DEG0016403MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 4. Februar 1955 Bekanntgemacht am 30. Mai 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
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.
»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.
.Z.U.den der Erfindung zugrunde liegenden. Auf-. gaben 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 entfettet, 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 Legierungsoberfläche zwecks besserer1 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 S400 C.
Das Suspendierungsmittel für das Emailpulver enthält Isopropylalkohol und ähnliche nicht polymerisierende
Fettalkohole mit relativ niederem Siedepunkt, z. B. Fe'ttalkohole 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 Emailbestandte-ile durch
Zugabe von Lithiumverbindungen oder komplexeren Verbindungen zu der zu mahlenden Schlempe
oder zu der Rohstoffmischung vor dem Schmelzen verbessert. Zu solchen Verbindungen gehören
Lithiumcarbon^t, 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 0Zo
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 Lithiumphosphatverbindungen (USA.-Patent 2 608 490) auf. Die für die
Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeigneten Emailmassen sind bleifreie, jedoch
kieselsäurehaltige Lithium-Barium-Bor-Verbindungen. Die Zusammensetzung einer solchen Emailmasse
ist in der folgenden Tabelle angegeben:
1 Tabelle 1
Li2O 5 bis 15%
BaO 3 - 10%
··· 5 - io«/o
o- 15%
-^2O5 5 - 15%
SiO2 5 - 25«/o
Rest CaO, K2O, Na2O, TiO2 oder ZrO2
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 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: Lithiummanganit und Lithiiumcobaltit.
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.
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Al2O3
PO
Al2O3
PO
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Im folgenden wird die Erfindung zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen an einem besonderen
Beispiel einer Durchführungsform des Verfahrens gezeigt.
Die aus Aluminiumlegierung, z. B. aus aus 0,25% Cr, o,25°/oCu, i°/oMg, o,6°/oSi und
Rest Al bestehender Legierung hergestellten
ίο Gegenstände wurden in einer Lösung aus ι Volumenteil technischer Phosphorsäure, 3 Teilen
Wasser und ungefähr 10% eines Reinigungs- oder Benetzungsmittels, z. B. einer organischen Sulfonsäure
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 10100 C in einem Tiegel geschmolzen
und in Wasser granuliert.
Bestandteile Gewichtsteile
„,
Spödumen 10
Kristallisierter Borax . .; 10
Flintstein 9
Lithiumcarbonat 5
,. Natriumnitrat 8
Soda... 8
Bariumcarbonat 8
Titandioxyd 8
Calciumpyrophosphat 10
Aluminiummetaphosphat 10
Lithiumfluorid 8
Lithiumsilikat 6
Diese Granalien wurden dann in einer Porzellankugelmühle gemahlen, .wobei noch folgende Be^
standteile hinzugefügt wurden: 50°/o Isopropylalkohol, 5°/o Wasser, 0,5% Lithiums'ilikat, 0,5%
Lithiumtitanat, 0,5 °/o Lithiumborat, 0,5%Lithiumhydroxyd, o,S °/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 dies 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 Aluminium- , gegenstand 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 eimer 10 bis 6ofl/oigen
PhosphoTsäurelösung gereinigt, von Oxyd be- , freit und geätzt wird, worauf eine Email-'
schlempe 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 525 bis 540° C vorbehandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Em'aiilschlempesuspension
verwendet wird, diei nliedrigschmelzende Emailgranalien, suspendiert in einer 5 bis
10% 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%>
Barium- lig oxyd, S bis 10% Boroxyd, ο bis 15% Aluminiumoxyd,'
5 bis 15% Phosphorpentoxyd und 5 bis 25% Siliciumdioxyd bestehendes
Email, wobei der Rest aus Calciumoxyd, Kaliumoxyd, Natriumoxyd, Titandioxyd oder
Zirkoniumoxyd bzw. Gemischen dieser Verbindungen besteht, verwendet wird.
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