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Die
Erfindung betrifft ein Stahlblech, das zur Verwendung für die Herstellung
eines hitzebeständigen
Teils, wie eines für
eine Komponente eines Auspuffs verwendeten, geeignet ist. Das Blech
wird mit einer Schutzbeschichtung mit einem inneren, anorganischen
Teil und einem äußeren, von
einem Trockenschmiermittelfilm bedeckten, organischen Teil vorbehandelt.
Der anorganische Teil ist aus einer aufgetrockneten Konversionsbeschichtung
auf Chromsäurebasis
ausgebildet, die ein Schwebstoffe enthält, und der organische Teil
umfaßt
einen getrockneten Silikonanstrich, der von einem nicht klebrigen,
feuchtigkeitsbeständigen
Film aus warmverformbarem Acrylharz und einem Schmiermittel oder
polymerem Olefin bedeckt ist. Aus dem vorbehandelten Blech kann
ein Teil hergestellt werden, und es kann geschweißt werden,
ohne daß zusätzliches
externes Schmiermittel auf dem nicht geformten Stahlblech erforderlich
ist.
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Anders
als bei kaltgewalztem Stahl ist eine gute Anstrichhaftung auf Chromstählen, wie
rostfreiem Stahl, schwer zu erreichen. Ein offensichtlicher Grund
für die
schlechte Benetzbarkeit einer rostfreien Stahloberfläche mit
Farbe ist, daß die
Oberfläche eines
derartigen Stahls mit einem passiven Oxid bedeckt ist. Viele unterschiedliche
Arten von Säureätzmitteln
wurden zur Entfernung dieses passiven Oxids verwendet, um die Anstrichhaftung
zu verbessern. Dieser Ansatz hat jedoch nicht zu einer guten Anstrichhaftung
auf rostfreiem Stahl, insbesondere auf zu hohen Temperaturen und
naßkorrodierenden
Umgebungen ausgesetzten Teilen verarbeitetem, geführt.
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Andere
Fachleute haben ein- oder zweistufige Spültechniken für rostfreie
Stähle
unter Verwendung eines sechswertiges Chrom und ein Siliciumwasserstoff-Kopplungsmittel
enthaltenden Säurebads
vor dem Aufbringen eines Anstrichs vorgeschlagen. Nach dem Eintauchen
in Chromsäure kann
der geätzte
Stahl beispielsweise mit einer wäßrigen Lösung gespült werden,
die das Siliciumwasserstoff-Kopplungsmittel
enthält.
Alternativ kann die Chromsäure
eine Dispersion aus Silikat und Siliciumwasserstoff enthalten. Obwohl
eine gute Haftung erzielt werden kann, betrifft ein Hauptnachteil
der Prozesse, bei denen Chromsäure
verwendet wird, die Umweltkosten in Verbindung mit der Beseitigung
zu entsorgender Lösungen,
die gefährlichen
sechswertigen Chrom enthalten.
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Verschiedene
temperaturbeständige
Anstriche, die auf organischem Harz basieren, werden auf in einer
korrodierenden Atmosphäre
zyklischer Wärme
ausgesetzte Stahloberflächen
aufgebracht. Derartige erwärmte
Oberfläche
schließen
Heizkessel, Kamine, Raumheizungen, die Verteiler von Motoren, Auspufftöpfe und
dergleichen ein. Multifunktionale organische Harze, die durch eine
chemische Reaktion aushärten,
können
hohe Wärmebeständigkeitsniveaus
aufweisen, da sie eine verbesserte Querverbindungsdichte aufweisen.
Ausgehärtete
Harze, wie Epoxydharz, Phenol- und Novolakharze weisen eine moderate
Wärmebeständigkeit
bis ca. 260°C
auf.
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Aufgrund
des hohen Grads an Querverbindungen mit multifunktionalen Siliciumwasserstoffgruppen
weisen organofunktionale Harze auf Siloxanbasis, d.h. Silikon, eine
ausgezeichnete Wärmestabilität und eine
hohe Oxidationsbeständigkeit
auf. Dementsprechend ist Silikon als eines der hitzebeständigsten
Harze für
den Einsatz bei höheren
Temperaturen bekannt und wird verbreitet als Bindemittel verwendet
und zur Herstellung eines Anstrichsystems durch andere organische
Harze modifiziert. Eine typische Hochtemperaturanstrichzusammensetzung
enthält
Silikonharz, ein oder mehr Farbpigmente, ein Kohlenwasserstofflösungsmittel,
einen Füllstoff
zur Volumenerhöhung,
beispielsweise Glimmer, Magnesiumsilikat und Aluminiumsilikat, und
einen Katalysator zur Unterstützung
von Querverbindun gen, beispielsweise Eisenoktonat und Zinknaphthenat.
Ein 15-50 % Silikon enthaltendes, silikonmodifiziertes, organisches
Harzsystem kann eine Wärmebeständigkeit
von bis zu ca. 204°C
aufweisen. Durch ein 51-90 % Silikon enthaltendes, organisch modifiziertes
Silikonharzsystem kann die Wärmebeständigkeit
auf bis zu ca. 370°C
erhöht
werden. Ein 51-90 % Silikon und ein schwarzes Pigment enthaltendes,
organisch modifiziertes Silikonharzsystem kann eine Wärmebeständigkeit
von bis zu 427°C
aufweisen. Dies sind allgemeine Richtlinien. Durch geeignete Modifikationen
kann ein organisch modifiziertes Harz eine Wärmebeständigkeit von mehr als 427°C aufweisen.
Durch ein 100 % Silikon enthaltendes Harzsystem und ein schwarzes
Pigment kann die Wärmebeständigkeit
auf ca. 538°C
erhöht
werden. Bei einem 100 % Silikon und ein keramisches Pigment enthaltenden
Harzsystem kann die Wärmebeständigkeit
auf ca. 760°C
erhöht
werden.
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Das
Aufbringen temperaturbeständiger
Anstriche auf der Basis organischer Harze, insbesondere von schwarze
Pigmente enthaltenden, auf stählerne
Auspuffkomponenten für
Verbrennungsmotoren ist bekannt. Derartige Anstriche sind im Handel
unter verschiedenen Bezeichnungen, wie Auspuffanstrich, Hochtemperaturbeschichtung,
hochtemperaturbeständiger
Anstrich und Auspuffsystembeschichtung erhältlich. Hochtemperaturbeständige Anstriche
für diesen
Zweck können
aus silikonmodifiziertem organischen Harz oder organisch modifiziertem
Silikonharz hergestellt werden. Das US-Patent 5,021,489 betrifft
beispielsweise ein korrosionsverhütendes Gemisch zur Beschichtung
von Stahl, das 10-35 Teile Silikonharz, 2-35 Teile Silikonalkydcopolymerharz, 10-35
Teile Acrylharz, 0,5-5 Teile organisches Phosphat, 1,0-10 Teile
Metallsulphonat, 5-40 Teile aliphatischen Alkohol mit geringem Molekulargewicht
und 10-50 Teile organisches Lösungsmittel
enthält.
