeinwirkung zu mischen. 30 »atomisiertes« Pulver bezeichnet wird -■■ dies im Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit Gegensatz zur Verwendung von Flockenmaterial, beiweiteren Merkmalen und Vorteilen näher beschrieben. spiclsweise Flockenaluminium, das üblicherweise in Das Legierungspulver besteht im wesentlichen aus Aluminiumpigmentfarben auf organischer Basis verAluminium und Magnesium mit vorzugsweise zwi- wendet wird. Gemische mit nur 10 Gewichtsprozent sehen 3 und 95 Gewichtsprozent Aluminium, wobei 35 der Aluminium-Magnesium-Legierung, wobei der Rest tier Rest Magnesium ist. Wenn mit einer solchen aus irgendeinem anderen Pulver besteht, sind brauch-Legierung gearbeitet wird, und streng vom Standpunkt bar, je nach dem betreffenden Anwendungsfall, für den des Erreichens der niedrigsten möglichen Sinter- die Beschichtung vorgesehen ist, und je nach den temperatur und damit der niedrigstmöglichen Aus- Eigenschaften, die man haben will. Wenn natürlich härtungstemperatur für die Beschichtungssubstanz, ist 40 ein anderes Pulver in Verbindung mit dem Aluminiumdie am meisten bevorzugte Legierung jene mit 70 Ge- Magnesium-Legierungspulver als das feste Material in wichtsprozent Aluminium und 30 Gewichtsprozent Partikelform in der Lösung verwendet wird, muß das Magnesium, wobei es sich dabei um ein Eutcktikum andere verwendete Pulver in allen Fällen derart sein, handelt. Das Erreichen einer niedrigen Aushärtungs- daß es sich nicht schnell in der sauren Lösung auflöst, temperatur ist jedoch nur ein Faktor in der Wahl der 45 Zusätzlich zu Aluminiumpulver sind als Beispiele für genauen Legierung, mit der gearbeitet wird. Ein ande- andere Pulver zu nennen, die in Kombination mit dem rer Faktor beispielsweise ist jener, um möglichst weit- Aluminium-Magnesium-Legierungspulver verwendet gehend eine Reaktion zwischen der Legierung und der werden, Talk, Zink, Siliciumoxyd, Aluminiumoxyd, wäßrigen sauren Lösung zu verhindern. Wenn alle Chromoxyd (Cr2O3), und die Metallcarbide und Faktoren berücksichtigt werden, ist eine Legierung von 5o Disilicide. Das gesamte feste Material in Partikclform, 50 zu 50 ausgezeichnet und der bevorzugte Bereich das in der Beschichtung enthalten ist, kann irgendwo im liegt zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent Aluminium, Bereich zwischen 10 und 2000g/! betragen, je nach dem wobei der Rest Magnesium ist. Anwendungsbereich der Beschichtung und je nach Jedoch kann auch mit Legierungen gearbeitet wer- dem Atom- oder Molekulargewicht des Partikelmateden, die vorherrschend aus Magnesium und Aluminium 55 rials. Für die meisten Anwendungsfälle jedoch, und bestehen, zusätzlich jedoch ein anderes Metall oder insbesondere für solche Fälle, in denen das feste andere Metalle enthalten. Zu Beispielen für andere Partikelmaterial ganz oder zumindestens vorherr-Metalle, die in der Legierung vorgesehen sein können, sehend das Aluminium-Magnesium-Legierungspulver gehören Zink, Chrom, Zinn, Nickel, Silicium, Titan ist, liegt die Menge an Partikelmaterial, das in der und Kupfer. Jedes Metall, das höher als Eisen in der 60 Beschichtung enthalten ist, vorzugsweise zwischen Reihe der elcktromotiven Kraft von Metallen liegt, etwa 240 und 1000 g 1 Lösung.
