DE969676C - Verfahren zum Auftragen von Emails auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zum Auftragen von Emails auf Aluminium oder AluminiumlegierungenInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 3. JULI 1958
PATENTSCHRIFT
KLASSE 48c GRUPPE 3 INTERNAT. KLASSE C23d
G 16403 IVc 148 c
Paul A. Huppert, Plainfield, N. J. (V. St. A.)
ist als Erfinder genannt worden
General Ceramics Corporation, Keasbey, N. J. (V. St. A.)
Verfahren zum Auftragen von Emails auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen
Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 5. Februar 1965 an
Patentanmeldung bekanntgemacht am 30. Mai 1056
Patenterteilung bekanntgeinacbt am 19. Juni 1958
Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 10. Februar 1954 ist in Anspruch genommen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auftragen von Emails auf Gegenstände aus
Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren zum Emaillieren von Aluminium vorgeschlagen. Diese
Verfahren sind aber entweder nicht zufriedenstellend oder schwierig durchzuführen. Eine bei diesen
Verfahren auftretende Schwierigkeit betrifft die Vorbereitung der Metalloberfläche (vgl. z. B.
ίο »Finish«, September 1951, S. 37). Eine weitere
Schwierigkeit bezieht sich auf die Tatsache, daß die meisten Emailschlempen sich zu entmischen beginnen,
wenn sie etwa 48 Stunden alt sind. Auch ist der Gebrauch der meisten Emails begrenzt auf
Grund toxischer bleihaltiger Bestandteile. Bei der Herstellung der Emailschlempe eignen sich z. B.
Ton und Bentonit nicht recht als Suspendierungsmittel für Aluminiumemails, da diese Bestandteile
das erhaltene Email beeinflussen, indem sie dessen Brenntemperatur und dessen Härte erhöhen. Die
allgemein bekannten organischen Suspendierungsmittel zersetzen sich während des Einbrennens des
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Emails, so daß sich merkliche Kohlenstoffablagerungen in dem Email bilden, was zu Verfärbungen
führt.
Zu den der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben
gehört unter anderem die Schaffung eines Verfahrens zum Emaillieren von Aluminium oder
Aluminiumlegierungen, bei dem der Vorgang des Überziehens mit der Schlempe verbessert ist.
Unter anderen Zielen bezweckt die Erfindung die
ίο Schaffung einer viskosen Schlempensuspension
oder -emulsion, die beim Lagern sich nicht entmischen und die bei niederen Temperaturen gebrannt
werden können, um ein sehr geeignetes Email zum Überziehen von Aluminium zu bilden.
Die Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man die zu überziehende
Aluminium- oder Aluminiumlegierungsoberfläche mit einer wäßrigen phosphorsäurehaltigen
Lösung reinigt, wodurch die Oberfläche ent-
ao fettet, von Oxyden befreit und gleichzeitig geätzt wird, so daß eine emailaufnahmefähige Oberfläche
erhalten wird. Die vorbereitete Oberfläche wird sodann mit einer Emailschlempe in bei sonstigen
Emails üblicher Weise überzogen, die niedrigschmelzende, glasartige Massen enthält, die z. B. in
einer Wasser - Isopropylalkohol - Mischung in Schwebe gehalten werden. Schließlich wird der mit
Emailmasse überzogene Gegenstand in beim Emaillieren bekannter Weise gebrannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur bei magnesiumfreien Aluminiumlegierungen angewendet
werden, sondern eignet sich auch für reines Aluminium und manche magnesiumhaltigen Aluminiumlegierungen,
insbesondere solche Legierungen, die nur einen geringeren Anteil an Magnesium enthalten.
Die wäßrige Phosphorsäurelösung enthält entweder technische oder chemisch reine Phosphorsäure
und vorzugsweise auch ein Netzmittel, um die Reinigungswirkung zu beschleunigen. Die
Phosphorsäurelösung soll etwa 10 bis 60%, vorzugsweise 15 bis 35% Phosphorsäure enthalten.
Nach dem Reinigen kann die Aluminium- oder LegierungBoberfläche zwecks besserer Haftung für
den Emailüberzug in der Weise noch weiter behandelt werden, daß man sie erstens vorerhitzt,
zweitens mit einem dünnen Kupferüberzug versieht oder drittens anodisch oxydiert oder daß man zwei
oder mehr dieser Verfahren kombiniert. Bei dem Vorbrennen wird der gereinigte Aluminiumgegenstand
z. B. während ungefähr der gleichen Zeitspanne und innerhalb ungefähr des gleichen
Temperaturzyklus wie beim Brennen des Emails erhitzt, beispielsweise ungefähr 5 bis 10 Minuten
lang auf ungefähr 525 bis 5400 C.
