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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer
Metall-Sprühbeschichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Ausbildung einer Metallsprühbeschichtung
auf einem Substrat, welches der Metallbesprühung unterzogen
werden soll und das nicht vorbehandelt worden ist durch
physikalische Vorbehandlung, wie beispielsweise
Strahlbehandlung, oder chemische Vorbehandlung, wie beispielsweise
Oberflächenbehandlung.
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Falls Stahl das zu beschichtende Substrat ist, ist es
beispielsweise gebräuchliche Praxis, eine Beschichtung mit einem
Metall vorzunehmen, das weniger edel als Eisen ist, wie
beispielsweise Zink oder eine Zink-Aluminiumlegierung, und zwar
elektrolytisch, durch Heißtauchen oder Sprühen. Mittels
derartiger Methoden ist es möglich, Eisen zu schützen, und zwar
dank des sich verbrauchenden Korrosionsverhinderungseffekts
des Beschichtungsmetalls, das weniger edel ist als das
Eisensubstrat. Wegen dieses Merkmals hat man derartige Methoden
für Stahlmaterialien bei Gebäuden und Konstruktionen
verwendet, bei dünnen Stahlblechen für Automobile oder bei
verschiedenen industriellen Maschinenmaterialien.
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Unter den oben erwähnten Methoden können die
Elektroplattierung oder das Heißtauchen an anderen Orten als in
spezialisierten Betrieben nicht leicht durchgeführt werden, da die
Größe des Substrats durch die Größe des Plattierbades
limitiert ist. Insbesondere im Falle des Heißtauchens, wobei das
Substrat in ein geschmolzenes Metall bei einer Temperatur
eingetaucht wird, die von 450 bis 600ºC beträgt kommt es
leicht zu Problemen einer thermischen Verformung und diese
Methode ist daher für dünne Stahlbleche kaum anwendbar. Es
bestehen somit verschiedene Einschränkungen.
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Andererseits hat man die Metallbesprühung bei Brücken oder
Stahlstrukturen angewandt, da dieses Verfahren verschiedene
Vorteile bietet. Beispielsweise tritt keine wesentliche
Dimensionsverzerrung ein, da das Substrat nicht wesentlich
erhitzt wird und die Sprühbeschichtung kann in jeder
beliebigen gewünschten Dicke erhalten werden. Es können sogar große
Substrate an Ort und Stelle behandelt werden und ein
organisches Beschichtungsmaterial kann leicht auf die
Sprühbeschichtung haftend aufgebracht werden. Man erwartet daher,
daß diese Anwendung sich in der Zukunft noch weiter
ausbreiten wird.
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Wenn jedoch ein Metall mittels Metallbesprühung direkt auf
eine glatte Oberfläche beschichtet wird, beispielsweise auf
ein Stahl- oder Kunststoffmaterial, dann ist die Haftung der
Metallsprühbeschichtung auf dem Substrat äußerst gering, weil
keine Affinität oder chemische Bindung zwischen dem Substrat
und der Metallsprühbeschichtung erreicht wird.
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Um diesen Nachteil zu überwinden, war es gebräuchliche
Praxis, das glattflächige Substrat einer Strahlbehandlung,
beispielsweise einer Sandstrahlbehandlung oder
Kiesstrahlbehandlung zu unterwerfen, um einen Verankerungseffekt zwischen dem
Substrat und der Metallsprühbeschichtung zu schaffen (z.B.
die japanische ungeprüfte Patent Publikation Nr. 65335/1975).
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Die Durchführung einer derartigen Strahlbehandlung als
Vorbehandlung erfordert jedoch ein hohes Maß an Geschick und die
Operation nimmt eine lange Zeit in Anspruch. Ferner bereiten
die wesentlichen Mengen an Staub, die durch das Strahlen
erzeugt werden, nicht nur Probleme unter den Gesichtspunkten
der Sicherheit und Hygiene des Betriebs, sondern stellen auch
ein Umweltverschmutzungsproblem dar. Es müssen daher
bestimmte Schutzmaßnahmen getroffen werden, wodurch ein derartiges
Verfahren auch im Hinblick auf die Verarbeitungskosten
unvorteilhaft wird.
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Falls eine dünne Stahlplatte oder Kunstoff mit einer Dicke
von nicht mehr als etwa 1 mm der Strahlbehandlung unterworfen
wird, so kommt es häufig zu einer Verzerrung, die durch die
Schlageinwirkung des Strahlmaterials verursacht wird oder es
kann in extremen Fällen zu einem Bruch des Substrats kommen.
Bei Anwendung der Strahlbehandlung auf z.B. ein dünnes Blech
für einen Automobilkörper mit einer Dicke von 0,5 bis 0,8 mm
war es daher erforderlich, eine Behandlungsmethode
anzuwenden, bei der die Schlageinwirkung speziell geschwächt wird.
Dabei trat das Problem auf, daß wegen der Beeinträchtigung
der Strahlkraft die Betriebseffizienz abnimmt.
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Ferner traten verschiedene unerwünschte Probleme durch das
Strahlmaterial auf, welches sich in ungeordneter Weise
verstreut oder zurückspringt oder durch den Staub, der durch die
Behandlung als Strahlmaterial verstreut wird, oder dadurch,
daß Staub in verschiedene mechanische Teile eindringt.
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Ferner ist eine vorbereitende Strahlbehandlung erforderlich,
wenn das Metallsprühen bei einem geschweifßten Abschnitt von
Stahl zur Verhinderung von Korrosion angewandt werden soll.
Eine derartige Behandlung war jedoch aus praktischen Gründen
wegen der Härte des geschweißten Bereichs sehr schwierig.
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Ausgehend von diesem Sachverhalt ist vorgeschlagen worden,
das Metallsprühen durchzuführen, ohne eine derartige
Strahlbehandlung zu applizieren.
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Es ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem das
Metallsprühen auf eine dünne Stahlplatte appliziert wird, die
mit einem bestimmten speziellen Metall plattiert ist
(japanische ungeprüfte Publikation Nr. 50156/1985). Ferner ist eine
Methode bekannt, bei der eine Metalloberfläche durch eine
Ätzlösung aufgerauht wird (japanische ungeprüfte
Patentpublikation Nr. 50157/1985). Ferner ist eine Methode bekannt, bei
der eine Stahlplatte erhitzt wird, um eine oxidierte
Beschichtung auszubilden, welche eine bestimmte spezifische
Dicke aufweist (japanische ungeprüfte Publikation Nr. 26763
/1986). Bei jedem dieser Verfahren muß das Substrat jedoch
unter einer speziellen Umgebung behandelt werden, wodurch der
Typ des Substrats, welches behandelt werden kann, sehr
beschränkt wird. Diese Methoden sind daher nicht praktisch.