wenn gemäß der Erfindung das feste Material in Par- Es liegt natürlich im Rahmen der Erfindung, das tikelform eine Legierung ist, die sowohl Magnesium Aluminium-Magnesium-Legierungspulver in Kombi- »ls auch Aluminium erhält, ausreichend Zeit zwischen 20 nation mit anderen Pulvern als das feste Material in dem Mischen des Magnesium-Aluminium-Legierungs- Partikelform in der Beschichtung zu verwenden. Für pulvers in die Lösung und der Zeit vorhanden ist, bestimmtp Anwendungsfälle kann es sich beispielswenn die Beschichtung nach Auftragen auf das Sub- weise als vorteilhaft erweisen, ein Gemisch von 50 zu 50 Strat durch Wärme ausgehärtet wird, wobei keine aus Aluminiumpulver und Aluminium-Magnesiumtiennenswerte Auflösung des Magnesiums in der sauren 25 Legierungspulver zu verwenden. Die Partikeln der Lösung erfolgt. Nichtsdestoweniger ist es vorteilhaft, Aluminium-Magnesium-Legierung und auch die AIudas Magnesium-Aluminium-Legierungspulver mit der minium-Partikeln, wenne in Gemisch wie vorstehend wäßrigen Lösung nur relativ kurze Zeit vor dem Auf- verwendet wird, sollen vorzugsweise eine im wesenltragen und vor dem Aushärten der Beschichtung durch liehen sphärische Form haben, was häufig als Wärmeeinwirkung zu mischen. 30 »atomisiertes« Pulver bezeichnet wird -■■ dies im Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit Gegensatz zur Verwendung von Flockenmaterial, beiweiteren Merkmalen und Vorteilen näher beschrieben. spiclsweise Flockenaluminium, das üblicherweise in Das Legierungspulver besteht im wesentlichen aus Aluminiumpigmentfarben auf organischer Basis verAluminium und Magnesium mit vorzugsweise zwi- wendet wird. Gemische mit nur 10 Gewichtsprozent sehen 3 und 95 Gewichtsprozent Aluminium, wobei 35 der Aluminium-Magnesium-Legierung, wobei der Rest tier Rest Magnesium ist. Wenn mit einer solchen aus irgendeinem anderen Pulver besteht, sind brauch-Legierung gearbeitet wird, und streng vom Standpunkt bar, je nach dem betreffenden Anwendungsfall, für den des Erreichens der niedrigsten möglichen Sinter- die Beschichtung vorgesehen ist, und je nach den temperatur und damit der niedrigstmöglichen Aus- Eigenschaften, die man haben will. Wenn natürlich härtungstemperatur für die Beschichtungssubstanz, ist 40 ein anderes Pulver in Verbindung mit dem Aluminiumdie am meisten bevorzugte Legierung jene mit 70 Ge- Magnesium-Legierungspulver als das feste Material in wichtsprozent Aluminium und 30 Gewichtsprozent Partikelform in der Lösung verwendet wird, muß das Magnesium, wobei es sich dabei um ein Eutcktikum andere verwendete Pulver in allen Fällen derart sein, handelt. Das Erreichen einer niedrigen Aushärtungs- daß es sich nicht schnell in der sauren Lösung auflöst, temperatur ist jedoch nur ein Faktor in der Wahl der 45 Zusätzlich zu Aluminiumpulver sind als Beispiele für genauen Legierung, mit der gearbeitet wird. Ein ande- andere Pulver zu nennen, die in Kombination mit dem rer Faktor beispielsweise ist jener, um möglichst weit- Aluminium-Magnesium-Legierungspulver verwendet gehend eine Reaktion zwischen der Legierung und der werden, Talk, Zink, Siliciumoxyd, Aluminiumoxyd, wäßrigen sauren Lösung zu verhindern. Wenn alle Chromoxyd (Cr2O3), und die Metallcarbide und Faktoren berücksichtigt werden, ist eine Legierung von 5o Disilicide. Das gesamte feste Material in Partikclform, 50 zu 50 ausgezeichnet und der bevorzugte Bereich das in der Beschichtung enthalten ist, kann irgendwo im liegt zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent Aluminium, Bereich zwischen 10 und 2000g/! betragen, je nach dem wobei der Rest Magnesium ist. Anwendungsbereich der Beschichtung und je nach Jedoch kann auch mit Legierungen gearbeitet wer- dem Atom- oder Molekulargewicht des Partikelmateden, die vorherrschend aus Magnesium und Aluminium 55 rials. Für die meisten Anwendungsfälle jedoch, und bestehen, zusätzlich jedoch ein anderes Metall oder insbesondere für solche Fälle, in denen das feste andere Metalle enthalten. Zu Beispielen für andere Partikelmaterial ganz oder zumindestens vorherr-Metalle, die in der Legierung vorgesehen sein können, sehend das Aluminium-Magnesium-Legierungspulver gehören Zink, Chrom, Zinn, Nickel, Silicium, Titan ist, liegt die Menge an Partikelmaterial, das in der und Kupfer. Jedes Metall, das höher als Eisen in der 60 Beschichtung enthalten ist, vorzugsweise zwischen Reihe der elcktromotiven Kraft von Metallen liegt, etwa 240 und 1000 g 1 Lösung.