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Das
US-Patent 4,702,968 betrifft aluminisierten Stahl, der nacheinander
mit einer Chromatlösung,
einer Primerbeschichtung aus Strontiumchromat enthaltendem Polyamidimidharz
und einer schwarzen Deckschicht aus silikonmodifiziertem Polyester
vorbehandelt wird. Die Chromatschicht weist eine Chromaufnahme von
10-50 mg/m2 auf, die Primerbeschichtung weist eine
Dicke von 3-8 Mikron und die Deckschicht eine Dicke von 8-20 Mikron
auf. Die Polyesterschicht enthält
eine 30-50 % Modifikation durch ein Polysiloxanoligomer mit 3-12
Siliciumatomen und 2-4 aus -SiOH und -SiOR' ausgewählten Endgruppen, wobei R' Methyl ist.
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Die
japanische Patentanmeldung 61-081468 betrifft eine wärmebeständige Beschichtung
für Auspufftöpfe aus
rostfreiem Stahl, die einen Silikonharzanstrich enthält. Der
Anstrich enthält
78-93 Gew.-% Silikonharz, 3-8 Gew.-% Butyltitan, 1-5 Gew.-% Talcum
und 3-8 Gew.-% synthetischen Glimmer. Der Anstrich wird getrocknet
und dann bei Temperaturen über
1.000°C
gebrannt.
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Die
japanische Patentanmeldung 7-053723 betrifft eine wärmebeständige Beschichtung
für Auspufftöpfe, die
ein polyestermodifiziertes Silikonharz enthält. Das Silikonharz wird durch
Mischen von Polyesterharz mit mindestens zwei OH-Gruppen und eine
reaktive Dimethylpolysiloxanendgruppe und Hydrolysieren und Polykondensieren
des Gemischs in Anwesenheit eines Katalysators modifiziert.
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Die
japanische Patentanmeldung 63-021314 betrifft das langfristige Verhindern
einer Korrosion eines Auspufftopfs. Der aus einem metallbeschichteten Stahl
hergestellte Auspufftopf wird mit einer Chromatlösung vorbehandelt und dann
mit einem organisch modifizierten Silikonharz beschichtet. Durch Erwärmen des
Auspufftopfs wird der organische Teil des Silikonharzes abgebaut,
und ein vor Korrosion schützender
Silikonharzfilm bleibt zurück.
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Härten diese
organischen Anstrichzusammensetzungen auf einem Stahlblech aus,
um vorgestrichenen Stahl zu erzeugen, wird die ausgehärtete Beschichtung
sehr spröde,
seist eine begrenzte Dehnbarkeit auf und tendiert dazu, beim Formen oder
Stanzen des Blechs zur Herstellung eines Auspuffbauteils abzublättern. Das
liegt an der unzureichenden Haftung des Anstrichs an dem Formteil.
Zudem lagert sich der abgeblätterte
Anstrich an den Prägeformen
ab. Aufgrund dieser unzureichenden Haftung kann das Stahlblech im
allgemeinen nicht vor dem Formen oder Stanzen mit einem ausgehärteten organischen
Silikonanstrich beschichtet werden.
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Das
Aufbringen eines Silikonanstrichs auf ein Stahlblech vor der Herstellung
eines Auspuffbauteils ohne Aushärten
des Anstrichs war ebenfalls keine praktische Lösung für das Problem, da ein nicht ausgehärteter Silikonanstrich
klebrig ist. Wird ein mit einem nicht ausgehärteten Anstrich versehenes Stahlblech
zu einer Spule aufgewickelt, tendieren die Lagen dazu, aneinander
zu haften, wenn versucht wird, die Spule abzuwickeln, um Auspuffbauteile
herzustellen.
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Dementsprechend
wird der Anstrich derzeit nach der Herstellung der Bauteile durch
Sprühen
auf die Auspuffbauteile aufgebracht. Der Anstrich der Auspuffbauteile
erfolgt primär
aus kosmetischen Gründen,
d.h. aus Gründen
des Aussehens. Die Effizienz der Übertragung des Anstrichs beträgt bei diesen
Sprühvorgängen im
allgemeinen 40-70 %, was zu einer Verschwendung von Anstrich führt, Reinigungsarbeiten
zum Entfernen des Anstrichs erforderlich macht und zu Entsorgungsproblemen
führt.
Ist das Auspuffbauteil ein Auspufftopf, schält sich der Anstrich häufig innerhalb
von weniger als einem Jahr von dem Auspufftopf ab.
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Wie
durch die Versuche der Vergangenheit belegt, wird es seit langem
für notwendig
erachtet, einen wärmebeständigen Stahl,
ins besondere einen Chromstahl, zur Herstellung von Auspuffbauteilen
zu entwickeln, der mit einem hochtemperatur- und naßkorrosionsbeständigen Anstrich
mit verbesserter Haftung auf der Stahloberfläche vorbehandelt ist. Insbesondere
besteht auch ein Bedarf an einem derartigen, mit einem Anstrich
versehenen Chromstahlblech mit verbesserter Haftung bei der Herstellung von
Auspuffbauteilen aus dem Stahlblech. Der Prozeß zur Herstellung eines derartigen
mit einem Anstrich versehenen Chromstahlblechs sollte kostengünstig sein,
und es sollten nur Stoffe als Beschichtung verwendet werden, die
keine Umweltgifte sind, damit sie sicher entsorgt werden können.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlblech, wie ein Chromstahlblech,
das auf mindestens einer Oberfläche
mit einer Schutzbeschichtung vorbehandelt ist, die bei Temperaturen
bis ca. 540°C
gegen eine Schichtablösung
resistent ist. Die Schutzbeschichtung umfaßt einen anorganischen inneren
Teil und einen organischen äußeren Teil,
der eine Polymertrockenschmiermitteldeckschicht aufweist. Der anorganische
innere Teil umfaßt
eine Konversionsbeschichtung auf Chrombasis, die Schwebstoffe enthält. Der
organische äußere Teil
umfaßt
einen getrockneten organischen Anstrich, der mindestens 20 Gew.-%
Silikon enthält.
Der Trockenschmiermittelfilm bedeckt die silikonbeschichtete Oberfläche und
ist ein Copolymer aus warmverformbarem Acryl und einem Schmiermittel,
wobei das Copolymer 5-70 Gew.-% des Schmiermittels oder mindestens
90 % polymeres Olefin enthält.
