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Verfahren zur Herstellung borarmer bzw. borfreier biskuitartiger Gußgrundemails
Die bisher verwendeten Gußgründfritten setzten sich in der Hauptsache aus 6o bis
7o°/, Quarz und 3o bis 460/ö Borax zusammen. Diesem Gemenge wurde nach dem Sintern
und Zerkleinern hauptsächlich noch Quarz und Ton zur Mühle gegeben.
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Voraussetzung für die Haftung einer matten, biskuitartigen Grundfritte
auf Gußeisen ist eine Haftoxydschicht von Eisenoxyd, die sich während des Brennprozesses
auf dem Gußeisen bildet. Die Grundfritte wird naß aufgetragen. Dadurch entsteht
bis zum völligen Trocknen auf der Gußeisenoberfläche eine Schicht von Ferro-Hydroxyd
Fe (OH)" gegebenenfalls durch Einwirkung von CO, = Fe CO,.
Beim Einbrennen der Grundfritte zersetzen sich diese in Eisenoxyd. Die Oberfläche
dieser Oxyde verbindet sich während des Brennprozesses mit der Unterseite der Fritteschicht,
indem sie Ferro-Silikate bildet, Fe O + Si 0, = Fe Si 03. Hierbei darf die
Grundfritte nicht zu leichtflüssig sein. Brenndauer und Tempera-. tur müssen so
gehalten sein, daß es nicht zu einer vollständigen Auflösung des an der Eisenoberfläche
festhaftenden Ferro-Oxyds kommt, da auf dem blanken Gußeisen das Ferro-Silikat nicht
mehr haftet und mit der Fritte abplatzen kann. Ein zu leicht sinternder, zu hoch
oder zu lange eingebrannter Frittegründ verliert durch die Bildung einer dicht abschließenden
Schicht von Ferro-Silikaten seine porösen Eigenschaften. Das gebildete FerrO-Silikat
ist leichtschmelzender
als die Grundfritte selbst. Die unter der
Eisensilikatschicht sich bildenden Kohlenoxydgase können daher ebenfalls die Gußgrundfritte
losdrücken, da die Gase nicht entweichen können. Auch die Bildung von höherwertigen
Eisenoxyden ist, wie man am besten an einem Rostflecken Fe (O H)3 beobachten kann,
hinderlich. Eine sonst gut haftende Gußgrundfritte platzt an stark rostigen Stellen
ab. Wird eine gute Gußgrundfritte zu lange eingebrannt, so kann sich ebenfalls ein
Teil des gebildeten Fe0 zu höherwertigem Eisenoxyd oxydieren. Hauptsächlich ist
jedoch die Ansammlung von Kohlenstoff aus dem Gußeisen Ursache der schlechten Haftung
einer Gußgrundfritte. Wie schon oben erwähnt, bringen die Oxydationsprodukte des
Kohlenstoffes, die sich unter der Eisensilikatschicht bilden, die Gußgrundfritte
zum Abplatzen. In der Praxis ist es üblich, Gußgrund= fritten mit einem Gehalt von
6 bis 160/0 B,0, herzustellen. Neben anderen Vorzügen besitzen die Berate die Eigenschaft,
sowohl auf die Eisenoberfläche reinigend zu wirken als auch Ausscheidungen aus dem
Gußeisen unschädlich zu machen. In allen Fällen, wo auf die Anwendung von Borverbindungen
bei Gußgrundfritten verzichtet werden muß, wird die Flußwirkung der Borverbindungen
meist durch Natron-und Fluorverbindungen ersetzt. Eine derartige borarme oder borfreie
Gußgrundfritte neigt jedoch zum Abplatzen, da die reinigende Wirkung der Borverbindungen
zu gering ist oder gänzlich fehlt bzw. die Ausscheidungen nicht unschädlich gemacht
werden: Bekannt ist der Zusatz von Haftoxyden zu Blechgrundemails, wobei diese Oxyde
beim Einbrennprozeß eine Korrosion auf dem Eisenblech hervorrufen und somit eine
Verzahnung Grundemail-Eisenblech bewirken. Ebenfalls ist die Gußgrundemaillierung
mit einer mehr oder weniger borhaltigen sowie Co-und/oder Ni- und Mn-haltigen, geschmolzenen
oder gefritteten Emailmasse bekannt, der sogenannte Wasser- oder Schmelzgrund. Dieses
Grundemail wird in stark wäßriger Suspension dünn auf das Gußeisen aufgetragen und
bei goo° eingebrannt, so daß nach- dem Brand nur noch eine hauchdünne Schicht von
etwa o,o7 bis o,og mm zu erkennen ist. Die Farbe des so grundemaillierten Gußeisens
sieht. grauschwarz aus. Der Grund ist völlig geschmolzen und nicht porös>.