kann dabei mindestens in kleinen Mengen in der Was die Rezeptur und die Zusammensetzung der
Legierung enthalten sein, falls erwünscht. Es kann sich wäßrigen Lösung anbelangt, wird auf die USA.-
als vorteilhaft erweisen, solche anderen Metalle in der Patentschrift 3 248 251 verwiesen, und auf alles, was
Legierung mit aufzunehmen, und zwar vom Stand- 65 dort insbesondere im Zusammenhang mit der Lösung
punkt des Erreichens einer Legierung, die einen nie- gelehrt wird, wird hier Bezug genommen. Hier erfolgt
drigen Schmelzpunkt und damit eine niedrige Sinter- jedoch eine Wiederholung insoweit, als die Herstellung
temneratur hat. Das wichtigste ist jedoch, daß diese und die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschich-
iungen ermöglicht werden und daß eine direkte Bezugnahme
auf die genannte Patentschrift erforderlich ist. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, daß das
6\vertige Chrom in der Lösung als Didiromat anstatt als Chromat vorliegen wird, und zwar deswegen, weil
die Lösung sauer ist, wie das vorstehend erwähnt worden ist, und daß deshalb der Begriff *>Chro nal«
hier, wie in der genannten Patentschrift, Dichromai mit umfaßt, und aus Zwecken der Einheitlichkeit in
der Definition von Molkonzentrationen unterstellt wird, daß das Chromat als solches anstatt als
Dichromat vorhanden ist, obgleich in Wirklichkeit das owertige Chrom als Dichromat vorliegt.
In allen Fällen muß die Lösung mindestens etwa 0,3 Mol/i aufgelöstes Chromat oder Molybdal enthalten,
ferner mindestens etwa 0,5 Mol/l aufgelöstes Metall und mindestens etwa I Mol ΐ aufgelöstes
Phosphat. Die bevorzugten Bereiche liegen zwischen 1 und 4 Mol/l aufgelösten Phosphats, zwischen 0.5
und 3 Mol/l Chromat oder Molybdal und zwischen 1 und 4 Mol/l aufgelösten Metalls. Bei der Angabe
dieser Konzentrationen wird auf das spezifizierte Radikal oder lon Bezug genommen und nicht auf das
Salz oder die Säure in der Form, in der der Bestandteil zugesetzt oder in der Lösung vorhanden sein kann,
und in diesen Lehren wird der Begriff »lon«, beispielsweise »Phosphat-Ion« aus Bequemlichkeit verwendet,
um klarzumachen, daß auf das Ion oder Radikal Bezug genommen wird, selbst wenn, je nach der
lonisationskonstanten des betreffenden Bestandteils, ein Teil des aufgelösten Bestandteils, auf den Bezug
genommen wird, tatsächlich nicht in ionisierter oder getrennter Form vorhanden sein sollte.
Das Phosphation, d. h. Anion, kann in die wäßrige Lösung in der Form von Phosphorsäure oder in der
Form von Phosphaten des Metalls oder der Metalle eingeführt werden, die als das Metallkation vorhanden
sein sollen, oder es kann in beiden Formen zugesetzt werden. F.s versteht sich, daß der Begriff »Phosphat«
nicht nur das PO4-lon, sondern auch das HPO1- und
H2PO1-IOn mit umfassen soll. Alle drei beispielsweise
entstehen aus der Dissoziation von H3PO4, und die
Wasserstoffphosphationen sind im allgemeinen mindestens in gewissen Grenzen in den Stoffen gemäß der
Erfindung vorhanden. Wenn Phosphorsäure als Additiv verwendet wird, um die Stoffe herzustellen, wird
vorzugsweise mit der Orthosäure Η.,ΡΟ, gearbeitet,
obgleich die Frfindung auch die Verwendung von anderen Formen vorsieht, beispielsweise die McIa-
oder Pyrosäuren, die alle in Wasser dissoziieren, um
Phosphatanion zu bilden.
