WO2018206350A1 - Hydrophob beschichtetes metallisches bauteil und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2018206350A1
WO2018206350A1 PCT/EP2018/061109 EP2018061109W WO2018206350A1 WO 2018206350 A1 WO2018206350 A1 WO 2018206350A1 EP 2018061109 W EP2018061109 W EP 2018061109W WO 2018206350 A1 WO2018206350 A1 WO 2018206350A1
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coating
coating liquid
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water
fuel
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PCT/EP2018/061109
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Torsten Trossmann
Claudio Baldizzone
Alexander Eifert
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Robert Bosch Gmbh
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/12—Treatment with organosilicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/24—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by water separating means

Definitions

  • the present invention relates to a method for hydrophobic coating of a metallic component and a hydrophobically coated metallic component which can be produced by means of this method. Furthermore, the present invention relates to a use of the hydrophobically coated metallic component.
  • biogenic fuels as a blend component for fossil fuels as well as sole fuel increases the corrosion problem
  • the coating can be a hybrid polymer obtained by way of a sol-gel process, which can be prepared starting from silicon alkoxides such as, for example, tetraethoxysilane (TEOS). Particularly suitable are special precursors that as
  • the method of coating a metallic component includes
  • a coating temperature of at least 60 ° C, preferably of at least 150 ° C.
  • the coating temperature is preferably at most 350 ° C.
  • the coating liquid contains at least one silicone oil.
  • This has a kinematic viscosity which is preferably in the range from 5 cSt to 1000 cSt, particularly preferably in the range from 5 cSt to 100 cSt. Silicone oils of such low viscosity have short molecular chains and a low tendency to form vitreous deposits at high temperatures. A measurement of
  • kinematic viscosity can be done with an Ubbelohde viscometer according to the standard DIN 51562-1: 1999-01.
  • the metallic component is wetted with the coating liquid and its surface is subsequently heated to the coating temperature.
  • the wetting can be carried out by spraying or steaming the component with the coating liquid or immersing it in the coating liquid.
  • Coating temperature is at least 150 ° C, the heating is preferably carried out over a period in the range of 1 to 10 minutes, since under these conditions rapid formation of a hydrophobic coating takes place. At a coating temperature of less than 100 ° C, the heating is preferably carried out for at least one hour, even among them
  • the component is coated in several coating phases, in particular in up to three coating phases. At the beginning of each coating phase it will be on the
  • Coating temperature heated and then immersed in the coating liquid. Here it cools down, leaving it at the beginning of the next
  • Coating phase in turn must be heated to the coating temperature.
  • the initially high temperature of the component initiates a chemical reaction between the silicone oil and the metallic surface of the component.
  • the coating liquid further contains water to limit the consumption of silicone oil and water for the
  • Coating liquid is first heated to boiling. Then, the component is immersed in the coating liquid. Also in this embodiment, the coating liquid contains water. As a result, the boiling point of the coating liquid is limited to the boiling point of water, ie to 100 ° C. It is preferable that the heating of the coating liquid is continued until it is completely evaporated. As a result, the
  • the coating liquid in the first phase still contains water, so that the coating takes place at a temperature of less than 100 ° C.
  • the temperature of the coating liquid rises to the boiling temperature of the silicone oil and the second coating phase occurs at this higher temperature.
  • the viscosity of the silicone oil is preferably at most 25 cSt, since low-viscosity silicone oils have a low boiling point advantageous for this embodiment.
  • Coating liquid contains water, it is preferred that they are 25 vol .-% to 75 vol .-% of water based on 100 vol .-% of the total
  • Coating liquid contains at least one suspension stabilizing additive or an emulsifier. Since water and silicone oils are not soluble in one another but merely form a suspension, this ensures that there is no segregation of the suspension through which the water contained in the coating liquid collects on the liquid surface and thus would no longer be available for the coating reaction ,
  • the suspension stabilizing additive is selected from the group consisting of ionic, amphoteric and nonionic surfactants. The additive can further catalyze the functionalization of surfaces, thus accelerating the coating reaction.
