DE2829959A1

DE2829959A1 - Emaillierte werkstuecke aus temperaturbestaendigen metallen

Info

Publication number: DE2829959A1
Application number: DE19782829959
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Wratil
Original assignee: Reimbold und Strick GmbH and Co
Current assignee: Reimbold und Strick GmbH and Co
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1980-01-17

Description

Beschreibung
Es ist bekannt, Werkstücke aus temperaturbeständigen Metallen, insbesondere Eisen und Eisenlegierungen, die Verbrennungsgasen bei hoher Temperatur ausgesetzt sind, wie z.B.
Brennkammern, Wärmeaustauscher zu -emaillieren.
Die dafür bisher eingesetzten Emails hatten jedoch mehrere Nachteile. Die Hitzebeständigkeit war unzureichend. Verursacht durch den Wiederaufkocheffekt bildeten sich in der erhitzten Zone Bläschen im Email. Bei Temperaturwechsel traten mechanische Beschädigungen auf. Es gab Haftprobleme an den Schweißnähten. Scharfe Kanten an den Werkstücken, z.B.
gestanzte Löcher, blieben unzureichend mit Email beschichtet.
In speziellen Emails konventioneller Zusammensetzung auf Basis von Silikaten, wie z.B. für selbstreinigende Backofenemails oder Emails für Gasheizkamine und Wärmeaustauscher wurde schon Aluminiumpulver verwendet. Der das Aluminiumpulver enthaltende Schlicker solcher Zusammensetzung entwickelte jedoch dauernd Wasserstoff, der das Email schaumig macht und beim Vermahlen des Emails zu Schwierigkeiten führt.
Das hat schon zu gefährlichen Knallgasexplosionen bei der Herstellung des Schlickers und dem Aufbringen geführt. Metallisches Silizium verhält sich ähnlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochtemperaturemail für Werkstücke aus temperaturbeständigen Metallen, die Verbrennungsgasen bei hoher Temperatur ausgesetzt sind, zu schaffen, das diese Nachteile bei der Verwendung für den genannten Zweck nicht hat und dessen Schlicker ohne Schwierigkeiten hergestellt und aufgebracht werden kann.
Gegenstand der Erfindung sind demzufolge emaillierte Werkstücke aus temperaturbeständigen Metallen, insbesondere Eisen und Eisenlegierungen, die mit einem Email beschichtet sind, in das Alumiumpulver eingelagert ist und dessen Glasphase in Gewichtsprozenten die folgende Zusammensetzung hat: Alumiumoxid Al203 8 bis 12 Bortrioxid B203 40 " 60 Natriumoxid Na20 6 " 14 Bleioxid PbO 0 " 7 Calciumoxid CaO 6 " 11 Bariumoxid BaO 7 " 12 Manganoxid MnO 2 " 6 Kobaltoxid Co0 O " 2 Siliziumoxid Silo2 unter 1 Die Fritte (Glasphase) zur Herstellung des Hochtemperaturemails ist chemisch gesehen ein Calcium-, Barium-, Natrium-, und Manganborat, welches Aluminiumoxid enthält. Ein wesentlicher Bestandteil der Fritte ist Manganoxid, welches entscheidend zur hohen chemischen Beständigkeit beiträgt. Das ebenfalls im Glas enthaltene Kobaltoxid dient dazu, die Benetzung des Basismaterials, vorwiegend Eisen, aber auch rostfreien Stahl, durch das Email zu erhöhen. Die Glasphase ist bis auf Spuren, die aus den Rohstoffen stammen können, vorzugsweise kieselsäurefrei. In die kieselsäurearme, insbesondere kieselsäurefreie Glasphase sind feinverteilte Feststoffe, insbesondere einer Teilchengröße unter 100 Zm eingelagert, die verschiedene Funktionen haben. Beispiele hierfür sind Aluminiumpulver, Siliziumpulver, Chromoxid, Zirkonsilikat, Kupferoxid und calcinierte Tonerde.
Das Aluminiumpulver verbessert die Haftung, den Kantenumgriff und die Temperaturbeständigkeit des Emails. Der ungewöhnlich hohe Anteil an Bortrioxid in der Fritte (Mutterglasphase) vermeidet die Reaktion des Aluminiumpulvers mit dem Schlicker, sei es während der Vermahlung, sei es während der Verarbeitung des Emails.
Die Zugabe von Chromtrioxid dient dazu, die chemische Beständigkeit positiv zu beeinflussen und die Anfälligkeit der Emaillierung gegen Poren herabzusetzen.
Zirkonsilikat (Zirkonmehl) erhöht die Temperaturwechselbeständigkeit und die Stabilität der Emaillierung bei hohen Temperaturen.
Die Zugabe von Silizium-Metallpulver beeinflußt die Haftung sowie die Oberfläche und Farbe der Emaillierung. Ferner können Schwebemittel, Stellmittel und an sich bekannte brennbeständige Verbindungen, die auch sonst in Email und Keramik zweckentsprechend eingesetzt werden, dem Mühlenversatz angehören.
Die Vermahlung der Bestandteile des Mühlenversatzes erfolgt in der in der Email-Industrie üblichen Weise, wobei die Mahlfeinheit des resultierenden Schlickers und dessen Auftragseigenschaften in bekannter Weise den zu emaillierenden Werkstücken anzupassen sind.
Das Hochtemperatur-Email läßt sich in bekannter Weise auf die Werkstücke aufbringen, wobei z.B. größere Behälter mit dem Schlicker gefüllt werden können oder kleinere Werkstücke in den gut durchmischten Schlicker getaucht werden können.
Der aufgetragene Schlicker kann dann wie üblich angetrocknet und in vorhandenen Emaillierungsöfen bei Temperaturen von 800 bis 9500C und Brennzeiten von 3 bis 30 min eingebrannt werden.
Das erfindungsgemäße Hochtemperaturemail hat für Anlagen, die Verbrennungsgasen bei hoher Temperatur ausgesetzt sind, wie z.B. Brennkammern oder die Rohrsysteme in Kraftwerken folgende Vorteile: Es zeigt nicht den bekannten Wiederaufkocheffekt. Mit diesem Email beschichtete Werkstücke können wiederholt rotglühend in kaltem Wasser abgeschreckt werden, ohne daß Haftung, Aussehen oder die chemische Beständigkeit nachteilig beeinflußt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Hochtemperaturemail beschichtete Werkstücke lassen sich schweißen, ohne daß dabei das Email beschädigt wird oder seine vorteilhaften Eigenschaften verliert. Die Emaillierung ist weitgehend schlagunempfindlich, sie deckt auch die Kanten sicher ab, so daß an diesen Korrosionserscheinungen vermieden werden. Die chemische Beständigkeit, insbesondere die Beständigkeit gegen die Abgase von Verbrennungsmotoren und deren saure Bestandteile ist gut.
Temperaturwechsel verursacht keine Risse im Email. Es erfolgt kein Angriff auf das Basismaterial an solchen Fehlstellen.

