FI79855B - Flytande belaeggningskomposition, foerfarande foer belaeggning av ett metallunderlag samt saolunda erhaollet svetsbart metallunderlag. - Google Patents

Description

! 79855

Nestemäinen päällystekoostumus, menetelmä metallialustan päällystämiseksi ja täten saatu hitsattava metallialusta

Keksinnön kohteena on nestemäinen päällystekoostu-5 mus hitsattavaa metallialustaa varten, joka perustuu sideaineeseen ja sähköä johtavaan pigmenttiin, jonka määrä on vähintään 30 til.-% pigmentin ja sideaineen kokonaismäärästä laskettuna, jolloin sideaine käsittää hartsia, joka sisältää vähintään yhden epoksiryhmän. Keksinnön koh-10 teenä on myös menetelmä metallialustan päällystämiseksi ja näin saatu metallialusta. Tämäntyyppisiä päällystekoos-tumuksia levitetään metallialustoille, kuten metallilius-kalle ja erikoisesti teräsliuskalle korrosionesto-ominai-suuksien muodostamiseksi metallille ja sähköisesti johta-15 van pigmentin suuri pitoisuus tekee metallin hitsattavaksi. Tällaisella päällysteellä varustettua metallialustaa muovataan tavallisesti ei-leikkaavan menetelmän avulla esimerkiksi puristamalla. Tällöin esiintyy kuitenkin mahdollisuus, että päällyste hilseilee ja tuhoutuu, millä on 20 haitallinen vaikutus korrosionestosuojaan. Lisäepäkohtana on muotoilutyökalujen likaantuminen niin, että tuotanto täytyy keskeyttää aina 50 tai 100 puristustoimenpiteen jälkeen laitteen puhdistamiseksi, koska likaantunut laite aiheuttaa epäsuotavia pintapainumia metalliin. GB-patentin 25 1 481 467 mukaan tämä epäkohta, joka on suurena vaikeutena esimerkiksi autoteollisuudessa, voidaan poistaa levittämällä päällysteelle toinen päällyste, joka sisältää 50-70 painoprosenttia liukumista edistävää ainetta ja 50-30 painoprosenttia orgaanista sideainetta. Epäkohtana tässä me-30 netelmässä on kuitenkin se, että tuotantokykyyn vaikutetaan haitallisesti ja että vaaditaan lisää pääomia.

GB-patenttijulkaisu 2 055 875 koskee päällystekoos-tumusta, joka perustuu fluoripitoiseen polymeeriin ja lisäaineeseen, jonka tiheys on vähintään 8 g/cm3. Lisäaine 35 voi olla metallinen lyijy tai lyijy-yhdiste ja sen tarkoi- 2 79355 tuksena on parantaa fluoripitoisen polymeerin ja alustan välistä adheesiota. Kitkaa vastustavana aineena on käytetty joko orgaanista yhdistettä tai epäorgaanista ainetta. Kaikissa esimerkeissä on käytetty ainoastaan polytetra-5 fluorieteeniä suurina pitoisuuksina. Lisäksi yhdiste sulatetaan levityksen jälkeen. AU-patenttijulkaisussa 205 538 on kuvattu koostumus, joka sisältää kolmea oleellista komponenttia, ts. sinkkiä, sinkkioksidia ja molybdeenidisul-fidia. Viime mainittu komponentti on ainoastaan voiteluai-10 neena ja sitä käytetään hyvin suurina pitoisuuksina suhteen ollessa välillä 10-40 ja 6-40 osaa sinkki/sinkkiok-sidi. GB-patentissa 1 019 202 on esitetty vesipitoinen kaksifaasinen koostumus, joka sisältää epäorgaanista komp-leksiyhdistettä, joka koostuu liuenneesta fosfaatista, 15 (di)kromaatista tai molybdeenistä. Myös tämän julkaisun mukaisesti on käytetty voiteluainetta hyvin suurina pitoisuuksina. Tunnettu koostumus kuumennetaan yli polytetra-fluorieteenin sulamislämpötilan yläpuolella olevaan lämpötilaan.