Das Chromation kann entweder als Chromsäure oder deren Anhydrid CrO3 oder als ein Chromal oder
Diehromat der Metalle zugesetzt werden, die als Metallation zugesetzt werden sollen. Kombinationen
der Säure und der Metallsalze können natürlich auch verwendet werden. Wenn mit einem Molybdatanion
gearbeitet wird, kann es als Molybdänsäurc oder als das Anhydrid MoO1, oder als Mclallmolybdat zugesetzt
werden. Für die meisten Finsälze der erfindungsgemäßen Substanzen entstellt kein besonderer Vorteil,
das Molvbdation mit aufzunehmen, und Molybdat hat den Nachteil, teuer zu sein, lerner entstehen dadurch
keine Sloffcigenschaften, die ebensogut wie jene sind,
die man mit Chromal erreicht.
Das Metallation kann entweder als ein Mclallphosphal,
-chromat, -dichromat oder, wenn ein MoIyIv dalion gewünscht wird, als ein MclallmoKbdai zugesetzt
werden, wie vorstehend erwähnt. Ferner kann das Metall ganz oder teilweise in der Form des Oxids.
Hydroxids oder Carbonats zugesetzt werden, die sich
in Phosphorsäure oder Chromsäure auflösen, um das Metaüphosphai oder -chromat entstehen zu lassen.
Wenn das Carbonat verwendet wird, entsteht natürlich Kohlendioxid. Hs liegt auf der Hand, daß dann, '.sonn
das Metall in dieser Weise zugesetzt wird, beispielsweise als Oxid, mindestens ein Teil des Phosphats".
ίο Chromats oder Molybdat als Säure oder als .Viureanhvdrid
zugesetzt werden muß, um die Acidität zu erreichen, die für die Säuregrundreaktion erforderlich
ist. Die Metallkationen mit einer Wertigkeit von 2 und 3 sind vorzuziehen, und für die m . ten
Anwendungsfälle der Substanzen ist Magnesiumion besonders vorteilhaft.
Zahlreiche Beispiele für bevorzugte Rezeptuten gemäß dem Vorstehenden folgen; es ist jedoch an
dieser Stelle zweckmäßig, aus Gründen einer unisehenden
Veranschaulichung, eine bevorzugte Rezeptur zu spezifizieren.
Aluminium-Magnesium-Legierung
a? (sphärisch, 5 bis H) ·χ) SO g
Phosphat-Chromat-Metallionlösung . . HK) env1
Lösung hergestellt durch Mischen von
Lösung hergestellt durch Mischen von
Hj4PO1""!85 "„ wäßrige Lösung) 20 cm:l
McO ? g
Mg(H1PO1)., -3 H,O 15 g
MgCn1O7 · 6 H2O" 15g
Wasser bis aufΊ OO cm:1.
Die hergestellte Zusammensetzung, d. h. das Gemisch aus der Aluminium-Magnesium-Legierung und
der Phosphai-Chromat-Mctallionlösung, wird beispielsweise
durch Sprühen, Tauchen, Rollen oder Pinseln auf die Oberfläche aufgetragen, die zu beschichten
ist und anschließend erfolgt eine Aushärtung durch Lrvärmung auf eine Temperatur von mindestens
etwa 315 C. Die optimale Aushärtungstemperatur ändert sich je nach der genauen Zusammensetzung der
Legierungen. Wenn die bevorzugte Legierung verwendet wird (d. h. eine, die zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent
Aluminium und den Rest Magnesium enthält), liegt die bevorzugte Aushärlungstempcratur jedoch im
Bereich von etwa 190 bis 425 C. Nach einem vollständigen Aushärten ist die Beschichtung in Wasssr
unlöslich, selbst bei langer Einwirkung desselben, und die entstehende Beschichtung opfert sich für das
Stahlsubstrat. Die zum Aushärten erforderliche Zeit hängt von der Temperatur ab, mit der gearbeitet wird:
je höher die Temperatur, destoweniger Zeit wird benötigt. Beispielsweise ist für ein durchschnittliches
Aushärten einer bestimmten Beschichtung bei niedriger Temperatur eine Zeitdauer von elwa 50 bis
60 min bei 315 C wünschenswert. Wenn ein schnelles Aushärten erforderlich ist. kann ein Aushärten in
elwa 5 bis 10 Minuten bei 425 C erfolgen. Für ein langsames Aushärten reichen 24 Stunden bei 190 C
aus. Für ein extrem schnelles Aushärten kann mit einer Strahlungserwärmung bei noch höherer Temperatur
mit Vorteil gearbeitet werden. Im allgemeinen können die Substanzen innerhalb relativ weiter Bereiche
nicht zu stark ausgehärtet werden. Folglich gibt es keinen besonderen Nachteil, abgesehen von
den Kosten und eventuellen Temperaturbcgrcn/ungen,
denen das feste Parlikelmaterial oder das betreffende
.las
ds.
