SE461662B - Saett att anbringa emaljbelaeggning innehaallande pulveriserad metall paa ett metallsubstrat - Google Patents

Description

461 662 2 Liknande problem förekommer även med andra metallsubstrat, särskilt de metaller som har en affinitet till syre. såsom aluminium, magnesium. titan, zirkonium, kisel och deras lege- ringar. vidare är det känt att tillsatsen av metallpartiklar. särskilt aluminium och liknande metaller till emaljer för att bilda en metallkeram, ger emaljer av större seghet. högre temperatur- motståndsförmäga och med förbättrad vidhäftning till stålsub- strat. Dessa beläggningar är emellertid benägna att skumma vid deras iordningställande medförande porösa beläggningar. Då v dessa beläggningar användes som självrensande ugnsbeläggningar är denna porositet till fördel eftersom den säkerställer en stor ytarea för den katalytiska oxideringen av matlagnings- smuts. Då emaljbeläggningar av metallkeramer erfordras för att åstadkomma oxidation och korrosionsskydd på ett metallsubstrat är emellertid denna skumning och porositet icke önskvärd.

Emaljbeläggningar bildas av glas eller frittasammansättningar, som anbringas på substratet i form av ett pulver och sedan smältes för att bilda en kontinuerlig beläggning. Frittan an- bringas ofta på substratet som en uppslamning i vilken fint fördelade partiklar i frittan hålles i en vattensuspension me- delst suspensionsmedel såsom lera, plus andra tillsatser för att reglera uppslamningens egenskaper och beläggningens slut- liga egenskaper efter bränning. Då aluminiumpulver tillsättes emaljeringsuppslamning föreligger en tendens för aluminium att reagera med uppslamningen, varvid gasformigt väte alstras.

I det amerikanska patentet 2 900 276 förhindras reaktionen mellan en emaljuppslamning och aluminiumpulver genom att an- vända en emaljeringsfritta bestående väsentligen av tre delar boroxíd till en del baríumoxid. Denna fritta gör anspråk på att vara relativt olöslig i vattnet som användes för uppslam- ningen.

Det tyska patentet 2 829 959 beskriver en frittakomposition, sä att då den användes i en uppslamning och aluminiumpulver 3 461 662 tillsättes ingen gasutveckling förekommer. Frittasammansätt- ningsområdet skiljer sig från normala emaljeringsfrittor genom att liknande såsom vid det amerikanska patentet 2 900 276 den väsentligen består av boroxid och innehåller mindre än 1 vikt-2 kiseldioxid. även då åtgärder av det slag som beskrivits ovan vidtages för att förhindra reaktion medan aluminiumpartiklar och emalje- ringsuppslamningen, kan gasutveckling och efterföljande skum- ning av metallkerambeläggningarna ändå uppträda under brän- ning, vilket gör det svårt att framställa icke porösa belägg- ningar. sänkning av bränntemperaturen minskar detta problem i viss utsträckning. Utvecklingen av porositet kan ytterligare mildras i viss utsträckning genom att tillsätta eldfasta par- tiklar, såsom kromdioxid (tyskt patent 2 829 959) till upp- slamníngen, vilka anses upprätthålla sprickor i beläggningen under bränning och sålunda möjliggöra lätt gasutträde. Alter- nativt kan en blandning av frittor användas så att en av frit- torna har en avsevärt högre mjukningspunkt än den andra frit- tan, vilket också kan lämna sprickor i metallkeramen för ut- träde av gas under bränning. Även då åtgärderna som beskrivits ovan användes kan de slutliga metallkerambeläggningarna vara oacceptabelt porösa.

Föreliggande uppfinning omfattar ett sätt att anbringa emalj- belägqning innehållande pulveriserad metall. en s.k. metall- kerambeläggning på ett metallsubstrat, vilket sätt innefattar att man anbringar åtminstone en beläggning av en uppslamning innehållande en emaljglasfritta och en finfördelad metall och smälter emaljglasfrittan till substratets yta genom att bränna substratet i en ugn. kännetecknat av att den pulveriserade emaljglasfrittan. som anbringats på substratet underkastas ett torksteg före det att den inbegripes i uppslamningen för att därigenom minska glasets begynnelsevattenhalt i frittan till ett värde upp till men ej överskridande 0,03 viktprocent och vidare kännetecknat av att under smältfling av frittan till substratets yta, ugnens daggpunkt regleras och hålles så att den ej överstiger l0°C. 461 662 4 Under det att minskningen av vattenhalten i frittan och ugns- atmosfären till dessa nivåer avsevärt minskar defekterna i de framställda beläggningarna jämfört med beläggningar framställ- da med vanliga emaljeringstekniker, kan ännu bättre resultat erhållas då kompositionen innefattande en emaljfritta med en vattenhalt av upp till 0,03 vikt-t brännes i en ugn med en atmosfär med en daggpunkt av upp till 5°C och kompositioner innefattande en emaljfritta med en vattenhalt av upp till 0,015 vikt-t brännes i en ugn med en atmosfär med en daggpunkt av upp till l0°C.