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Ferner ist auf einem sehr speziellen Gebiet eine Methode zur
Schaffung eines speziellen Verankerungeffekts vorgeschlagen
worden. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, beim
Sprühen von Keramiken, die bei einer sehr hohen Temperatur
geschmolzen werden müssen, auf das Substrat, das durch eine
Zinkphosphat-Behandlung oder durch eine Sandstrahlbenandlung
vorbehandelt ist, eine Unterschicht zu applizieren, die einen
anorganischen Füllstoff enthält (z.B. japanische ungeprüfte
Patentpublikationen Nr. 104060/1986 und Nr. 104061/1986).
Diese Methode kann zwar einen adäquaten Verankerungseffekt
gewährleisten, löst jedoch nicht die oben erwähnten Probleme,
die bei der Strahlbehandlung involviert sind.
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Wie vorstehend beschrieben, wird durch das bei den
herkömmlichen Metallsprühmethoden bestehende Erfordernis, das Substrat
zunächst einer Strahlbehandlung zu unterwerfen, der
Anwendungsbereich eines derartigen Metallsprühverfahrens
wesentlich
eingeschränkt Unter diesen Umständen besteht auf diesem
Gebiet ein starker Bedarf, ein Metallsprühverfahren zu
entwickeln und einzurichten, bei dem keine Anwendung einer
Strahlbehandlung erforderlich ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten
verschiedenen Probleme zu lösen, die den herkömmlichen
Metallsprühverfahren inherent sind und ein Verfahren zu
schaffen, mit dem eine Metall-Sprühbeschichtung ausgebildet
werden kann mittels eines Vorbehandlungsmittels und ohne daß
eine herkömmliche Vorbehandlung, wie beispielsweise eine
Strahlbehandlung, erforderlich ist.
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Genauer gesagt, es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine korrosionsfeste Beschichtung, eine elektrisch leitfähige
Beschichtung, eine elektromagnetische Wellen abschirmende
Schicht, eine dauerhafte Beschichtung oder eine Beschichtung
mit metallischem Aussehen zu schaffen durch Anwendung des
Metallsprühens ohne Vorbehandlung der Oberfläche von
verschiedenen Substraten, wie beispielsweise Metall, Kunststoff
oder anorganischen Substraten.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur
Ausbildung einer Metall-Sprühbeschichtung, umfassend das
Beschichten eines nicht vorbehandelten Substrats, das der
Metallbesprühung unterzogen werden soll, mit einer Zusammensetzung,
umfassend ein synthetisches Harz, und von 25 bis 400 Vol %,
bezogen auf das Harz, Teilchen mit einer Teilchengröße von 5
bis 200 µm, in einer Menge von 10 bis 300 g/m² zur Ausbildung
einer Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz) von
30 bis 250 µm und anschließendes Aufsprühen eines Metalls auf
die Beschichtung.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand bevorzugter
Ausführungsformen im Detail erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Sprühbeschichtung
gemäß einem herkömmlichen Verfahren;
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Figur 2 eine Querschnittsansicht einer Sprühbeschichtung
gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung;
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Figur 3 eine schematisch vergrößerte Querschnittsansicht
einer Harzbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
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Das Substrat, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden kann, umfaßt Eisenmaterialien, wie beispielsweise
Bleche, Stahlplatten mit mattem Finish, kaltgewalzte
Stahlplatten, Stahlplatten mit schwarzer Haut,
oberflächenbehandelte rostige Stahlplatten und geschweißte Stahlplatten;
Nichteisenmaterialien, beispielsweise Aluminium und Zink;
Kunststoffe, wie beispielsweise ABS, PPO und
Polyvinylchlorid; anorganische Materialien, wie beispielsweise Klinker,
Calciumsilicattafeln und Zementstrukturen; sowie verschiedene
andere Substrate, wie beispielsweise Glas, Holz, laminierte
Platten und Filme aus organischem Harz (Beschichtungsfilme).
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Die Zusammensetzung, die vor der Metallbesprühung bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren appliziert wird, enthält Teilchen
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 bis 200 µm.
Derartige Teilchen können beispielsweise hergestellt werden
aus einem Metall wie Kupfer, Nickel, Aluminium, Zink, Eisen
oder Silicium oder deren Legierung oder deren Oxid, Nitrid
oder Carbid. Speziell können die Teilchen beispielsweise
hergestellt werden aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Eisenoxid,
Siliciumcarbid oder Bornitrid.
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Je nach dem Typ des Lösungsmittels der Zusammensetzung kann
ein Pulver eines acrylischen Harzes, eines Styrolharzes,
eines Eopxyharzes oder eines Polyethylens eingesetzt werden.
Diese Teilchen können aus einem Typ oder aus einer Mischung
von zwei oder mehr verschiedenen Typen zusammengesetzt sein.
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Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Siliciumcarbid sind speziell
bevorzugt, da sie chemisch stabil gegenüber den zu
verwendenden Harzen sind. Ferner bilden sie keine Korrosionszelle mit
dem Sprühmaterial und sie sind hart und unterliegen in der
Zusammensetzung kaum einer Sedimentation.
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Bei der vorliegenden Erfindung haben die genannten Teilchen
eine Teilchengröße von 5 bis 200 µm, vorzugsweise von 30 bis
100 µm. Falls die Teilchengröße 200 µm übersteigt, neigen die
Teilchen dazu, in der Harzzusammensetzung einer Sedimentation
zu unterliegen und sie neigen zum Verstopfen der Düsen
während der Sprühbeschichtung. Selbst wenn mit der
Zusammensetzung eine Beschichtung gelingt, ist die
Oberflächenrauigkeitheit zu grob und die Oberfläche der Metallsprühbeschichtung
wird ebenfalls grob, wodurch das Aussehen schlecht wird.
Falls andererseits die Teilchengröße kleiner ist als 5 µm,
erhält man keine adäquate Oberflächenrauhigkeit nach
Beschichtung der Harzzusammensetzung auf die Oberfläche des
Harzes und es wird schwierig, eine Metallsprühbeschichtung
mit hervorragender Adhäsion zu erhalten.
