WO2022179884A1 - Verfahren zum herstellen eines emaillierten stahlbauteils, emailliertes stahlbauteil, sowie verwendung davon - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines emaillierten stahlbauteils, emailliertes stahlbauteil, sowie verwendung davon Download PDF

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WO2022179884A1
WO2022179884A1 PCT/EP2022/053633 EP2022053633W WO2022179884A1 WO 2022179884 A1 WO2022179884 A1 WO 2022179884A1 EP 2022053633 W EP2022053633 W EP 2022053633W WO 2022179884 A1 WO2022179884 A1 WO 2022179884A1
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binder
steel component
adhesion
layer
binders
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PCT/EP2022/053633
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Philipp Schaller
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BSH Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • 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
    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D3/00—Chemical treatment of the metal surfaces prior to coating
    • 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
    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
    • C23D5/02—Coating with enamels or vitreous layers by wet methods
    • 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
    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
    • C23D5/04—Coating with enamels or vitreous layers by dry methods

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an enameled steel component and an enameled steel component that can be obtained using the method.
  • Enamelled steel components and methods for producing enameled steel components have been known for a long time.
  • a key factor here is ensuring sufficient adhesion between the steel substrate and the enamel. It is known that the presence of various metal oxides, such as nickel oxide, at the interface between steel and enamel improves adhesion.
  • the following technologies in particular are used in order to develop sufficient adhesion of the enamel to the steel substrate.
  • a metallic primer is applied before the enamel layer is applied in order to improve adhesion.
  • a corresponding method is disclosed, for example, in CH409573.
  • the base layer is deposited electrochemically using an electroplating process.
  • the metallic base layer is at least partially converted into an oxide layer, which increases the adhesion of the enamel to the steel substrate.
  • the electroplating process is associated with high energy and equipment costs and is very harmful to the environment and health.
  • the adhesion of the enamel to some types of steel can be insufficient.
  • single-layer direct enamelling methods are known in which only a single layer of enamel is applied to the substrate surface.
  • Metal oxides are added to this layer of enamel to increase adhesion.
  • Such methods have the disadvantage that the metal oxide is not only present at the boundary layer, but over the entire enamel layer and therefore a relatively large amount of metal oxide is required to ensure sufficient adhesion.
  • the presence of metal oxides on the enamel surface can also cause other disadvantages, such as lower chemical and mechanical stability, such as resistance to chemicals, water or steam, corrosion resistance, scratch resistance or cleanability.
  • the use of such enamelled steel components can be limited, especially in food contact applications, since the potentially harmful metal oxides are present on the enamel surface.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an enamelled steel component which obviates the disadvantages associated with the prior art.
  • the object is to provide a method in which excellent adhesion of the enamel to the steel substrate is achieved even with a small total amount of adhesive metal, and in which a large number of types of steel can be used as the substrate.
  • Another task of the process is to reduce the energy and equipment costs, as well as the environmental and health hazards.
  • a further object is to provide a method for producing an enameled steel component which has excellent chemical and mechanical stability, such as resistance to chemicals, water or steam, corrosion resistance, scratch resistance and cleanability, and which is suitable for food contact applications without restrictions.
  • a further object of the present invention is to provide an enamelled steel component which has corresponding properties.
  • an object is to provide an enameled steel member which exhibits excellent adhesion of the enamel to the steel substrate even with a small total amount of adhesion metal, and in which a variety of steel grades can be used as the substrate.
  • Another object is to provide an enameled steel member excellent in chemical and mechanical stability such as resistance to chemicals, water or steam, corrosion resistance, scratch resistance and cleanability.
  • a further object is to provide a glass-lined steel component which is suitable for a variety of uses, in particular for uses in the food contact area.
  • the present invention relates to a method for producing an enamelled steel component, comprising the steps of providing a steel component; Coating the steel component with an adhesion promoter layer comprising at least one adhesion metal, adhesion metal oxide or a salt thereof and a binder; and enamelling the coated steel component.
  • the shape and type of the steel components or the steel substrates are not restricted.
  • flat components such as metal sheets, plates or foils can be used, but also components with three-dimensional geometries such as deep-drawn or cast molded parts.
  • All steel grades can be used, such as alloyed or non-alloyed steel grades, eg IF steel or EK steel (see EN10209 eg DCOxEK) steel.
  • the layers are deposited on the finished steel component, ie the resulting enamelled steel component is no longer formed.
  • the adhesion promoter layer comprises at least an adhesion metal, adhesion metal oxide or a salt thereof, and a binder.
  • the adhesion promoter layer serves as a primer and is also referred to as a sacrificial layer, since in embodiments it is at least partially dissolved in the subsequent enamelling process.
  • the presence of the binder and the adhesion metal, adhesion metal oxide, or a salt thereof in the adhesion promoter layer is necessary to achieve the advantages of the invention detailed below.
  • the adhesion metal can be used in elemental form, as an oxide or as a salt thereof. If the adhesive metal is not present as an oxide, it is oxidized during the subsequent enamelling process. The resulting adhesion oxide ensures excellent adhesion of the enamel to the steel substrate.
  • the resulting adhesive metal oxide can at least partially diffuse into the enamel layer.
  • a concentration gradient of the adhesion metal oxide arises in the resulting enamel layer, such that the concentration of the adhesion metal is greatest at the interface to the steel substrate and decreases in the direction of the surface.
  • no bonding metal oxide is present on the surface of the enamel layer. The distribution of the bonding metal oxide in the glass layer can be verified using REM/EXD.
  • the binder ensures an even distribution of the adhesion metal, adhesion metal oxide or a salt thereof in the adhesion promoter layer.
  • the presence of the binder also ensures that the adhesion promoter layer can be applied easily and evenly.
  • the binder is configured so that it does not interfere with the enameling process and, in embodiments, it either thermally decomposes in the subsequent enameling step and/or bonds to the enamel layer.
  • the method according to the invention further ensures that the adhesive metal, adhesive metal oxide or a salt thereof contained in the adhesion promoter layer is not present on the surface of the enamelled steel component, but is only located at the boundary layer between steel substrate and enamel.
