DE3405768A1 - Enamelled metal sheet - Google Patents
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Abstract
Description
PATENTANWÄLTE ^PATENT LAWYERS ^
DIPL.-1NG. F. W. MOLL DM1LViNG. H. CH. BITFERICH Γ J-D- DIPL.-1NG. FW MOLL DM 1 LViNG. H. CH. BITFERICH Γ JD-
6740 LANDAU/PFALZ LANGSTRASSE56740 LANDAU / PALATINATE LANGSTRASSE5
17. Februar 198417th February 1984
Asta Ullrich GmbH Annweiler am Trifels, Annweiler am TrifelsAsta Ullrich GmbH Annweiler am Trifels, Annweiler am Trifels
Emailliertes BlechEnamelled sheet metal
Die Erfindung betrifft ein emailliertes Blech, insbesondere für Wärmetauscher.The invention relates to an enamelled sheet metal, in particular for heat exchangers.
übliche Emailschichten stellen eine in sich weitgehend einheitliche Materialschicht dar. Häufig werden an die dem Blech naheliegenden und die dem Blech fernliegenden Oberflächenschichten sehr unterschiedliche Anforderungen gestellt. So soll die dem Blech benachbarte Oberflächenschicht in erster Linie die Haftfestigkeit sicherstellen. Die dem Blech fernliegende, sichtbare Oberflächenschicht dagegen soll beispielsweise hervorragende optische oder mechanische Eigenschaften aufweisen, säure- oder laugenbeständig sein usw.Usual enamel layers are largely uniform in themselves Material layer. Often the surface layers close to the sheet metal and those remote from the sheet metal are applied very different requirements. So the surface layer adjacent to the sheet should primarily Line ensure the adhesive strength. The visible surface layer remote from the sheet metal, on the other hand, should, for example have excellent optical or mechanical properties, be acid or alkali resistant, etc.
Ein Anwendungsfall solcher emaillierter Bleche sind Wärmetauscher im Abgasstrom von Großfeuerungsanlagen. Diese Abgase enthalten große Mengen Schwefel und Feuchtigkeit, wodurch sich beim Abkühlen der heißen Abgase auf der OberflächeOne application of such enamelled sheets is in heat exchangers in the exhaust gas flow of large combustion systems. These exhaust gases contain large amounts of sulfur and moisture, which causes when the hot exhaust gases cool down on the surface
der Wärmetauscherbleche schwefelhaltige Säuren bilden. Bekanntlich gehört 30 %ige, kochende Schwefelsäure zu den aggressivsten Säuren überhaupt. Die Bleche müssen deshalb mit extrem säurebeständigen Schichten oberflächenbehandelt sein.the heat exchanger plates form sulphurous acids. As is well known 30% boiling sulfuric acid is one of the most aggressive acids of all. The sheets must therefore be surface treated with extremely acid-resistant layers.
Um die unterschiedlichen Anforderungen an die Emailoberflächen sicherstellen zu können, müssen in der Regel Mehrschichtemaillierungen durchgeführt werden. Dabei müssen die physikalischen Werte der einzelnen Schichten zusätzlich aufeinander abgestimmt sein. Ferner müssen die Schichten meist separat eingebrannt werden. Dies bedingt eine teure, zeitraubende Behandlung.About the different requirements for the enamel surfaces To be able to ensure, as a rule, multilayer enamelling must be carried out. The physical The values of the individual layers must also be coordinated with one another. Furthermore, the layers usually have to be separate to be burned in. This requires an expensive, time-consuming treatment.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, emaillierte Bleche anzugeben, die mit nur einem einzigen Einbrand auskommen und deren Oberflächen die unterschiedlichsten Anforderungen erfüllen.The present invention is based on the object of specifying enamelled sheets with only a single penetration get by and whose surfaces meet the most diverse requirements.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Emailschicht einschichtig ist und an ihrer vom Blech abgewandten Oberfläche einen erhöhten Gehalt von die Oberflächeneigenschaften verbessernden Zuschlagstoffen besitzt.This object is achieved in that the enamel layer is a single layer and on its surface facing away from the sheet metal has an increased content of aggregates which improve the surface properties.
Soll beispielsweise die Säurebeständigkeit der dem Blech fernliegenden Oberfläche erhöht werden, so wird vorzugsweise Si O2 auf die noch nicht gebrannte Emailschicht aufgebracht.If, for example, the acid resistance of the surface remote from the sheet is to be increased, SiO 2 is preferably applied to the enamel layer that has not yet been fired.
