DE3917004C2 - Schutzüberzugszusammensetzung auf Wasserbasis zum lokalen Schutz von Metalloberflächen während deren Hitzebehandlung und ihre Verwendung - Google Patents
Schutzüberzugszusammensetzung auf Wasserbasis zum lokalen Schutz von Metalloberflächen während deren Hitzebehandlung und ihre VerwendungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungszusammensetzungen
für Metalloberflächen zum Schutz des Metalles während
bestimmter Härtungsverfahren. Insbesondere betrifft sie
Beschichtungszusammensetzungen auf Wasserbasis zur Verwendung
bei Nitrierungen und Nitrocarburierungen
von ferritischem Stahl (Carbonitridbildung).
Die Kastenhärtung ist ein Hitzebehandlungsvorgang, bei dem
eine dünne, gehärtete "Haut" auf einem Stahlgegenstand
gebildet wird. Mit Kastenhärtung werden im allgemeinen
jede der drei Arten von Härtungsverfahren bezeichnet:
Carburierung, wobei Kohlenstoff Stahl mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt zugefügt wird, Nitrierung, bei der
Stickstoff zugefügt wird, und Nitrocarburierung, wobei
sowohl Kohlenstoff als auch Stickstoff dem Stahl zugefügt
werden. Bei der Carburierung wird der Gegenstand einer
gasförmigen Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt
(Gascarburierung) oder in einem kohlenstoffhaltigen
Pulver verpreßt (Preßcarburierung) oder in ein
Cyanidsalzbad getaucht (flüssige Carburierung) und erhitzt,
so daß der Kohlenstoff in die Oberfläche des Stahls
diffundiert, um die Haut zu bilden. Bei der Nitrierung
wird der Stahlgegenstand in eine erhitzte, stickstoffhaltige
Atmosphäre (Gasnitrierung) oder in ein erhitztes
Cyanidbad (Salzbadnitrieren) gegeben, so daß der
Stickstoff aus dem Gas oder Bad in die Oberfläche diffundiert,
um die Haut zu bilden. Sowohl beim Salzbadcarburieren
als auch beim Salzbadnitrieren ist das Medium ein
geschmolzenes Cyanidsalzbad. Die Temperatur, bei der die
Kastenhärtung durchgeführt wird, bestimmt das Ergebnis.
Nitrocarburieren von ferritischem Stahl (Carbonitrierung) stellt
eine Kombination der Gascarburierung und des Gasnitrierens
dar, wobei ein Stickstoffgas, üblicherweise Ammoniak, und
ein endothermes Gas dem Carburierungsgas zugegeben werden.
Diese Verfahren werden bei Temperaturen durchgeführt, die
hinreichend hoch sind, so daß Stickstoff aus dem
gespaltenen Ammoniak oder Kohlenstoff aus dem kohlenstoffhaltigen
Pulver in den Stahl diffundieren können, um eine gehärtete
Haut zu bilden, indem Eisennitride und Legierungen von
Nitriden und/oder Carbiden durch Reaktionen mit verschiedenen
Spurenelementen an und knapp unter der Oberfläche erzeugt
werden. Typische Gasnitrierungstemperaturen liegen bei
495 bis 565°C, während typische Gascarburierungstemperaturen
oberhalb 870°C und sehr oft bei 927 bis 1038°C liegen.
Die Carbonitrierung wird bei Temperaturen unterhalb jenen
für die Carburierung erforderlichen durchgeführt, d.h.
bei 760 bis 900°C.
Bei derKastenhärtung werden manchmal Antinitrierungs- und
Anticarburierungszusammensetzungen verwendet, um ausgewählte
Metalloberflächen vom Nitrierungs- oder Carburierungsmedium
abzuschirmen, seien diese gasförmig, flüssig oder
pulverförmig.
Abhaltezusammensetzungen werden typischerweise
verwendet, um an vorbestimmten Teilbereichen des Stahls
zu verhindern, daß diese eine gehärtete Haut bilden, um
spätere Bearbeitungsvorgänge an den ungehärteten Bereichen
zu erleichtern.
