EP0839216B1 - Verfahren zur erzeugung einer antihaftbeschichtung sowie mit einer solchen versehene gegenstände - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
- B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
- B05D5/083—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface involving the use of fluoropolymers
- B05D5/086—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface involving the use of fluoropolymers having an anchoring layer
Definitions
- the invention relates to a method for generating a Non-stick coating on the surface of a proportionate soft metal substrate according to claim 1 and one thereafter manufactured article according to claim 24.
- DE-AS 15 46 934 describes a method for forming a Polytetrafluoroethylene protective layer on cleaned and anodized aluminum objects known in which after cleaning the metal surface a strong intermediate etching treatment in hydrochloric acid and an anodic oxidation is carried out according to the direct current sulfuric acid method, around both the surface abrasion resistance and the scratch resistance and thus the lifespan of the polytetrafluoroethylene layer to increase.
- the etching treatment produces in the Undercut hollows, their Walls by anodizing with an anodized layer of hard to be coated.
- the anodized layer is in turn porous and absorbent and takes the protective layer made of polytetrafluoroethylene good on. With the anodic oxidation the in itself a soft surface of the undercut cavities Hardness, the abrasion and the applied protective layer Scratch resistance there.
- EP-OS 0 424 072 describes a process for the production of an aluminum cookware with a non-stick layer Known for contact with the food, at which a Aluminum substrate at least in the surface area of the to be applied roughened and then anodized becomes.
- the non-stick layer is then immediately on the anodized surface applied, to improve the Abrasion resistance and scratch resistance the anodization layer generated by hard anodization and the hard anodization layer with a thickness between 15 and 50 ⁇ m.
- the non-stick layer can be polytetrafluoroethylene (PTFE).
- the surface roughness is determined by means of etching or sandblasting generated only to improve liability.
- EP-OS 0 594 374 describes a method for forming a Surface of a cooking vessel facing a cooking material with a Discloses aluminum substrate in which the aluminum substrate first hard anodized, then preferably a layer of material made of ceramic, aluminum oxide or stainless steel sprayed on and then applied a non-stick layer is, the spray layer in the form of hemispherical Particle is formed, whereby the anchoring effect for the non-stick layer is to be improved.
- EP-OS 0 365 485 discloses a method for producing a non-stick coating in which an aluminum / titanium oxide layer is sprayed onto a surface of a vessel roughened by sandblasting at a temperature of the vessel of at least 400 ° C. After cooling, a fluoropolymer layer is applied and sintered at over 300 ° C.
- the "roughness depth" which is not defined in more detail, should be between approximately 100 and 200 ⁇ m.
- a similar process is known from GB-A-2 277 466, in which the roughness depths R a are 4.5-5.5 ⁇ m and 5.0-8.0 ⁇ m, respectively.
- the object of the present invention is a method and to propose an object manufactured thereafter which is a high quality of the non-stick layer due to functional separation regarding abrasion resistance and scratch resistance is achieved. This task is carried out with the characteristics of Claim 1 solved.
- R a , R y , P c and t p are the quantities defined in DIN 4762 and 4768 (for determination using the tactile cut method) for the arithmetic mean roughness (R a ), the ten-point height (R z ) and the maximum profile height (R y ), the peak number (P c ) and the profile load share (t p ) (synonymous with the material share M r ).
- R a is the arithmetic mean of the absolute values of the profile deviations within a reference distance
- R z is the mean of the absolute values of the heights of the five highest profile peaks and the absolute values of the depths of the five deepest profile troughs within a reference distance
- R y is the distance between the line of the profile tips (upper contact line) and the line of the profile valleys (lower contact line) within a reference distance
- P c is the parameter (used by many manufacturers) for the number of profile features per cm that exceed the set upper cutting level and subsequently fall below the lower one
- t p that in% of the ratio of the load-bearing length of the profile to the reference distance at a certain cutting level.
- the brackets behind P c indicate the bandwidth determined by the lower and upper cutting level in ⁇ m.
- Layers that are both wear-resistant and non-stick are designed so that two different Different layers on top of each other or next to each other Perform functions.
- This principle of separation of functions will used in an optimal manner according to the invention by on a relatively soft (metallic) substrate with (according to roughness depth and the load-bearing component) of a roughness created in a hard material layer (one or more layers) is applied.
- a hard material layer On this hard material layer then becomes a non-stick layer (one or multilayer), preferably made of a fluorocarbon resin applied, which is particularly in the wells of Hard material layer.
- the exposed surface of the Non-stick layer can affect the surface roughness Compensate the hard material layer more or less, d. H. e.g. B. also be flat.
- the hard material tips take over the function of power transmission, while the majority of the area (90 to 99%) the Non-stick effect takes over.
- the non-stick coating optimal abrasion resistance properties, Scratch resistance and non-stick effect are given.
- the relatively small one but not too low a share of the surface so that a least possible damage to the non-stick layer if not too large areas between two tips of the roughened Surface is reached.