  • the coated metallic component can be produced by means of the method. It is preferably coated in the process to have a contact angle in the range of 100 ° to 120 °. This simple hydrophobization is sufficient to significantly increase the corrosion resistance of the metallic component. Superhydrophobization with contact angles greater than 150 ° is not required to increase corrosion resistance in the manner described.
  • the coated metallic component is suitable for use in a device in which it comes into contact with fuel and / or at least one oil.
  • the oil may be, for example, a vegetable oil, a fat-based oil, a mineral oil or a silicone oil. Its surface is like that deals with the fact that corrosion is significantly reduced by water contained in the fuel or in the oil compared to uncoated components.
  • Fig. 1 shows schematically the coating of a metallic component in
  • Fig. 2 shows schematically the coating of a metallic component
  • Fig. 3 shows schematically the coating of a metallic component in yet another embodiment of the invention
  • Fig. 4a shows a schematic side view of the wetting of a
  • Fig. 4b shows a schematic side view of the wetting of a
  • Fig. 4c shows a schematic side view of the wetting of a
  • coated metallic component according to an embodiment of the invention by water.
  • Fig. 4d shows a schematic side view of the wetting of a
  • coated metallic component according to an embodiment of the invention by hydrous fuel shows the wetting of a metallic component with hydrous fuel in a corrosion test.
  • a metallic component 1 made of steel 1.4125 in the form of a disk with a circular-cylindrical cross-section is introduced into a coating liquid 2
  • the coating liquid 2 consists of a silicone oil having a viscosity of 10 cSt or 50 cSt.
  • the component 1 is removed from the coating liquid 2 and placed on a 200 ° C hot plate 4 for five minutes. In this time forms from the
  • Coating liquid 2 is heated on the heating plate 4 to a temperature of 250 ° C. Then, it is immersed in the coating liquid 2 which contains 40% by volume of a silicone oil having a viscosity of 10 cSt or 50 cSt and 60% by volume of water and which has been treated in an ultrasonic bath for two minutes to obtain an emulsion , The component is left in the coating liquid for 3 minutes and then heated again on the heating plate 4 to a temperature of 250 ° C. This process is repeated twice. In this case, a metallic component 1 having a hydrophobized surface is obtained.
  • a third embodiment of the method according to the invention 50 ml of the coating liquid 2 of the second exemplary embodiment are filled into the vessel 3 and placed on the heating plate 4.
  • the metallic component 1 is placed in the coating liquid 2 and this is heated to boiling.
  • the boiling temperature is initially 100 ° C to the entire in the
  • Coating liquid 2 contained water is evaporated or in the
  • Coating liquid has evaporated or been consumed. Finally, the resulting coated metallic component 1 is removed from the vessel 3.
  • the coated in the above-described embodiments of the method metallic components have a contact angle between 100-110 °.
  • FIGS. 4a to 4d it is shown how this hydrophobization of its surface changes its wetting behavior compared to uncoated components.
  • Fig. 4a it is shown that an uncoated component 1 of water 5 in the air with a three-phase contact line (phases: air, water and surface) is wetted.
  • FIG. 4b shows that also fuel 6, which contains the water 5, wets the component 1 according to a three-phase contact line. Even if the air phase is replaced by the fuel phase here, this does not prevent the water from being in direct contact with the water
  • the three-phase contact line is formed in this case between fuel, water and the surface.
  • VB denotes a comparative example with an uncoated metallic component.
  • the components of Examples Bl and B2 were respectively manufactured according to the second embodiment of the method and the components 1 of Examples B3 and B4 were respectively according to the third
  • Embodiment of the method produced silicone oils having different viscosities v were used according to Table 1. After the end of the respective experiment, the defects 12 caused by corrosion were counted on that circular surface 11 of the component 1 which was remote from the bottom of the vessel 61.
  • the corrosion resistance of the components 1 according to the second exemplary embodiment of the method according to the invention could be improved compared to the uncoated component.
  • Components 1 made according to the third embodiment of the method are even more corrosion resistant than those made according to the second embodiment.
