DE10014486C2 - Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht auf
Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschichtende Oberfläche
aufgeraut ist, wobei eine Hartstoffschicht, vorzugsweise ein
Aluminiumoxid-Titandioxid-Pulvergemisch auf die aufgeraute Oberfläche des
Gegenstandes thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf die aufgesprühte
Schicht aufgetragen und eingebrannt wird.
Die Erfindung wird vorzugsweise zum Beschichten von Küchengefäßen wie
Töpfen, Pfannen jeder Art und Ausführung und Blechen, z. B. Pizzableche,
Backbleche usw., sowie zur Herstellung von Maschinenbauteilen mit hoher
Abriebfestigkeit und Antihafteigenschaften wie Backwalzen, Führungsschienen
oder Gleitschienen angewendet.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Aufbringen einer
Antihaftschicht auf Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschich
tende Oberfläche aufgeraut ist, wobei eine Hartstoffschicht, vorzugsweise eine
Aluminiumoxid-Titanoxid-Schicht, auf die aufgeraute Oberfläche des
Gegenstandes mittels Plasma thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf
die aufgesprühte Schicht aufgetragen und eingebrannt wird bekannt.
Nach DE 36 04 762 C2 ist ein Verfahren zum Beschichten von Küchengefäßen
mit einer Antihaftschicht bekannt, bei dem auf eine vorbehandelte Oberfläche
eine Haftgrundschicht, darauf eine Hartstoffschicht und darauf die Antihaft
schicht aufgetragen werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der zur Gewährleistung einer guten Haftung
der Hartstoffschicht erforderliche Aufwand zur Aufbringung einer
Haftgrundschicht.
Nach DE 44 34 425 C2 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Antihaftbeschich
tung auf der Oberfläche eines verhältnismäßig weichen Metallsubstrates bekannt,
bei dem die Metalloberfläche aufgeraut wird und eine Hartstoffschicht mit
bestimmten Kenngrößen aufgetragen wird.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die teilweise geringe Haftung zwischen
Metalloberfläche und Hartstoffschicht.
Nach EP 0 523 761 B1 und DE 38 44 522 C2 sind Verfahren zum Beschichten
von Haushaltsgegenständen mit einer Antihaftschicht bekannt, bei dem eine
Oberfläche durch Plasmaspritzen mit einer porösen Hartstoffschicht versehen
wird und die unteren Lagen dieser porösen Hartstoffschicht mit einem Einbrenn
lack aufgefüllt und danach die oberen Lagen mit einer Antihaftschicht ausgefüllt
werden.
Nachteilig bei diesen Verfahren sind die teilweise geringe Haftung zwischen
Metalloberfläche und Hartstoffschicht und der hohe technologische Aufwand
zum lagenweisen Ausfüllen der porösen Hartstoffschicht, welches unter Serienbe
dingungen praktisch unmöglich ist.
Nach EP 0 331 155 B1 ist ein Verfahren zum Beschichten von Haushaltsgegen
ständen mit einer Antihaftschicht bekannt, bei dem eine Oberfläche durch
Plasmaspritzen lagenweise mit porösen Hartstoffschichtlagen versehen wird,
wobei die Korngröße der verwendeten Hartstoffpulver von der Oberfläche des
Grundkörpers zur Antihaftschicht zunimmt.
Nachteilig bei diesem Verfahren sind die teilweise geringe Haftung zwischen
Metalloberfläche und Hartstoffschicht und der hohe technologische Aufwand
zum lagenweisen Auftrag verschiedener poröser Hartstoffschichtlagen.
Nach EP 0 365 485 B1 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht
auf eine aufgeraute Oberfläche eines Gegenstandes bekannt, wobei die Tempera
tur des Gegenstandes vor und während des Aufsprühens mindestens 400°C
beträgt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die unter Serienbedingungen nicht, oder nur
mit äußerst hohem technischen Aufwand zu realisierende Einhaltung der relativ
hohen Teiletemperatur.