Das Suspendierungsmittel für das Emailpulver
enthält Isopropylalkohol und ähnliche nicht polymerisierende Fettalkohole mit relativ niederem
Siedepunkt, z. B. Fettalkohole mit 3 bis 9 Kohlen-Stoffatomen. Zu diesem Alkohol wird noch eine geringe
Menge, etwa 5 bis io^/o, Wasser hinzugefügt. Außerdem wird die Fließbarkeit oder Einbrennfähigkeit
der glasartigen Emailbestandteile durch Zugabe von Lithiumverbindungen oder komplexeren
Verbindungen zu der zu mahlenden Schlempe oder zu der Rohstoffmischung vor dem Schmelzen
verbessert. Zu solchen Verbindungen gehören Lithiumcarbonat, Lithiumfluorid, Lithiumtitanat,
Lithiumsilikat, Lithiumzirkonat, Lithiumzirkoniumsilikat, Lithiumborat, Lithiummolybdat,
Amblygonit, Lepidolith usw. Das Lithiumcarbonat, der Amblygonit und der Lepidolith sollen der zu
schmelzenden Rohstoffmischung zugefügt werden, während die restlichen Verbindungen der zu mahlenden
Schlempe oder der zu schmelzenden Roh-Stoffmischung zugegeben werden können. Die Verbindungen,
die der Schlempensuspension hinzugefügt werden, soll man in Mengen von 0,5 bis 5 °/o
zugeben.
Spezielle Emailmassen, die man verwendet hat, um Aluminium zu überziehen, weisen stark bleihaltige,
auf Lithium basierende Silikatverbindungen (USA.-Patente 2467 114 und 2544139) sowie
silikat- und bleifreie Lithiumphosphat verbindungen (USA.-Patenit 2 608 490) auf. Die für die
Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten Emailmassen sind bleifreie, jedoch
kieselsäurehaltige Lithium-Barium-Bor-Verbindungen mit einem relativ hohen P2O5-Gehalt, der in
Emails an sich bekannt ist. Die Zusammensetzung go einer solchen Emailmasse ist in der folgenden Tabelle
angegeben:
Li2O 5bisiS«/o
BaO 3 - 10%
B2O3 5 - iofl/o
Al2O3 .· ο - 15%
P2O5 ...: 5 - i5°/o
SiO2 5 - 25%
Rest Ca O, K2 O, Na2 O, Ti O2 oder Zr O2
Eine besonders geeignete Methode, um verschiedene Bestandteile, wie z. B. Lithiumoxyd, zusammen
mit Siliciumdioxyd, Borsäure, Fluor u. dgl. in die Schmelze einzuführen, besteht darin, daß
man die verschiedenen Stoffe in mehrere Bestandteile enthaltender, vorgebundener Form, z. B. als
Lithiumsilikat, Lithiumborat, Lithiumfluorid usw., hinzugibt. Die chemisch vorgebundenen Rohstoffe
sind haltbarer und genauer zu bemessen als die no einzelnen Oxyde, Carbonate, Salze usw., von denen
ein Teil in der Lage ist, sich während des Schmelzprozesses des Emails zu verflüchtigen. Auch
Lithiumoxyd als Flußmittel ist wirkungsvoller, wenn man es in Form eines Gemisches verschiedener
lithiumoxydhaltiger Verbindungen einbringt. Gute Kombinationen enthalten z. B. Gemische von
Lithiumsilikat mit einer oder mehreren der folgenden Verbindungen: Lithiumborat, Lithiummanganit
oder Lithiumfluorid, und für eine dunkle Färbung: iao
Lithiummanganit und LitbiumcDbaltit.
Erfindungsgemäß kann man zum Brennen zwei Brennmethoden anwenden, die hinsichtlich ihrer
Verwendung bei Emails auf Aluminium neu sind: erstens die indirekte elektrische Induktionserhitzungsmethode
und zweitens die Kombination
irgendeiner Brennquelle mit Infrarotheizlampen als Temperaturstabilisatoren.
Im folgenden wird die Erfindung zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen an einem besonderen
Beispiel einer Durchfüh'rungsform des Verfahrens gezeigt.
Die aus Aluminiumlegierung, z. B. aus aus
ίο 0,25% Cr, 0,25% Cu, i°/oMg, 0,6% Si und
Rest Al bestehender Legierung hergestellten Gegenstände wurden in einer Lösung aus
ι Volumenteil technischer Phosphorsäure, 3 Teilen Wasser und ungefähr 10% eines Reinigungs- oder
Benetzungsmittels, z. B. einer organischen SuIfonsäure
bzw. deren NatriumsaLz, gereinigt. Die Lösung wurde auf einer relativ hohen Temperatur,
z. B. auf 88° C, gehalten. Bei dieser Temperatur werden für die Reinigung ungefähr 5 Minuten benötigt.
Die behandelten Gegenstände wurden mit Leitungswasser abgewaschen und getrocknet.
Diese Teile wurden nun in einem Brennofen, z. B. in einem Ofen mit eingebauten Infrarotlampen,
5 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 5300 C gebrannt.