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Erfindungsgemäß werden die Teilchen in einer Menge im Bereich
von 25 bis 400 Vol.% (Pigmentvolumenkonzentration (PVC) : 20
bis 80 %), vorzugsweise von 65 bis 150 Vol.-%
(Pigmentvolumenkonzentration (PVC) : 40 bis 60 %) relativ zu dem Harz,
verwendet. Falls die Menge der Teilchen relativ zu dem Harz
kleiner ist als 25 Vol.-% wird der Harzgehalt zu groß,
wodurch die Oberflächenrauhigkeit gering wird und die Adhäsion
der Metallsprühbeschichtung schlechter wird.
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Falls andererseits die Menge der Teilchen relativ zu dem Harz
400 Vol.% übersteigt, wird der Harzgehalt gering und die
Bindungsfestigkeit zwischen den Teilchen wird schwach. Das
führt dazu, daß eine niedrige Haftung der
Metallsprühbeschichtung eintritt, was unerwünscht ist. Hinsichtlich des
bei der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Harzes
bestehen keine speziellen Beschränkungen und das Harz muß nur
zweckentsprechende Trocknungseigenschaften, Härte,
Klebrigkeit, Wasserbeständigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen.
Spezielle Beispiele umfassen Einkomponenten-Harze vom bei
Zimmertemperatur trocknenden Typ, wie beispielsweise ein
thermoplastischer Acrylharz, ein Vinylharz, ein chlorierter
Kautschuk und ein Alkydharz, Harze vom Zweikomponenten-Typ
wie beispielsweise ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Acryl-
Urethanharz, ein Polyester-Urethanharz und ein Epoxyharz,
wärmehärtende Harze, wie beispielsweise ein
Melamin-Alkydharz, ein Melamin-Acrylharz, ein Melamin-Polyesterharz, ein
Acrylharz, ein Acryl-Urethanharz.
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Diese Harze können allein verwendet werden oder in
Kombination als ein Gemisch von 2 oder mehr verschiedenen Typen.
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Besonders bevorzugt sind ein Epoxyharz (in Kombination mit
einem Härtungsmittel wie beispielsweise einem Polyamidharz
oder einem Aminaddukt) ein Acryl-Urethanharz und ein
Acrylharz, welche während des Metallsprühens thermoplastisch sind,
so daß gesprühte Metallteilchen in die Beschichtung
eindringen können, welche nach dem Sprühen wieder hart werden.
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Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann
zusätzlich zu den obigen Harzkomponenten ein organisches
Lösungsmittel oder Wasser enthalten, um darin das Harz, falls
erforderlich, aufzulösen oder zu dispergieren.
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Ferner können andere Additive wie beispielsweise ein
Farbstoff, ein Pigment, ein Dispersionsmittel, ein
Entschäumungsmittel und ein Thixotropie-Mittel ebenfalls einverleibt
werden.
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Die obige Zusammensetzung kann in beliebiger Form
bereitgestellt werden, beispielsweise als eine Lösungsmittelform, in
Form einer wässrigen Lösung, in Form einer wässrigen
Dispersion
oder in Form einer Dispersion in einem Lösungsmittel.
Falls die Zusammensetzung jedoch auf einem Kunststoff mit
geringer Lösungsmittelfestigkeit appliziert werden soll, ist es
bevorzugt, eine Zusammensetzung vom wässrigen Typ anzuwenden.
Falls eine Harzzusammensetzung vom wässrigen Typ für
Eisenmaterialien verwendet wird, ist es erforderlich, Maßnahmen zu
treffen, damit die Bildung von Rost verhindert wird.
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Erfindungsgemäß kann die Zusammensetzung bereitet werden,
indem man das Harz und die Teilchen, falls erforderlich,
zusammen mit einem Lösungsmittel oder einem Dispersionsmedium oder
verschiedenen Additiven vermischt, und zwar unter Anwendung
gewöhnlicher Dispergier-und Mischmethoden.
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Die auf diese Weise erhaltene Harzzusammensetzung kann auf
das Substrat appliziert werden unter Anwendung einer Methode,
wie sie allgemein für eine gewöhnliche
Beschichtungszusammensetzung angewendet wird. Besonders bevorzugt wird eine
Luftsprühmethode angewandt, da die Beschichtungsmenge auf diese
Weise leicht gesteuert werden kann. Wie im Falle eines
gewöhnlichen Beschichtungsmaterials ist es jedoch
selbstverständlich auch möglich, eine Beschichtung unter Verwendung
einer Bürste oder eines Pinsels oder eine Beschichtung einer
Walze vorzunehmen, indem man die Viskosität der
Zusammensetzung in geeigneter Weise einstellt.
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Erfindungsgemäß wird die Zusammensetzung in einer Menge von
10 bis 300 g/m² aufgetragen. Insbesondere bevorzugt ist eine
Menge im Bereich von etwa 20 bis 150 g/m². Falls die Menge
geringer ist als 10 g/m² wird die Oberflächenrauhigkeit klein
und die Haftung der Sprühbeschichtung wird niedrig, was
unerwünscht ist. Falls andererseits die Beschichtungsmenge 300
g/m² übersteigt wird die Oberflächenrauhigkeit grob oder je
nach der Zusammensetzung oder der Natur der
Vorbehandlungszusammensetzung wird die Beschichtungsschicht zu glatt, so daß
die Haftung der Metallsprühbeschichtung gering wird, was
unerwünscht
ist. Insbesondere dann, wenn ein sich verbrauchender
Korrosionsverhinderungseffekt der Metallsprühbeschichtung
gewünscht ist wie die Verhinderung von Korrosion des Substrat
kommt es dann wenn die Beschichtungsmenge 300 g/m²
übersteigt, leicht zur Ausbildung einer isolierenden Schicht
zwischen dem Substrat und der Metallspühbeschichtung, was zur
Folge hat, daß der gewünschte sich verbrauchende
Korrosionsschutzeffekt kaum zu erreichen ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung muß die Oberflächenrauhigkeit
(Rz) der Beschichtung nach der Applikation der
Zusammensetzung in einem Bereich von 30 bis 250 µm, vorzugsweise von 60
bis 120 µm liegen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
wird unter der Oberflächenrauhigkeit (Rz) ein
Durchschnittswert von 10 Proben erstanden, wobei die Rauhigkeit gemäß JISB-
0601 (1982) "the definition and the representation of surface
roughness", ermittelt wird. Die Messung der
Oberflächenrauhigkeit (Rz) erfolgt mit einem Messgerät zur Ermittlung von
Oberflächenrauhigkeitsgestalt Surfcom 554A, hergestellt von
Tokyo Seimitsu K.K.). Falls die Oberflächenrauhigkeit kleiner
ist als 30 µm wird die Effizienz des Sprühens gering und die
Haftung der Metallsprühbeschichtung wird ausgesprochen
niedrig. Falls andererseits die Oberflächenrauhigkeit 250 µm
übersteigt wird die Metallbeschichtungsoberfläche grob,
wodurch das Aussehen beeinträchtigt ist. Es kann vorkommen, daß
nach Abreiben der Sprühbeschichtungsschicht die
darunterliegende Harzschicht freigelegt wird, was unerwünscht ist. Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die durch die
Zusammensetzung erreichte Oberflächenrauhigkeit der
Beschichtung von großer Wichtigkeit. Diese Oberflächenrauhigkeit wird
bestimmt durch die Teilchengröße und dem Gehalt der Teilchen,
die in der Zusammensetzung enthalten sind sowie durch die
Beschichtungsmenge der Zusammensetzung auf dem Substrat.