20 Nyt on keksinnön mukaan yllättävästi havaittu, että muuttamalla itse päällystekoostumusta, s.o. ilman lisäpääomia tai haitallista vaikutusta tuotantoon, päällystetyn metallin hitsattavuus pysyy erinomaisena ja se säilyttää korrosionesto-ominaisuutensa ja alustan työstettävyys pa-25 ranee suuresti.

Keksinnönmukaiselle päällystekoostumukselle on tunnusomaista se, että päällystekoostumus sisältää vähintään kahta kiinteää, jauhemaista voiteluainetta, joiden kokonaismäärä on 0,05-5 paino-% päällystekoostumuksen määrästä 30 laskettuna, jolloin vähintään yksi voiteluaineista on epäorgaaninen voiteluaine, joka on raskasmetallidisulfidi ja/tai grafiitti.

Keksinnönmukainen koostumus voi sisältää jotakin tavanomaista sideainetta kuten hydroksyyliryhmän sisältä-35 vää hartsia. Esimerkkeinä edustavista sideaineista voidaan 3 79355 mainita yhdisteet, jotka sisältävät vähintäin yhden epok-siryhmän kuten epoksihartsit ja fenoksihartsit, joita voidaan haluttaessa sekoittaa yhden tai useamman muun hartsin kanssa.

5 Esimerkkeihin sopivista kiinteistä tai nestemäisis tä epoksihartseihin kuuluvat glysidyyliryhmiä sisältävät hartsit kuten polyakryylihartsit, polyesterit, polyeette-rit tai polyuretaanit, jotka kaikki sisältävät yhden tai useamman glysidyyliryhmän molekyyliä kohti. Edustaviin 10 epoksihartseihin kuuluvat seuraavan yleisen kaavan mukaiset yhdisteet: H0C-CH-CHn-(0-R-0-CH„-CH0H-CH„) -O-R-O-CH -CH—CH~ l z z n Zvyz 0 Ό 15 jossa R tarkoittaa alifaattista, sykloalifaattista tai aromaattista ryhmää ja n on luku alueella 0 - 50, edullisesti välillä 0-10 tai niiden liitäntätuotteet (syklo)-20 alifaattisen tai heterosyklisen diamiinin, edullisesti kaksisekundäärisen amiinin kuten piperatsiinin kanssa, esimerkkeihin näistä epoksihartseista kuuluvat esimerkiksi etyleeniglykolin, dietyleeniglykolin, trietyleeniglykolin, 1,2-propyleeniglykolin, 1,3-propyleeniglykolin, 1,5-pen-25 taanidiolin, bis-(4-hydroksisykloheksyyli)-2,2-propaanin, 4, 4'-dihydroksibentsofenonin, bis(4-hydroksifenyyli )metaa-nin, bis-(4-hydroksifenyyli)-l,1-etaanin, bis-(4-hydrok-sifenyyli)-l,1-isobutaanin ja 1,5-dihydroksinaftaleenin glysidyylieetterit. Haluttaessa voidaan käyttää yhdistei-30 den kuten glyserolin tai 1,2,6-heksaanitriolin polyglysi-dyylieettereitä. Tarkemmin sanottuna on edullista käyttää diglysidyylieetteriä, joka perustuu bis-(4-hydroksifenyy-li)-2,2-propaaniin. Voidaan myös käyttää epoksihartsien seoksia. Sopivina fenoksihartseina voidaan mainita esimer-35 kiksi fenoksihartsit, joita Union Carbide myy kauppanimil- 4 79855 lä Phenoxy PKHC ja Phenoxy PKHH.

Nämä viimeksimainitut hartsit ovat fysikaalisesti kuivuvia. Epoksihartseja, joiden molekyylipaino on verrattain pieni, voidaan kovettaa sopivien polyamiinien, ami-5 dien, polyaminoamidien ja suojattujen sekä suojaamattomien polyisosyanaattien tai aminomuovien avulla.