Claims

Emaillierte Werkstücke aus temperaturbeständigen Metallen Patentansprüche Emaillierte Werkstücke aus temperaturbeständigen Metallen, insbesondere Eisen und Eisenlegierungen, die Verbrennungsgasen bei hoher Temperatur ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Email beschichtet sind, in das Aluminiumpulver eingelagert ist und dessen Glasphase die nachstehende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten hat: Aluminiumoxid (A1203) 8 bis 12 Bortrioxid (B203) 40 " 60 Natriumoxid (Na20) 6 " 14 Bleioxid (PbO) 0 " 7 Calciumoxid (CaO) 6 " 11 Bariumoxid (BaO) 7 " 12 Manganoxid (MnO) 2 " 6 Kobaltoxid (CoO) 0 " 2 Siliziumoxid (Sio2) unter 1
2. Emaillierte Werkstücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasphase kieselsäurefrei ist.
3. Emaillierte Werkstücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Glasphase zusätzlich noch feinverteiltes metallisches Silizium, Zirkonsilikat, Chromdioxid und Kupferoxid allein oder im Gemisch eingelagert sind.
4. Fritte zur Herstellung eines temperaturbeständigen, schweißbaren Emails, gekennzeichnet durch die nachstehende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten: Aluminiumoxid Al203 8 bis 12 Bortrioxid B203 40 " 60 Natriumoxid Na20 6 " 14 Bleioxid PbO 0 " 7 Calciumoxid CaO 6 " 11 Bariumoxid BaO 7 " 12 Manganoxid MnO 2 " 6 Kobaltoxid CoO 0 " 2 Siliziumoxid SiO2 unter 1
5. Verfahren zum Emaillieren von Werkstücken aus temperaturbeständigen Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Mühlenversatz der Zusammensetzung in Gewichtsteilen Fritte nach Anspruch 4 30 bis 60 Aluminiumpulver 5 " 60 Siliziumpulver 0 " 8 Chromtrioxid 0 " 10 Zirkonsilikat O " 10 Kupferoxid 0 " 3 Bentonit 0,5 " 3 Wasser 70 " 80 herstellt, den so erhaltenen Schlicker in an sich bekannter Weise auf die Werkstücke aufbringt und diese auf Temperaturen von 800 bis 9500C erhitzt.