Soll beispielsweise die Kratzfestigkeit verbessert werden, wird vorzugsweise Al 2°3' vorzugsweise Korund als Zuschlagstoff verwendet.If, for example, the scratch resistance is to be improved, Al 2 ° 3 ', preferably corundum, is used as the additive.
Die optischen Eigenschaften lassen sich vorteilhafterweise durch das nachträgliche Aufbringen von färbenden Metalloder Metalloxidpulvern verbessern.The optical properties can advantageously be achieved by the subsequent application of coloring metal or Improve metal oxide powders.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Schichtdicke der Zuschlagstoffe sehr gering. Dies senkt die Kosten und verbessert die Haftfestigkeit der gesamten Emailschicht, insbesondere dann, wenn die Ausdehnungskoeffizienten von Blech, Emailschicht und Oberflächenschicht sehr unterschiedlich ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the layer thickness of the aggregates is very small. This lowers the cost and improves the adhesive strength of the entire enamel layer, especially if the expansion coefficient of sheet metal, enamel layer and surface layer is very different.
Um die ungünstigen Einflüsse der stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu mildern, können die Zuschlagstoffe vorteilhafterweise in einer Matrix aus einer beispielsweise leicht schmelzenden Fritte eingelagert sein. In diesem Fall bilden die die Oberflächeneigenschaften der Emailschicht verbessernden Zuschlagstoffe inselförmige Bereiche, keine zusammenhängende Schicht.In order to mitigate the unfavorable influences of the widely differing expansion coefficients, the additives be advantageously embedded in a matrix made of a, for example, easily melting frit. In this case, the aggregates which improve the surface properties of the enamel layer form island-shaped Areas, not a continuous layer.
Um die Haftung der Emailschicht am Blech zu verbessern, kann in an sich bekannter Weise eine Schicht zur Haftverbesserung, insbesondere eine Nickelschicht, angeordnet werden. Aufgrund der Tatsache, daß die erfindungsgemäße Emailschicht nur einmal gebrannt wird, besteht keine Gefahr, daß das Nickel durch die Emailschicht hindurch an die freiliegende Oberfläche wandert und dort die verbesserten Eigenschaften wieder verschlechtert. Das Gleiche gilt für den aus dem Blech austretenden Kohlenstoff.In order to improve the adhesion of the enamel layer to the sheet metal, a layer to improve adhesion can be used in a manner known per se, in particular a nickel layer, are arranged. Due to the fact that the enamel layer according to the invention is only fired once, there is no risk of the nickel passing through the enamel layer to the exposed one Surface migrates and there the improved properties deteriorate again. The same goes for the carbon escaping from the sheet metal.
Vorzugsweise ist die Emailschicht eine Elektro-Tauch-Emailschicht.Diese Schichten sind sehr dicht und gleichmäßig. Die Zuschlagstoffe können ohne vorherigen Trockenvorgang direkt auf die Biskuitschicht aufgetragen werden. Zum Auftragen der Zuschlagstoffe eignen sich Tauch- oder Spritzverfahren, da der elektro-tauch-emaillierte Emailbiskuit so haftfest ist, daß er kaum abgespült werden kann.The enamel layer is preferably an electro-dip enamel layer Layers are very dense and even. The aggregates can be dried without prior drying can be applied directly to the biscuit layer. Dipping or spraying methods are suitable for applying the aggregates, there is the electro-dip enamelled enamel biscuit is so strong that it can hardly be rinsed off.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Based on the drawing, the invention is intended to be in the form of an exemplary embodiment are explained in more detail.
Man erkennt einen Ausschnitt aus einem Wärmetauscher für Abgase von Großfeuerungsanlagen. Dieser Wärmetauscher besitzt ein Stahlblech 1, das einseitig mit einer einschichtigen Emailschicht 2 beschichtet ist. Die Haftung zwischen Blech 1 und Emailschicht 2 erfolgt überwiegend auf chemischem Wege über sogenannte Haftoxide in der Emailschicht. Das Email, welches überwiegend aus glasbildenden Stoffen mit Einlagerungen 5 aus Quarz besteht, hat einen erheblich kleineren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl.You can see a section of a heat exchanger for Exhaust gases from large combustion systems. This heat exchanger has a steel sheet 1 which is coated on one side with a single layer of enamel 2. The liability between The sheet metal 1 and the enamel layer 2 are predominantly made by chemical means via so-called adhesive oxides in the enamel layer. The enamel, which consists mainly of glass-forming substances with inclusions 5 of quartz, has a considerable effect smaller expansion coefficient than steel.