Die Verhinderung der Härtung besteht darin, Stickstoff oder
Kohlenstoff daran zu hindern, die Stahloberfläche zu
erreichen, indem man einen physikalischen Schutz zwischen
dem Stahl und der härtenden Atmosphäre oder Umgebung
bewerkstelligt. Die hohen Temperaturen, bei denen die
Härtungsverfahren durchgeführt werden, ergeben spezielle
Probleme bei der Formulierung von Abhaltezusammensetzungen.
Um kommerziell annehmbar zu sein, sollte eine
Abhaltezusammensetzung bestimmte wünschenswerte
Eigenschaften aufweisen: Die Zusammensetzung muß auf die
Gegenstände bei Raumtemperaturen wirksam aufgebracht werden
können, vorzugsweise durch eine einfache Anwendungstechnik,
wie durch "Anstreichen" des Gegenstandes mit der
Abhaltezusammensetzung; die Zusammensetzung muß einen
gasundurchlässigen Schutz liefern, der nicht nur gasförmigem
Eindringen bei hohen Temperaturen, sondern auch Belastungen
und Spannungen widersteht, die durch thermische Expansion
und Kontraktion des darunterliegenden Gegenstandes
hervorgerufen werden; schließlich muß die
Abhaltezusammensetzung nach Beendigung der Härtung leicht
vom Gegenstand entfernbar sein.
Die Carburierung findet bei wesentlich höheren Temperaturen
als Nitrierung oder Nitrocarburierung von ferritischem Stahl statt,
so daß sich Carburierungs-Abhalteformulierungen von jenen
der Stickstoffverfahren unterschieden.
Eine frühe Abhaltetechnik bestand darin, Metall mit
pulverisierter Borsäure zu überziehen. Die Borsäure schmolz
bei den erhöhten Verfahrenstemperaturen, um einen
fließenden, haftenden glasurähnlichen Schutz zu liefern.
Eine solche Technik ist in US-PS 1 190 937 offenbart, die
das Überziehen mit Borsäure lehrt, um die Decarbonisierung
von Stahl während des Hitzetemperns zu verhindern. Andere
Carburierungs-Abhaltematerialien sind vorgeschlagen worden,
wobei verschiedene alternative Formulierungen verwendet
werden, wie feuerfester Ton und Borax oder Borsäureformulierungen
in US-PS 1 567 632 und 3 151 002. Das spätere Patent lehrt
die Verwendung eines synthetischen Harzlackes als einen
Binder, um die Borsäurekristalle am Ort zu halten, bis
eine hinreichend hohe Verfahrenstemperatur erreicht ist,
um die Borsäure zu schmelzen und das Harz zu verkohlen.
Nitrierung und Nitrocarburierung von ferritischem Stahl
(Stickstoffverfahren) werden bei Temperaturen durchgeführt,
die niedriger als jene für die Carburierung sind. Bei den
Stickstoffverfahren wird häufig eine Schicht aus Zinn auf
den Oberflächen des zu schützenden Gegenstandes verwendet.
Elektroplattieren war eine Technik zur Herstellung einer
Zinnschicht, und wo Elektroplattieren nicht durchführbar
war, sind verschiedene zinntragende Überzüge angewandt
worden, um Teile des Gegenstandes abzuschirmen. Als der
Gegenstand auf eine erhöhte Temperatur gebracht wurde, schmolz
das Zinn im Überzug, um einen kohärenten, fließenden
Schutz zu bilden. Eine Zinntechnik, jedoch zur Verhinderung
der Carburierung in einem Cyanidbad, ist in US-PS 2 485 176
offenbart, die eine Kupfer/Zinn-(Bronze)-Zusammensetzung in
einem organischen Träger lehrt.