Seuraavina esimerkkeinä sopivista sideaineista voidaan mainita polyakrylaattihartsit, nitroselluloosa, epok-siesterit ja kaavan A-(B-A)m tai B-(A-B)n mukaiset seg-10 menttipolymeerit, jolloin m ja n ovat lukuja alueella 1-20 ja jolloin ne on muodostettu yhdestä tai useammasta tereftaalihapon ja/tai isoftaalihapon karboksyylipolyeste-rihartsisegmentistä A ja difunktionaalisesta hydroksiyh-disteestä, niiden happoluku on 10 - 140 ja keskimääräinen 15 molekyylipaino 800 10 000 sekä yhdestä tai useammasta epoksihartsisegmentistä, joiden epoksifunktionaliteetti on 1,5 - 2,5 ja epoksiekvivalenttipaino 100 - 2 000.

Esimerkkeinä sopivista kovetusaineista hydroksyyli-ryhmän sisältävää polymeeriä varten voidaan mainita suoja-20 tut ja suojaamattomat isosyanuraattiyhdisteet tai suojatut tai suojaamattomat alifaattiset, sykloalifaattiset tai aromaattiset kaksi-, kolme- tai moniarvoiset isosyanaatit. Esimerkkeihin sopivista isosyanaateista kuuluvat heksame-tyleenidi-isosyanaatti, 2,2,4-trimetyyli-l,6-heksaanidi-25 isosyanaatti, 2,4,4-trimetyyli-l,6-heksaanidi-isosyanaat-ti, sykloheksyyli-1,4-di-isosyanaatti, isoforonidi-isosya-naatti, liitäntätuote 1 molekyylistä 1,4-butaanidiolia ja 2 molekyylistä isoforonidi-isosyanaattia, liitäntätuote 1 molekyylistä 1,4-butaanidiolia ja 2 molekyylistä heksame-30 tyleeni-di-isosyanaattia, disykloheksyylimetaani-4,4'-di-isosyanaatti, ksylyleeni-di-isosyanaatti, 1,3,5-trimetyy- li-2,4-bis-(isosyanatometyyli)-bentseeni- tolyeeni-di-iso-syanaatti, difenyylimetaani-4,4'-di-isosyanaatti, liitäntätuote 3 molekyylistä heksametyleeni-di-isosyanaattia ja 35 1 molekyylistä vettä, liitäntätuote 1 molekyylistä trime- 5 79855 tyylipropaania ja 3 molekyylistä isoforoni-di-isosyanaat-tia, liitäntätuote 1 molekyylistä trimetylolipropaania ja 3 molekyylistä tolueeni-di-isosyanaattia ja liitäntätuote 1 molekyylistä pentaerytritolia ja 4 molekyylistä heksame-5 tyleeni-di-isosyanaattia. Isosyanaatti- tai isosyanuraat-tiyhdisteen suojaamiseen voidaan tarvittaessa käyttää jotain tavanomaista tai sopivaa suojausainetta. Edellämainittujen kovetusaineiden asemasta tai niiden lisäksi voidaan käyttää muita sopivia aineita, esimerkiksi N-metylo-10 liryhmiä ja/tai N-metylolieetteriryhmiä sisältäviä amino-muoveja, joita saadaan aldehydin kuten formaldehydin reaktion avulla aminoryhmiä tai amidoryhmiä sisältävän yhdisteen kuten melamiini, urean, N,N'-etyleeniurean, disyaani-diamidin ja bentsoguanamidin kanssa; näiden yhdisteiden 15 valmistamiseksi katso kirjaa, Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie; osa 14/2, sivut 319-371 (1963). On edullista, jos nämä yhdisteet on kokonaan tai osaksi eet-teröity 1-6 hiiliatomia sisältävien alkoholien kanssa, esimerkiksi metanolin, etanolin, n-propanolin, isopropano-20 Iin, n-butanolin, isobutanolin, amyylialkoholin, heksano-lin tai edellämainittujen alkoholien seosten kanssa. Tarkemmin sanottuna käytetään metylolimelamiinia, jossa on 4-6 metyloliryhmää molekyyliä kohti melamiinia, jolloin vähintäin kolme metyloliryhmää on eetteröity metanolin, 25 etanolin, propanolin tai butanolin kanssa tai butanolilla eetteröityä formaldehydin ja N,N'-etyleenidiurean konden-saatiotuotetta.