  • the method it is also advantageous that a deposition of the adhesive metal via a chemical or electrochemical process is avoided, which is disadvantageous from the point of view of costs and the environment.
  • the enameling can be carried out with enamel powders without adhesive metal components, which are very expensive and critical to the environment and health.
  • the method according to the invention has the advantage in relation to conventional direct enamel methods that the adhesive metals can be used in smaller quantities but at the same time excellent adhesion is achieved, i.e. the method according to the invention is advantageous from a cost, environmental and health point of view.
  • the adhesion promoter layer is a sol-gel-based system, i.e. it can be selected from several coating processes suitable for sol-gel materials, such as dipping, flow-coating or spraying.
  • the adhesion promoter layer can be applied evenly, effectively, inexpensively and in small layer thicknesses. Furthermore, excellent adhesion of the enamel to the steel substrate can be achieved as a result.
  • Sol-gel based systems are known in the prior art.
  • the sols used as coating solutions are used to produce the layers first applied to the substrate surface. During the coating process and the drying of the sol, hydrolysis and condensation reactions of the precursors used take place until the aggregation of the sol particles leads to a solid gel film.
  • the precursors include the educt materials for forming the layer and in particular the educt materials for forming the binder. Suitable precursors are known and are not restricted according to the invention.
  • the type of adhesive metal is not limited. One, two or more adhesion metals, adhesion metal oxides or salts thereof can be used, i.e. the adhesion metal can be used both in elemental form and in cationic form.
  • the adhesion metal is selected from the group comprising nickel, cobalt, copper, tin, iron, molybdenum or arsenic, preferably nickel, copper, iron or molybdenum.
  • the use of these bonding metals means that the enamel layer adheres particularly well to the steel substrate. If the adhesive metal is used in elementary form, in embodiments, oxidation to the adhesive metal oxide takes place during the subsequent enamelling.
  • the type of oxides is not restricted. All kinds of oxides or salts thereof can be used.
  • Preferred inorganic salts are, for example, silicates, aluminates or halides such as chlorides.
  • organic anions such as polymeric organic anions, can be used.
  • the bonding metal is already used as an oxide, i.e. that the elementary bonding metal does not have to be oxidized, as is necessary, for example, in conventional methods with a metallic base layer.
  • the method according to the invention thus has the advantage of greater flexibility in relation to the conventional method for producing an enamelled steel component, in which a metallic primer is applied before the enamel layer is applied, e.g. in relation to the replaceable adhesive metals and types of enamel.
  • the concentration of the adhesion metal or the salt thereof in the adhesion-promoting layer is not limited. Suitable concentrations of the adhesion metal or the salt thereof are, for example, in the range from 1 to 95% by weight, preferably 20 to 90% by weight, more preferably 40 to 80% by weight, more preferably 50 to 70% by weight, based on the total weight of the adhesion promoter.
  • the type of binder is not limited. One, two or more different binders can be used.
  • the binder represents the main component, ie the matrix of the adhesion promoter during application. The binder ensures good applicability and homogeneous distribution of the adhesion metal or the salt thereof in the adhesion promoter layer.
  • Main task Fixes the adhesion promoter layer on the component up to the point of enamelling
  • the binder is an inorganic binder.
  • the inorganic binder is preferably formed via a sol-gel process (sol-gel is partly organic).
  • sol-gel is partly organic.
  • Inorganic binders have the advantage that there is good compatibility between the adhesion promoter layer and the enamel layer, which is usually based on silicate or oxide systems. Particularly good adhesion can thus be achieved. Furthermore, there is good compatibility in particular with the adhesive metals, in particular adhesive metal oxides.
  • the kind of the inorganic binder is not limited.
  • the inorganic binder is preferably an oxide-based binder, which is particularly preferably selected from aluminum oxide-based binders, titanium oxide-based binders or silicate-based binders.
  • oxide-based binder which is particularly preferably selected from aluminum oxide-based binders, titanium oxide-based binders or silicate-based binders.
  • binders are generally known and will not be explained further here.
  • These systems have the advantage of being readily and inexpensively available and being compatible with common enamel layers.
  • the adhesion promoter system can be set variably and easily and also requires excellent adhesion. There is also a high level of compatibility with a large number of adhesive metals or adhesive metal oxides.
  • the binder is an organic binder.
  • the kind of the organic binder is not limited. For the subsequent enamelling process, however, it is necessary for the organic binder to thermally decompose during the enamelling step.
  • the binder is preferably a polymer-based binder. Organic binders and in particular polymeric organic binders can be obtained and applied easily and inexpensively.
  • the polymer-based binder is selected from the group comprising epoxy-based binders, acrylate-based binders such as poly(meth)acrylate binders, Polyester-based binders, polyurethane-based binders, polycarbonate-based binders, rubber-based binders such as gum arabic binders, or combinations thereof.
  • binders are easily and completely thermally decomposable and therefore cause the resulting enamelled steel component to have particularly advantageous adhesive properties.
  • the organic binder is a polymeric anionic binder. This has the advantage that it can be used to produce adhesion promoter systems with a high proportion of adhesion metal cations that are easy to apply.
  • binder systems are also included, such as organic-inorganic hybrid systems.
  • inorganic particles such as silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide or zirconium oxide particles can be added to the binder.
  • nanoparticle-containing binder systems are included, which require particularly good adhesion properties.
  • the adhesion promoter comprises further components or additives such as, for example, fillers, compatibilizers, stabilizers, dyes, antioxidants, thixotropic agents, etc. These are conventionally known and are not explained further here.
  • the further components or additives are in a total amount in the range of 10% by weight or less, preferably 1 to 0.001% by weight, more preferably 0.1 to 0.01% by weight, based on the total weight of the adhesion promoter.
  • the type of application of the adhesion promoter layer is not restricted according to the invention. All conventional coating processes can be used.
  • the coating is done via a wet coating process.
  • the adhesion promoter is applied in liquid form, for example as a solution, dispersion, suspension or emulsion.