Um durch Sprühen oder Anstreichen leicht aufgebracht zu
werden, wurden Abhaltezusammensetzungen im Stand der
Technik mit brennbaren oder entflammbaren Harzen formuliert,
wie in US-PS 2 485 176, worin die feinpulverisierten
Metallpartikel in einem organischen Träger dispergiert
sind, um auf Oberflächen aufsprühbar oder anstreichbar zu
sein, die nicht gehärtet werden sollten. Falls diese
Abhalteflüssigkeiten weiter verdünnt werden sollten,
beispielsweise nach einem Zeitraum der Lagerung oder des
Offenstehens, um das Harz verdampfen zu lassen, mußten
ein zusätzliches, entflammbares Harz oder ein Lösungsmittel
angesetzt werden. Somit barg die Verwendung vieler
früherer Abhalteflüssigkeiten Feuer- oder Explosionsgefahr
in sich. Es ist zu bedenken, daß solche
Abhalteflüssigkeiten sowohl eine besondere Ventilation
des Arbeitsplatzes als auch besondere Handhabungs- und
Lagerungsbedingungen erforderlich machten. Letztlich
ergeben entflammbare Abhalteflüssigkeiten Transportprobleme,
indem sie besondere Verpackung, Etikettierung und Handhabung
erfordern.
US-PS 23 67 978 betrifft ein Verfahren zur selektiven
Nitridhärtung von Metallflächen, bei dem ein Mittel
eingesetzt wird, das Zinnpulver mit Korngrößen 0,15 mm,
einen organischen Binder, wie Alkydharz, ggf. Pigmente
sowie ein Lösungsmittel enthält, das eine Schnelltrocknung
des Überzuges gestattet. Obige Zusammensetzung basiert
nicht auf einem wäßrigen System, sondern enthält flüchtige
Lösungsmittel, wie Alkohole, Aceton und Amylphthalat.
Weiterhin bewirkt die bei diesem Verfahren verwendete
Zusammensetzung einen haftenden Zinnüberzug, der mit
einer Stahlbürste oder einer motorangetriebenen Bürste
entfernt wird.
DE-OS 32 31 053 betrifft einen Schutzfilm für Metallgegenstände
gegen das Eindringen von N, C oder B, zu
dessen Herstellung eine Mischung eingesetzt wird, die 50
bis 60% Sn, 5 bis 7% Pb, 10 bis 15% TiO₂, 8 bis 10%
Polybutylmethacrylat und Rest Toluol als Lösungsmittel
enthält. Auch diese Zusammensetzung ist nicht wäßrig,
sondern basiert auf flüchtigen Lösungsmitteln, wie Toluol
und Xylol. Weiterhin wird auch durch diese Zusammensetzung
eine Schutzschicht geschaffen, die nach der
thermochemischen Behandlung des zu schützenden Gegenstandes
mit einer Stahlbürste beseitigt werden muß.
Um die Gefahren und Schwierigkeiten im Zusammenhang mit
der Verwendung entflammbarer Abhalteflüssigkeiten zu
verbessern, wurden verschiedene Vorschläge zur Bereitstellung
nicht entflammbarer Formulierungen gemacht. US-PS 3 178 321
lehrt einen Schutzüberzug für einen weiten Temperaturbereich
(d.h. von ca. 425 bis ca. 1040°C), der feuerfeste Tone in
einem wasserdispergierbaren Harz umfaßt. US-PS 3 454 433
offenbart keramische Schutzüberzüge für niedrigere
Temperaturen (d.h. unter ca. 870°C), die Fritten- und
Feuerfestmaterialien sowohl in organischen Lösungsmitteln
als auch in Wasser als Binderträger umfassen. US-PS 3 661 820
lehrt eine Anticarburierungsverbindung, die Borsäure oder
Borax in "wasserverdünnbaren" Harzen enthält. Obwohl der
höhere Wassergehalt dieser Abhalteflüssigkeiten die
Sicherheit verbessert haben mag, ergaben sich Nachteile
hinsichtlich Trocknung und Zeitdauer. US-PS 3 178 321 gibt
Ofentrocknung bei 82°C an. In US-PS 3 454 433 wird die
wasserlösliche, harzartige, lackhaltige Formulierung nach
der Lufttrocknung bei ungefähr 180°C gebacken, um den
Binder zu härten; die Trocknungszeiten in US-PS 3 661 820
werden mit ungefähr 8 Stunden bei Raum- oder Fabriktemperaturen
angegeben. Eine zufriedenstellende Verwendung solcher
Abhalteflüssigkeiten machte entweder besondere
Trocknungsräume mit erhöhter Temperatur, um die Trocknung
zu beschleunigen, oder eine Menge an Vorausplanung
erforderlich, die mit Vorhaltung von Lagerkapazität
verbunden war, so daß die zur weiteren Behandlung
vorgesehenen beschichteten Gegenstände während der Trocknung
gelagert werden konnten, um Schäden an den nassen, mit
Abhalteüberzügen versehenen Oberflächen zu vermeiden.