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Es ist beispielsweise möglich, die gewünschte
Oberflächenrauhigkeit zu erreichen, indem man die oben erwähnte
Zusammensetzung
mit einer Luftsprühmethode appliziert innerhalb des
oben erwähnten Bereichs der Beschichtungsmenge in einer mehr
oder weniger trockenen Sprühweise. Andererseits ist es auch
möglich, die gewünschte Oberflächenrauhigkeit zu erreichen,
indem man eine thixotrope Natur der oben spezifizierten
Zusammensetzung einstellt, je nach den Erfordernissen des
Falles, und anschließend die Zusammensetzung aufträgt,
beispielsweise mit einem Pinsel.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Metall auf die so
erhaltene Beschichtung, welche die spezifische
Oberflächenrauhigkeit aufweist, aufgesprüht. Die Beschichtung vor der
Metallbesprühung muß nicht notwendigerweise vollständig trocken
(oder gehärtet) sein. Genauer gesagt kann die Beschichtung in
einem halbtrockenen (oder halbgehärteten) Zustand vorliegen.
Am meisten bevorzugt ist eine trockene Beschichtung, auf die
anschließend ein Metall aufgesprüht wird, gefolgt von
vollständiger Härtung.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann das Metallsprühen mittels
eines beliebigen Sprühverfahren durchgeführt werden,
beispielsweise einem Gasflammensprühverfahren, einem
Sprühverfahren elektrischem Lichtbogen oder einem Niedrigtemperatur-
Sprühverfahren mittels einer mit Unterdruck arbeitenden
Lichtbogen Sprühmaschine.
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Als das Metall, daß sich für derartige Sprühverfahren eignet
kann man beliebige herkömmlich eingesetzte Metalle anwenden,
beispielsweise Zink, eine Zink-Aluminiumlegierung, Aluminium,
Rotmessing, Messing oder Cupro-Nickel.
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Gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren hat die
Metallsprühbeschichtung dank der Oberflächenrauhigkeit der mit der
Harzzusammensetzung erhaltenen Beschichtung eine starke Haftung und
dennoch sind die Teilchen in der durch die
Harzzusammensetzung erhaltenen Beschichtung fest an das Substrat gebunden
durch die Bindungskraft des Harzes (organische Substanz).
Folglich ist es erforderlich, einen derartigen Zustand zu
vermeiden, bei dem während der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens die Harzkomponente in der Beschichtung, die
aus der Harzzusammensetzung erhalten wurde durch die Hitze
der aufgesprühten Metallteilchen vollständig verbrannt wird.
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Genauer gesagt wird das Metallsprühen vorzugsweise bei einer
relativ niedrigen Temperatur durchgeführt, so daß die
Harzzusammensetzung in der Beschichtung die unter Verwendung der
Harzzusammensetzung erhalten wurde, nicht vollständig
herausgebrannt wird. Beispielsweise wird es bevorzugt, ein
Tieftemperatur-Sprühverfahren unter Verwendung einer
Vakuumlichtbogen-Sprühmaschine durchzuführen.
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Das Tieftemperatur-Sprühverfahren umfaßt das kontinuierliche
Schmelzen eines Metalldrahtes mit einem elektrischen
Lichtbogen unter Umgebungsbedingungen, bei denen mittels eines
Niedrigtemperaturluftstroms, der in einer Zylinderform
angetrieben wird, der Druck im zentralen Bereich auf ein Niveau
reduziert ist, das nicht höher ist als 0,5 kg/cm², wobei
gleichzeitig das geschmolzene Metall in den vorderen Jet-Strom zur
Pulverisierung und raschen Abkühlung auf eine Temperatur in
der Nähe von Zimmertemperatur angesaugt wird. Dabei scheiden
sich geschmolzene Metallteilchen in einem super-kühlten,
flüssigen Zustand auf dem Substrat ab. Bei diesem Verfahren
kann die Sprühmenge pro Einheitsstunde relativ gesteigert
werden und es ist möglich, eine relativ dicke
Sprühbeschichtung zu erhalten. Andererseits können das
Gasflammensprühverfahren oder das Sprühverfahren mit elektrischem Lichtbogen
für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, indem
man den Durchmesser des Sprühmetalldrahts verringert oder,
indem man die Einspeisegeschwindigkeit des Metalldrahts
langsamer einstellt oder, indem man die Sprühmenge reduziert,
oder indem man die Dicke der Sprühbeschichtung verringert.
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Im Folgenden wird der Oberflächenzustand, der mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren und mittels den herkömmlichen
Verfahren erhalten wird an Hand der Zeichnungen
(Querschnittsansichten) kurz erläutert.
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Bei Fig. 1 handelt es sich um eine Querschnittsansicht des
Oberflächenzustands, der mit der herkömmlichen Methode
erhalten wird. Genauer gesagt ist ein Fall gezeigt, bei dem ein
Substrat 1 einer Strahlbehandlung unterzogen wurde, gefolgt
von Metallsprühen zur Ausbildung einer
Metallsprühbeschichtung 2.
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Oberflächenzustands,
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, wobei ein
glattflächiges Substrat 1', eine Beschichtung 3, die mit der
Harzzusammensetzung erhalten wurde und einer
Metallsprühbeschichtung 2' ausgebildet sind.