  • concentration of the adhesion promoter is not limited and is, for example, in the range from 1 to 90% by weight, preferably 10 to 70% by weight, more preferably 20 to 50% by weight.
  • the type of wet coating process is not limited according to the invention. Suitable wet coating processes are known in the art.
  • the application preferably takes place via a dipping, spraying or spraying process. However, all other common application methods are also included according to the invention. Wet coating processes allow an even, effective and cost-effective application of the adhesion promoter layer.
  • the adhesion promoter in the form of an aqueous solution, the solvent comprising water.
  • solvent mixtures are included according to the invention, such as mixtures of water and alcohols such as ethanol, isopropanol or t-butyl alcohol.
  • the mixing ratios are not limited and are, for example, in the range from 90:10 to 10:90, preferably from 80:40 to 20:80, more preferably from 60:40 to 40:60 (water:alcohol).
  • the adhesion promoter can be in the form of an aqueous dispersion, suspension or emulsion.
  • the method preferably also includes a step of drying the coated component before enamelling.
  • drying can take place at temperatures above room temperature of 21°C, such as in the range of 30 to 200°C, preferably at 50 to 100°C. Drying can take place, for example, with IR radiation or with hot air. This allows for a cost-effective and fast procedure, whereby steel components with a complex three-dimensional geometry (e.g. with undercuts) can be coated well.
  • the coating is carried out in a commercially available, standard immersion or spray washing system.
  • the process is carried out in such a way that after the steel substrate has been washed and, if necessary, pretreated, the adhesion promoter layer is applied in the rinsing bath of an existing washing plant. This is followed by drying in the drying stage of the enamel washing plant and the application of the enamel layer.
  • This has the advantage that the drying stage of the car wash can be used to dry the adhesion promoter layer and no additional drying is required after the adhesion promoter layer has been applied.
  • This embodiment of the method is therefore particularly advantageous from an energy point of view.
  • the coating can take place via a powder coating process.
  • Suitable process conditions for powder coatings are generally known and are not limited according to the invention.
  • the application in the form of a powder coating has the advantage that the coating can be carried out very effectively, inexpensively and with little outlay on equipment.
  • powder coating eliminates the drying step that is necessary for a wet coating process.
  • the method further comprises a step of cleaning the steel component before coating.
  • suitable cleaning processes are not limited.
  • the cleaning step is preferably selected from the group comprising washing, annealing, degreasing, pickling or combinations thereof. In this way, particularly effective and cost-effective cleaning can take place.
  • the substrate surface Before the adhesion promoter is applied, the substrate surface can also be roughened mechanically, for example by a blasting process using glass granules or corundum, or treated chemically or physically in some other way in order to achieve improved adhesion.
  • mechanical roughening are, for example, pickling, etching, vaporization, eroding or milling.
  • the substrates to be coated are optionally cleaned to remove dirt and grease residues by immersing the substrates in cleaning baths, for example filled with a customary detergent solution. If necessary, this process can be supported by the application of ultrasound.
  • the layer thickness of the resulting adhesion promoter layer is not restricted according to the invention.
  • the adhesion promoter layer is applied in a layer thickness in the range of 25 ⁇ m or less, preferably 0.01-20 ⁇ m, more preferably 0.05-15 ⁇ m, further preferably 0.1-10 ⁇ m. This enables excellent adhesion to be achieved in combination with an effective and cost-effective process.
  • the layer thickness of the adhesion promoter layer is measured using white light interference or X-ray fluorescence.
  • Enamel in the context of the present invention is a mass with an inorganic composition, usually based on silicates and oxides, which is produced in mostly glassy solidified form by melting, sintering or friting, which means a melting process that is interrupted shortly before melting together.
  • This mass sometimes with additives, is usually applied in one or more layers to a carrier material and melted at high temperatures and for a short burning time, with the aim usually being to coat the carrier material.
  • the layer thickness of the resulting enamel layer is not restricted according to the invention.
  • the enamel layer is applied in a layer thickness in the range of 1 mm or less, preferably 1-500 ⁇ m, more preferably 5-250 ⁇ m, further preferably 10-180 ⁇ m.
  • the layer thickness of the enamel layer is measured microscopically on a cross section.
  • the invention further includes an enamelled steel component that can be obtained using the method described above.
  • the steel structure of the present invention differs structurally from enameled steel structures produced by the conventional methods described above.
  • the enamelled steel components according to the invention have improved adhesion of the enamel to the steel substrate, even with a low total amount of adhesive metal. Therefore, a variety of steel grades can be used as a substrate.
  • the enamelled steel component has excellent chemical and mechanical stability, such as resistance to chemicals, water or steam, corrosion resistance, scratch resistance or cleanability.
  • the enamelled steel component is also suitable for a large number of uses, in particular for uses in the food contact area.
  • Enamelled steel components according to the present invention are suitable for a variety of applications.
  • the enamelled steel components can be used in a kitchen appliance, preferably an oven, in particular as an oven, baking tray or trough, and as an accessory in or on the cooking space, such as e.g will.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils, umfassend die Schritte Bereitstellen eines Stahlbauteils; Beschichten des Stahlbauteils mit einer Haftvermittlerschicht, umfassend mindestens ein Haftmetall, Haftmetalloxid oder ein Salz davon, und einen Binder; und Emaillieren des beschichteten Stahlbauteils. Weiter betrifft die Erfindung ein emailliertes Stahlbauteil, das mit einem Verfahren erhältlich ist. Auch betrifft die Erfindung die Verwendung des emaillierten Stahlbauteils.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES EMAILLIERTEN STAHLBAUTEILS, EMAILLIERTES STAHLBAUTEIL, SOWIE
VERWENDUNG DAVON
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils, sowie ein emailliertes Stahlbauteil, das mit dem Verfahren erhältlich ist.