Ein anderer Nachteil, der bei früheren Formulierungen
für Abhaltezusammensetzungen auf Wasserbasis auftrat,
beinhaltete eine kurze Lagerbeständigkeit, im Gegensatz
zu Abhaltezusammensetzungen auf Basis organischer
Lösungsmittel; Probleme mit früheren Formulierungen
schlossen während der Lagerung ein solches Absetzen ein,
daß die Partikel nicht wieder aufgerührt werden konnten,
wie auch rasches Durchhärten nach Öffnen des Behälters.
Es wäre deshalb vorteilhaft, eine Abhaltezusammensetzung
auf echter Wasserbasis zur Verwendung in Stickstoffverfahren
zu haben, die sich durch einfaches Aufbringen und rasches
Trocknen vor der Hitzebehandlung, leichtes Entfernen danach
und erhöhte Sicherheit am Arbeitsplatz auszeichnet.
Die vorliegende Erfindung liefert eine wäßrige Beschichtungszusammensetzung
zu selektivem Auftragen auf
Metalloberflächen als Schutz vor Nitrierungs- oder Nitrocarburierungs-
Wärmebehandlung, bestehend aus einem an
Luft schnelltrocknenden, wasserverdünnbaren Bindemittel
auf der Basis von Alkydharzen, in dem Harz dispergiertem,
körnchenförmigen Zinn in einer Menge, die in geschmolzenen
Zustand ihre Schutzwirkung erfüllt, jedoch nicht in unbeschichtete
Bereiche fließt, einem wärmebeständigen Füllstoff,
der eine Legierungsbildung verhindert, jedoch nach
der Wärmebehandlung und Abkühlung von der Metalloberfläche
entfernbar ist, einem Thixotropiemittel für die Zinnkörner
und einem oberflächenaktiven Mittel zur Einstellung der
Fließeigenschaften der Zusammensetzung.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung
ist sicherer bei der Anwendung und beim Transport als
entflammbare Formulierungen des Standes der Technik und
weist eine Lufttrocknungszeit bei normalen Arbeitstemperaturen
auf, die jenen Trocknungszeiten vergleichbar ist, die
früher nur mit Abhaltezusammensetzung auf Basis
organischer Lösungsmittel erreicht werden konnten. Die neue
Zusammensetzung ist zur Verwendung als lokaler Schutz
während der Hitzebehandlung von Metallen geeignet, um
Nitrierung oder Nitrocarburierung von ferritischem Stahl bei
Temperaturen im Bereich von ca. 425 bis ca. 620°C zu
verhindern.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung
auf Wasserbasis liegen darin, daß sie nicht entflammbar
und nicht brennbar ist und deshalb an Luft transportiert
werden kann. Ihre Nichtentflammbarkeit bedeutet, daß sie
am Arbeitsplatz ohne Feuer- oder Explosionsgefahr
gehandhabt und ohne besondere Lagerungsvorkehrungen, wie
einen feuergeschützten Raum, gelagert werden kann.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Beschichtungszusammensetzung aus Wasserbasis besteht
darin, daß sie auf einfache Weise durch Anstreichen oder
Eintauchen oder Aufsprühen selektiv auf den zu schützenden
Teilbereich aufgebracht und der Rückstand der
Zusammensetzung nach der Hitzebehandlung ebenfalls auf
einfache Weise durch Abbürsten oder Abwischen entfernt
werden kann.