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Ferner zeigt Fig. 3 in schematischer Darstellung eine
Ausführungsform der Beschichtung, die mit der bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Zusammensetzung erhalten wird,
in einem vergrößerten Maßstab.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird zunächst die
Harzzusammensetzung auf das Substrat 1, appliziert, und zwar in einer
Menge von 10 bis 300 g/m² durch trockenes Aufsprühen. Dabei
werden viele der Teilchen 4 in der Zusammensetzung aufgehäuft
zu pyramidenartigen Gestalten (siehe Fig.3). Auf der
Oberfläche der beschichteten einzelnen Teilchen liegt eine
Harzschicht 5 mit einer Dicke von ein wenigen µm bis einigen zehn
µm vor und beim Trocknen des Harzes werden die Teilchen
dadurch fest gebunden, wodurch die gewünschte
Oberflächenrauhigkeit erhalten wird.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Beispielen
erläutert. Die Erfindung wird durch diese Beispiele jedoch nicht
beschränkt.
Beispiel 1
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Eine Monomerenzusammensetzung, umfassend 400 g
Methylmethacrylat, 500 g Butylacrylat, 80 g 2-Hydroxyethylmethaycrylat
und 20 g Methacrylsäure wird der Emulsionspolymerisation
unterworfen unter Verwendung von 10 g
Natriumdocecylbenzolsulfonat als Emulgiermittel und 3 g Ammoniumpersulfat als
Starter. Man erhält eine Emulsion mit 40 Gew. % Rückstand beim
Erhitzten. Zu dieser Emulsion gibt man ein neutralisiertes
Amin, ein Filmbildungshilfsmittel, ein Schäummittel und ein
Verdickungsmittel. Man erhält ein acrylisches Emulsionsharz A
mit 36 Gew. % Rückstand beim Erhitzen. Anschließend werden
206 g (Harzfeststoffgehalt Volumen: 100 cm³) von Harz A und
240 g (Volumen der Teilchen: 100 cm³, PVC: 50 %) Silicasand
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm
(Silicasand OS8, hergestellt von Okumura Yogyo Genryo,
spezifisches Gewicht 2,4) vermischt und gründlich gerührt, wobei man
eine Harzzusammensetzung A erhält. Diese Harzzusammensetzung
A wird mit einer Luftsprühvorrichtung in einer Menge von 60
g/m² auf eine Stahlplatte mit mattem finish in einer Größe
von 0,8 * 100 * 200 mm appliziert, wobei man eine
Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 100 µm erhält.
Anschließend wird während einer Stunde getrocknet. Dann wird
Zink mittels Tieftemperatursprühen aufgesprüht, um eine
Sprühbeschichtung mit einer Dicken von 200 µm zu erhalten.
Das Tieftemperatursprühen wird durchgeführt unter derartigen
Bedingungen, daß ein Zinkdraht mit einem Drahtdurchmesser von
1,1 mm mit einer Geschwindigkeit von 12 m/Min. zugeführt
wird. (Sprühmenge : 9,8 kg/Std.), und zwar mit einer
Tieftemperatursprühmaschine PA600 bei einer Spannung von 15 V, bei
einem Strom von 300 A unter Verwendung eines scharfen
Luftstroms unter einem Luftdruck von 6 kg/cm² mit einer Luftmenge
von 1,6 m³/Min. und einem Sprühabstand von 20 cm.
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Die vertikale Zugfestigkeit der Zinksprühbeschichtung, die
auf diese Weise erhalten wird, beträgt 80 kg/cm² was eine
ausgezeichnete Haftung anzeigt. Ferner wird die
Sprühbeschichtung abgelöst, um die Basis mit einer Breite von 10 mm
frei zu legen und ein Salzsprühtest wird während 1000 Stunden
durchgeführt. Dank des sich verbrauchenden
Korrosionsschutzeffekts von Zink beobachtet man keine Bildung von rotem Rost
von der abgelösten Portion und die gesamte Oberfläche ist mit
einem weißen Zinkrost bedeckt, was eine ausgezeichnete
Korrosionsfestigkeit anzeigt.
Beispiel 2
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80 g Xylol, 60 g Methylethylketon und 25 g Butanol gibt man
zu 100 g eines Epoxyharzes (Epiclon 4051, hergestellt von Dai
Nippon Ink Chemical Industries Epoxyäquivalent: 950). Das
Harz wird aufgelöst. Dann gibt man 10 g eines Polyamidharzes
(Epicure 892, hergestellt von Celanese, aktives
Wasserstoffäquivalent: 133) hinzu, um ein Epoxy-Polyamidharz B zu
erhalten, das 40 Gew. % Rückstand beim Erhitzen hat. 275 g
(Harzfeststoffgehalt Vol.: 100 cm³) des Epoxy-Polyamidharz B und
221 g (Vol. von Teilchen: 70 cm³, PVC: 41 %) von
Siliciumcarbid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 48 µm
(grünes Siliciumcarbid CG320, hergestellt von Nagoya Kenma
Kizai Kogyo, spezifisches Gewicht: 3,16) werden gründlich
gerührt, um eine Harzzusammensetzung B zu erhalten.
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Die Harzzusammensetzung B wird mit einem Luftsprühgerät in
einer Menge von 30 g/m² auf ein kalt gewalztes Stahlblech
appliziert, daß eine Größe von 0,8 × 100 × 200 mm aufweist. Man
erhält eine Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz)
von 60 µm. Anschließend wird 2 Stunden getrocknet. Dann wird
Zink auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1 aufgesprüht,
wobei man eine Sprühbeschichtung mit einer Dicke von 100 µm
erhält.
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Die vertikale Zugfestigkeit der Zinksprühbeschichtung, die
auf diese Weise erhalten wurde, beträgt 90 kg/cm² , was eine
ausgezeichnete Haftung anzeigt. Ferner wird die
Sprühbeschichtung abgelöst, um die Basis mit einer Breite von 10 mm
freizulegen und ein Salzsprühtest wird während 1000 Stunden
durchgeführt. Dank des sich verbrauchenden
Korrosionsschutzeffekts von Zink beobachtet man bei der abgelösten Portion
keine Bildung von rotem Rost und die gesamte Oberfläche ist
mit einem weißen Zinkrost bedeckt, was eine ausgezeichnete
Korrosionsbeständigkeit anzeigt.