- the metal substrate for example shaped the metal substrate, then to achieve the desired one Roughness blasted, the blasted surface possibly chemically cleaned or pickled, then the hard material layer generated or applied, and then the non-stick layer, for example. made of polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like. Non-stick systems applied and finally baked or sintered.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the non-stick coating produced with the method according to the invention is not only ideal as an interior pan coating, but also for other household appliances, such as irons, cake and casserole dishes, as well as for machine elements, where there is non-stick effect and wear resistance arrives, as with rollers, injection or casting molds and the like ..
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Description
Claims (25)
- Verfahren zur Erzeugung einer Antihaftbeschichtung auf der Oberfläche eines verhältnismäßig weichen Metallsubstrats, bei welchem man die Metalloberfläche aufrauht sowie mit einer ein- oder mehrlagigen Hartstoffschicht und dann mit einer ein- oder mehrlagigen Antihaftschicht versieht, wobei die Oberflächenrauheit der Metalloberfläche und/oder der Hartstoffschicht folgende Kenngrößen erfüllt:
- Ra
- zwischen 8 und 30 µm und
- Pc (1,3)
- zwischen 20 und 45 1/cm und
- tp [10 %]
- zwischen 1 und 3 %,
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hartstoffschicht durch Konversion der Metalloberfläche oder als thermische Spritzschicht gebildet wird und die Oberflächenrauheit der Hartstoffschicht aufgrund des Aufrauhens der Metalloberfläche folgende Kenngrößen erfüllt:
- Ra
- zwischen 8 und 15 µm (Konversionsschicht) bzw. 10 und 25 µm (thermische Spritzschicht) und
- Pc (1,3)
- zwischen 25 und 40 1/cm (Konversionsschicht) bzw. 20 und 45 1/cm (thermische Spritzschicht) und
- tp [10%]
- zwischen 1 und 2 (Konversionsschicht) bzw. 1 und 3 (thermische Spritzschicht).
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zehnpunkthöhe Rz als Kenngröße der Oberflächenrauhigkeit der Metalloberfläche und/oder der Hartstoffschicht nach DIN 4762 zwischen 40 und 180 µm liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die maximale Profilhöhe Ry als Kenngröße der Oberflächenrauhigkeit der Metallkoberfläche und/oder der Hartstoffschicht nach DIN 4762 zwischen 50 und 250 µm liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Profiltraganteil tp [20%] als Kenngröße der Oberflächenrauhigkeit der Metalloberfläche und/oder der Hartstoffschicht nach DIN 4762 zwischen 1 und 10% liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hartstoffschicht durch Konversion der Metalloberfläche oder als thermische Spritzschicht gebildet wird und die Zehnpunkthöhe Rz als Kenngröße der Oberflächenrauheit der Metalloberfläche nach DIN 4762 zwischen 40 und 80 µm (Konversionsschicht) bzw. 40 und 120 µm (thermische Spritzschicht) liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hartstoffschicht durch Konversion der Metalloberfläche oder als thermische Spritzschicht gebildet wird und die maximale Profilhöhe Ry als Kenngröße der Oberflächenrauheit der Metalloberfläche nach DIN 4762 zwischen 50 und 120 µm (Konversionsschicht) bzw. 50 und 150 um (thermische Spritzschicht) liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Hartstoffschicht durch Konversion der Metalloberfläche oder als thermische Spritzschicht gebildet wird und der Profiltraganteil tp [20%] als Kenngröße der Oberflächenrauheit der Metalloberfläche nach DIN 4762 zwischen 1 und 8 (Konversionsschicht) bzw. 1 und 10 (thermische Spritzschicht) liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Metallsubstrat ein Substrat aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung und/oder Kupferlegierung ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hartstoffschicht durch Hartanodisation gebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Antihaftschicht aus einem Fluorkohlenstoffharz besteht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Antihaftschicht aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Kopolymer (FEP) oder Tetrafluor-äthylen-Äthylen-Kopolymer (ETFE) besteht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Erzeugung der Oberflächenrauheit der Metalloberfläche durch Strahlen mit Strahlgut erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Strahlen durch Injektionsstrahlen, Druckstrahlen oder Schleuderradstrahlen erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Strahlen mit anorganischem (keramischen) oder hartmetallischem Strahlgut erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Strahlen mit Al2O3 (Korund, Mischkorund, Edelkorund), SiC oder CB4 erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Strahlen der Metalloberfläche mittels Strahlgut mit einer Körnung von mindestens K 30 (50 bis 700 µm) erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Körnung zwischen K 24 (595 bis 841 µm) und K 20 (841 bis 1190 µm) liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Hartstoffschicht mit einer Dicke > 10 µm erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Hartstoffschicht mit einer Dicke zwischen 30 und 100 µm erzeugt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Hartstoffschicht als Anodisationsschicht, als thermische Spritzschicht oder als sonstige Konversionsschicht erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Hartstoffschicht als Hartanodisationsschicht und die Spritzschicht durch Flammspritzen, Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen und/oder Detonationsspritzen erzeugt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die zu beschichtende Oberfläche eine Pfanneninnenfläche ist.
- Gegenstand mit wenigstens einem eine nach einem der Ansprüche 1 bis 23 hergestellte Antihaftbeschichtung aufweisenden Flächenbereich.
- Gegenstand nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß er als Haushaltsgerät, Maschinenelement, Spritzform oder Gießform ausgebildet ist.
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