  • a low viscosity of the silicone oil used of 10 cSt has been found to be more advantageous
  • a higher viscosity of the silicone oil of 50 cSt has been found to be more advantageous.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydrophoben Beschichten eines metallischen Bauteils (1). Dieses umfasst ein Kontaktieren des Bauteils (1) mit einer Beschichtungsflüssigkeit (2), die zumindest ein Silikonöl enthält und ein Erhitzen der Oberfläche des Bauteils (1) auf eine Beschichtungstemperatur von mindestens 60°C. Die Beschichtungsflüssigkeit enthält zumindest ein Silikonöl. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mittels des Verfahrens herstellbares hydrophob beschichtetes metallisches Bauteil (1). Dieses kann in einer Vorrichtung verwendet werden, in der es mit Kraftstoff und/oder mit mindestens einem Öl in Kontakt kommt.

Description

Beschreibung Titel
Hydrophob beschichtetes metallisches Bauteil und Verfahren zu seiner
Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydrophoben Beschichten eines metallischen Bauteils und ein hydrophob beschichtetes metallisches Bauteil, das mittels dieses Verfahrens herstellbar ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung des hydrophob beschichteten metallischen Bauteils.
Stand der Technik
Die Verwendung biogener Kraftstoffe als Blendkomponente für fossile Kraftstoffe sowie als alleiniger Kraftstoff verstärkt die Korrosionsproblematik
kraftstoffführender Komponenten. Im Vergleich zu klassischen Kraftstoffen nehmen solche Kraftstoffe Wasser besser in gelöster Form auf. Sobald sich das Wasser aus der Kraftstoffmischung durch unterschiedliche chemischphysikalische Mechanismen auf der metallischen Oberfläche als Adsorbat oder als separierte wasserreiche Phase abscheidet, steigt dementsprechend die Wahrscheinlichkeit wassergestützter korrosiver Prozesse.
Auch Dieselkraftstoffe ohne biogene Beimischung stellen eine Herausforderung für die Korrosionsbeständigkeit kraftstoffführender Komponenten dar. In diesen kann Wasser nur in sehr geringer Menge gelöst werden. Bei nicht ausreichender Funktion der Wasserabscheidung wird Wasser daher emulgiert als Tröpfchen auf den Oberflächen der kraftstoffführenden Komponenten aufgebracht.
Um einem Anhaften von Biokraftstoffen und/oder Biokraftstoffbestandteilen an der Oberfläche eines Kraftstoffeinspritzventils entgegenzuwirken, ist es aus der DE 10 2009 046 377 AI bekannt, mit dem Kraftstoff in Kontakt kommende Oberflächen mit einer Beschichtung zu versehen. Die Beschichtung kann ein im Wege eines Sol-Gel-Prozesses gewonnenes Hybridpolymer sein, das ausgehend von Siliziumalkoxiden wie beispielsweise Tetraethoxysilan (TEOS) herstellbar ist. Besonders geeignet sind spezielle Präkursoren, die als
Seitenketten perfluorierte Alkane und/oder andere hydrophobe organische Ketten tragen. Ebenso können Siliziumpräkursoren zum Einsatz kommen, die über perfluorierte Kohlenstoffketten bereits vorvernetzt sind. Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zum Beschichten eines metallischen Bauteils umfasst ein
Kontaktieren des Bauteils mit einer Beschichtungsflüssigkeit und ein Erhitzen der Oberfläche des Bauteils auf eine Beschichtungstemperatur von mindestens 60°C, bevorzugt von mindestens 150°C. Die Beschichtungstemperatur beträgt vorzugsweise maximal 350°C.
Die Beschichtungsflüssigkeit enthält zumindest ein Silikonöl. Dieses weist eine kinematische Viskosität auf, die bevorzugt im Bereich von 5 cSt bis 1000 cSt, besonders bevorzugt im Bereich von 5 cSt bis 100 cSt liegt. Silikonöle mit so geringer Viskosität haben kurze Molekülketten und eine geringe Neigung bei hohen Temperaturen glasartige Beläge zu bilden. Eine Messung der
kinematischen Viskosität kann mit einem Ubbelohde-Viskosimeter gemäß der Norm DIN 51562-1:1999-01 erfolgen.