Das beschichtete Stahlblech ist trocken, nicht haftend, unempfindlich
gegen Feuchtigkeit, Öl,
Schmutz und dergleichen, zum Formen geeignet und kann bei minimaler
Schichtablösung
der getrockneten Silikonbeschichtung zu einem wärmebeständigen Stahlteil verschweißt werden, ohne
daß zusätzliches,
externes Schmiermittel auf dem Blech erforderlich ist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der oben erwähnte Silikonanstrich
aus einem organisch modifizierten Harz ausgebildet ist und einen oder
mehrere der folgenden Stoffe enthält: einen Katalysator, ein
Pigment, ein Streckmittel und einen Hemmstoff.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die oben erwähnte, getrocknete
Silikonbeschichtung eine Dicke von 0,005-0,05 mm aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der oben erwähnte Trockenfilm
eine Dicke von ≤ 0,02 mm
aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der oben erwähnte Trockenfilm
ein Beschichtungsgewicht von 10-5.000 mg/m2 aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß der oben erwähnte Trockenfilm
einen Reibungskoeffizienten von nicht mehr als ca. 0,05 aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das Gewichtsverhältnis von
Chrom zu Schwebstoffen in der Konversionsbeschichtung 1 : 1 bis
2 : 1 beträgt.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die oben erwähnte Konversionsbeschichtung
ein Gewicht von mindestens 50 mg/m2 aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die oben erwähnte Konversionsbeschichtung
ein Gewicht von 100-500 mg/cm2 und eine
Dicke von ≤ 0,02 mm
aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die oben erwähnten Partikel
eine Größe von 0,001-0,2 μm aufweisen
und aus der aus Siliciumoxid und Titanoxid bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das oben erwähnte Blech
ein Chromstahlblech ist.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Prozeß zur Herstellung eines zur
Verwendung für
die Herstellung eines hitzebeständigen
Teils geeigneten Stahlblechs. Der Prozeß umfaßt das Beschichten mindestens
einer Oberfläche
des Stahlblechs mit einer Schwebstoffe enthaltenden Flüssigkeit
auf Chromsäurebasis.
Das Blech wird getrocknet, um eine Konversionsbeschichtung auf der
einen Oberfläche
zu erzeugen. Die konversionsbeschichtete Oberfläche wird dann mit einem Silikonanstrich
beschichtet, der mindestens 50 Gew.-% Feststoffe enthält, wobei
der Feststoffanteil des Anstrichs mindestens 20 Gew.-% Silikonharz umfaßt. Das
silikonbeschichtete Blech wird über
eine zum Trocken des Silikonanstrichs ausreichende Zeitspanne auf
eine höhere
Temperatur erwärmt.
Die getrocknete, silikonbeschichtete Oberfläche wird dann mit einer wäßrigen Suspension
beschichtet, die 10-60 % Feststoffe aus einem Polymerschmierstoff
enthält.
Der Polymerschmierstoff kann ein Copolymer aus warmverformbarem
Acrylharz und einem Schmiermittel oder polymerem Olefin sein. Das
Acrylcopolymer enthält
5-70 Gew.-% des Schmiermittels. Das polymere Olefin enthält 90 % Olefin.
Die mit dem Polymerschmierstoff beschichtete Oberfläche wird über eine
zur Erzeugung eines nicht haftenden, gegen Feuchtigkeit, Öl, Schmutz und
dergleichen unempfindlichen Trockenschmierfilms ausreichenden Zeitspanne
auf eine höhere Temperatur
erwärmt,
wobei das beschichtete Blech zum Formen geeignet ist und ohne ein
Aufbringen zusätzlichen
Schmiermittels auf die eine Seite bei minimaler Schichtablösung zu
einem wär mebeständigen Stahlteil
verschweißt
werden kann. Der Silikonanstrich härtet während des Einsatzes des wärmebeständigen Teils
aus.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das oben erwähnte, silikonbeschichtete
Blech mit einer Spitzenmetalltemperatur von weniger als 300°C getrocknet
wird.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das oben erwähnte, silikonbeschichtete
Blech in weniger als einer Minute mit einer Spitzenmetalltemperatur
von weniger als 250°C
getrocknet wird.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das Gewichtsverhältnis von
Chrom zu Siliciumoxid in der Konversionsbeschichtung 1 1 bis 2 :
1 beträgt.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die oben erwähnte Konversionsbeschichtung
auf der einen Oberfläche
ein Gewicht von mindestens 50 mg/m2 aufweist.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die oben erwähnte Konversionsbeschichtung
nicht mehr als 15 Gew.-% sechswertigen Chrom enthält.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das oben erwähnte schmiermittelbeschichtete
Blech zum Aushärten
des Polymerschmierstoffs auf eine Spitzenmetalltemperatur von 25°C-120°C erwärmt wird.
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Eine
Hauptaufgabe der Erfindung ist, ein vorab mit einem Anstrich versehenes,
flaches Stahlblech zu schaffen, aus dem ohne Schichtablösung oder
Haftungsverlust des Anstrichs ein wärmebeständiges Bauteil mit guter Korrosionsbeständigkeit hergestellt
werden kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein vorab mit einem Anstrich
versehenes Chromstahlauspuffbauteil mit überlegener Hochtemperatur- und
Naßkorrosionsbeständigkeit
zu schaffen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein vorab mit einem Anstrich
versehenes Chromstahlauspuffbauteil zu schaffen, daß einer
Verschlechterung des Anstrichs bei Temperaturen bis 540°C widersteht.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein vorab mit einem Anstrich
versehenes, flaches Stahlblech zu schaffen, aus dem ein Auspuffbauteil geformt
werden kann, ohne daß sich
der Anstrich an den Prägeformen
ablagert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein vorab mit einem Anstrich
versehenes Stahlblech zu schaffen, ohne Beschichtungsmaterialien
zu verwenden oder Abfallnebenprodukte von Beschichtungsmaterialien
zu erzeugen, die Umweltgifte darstellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein vorab mit einem Anstrich
versehenes Stahlblech zu schaffen, das unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Öl, Schmutz
und dergleichen ist und geschweißt werden kann, nachdem ein
wärmebeständiges Bauteil daraus
geformt wurde.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß ein getrockneter Anstrich
auf ein Stahlblech aufgebracht werden kann, der nicht vollständig querverbunden
ist, wobei die Lagen des Stahls nicht aneinander kleben, wenn das
Blech zu einer Spule aufgewickelt wird. Ein ebenso wesentlicher
Vorteil der Erfindung ist, daß aus
einem flachen, mit einem weichen, jedoch nicht klebrigen, getrockneten
Anstrich beschichteten Stahlblech ein wärmebeständiges Teil hergestellt werden
kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß ein aus einem mit einem nicht
vollständig
querverbundenen, getrockneten Anstrich be schichteten Stahlblech
geformtes Teil ohne ein Verdampfen des nicht ausgehärteten Anstrichs
geschweißt
werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß eine ausgezeichnete
Anstrichhaftung auf Chromstählen
erzielt wird, ohne daß umweltschädliche Substanzen
verwendet oder erzeugt werden, die Entsorgungsprobleme verursachen.