Gemäß der Erfindung wird
eine Beschichtungszusammensetzung zum
selektiven Schutz der damit überzogenen Metalloberfläche
während der Hitzebehandlung bereitgestellt, welche
enthält: ein schnell an der Luft trocknendes,
wasserverdünnbares Alkydharz, worin eine Menge an
körnchenförmigem Zinn dispergiert ist, die ausreicht,
einen geschmolzenen Zinnüberzug zu bilden, der dick
genug ist, das Eindringen der nitridierenden Atmosphäre
zu verhindern, und dünn genug ist, um nicht auf angrenzende
Metalloberflächen zu fließen. Eine Menge an Füller,
der gegen Abbau bei den Hitzebehandlungstemperaturen
beständig ist, wobei die Menge an Füller ausreicht, um
eine Legierungsbildung des geschmolzenen Zinnüberzuges zu
verhindern, so daß der Überzug nach Beendigung der
Hitzebehandlung und Abkühlung der Metalloberfläche entfernbar
ist; eine Menge an Thixotropiemittel, die ausreicht, das
Zinn im Harz dispergiert zu halten; sowie eine Menge an
oberflächenaktivem Mittel, in einer wirksamen Menge, um
anstrichähnliche Fließeigenschaften zu verleihen. Die
Zusammensetzung kann auch ein Co-Lösungsmittel enthalten,
um die Viskosität zu erhöhen und die Verdampfungsgeschwindigkeit
der Zusammensetzung herabzusetzen, sie kann ferner ein
Gefrierschutzmittel enthalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung
offenbar.
Ein bevorzugtes Harz ist ein schnell lufttrocknendes, wasserverdünnbares
Alkydharz. Ein bevorzugtes Co-Lösungsmittel ist
Ethylenglykolmonobutylether. Der in der Beschreibung und den
Ansprüchen verwendete Begriff "schnell lufttrocknend"
bezüglich des Alkydharzes auf Wasserbasis oder mit Wasser
dispergierbarkeit bedeutet eine Lufttrocknungszeit
(Wasserentfernung), die vergleichbar mit Vinyltoluol- oder
Styrol-Alkydharzen und unter ca. 30 Minuten bei Raum- oder
Fabriktemperaturen von bis zu ungefähr 30°C liegt. Die
Trocknungszeit von bevorzugten Alkydharzen auf Wasserbasis
ist manchmal so kurz, daß, abhängig von den Einsatzbedingungen
wie relative Feuchtigkeit usw., die Zugabe eines
Co-Lösungsmittels notwendig sein kann, um die Viskosität
zu erhöhen und die Verdampfungsgeschwindigkeit der sich
ergebenden Zusammensetzung herabzusetzen, so daß die
Zusammensetzung mit einer Bürste oder durch Eintauchen
oder Aufsprühen aufgebracht werden kann und für eine solche
Aufbringung noch flüssig genug bleibt. Sogar wenn diese
Eigenschaften nicht durch die Betriebsbedingungen
beeinflußt werden, kann ein Co-Lösungsmittel nützlich
sein, einfach um die allgemeinen Handhabungseigenschaften
der entstehenden Zusammensetzung zu verbessern.
Das teilchenförmige Zinn liegt vorzugsweise in Pulverform
vor, die Partikelgröße braucht jedoch nicht einheitlich
zu sein und kann schwanken, wobei es dem Fachmann bekannt
ist, Partikelgrößen im Hinblick auf optimales Verhalten
bei Härtungstemperaturen auszuwählen. Eine bevorzugte
Größe beträgt ungefähr 44 µm.
Ein bevorzugtes Füllermaterial ist Titandioxid, das gegen
Abbau bei Nitrierungs- und Carbonitrierungstemperaturen
beständig ist. Das Titandioxid liegt vorzugsweise in
pulverisierter Form vor und hat eine Größe von 44 µm.
Das Thixotropiemittel ist erforderlich, um das partikelförmige
Zinn während Lagerung und Gebrauch in Suspension zu halten.
Das partikelförmige Zinn ist äußerst dicht, so daß es
äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, zu resuspendieren
wäre, sollte es sich während der Lagerung jemals absetzen.
Standardthixotropiemittel, wie sie im Stand der Technik
bekannt sind, stellen verschiedene Tonzusammensetzungen dar.