Metallpartiklar tillsättes emaljen för att bilda en metall- keram. Dessa metallkeramkompositioner kan innehålla upp till 60 volym-2 av metallpartiklar. Det är fördelaktigt att använda små partiklar företrädesvis med en partikelstorlek av mindre än 200 mikron.

Man har funnit att genom att minska vattenhalten i frittan och bränna i en atmosfär med låg daggpunkt såsom föreslagits ovan minskas avsevärt tendensen för defekter förenade med emalje- ringsstål och liknande metaller och särskilt kolkokning och fiskfjällbildningsdefekter. Vidare kan problemet med gasning eller skumning med metallkeramkompositioner, som leder till porositet även avsevärt minskas. Detta uppnås utan tillsatser av eldfasta partiklar till emaljslickern. Ej heller kräver det användning av speciella frittakompositioner andra än de som vanligen användes och är väl kända inom emaljeringsindustrín. vidare behöver bränntemperaturerna ej begränsas.

Frittan som användes vid föreliggande uppfinning kan ha en grundsammansättning liknande de som vanligen användes vid emaljering. vatten eller hydroxyljonhalten är emellertid sänkt till önskad nivå genom lämpliga medel. fiärmed kan vattnet av- lägsnas från frittan genom att bubbla en torr gas, t.ex. ar- gon, genom den smälta frittakompositionen. Alternativt kan den smälta frittan underkastas ett vakuum för att draga bort vatt- net. Det är även möjligt att iordningställa frittakompositío- nen från vattenfria material. t.ex. genom kalcinering före s 461 662 blandning och genom att undvika vattenupptagning under till- verkning. vatten kan även avlägsnas från frittakompositionen genom att reagera den smälta frittan med reagenser, som reagerar med vatten eller hydroxyljoner. Med detta sätt måste omsorg iakt- tagas så att reagenten ej reagerar med de andra beståndsdelar- na i frittan eller att reaktíonsprodukterna ej ofördelaktigt inverkar på frittans egenskaper.

Efter det att frittakompositionen behandlas för att sänka vat- tenhalten, måste den formas till ett pulver. Detta kan göras genom att använda torra kylningstekniker för det initiella steget för partikelstorleksminskning före vanliga malningstek- niker. Frittan kan emellertid tolerera snabbkylning i vatten utan att dess vattenhalt ökas i någon större grad, under för- utsättning att temperaturen snabbt minskas till under tempera- turen vid vilken vatten kan lösa sig och diffundera in i frit- tan. Denna temperatur, där vattenupptagning blir avsevärd, kommer att bero på tidslängden under vilken frittan står i kontakt med vattnet och fríttans komposition, men för frittor som representativt användes pâ stål är den omkring 500°C.

Frittorna kan även malas i vatten. under förutsättning att hydratiserade maltíllsatser, såsom lera och borsyra ej an- vändes.

Metallkeramkompositionerna enligt föreliggande uppfinning kan lämpligen anbringas på substratet i ett icke vattenhaltigt system innehållande t.ex. 3 2 cellulosanitrat i amylacetat.

Det är emellertid även möjligt att använda ett vattensuspen- sionssystem inbegripande ett cellulosa- eller annat polysac- karidbaserat suspensionsmedel, såsom natriumkarboximetylcellu- losa eller Xantangummi. Ett möjligt suspensionmedel som kan användas för detta ändamål är Xantangummi, som kommersiellt är tillgängligt som "KELZAN" från Merck & Co Inc. Då en vatten- suspension användes för att anbringa en metallkeram kan det även vara fördelaktigt att göra tillsatser till slickern av en korrosionsinhibitor. för att förhindra metallpulvrets reak- tion. Denna korrosionsinhibitor måste vara i huvudsak icke 461 662 6 hydratiserad eller måste frambringa eventuellt hydratvatten vid en temperatur väl under frittans mjukningstemperatur. En sådan korrosionsinhibitor är i handeln tillgänglig som “FERNOX ALU" från Industrial Anti Corrosions Services Limited.

Andra tillsatser, t.ex. pigment etc. kan inbegripas i emaljen eller metallkeramkompositionen under förutsättning att de är icke hydratiserade eller att de bryts ned och förlorar even- tuell vattenhalt vid en temperatur väl under frittans mjuk- ningspunkt.

För att upprätthålla fuktighetshalten i atmosfären i brännug- nen inom angivna gränser, är det nödvändigt att använda en ugn vars atmosfär kan regleras för att hålla en låg fuktighetshalt i smältzonen. Elektriskt värmda ugnar är särskilt lämpliga för detta ändamål. Emellertid kan gas eller oljeeldade ugnar an- vändas under förutsättning att de fuktíga förbränningsproduk- terna effektivt separeras från den vara som brännas. Detta kan göras genom att använda metallstrålningstubvärmare där flamman och förbränningsprodukterna är helt inneslutna. Dessutom måste fukthalten i luften inom ugnen eller som inträder i ugnen reg- leras. Detta kan t.ex. göras genom att torka tryckluft genom att låta den passera över ett torkmedel, så att dess daggpunkt minskas till omkring -40°C och låta denna torra luft läcka in i ugnen med tillräcklig hastighet för att hålla daggpunkten i luften i ugnen under l0°C. Alternativt kan ugnen drivas i ett rum med reglerad atmosfär.