Weitere Vorteile schließen
den Ausschluß der
Notwendigkeit des Aufbringens kostspieligen zusätzlichen Schmiermittels auf
ein flaches Stahlblech vor der Herstellung eines Auspuffbauteils,
das Sicherheitsprobleme am Arbeitsplatz verursacht, niedrige Herstellungskosten und
ein mit einem Anstrich versehenes Chromstahlblech mit hoher Widerstandsfähigkeit
und Wasserdichte ein. Weitere Vorteile umfassen eine hohe Übertragungseffizienz,
d.h. mindestens 95 %, des Anstrichs beim Aufbringen des Anstrichs
auf das Blech, minimale Reinigungskosten und einen Prozeß, der nicht
arbeitsintensiv ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Erfindung betrifft ein vorab mit einer anorganischen/organischen
Schutzbeschichtung beschichtetes, wärmebeständiges Stahlblech und ein Verfahren
zu seiner Herstellung. Die Schutzbeschichtung ist trocken, nicht
klebrig und unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Öl, Schmutz und dergleichen.
Das beschichtete Blech kann bei minimaler Schichtablösung der
Schutzbeschichtung geformt und anschließend ohne ein Verdampfen der
Schutzbeschichtung geschweißt
werden. Vor dem Formen muß kein
zusätzliches
Schmiermittel auf das Blech aufgebracht werden.
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Unter
wärmebeständigem Stahlblech
ist ein Stahlblech zu verstehen, das zu Teilen geformt werden kann,
die erhöhten
Betriebs temperaturen, insbesondere zyklischen Betriebstemperaturen
von bis zu ca. 540°C
in einer korrodierenden Atmosphäre,
ausgesetzt sind. Nicht einschränkende,
beispielhafte Anwendungen umfassen die Verteiler und Auspufftöpfe von
Motoren, Katalysatoren, Heizkessel, Öfen, Kamine, Gebäudeheizungen,
Herde, Abfallverbrennungsöfen
und Gartengrillgeräte.
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Unter
einem erfindungsgemäßen Stahlblech ist
warmgewalzter und gebeizter Stahl, kaltgewalzter Stahl, kaltgewalzter
Chromstahl, kaltgewalzter rostfreier Stahl und metallbeschichteter
Stahl zu verstehen. Metallbeschichtet bedeutet, daß das Stahlblech mit
einem Nichteisenmetall, wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung,
Zink, einer Zinklegierung, Blei, einer Bleilegierung, Mattmetall,
Nickel, einer Nickellegierung oder dergleichen tauchbeschichtet,
galvanisiert, diffusionsbeschichtet oder dergleichen ist. Chromstahl
schließt
Stähle,
die mit mindestens 5 Gew.-% Chrom legiert sind, und rostfreie Stähle ein, die
mit mindestens 10 Gew.-% Chrom legiert sind, wie die Typen der Serie
300 und 400. Mit einem Anstrich versehener, rostfreier T409-Stahl,
mit einem Anstrich versehener, rostfreier, tauchaluminisierter T409-Stahl
und mit einem Anstrich versehener, tauchaluminisierter, unlegierter
Stahl eignen sich besonders für
Auspuffbauteile, wie Auspuffkrümmer, Auspufftöpfe und
Katalysatoren, für
Kraftfahrzeuge. Durch Blech werden kontinuierliche Bänder oder
Folien oder geschnittene Bleche bezeichnet.
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Die
Erfindung umaßt
vorzugsweise ein Chromstahlblech, das auf mindestens einer Oberfläche mit
einer Schutzbeschichtung beschichtet ist, die bei Temperaturen bis
zu ca. 540°C
gegen eine Schichtablösung
bzw. ein Abschälen
beständig
und aus einem inneren anorganischen Teil und einem äußeren organischen
Teil ausgebildet ist, wobei der organische Teil eine trockene Deckschicht
auf weist. Der innere anorganische Teil umfaßt mindestens 50 mg/m2 einer aufgetrockneten, Schwebstoffe enthaltenden
Konversionsbeschichtung auf sechswertiger Chromsäurebasis auf der einen Oberfläche, wobei das
Gewichtsverhältnis
zwischen Chrom und Schwebstoffen in einem Bereich von 1 : 1 bis
2 : 1 liegt. Die Schwebstoffe sind ein sehr wesentliches Merkmal
der Erfindung, da die Partikel der Konversionsbeschichtung eine
hohe Temperaturstabilität
verleihen, wodurch der Anstrich selbst bei sehr hohen Betriebstemperaturen
von bis zu ca. 540°C
fest mit dem Auspuffbauteil verbunden bleibt. Der äußere organische
Teil umfaßt
einen getrockneten Silikonanstrich, der mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens
30 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 40 Gew.-% und am bevorzugtesten
40-60 Gew.-% Silikonharz enthält.
Der organische Teil auf der einen Oberfläche weist eine Dicke von mindestens
0,005 mm auf. Der Trockenschmiermittelfilm ist aus einer wäßrigen Suspension
ausgebildet, die 10-60 % Feststoffe aus einem polymeren Schmiermittel
enthält.
Das polymere Schmiermittel kann ein Copolymer aus einem warmverformbaren
Acryl und einem Schmiermittel oder einem polymeren Olefin sein.
Wenn der Schmiermittelfilm ein Acrylcopolymer ist, enthält er 5-70
Gew.-% Schmiermittel. Ist der Schmiermittelfilm polymeres Olefin,
besteht der Film zu mindestens 90 % aus Olefinharz. Das Beschichtungsgewicht
des Schmiermittelfilms auf der einen Oberfläche sollte mindestens 10 mg/m2 betragen.
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Die
Schutzbeschichtung kann mittels einer Schwebstoffe enthaltenden,
kolloidalen Suspension auf der Basis sechswertiger Chromsäure, bei
der das Gewichtsverhältnis
zwischen Chrom und Schwebstoffen im Bereich von 1 : 1 bis 2 : 1
liegt, auf mindestens einer Oberfläche des Chromstahlblechs erzeugt werden.
Die gesamte eine Oberfläche
wird gleichmäßig so beschichtet,
daß das
Gewicht der Beschichtung nach dem Trocknen des Blechs mindestens
50 mg/m2 beträgt. Die Konversionsbeschichtung
weist vorzugsweise eine Dicke von nicht mehr als ca. 0,01 mm und
ein Beschichtungsgewicht von mindestens 100 mg/m2,
noch bevorzugter von ca. 150-250 mg/m2 auf.
Das Gewicht der Konversionsbeschichtung sollte ca. 500 mg/m2 nicht überschreiten,
und sie sollte nicht dicker als ca. 0,02 mm sein, da sonst beim
Formen/Stanzen des Stahlblechs Schäden an der unteren Chromatschicht
auftreten. Nach dem Trocknen wird die anorganisch konversionsbeschichtete
Oberfläche
mit einem Silikonanstrich beschichtet. Das Blech wird über eine
zum Trocknen des Silikonanstrichs ausreichende Zeitspanne auf eine
höhere Temperatur
erwärmt.
Die mit organischem Silikon beschichtete Oberfläche wird dann mit einer durchgehenden
Beschichtung aus einer wäßrigen Suspension
beschichtet, die 10-60 % Feststoffe aus einem polymeren Schmiermittel
enthält.