Päällystekoostumus sisältää myös sähköäjohtavaa pigmenttiä, jonka määrä on vähintäin 30 ja edullisesti 30 vähintäin 50 tilavuusprosenttia sideaineesta laskettuna. Esimerkkeinä sopivista sähköäjohtavista pigmenteistä voidaan mainita kiillerautaoksidi, rautafosfidi, magnetiitti, kaasunoki tai hiilimusta. On edullista, jos käytetty sähköäjohtava pigmentti on metallia, esimerkiksi alumiinia, 35 kuparia, (ruostumatonta) terästä, kadmiumia ja erikoisesti 6 79855 sinkkiä. Myös voidaan käyttää kahden tai useamman sähköä-johtavan pigmentin seoksia, esimerkiksi sinkin ja alumiinin seosta. Sinkki voidaan lisätä jossain hienojakoisessa muodossa, esimerkiksi sinkkipölynä tai sinkkihiutaleina.

5 Keksinnön mukaan päällystekoostumus sisältää vähin täin kahden kiinteän, jauhemaisen voiteluaineen seosta, joista vähintäin yksi on epäorgaaninen voiteluaine.

Esimerkkeinä sopivista epäorgaanisista voiteluaineista voidaan mainita metalliyhdisteet kuten molybdeeni-10 disulfidi, volframisulfidi ja lyijydisulfidi sekä grafiitti. Suositeltava epäorgaaninen voiteluaine on raskasmetal-lisulfidi ja erikoisesti molybdeenidisulfidi. Keksinnön mukaan epäorgaanista voiteluainetta sisältyy päällyste-koostumukseen yleensä 0,05 - 5 painoprosenttia, edullises-15 ti 0,08 - 3,1 painoprosenttia ja erikoisesti 0,1 - 1,9 painoprosenttia oleva määrä päällystekoostumuksen painosta laskettuna.

Esimerkkeinä sopivista orgaanisista voiteluaineista voidaan mainita polytetrafluoroeteeni ja polytrifluoro-20 eteeni. Edullisesti käytetään polytetrafluoroeteeniä, jonka keskimääräinen molekyylipaino on 35 000 - 100 000 ja keskimääräinen osaskoko 0,1 - 40 mikrometriä. Keksinnön mukaan orgaanista voiteluainetta sisältyy päällystekoos-tumukseen korkeintaan 3 painoprosenttia, erikoisesti 0,02 25 -1,9 painoprosenttia ja vielä erikoisemmin 0,10 - 0,8 painoprosenttia oleva määrä päällystekoostulituksesta laskettuna .

Erikoisen edullinen voiteluaineseos on molybdeeni-disulfidin ja polytetrafluoroeteenin seos.

30 Keksinnön mukaan päällystekoostumuksen sisältämä voiteluaineen kokonaismäärä on 0,05 - 5 painoprosenttia, edullisesti 0,1 - 2,7 painoprosenttia ja vielä edullisemmin 0,3-2 painoprosenttia päällystekoostumuksesta laskettuna .

35 Voiteluaineita voidaan yhdistää toistensa kanssa ja 7 79355 päällystekoostumuksen muiden aineosien kanssa jollain sopivalla tavalla. Esimerkiksi voiteluaineet voidaan ensin sekoittaa keskenään ja saatu seos lisätään sideaineeseen tai sen liuokseen.