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Ein Frittegrund gemäß der vorliegenden Erfindung hat nach dem Einbrand
eine weißliche Färbung und besteht aus einer porösen, biskuitartigen, gesinterten
Schicht mit einer Auftragsstärke von etwa 0,5 mm und mehr. Erfindungsgemäß
hat sich gezeigt, daß, wenn man borarmen oder borfreien Gußgrundfrittegemengen ein
oder mehrere Metalloxyde von Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni oder einer Metallverbindung,
aus denen diese entstehen können, zusetzt, der Kohlenstoff als Kohlenoxyd durch
Katalyse durch die Eisensilikatschicht hindurchgefördert wird. Unter einer solchen
Fritteschicht bilden sich keine größeren Gasmengen, welche die Haftfähigkeit der
Fritte beeinträchtigen. Die obengenannten Metalle gehören zu der Gruppe der Übergangselemente,
bei denen der Paramagnetismus besonders stark ausgeprägt ist. Diese Metalle können
infolge ihres unvollständig besetzten inneren Elektronenniveaus mit dem Kohlenoxyd
Carbonyle bilden. Diese zerfallen jedoch sofort bei der hohen Einbrandtemperatur
in Metall- und Kohlenoxyd, welch letzteres wiederum mit weiterem Metall nochmals
Carbonyle bildet, bis sie an der Oberfläche dampfförmig entweichen können. Zum Beispiel
Cr-- + 6 CO = Cr(CO)s . Cr(CO)6 = Cr-- -E- 6 CO Kupfer, welches als Cu-- ebenfalls
zu dieser Metallgruppe gehört, eignet sich nicht hierfür, da es sich leicht reduziert
und Cu- vollständig besetzte innere Elektronenschalen hat. Es besitzt keine paramagnetischen
Eigenschaften und bildet ebenso keine Carbonyle. Eine Gußgrundfritte mit Zusätzen
von Kupferoxyd platzt daher ab. Ebenfalls ist vierwertiges Titan nicht so gut geeignet,
da Ti-- keine Elektronen in der MB-Schale besitzt. Nur das Reduktionsprodukt Ti...
hat die paramagnetischen Eigenschaften. Ti 0, reduziert sich jedoch nur wenig
in der Fritte zu Ti203 und zeigt gegenüber den anderen Oxyden verminderte Haftfähigkeit.
Diese Oxyde werden vorteilhaft, wenn die weißliche Farbe des mit dieser Grundfritte
emaillierten gußeisernen Gegenstandes erhalten bleiben soll, unter o,5°/0 zugesetzt,
so daß eine Eigenfärbung nicht oder nur gering eintritt. Würde man in einem borannen
oder borfreien Frittegrund gemäß der obigen Beschreibung die genannten Oxyde fehlen
lassen, so neigt dieser Grund zum Abplatzen, und in der Praxis entsteht eine Ausschußziffer
von untragbarer Höhe. Würde man hingegen einem solchen Frittegrund wiederum genügende
Borverbindungen zuführen, so bewegt sich die Ausschußziffer der damit emaillierten
Gegenstände wieder in normalen Grenzen.