Stand der Technik
Emaillierte Stahlbauteile und Verfahren zum Herstellen von emaillierten Stahlbauteilen sind seit langem bekannt. Dabei ist ein wesentlicher Faktor, eine ausreichende Haftung vom Stahlsubstrat zum Email zu gewährleisten. Es ist bekannt, dass die Anwesenheit verschiedener Metalloxide, wie z.B. Nickeloxid, an der Grenzfläche zwischen Stahl und Email die Haftung verbessert. Im Stand der Technik werden insbesondere die folgenden Technologien verwendet, um eine ausreichende Haftung des Emails zur Stahlsubstrat auszubilden.
Erstens sind Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils bekannt, bei denen vor Applikation der Emailschicht eine metallische Grundierung aufgebracht wird um die Haftung zu verbessern. Ein entsprechendes Verfahren ist z.B. in der CH409573 offenbart. Die Grundschicht wird dabei elektrochemisch über einen Galvanisierungsprozess abgeschieden. Die metallische Grundschicht wird beim anschließenden Emaillierprozess zumindest zum Teil in eine Oxidschicht umgewandelt, was die Haftung des Emails zum Stahlsubstrat erhöht. Der Galvanisierungsprozess ist allerdings mit hohem energetischen und apparativen Aufwand verbunden und ist sehr umweit- und gesundheitsschädlich. Weiter kann die Haftung des Emails zu einigen Stahlsorten ungenügend sein.
Zweitens sind Verfahren bekannt, bei dem mehrere Emailschichten aufgetragen werden, wobei zumindest die erste Emailschicht mit Metalloxiden versetzt ist, die die Haftung zum Substrat zu erhöhen. Der Nachteil dieser herkömmlichen Verfahren ist, dass mehrere Emaillierschritte nötig sind, was aus Kostensicht und prozesstechnischer Sicht ungünstig ist. Weiter ist die Auftragung von Emailpulvern mit Metalloxiden, die die Haftung erhöhen, sehr schwierig, da diese gesundheits- und umweltschädlich sind.
Drittens sind einschichtige Direktemaillierverfahren bekannt, bei denen lediglich eine einzige Emailschicht auf die Substratoberfläche aufgetragen wird. Diese Emailschicht ist mit Metalloxiden versetzt, die die Haftung erhöhen. Solcher Verfahren haben allerdings den Nachteil, dass das Metalloxid nicht nur an der Grenzschicht, sondern über die gesamte Emailschicht vorhanden ist und deswegen eine relativ große Menge an Metalloxid nötig ist, um eine ausreichende Haftung zu gewährleisten. Die Anwesenheit von Metalloxiden an der Emailoberfläche kann außerdem weitere Nachteile, wie eine geringere chemische und mechanische Stabilität, wie Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Wasser oder Dampf, Korrosionsbeständigkeit, Kratzfestigkeit oder Reinigbarkeit, bedingen. Weiter ist kann die Anwendung solcher emaillierten Stahlbauteile insbesondere bei Lebensmittelkontaktanwendung limitiert sein, da die potentiell gesundheitsschädlichen Metalloxide an der Emailoberfläche vorhanden sind.
Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Herstellen von emaillierten Stahlgegenständen sind aus diesen Gründen verbesserungsfähig.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils, das die mit den im Stand der Technik verbundenen Nachteile umgeht. Insbesondere ist die Aufgabe ein Verfahren bereitzustellen, bei dem eine hervorragende Haftung des Emails zum Stahlsubstrat auch bei einer geringen Gesamtmenge an Haftmetall erzielt wird, und bei dem eine Vielzahl von Stahlsorten als Substrat eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe des Verfahren ist, den energetischen und apparativen Aufwand, sowie die Umwelt- und Gesundheitsgefährdung zu reduzieren. Weiter ist eine Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils bereitzustellen, das eine hervorragende chemische und mechanische Stabilität, wie Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Wasser oder Dampf, Korrosionsbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Reinigbarkeit, aufweist, und das ohne Einschränkungen für Lebensmittelkontaktanwendungen geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen eines emaillierten Stahlbauteils, das entsprechende Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist eine Aufgabe das Bereitstellen eines emaillierten Stahlbauteils, das eine hervorragende Haftung des Emails zum Stahlsubstrat auch bei einer geringen Gesamtmenge an Haftmetall aufweist, und bei dem eine Vielzahl von Stahlsorten als Substrat eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe ist, ein emailliertes Stahlbauteil bereitzustellen, das eine hervorragende chemische und mechanische Stabilität, wie Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Wasser oder Dampf, Korrosionsbeständigkeit, Kratzfestigkeit und Reinigbarkeit, besitzt. Eine weitere Aufgabe ist das Bereitstellen eins emaillierten Stahlbauteils, das für eine Vielzahl von Verwendungen, insbesondere für Verwendungen in Lebensmittelkontaktbereich, geeignet ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 definiert, die auch in Kombination untereinander umfasst sind. Weiter wird die Aufgabe durch das emaillierte Stahlbauteil gemäß Anspruch 14 gelöst. Die Aufgabe wird weiter durch die Verwendung des emaillierten Stahlbauteils nach Anspruch 15 gelöst.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils, umfassend die Schritte Bereitstellen eines Stahlbauteils; Beschichten des Stahlbauteils mit einer Haftvermittlerschicht, umfassend mindestens ein Haftmetall, Haftmetalloxid oder ein Salz davon, und einen Binder; und Emaillieren des beschichteten Stahlbauteils.
Die Form und Art der Stahlbauteile bzw. der Stahlsubstrate ist nicht beschränkt. Insbesondere können flache Bauteile wie Bleche, Platten oder Folien verwendet werden, aber auch Bauteile mit dreidimensionalen Geometrien, wie tiefgezogene oder gegossene Formteile. Es können alle Stahlsorten verwendet werden, wie legierte oder nichtlegierte Stahlsorten, z.B. IF-Stahl oder EK-Stahl (siehe EN10209 z.B. DCOxEK) Stahl. Die Abscheidung der Schichten erfolgt erfindungsgemäß auf dem fertigen Stahlbauteil, d.h. das resultierende emaillierte Stahlbauteil wird nicht mehr umgeformt.