Das Verfahren führt zu einer Hydrophobisierung der Oberfläche des Bauteils. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren des Standes der Technik, die auf mit Kraftstoff in Kontakt kommenden Bauteilen eine Beschichtung vorsehen, welche des Anhaften des Kraftstoffs oder von Kraftstoffbestandteilen verhindern soll, wird mit diesem Verfahren eine hydrophobe und somit lipophile
Oberflächenbeschichtung erzeugt. Nähert sich ein in einem Kraftstoff gelöster Wasseranteil oder Wassertropfen an die so behandelte Metalloberfläche an, so muss als erstes der Kraftstoff zwischen dem Tropfen und der Oberfläche verdrängt werden. Bei Distanzen im Millimeter- bis Zentimeterbereich zwischen dem Tropfen oder Wassermolekülen und der Oberfläche ist dies vor allem von der Viskosität des Kraftstoffs, der Gravitationskraft, der Flussgeschwindigkeit des Kraftstoffs und der Flussgeometrie abhängig. Bei geringeren Distanzen im Mikrometerbereich und darunter wirken intermolekulare Van-der-Waals- Wechselwirkungen. Im Falle einer herkömmlichen hydrophilen Oberfläche tendiert diese aufgrund der Gesamtenergieminimierung dazu, sich mit dem
Wasser benetzen zu lassen. Die Anziehungskraft zwischen dem Wasser und der Oberfläche steigt mit dem sinkenden Abstand zwischen dem Wasser und der Oberfläche. Im Falle einer hydrophoben Oberfläche muss der Kraftstoff bei größeren Distanzen zwischen dem Wasser und der Oberfläche erst verdrängt werden. Bei großen Abständen sind für die Verdrängung des Kraftstofffilms dieselben Kräfte wie auch bei einer hydrophilen Oberfläche verantwortlich. Bei geringen Abständen im Bereich der intermolekularen Wechselwirkung ist im Gegensatz zu hydrophilen Oberflächen das System bestrebt aufgrund der Energieminimierung die hydrophobe Oberfläche mit Kraftstoff und nicht mit Wasser zu benetzen. Die Benetzung der Oberfläche durch Wasser ist somit energetisch ungünstig. Dementsprechend führen die intermolekularen
Wechselwirkungen zur Abstoßung zwischen dem Wasser und der Oberfläche. Die Abstoßungskraft zwischen dem Wasser und der Oberfläche steigt mit sinkendem Abstand und wird bei einem Abstand von null theoretisch unendlich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das metallische Bauteil mit der Beschichtungsflüssigkeit benetzt und seine Oberfläche wird anschließend auf die Beschichtungstemperatur erhitzt. Das Benetzen kann dabei insbesondere erfolgen, indem das Bauteil mit der Beschichtungsflüssigkeit besprüht oder bedampft wird oder in die Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht wird. Wenn die
Beschichtungstemperatur mindestens 150°C beträgt, erfolgt das Erhitzen vorzugsweise über einem Zeitraum im Bereich von 1 bis 10 Minuten, da unter diesen Bedingungen eine schnelle Ausbildung einer hydrophoben Beschichtung erfolgt. Bei einer Beschichtungstemperatur von weniger als 100°C erfolgt das Erhitzen vorzugsweise für mindestens eine Stunde, um auch unter diesen
Bedingungen eine ausreichend hydrophobe Beschichtung zu erhalten. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Bauteil während des Erhitzens in die
Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht bleibt. So kann diese nicht nur zum
Benetzen des Bauteils, sondern gleichzeitig in Form eines Ölbades als
Wärmequelle dienen. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird das Bauteil in mehreren Beschichtungsphasen, insbesondere in bis zu drei Beschichtungsphasen, beschichtet. Zu Beginn jeder Beschichtungsphase wird es auf die
Beschichtungstemperatur erhitzt und dann in die Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht. Hierbei kühlt es sich ab, so dass es zu Beginn der nächsten