5 Päällystekoostumus sisältää edullisesti orgaanista liuotinta sideainetta varten. Esimerkkeinä sopivista liuottimista voidaan mainita etyyliglykoliasetaatti, iso-foroni, metyyli-isobutyyliketoni tai seokset haluttaessa hiilivetyjen kuten tolueenin tai ksyleenin kanssa.

10 Päällystekoostumus voi haluttaessa sisältää muita lisäaineita kuten laskeutumista estäviä aineita, tasoitus-aineita, pigmentin dispergointiaineita, väriaineita, pigmenttejä ja korrosionestoaineita.

Päällystekoostuimista voidaan levittää alustalle 15 jollain sopivalla tavalla, varsinaisessa käytössä tela-päällystyksen tai ruiskutuksen avulla. Levitettävä päällysteen paksuus on yleensä esimerkiksi alueella 1-60 mikrometriä edullisesti 5-25 mikrometriä. Alusta on tavallisesti esikäsiteltyä tai esikäsittelemätöntä metallia 20 tai metalliseosta kuten rautaa, terästä, tinalevyä, galvanoitua rautaa tai rautaa tai terästä, joka on päällystetty jollain muulla tavalla sinkkiä tai sinkkiseosta tai kuparia tai alumiinia olevalla päällysteellä; edullisesti käytetään rauta- tai teräsalustaa, joka on tavallisesti 25 levynä. Haluttaessa metallialusta voidaan esikäsitellä, esimerkiksi fosfatoida tai kromatoida.

Päällystekoostumus voidaan kovettaa tai kuivata tavallisella tavalla. Jos päällystekoostumusta käytetään kelan päällysteenä, kovetetaan se esimerkiksi noin 30 100 - 280°C lämpötilassa, mikä on tavallinen alustan lop- pukovetuslämpötila; tämä lämpötila voidaan säännöllisesti saavuttaa vain antamalla päällystetyn alustan koskettaa lyhyen aikaa (esimerkiksi 10 - 90 sekuntia) ilmaa tai palamiskaasuja 250 - 400°C lämpötilassa. Alan asiantunti-35 jät tietävät hyvin kelapäällystyksen levitys- ja päällys- 8 79855 tysolosuhteet eikä niitä tarvitse tässä esittää edelleen. Muilla sovellutusalueilla voidaan käyttää toisia lämpötila-alueita. Täten päällystetty alusta voidaan haluttaessa pintapäällystää.

5 Seuraavissa esimerkeissä, jotka esittelevät keksin töä edelleen, mutta jotka eivät rajoita keksintöä, mitataan kovetetun päällysteen kiinnittyminen voiteluainetes-tauslaitteen avulla, jota valmistaa Detroit Testing Machine Co, jossa tutkittavaa levyä vedetään kahdesti veto-10 laudan lävitse siten, että levyssä tapahtuu 44 % venyminen. Testilevyt on etukäteen varustettu voiteluöljykalvol-la. Jos päällysteen ei havaita visuaalisesti vahingoittuneen, kiinnittymistä pidetään "hyvänä"; tapauksessa, jossa enemmän kuin 1 % päällysteestä on poistunut, kiinnittymi-15 nen on "huono" ja näiden kahden välillä kiinnittymistä pidetään "kohtalaisena" (katso General Motors Engineering Standards, huhtikuu 1978, sivut W-23401 ja W-23402).

Esimerkki 1 Päällystekoostumukseen, joka oli valmistettu 8 pai-20 no-osasta fenoksihartsia (myy Union Carbide kauppanimellä Phenoxy PKHH), 52-paino-osasta (50 tilavuusprosenttia laskettuna pigmentistä ja sideaineesta) sinkkipölyä ja 40 paino-osasta etyyliglykoliasetaattia, lisättiin seos, joka sisälsi 0,2 paino-osaa molybdeenidisulfidia ja 0,2 paino-25 osaa polytetrafluoroeteeniä.