Metallkerambeläggningarna enligt föreliggande uppfinning kan beläggas med ett ytterligare emaljskikt utan metallpartiklar för att åstadkomma en hög glans. För att undvika gasning eller skumning vid anbringande av detta ytterligare skikt. kan emaljfrittor, med vatten eller hydroxyljonhalt under 0.03 vikt-1, liknande de som användes i metallkeramskiktet. använ- das. Där beläggningen är täckt av en ytterligare emaljbelägg- ning kan beläggningarna smältas i skilda bränningar eller sam- tidigt. Vidare kan en fritta av en färg med en vattenhalt av under 0,03 vikt-1 ingå i en emalj eller metallkerambeläggning av en annan färg, bildad i enlighet med föreliggande uppfin- 7 461 662 ning för dekorativa ändamål.

Partíkelformade eldfasta material såsom kiseloxid eller zir- koníumoxid kan även tillsättes beläggníngarna enligt förelig- gande uppfinning, för att framkalla beläggningar motstånds- kraftiga mot hög temperatur.

Uppfinningen illustreras ytterligare med hänvisning till de följande exemplen: I dessa exempel baserades emaljeringsfríttorna som användes på två grundkompositioner för frittor: Frittorna Al, A2 och A3 baserades på en syrabeständíg Erítta för grundbeläggning med följande sammansättning: Vikt-i Kíseldioxid (Si02) 52,8 Boroxid (BZOQ) 16,6 Natriumoxíd (Nazo) 15,4 Litiumoxid (Lizo) 0,2 Titanoxid (Tioz) 5,6 Bariumoxid (Bao) 3,8 Fosforpentoxid (P205) 0,4 Koboltoxíd (C00) 0.3 Järnoxid (Fe203) 0.2 Fluor (FZ) 3.7 Nickeloxíd (N10) 1,0 Fritta A1 var den grundläggande frittasammansättningen som framställs medelst konventionell teknik. Mängden vatten närva- rande i frittan var 0,083 vikt-1. Detta vatten närleddes från såväl râmaterialen som användes för att tillverka frittan som atmosfären i ugnen där frittan iordningställdes.

För frittorna A2 och A3 minskades vattenhalten i grundfrittan genom att bubbla torr gas genom den smälta firittakompositio- nen. Fritta A2 framställes genom omsmältníng av 15 kg grund- 461 662 8 fritta vid 1100°C och bubbla 660 l arqon innehållande vatten mindre än 3 volymer per miljon genom smältan. Den smälta frit- tan kyldes sedan snabbt i vatten på vanligt sätt och torkades vid 150°C under en timma. Vattenhalten i resulterande frítta A2 minskades till 0,027 vikt-2.

För att framställa fritta A3 upprepades ovanstående förfarande men 2250 l torr argon fick passera genom smältan för att ge en fritta med en vattenhalt av 0.012 vikt-t.

Frittor Bl och B2 baserades på en vit titandioxid täckbelaqq- ningsfritta av följande sammansättninq: Vikt-t Kiseldíoxid (Si02) 46,5 Boroxid (3203) 15,6 Natriumoxid (Nazo) 7,4 Kaliumoxid (K20) 7,4 Litíumoxid (Liz0) 0,8 Títanoxid (Tiøz) 19,0 Zinkoxid (Zn0) 0,5 Aluminiumoxid (AIZO3) 0,5 Fosforpentoxid (P205) 0,7 Fluor (FZ) 1,6 Frittan Bl var grundkompositionen, som framställes genom kon- ventionella tekniker och hade en vattenhalt av 0,032 vikt-2.

Fritta B2 iordningställdes genom att behandla qrundfrittan ge- nom att bubbla 1950 1 argon innehållande vatten mindre än 3 volymer per miljon genom 15 kg av qrundfrittan omsmält vid l100°C. Frittan snabbkyldes sedan i vatten och tarkades vid l50°C under 1 timme. Den resulterande frittan B2 hade en vat- tenhalt av 0.009 vikt-1. 9 461 662 Fyra olika typer av stålsubstrat användes i exemplen: 1. Ett avkolat emaljeringsstål i handeln tillgängligt som "Vitrostaal“ från Estel NV i Holland: n 2. Ett emaljeringsstål bildat 1 enlighet med Brittisk Standard 1449, del 1 1972, hänvisning CRZVE: 3. Ett extra djuppressningsstâl utformat i enlighet med Brittisk Standard 1449, del 1 1972; hänvisning CR1 ooh 4. Varmvalsat stål för allmänt ändamål tillverkad i enlig- het med Brittisk Standard 1449, del 1 1972, hänvisning HR4.