ich
las
;n.
eh
η η
Isis,
ds.
ich
las
;n.
eh
η η
Isis,
'C-ZU
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in ?n
m
in ?n
m
Substratmaterial unterliegen, langer oder bei höheren
Temperaturen als erforderlich auszuhärten, beispielsweise 45 min bei einer Temperatur in der Größenordnung
von 370 C, wenn 15 min bei 315 C ausreichen wurden. Die Dicke der Beschichtung nach dem Aushärten
soll vorzugsweise zwischen etwa 0,0127 und 0,508 mm liegen und demgemäß müssen die genaue
Konzentration der flüssigen Zusammensetzung, die aufgetragen wird, und die aufgetragene Menge vorzugsweise
entsprechend eingestellt werden. Mitunter ist es vorteilhaft, zwei oder mehr Beschichtungen mit
oder ohne ein Aushärten zwischen den Beschichtungen aufzutragen. Die Stoffe gemäß der Erfindung haben
ausgezeichnete Oberflächen-Spannungseigenschaften und benetzen das Substrat gründlich. Es ist also kein
Arbeiten mit organischen Benetzungsmitteln erforderlich, um eine gute gleichförmige Beschichtung zu
erreichen.
Wie schon erwähnt, können die Phosphat-, Chromat- und Metallionen dem Stoff in den verschiedensten
Formen zugesetzt werden, d. h. als Säuren oder Säureanhydride, Metallsalze oder hinsichtlich der
Metallionen in einer Form, die sich in den Säuren auflöst, um die Metallsalze an Ort und Stelle entstehen
zu lassen. Die folgenden zusätzlichen Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung.
MgCrO4 · 7 H2O 266 g
H3PO4 98 g
Mg(H2PO4)2 · 3 HX>
272 g
H2O bis auf 1000"cm3.
Legierung 70 Gewichtsprozent Aluminium und 30 Gewichtsprozent Magnesium (sphärisch 5 bis 10 μ) 600 g
Legierung 70 Gewichtsprozent Aluminium und 30 Gewichtsprozent Magnesium (sphärisch 5 bis 10 μ) 600 g
Beschichtet auf Stahlblech und gehärtet bei 315 C 30 min lang.
CrO3 92 g
H3PO4 323 g
MgO 72 g
H2O bis auf 1000 cm3.
50/50 Gewichtsprozent Legierung aus
Aluminium und Magnesium (sphärisch
5 bis 10 μ) 800 g
Beschichtet auf Eisenmetall-Kompressorflügeln (für Düsentriebwerke) und
gehärtet bei 370 C 30 min lang.
MgCr2O7 · 6 H2O 348 g
H3PO4 98 g
Mg(H2PO4)2 · 3 H2O 272 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Legierung 80 Gewichtsprozent Aluminium und 20 Gewichtsprozent Magnesium (5 bis 10 μ) 1000 g
Legierung 80 Gewichtsprozent Aluminium und 20 Gewichtsprozent Magnesium (5 bis 10 μ) 1000 g
Beschichtet auf Stahlblech, gehärtet bei 425 C 10 min lang.