Der polymere Schmierstoff kann ein Copolymer aus einem warmverformbarem
Acryl und einem Schmiermittel oder polymerem Olefin sein. Ein Acrylcopolymer
enthält 5-70
Gew.-% des Schmiermittels. Ein polymeres Olefin enthält mindestens
90 % Olefinharz. Das Blech wird über
eine zur Bildung einer trockenen, nicht haftenden Schmiermitteldeckschicht
auf dem organischen Silikonanstrich ausreichende Zeitspanne auf eine
höhere
Temperatur erwärmt.
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Die
kolloidale Suspension enthält
gelösten sechswertigen
Chrom (Cr+6) und dreiwertigen Chrom (Cr+3), wobei Schwebstoffe aus Verbundstoffen
mit hoher Temperaturstabilität
verwendet werden, um die Bildung und Haftung der Silikonbeschichtung
auf der Oberfläche
des Stahlblechs zu fördern.
Die erfindungsgemäße Beschichtung
auf Chromsäurebasis ist
eine auftrocknende Konversionsbeschichtung. Die auftrocknende Konversionsbeschichtung
ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Anders als beim Stand
der Technik, bei dem Tauchlösungen
auf Chromsäurebasis
verwendet werden, entstehen bei einer auftrocknenden Beschichtung
keine Nebenerzeugnisse in Form von Giftmüll. Ein weiterer Grund für die Verwendung
einer auftrocknenden Konversionsbeschichtung ist, daß sie eine
Oxidation und Umwandlung der Oberfläche des Stahlblechs in ein Chromat
sicherstellt. Es ist auch sehr wesentlich, eine vollständige und
gleichmäßige Abdeckung
der gesamten Oberfläche
des Blechs mit einer Chromatschicht mit einer ausreichenden Dicke
zu erreichen, um eine gute Haftung der äußeren organischen Schutzschicht
an der Oberfläche
des Stahlblechs sicherzustellen.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß die Konversionsbeschichtung
Schwebstoffe enthält,
die nicht nur eine hohe Temperaturstabilität aufweisen, wodurch sie selbst
bei sehr hohen Betriebstemperaturen von bis zu ca. 540°C eine feste Verbindung
zwischen dem Anstrich und dem Auspuffbauteil ermöglichen, sondern auch eine
geringe Größe von weniger
als ca. 0,2 Mikron (μm).
Die Schwebstoffe dienen als Träger
für ionischen
sechswertigen Chrom, damit der Chrom in der kolloidalen Suspension
gut verteilt bleibt. Die Chromionen werden aufgeschlämmt, indem
sie an den Oberflächen der
kleinen Partikel adsorbiert/absorbiert werden. Ein geeigneter Schwebstoff,
der diese Anforderungen erfüllt,
ist verdampftes Siliciumoxid. Verdampftes Siliciumoxid weist eine
Größe von ca.
0,001-0,2 μm
auf. Partikel, die größer als
ca. 0,2 μm
sind, sind unerwünscht,
da sie kein Kolloid bilden und zum Ausfällen tendieren. Dagegen sind
Partikel, die wesentlich kleiner als 0,001 μm sind, unerwünscht, da
sie im wesentlichen ionisch sind und dazu neigen, sich in der Suspension
zu lösen.
Geeignete Schwebstoffe umfassen Siliciumoxid (SiOx)
und Titanoxid (TiOx), wobei Siliciumoxid
zu bevorzugen ist.
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Der
organische Teil der erfindungsgemäßen Schutzbeschichtung ist
aus einem Anstrich auf Wasser- oder Lösungsmittelbasis ausgebildet,
der ein organisches Silikonharz zur Erzeugung einer bis zu ca. 540°C wärmestabilen,
trockenen Schutzbeschichtung enthält. Der flüssige Anstrich enthält mindestens 50
% Feststoffe, wobei der Feststoffanteil des Anstrichs, d.h. der
getrocknete Anstrich, mindestens 20 Gew.-% Silikonharz enthält. Vorzugsweise
beträgt der
Feststoffanteil des Anstrichs mindestens 30 Gew.-% Silikonharz,
noch bevorzugter mindestens 40 Gew.-% Silikonharz und am bevorzugtesten
40-60 Gew.-% Silikonharz. Der flüchtige
organische Inhalt des Silikonanstrichs ist vorzugsweise nicht größer als 0,42
kg/l. Der Ausdruck „Silikonharz" bezeichnet aus einem
Organopolysiloxanoligomer mit 3-12 Siliciumatomen und 2-4 aus -SiOH
und -SiOR' ausgewählten Endgruppen
ausgebildete Silikonharze mit der Grundstruktur (Si-O-Si-)n, wobei die organischen Endgruppen R' ein niederes Acryl
mit 1-4 Kohlenstoffatomen, wie Phenyl, Methyl, Methylphenyl, Diphenyl
und dergleichen, repräsentieren.
Eine organische Phenylgruppe ist wünschenswert, da sie eine gute
Hochtemperatur- und Oxidationsbeständigkeit sowie eine lange Lebensdauer
als Silikonharz bietet. Eine organische Methylgruppe ist wünschenswert, da
sie eine gute Härte
und Flexibilität,
einen guten chemischen Widerstand und eine gute Temperaturschockbeständigkeit
bietet. Nicht einschränkende Beispiele
für Silikonharz,
d.h. Siloxan, umfassen Dimethysiloxan, Polymethysiloxan und Polymethyphenylsiloxan.
Der Begriff „Silikonharz" schließt auch durch
eine Reaktion mit einem anderen Harz organisch modifiziertes Silikonharz
ein. Zur Modifikation des Silikonharzes geeignete organische Harze
umfassen Alkyde, Phenole, Epoxide, Epoxyester, Urethane, Acryle
und Polyester. Erfindungsgemäßes modifiziertes
Silikon weist ein Molekulargewicht von ca. 5.000-20.000 auf und
kann andere Endgruppen, wie Methyphe nyl, Diphenyl, Hydroxyl im Grundgefüge enthalten.
Diese Endgruppen unterstützen
die Querverbindung des Anstrichs. Modifiziertes Silikon trägt zur Senkung
der zum Verhindern einer Klebrigkeit der Oberfläche eines mit dem Silikonanstrich
beschichteten Stahlblechs erforderlichen Trockentemperatur bei.
Eine Querverbindung der Farbe entsteht während der Nutzung des geformten,
wärmebeständigen Teils.
Durch ein modifiziertes Silikonharz wird auch während des Formens bzw. Stanzens
eines wärmebeständigen Teils
aus dem Blech die Haftung des Anstrichs auf dem Stahlblech ohne
Querverbindungen verbessert.
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Vorzugsweise
wird das Silikonharz zur Herstellung des Anstrichs in einem flüssigen Lösungsmittelträger, wie
Xylen oder Toluen gelöst.