Sammansättningar för dessa stål uttryckta i vikt-2 gives i följande tabell där resten utgöres av järn.

Stål vitrostaal gggyg gg; ggå Kol < 0,01 0,016 0,059 0,060 Kíßel 0,015 0,014 0,028 < 0,01 Svavel 0,010 0,012 0,010 0,012 Fosfor 0,006 0,007 0.005 0.021 Mangan 0,037 0,39 0,30 < 0,29 Krom 0,10 0,09 0,06 0,01 Nickel < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,02 Molybden < 0,01 < 0,01 < 0,01 0,01 Titan 0,01 0,01 0,01 0,01 Níob 0,007 0,004 0.007 < 0,01 Koppar 0,011 0,03 0,006 0,03 Kobolt 0,012 0,012 ' 0,008 . 0,01 Aluminium 0,008 0,007 0,081 0.039 Såväl det avkolade emaljeringsstålet “vitrostaa1" och CRZVE emaljeringsstålet framställdes genom göttillverkning av otäta- de stål och omvandlades till 0,7 mm tunnplåt genom att först varmvalsa och slutkallvalsa med mellanglödgning på sådant sätt 461 662 10 att man minimerar tendensen för fiskfjälldefekter då det an- vändes för emaljeríng. Det avkolade emaljeríngsstålet nade även avkolats genom glödgníng i våt väteatmosfär.

Det extra gjutpressningsstålet CR1 framställdes genom göttíll- verkning av ett aluminiumtätat stål som därefter omvandlades till 1 mm tunnplåt genom först varmvalsning och slutlig kall- valsning med mellanglödgning på sådant sätt att de optimala djuppressníngsegenskaperna alstrades. stål av denna typ är normalt benägen för alstríng av fiskfjälldefekter då vanliga emaljeringstekniker användes.

Det varmvalsade stålet HR4 för allmänna ändamål framställes genom kontinuerlig gjutning av aluminiumtätat stål till ett ämne och därefter omvandla det till 3 mm plåt genom enbart varmvalsning. Stål av detta slag är normalt extremt benäget för att framkalla fiskfjällbildningsdefekter då vanliga emal- jeríngsteknlker användes.

Om ej annat säges anbríngades firittorna på stålsubstraten i form en vattenuppslamning. Uppslamníngarna iordningställdes genom våtmalníng i en kulkvarn på normalt sätt till dess att 99 vikt-2 av fríttan hade en partíkelstorlek mindre än 38 mik- ron. Kvarnsammansättningen som användes var: Fritta 1.2 kg Vatten 600 m1 Xantangummisuspensionsmedel 3,0 g Natriumnítrit 12.0 g Metallpulvertillsatser blandades grundligt med uppslamningen tillsammans med 4 volym-2 (baserat på den totala volymen av uppslamningen) av "Fernox Alu" ínhibitor. vikt-2 metallpulver baserades på de totala fasta ämnena närvarande i slutuppslam- ningen.

Exempel I och II Vattenuppslamníngar av fríttor Al och A3 sprutades på plåtar 11 461 662 av HR4 varmvalsat stål som rengjorts enbart genom stâlsand- blästring. Beläggningarna torkades under 10 min vid l20°C och brändes sedan under 6 min vid 850°C i en ugn. vars atmosfär hade en daggpunkt av l5°C. De resulterande emaljbeläggningarna uppvisade utbredda fiskfjälldefekter såsom visas i fig. 1 och 2 respektive.

Exempel III Exempel I upprepades med användning av en vattenuppslamning av fritta A3, men den torkade beläggningen torkades under 6 min vid s50°C i en ugn med en atmosfär med daggpunkten 0°C. Den_ resulterande beläggningen uppvisade full glans och var helt fri från fiskfjälldefekter såsom visas i Elg. 3.

Exempel Iv En vattenuppslamning av fritta Al sprutades på ett prov av CRZVE emaljeringsstål, vars yta tidigare behandlats med ets- ning och nickelsprutmetallisering. Provet torkades under 10 min vid l20°C och brändes under 3 min vid 830°C i en ugn med en atmosfär som hade en daggpunkt av 5°C. Den framställda be- läggningen var fri från fiskfjälldefekter men uppvisade kol- kokningsdefekter i form av svarta fläckar som var utbrett för- delade över provet, se fig. 4.

Exempel V och VI vattenuppslamningar av fritta A3 sprutades på prov av avkolat emaljeringsstål och CR2VE emaljeringsstål. som förbehandlas genom etsning och níckelslutmetallisering. Proven torkades under 10 min vid l20°C och brändes under 3 min vid 830°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunkt av 5°C. på samma sätt som exempel Iv. De framställda beläggningarna i dessa exempel var återigen fria från fiskfjälldefekter. men i båda fallen uppvisade endast mycket lätt spridning av svarta fläckar beroende på kolkokningsdefekter. se fig. 5 och G.