Nach EP 0 510 546 B1 ist ein Verfahren zum Beschichten von Haus- und
Küchengerätschaften bekannt, wobei in die Oberfläche eines metallischen Grund
körpers Rillen eingebracht werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe technologische Aufwand zum
Einbringen der Rillen, die einer dauerhaften Haftung zwischen Metalloberfläche
und Hartstoffschicht dienen sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer
Antihaftschicht auf Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschich
tende Oberfläche aufgeraut ist, wobei eine Hartstoffschicht, vorzugsweise aus
einem Aluminiumoxid-Titandioxid-Pulvergemisch, auf die aufgeraute Oberfläche
des Gegenstandes mittels Plasma thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht
auf die aufgesprühte Schicht aufgetragen und eingebrannt wird anzugeben, das
bei Verzicht auf eine Haftschicht eine gute und dauerhafte Haftung der Hartstoff
schicht auf der Oberfläche des Gegenstandes ermöglicht und das einen einfachen
und haltbaren Auftrag der Antihaftschicht auf die Hartstoffschicht ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von
Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die thermische Vorbe
handlung des zu beschichtenden Gegenstandes
wird dessen Spannungsfreiheit sichergestellt und durch die Kombination von
Sandstrahlen und Strahlen mit einem Hochdruckwasserstrahlverfahren gelingen
sowohl eine exzellente Reinigung der Oberfläche als auch eine Überlagerung
einer Makrowelligkeit mit einer Mikroporigkeit, die eine optimale Vorbereitung
für die anschließende Plasmabeschichtung bedeuten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
beschichteten Gegenstandes,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Schichtaufbaus einer nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Oberfläche,
Fig. 3 die Überlagerung von Makroprofil und Mikroprofil an der Oberfläche
und
Fig. 4 eine Bahnkurve der Brennerbewegung.
In Fig. 1 ist die Oberfläche einer metallischen Bratpfanne dargestellt. Die
Oberfläche ist rückstandsfrei gereinigt und weist die in Fig. 3 erläuterte Überla
gerung eines Makroprofils MaP mit Makrowelligkeit mit einem Mikroprofil MiP
mit Mikroporigkeit auf, die durch die Kombination von Sandstrahlen und Strah
len mit einem Hochdruckwasserstrahlverfahren erzielt worden ist.
Der Schichtaufbau ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die nach dem Sandstrahlen auf dem
Trägerwerkstoff TrW aufgetragene Hartstoffschicht HS weist eine poröse Struk
tur auf und ist von dem Haftvermittler (bei zweischichtigem Aufbau) bzw.
BaseCoat Bc (bei dreischichtigem Aufbau) vollständig ausgefüllt und auch an
ihren höchsten Stellen vom Haftvermittler bedeckt. Die aus Hartstoffschicht und
Haftvermittler bestehende Basisschicht wurde 6 min bei 240°C gesintert und
weist noch keine glatte Oberfläche auf. Nach dem Sintern der Basisschicht und
des Primers wurde diese mit einer Antihaftschicht auf PTFE-Basis bedeckt,
wodurch die Täler der Hartstoffschicht weiter abgeflacht wurden.
In Abhängigkeit vom Einsatzfall kann auch auf die Aufbringung einer
Basisschicht verzichtet werden und der Primer direkt auf die durch die Wasser
strahlbehandlung und das sich daraus ergebende Hartstoffschicht-Profil mit
Makro- und Mikrorauhigkeit aufgetragen werden. Dies geschieht ebenfalls in der
Art, dass der Primer die Hartstoffschicht vollständig, mit welligem Profil bedeckt.