Beispiel 3
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33 g eines Isocyanatharzes (Sumidule N75, hergestellt von
Sumitomo Bayer Urethane, Rückstand bei Erhitzen: 75 Gew.%)
gibt man zu 170 g eines Acrylpolyolharzes (Hydroxylwert: 100,
Rückstand beim Erhitzen: 50 %) um einen Urethan-Acrylharz vom
Lösungsmitteltyp zu erhalten, der 45 Gew.% Rückstand beim
Erhitzen aufweist. 203 g (Harzfeststoffgehalt Volumen: 100
cm³) dieses Urethan-Acrylharz vom Lösungsmitteltyp und 119 g
Volumen der Teilchen: 30 cm³, PVC 23 %) von Aluminiumoxid mit
einer durchschnittlichen Teilchengröße von 20 µm (weißes
geschmolzenes Aluminiumoxid WA800, hergestellt von Nagoya Kenma
Kizai Kogyo, spezifisches Gewicht: 3,96) werden gründlich
gerührt, um eine Harzmasse C zu erhalten. Diese Harzmasse C
wird mit einem Verdünnungsmittel verdünnt und mit einem
Luftspray in einer Menge von 15 g/m² auf eine Blechplatte von 0,3
× 100 × 200 mm appliziert, um eine Beschichtung mit einer
Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 40 µm zu erhalten.
Anschließend wird 2 Stunden getrocknet. Dann wird Zink durch
Tieftemperatursprühen in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1
aufgesprüht, um eine Sprühbeschichtung mit einer Dicke von 100
µm zu erhalten.
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Die vertikale Zugfestigkeit der so erhaltenen
Zinksprühbeschichtung beträgt 60 kg/cm² was eine ausgezeichnete Haftung
anzeigt. Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um die
Basis in einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein
Salzsprühtest wird während 1000 Stunden durchgeführt. Dank des sich
verbrauchenden Korrosionsschutzeffekts von Zink beobachtet
man in dem abgelösten Bereich keine Bildung von rotem Rost
und die gesamte Oberfläche ist mit einem weißen Zinkrost
bedeckt, was eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
anzei gt.
Beispiel 4
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12,5 g eines wasserlöslichen Melaminharzes mit 80 Gew.%
Rückstand beim Erhitzen (Sumimal M 30W, hergestellt von Sumitomo
Chemical Industries) gibt man zu 278 g des Acryl
Emulsionsharzes A mit 36 Gew.% Rückstand beim Erhitzen, der in
Beispiel 1 hergestellt wurde, um einen wärmehärtenden
Melamin-Acrylharz vom wässrigen Dispersionstyp zu erhalten (Harz D).
291 g (Harzfeststoffgehalt Volumen: 100 cm³) diese
Melamin-Acrylharzes D und 720 g (Volumen der Teilchen: 300 cm³)
Siliciumoxid (Silicasand) mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 70 µm (Silica Powder Special Grade hergestellt von
Okumura Yogyo Genryo, spezifisches Gewicht: 2,4) werden
gründlich gerührt, um eine Harzmasse D zu erhalten. Diese
Harzmasse D wird mit einem Pinsel in einer Menge von 100
g/m² auf eine Glasplatte von 2 × 100 × 200 mm aufgetragen, um
eine Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 40
µm zu erhalten. Anschließend wird 2 Stunden getrocknet.
Daraufhin wird eine Zink-Aluminium Pseudolegierung durch
Tieftemperatursprühen aufgesprüht, um eine Sprühbeschichtung mit
einer Dicke von 100 µm zu bilden. Anschließend erfolgt eine
Wärmehärtung bei 130ºC während 20 Minuten. Das
Tieftemperatursprühen wird unter derartigen Bedingungen durchgeführt,
daß ein Zinkdraht und ein Aluminiumdraht, beide mit einem
Durchmesser von 1,1 mm, mit einer Geschwindigkeit von 12
m/Min. zugeführt werden (Sprühmenge: 6,4 kg/h). Es wird eine
Tieftemperatursprühmaschine PA600 verwendet, bei einer
Spannung
von 17 V bei einem Strom von 350 A unter Verwendung
einer Schneidluft mit einem Luftdruck von 6 kg/cm² in einer
Luftmenge von 1,6 m³/Min. und mit einem Sprühabstand von 20
cm.
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Die vertikale Zugfestigkeit der erhaltenen
Zinksprühbeschichtung beträgt 50 kg/cm², was eine ausgezeichnete Haftung
anzeigt.
Beispiel 5
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Eine rostige Stahlplatte von SS41 mit 3,6 × 100 × 200 mm wird
mit einer elektrischen Drahtbürste oberflächenbehandelt, und
zwar ein Niveau von DSt3 gemäß SIS.05 5900-1967. Anschließend
wird die Harzmasse B die in Beispiel 2 hergestellt wurde mit
einem Luftspray appliziert, und zwar in einer Menge von 80
g/m², um eine Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit
von 80 µm zu erhalten. Anschließend wird 2 Stunden
getrokknet. Dann wird Zink durch Tieftemperatursprühen aufgesprüht,
und zwar auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, um eine
Sprühbeschichtung mit einer Dicke von 150 µm zu erhalten.
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Die vertikale Zugfestigkeit der so erhaltenen
Zinksprühbeschichtung beträgt 60 kg/cm² was eine ausgezeichnete Haftung
anzeigt. Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um die
Basis in einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein
Salzsprühtest wird 1000 Stunden durchgeführt. Dank des sich
verbrauchenden Korrosionsschutzeffekts von Zink wird keine Bildung
von rotem Rost in dem abgelösten Bereich beobachtet und die
gesamte Oberfläche ist mit einem weßen Rost von Zink
bedeckt, was eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit anzeigt.
Beispiel 6
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Die Harzmasse A, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, wird
mit einem Luftspray in einer Menge von 40 g/m² auf eine PPO
(modifiziertes Polyphenylenoxid)-Platte appliziert, um eine
Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 90 µm
zu erhalten. Anschließend wird 1 Stunde getrocknet. Daraufhin
wird Zink durch Tieftemperatursprühen auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1 aufgesprüht unter Ausbildung einer
Sprühbeschichtung mit einer Dicke von 50 µm.