Mikroskopisk undersökning av tvärsektioner genom proven fram- ställda i exempel IV, V och vi visade att de svarta fläckarna som var närvarande i beläggningarna hörde samman med gasut- veckling vid stålytan, som hade förorsakat missfärgad emalj 461 662 12 från nära stålytan som svepte upp in i beläggningen. Utsträck_ ningen av kvarvarande gasbubblor i gränsytan emalj/stål var noterbart mindre i beläggningar framställda i exemplena V och VI av frítta A3.

Exemgel VII till XV Vattenuppslamningar iordningställdes av frittor A1, A2 och A3i där var och en innehöll 15 vikt-2 aluminiumpulver av partikel- storlek upp till 50 mikron. Varje uppslamning sprutades på 3 provplåtar av avkolat emaljeringsstål som endast avfettats.

Beläggníngarna på varje provplåt torkades i luft vid 120°Ö un- der 10 min. En provplât med varje frittabeläggning brändes se- dan under 3 min vid 810“C i ugnar med atmosfärer med daggpunk- ter 15°C, 7°C och -5°c respektive. I vardera fallet var mäng- den smältbeläggning närvarande på plåtarna omkring 350 g per m2 stålyta.

Ingen av de framställda emaljbeläggningarna uppvisade några' fiskfjälldefekter men alla vara porösa beroende på gasutveck- ling under bränningen. Porositetsgraden ökade emellertid med ökning i frittans vattenhalt och ugnsatmosfären såsom anges i tabellen nedan. Ytutseendet på belâggníngen varierade även med graden av gasutveckling under bränningen.

I den följande tabellen ges porositetstalen som en volym-t och bestämdes genom kvantitativ metallografi på polerade tvärsek- tioner genom beläggningarna då de undersöktes vid en försto- ring av 200 X. 13 I 461 662 Exempel Fritta Daggpunkt Porosítet Ytutseende VII A1 15°C 43 2 tätt Och blåsigt (se fig. 7) VIII A2 15°C 30.3 2 rått, matt finish (se Eig. 8) IX A3 15°C 26,2 1 rått, matt finish (se fiq. 9) X A1 7°C 32 2 rått. matt finish (se fig. 10) _ XI A2 7“C 22,5 Z jämnt, matt finish (se fíg. 11) XII A3 7°C 19,5 t jämnt, halvglansig (se fíq. 12) finish XIII A1 -5°C 24.9 2 rått, matt finish (se fig. 3) XIV A2 -5°C 16,5 t jämnt, halvglansig (se fíg. 14) finish XV A3 -5°C 14,7 t jämnt, halvglansig (se fiq. 15) finish Exemgel XVI och XVII Vattenuppslamníngar av frittor Bl och B2 innehållande vikt-t aluminiumpulver med en partikelstorlek av upp till 50 mikron sprutades på plåtar av avkolat emaljerlngsstål som etsats och nickelsprutpläterats. Beläggninqarna torkades vid 120°C under 10 min och brändes sedan i 3 min under 8lO°C i en ugn med en atmosfär som uppvisade en daggpunkt av 0°C. I var- dera fallet var mängden smält beläggning närvarande på plåtar- na omkring 350 q per mz stålyta. Beläggningarnas ponositet mättes såsom beskrivits í exempel VII.

Exempel Frítta Daqgpunkt Porositet Ytutseende XVI Bl 0°C 28,4 2 rått, matt finish (se fig. 16) XVII B2 0°C 3,0 t jämnt, halvglansiq (se fig. 17) finish 461 662 14 Exempel XVIII till Xx Vattenuppslamningar av fritta A3 innehållande 5, 10 och vikt-1 aluminiumpulver med partikelstorlek upp till 50 mik- ron sprutades på plåtar av HR4 varmvalsat stål, som rengjorts genom stålsandblästring. Dessa beläggningar torkades under 10 min vid l20°C och brändes under 6 min vid 850°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunkt av 0°C.

Ingen av de framställda beläggningarna uppvisade några fisk- fjälldefekter eller blåsor av den typ som normalt återfinnas då sådant stål emaljeras och alla beläggningarna vídhäftade kraftigt stålsubstratet. Ytutseende på beläggningarna anges_ nedan: Exempel t pulver Ytutseende XVIII 5 jämn glansfinish (jämförbar med vanlig emalj) xxx 10 jämn halvglansfinish xx 30 jämn matt finish Exempel III och XXII Vattenuppslamníngar av frittor Al och A3 innehållande 15 vikt-2 zirkoniumpulver med partikelstorlek upp till SO mikron. sprutades på plåtar av avkolat emaljeringsstål som hade förbe- handlats genom etsning och nickelsprutmetallisering. Belägg- ningarna torkades under 10 min vid l20°C och brändes under 4 min vid 8l0°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunkt av 0°C. Den framställda beläggningen i exempel XII av fritta Al var rå och blåsig till utseendet under det att den som framställs i exempel XXII av fritta A3 var jämn med ett glan- sigt utseende. Hikroskopisk undersökning av strukturen hos be- läggningarna avslöjade att det råa blåsiga utseendet i exempel XXI var förbundet med porositet omkring zirkoniumpartiklarna (se fig. 18) under det att vid exemplet XXII emaljen tätt vid- häftande zirkoniumpartiklarna (se fig. 19). Förutom förbätt- 461 662 ringen utseendet på beläggningen skulle den mera sam- manhängande naturen hos fríttan A3 i beläggningen förmodligen även förbättra beläqgningens hållfasthet.