Der Anstrich kann einen oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten:
einen Katalysator, ein Pigment, ein Streckmittel und einen Hemmstoff.
Ein geeigneter Katalysator ist Eisenoktonat. Geeignete anorganische
Pigmente zum Färben
des Anstrichs umfassen metallische Füllstoffe, Spinell aus Eisenoxid,
Magnesiumoxid, Rußschwarz,
Graphit, Siliciumoxid, siliciumhaltigen Muskowit, Aluminium, Aluminiumsilikat,
Magnesiumsilikat und dergleichen. Geeignete Füllstoffe umfassen Glimmer und
Nephelinsyenit. Geeignete Hemmstoffe umfassen Zinkphosphat und Chromat. Geeignete
Silikonharze für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind bei der Dow Corning Corporation in
Midland, Michigan 48686 erhältlich.
Der organische Silikonanstrich wird auf ein mit Chromat konversionsbeschichtetes
Stahlblech aufgebracht, wobei die getrocknete Silikonbeschichtung
eine Dicke von mindestens 0,005 mm, vorzugsweise mindestens 0,01
mm und noch bevorzugter 0,02-0,03 mm aufweist. Die Dicke der Silikonbeschichtung
sollte ca. 0,05 mm nicht überschreiten,
da sich die Beschichtung ablösen
kann, wenn ein Teil aus dem Stahlblech geformt wird. Ebenso würde das
Trocknen der Silikonbeschichtung länger als eine Minute dauern,
wodurch bei einem kontinuierlichen Stahlblechbeschichtungsvorgang
mehrere Trocknungsdurchgänge
erforderlich wären.
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Hochtemperatursilikonanstriche
härten
bei Temperaturen von mindestens 235°C innerhalb von ca. 30 Minuten
aus. Ein modifizierter Silikonanstrich kann bei Temperaturen von
ca. 200°C
in ca. 20 Minuten ausgehärtet
werden. Wenn ein flaches Stahlblech mit einem derartigen Anstrich
beschichtet ist, wird dieser durch das Aushärten sehr spröde. Das
Formen eines mit einem ausgehärteten
Anstrich beschichteten Stahlblechs hat ein Abblättern oder Abschälen des
ausgehärteten
Anstrichs zur Folge. Die Entdeckung der vorliegenden Erfindung ist,
daß ein flaches
Stahlblech mit einem im wesentlichen nicht ausgehärteten Silikonanstrich
beschichtet werden kann, der nicht klebrig ist, wenn der nicht ausgehärtete Anstrich
von einem Trockenschmiermittelfilm bedeckt ist. Ein wesentlicher
Vorteil der Verwendung eines Trockenschmiermittelfilms ist, daß ein kontinuierlich
mit einem getrockneten, aber ungehärteten Silikonanstrich beschichtetes
Stahlblech zu einer Spule aufgewickelt werden kann, ohne daß die mit
dem Anstrich versehenen Lagen der Spule aneinander kleben, wenn
die Spule bei der Fertigung abgewickelt wird. Dies bedeutet, daß der Trockenschmiermittelfilm
den getrockneten Anstrich bedeckt, der anderenfalls klebrig wäre und ein
Verkleben der Lagen der Spule verursachen würde. Ein weiterer wesentlicher Vorteil
der Verwendung eines Trockenschmiermittelfilms ist, daß ein Stahlblech
kontinuierlich mit einem hochtemperaturbeständigen getrockneten Anstrich beschichtet
und ohne Ablösung
oder Haftungsverlust des Anstrichs zu einem Teil geformt werden
kann. Durch Trocknen des silikonbeschichteten Stahlblechs in weniger
als einer Minute bei einer Spitzenmetalltemperatur von weniger als
300°C, vorzugsweise
weniger als 250°C,
noch bevorzugter weniger als 220°C
tritt eine minimale Aushärtung
des Anstrichs auf, wodurch der Anstrich ausreichend weich und dehnbar
bleibt, daß ein
Formen ohne eine Schichtablösung
ausgeführt
werden kann. Der Trockenfilm bietet eine ausreichende Schmierwirkung, während der
Anstrich weiterhin fest auf der Oberfläche des Stahlblechs haftet,
wenn das wärmebeständige Teil
daraus geformt wird. Unter einem „Trocknen" des Silikonanstrichs ist zu verstehen,
daß ein minimales
Querverbinden des Anstrichs auftritt, bevor das wärmebeständige Stahlteil
hergestellt wird. Der Silikonanstrich auf dem Stahlblech wird mindestens
5 Sekunden lang mit der Spitzenmetalltemperatur getrocknet. Vorzugsweise
beträgt
die Trocknungsdauer des Silikonanstrichs bei der Spitzenmetalltemperatur
mindestens 20 Sekunden, um Probleme beim Schweißen zu verhindern. Die Probleme, die
beim Schweißen
auftreten können
und mit dem erfindungsgemäßen, nicht
ausgehärteten,
wärmebeständigen Silikonanstrich
in Zusammenhang stehen, schließen
ein übermäßiges Verdampfen
beim Schweißen,
beispielsweise beim Laserschweißen, der
aus dem Stahlblech hergestellten wärmebeständigen Teile und Ablagerungen
an den beim Wolframgasbogenschweißen verwendeten Elektroden
ein. Durch Trocknen des Silikonanstrichs über 20-60 Sekunden bei der
Spitzenmetalltemperatur tritt ein minimales Aushärten des Anstrichs auf, und
ein übermäßiges Verdampfen
beim Schweißen
wird verhindert. Ein vollständiges
Aushärten
des Anstrichs auf den geformten Stahlteilen erfolgt während des
Betriebs an Ort und Stelle.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß die Silikonschutzbeschichtung
von einer trockenen, nicht klebrigen, dünnen Polymerschmierstoffschicht
bedeckt ist. Die Schmierstoffschicht ist vorzugsweise ein Acrylatharz,
das ein Schmiermittel enthält,
wie im US-Patent 4,942,193 offenbart. Die dünne Schmierstoffschicht wird
mittels einer wäßrigen Suspension
erzeugt, die ein Acrylcopolymer enthält, das auf der Basis des Gesamtgewichts
des Copolymers 5-70
Gew.-%, vorzugsweise 10-30 Gew.-% eines Schmiermittels enthält. Das Acrylcopolymer
ist ein neutralisiertes, funktionales Säure- oder Basencopolymer, das durch Polymerisieren
ethylenisch ungesättigter
Monomere in einem Lösungsmittel
hergestellt wird. Ca. 10-40 Gew.-% des funktionalen Säurepolymers
können
für das Acrylcopolymer
verwendet werden. Beispiele für
ein funktionales Säurepolymer
umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure und
Maleinsäure.
Ca. 5-20 Gew.-% des funktionalen Basenpolymers können für das Acrylcopolymer verwendet werden.