Ein Email, das aus den in der folgenden Tabelle angeführten Bestandteilen bestand, wurde 55 Minuten
lang bei 10100C in einem Tiegel geschmolzen
und in Wasser granuliert.
Bestandteile Gewichtsteile
Spodumen 10
Kristallisierter Borax 10
Flintstein 9
Lithiumcarbonat ". '... 5
Natriumnitrat 8
Soda 8
Bariumcarbonat 8
Titandioxyd 8
Calciumpyrophosphat 10
Aluminiummetäphosphat 10
Lithiumfluorid 8
Lithiumsilikat '. 6
Diese Granalien wurden dann in einer Porzellankugelmühle gemahlen, wobei noch folgende Bestandteile
hinzugefügt wurden: 50% Isoprapylalkohol, 5% Wasser, 0,5% Lithiumsilikat, 0,5% Lithiumtitanat, o,5°/oLithiumborat, o,5°/oLithiumhydroxyd,
0,5 °/o Lithiumfluorid.
Es wurde so lange gemahlen, bis beim Passieren durch ein Sieb mit 0,044 mm Maschenweite kein
Rückstand mehr festgestellt wurde. Das spezifische Gewicht der Suspension wurde durch Zugabe von
Wasser auf einen Wert von ungefähr 1,95 eingestellt. Die erhaltene Schlempe wurde dann durch
Angießen und Ablaufenlassen des Überschusses auf die Innenseite eines Gegenstands und durch Aufspritzen
auf die Außenseite des Gegenstands aufgetragen.
Nach dem Trocknen des Auftrages, z. B. durch Infrarotlampen, wurden die mit der Schlempe
überzogenen Gegenstände unter den gleichen Bedingungen gebrannt, wie sie bei dem Vorbrennen
angewendet wurden, wobei man jedoch eine indirekte Induktionserhitzungsvorrichtung verwendete.
Mit diesem Verfahren wurde ein Aluminiumgegenstand mit einem sehr gut haftenden Email erhalten.
Die der beschriebenen Erfindung in Verbindung mit den besonderen Erläuterungen zukommenden
Vorteile und Grundsätze werden dem Fachmann noch andere Abwandlungen nahelegen'. Dementsprechend
ist nicht beabsichtigt, die beigefügten Ansprüche auf irgendeinen speziellen Vorteil oder
eine nähere Angabe zu begrenzen.
Claims (7)
1. Verfahren zum Auftragen von Emails auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu emaillierende Aluminiummetall mit einer 10 bis 6o°/oigen
Phosphorsäurelösung gereinigt, von Oxyd befreit und geätzt wird, worauf eine Emailschlempe
auf die Oberfläche aufgetragen und das Email darauf eingebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Emailschlempensuspension verwendet wird, die Emailgranalien, einen flüssigen Fettalkohol mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen
und einen geringeren Anteil an Wasser als notwendiges Suspensionsmittel enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Email eine silikathaltige
Lithium-Barium-Bor-Masse verwendet wird.
. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Emailnaßmasse als
Mühlenzusätze noch Lithiumverbindungen in Mengen von 0,5 bis 5 °/o zugesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigte Oberfläche
vor dem Auftragen der Schlempe durch Erhitzen des Gegenstands auf eine Temperatur
von 52.5 bis 5400 C vorbehandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emaiilschlempesuspension
verwendet wird, die niiedrigschmelzende Emailgranalien, suspendiert in einer 5 bis
ip*/o Wasser und 40 bis 60% flüssigen Fettalkohol mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise
Isopropylalkohol, enthaltenden Flüssigkeit, enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen aus
5 bis 15% Lithiumoxyd, 3 bis io°/o Bariumoxyd,
S bis 10% Boroxyd, ο bis 15% Aluminiumoxyd,
5 bis 15% Phosphorpentoxyd und 5 bis 25% Siliciumdioxyd bestehendes iao
Email, wobei der Rest aus Calciumoxyd, Kaliumoxyd, Natriumoxyd, Titandioxyd oder
Zirkoniumoxyd bzw. Gemischen dieser Verbindungen besteht, verwendet wird.
© 609 528/174 5.56 (809 554/11 6.58)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US764723XA | 1954-02-10 | 1954-02-10 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=22132250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG16403A Expired DE969676C (de) | 1954-02-10 | 1955-02-05 | Verfahren zum Auftragen von Emails auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE969676C (de) |
GB (1) | GB764723A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4238242C2 (de) * | 1992-09-17 | 2003-04-24 | Rieger Franz Metallveredelung | Verfahren zur Vorbehandlung von Leichtmetallen nach Patent DE 4231052 C2 |
-
1955
- 1955-01-18 GB GB1527/55A patent/GB764723A/en not_active Expired
- 1955-02-05 DE DEG16403A patent/DE969676C/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB764723A (en) | 1957-01-02 |
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