Erfindungswesentlich für das Verfahren ist insbesondere der Schritt des Beschichtens des Stahlbauteils vor der Emaillierung mit einer spezifischen Haftvermittlerschicht. Die Haftvermittlerschicht gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens ein Haftmetall, Haftmetalloxid oder ein Salz davon, und einen Binder. Die Haftvermittlerschicht dient als Primer und wird auch als Opferschicht bezeichnet, da sie in Ausführungsformen im anschließenden Emaillierprozess zumindest zum Teil aufgelöst wird. Die Anwesenheit des Binders und des Haftmetalls, Haftmetalloxids oder ein Salz davon in der Haftvermittlerschicht ist nötig, um die unten in Detail beschriebenen erfindungsgemäßen Vorteile zu erzielen.
Das Haftmetall kann in elementrarer Form, als Oxid oder als ein Salz davon eingesetzt werden. Das Haftmetall wird, falls es nicht als Oxid vorliegt, bei dem anschließenden Emaillierungsprozess oxidiert. Das resultierende Haftoxid gewährleistet die hervorragende Haftung des Emails auf dem Stahlsubstrat.
Das resultierende Haftmetalloxid kann in Ausführungsformen zumindest zum Teil in die Emailschicht diffundieren. Somit entsteht in Ausführungsformen ein Konzentrationsgradient des Haftmetalloxides in der resultierenden Emailschicht, in der Art, das die Konzentration des Haftmetalls an der Grenzfläche zum Stahlsubstrat am größten ist und in Richtung der Oberfläche abnimmt. Erfindungsgemäß ist kein Haftmetalloxid an der Oberfläche der Emailschicht vorhanden. Die Verteilung des Haftmetalloxides in der Emailsicht kann mittels REM/EXD nachgewiesen werden.
Der Binder gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des Haftmetalls, Haftmetalloxids oder eines Salzes davon in der Haftvermittlerschicht. Die Anwesenheit des Binders gewährleistet weiterhin, dass die Haftvermittlerschicht einfach und gleichmäßig aufgetragen werden kann. Der Binder ist so konfiguriert, dass er den Emaillierungsprozess nicht stört, und dass er in Ausführungsformen entweder beim anschließenden Emaillierungsschritt thermisch zersetzt wird und/oder sich mit der Emailschicht verbindet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird weiter gewährleistet, dass das in der Haftvermittlerschicht enthaltene Haftmetall, Haftmetalloxid oder ein Salz davon nicht an der Oberfläche des emaillierten Stahlbauteils vorhanden ist, sondern sich lediglich an der Grenzschicht zwischen Stahlsubstrat und Email befindet. Dies wiederum bedingt eine Verbesserung der chemischen und mechanischen Stabilität der Beschichtung, insbesondere eine Verbesserung der Wasser-, Dampf-, Lebensmittel- und Korrosionsstabilität, im Vergleich zu herkömmlichen Direktemaillierungsverfahren. Durch die Abwesenheit von gesundheits- und umweltkritischen Haftmetall an der Oberfläche ist weiter gewährleistet, dass das emaillierte Stahlbauteil uneingeschränkt für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt geeignet ist.
In Bezug auf das Verfahren ist auch vorteilhaft, dass eine Abscheidung des Haftmetalls über einen chemisch oder elektrochemischen Prozess vermieden wird, der aus Kosten- und Umweltgesichtspunkten nachteilig ist. Weiter kann die Emaillierung mit Emailpulvern ohne Haftmetallbestandteile durchgeführt werden, die sehr teuer und umweit- bzw. gesundheitskritisch sind. Gleichzeitig hat das erfindungsgemäße Verfahren in Bezug auf herkömmliche Direktemailverfahren den Vorteil, dass die Haftmetalle in geringeren Mengen eingesetzt werden können aber gleichzeitig eine hervorragende Haftung erzielt wird, d.h. das erfindungsgemäße Verfahren ist aus Kostensicht, sowie aus Umwelt- und Gesundheitsgesichtspunkten vorteilhaft.
Durch lässt sich eine verbesserte Emailhaftung trotz Einsatz von geringeren Mengen an Haftmetall erzielen. Weiter können durch die bessere Emailhaftung günstigere und bessere verfügbare Stahlsorten (zum Beispiel IF statt ED) eingesetzt werden. Das Aufbringen der Haftvermittlerschicht kann im Vergleich zum herkömmlichen Prozessen insgesamt einfacher und unkritischer, sowie weniger energieintensiv durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Haftvermittlerschicht ein Sol-Gel-basiertes System, d.h. es kann aus mehreren Beschichtungsverfahren die für Sol-Gel Materialien geeignet sind, ausgewählt werden, wie z.B. Tauchen, Fluten oder Spritzen.
Dadurch lässt sich die Haftvermittlerschicht gleichmäßig, effektiv, kostengünstig und in geringen Schichtdicken applizieren. Weiter ist dadurch eine hervorragende Haftung vom Email an das Stahlsubstrat erzielbar. Sol-Gel-basierte Systeme sind in Stand der Technik bekannt. Zur Schichtherstellung werden die als Beschichtungslösungen verwendeten Sole zunächst auf die Substratoberfläche appliziert. Während des Beschichtungsvorganges und dem Trocknen des Sols erfolgen Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen der verwendeten Prekursoren, bis die Aggregation der Solteilchen zu einem festen Gelfilm führt. Die Prekursoren umfassen die Eduktmaterialien zum Ausbilden der Schicht und insbesondere die Eduktmaterialien zum Bilden des Binders. Geeignete Prekursoren sind bekannt und erfindungsgemäß nicht beschränkt.