In der dem Blech 1 abgewandten Oberfläche 3 der Emailschicht sind Zuschlagstoffe 4 eingelagert. Bei diesen Zuschlagstoffen 4 handelt es sich um Si O2, da Si O2 die beste Säurebeständigkeit bietet. In die Emailschicht 2 selbst kann Si O2 nur bis zu einem maximalen Gehalt von ca. 20 % eingebracht werden, da es einen extrem kleinen Ausdehnungskoeffizienten hat, der die Haftung zwischen Email und Blech gefährdet.In the surface 3 of the enamel layer facing away from the sheet metal 1, aggregates 4 are embedded. These aggregates 4 are Si O 2 , since Si O 2 offers the best acid resistance. Si O 2 can only be introduced into the enamel layer 2 itself up to a maximum content of approx. 20%, since it has an extremely low coefficient of expansion, which endangers the adhesion between the enamel and the sheet metal.
Durch die Beschränkung des hohen Si 02~Anteils auf die Oberfläche kann sich auch die bei der Curie-Temperatur von 5300C erfolgende Gefügeumwandlung nicht negativ auf die Haftung des Emails am Blech auswirken.As a result of the high Si 0 2 content being restricted to the surface, the structural transformation occurring at the Curie temperature of 530 0 C cannot have a negative effect on the adhesion of the enamel to the sheet metal.
Das Herstellungsverfahren läuft folgendermaßen ab: Zunächst wird das Stahlblech 1 wie üblich vorbereitet, indem es alkalisch entfettet, gespült, anschließend eventuell gebeizt und wieder gespült wird. Zur Haftverbesserung kann eine Haftvermittlerschicht, beispielsweise ein Nickel-Flash oder ein Nickel-Dipp aufgebracht werden. Darauf wird die Emailschicht aufgebracht, wobei insbesondere die Elektro-Tauch-Emaillierung angewendet wird, da diese besonders gleichmäßige, dichte und porenfreie Emailbiskuits ergibt. Die Biskuitschicht wird dann in einer Si Ölhaltigen Dispersion getaucht, bzw. mit der Dispersion dünn bespritzt oder auch bestäubt. Beim anschließenden Einbrennvorgang verbinden sichThe manufacturing process proceeds as follows: First, the steel sheet 1 is prepared as usual by making it alkaline degreased, rinsed, then possibly pickled and rinsed again. To improve adhesion, an adhesion promoter layer, For example, a nickel flash or a nickel dip can be applied. The enamel layer is on top of it applied, whereby in particular the electro-immersion enamelling is used, as this is particularly uniform, results in dense and pore-free enamel biscuits. The biscuit layer is then dipped in a Si oil-containing dispersion, or thinly sprayed or dusted with the dispersion. During the subsequent burn-in process, they combine
Stahlblech und Email sowie Email und Si O2, so daß am Ende des einmaligen Exnbrennvorgangs das emaillierte Blech mit den gewünschten Eigenschaften der Emailschicht vorliegt.Sheet steel and enamel as well as enamel and Si O 2 , so that at the end of the one-time Exnbrennvorgangs the enamelled sheet with the desired properties of the enamel layer is available.
Statt Quarz können nach dem gleichen Verfahren auch andere Stoffe aufgebracht werden, beispielsweise Metalle oder Metalloxide zur Verbesserung der optischen Eigenschaften A^O^, z.B. als Korund zur Verbesserung der Kratzfestigkeit usw.. Dabei können alle Zuschlagstoffe auch mit geringen Mengen von vorzugsweise leicht schmelzenden Fritten verschnitten sein, so daß es beim Einbrennvorgang mit Sicherheit zur Inselbildung der Zuschlagstoffe und damit nicht zu einer einheitlichen Oberflächenschicht mit unter Umständen ungünstigen thermisch-mechanischen Eigenschaften kommt.Instead of quartz, other substances can also be applied using the same method, for example metals or Metal oxides to improve the optical properties A ^ O ^, e.g. as corundum to improve scratch resistance etc .. All aggregates can also be used with small amounts of preferably easily melting frits be blended, so that there is certainly islanding of the aggregates and thus during the baking process does not result in a uniform surface layer with possibly unfavorable thermal-mechanical properties comes.
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Claims (9)
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- 1984-02-17 DE DE19843405768 patent/DE3405768A1/en not_active Withdrawn
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