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Die vertikale Zugfestigkeit der so erhaltenen
Zinksprühbeschichtung beträgt 70 kg/cm² was eine ausgezeichnete Haftung
anzeigt. Die elektromagnetischen Wellenabschirmeigenschaften
werden gemessen. Dabei wird eine ausgezeichnete
elektromagnetische Wellenabschirmeigenschaft bei einem Niveau von 65 dB
bei 500 Hz. erhalten. Ferner wird ein Feuchtigkeitstest
während 1000 Stunden durchgeführt. Man beobachtet keine Ablösung
oder Blasenbildung, obwohl über der gesamten Oberfläche eine
geringfügige Bildung von weißem Rost von Zink beobachtet
wird. Der Kreuzschnitt-Test für die sekundäre Adhäsion gibt
ebenfalls gute Ergebnisse.
Beispiel 7
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Die in Beispiel 3 hergestellte Harzmasse C wird mit einem
Luftspray in einer Menge 80 g/m² auf eine schwarzhäutige
Stahlplatte von SS41 mit 3,6 × 100 × 200 mm appliziert, um
eine Beschichtung mit einer Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 80
µm zu erhalten. Anschließend wird 12 Stunden getrocknet.
Daraufhin wird das Zinksprühen durchgeführt mit einer
Gasflammensprühmaschine, um eine Sprühbeschichtung mit einer Dicke
von 75 µm zu erhalten.
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Das Gasflammensprühen wird unter solchen Bedingungen
durchgeführt, daß ein Zinkdraht mit einem Drahtdurchmesser von 3,2
mm mit einer Rate von 1 m/Min. zugeführt wird (Sprühmenge:
3,8 kg/Stunde) dabei wird eine Flammensprühmaschine vom
Drahtschmelztyp 11E Modell gun, hergestellt von METECO CO.
verwendet. Der Sprühabstand beträgt 30 cm.
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Die vertikale Zugfestigkeit der erhaltenen
Zinksprühbeschichtung beträgt 55 kg/cm² was eine ausgezeichnete Haftung
anzeigt. Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um die
Basis in einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein Salzsprühtest
wird 1000 Stunden durchgeführt. Dank des sich verbrauchenden
Korrosionsschutzeffekts von Zink wird keine Bildung von rotem
Rost an dem abgelösten Bereich beobachtet und die gesamte
Oberfläche ist mit einem weißen Rost von Zink bedeckt, was
eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit anzeigt.
Vergleichsbeispiel 1
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Eine dünne Stahlplatte mit mattem Finish von 0,8 × 100 × 200
mm wird einer Sandstrahlbehandlung unterworfen, um eine
Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 100 µm zu erhalten. Dabei wird die
Stahlplatte derart verbogen, daß es unmöglich wird, sie für
den Metallsprühtest zu verwenden.
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Eine SS41 Stahlplatte von 3,6 × 100 × 200 mm wird der
Sandstrahlbehandlung unterworfen, um eine Oberflächenrauhigkeit
(Rz) von 100 µm zu erhalten. Die Sandstrahlbehandlung
erfordert eine Behandlungszeit von mindestens dem 10-fachen,
verglichen mit der erfindungsgemäßen
Harzmassen-Behandlungsstufe.
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Anschließend wird Zink durch Tieftemperatursprühen auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 auf diese
sandstrahlbehandelte Stahlplatte in einer Dicke von 200 µm aufgesprüht. Die
vertikale Zugfestigkeit der so erhaltenen
Zinksprühbeschichtung beträgt 70 kg/cm², was eine ausgezeichnete Haftung
anzeigt. Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um die
Basis mit einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein Salzsprühtest
wird 1000 Stunden durchgeführt. Dank des sich verbrauchenden
Korrosionschutzeffekts von Zink wird auf dem abgelösten
Bereich keine Bildung von rotem Rost beobachtet. Die gesamte
Oberfläche ist mit einem weißen Rost von Zink bedeckt was
eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit wie bei Beispiel 1
anzeigt.
Vergleichsbeispiel 2
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Eine Stahlplatte mit mattem Finish von 0,8 × 100 × 200 mm
wird der Sandstrahlbehandlung unterworfen, um eine
Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 40 µm zu erhalten. Die Stahlplatte
wird in einem gewissen Ausmaß verbogen, ist jedoch für einen
Sprühtest brauchbar.
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Die Sandstrahlbehandlung erfordert jedoch eine
Behandlungszeit die mindestens das 20-fache beträgt im Vergleich zu der
Beschichtungsstufe mit der Harzmasse gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Anschließend wird Zink durch Tieftemperatursprühen auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 auf diese
sandstrahlbehandelte Stahlplatte aufgesprüht, um eine Sprühbeschichtung mit
einer Dicke von 200 µm zu erhalten. Die vertikale Zugfestigkeit
der so erhaltenen Zinksprühbeschichtung ist relativ niedrig
bei einem Niveau von 45 kg/cm². Die Sprühbeschichtung wird
abgelöst, um die Basis mit einer Breite von 100 mm
freizulegen. Ein Salzsprühtest wird 100 Stunden durchgeführt. Dank
des sich verbrauchenden Korrosionsschutzeffekts von Zink,
beobachtet man in dem abgelösten Bereich keine Bildung von
rotem Rost. Die gesamte Oberfläche ist mit einem weißen Rost
von Zink bedeckt, was eine ausgezeichnete
Korrosionsfestigkeit wie bei Beispiel 1 anzeigt.
Vergleichsbeispiel 3
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306 g (Harzfeststoffgehaltvolumen : 100 cm³) von dem
acrylischen Emulsionsharz A, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde,
und 240 g (Volumen der Teilchen: 100 cm³, PVC: 50 %) von
Silicasand mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 230
µm (Silica Sand OS6, hergestellt von Okumura Yogyo Genryo,
spezifisches Gewicht: 2,4) werden gründlich gerührt, um eine
Harzmasse a zu erhalten. Diese Harzmasse a neigt dazu, einer
Sedimentation der Teilchen zu unterliegen, wenn sie für
wenige Stunden stehengelassen wird. Nach wenigen Tagen ist die
Masse kaum redispergierbar.
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Unmittelbar nach der Herstellung wird die Harzmasse a durch
Luftspray in einer Menge von 35 g/cm² auf eine Stahlplatte
mit mattem Finish von 0,8 × 100 × 200 mm aufgesprüht, um eine
Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 300 µm zu erhalten.
Anschließend wird eine Stunde getrocknet. Dann wird Zink durch
Tieftemperatursprühen auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 1
aufgesprüht, um eine Sprühbschichtung mit einer Dicke von 100
µm zu erhalten. Die Sprühbeschichtung ist sehr grob und das
Aussehen ist schlecht.