Die Art des Haftmetalls ist nicht limitiert. Es können ein, zwei oder mehrere Haftmetalle, Haftmetalloxide oder Salze davon eingesetzt werden, d.h. das Haftmetall kann sowohl in elementarer Form als auch in kationischer Form eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Haftmetall ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Nickel, Kobalt, Kupfer, Zinn, Eisen, Molybdän oder Arsen, bevorzugt Nickel, Kupfer, Eisen oder Molybdän. Der Einsatz dieser Haftmetalle bedingt eine besonders gute Haftung der Emailschicht zum Stahlsubstrat. Falls das Haftmetall in elementarer Form eingesetzt wird, erfolgt in Ausführungsformen bei der anschließenden Emaillierung eine Oxidation zum Haftmetalloxid. Die Art Oxides ist nicht eingeschränkt. Es können aller Arten von Oxides oder Salzen davon eingesetzt werden. Bevorzugte anorganische Salze sind z.B. Silikate, Aluminate oder Halogenide, wie Chloride. In einer alternativen Ausführungsform können organische Anionen, wie z.B. polymere organische Anionen, eingesetzt werden. Insbesondere bevorzugt ist, dass das Haftmetall bereits als Oxid eingesetzt wird, d.h. dass keine Oxidation vom elementaren Haftmetall erfolgen muss, wie es z.B. bei herkömmlichen Verfahren mit metallischer Grundschicht nötig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit in Bezug auf das herkömmliche Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils, bei denen vor Aufbringen der Emailschicht eine metallische Grundierung aufgebracht wird, den Vorteil einer höheren Flexibilität, z.B. in Bezug auf die ersetzbaren Haftmetalle und Emailsorten.
Die Konzentration des Haftmetalls oder des Salzes davon in der Haftvermittlerschicht ist nicht beschränkt. Geeignete Konzentrationen des Haftmetalls oder des Salzes davon liegen z.B. im Bereich von 1 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 90 Gew.-%, mehr bevorzugt 40 bis 80 Gew.-%, weiter bevorzugt 50 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Haftvermittlers. Der die Art des Binders ist nicht beschränkt. Es können ein, zwei oder mehr unterschiedliche Binder eingesetzt werden. Der Binder stellt die Hauptkomponente, d.h. die Matrix des Haftvermittlers bei der Applikation dar. Der Binder gewährleistet eine gute Applizierbarkeit und eine homogene Verteilung des Haftmetalls oder des Salzes davon in der Haftvermittlerschicht. Hauptaufgabe: Fixiert die Haftvermittlerschicht auf dem Bauteil bis zur Emaillierung
In Ausführungsformen ist der Binder ein anorganischer Binder. Bevorzugt wird der anorganische Binder über einen Sol-Gel-Prozess gebildet (Sol-gel ist teilweise organisch). Anorganische Binder haben den Vorteil, dass eine gute Kompatibilität der Haftvermittlerschicht mit der Emailschicht, die in der Regel auf Silikat- oder Oxid-basierten Systemen besteht, vorhanden ist. Somit lässt sich eine besonders gute Haftung erzielen. Weiter ist eine gute Kompatibilität insbesondere zu den Haftmetallen, insbesondere Haftmetalloxiden vorhanden.
Die Art des anorganischen Binders ist nicht beschränkt. Bevorzugt ist der anorganische Binder ein Oxid-basierter Binder, der insbesondere bevorzugt ausgewählt ist aus Aluminiumoxid-basierten Bindern, Titanoxid-basierten Bindern oder Silikat-basierten Bindern. Solche Bindertypen sind allgemein bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Diese Systeme besitzen der Vorteil, dass sie leicht und kostengünstig verfügbar sind und mit gängigen Emailschichten kompatibel sind. Weiter lässt sich damit das Haftvermittlersystem variabel und leicht einstellen und bedingt zudem eine hervorragende Haftung. Auch besteht eine hohe Kompatibilität zu einer Vielzahl von Haftmetallen bzw. Haftmetalloxiden.
In alternativen Ausführungsformen ist der Binder ein organischer Binder. Die Art des organischen Binders ist nicht beschränkt. Für den anschließenden Emaillierprozess ist es aber dabei nötig, der sich der organische Binder beim Emaillierschritt thermisch zersetzt. Der Binder ist bevorzugt ein Binder auf Polymerbasis. Organische Binder und insbesondere polymere organische Binder sind leicht und kostengünstig erhältlich und auftragbar.
Es ist bevorzugt, dass der Binder auf Polymerbasis ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Epoxid-basierte Binder, Acrylat-basierte Binder, wie Poly(meth)acrylat-Binder, Polyester-basierte Binder, Polyurethan-basierte Binder, Polycarbonat-basierte Binder, Gummi-basierte Binder, wie Gummi Arabicum-Binder, oder Kombinationen davon. Diese Binder sind leicht und vollständig thermisch zersetzbar und bedingen deswegen besonders vorteilhafte Hafteigenschaften des resultierenden emaillierten Stahlbauteils. Auch besteht eine hohe Kompatibilität zu einer Vielzahl von Haftmetallen bzw. Haftmetalloxiden. In Ausführungsformen ist der organische Binder ein polymerer anionischer Binder. Dies hat den Vorteil, dass damit Haftvermittlersysteme mit einem hohen Anteil an Haftmetallkationen hersteilen lassen, die leicht applizierbar sind.
Erfindungsgemäß sind auch alle anderen Arten von Bindersystemen umfasst, wie z.B. organisch-anorganische Hybridsysteme. Weiter können in einigen Ausführungsformen zum Binder anorganische Partikel, wie Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Zirkoniumoxid Partikel zugesetzt werden. Insbesondere sind Nanopartikel-enthaltende Bindersysteme umfasst, die besonders gute Hafteigenschaften bedingen.
Der Haftvermittler umfasst in Ausführungsformen weitere Komponenten bzw. Additive wie z.B. Füllstoffe, Kompatibilitätsverbesserer, Stabilisatoren, Farbstoffe, Antioxidationsmittel, Thixotropierungsmittel usw. Diese sind herkömmlich bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. In Ausführungsformen sind die weiteren Komponenten bzw. Additive in einer Gesamtmenge im Bereich von 10 Gew.-% oder weniger, bevorzugt 1 bis 0,001 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Haftvermittlers, vorhanden.
Die Auftragungsart der Haftvermittlerschicht ist erfindungsgemäß nicht beschränkt. Es können alle herkömmlichen Beschichtungsprozesse verwendet werden.