Beispiele für
ein funktionales Basenpolymer umfassen Aminoalky(meth)acrylat, t-Butylaminoethyl(meth)acrylat
und Diisobutylaminoethyl(meth)acrylat. Der Schmierstoff kann ein
Wachs, wie Polyethylen, Petrolatwachs, Bienenwachs, Carnaubawachs,
Olefinwachs oder Gemische aus diesen Wachsen enthalten. Der Schmierstoff
kann auch einen oder mehrere Zusatzstoffe, wie Silikonfluide, Molybdendisulfid,
Graphit, Kohlenwasserstofföl oder
Pflanzenöl
enthalten. Eine dünne
Schicht aus der wäßrigen Suspension,
die das Acrylcopolymer und das Schmiermittel enthält, wird
auf die Silikonbeschichtung aufgebracht und in einem Temperaturbereich
von 25-120°C,
vorzugsweise 65-110°C
weniger als eine Minute lang ausgehärtet, um eine trockene, nicht
klebrige Schmierstoffschicht zu erzeugen. Es ist wesentlich, daß das Gewicht
des trockenen Schmiermittelfilms ausreichend ist, damit vor der
Herstellung eines Auspuffbauteils aus dem flachen Stahlblech kein
zusätzliches
Schmiermittel auf die Silikonbeschichtung aufgebracht werden muß. Dementsprechend
sollte das Gewicht des trockenen Films auf der einen Oberfläche mindestens
10 mg/m2 betragen. Vorzugsweise beträgt das Gewicht
des trockenen Films mindestens 100 mg/m2,
noch bevorzugter 200-300 mg/m2 und am bevorzugtesten
nicht mehr als 500 mg/m2. Das Gewicht des trockenen
Films sollte ca. 5.000 mg/m2 nicht überschreiten,
da er abblättern
und beim Formen von Teilen aus dem Stahlblech als Rückstand
auf den Prägeformen
verbleiben kann, wodurch ein häufiges
Anhalten der Fertigungsstraße
für Reinigungsarbeiten
erforderlich würde. Der
trockene Film sollte eine Dicke von mindestens 0,0005 mm aufweisen,
seine Dicke sollte jedoch ca. 0,020 mm nicht übersteigen. Vorzugsweise sollte
der trockene Film eine Dicke von mindestens 0,002, noch bevorzugter
von mindestens 0,005 mm und am bevorzugtesten von mindestens 0,010
mm aufweisen.
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Wenn
der Schmiermittelfilm mittels einer wäßrigen Lösung erzeugt wird, die Acrylharz
enthält, muß das Harz
mit einem Schmiermittel copolymerisiert werden, um die zur Herstellung
eines wärmebeständigen Teils
aus dem flachen Stahlblech erforderliche Schmierwirkung zu erzielen.
Wird der Schmiermittelfilm mittels einer wäßrigen Suspension erzeugt, die
ein polymeres Olefinharz, beispielsweise Polyolefinwachs oder Polyolefinpulver,
enthält,
muß kein
zusätzliches
Schmiermittel in der wäßrigen Suspension enthalten
sein. Ein Polyolefinfilm weist eine ähnliche Schmierwirkung auf,
wie das Acrylcopolymer. Unter einem polymerem Olefinharz ist zu
verstehen, daß das
Olefihharz mit einem anderen Harzpolymerisiert sein kann, beispielsweise
Olefin/Acrylsäurecopolymer.
Ein Olefinschmiermittelfilm kann aus einer Flüssigkeit auf Wasser- oder Lösungsmittelbasis
erzeugt werden, die eine Dispersion aus Polyolefinwachspulver enthält.
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Sowohl
die Konversionsbeschichtung als auch die Silikonbeschichtung und
der Schmiermittelfilm können
unter Verwendung einer herkömmlichen Beschichtungsanlage,
wie einer Walzenbeschichtungsvorrichtung, einer Umkehrbeschichtungsvorrichtung,
einer Abstreifwalze oder eines Luftmessers, auf eine oder beide
Seiten eines Chromstahlblechs aufgebracht werden. Vorzugsweise wird
das Stahl blech kontinuierlich umkehrbeschichtet. Zur Sicherstellung
einer kontinuierlichen Beschichtung, die die gesamte Breite des
Blechs vollständig
bedeckt, und einer gleichmäßigen Dicke
der Beschichtung mit den Beschichtungs- und Filmschichten wird vorzugsweise
eine Walzenbeschichtungsvorrichtung verwendet. Wenn der Trockenschmiermittelfilm
ein ausreichendes Gewicht von beispielsweise mindestens 10 mg/m2 und eine ausreichende Dicke aufweist und das
Stahlblech vollständig
bedeckt, muß unmittelbar vor
der Herstellung der Auspuffbauteile kein zusätzliches externes Schmiermittel
auf das flache Blech bzw. die Prägeform
aufgebracht werden. Wenn zumindest das Mindestbeschichtungsgewicht
des Trockenfilms gesteuert wird, beträgt der Reibungskoeffizient
des Stahlblechs ca. 0,05 oder weniger. Andererseits ist ein Gewicht
der Schmiermittelfilmbeschichtung von mehr als ca. 5.000 mg/m2 nicht wünschenswert,
da das Schmiermittel abblättert,
wodurch der darunterliegende Anstrich beschädigt wird und Ablagerungen
an den Prägeformen
entstehen. Das flüssigkeitsbeschichtete
Blech kann nach jedem der drei Beschichtungsschritte getrocknet
werden, indem es durch eine Konvektionsheizanlage, wie einen Konvektionsofen
oder einen Induktionsofen, befördert wird.
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Beispiel 1
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Eine
Oberfläche
einer flachen, kaltgewalzten, getemperten, gebeizten Platte aus
rostfreiem 409-Stahl mit einer Dicke von 1 mm, einer Breite von 10
cm und einer Länge
von 15 cm wurde in alkalischen Lösungen
gereinigt und einer Oberflächenbehandlung
mit einem Scotch Bright Spülschwamm
unterzogen. Vier der gereinigten Platten wurden dann im Labor auf
einer Oberfläche
mit schwarz pigmentiertem Silikonanstrich in verschiedenen Dicken
walzenbeschich tet. Nach der Erwärmung
der rostfreien Stahlplatten auf eine Spitzenmetalltemperatur von 200°C und dem
Halten dieser Temperatur für
35 Sekunden wurde festgestellt, daß die Dicke der Beschichtung
auf den Platten jeweils 0,013 mm, 0,020 mm, 0,028 mm und 0,050 mm
betrug. Der Silikonanstrich war trocken, aber klebrig. Die flachen
Platten wurden dann Korrosionsprüfungen
gemäß der General
Motors (GM) Spezifikation 9985384 unterzogen. Die Korrosionsprüfungen umfassen
die Erwärmung einer
Probe auf 450°C
und ein Abschrecken in Wasser auf 2°C. Diese Prozedur wurde bei
jeder der Platten 10 Mal wiederholt, bevor die mit einem Anstrich versehenen
Platten 168 Stunden lang einer Salznebelatmosphäre ausgesetzt wurden. Anschließend wurde
das Aussehen der flachen Platten optisch bewertet. Die optische
Bewertung der Korrosion der Platten mit einer Beschichtungsdicke
von 0,013 mm, 0,020 mm, 0,028 mm und 0,050 mm ergab jeweils 7, 7,
7 und 9. Eine Bewertung von 9 ist als eine Spur von Korrosion definiert,
und 7 bezeichnet eine leichte Korrosion und ist inakzeptabel. Zum
Bestehen der GM-Prüfung
ist eine Bewertung von mindestens 8 erforderlich.