Exempel XXIII och XXIV vattenuppslamningar av frittor A1 och A3 innehållande 15 vikt-t titanpulver med partikelstorlek upp till 50 mikron sprutades på plåtar av avkolat emaljeringsstål, som förbehand- las genom etsning och níckelsprutmetalliserlng. Beläggningarna torkades under 10 min vid 120°C och brändes under 4 min vid 8l0°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunkt av Ö°ç.

Båda exemplen alstrade jämna beläggningar med glanslgt utseen- de. Míkroskopisk undersökning av strukturen hos beläggningarna avslöjade emellertid att i exempel XXIII i vilken Eritta A1 ingick porosítet var närvarande omkring titanpartiklarna (se tig. 20) under det att vid exemplet XXIV i vilket fritta A3 ingick var emaljen tätt vidhäftad titanpartiklarna (se fig.

Zl). Den mera sammanhängande naturen hos fríttan A3 i belägg- ningen kommer att medföra en förbättring i beläggníngens håll- fasthet.

Exempel XXV Fritta A3 maldes till en vattenuppslamníng på det sätt som be- skrivits tidigare med undantag av att kvarnsammansättníngen varierades enligt följande: Fritta 1,2 K9 vatten 600 ml Natriumkarboximetylcellulosa (suspensionsmedel) 8 g Natriumnitrit 12 g vikt-t aluminiumpulver med en partikelstorlek upp till 50 mikron tillsammans med 4 volym-t “Fernox Alu"-inhibitor blan- dades i uppslamningen. Denna vattenuppslamning sprutades på en plåt av CRZVE emaljeringsstâlkvalitet som förbehandlats genom etsning och nickelsprutmetallisering. Belägqningen torkades under 10 min vid 120°C och smältes under 3 min vid 8l0°C i en 461 662 16 ugn med en daggpunkt av 0°C. Den framställda beläggníngen var jämförbar med den som framställdes i exempel XII och var jämn - ocb.var halvglansig till utseendet och fri från blåsor.

Exempel XXVI Fritta A3 maldes för att alstra en vattenuppslamning på det sätt som beskrivits tidigare med undantag att en vanlig kvarn- sammansättning med följande sammansättning användes: Printa 1,2 kg vatten soo m1 ' Vit emaljeringslera (suspensionsmedel) 72 g Borsyra 72 g Natriumnitrit 0.6 g vikt-t alumíniumpulver med en partikelstorlek av upp till 50 mikron blandades in i uppslamningen. vattenuppslamningen sprutades på en plåt av CRZVE emaljeringsstålkvalitet, som förbehandlas genom etsning och nickelsprutmetallisering. Be- läggningarna torkades under 10 min vid l20°C och brändes under 3 min vid 8l0°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en dagg- punkt av 0°C. Den resulterande beläggningen var rå och blåsig och av liknande utseende som den som framställdes i exempel VII.

Exempel XXVII rrítta A3 torrmaldes i en kulkvarn till dess att 99 vikt-1 av frittan hade en partikelstorlek mindre än 38 mikron. Den torr- pulvriserade frittan blandades med 7.5 vikt-t (baserat på den totala fastämnesvikten) aluminiumpulver med en partikelstorlek av upp till 50 mikron och bildades till en uppslamning med en lösning av 3 vikt-t oellulosanitrat i amvlacetat. Den icke vattenhaltiga uppslamningen sprutades på en plåt av avfettad CRZVE emaljeringsstålkvalitet och fick torka i ett väl venti- lerat område vid omgivande temperatur. Plâten brändes därefter under 4 min vid 810°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunkt av 5°C. Den resulterande beläggningen visade ingen 17 461 662 tendens att skumma eller blåsa sig och framkallade en kraftigt vidhäftande, ogenomtränglig, stark beläggning av ett jämnt halvglansígt utseende liknande den som framställes i exempel XV.

Exempel XXVIII och XIII Två plåtar av HR4 varmvalsat stål belades och brändes med skikt av fritta A3 innehållande 30 vikt-t aluminiumpulver såsom beskrivits i exempel xx.

Vattenuppslamningar av frittor A1 och A3 sprutades på de be- lagda plåtarna. Dessa fick torka under 10 min vid 150°C och brändes under 6 min vid 850°C i en ugn med en atmosfär uppvi- sande en daggpunkt av 0°c. Beläggningen resulterande från exempel XXVIII där överskiktet var fritta A1 var rått med överdriven blåsbildníng, under det att beläggningen som resul- terade av exempel xxlx där överskiktet var fritta A3 hade ett ytutseende jämförbart med motsvarande hos exempel III, dvs. en jämn helt glansig yta fri från varje blåsbildning eller fisk- fjälldefekter.