In Ausführungsformen erfolgt das Beschichten über einen Nassbeschichtungsprozess. Dabei wird der Haftvermittler in flüssiger Form aufgetragen, z.B. als Lösung, Dispersion, Suspension oder Emulsion. Die Konzentration des Haftvermittlers ist nicht limitiert und liegt z.B. im Bereich von 1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 70 Gew.-%, mehr bevorzugt 20 bis 50 Gew.-%. Die Art des Nassbeschichtungsprozesses ist erfindungsgemäß nicht limitiert. Geeignete Nassbeschichtungsprozesse sind in Stand der Technik bekannt. Bevorzugt erfolgt das Aufträgen über einen Tauch-, Sprüh- oder Spritzprozess. Es sind aber auch alle anderen gängigen Applikationsweisen erfindungsgemäß umfasst. Nassbeschichtungsprozesse erlauben eine gleichmäßige, effektive und kostengünstige Auftragung der Haftvermittlerschicht.
Insbesondere liegt der Haftvermittler beim Nassbeschichtungsprozesses in der Form einer wässrigen Lösung vor, wobei das das Lösungsmittel Wasser umfasst. Die Art des Lösungsmittels kann aber variiert werden. Insbesondere sind Lösungsmittelmischungen erfindungsgemäß umfasst, wie z.B. Gemische aus Wasser und Alkoholen, wie Ethanol, Isopropanol oder t-Butylalkohol. Die Mischungsverhältnisse sind nicht limitiert und liegen z.B. im Bereich von 90:10 bis 10:90, bevorzugt von 80:40 bis 20:80, mehr bevorzugt von 60:40 bis 40:60 (Wasser : Alkohol). So ist eine besonders kostengünstige, effektiver und umweltfreundliche Auftragung möglich. Analog dazu kann der Haftvermittler in der Form einer wässrigen Dispersion, Suspension oder Emulsion vorliegen.
Im Fall einer Applikation der Haftvermittlerschicht über einen Nassbeschichtungsprozess umfasst das Verfahren bevorzugt weiter einen Schritt des Trocknens des beschichteten Bauteils vor dem Emaillieren. Das Trocknen kann zum Beispiel bei Temperaturen über Raumtemperatur von 21 °C erfolgen, wie z.B. im Bereich von 30 bis 200 °C, bevorzugt bei 50 bis 100 °C. Die Trocknung kann z.B. mit IR-Bestrahlung oder mit heißer Luft erfolgen. Dies erlaubt eine kostengünstige und schnelle Verfahrensführung, wobei sich insbesondere Stahlbauteile mit einer komplexen dreidimensionalen Geometrie (z.B. mit Hinterschneidungen) gut beschichten lassen.
In einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der Nassbeschichtung erfolgt die Beschichtung in einer kommerziell erhältlichen, serienmäßigen Tauch- oder Spritzwaschanlage. Dabei wird das Verfahren so durchgeführt, dass nach dem Waschen und ggf. Vorbehandeln des Stahlsubstrats die Applikation der Haftvermittlerschicht im Spülbad einer bestehenden Waschanlage erfolgt. Anschließend erfolgt ein Trocknen in der Trocknungsstufe der Emaillierungswaschanlage und die Applikation der Emailschicht. Dies hat den Vorteil, dass die Trocknungsstufe der Waschanlage für das Trocknen der Haftvermittlerschicht benützt werden kann und keine zusätzliche Trocknung nach dem Aufbringen der Haftvermittlerschicht nötig ist. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist deswegen aus energetischer Sicht besonders vorteilhaft. Alternativ zum Nassbeschichtungsprozess kann in Ausführungsformen das Beschichten über einen Pulverbeschichtungsprozess erfolgen. Geeignete Prozessbedingungen für Pulverbeschichtungen sind allgemein bekannt und erfindungsgemäß nicht limitiert. Das Aufträgen in Form einer Pulverbeschichtung hat den Vorteil, dass die Beschichtung sehr effektiv, kostengünstig und mit wenig apparativem Aufwand durchgeführt werden kann. Insbesondere entfällt bei einer Pulverbeschichtung der Schritt des Trocknens, der bei einem Nassbeschichtungsprozess nötig ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter einen Schritt des Reinigens des Stahlbauteils vor dem Beschichten. Geeignete Reinigungsprozesse sind erfindungsgemäß nicht limitiert. Bevorzugt ist der Schritt des Reinigens aber ausgewählt aus der Gruppe umfassend Waschen, Glühen, Entfetten, Beizen oder Kombinationen davon. So kann eine besonders effektive und kostengünstige Reinigung erfolgen.
Die Substratoberfläche kann vor dem Aufbringen des Haftvermittlers auch mechanisch, beispielsweise durch einen Strahlprozess unter Verwendung von Glasgranulat oder Korund, aufgeraut oder anderweitig chemisch oder physikalisch behandelt werden, um eine verbesserte Haftung zu erzielen. Alternativen zur mechanischen Aufrauhung sind beispielsweise Beizen, Ätzen, Bedampfen, Erodieren oder Fräsen. Daneben werden gegebenenfalls die zu beschichtenden Substrate zur Entfernung von Schmutz- und Fettresten durch Eintauchen der Substrate in Reinigungsbäder, beispielsweise gefüllt mit einer üblichen Detergenzlösung, gereinigt. Gegebenenfalls kann dieser Prozess durch Applikation von Ultraschall unterstützt werden.
Die Schichtdicke der resultierenden Haftvermittlerschicht ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. In Ausführungsformen wird die Haftvermittlerschicht in einer Schichtdicke im Bereich von 25 pm oder weniger, bevorzugt 0,01 -20pm, mehr bevorzugt 0,05-15 pm, weiter bevorzugt 0,1-10pm aufgetragen. Dadurch lässt sich eine hervorragende Haftung in Kombination mit einer effektiven und kostengünstigen Verfahrensführung erzielen. Die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht wird mittels Weißlicht-Interferenz oder Röntgenfluoreszenz gemessen.