TrW Trägerwerkstoff
HS Hartstoffschicht
Bc BaseCoat
Zs Zwischenschicht
Tc TopCoat
MaP Makroprofil
MiP Mikroprofil
SB Streubreite des Plasmastrahls
OsBB Oszillierende Brennerbewegung
BM mittlere Bahnkurve
HS Hartstoffschicht
Bc BaseCoat
Zs Zwischenschicht
Tc TopCoat
MaP Makroprofil
MiP Mikroprofil
SB Streubreite des Plasmastrahls
OsBB Oszillierende Brennerbewegung
BM mittlere Bahnkurve
Claims (12)
1. Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht (4) auf Oberflächen eines
Gegenstandes (1), bei dem die zu beschichtende Oberfläche aufgeraut ist, wobei
eine Hartstoffschicht (2), vorzugsweise eine Aluminiumoxid-Titandioxid-
Schicht, mittels Plasma auf die aufgeraute Oberfläche des Gegenstandes
thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht (4) auf die aufgesprühte Schicht
aufgetragen und eingebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
der zu beschichtende Gegenstand (1) vor dem Aufrauen seiner zu beschich tenden Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 420°C und 450°C erhitzt wird,
diese Temperatur zwei bis zehn Minuten gehalten wird,
der zu beschichtende Gegenstand (1) anschließend rasch auf eine Temperatur von ca. 100°C abgekühlt wird,
anschließend durch Sandstrahlen aufgeraut wird,
anschließend durch einen Hochdruckwasserstrahl gestrahlt wird,
die Hartstoffschicht (2) mittels Plasma aufgetragen wird,
ein Haftvermittler (3) aufgetragen wird
und darauf schließlich die Antihaftschicht (4) aufgetragen wird.
der zu beschichtende Gegenstand (1) vor dem Aufrauen seiner zu beschich tenden Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 420°C und 450°C erhitzt wird,
diese Temperatur zwei bis zehn Minuten gehalten wird,
der zu beschichtende Gegenstand (1) anschließend rasch auf eine Temperatur von ca. 100°C abgekühlt wird,
anschließend durch Sandstrahlen aufgeraut wird,
anschließend durch einen Hochdruckwasserstrahl gestrahlt wird,
die Hartstoffschicht (2) mittels Plasma aufgetragen wird,
ein Haftvermittler (3) aufgetragen wird
und darauf schließlich die Antihaftschicht (4) aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlge
schwindigkeit zwischen 50 K/min und 60 K/min beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils
zwei gegenüberliegende Oberflächen des zu beschichtenden Gegenstandes (1)
gleichzeitig sandgestrahlt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die gestrahlte Oberfläche mittels Hochdruckwasserstrahl profiliert wird
und, wobei der Druck des Hochdruckwasserstrahles zwischen 1500 bar und 4000 bar
beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass dem Hochdruckwasserstrahl Abrasivmittel zugesetzt sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass das Aufbringen der Hartstoffschicht (2) mittels eines seitlich oszillieren
den Brenners erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass der zu beschichtende Gegenstand (1) für eine Zeitdauer zwischen
drei und sechs Minuten bei einer Temperatur zwischen 425°C und 450°C gehal
ten wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass der Auftrag der Hartstoffschicht in höchstens zwei Schichten mit
gleicher Korngröße erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße
überwiegend zwischen 22 µm und 45 µm beträgt und Restmengen anderer
Korngrößen entsprechend üblicher Korngrößenverteilungskurve der Pulverher
steller enthalten sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass als Haftvermittler (3) ein Basislack auf Lösungsmittel- oder
Wasserbasis und/oder ein Primer auf Wasserbasis verwendet wird und der
Haftvermittler (3) die Körner der Hartstoffschicht (2) vollständig bedeckt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus
Hartstoffschicht (2) und Haftvermittler (3) bestehende Basisschicht zur
Herstellung eines 3-Schicht-Antihaftsystems für etwa sechs Minuten bei etwa
240°C gesintert wird, anschließend ein Primer aufgetragen und bei 50°C getrock
net wird und danach ein TopCoat aufgetragen und bei 420°C-430°C ca. 6 min
gesintert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus
Hartstoffschicht (2) und Haftvermittler (3) bestehende Basisschicht zur Herstel
lung eines 2-Schicht-Antihaftsystems für etwa drei Minuten bei etwa 50°C
getrocknet wird, ein Top-Coat auf PTFE-Basis aufgetragen wird und die gesamte
Schichtenfolge (2, 3, 4) für etwa sechs Minuten bei 20°C bis 425°C gesin
tert wird.
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