Vertailua varten samanlaiseen päällystekoostumukseen lisättiin 0,4 paino-osaa molybdeenidisulfidia ja toiseen samanlaiseen päällystekoostumukseen ei lisätty lainkaan voiteluainetta.

30 Koostumuksia päällystettiin telan avulla teräsle vyille 14 mikrometrin päällysteen paksuuteen (kovetetussa tilassa) ja kovetettiin sijoittamalla levyt uuniin 25-35 sekunniksi 300 - 400°C lämpötilaan niin, että levyjen maksimilämpötila oli noin 260°C. Mitattu kiinnittyminen 35 on esitetty seuraavassa taulukossa.

Il 9 79355

Taulukko

Esimerkit Kiinnittyminen 5 Esimerkki 1 hyvä

Vertailu (ilman voiteluaineita) huono

Koostumus, joka sisälsi 0,4 paino-osaa molybdeenidisulfidia kohtalainen

Claims (15)

1. Nestemäinen päällystekoostumus hitsattavaa me-tallialustaa varten, joka perustuu sideaineeseen ja sähköä 5 johtavaan pigmenttiin, jonka määrä on vähintään 30 til.-% pigmentin ja sideaineen kokonaismäärästä laskettuna, jolloin sideaine käsittää hartsia, joka sisältää vähintään yhden epoksiryhmän, tunnettu siitä, että päällystekoostumus sisältää vähintään kahta kiinteää, jauhemaista 10 voiteluainetta, joiden kokonaismäärä on 0,05-5 paino-% päällystekoostumuksen määrästä laskettuna, jolloin vähintään yksi voiteluaineista on epäorgaaninen voiteluaine, joka on raskasmetallidisulfidi ja/tai grafiitti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostu-15 mus, tunnettu siitä, että epäorgaaninen voiteluaine on molybdeenidisulfidi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostumus, tunnettu siitä, että epäorgaanista voiteluainetta käytetään 0,08-3,1 paino-% päällystekoostumuksen 20 määrästä laskettuna.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen päällystekoostumus, tunnettu siitä, että epäorgaanista voiteluainetta käytetään 0,1-1,9 paino-% päällystekoostumuksen määrästä laskettuna.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostu mus, tunnettu siitä, että se sisältää orgaanista voiteluainetta, joka on polytetrafluorieteeni ja/tai poly-fluorieteeni.

6. Patenttivaatimuksen 6 mukainen päällystekoostu-30 mus, tunnettu siitä, että orgaaninen voiteluaine on polytetrafluorieteeniä, jonka keskimääräinen molekyyli-paino on 35 000 - 100 000 ja osaskoko alueella 0,1-40 pm.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostumus, tunnettu siitä, että on läsnä orgaanista voi- 35 teluainetta 0,02-1,9 paino-%:n määrä päällystekoostumuksen il 7 9 8 5 S määrästä laskettuna.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen päällystekoostu-mus, tunnettu siitä, että orgaanista voiteluainetta käytetään 0,1-0,8 paino-% päällystekoostumuksen määräs- 5 tä laskettuna.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostu-mus, tunnettu siitä, että voiteluaineet ovat mo-lybdeenidisulfidia ja polytetrafluorieteeniä.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoos- 10 tumus, tunnettu siitä, että sideaine on epoksi- hartsi ja/tai fenoksihartsi.

10 79355

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoos-tumus, tunnettu siitä, että sähköä johtava pigmentti sisältää metallia.

12. Menetelmä metallialustan päällystämiseksi, tunnettu siitä, että jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukaista päällystekoostumusta levitetään alustalle ja kovetetaan.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että päällystekoostumus levitetään telapäällystyksen tai ruiskutuksen avulla.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystekoostumus kovetetaan 100 - 280°C:ssa olevan metallialustan lämpötilassa. 25

15. Päällystetty metallialusta, tunnettu siitä, että se on saatu jonkin patenttivaatimuksen 12-14 mukaisella menetelmällä. i2 7 9 8 55