Beschichtungsphase wiederum auf die Beschichtungstemperatur erhitzt werden muss. Die anfänglich hohe Temperatur des Bauteils initiiert eine chemische Reaktion zwischen dem Silikonöl und der metallischen Oberfläche des Bauteils. In dieser Ausführungsform enthält die Beschichtungsflüssigkeit weiterhin Wasser, um den Verbrauch an Silikonöl zu begrenzen und Wasser für die
Beschichtungsreaktion zur Verfügung zu stellen. Durch das Eintauchen wird die gesamte Oberfläche gleichzeitig mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt gebracht.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die
Beschichtungsflüssigkeit zunächst zum Sieden erhitzt. Dann wird das Bauteil in die Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht. Auch in dieser Ausführungsform enthält die Beschichtungsflüssigkeit Wasser. Hierdurch wird die Siedetemperatur der Beschichtungsflüssigkeit auf die Siedetemperatur von Wasser, also auf 100°C begrenzt. Es ist bevorzugt, dass das Erhitzen der Beschichtungsflüssigkeit fortgesetzt wird bis diese vollständig verdampft ist. Hierdurch erfolgt die
Beschichtung in zwei Phasen, wobei die Beschichtungsflüssigkeit in der ersten Phase noch Wasser enthält, so dass die Beschichtung bei einer Temperatur von weniger als 100°C erfolgt. Sobald das gesamte in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltene Wasser verdampft ist oder durch die Beschichtungsreaktion verbraucht wurde, steigt die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit auf die Siedetemperatur des Silikonöls an und die zweite Beschichtungsphase erfolgt bei dieser höheren Temperatur. Dieser zweiphasige Beschichtungsvorgang führt zu einer besonders dicken und robusten Beschichtung des Bauteils. In dieser Ausführungsform beträgt die Viskosität des Silikonöls vorzugsweise maximal 25 cSt, da niederviskose Silikonöle eine für diese Ausführungsform vorteilhafte niedrige Siedetemperatur aufweisen. In allen Ausführungsformen des Verfahrens, in denen die
Beschichtungsflüssigkeit Wasser enthält, ist es bevorzugt, dass sie 25 Vol.-% bis 75 Vol.-% Wasser bezogen auf 100 Vol.-% der gesamten
Beschichtungsflüssigkeit enthält, um den Verbrauch an Silikonöl zu begrenzen und Wasser für die Beschichtungsreaktion zur Verfügung zu stellen.
Weiterhin ist es in diesen Ausführungsformen bevorzugt, dass die
Beschichtungsflüssigkeit mindestens ein Suspensionsstabilisierendes Additiv bzw. einen Emulgator enthält. Da Wasser und Silikonöle nicht ineinander löslich sind, sondern lediglich eine Suspension bilden, wird hierdurch gewährleistet, dass keine Entmischung der Suspension erfolgt, durch welche sich das in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltene Wasser an der Flüssigkeitsoberfläche sammeln und damit nicht mehr für die Beschichtungsreaktion zur Verfügung stehen würde. Insbesondere ist das Suspensionsstabilisierende Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ionischen, amphoteren und nichtionischen Tensiden. Das Additiv kann weiterhin die Funktionalisierung von Oberflächen katalysieren und so die Beschichtungsreaktion beschleunigen.
Schließlich ist es in diesen Ausführungsformen bevorzugt, dass die
Beschichtungsflüssigkeit 50 Vol.-% bis 75 Vol.-% Silikonöl bezogen auf 100 Vol.-
% der gesamten Beschichtungsflüssigkeit enthält, um ausreichend Silikonöl für die Beschichtungsreaktion zur Verfügung zu stellen.
Das beschichtete metallische Bauteil ist mittels des Verfahrens herstellbar. Es wird in dem Verfahren vorzugsweise so beschichtet, dass es einen Kontaktwinkel im Bereich von 100° bis 120° aufweist. Diese einfache Hydrophobisierung reicht aus, um die Korrosionsbeständigkeit des metallischen Bauteils erheblich zu erhöhen. Eine Superhydrophobisierung mit Kontaktwinkeln von mehr als 150° ist nicht erforderlich, um die Korrosionsbeständigkeit in der beschriebenen Weise zu erhöhen.