Bevorzugte Thixotropiemittel sind Titanate, und besonders
bevorzugt sind Alkanolamintitanate.
Die Anwesenheit eines oberflächenaktiven Mittels verleiht
dem Harz und der resultierenden Zusammensetzung anstrichähnliche
Eigenschaften, wobei Streichfähigkeit und Sprühbarkeit
verbessert werden. Bevorzugte oberflächenaktive Mittel
sind nicht-ionische, wie die
Octylphenoxypolyethoxyethanole.
Es kann eine Menge eines geeigneten Gefrierschutzmittels
eingeschlossen werden, falls die Zusammensetzung
Gefriertemperaturen während Lagerung oder Transport
ausgesetzt werden sollte.
Bezüglich der bevorzugten Bereiche der Bestandteile der
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen kann auf die
nachstehenden Tabellen 1 und 2 Bezug genommen werden. Es
sollte bedacht werden, daß die Mengen in Tabelle 1 so
wie sie sind zum leichteren Verständnis angegeben sind.
Die Formulierungen der Tabelle 1 werden hergestellt, indem
man 300 bis 420 g Harz mit den angegebenen Mengen der
anderen Bestandteile vermischt und vermahlt. Das Vermahlen
des Zinnpulvers sollte bei hoher Scherkraft vorgenommen
werden, um eine Dispersion sicherzustellen, die Zeit der
Scherkraftausübung sollte jedoch 5 Minuten nicht überschreiten,
und die Temperatur während der Scherkraftausübung sollte
unterhalb ca. 38°C gehalten werden, um Koagulation zu
verhindern. Dieselben Bedingungen und Vorkehrungen können
bei der Zugabe des Titandioxids zur Mischung angewandt werden.
bevorzugte Bereiche | |
wasserverdünnbares Alkydharz|300-420 g | |
Zinnpulver | 280-460 g |
Titandioxid | 80-160 g |
Thixotropiemittel | 6-14 g |
Co-Lösungsmittel | 15-35 ml |
Gefrierschutzmittel | 12-30 ml |
oberflächenaktives Mittel | 1-5 Gew.-% |
bevorzugte Bereiche in Gew.-% | |
wasserverdünnbares Alkydharz|36-45% | |
Zinnpulver | 40-43% |
Titandioxid | 9-13% |
Thixotropiemittel | 1-2% |
Co-Lösungsmittel | 1-3% |
Gefrierschutzmittel | 1-2% |
oberflächenaktives Mittel | 1-5% |
Die bevorzugte Formulierung für die Zusammensetzung ist
nachfolgend in Tabelle 3 angegeben, sie ist auf 360 g eines lufttrocknenden,
wasserverdünnbaren Alkydharzes als Bezugsbasis bezogen, gegenüber der die anderen Bestandteile bemessen sind. Wie im
Zusammenhang mit der vorstehenden Tabelle 1 erklärt, ist
die bevorzugte Formulierung in den aufgeführten Mengen
lediglich zum besseren Verständnis angegeben, und es soll
festgestellt sein, daß die erfindungsgemäße
Beschichtungszusammensetzung in gebrochenen oder ganzen Vielfachen
der in Tabelle 3 angegebenen Mengen formuliert werden kann.
Die Menge an Zinn auf 360 g Harz beträgt vorzugsweise
zwischen 320 und 420 g. Mengen bei und unterhalb der
Untergrenze liefern nicht zuverlässig einen kohärenten,
fließenden, geschmolzenen Zinnschutzüberzug bei
Betriebstemperaturen. Mengen bei und über 420 g ergeben
so viel geschmolzenes Zinn, daß es nach der Hitzebehandlung
notwendig ist, metallisches Zinnamalgam mechanisch
abzureiben. Die Vorzugsmenge an Zinnpulver beträgt 360 g,
die eine gute Ausgewogenheit zwischen einem kohärenten
Schutzüberzug und einem nach der Hitzebehandlung leicht
abbürstbaren Rest ergibt.