Exempel XXX En vattenuppslamning av fritta A3 innehållande 15 vikt-t alu- miniumpulver med en partikelstorlek upp till 50 míkron spruta- des på en avfettad plåt av avkolat stål av emaljeringskvali- tet. Under det att beläggningen fortfarande var blöt anbringa- des en andra dusch av vattenuppslamning av fritta A3 utan me- talltillsats på plåten. Provet torkades under 10 min vid l20°C och brändes under 3 min vid 810°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunk av 0°C. Den resulterande beläggningen vidhäftade kraftigt stålsubstratet och uppvisade ett ytutseende jämförbart med det i exempel III, dvs. ett jämnt glansigt utseende fritt från några blåsor eller andra ytde- fekter.

Exemgel XXXI och XXXII En vattenuppslamning av fritta A3 innehållande 10 vikt-2 alu- miniumpulver med partikelstorlek upp till 50 mikroner iord- ningställdes såsom angetts tidigare. Denna uppslamning uppde- 461 662 18 lades i tvâ delar. Till den första delen gjordes en tillsats av en l/2 vikt-t av fritta Bl, som hade torrmalts till en par- tikelstorlek av mellan 75 míkron och 250 mikron. Till den and- ra delen gjordes en tillsats av 1/2 vikt-2 av fritta B2, som torrmalts till en partikelstorlek av mellan 75 mikron och 250 mikron. Uppslamningarna sprutades på plåtar av CRI djuppress- ningsstål, som tidigare avfettats. Beläggningarna torkades un- der 10 minuter vid l20°C och brändes under 4 min vid 850°C i en ugn med en atmosfär uppvisande en daggpunkt av 5°C. Båda beläggningarna vidhäftade kraftigt stålsubstratet och var fria från fißxfjäliaefexter, som ofta påträffas as ann av serie _ slag emaljeras. Exempel XXXI som innehöll fritta av Bl partik- lar hade emellertid ett stort antal små blåsor på sin yta, som sammanhängde med partiklarna av fritta Bl (se fig. 22). Exem- pel XXXII som innehöll partiklar av fritta B2 hade ett attrak- tivt utseende med en svart halvmatt finish med ett stort antal vita fläckar. som framkallades av partiklarna från fritta B2 (se fig. 23).

Exempel XIXIII En vattenuppslamning bildades av fritta A3, till vilken 15 vikt-t aluminiumpulver tillsattes med en partikelstorlek av upp till 50 mikron och 12 vikt-1 kiseloxidpulver med en parti- kelstorlek av upp till 50 mikron. Denna uppslamning sprutades på ett prov av avfettat, avkolat emaljeringsstål. Beläggningen fick torka under 10 min vid l20°C och brändes sedan under 3 min vid 8l0°C i en ugn med en atmosfär med en daggpunkt av 0°C. Den resulterande beläggningen var stark och ogenomträng- lig med ett jämnt halvmatt utseende.

På de bifogade ritningarna som omnämnts i de ovanstående exemplen utgör fig. l till 6 företorade fotografier av ytorna på beläggnin- garna framställda i enlighet med exemplen I till VI respektive; fig. 7 till 17 är optiska mikroskopiska fotografier av sektio- ner genom beläggníngarna framställda i enlighet med exempeln VII till XVII respektive; 19 461 662 fig. 18 till 21 är optiska mikroskopiska fotografier av sek- tioner genom beläggningarna framställda i enlighet med exemp- len XXI till XXXIV respektive och fig. 22 och 23 är slutligen förstorade fotografier av ytan på beläggningarna framställda i enlighet med exemplen XXXI och xxxll respektive.

Fig. 1 och 2 visar fiskfjälldefekterna 10 (fig. l) som resulterade av beläggningarna framställda i enlighet med _ exemplen I och II respektive. Inga fiskfjälldefekter är närva- rande i fig. 3. som visar beläggningen som framställs i enlig- het med exempel III.

Fig. 4 till 6 visar fördelningen av kolkokningsdefekter i form av svarta fläcka 11 (fig. 4) i beläggningarna bildade i enlig- het med exemplen IV till VI respektive.

Såsom illustreras i fig. 15 visas tvärsektionerna som visas i fig. 7 till 17 stålsubstratet 12 och metallkeramskiktet 13.

Metallkeramskiktet 13 innefattar metallpartiklar 14. glas el- ler frittagrundmassan 15 och gasbubblor 15. Gasbubblorna 15 faller inom tvâ kategorier i) de små bubblorna som medföljer alla emaljskikt och som förorsakas av inneslutninqen av gaser mellan frittapartiklarna under bränning och ii) de stora bubb- lorna som förorsakas av gasutveckling vid skiljeytan me- tall/firitta. Det är klart från fig. 7 till 17 att då vatten- halten i frittan och ugnsatmosfären minskas minskas även poro- siteten beroende på gasutveckling vid skiljeytan metall/fritta.