Das beschichtete metallische Bauteil ist zur Verwendung in einer Vorrichtung geeignet, in der es mit Kraftstoff und/oder mindestens einem Öl in Kontakt kommt. Bei dem Öl kann es sich beispielsweise um ein pflanzliches Öl, ein fettbasiertes Öl, ein Mineralöl oder ein Silikonöl handeln. Seine Oberfläche ist so behandelt, dass eine Korrosion durch im Kraftstoff oder im Öl enthaltenes Wasser im Vergleich zu unbeschichteten Bauteilen deutlich verringert wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch die Beschichtung eines metallischen Bauteils in
einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt schematisch die Beschichtung eines metallischen Bauteils in
einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 3 zeigt schematisch die Beschichtung eines metallischen Bauteils in noch einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 4a zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Benetzung eines
unbeschichteten metallischen Bauteils durch Wasser.
Fig. 4b zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Benetzung eines
unbeschichteten metallischen Bauteils durch wasserhaltigen Kraftstoff.
Fig. 4c zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Benetzung eines
beschichteten metallischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Wasser.
Fig. 4d zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Benetzung eines
beschichteten metallischen Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch wasserhaltigen Kraftstoff. zeigt die Benetzung eines metallischen Bauteils mit wasserhaltig Kraftstoff in einem Korrosionsversuch. Ausführungsbeispiele der Erfindung
In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein metallisches Bauteil 1 aus dem Stahl 1.4125 in Form einer Scheibe mit kreiszylinderförmigem Querschnitt in eine Beschichtungsflüssigkeit 2
eingetaucht, die in einem Gefäß 3 bevorratet ist. Die Beschichtungsflüssigkeit 2 besteht aus einem Silikonöl mit einer Viskosität von 10 cSt oder 50 cSt. Das Bauteil 1 wird der Beschichtungsflüssigkeit 2 entnommen und für fünf Minuten auf eine 200°C heiße Heizplatte 4 gelegt. In dieser Zeit bildet sich aus der
Beschichtungsflüssigkeit, mit welcher die Oberfläche des Bauteils 1 benetzt ist, eine hydrophobe Beschichtung. Anschließend wird das Bauteil 1 von der Heizplatte 4 entfernt. In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Bauteil 1 vor seinem Eintauchen in die
Beschichtungsflüssigkeit 2 auf der Heizplatte 4 auf eine Temperatur von 250°C erhitzt. Dann wird es in die Beschichtungsflüssigkeit 2 eingetaucht, welche 40 Vol.-% eines Silikonöls mit einer Viskosität von 10 cSt oder 50 cSt und 60 Vol.-% Wasser enthält und die zwei Minuten lang in einem Ultraschallbad behandelt wurde, um eine Emulsion zu erhalten. Das Bauteil wird für 3 Minuten in der Beschichtungsflüssigkeit belassen und dann wieder auf der Heizplatte 4 auf eine Temperatur von 250°C erhitzt. Dieser Vorgang wird zweimal wiederholt. Hierbei wird ein metallisches Bauteil 1 mit hydrophobisierter Oberfläche erhalten.