Die Titandioxidmenge steht mit der Zinnpulvermenge in
Wechselwirkung. Das als Füllstoff wirkende Titandioxid
sollte nicht in einer so großen Menge vorhanden sein,
daß es das Zinn stört, einen geschmolzenen Schutzüberzug
bei Betriebstemperaturen zu bilden, noch sollte es in
einer so kleinen Menge vorhanden sein, um den geschmolzenen
Zinnüberzug zu einer metallischen Masse abkühlen zu lassen,
die nach der Hitzebehandlung nicht abgebürstet werden
kann. Eine Menge an Titandioxid im Bereich von ca. 100
bis 140 g ist hinreichend, und die bevorzugte Menge beträgt
120 g auf 360 g pulverisiertes Zinn.
Die Menge an Thixotropiemittel hängt in etwa ebenfalls
von der Menge an dichtem Zinnpulver und Titandioxid im
Harz ab. Eine Menge an Alkanolamintitanat im Bereich von 8 bis
12 g ist hinreichend, und die bevorzugte Menge, bezogen
auf 360 g Zinn und 120 g Titandioxid, beträgt 10 g.
Co-Lösungsmittel kann in einer Menge von ca. 22 bis ca. 28 g
zugegeben werden. Für die bevorzugte Formulierung werden
25 ml Ethylenglykolmonobutylether zugefügt. Das
Co-Lösungsmittel wirkt dahingehend, sowohl die Mischung zu
plastifizieren, als auch der Mischung mehr Offenzeit vor
der Trocknung zu verleihen.
Das Gefrierschutzmittel kann in einer Menge von ca. 17 bis
ca. 23 ml zugegeben werden. Die bevorzugte Formulierung
enthält 20 ml Ethylenglykol. Das Ethylenglykol wirkt
zusätzlich zu seiner Funktion als Gefrierschutzmittel auch
als Plastifizierungs- und Benetzungsmittel.
Das oberflächenaktive Mittel kann in einer Menge von ca.
1 bis ca. 5 Gew.-% zugegeben werden, bevorzugt waren z.B.
2 Gew.-% Octylphenoxypolyethoxyethanol.
Bevorzugte Formulierung | |
wasserverdünnbares Alkydharz | |
355 bis 365 g | |
Zinnpulver | 360 g (44 µm) |
Titandioxid | 120 g (44 µm) |
Thixotropiemittel | 10 g (Alkanolamintitanat) |
Co-Lösungsmittel | 25 ml (Ethylenglykolmonobutylether) |
Gefrierschutzmittel | 20 ml (Ethylenglykol) |
oberflächenaktives Mittel | 5 Gew.-% (Octylphenoxypolyethoxyethanol) |
Die Lagerbeständigkeit der erfindungsgemäßen, bevorzugten
Formulierung wurde bewertet, indem man eine Zusammensetzung
gemäß Tabelle 2 herstellte und in einem verschlossenen
Behälter bei Fabriktemperaturen von bis zu ungefähr 30°C
6 Monate lang stehen ließ. Nach 6 Monaten wurde der Behälter
geöffnet und festgestellt, daß die Abhaltezusammensetzung
flüssig war, eine streichfähige Beschaffenheit aufwies und
keine Anzeichen von Absetzen oder Durchhärten zeigte. Der
Behälter wurde wieder verschlossen und weitere 3 Monate
stehen gelassen, wonach der Behälter wieder geöffnet, die
Beschichtungszusammensetzung wieder begutachtet und die Ergebnisse
der visuellen Inspektion als dieselben wie nach 6 Monaten
befunden wurden. Wiederbegutachten nach 12 und 15 Monaten
erwies die Beschaffenheit der Präparation als unverändert.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, scheinen die in
hohem Maße wünschenswerten Eigenschaften der
erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung auf den
anfänglichen pH des Harzes und die Pufferwirkung der
anderen Bestandteile zurückzuführen sein, um somit den
pH im Bereich von ungefähr 6,5 bis 7,5 zu halten; ein
pH in diesem Bereich kann das Harz daran hindern, mit
dem Zinnpulver zu reagieren. Auf diese Weise wird eine
lange, stabile Lagerbeständigkeit gewährleistet. Das
bevorzugte Thixotropiemittel ist ein Organotitanat, das
eine Pufferkapazität besitzt, wie durch andere übliche
Thixotropiemittel, wie Tone, nicht geliefert wird.