Emaillierprozesse zum Applizieren der Emailschicht, wie Prozessbedingungen und Edukt- und Emailzusammensetzungen, sind herkömmlich bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Email im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Masse mit anorganischer Zusammensetzung, meist auf der Basis von Silikaten und Oxiden, die durch Schmelzen, Sintern oder Fritten, was einen kurz vor dem Zusammenschmelzen abgebrochenen Schmelzvorgang bedeutet, in meist glasig erstarrter Form hergestellt wird. Diese Masse wird, manchmal mit Zusätzen, in der Regel in einer oder mehreren Schichten auf ein Trägermaterial aufgebracht und bei hohen Temperaturen und kurzer Brenndauer geschmolzen, wobei meist ein Überzug des Trägermaterials angestrebt wird.
Die Schichtdicke der resultierenden Emailschicht ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. In Ausführungsformen wird die Emailschicht in einer Schichtdicke im Bereich von 1 mm oder weniger, bevorzugt 1-500 pm, mehr bevorzugt 5-250 pm, weiter bevorzugt 10-180 pm aufgetragen. Dadurch lassen sich besonders gute chemische und mechanische Eigenschaften des Emails, eine hervorragende Haftung zum Substrat in Kombination mit einer effektiven und kostengünstigen Verfahrensführung erzielen. Die Schichtdicke der Emailschicht wird mittels mikroskopisch an einem Querschliff gemessen.
Die Erfindung umfasst weiter ein emailliertes Stahlbauteil, das mit dem oben beschriebenen Verfahren erhältlich ist. Das erfindungsgemäße Stahlbauteil unterscheidet sich strukturell von emaillierten Stahlbauteilen, die mit den oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden. Deswegen besitzen die erfindungsgemäßen emaillierten Stahlbauteile eine verbesserte Haftung des Emails zum Stahlsubstrat, auch bei einer geringen Gesamtmenge an Haftmetall. Deswegen kann eine Vielzahl von Stahlsorten als Substrat eingesetzt werden. Weiter weist das emailliertes Stahlbauteil eine hervorragende chemische und mechanische Stabilität, wie Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Wasser oder Dampf, Korrosionsbeständigkeit, Kratzfestigkeit oder Reinigbarkeit, auf. Das emaillierte Stahlbauteil ist zusätzlich für eine Vielzahl von Verwendungen, insbesondere für Verwendungen in Lebensmittelkontaktbereich, geeignet.
Emaillierte Stahlbauteile gemäß der vorliegenden Erfindung sind für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Insbesondere können die emaillierten Stahlbauteile in einem Küchengerät, bevorzugt einem Backofen, insbesondere als Backrohr, Backblech oder Mulde, sowie als Zubehörteil in oder am Garraum, wie z.B. Heißluftleitbleche, Grillroste, Grillspießgestänge, Aufnahmegitter für Backbleche, Teleskopauszüge, Schwadenleisten, und/oder Luftausblasblenden verwendet werden.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Stahlbauteils, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Stahlbauteils;
Beschichten des Stahlbauteils mit einer Haftvermittlerschicht, umfassend mindestens ein Haftmetall oder ein Haftmetalloxid oder ein Salz davon, und einen Binder; Emaillieren des beschichteten Stahlbauteils.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Haftvermittlerschicht ein Sol-Gel-basiertes System ist.
3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Haftmetall ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Nickel, Kobalt, Kupfer, Zinn, Eisen, Molybdän oder Arsen, bevorzugt Nickel, Kupfer, Eisen oder Molybdän und wobei das Haftmetall bevorzugt als Oxid, in elementrarer Form, oder als ein Salz davon eingesetzt wird.
4. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Binder ein anorganischer Binder ist.
5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei der anorganische Binder ein Oxid-basierter Binder ist, der bevorzugt ausgewählt ist aus Aluminiumoxid-basierten Bindern, Titanoxid-basierten Bindern oder Silikat-basierten Bindern.
6. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Binder ein organischer Binder ist, der sich beim Emaillierschritt thermisch zersetzt, wobei der Binder bevorzugt ein Binder auf Polymerbasis ist.
7. Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Binder auf Polymerbasis ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Epoxid-basierte Binder, Acrylat-basierte Binder, wie Poly(meth)acrylat-Binder, Polyester-basierte Binder, Polyurethan-basierte Binder, Polycarbonat-basierte Binder, Gummi-basierte Binder, wie Gummi Arabicum-Binder, oder Kombinationen davon.
8. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Beschichten über einen Nassbeschichtungsprozess erfolgt, bevorzugt über einen Tauch-, Sprüh-, oder Spritzprozess, wobei das Lösungsmittel bevorzugt Wasser umfasst.
9. Das Verfahren nach Anspruch 8, weiter umfassend einen Schritt des Trocknens des beschichteten Bauteils vor dem Emaillieren.
10. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Beschichten über einen Pulverbeschichtungsprozess erfolgt.
11. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend einen Schritt des Reinigens des Stahlbauteils vor dem Beschichten, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend Waschen, Glühen, Entfetten, Beizen oder Kombinationen davon.
12. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Haftvermittlerschicht in einer Schichtdicke im Bereich von 25 pm oder weniger, bevorzugt 0,01 -20pm, mehr bevorzugt 0,05-15 pm, weiter bevorzugt 0,1-10pm aufgetragen wird.
13. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Emailschicht in einer Schichtdicke im Bereich von 1 mm oder weniger, bevorzugt 1-500 pm, mehr bevorzugt 5-250 pm, weiter bevorzugt 10-180 pm aufgetragen wird, wobei die Schichtdicke mittels mikroskopisch an einem Querschliff gemessen wird.
14. Emailliertes Stahlbauteil, erhältlich mit einem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verwendung eines emaillierten Stahlbauteils nach Anspruch 14 in einem Küchengerät, bevorzugt einem Backofen, insbesondere als Backrohr, Backblech oder Mulde, sowie als Zubehörteil in oder am Garraum, wie z.B. Heißluftleitbleche, Grillroste, Grillspießgestänge, Aufnahmegitter für Backbleche, Teleskopauszüge, Schwadenleisten, und/oder Luftausblasblenden.
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