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Beispiel 2
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Bei
dem folgenden Beispiel wurden zwei weitere der flachen, kaltgewalzten,
getemperten, gebeizten Platten aus rostfreiem 409-Stahl gereinigt und
mit einem Anstrich versehen, wie im Beispiel 1 beschrieben. Vor
der Beschichtung mit dem Silikonanstrich mit einer Dicke von 0,02
mm wurden die gereinigten Platten diesmal jedoch mit einer auftrocknenden Chromatkonversionsbeschichtung
vorbehandelt, die Siliciumoxidpartikel enthielt. Eine Oberfläche der Platten
wurde mit der Siliciumoxidpartikel enthaltenden Chromatkonversionsbeschichtung
beschichtet. Nach dem Trocknen bei 100°C wies die Konversionsbeschichtung
eine Dicke von 0,002 mm und ein Gewicht von 161 mg/m2 auf.
Die Konversionsbeschichtung ist bei BetzDearborn, Metals Process
Group, Morsham, Pennsylvania 19044 unter der Bezeichnung Permatreat® 1500
erhältlich.
Die flachen Platten wurden einer Korrosionsprüfung unterzogen und bewertet,
wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben. Die optische Bewertung
der Korrosion ergab bei diesen Platten eine Verbesserung auf 9 und 8.
Eine Bewertung von 8 ist als leichte Korrosion definiert. Diese
Beispiele zeigten, daß eine
geringere Anstrichdicke verwendet und dennoch die GM Spezifikation
mit einer Bewertung von 8 bestanden werden kann, wenn die Chromatkonversionsbeschichtung aufgebracht
wird.
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Beispiel 3
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Beispiel
3 zeigt die Erfindung. Zwei weitere der flachen Platten gemäß Beispiel
2 wurden nach der Vorbehandlung mit der Chromatkonversionsbeschichtung
und dem Aufbringen des Silikonanstrichs auch mit einer wäßrigen Suspension
walzenbeschichtet, die ein Acrylcopolymerschmiermittel enthielt.
Die wäßrige Suspension
ist bei PPG Industries, Allison Park, Pennsylvania unter der Handelsbezeichnung
CHEMFORM TK4 erhältlich.
Nach dem Trocknen auf eine Dicke von 0,02 mm wurde der klebrige
Silikonanstrich mit dem Acrylcopolymer beschichtet. Die Platten
wurden dann 35 Sekunden lang mit 110°C getrocknet, um einen trockenen,
nicht klebrigen Schmiermittelfilm mit einem Gewicht von 2. 500 mg/m2 zu erzeugen. Die optische Bewertung der Korrosion
der flachen Stahlplatten mit der inneren, anorganischen, aufgetrockneten
Chromatkonversionsbeschichtung und der äußeren, organischen, mit einem
Acryltrockenschmiermittelfilm bedeckten Schutzbeschichtung verbesserte
sich auf 10 und 9 für
die flachen Platten. Eine Bewertung von 10 ist als das Fehlen jeder
sichtbaren Korrosion definiert.
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Beispiel 4
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Das
Beispiel 4 betrifft ebenfalls die Erfindung. Aus zwei der flachen
Platten gemäß Beispiel
2 und zwei der flachen Platten gemäß dem Beispiel 3 wurden Schalen
geformt. Die flachen Platten gemäß Beispiel
3 wurden gemäß der Erfindung
beschichtet. Nach der Erzeugung der Schalen wurde der Silikonanstrich
optisch untersucht. Die aus den flachen Platten ohne Trockenschmiermittelfilm
(Beispiel 2) hergestellten Schalen hatten an den gebogenen Abschnitten
der Schalen Risse im Anstrich. Die erzeugten Schalen wurden dann
der Korrosionsprüfung
gemäß der GM
Spezifikation 9985384 unterzogen, wie im Zusammenhang mit Beispiel
1 beschrieben. Die Schalen wurden dann 168 Stunden lang einer Salznebelatmosphäre ausgesetzt.
Anschließend
wurde das Aussehen der Formteile optisch bewertet. Die aus den zwei
nach dem Verfahren gemäß Beispiel
2 beschichteten Platten hergestellten Schalen bestanden mit einer
optischen Bewertung von nur 7 die Korrosionsprüfung nicht. Die beiden aus
den zwei nach dem Verfahren gemäß Beispiel
3 beschichteten Platten hergestellten Schalen bestanden die Korrosionsprüfung mit
einer optischen Bewertung von 9 mit Leichtigkeit.
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Die
Ergebnisse des Beispiels 4 zeigten deutlich die Bedeutung der Möglichkeit
einer Beschichtung eines flachen Chromstahlblechs mit einer getrockneten,
aber nicht ausgehärteten,
von einem Acryltrockenschmiermittelfilm bedeckten Silikonanstrichs
und der Möglichkeit
der Herstellung eines Formteils, auf dem der getrocknete Silikonanstrich während des
Formens des Teils fest haften bleibt, aus dem flachen Stahlblech.
Das Vorhandensein des Acryltrocken schmiermittelfilms auf dem nicht
ausgehärteten
Silikonanstrich ermöglichte
das Formen von Schalen ohne ein Abblättern des nicht ausgehärteten Silikonanstrichs
oder eine Rißbildung
in dem nicht ausgehärteten
Silikonanstrich.
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Beispiel 5
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Das
Beispiel 5 illustriert ebenfalls die Erfindung. Flache, rostfreie
T409-Stahlplatten mit Abmessungen von 61 cm auf 61 cm wurden beschichtet,
wie im Zusammenhang mit Beispiel 3 beschrieben, worauf Auspufftöpfe aus
ihnen geformt wurden. Nach dem Zusammenfügen durch Laserschweißen wurden
die Auspufftöpfe
gemäß der General
Motors Spezifikation 9984299 geprüft, gemäß der die Auspufftöpfe auf
450°C erwärmt und
anschließend
in Eiswasser auf 2°C
abgeschreckt wurden. Dies wurde 5 Mal wiederholt. Dann wurden die
Auspufftöpfe
168 Stunden lang Salznebel ausgesetzt. Sämtliche Auspufftöpfe bestanden
diese GM Prüfung.
Durch Trocknen der silikonbeschichteten Platten über mindestens 20 Sekunden
mit einer Spitzenmetalltemperatur von 200°C trat beim Schweißen der
Auspufftöpfe kein
Verdampfen des nicht ausgehärteten
Silikonanstrichs auf.