Die bevorzugte Beschichtungszusammensetzung der Tabelle 3 wurde
auf einen Abschnitt eines mit Nitralloy 135 modifizierten
Stahls gestrichen und bei Raumtemperatur an der Luft
getrocknet. Der Stahl wurde 90 Stunden lang bei 525 bis
550°C hitzebehandelt. Nach der Hitzebehandlung erschien
der Abhalterückstand grau und pulverförmig. Der Rückstand
wurde vom hitzebehandelten Metall entfernt, indem man
ihn mit einer Bürste und dann mit einem weichen Tuch
abwischte.
Claims (9)
1. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung zu selektivem Auftragen
auf Metalloberflächen als Schutz vor Nitrierungs- oder Nitrocarburierungs-
Wärmebehandlung, bestehend aus
einem an Luft schnelltrocknenden, wasserverdünnbaren Bindemittel auf der Basis von Alkydharzen,
in dem Harz dispergiertem, körnchenförmigen Zinn in einer Menge, die in geschmolzenem Zustand ihre Schutzwirkung erfüllt, jedoch nicht in unbeschichtete Bereiche fließt,
einem wärmebeständigen Füllstoff, der eine Legierungsbildung verhindert, jedoch nach der Wärmebehandlung und Abkühlung von der Metalloberfläche entfernbar ist,
einem Thixotropiemittel für die Zinnkörner und
einem oberflächenaktiven Mittel zur Einstellung der Fließeigenschaften der Zusammensetzung.
einem an Luft schnelltrocknenden, wasserverdünnbaren Bindemittel auf der Basis von Alkydharzen,
in dem Harz dispergiertem, körnchenförmigen Zinn in einer Menge, die in geschmolzenem Zustand ihre Schutzwirkung erfüllt, jedoch nicht in unbeschichtete Bereiche fließt,
einem wärmebeständigen Füllstoff, der eine Legierungsbildung verhindert, jedoch nach der Wärmebehandlung und Abkühlung von der Metalloberfläche entfernbar ist,
einem Thixotropiemittel für die Zinnkörner und
einem oberflächenaktiven Mittel zur Einstellung der Fließeigenschaften der Zusammensetzung.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie einen pH-Wert im Bereich 6,5 bis 7,5 besitzt.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllstoff Titandioxid ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Thixotropiemittel Alkanolamintitanat ist.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das oberflächenaktive Mittel nichtionisch ist.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein zusätzliches Lösungsmittel enthält.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie zusätzlich ein Gefrierschutzmittel enthält.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie
36 bis 45 Gew.-% eines lufttrocknenden, wasserverdünnbaren Alkydharzes,
40 bis 43 Gew.-% körnchenförmiges Zinn,
9 bis 13 Gew.-% Titandioxidpulver,
1 bis 2 Gew.-% Thixotropiemittel,
1 bis 3 Gew.-% Zusatz-Lösungsmittel,
1 bis 2 Gew.-% Gefrierschutzmittel und
1 bis 5 Gew.-% oberflächenaktives Mittel enthält.
36 bis 45 Gew.-% eines lufttrocknenden, wasserverdünnbaren Alkydharzes,
40 bis 43 Gew.-% körnchenförmiges Zinn,
9 bis 13 Gew.-% Titandioxidpulver,
1 bis 2 Gew.-% Thixotropiemittel,
1 bis 3 Gew.-% Zusatz-Lösungsmittel,
1 bis 2 Gew.-% Gefrierschutzmittel und
1 bis 5 Gew.-% oberflächenaktives Mittel enthält.
9. Verwendung der Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 8
zur selektiven Schutzbeschichtung von Stahloberflächen und
nachfolgender Lufttrocknung.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US19931088A | 1988-05-26 | 1988-05-26 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3917004A1 DE3917004A1 (de) | 1989-11-30 |
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