CrO3 100 g
H3PO4 294 g
LiOH 72 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Aluminiumpulver (5 bis 10 μ) 400 g
35
40
45
55
60 50/50 (gewichlsmäßig) Aluminium-Magnesium-Legierung
(5 bis 10 μ). . . .600 g Beschichtet auf Stahlblech und gehärtet
bei 540 C 10 min lang.
MgCr2O7-OH2O 174 g
Na2Cr2O7-IH2O 75 g
MgO 40 g
H3PO4 196 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Legierung 70 Gewichtsprozent Magnesium und 30% Aluminium (5 bis 10 μ).800 g Beschichtet auf nichtrostendem Stahl, gehärtet bei 370 C 10 min lang.
Legierung 70 Gewichtsprozent Magnesium und 30% Aluminium (5 bis 10 μ).800 g Beschichtet auf nichtrostendem Stahl, gehärtet bei 370 C 10 min lang.
AIPO4 122 g
CrO3 100 g
H3PO4 98 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Aluminiumpulver (5 bis 10 μ) 300 g
Zinkpulver (etwa 10 μ) 300 g
50/50 (gewichtsmäßig) Aluminium-Magnesium-Legierung (5 bis 10 μ)... .700 g
Beschichtet und gehärtet wie Beispiel 6.
AlPO4 122 g
CrO3 100 g
H3PO4 98 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Aluminiumpulver (5 bis IO μ) 300 g
Ziiikpulver (etwa 10 μ) 300 g
Legierung 90 Gewichtsprozent Magnesium, 7 Gewichtsprozent Aluminium,
3 Gewichtsprozent Zink 800 g
Beschichtet auf Stahlblech und gehärtet bei 315 C 15 min lang.
MgCr2O7 -6H2O 174 g
Al2(Cr207)3 59 g
MgO 40 t;
H3PO4 40 g
H3PO4 196 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Legierung 88 Gewichtsprozent Mg, 8 Gewichtsprozent Al, 2 Gewichtsprozent Cr und 2 Gewichtsprozent Zn
Legierung 88 Gewichtsprozent Mg, 8 Gewichtsprozent Al, 2 Gewichtsprozent Cr und 2 Gewichtsprozent Zn
(etwa 10 μ) 1000 g
Beschichtet auf Stahlblech und gehärtet bei 315 C 15 min lang.
Beispiel 10
MgCr2O7 · 6 H2O 174 g
AI2(Cr2O7)S 59 g
MgO 40 g
H3PO4 196 g
H2O bis auf 1000 cm3.
Legierung 65 Gewichtsprozent Al, 25 Gewichtsprozent Mg und 10 Gewichtsprozent Zn 800 g
Legierung 65 Gewichtsprozent Al, 25 Gewichtsprozent Mg und 10 Gewichtsprozent Zn 800 g
Beschichtet auf Eisenmetall-Kompressorflügel (für Düsentriebwerke) und
gehärtet bei 370° C 30 min lang.
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Claims (4)
- Patentansprüche:I. Wärmehärtende Beschichtungsmasse, beslehend aus einer Dispersion eines anorganischen festen Materials in Partikelform mit einer Korngröße von weniger als 44 μ in einer wäßrigen Lösung aus Phosphorsäure, Chromsäure oder Molybdänsäure bzw. den Metallsalzen dieser Säuren mit mindestens I Mol pro Liter aufgelöstem Phosphat, mindestens 0,3 Mol pro Liter aufgelöstem Chromat und/oder Molybdat und mindestens 0,5 Mol pro Liter aufgelöstem Metall, wobei das feste Material in Partikelform in einer Menge von etwa 10 bis 2000 g pro Liter der Lösung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des festen Materials eine Legierung aus Aluminium und Magnesium ist, die mindestens 3 Gewichtsprozent Aluminium und mindestens 3 Gewichtsprozent Magnesium enthält.
- 2. Wärmehäriende Beschichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen aus 30 bis 70 Gewichtsprozent Aluminium besteht, während der Rest Magnesium ist.
- 3. Wärmehärtende Beschichtungsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Material außer der Aluminium-Magnesium-Legierung noch e;n weiteres Metall, vorzugsweise Aluminium, enthält.
- 4. Wärmehärtende Beschichtungsmasse nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 10 Gewichtsprozent des gesamten festen Materials in Partikelform in der Substanz die genannte Legierung ist.
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