Det mörka skiktet 17 ovanför metallkeramskiktet 13 i dessa fi- gurer är en sadelförening (mounting compound). Det framgår även av fig. 7 till 17 att provens ytor framställda i enlighet med föreliggande uppfinning, dvs. såsom visas i fig. ll, 12, 14, 15 och 17 allmänt är jämnare är ytorna i exemplen utanför uppfinningen. o 461 662 20 Fig. 22 visar bläsorna som framkallas genom införande av par- tiklarna av fritta Bl i exemplen XXXI och fig. 23 visar de vi- ta fläckarna 19 framkallade av införande av partiklar från fritta B2 i exempel XXXII.

Under det att beskrivningen ovan koncentrerats på fördelarna med anbrinqandet av metallkeramkompositioner inbegripande alu- minium på stålàsubstrat, kommer liknande fördelar att vinnas då man emaljerar andra suhstrat eller anbringar metallkeram- kompositioner med andra metalltillsatser. Det visade sättet är särskilt lämpligt där antingen substratet eller den partikel- formade metalltillsatsen har en hög affinitet i syre, t.ex. järn, aluminium, magnesium, titan. zirkonium, kisel och deras legeringar. sättet kan emellertid användas med något högsmäl- tande substrat, t.ex. metall eller keramiskt material.

Förutom beläggninqar för metall eller icke metalliaka sub- strat, täcker föreliggande uppfinning även glas/metallkomposi- ter, där t.ex. glaset verkar som en grundmassa för metall- partiklar-

Claims (11)

21 461 662 Patentkrav

1. Sätt att anbringa emaljbeläggning innehållande pulverise- rad metall. en s.k. metallkeranbeläggning på ett netall- eubstrat. vilket sätt innefattar att nan anbringar åtminstone en beläggning av en uppslanning innehållande en enaljglas- tritta och en tinfördelad netall och snalter enaljglastrittan till substratets yta genon att bränna substratet i en ugn. k ä n n e t e c k n a t av att den pulverieerade enaljglas- trittan, son anbringats på substratet underkastaa ett tork-_ steg före det att den inbeqripes i uppslanningen för att där-I igenom ninska glasets begynnelsevattenhalt i trittan till ett värde upp till nen ej överskridande 0.03 víktprocent och vidare kännetecknat av att under snältning av frittan till aubstratets yta. ugnens daggpunkt regleras och hallen så att den ej överstiger l0°C. 6

2. Sätt enligt krav 1. k 3 n n e t e c k n a t av att enaljglasfrittan förtorkas till en vattenhalt av upp till 0.015 viktprocent och där dagqpunkten i ugneatnoafaren reg- leras till ett värde av upp till l0°C.

3. Sätt enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att enaljglasfrittan förtorkas till en vattenhalt av upp till 0.03 viktprocent och där daggpunkten 1 ugnsatloefären reg- leras till ett värde ej överskridande 5°C.

4. Sätt enligt krav l. 2 eller 3, k 5 n n e t e c k n a t av att den pulveriserade metallen är närvarande i den pul- veriserade enaljfrittan i en mängd av upp till 60 viktprocent.

5. fiätt enligt krav 4. k ä n n e t e c k n a t av att den pulveriserade metallen har en partikeletorlek av upp till 200 nikron.

6. Sätt enligt något av krav l-5. K 3 0 H 0 I 0 C K U B I 461 662 22 av att.den pulveriserade metallen utgöres av järn, aluminium, magnesium: titan, Zlrkonium eller kisel.

7. Sätt enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e C k n a t av att emaljfrittan anbringas på metallsubstratet i form av en icke vattenhaltig uppslamning.

8. Sätt enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att eßalifrittan anbringas på metansubstratet 1 :om av en vat- tenhaltig uppslamning, S°m iflbe9IiPer ett polysackatidbaserat suspensionsmedel.

9. Sätt enligt något av krav l-8. k 1 n n e t e c k n a t av att en andra beläggning av pulveriserad tritta anbringas på subetratet ovanpå den första belaggningen. varvid den andra belaggningen likaledes onrattar en pulveriserad emalj- glasfritta. förtorkad till en vattenhalt ej överskridande 0.03 víktprocent och likaledes snältes till aubstratet genom bränning 1 en ugn. där daggpunkten i ugnsatnosfåren regleras och hålles vid ett värde ej överstigande 10'C.

10. Satt enligt krav 9. k ä n n e t e c k n a t av att den andra beläggningen av enaljfritta anbringas före det att den första beläggningen smälte och av att den första och den andra beläggningen brannes saltidigt.

11. ll. Sätt enligt krav 9 eller 10, K 3 n n e t e c k n a t av att den andra beläggningen är fri från pulveriserad metall.