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Die vertikale Zugfestigkeit der so erhaltenen
Zinksprühbeschichtung ist niedrig wie 25 kg/cm², was eine schlechte
Haftung anzeigt. Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um
die Basis mit einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein
Salzsprühtest wird während 200 Stunden durchgeführt. Dabei wird
kein korrosionsverhindernder Effekt beobachtet und eine
wesentliche Bildung von rotem Rost wird im abgelösten Bereich
beobachtet.
Vergleichsbeispiel 4
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275 g (Harzfeststoffgehaltvolumen: 100 cm³) des
Epoxypolyamidharzes B, wie es in Beispiel 2 verwendet wird, und 63 g
(Volumen der Teilchen 20 cm³ PVC: 17 %) von Siliciumcarbid
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 48 µm (grünes
Siliciumcarbid CG320, hergestellt von Nagoya Kenma Kizai
Kogyo, spezifisches Gewicht 3,16) werden gründlich vermischt,
um eine Harzmasse b zu erhalten. Diese Harzmasse b wird mit
einem Luftspray auf ein kalt gewalztes Stahlblech von 0,8 ×
100 × 200 mm in einer Menge von 9 g/m² appliziert, um eine
Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 25 µm zu erhalten. Nach 2
Stunden Trocknen wird Zink auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 aufgesprüht, um eine Sprühbeschichtung mit einer
Dicke von 100 µm zu erhalten. Die Sprüheffizienz ist jedoch
schlecht und es ist eine Sprühzeit von mindestens dem
dreifachen, verglichen mit Beispiel 2, erforderlich.
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Die vertikale Zugfestigkeit der so erhaltenen
Sprühbeschichtung ist niedrig wie 20 kg/cm², was eine schlechte Haftung
anzeigt. Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um die
Basis mit einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein
Salzsprühtest wird durchgeführt, wobei die Sprühbeschichtung in etwa
300 Stunden Blasen wirft.
Vergleichsbeispiel 5
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275 g (Harzfeststoffgehaltvolumen: 100 cm³) des
Epoxy-Polyamidharzes B, wie es in Beispiel 2 verwendet wurde, und 383 g
(Volumen der Teilchen 70 cm³, PVC: 30 %) eines Nickelpulvers
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 30 µm
(spezifisches Gewicht 8,9) werden gründlich gerührt, um eine
Harzmasse c zu erhalten.
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Diese Harzmasse c wird durch Luftspray auf einen Stahl mit
mattem Finish von 0,8 × 100 × 200 mm in einer Menge von 340
g/m² appliziert, um eine Oberflächenrauhigkeit (Rz) von 20 µm
zu erhalten. Nach 12 Stunden Trocknen wird Zink auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 aufgesprüht, um eine
Sprühbeschichtung mit einer Dicke von 100 µm zu erhalten. Die
Sprüheffizienz ist jedoch schlecht und es ist eine Sprühzeit von
mindestens dem dreifachen, verglichen mit Beispiel 2,
erforderl ich.
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Ferner wird die Sprühbeschichtung abgelöst, um die Basis mit
einer Breite von 10 mm freizulegen. Ein Salzsprühtest wird
durchgeführt. Dabei bildet sich Rost am abgelösten Bereich in
etwa 100 Stunden, was eine schlechte Korrosionsbeständigkeit
anzeigt.
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Erfindungsgemäß ist es möglich, eine geeignete
Oberflächenrauhigkeit bei einem Substrat mit glatter Oberfläche zu
schaffen, ohne eine Sandstrahlbehandlung durchzuführen, wie
es bei den herkömmlichen Methoden erforderlich ist. Auf diese
Weise ist es möglich, ein Substrat, das eine geringe Dicke
hat oder eine komplizierte Gestalt aufweist, einer
Metallbesprühung zu unterziehen. Ferner kann die Methode auf
Materialien angewandt werden, bei denen das Metallsprühen bisher
kaum anwendbar war. Dennoch ist die Haftung der
Sprühbeschichtung ausgezeichnet.
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Erfindungsgemäß wird eine hohe Haftkraft erreicht durch den
Verankerungseffekt, der erhalten wird, indem man die
gesprühten Metallteilchen zwischen die Teilchen der Beschichtung
füllt, die mit der Harzmasse erhalten wurde, wobei die
Plastizität der geschmolzenen Metallteilchen genutzt wird.
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So ist beispielsweise die vertikale Zugfestigkeit der bei der
herkömmlichen sandstrahlbehandelten Oberfläche aufgebrachten
Metallsprühbeschichtung etwa 60 kg/cm². Demgegenüber ist die
vertikale Zugfestigkeit der Metallsprühbeschichtung, die nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde, bei einem
Niveau von 50 bis 80 kg/cm² und ist somit den herkömmlichen
Produkten hinsichtlich der Haftung vergleichbar oder
überlegen.
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Ferner ist es möglich, das Substrat (Stahlmaterial) durch den
sich verbrauchenden (opfernden) korrosionsverhindernden
Effekt der Metallsprühbeschichtung zu schützen. Dabei handelt
es sich um den Effekt, der durch den Kontakt der
Metallsprühbeschichtung und des Substrats (Stahlmaterials) erzeugt wird.
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Selbst dann, wenn die Substratoberfläche mit einer dünnen
Beschichtung eines Harzes bedeckt ist, wird jedoch durch z.B.
Kollision mit gesprühten Metallteilchen die Beschichtung
durchschlagen, wodurch die gesprühten Teilchen die Oberfläche
des Substrats erreichen und der sich verbrauchende (opfernde)
korrosionsverhindernde Effekt in adäquater Weise erzielt
wird.
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Erfindungsgemäß kann die Behandlungszeit auf 1/10 bis 1/20
der Zeit reduziert werden, die bei der herkömmlichen
Sandstrahlbehandlung erforderlich ist. Dadurch wird eine
wesentliche Verringerung der Bearbeitungskosten erzielt.
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Ferner sind die verschiedenen Probleme, die mit dem Staub
zusammen hängen, der durch die Sandstrahlbehandlung erzeugt
wird, d.h. die sogenannten Verschmutzungsprobleme bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls gelöst.
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Die Erfindung leistet somit einen signifikanten Beitrag, um
in der Zukunft die Metallsprühtechnik besser nutzen zu können
und der praktische industrielle Wert der Erfindung ist daher
wesentlich.