In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden 50 ml der Beschichtungsflüssigkeit 2 des zweiten Ausführungsbeispiels in das Gefäß 3 gefüllt und dieses auf der Heizplatte 4 platziert. Das metallische Bauteil 1 wird in die Beschichtungsflüssigkeit 2 gegeben und diese wird zum Sieden erhitzt. Die Siedetemperatur beträgt zunächst 100°C bis das gesamte in der
Beschichtungsflüssigkeit 2 enthaltene Wasser verdampft ist bzw. in der
Beschichtungsreaktion verbraucht wurde. Dann steigt die Siedetemperatur auf mehr als 250°C an. Das Erhitzen wird fortgesetzt bis die gesamte
Beschichtungsflüssigkeit verdampft ist oder verbraucht wurde. Schließlich wird das erhaltene, beschichtete metallische Bauteil 1 dem Gefäß 3 entnommen. Die in den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens beschichteten metallischen Bauteile weisen einen Kontaktwinkel zwischen 100- 110° auf. In den Fig. 4a bis 4d ist dargestellt, wie diese Hydrophobisierung ihrer Oberfläche ihr Benetzungsverhalten gegenüber unbeschichteten Bauteilen verändert. In Fig. 4a ist gezeigt, dass ein unbeschichtetes Bauteil 1 von Wasser 5 an der Luft mit einer Dreiphasenkontaktlinie (Phasen: Luft, Wasser und Oberfläche) benetzt wird. Fig. 4b zeigt, dass auch Kraftstoff 6, welcher das Wasser 5 enthält, das Bauteil 1 gemäß einer Dreiphasenkontaktlinie benetzt. Auch wenn die Luftphase hier durch die Kraftstoffphase ersetzt wird, verhindert dies nicht, dass das Wasser 5 direkten Kontakt mit der wasseraffinen
Metalloberfläche ausbildet. Die Dreiphasenkontaktlinie bildet sich in diesem Fall zwischen Kraftstoff, Wasser und der Oberfläche aus.
Wird ein mit der hydrophoben Beschichtung 7 versehenes Bauteil 1 an der Luft mit Wasser 5 benetzt, so führt dies zu einem ähnlichen Benetzungsverhalten, wie bei einem unbeschichteten Bauteil 1. Dies ist in Fig. 4c gezeigt. Erfolgt die Benetzung hingegen durch wasserhaltigen Kraftstoff 6, so tendiert das System dazu die Oberfläche mit Kraftstoff anstatt mit Wasser zu benetzen. Wie in Fig. 4d gezeigt, bildet sich ein dünner Kraftstofffilm zwischen dem Wasser 5 und der hydrophoben Oberfläche 7 aus, wodurch ein direkter Kontakt zwischen dem Wasser und der Oberfläche nicht möglich ist. Somit kann sich keine
Dreiphasenkontaktlinie ausbilden und die Benetzung der Oberfläche durch Wasser findet nicht statt. Ohne direkten Kontakt von Wasser mit der Oberfläche kann auch keine wassergestützte Korrosion erfolgen.
Um diesen Effekt experimentell zu belegen, wurden mehrere metallische Bauteile 1 jeweils sieben Wochen lang in einem Gefäß 61 mit Kraftstoff 6 vom Typ E60, welcher 6 Gew.-% Wasser und ein ppm Chlorid enthält, platziert. Die Ergebnisse dieser Korrosionsversuche sind in Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1
Figure imgf000011_0001
Hierbei bezeichnet VB ein Vergleichsbeispiel mit einem unbeschichteten metallischen Bauteil. Die Bauteile der Beispiele Bl und B2 wurden jeweils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens hergestellt und die Bauteile 1 der Beispiele B3 und B4 wurden jeweils gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel des Verfahrens hergestellt. Dabei wurden gemäß der Tabelle 1 Silikonöle mit unterschiedlichen Viskositäten v verwendet. Nach Ende des jeweiligen Versuches wurden auf jener kreisförmigen Oberfläche 11 des Bauteils 1, welche dem Boden des Gefäßes 61 abgewandt war, die durch Korrosion verursachten Defekte 12 gezählt.
Es ist erkennbar, dass die Korrosionsbeständigkeit der Bauteile 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem unbeschichteten Bauteil verbessert werden konnte. Bauteile 1, die gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel des Verfahrens hergestellt wurden, sind noch korrosionsbeständiger als jene, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt wurden. Bei der Beschichtung der Oberfläche gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat sich eine niedrige Viskosität des verwendeten Silikonöls von 10 cSt als vorteilhafter erwiesen, während sich bei der Beschichtung der Bauteile gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel des Verfahrens eine höhere Viskosität des Silikonöls von 50 cSt als vorteilhafter erwiesen hat.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum hydrophoben Beschichten eines metallischen Bauteils (1), umfassend Kontaktieren des Bauteils (1) mit einer Beschichtungsflüssigkeit (2), die zumindest ein Silikonöl enthält und Erhitzen der Oberfläche des Bauteils (1) auf eine Beschichtungstemperatur von mindestens 60°C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikonöl eine kinematische Viskosität im Bereich von 5 cSt bis 1000 cSt aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
metallische Bauteil (1) mit der Beschichtungsflüssigkeit (2) benetzt wird und seine Oberfläche anschließend auf die Beschichtungstemperatur erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Bauteil (1) in mehreren Beschichtungsphasen beschichtet wird, in denen es zu Beginn jeder Beschichtungsphase auf die Beschichtungstemperatur erhitzt wird und dann in die Beschichtungsflüssigkeit (2) eingetaucht wird, wobei die Beschichtungsflüssigkeit Wasser enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beschichtungsflüssigkeit (2) zum Sieden erhitzt wird und das Bauteil (1) in die Beschichtungsflüssigkeit (2) eingetaucht wird, wobei die
Beschichtungsflüssigkeit Wasser enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Beschichtungsflüssigkeit (2) 25 Vol.-% bis 75 Vol.-% Wasser bezogen auf 100 Vol.-% der gesamten Beschichtungsflüssigkeit (2) enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsflüssigkeit (2) mindestens ein Suspensionsstabilisierendes Additiv enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsflüssigkeit (2) 50 Vol.-% bis 75 Vol.-% Silikonöl bezogen auf 100 Vol.-% der gesamten Beschichtungsflüssigkeit (2) enthält.
9. Hydrophob beschichtetes metallisches Bauteil (1), herstellbar nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Hydrophob beschichtetes metallisches Bauteil (1) nach Anspruch 9,
aufweisend einen Kontaktwinkel im Bereich von 100° bis 120°.
11. Verwendung eines hydrophob beschichteten metallischen Bauteils (1) nach Anspruch 9 oder 10 in einer Vorrichtung (8), in der es mit Kraftstoff (6) und/oder mindestens einem Öl in Kontakt kommt.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215170A1 (de) * 2019-10-02 2021-04-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum thermischen Beschichten eines Bauteils mittels eines Silikonöls

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332767A (en) * 1990-09-28 1994-07-26 Eckart-Werke Standard Bronzpulver-Werke Carl Eckart Gmbh & Co. Synthetic resin-coated metal pigment, process for the production thereof and use thereof
US20090117281A1 (en) * 2005-10-13 2009-05-07 Takayuki Sato Coated Metal Pigment, Method for Production of the Same, and Coating Composition Containing the Same
US20090186166A1 (en) * 2005-09-29 2009-07-23 Josef Hirsch Method for Coating a Metallic Component
EP2320063A2 (de) * 2009-11-04 2011-05-11 Robert Bosch GmbH Kraftstoffeinspritzventil
US20150166760A1 (en) * 2005-08-05 2015-06-18 Eckart Gmbh Metal effect pigments comprising a mixed inorganic/organic layer, method for the production of such metal effect pigments, and use thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB720778A (en) * 1952-03-04 1954-12-29 Bayer Ag A process of rendering materials hydrophobic
CN103923493B (zh) * 2014-03-20 2016-04-06 江苏荣昌新材料科技有限公司 一种氢化硅油处理多孔材料的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332767A (en) * 1990-09-28 1994-07-26 Eckart-Werke Standard Bronzpulver-Werke Carl Eckart Gmbh & Co. Synthetic resin-coated metal pigment, process for the production thereof and use thereof
US20150166760A1 (en) * 2005-08-05 2015-06-18 Eckart Gmbh Metal effect pigments comprising a mixed inorganic/organic layer, method for the production of such metal effect pigments, and use thereof
US20090186166A1 (en) * 2005-09-29 2009-07-23 Josef Hirsch Method for Coating a Metallic Component
US20090117281A1 (en) * 2005-10-13 2009-05-07 Takayuki Sato Coated Metal Pigment, Method for Production of the Same, and Coating Composition Containing the Same
EP2320063A2 (de) * 2009-11-04 2011-05-11 Robert Bosch GmbH Kraftstoffeinspritzventil
DE102009046377A1 (de) 2009-11-04 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil

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