DE2119884C3

DE2119884C3 - Überzugsmittel für Stahl und Verfahren zum Erzeugen eines Überzugs damit

Info

Publication number: DE2119884C3
Application number: DE2119884A
Authority: DE
Inventors: Norman Edmund Parkfields Drive Derby Ballard (Grossbritannien)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2119884A1; DE2119884B2; IT951927B; FR2090721A5; US3776747A; GB1352849A

Description

Die Erfindung betrifft ein silikat- und metallpulverhaltiges, wäßriges Überzugsmittel für Stahl und ein Verfahren zum Erzeugen eines Überzugs damit. Derartige Überzüge sind häufig erforderlich, um Metallteile gegen Korrosion durch atmosphärische Bestandteile zu schützen und häufig wird hierzu ein Farbüberzug benutzt. Schwierigkeiten bereitet es, wenn ein solcher Schutzüberzug auch noch hohen Temperaturen ausgesetzt wird und zudem noch mit einer salzhaltigen Atmosphäre gerechnet werden muß.

Ein Anwendungsfall, wo derartige Umstände zusammentreffen können, ist der Kompressor von Gasturbinenstrahltriebwerken, die während eines großen Teils ihrer Betriebszeit über dem Meer eingesetzt sind.

Durch die CH-PS 2 70 256 ist eine mit Zinkpulver pigmentierte Anstreichfarbe auf Kaliumsilikatbasis für Stahloberflächen bekannt, die einer Wärmebehandlung zwischen 95° C und 150⁰C in einer feuchtigkeitsfreien Atmosphäre nach einer Lufttrocknung ausgesetzt wird.

Aus der US-PS 34 23 229 ist ein Schutzüberzug bekannt, bei welchem Zink und Aluminium in einem Kaliumsilikatbinder benutzt werden. Hierbei ist es zwingend, daß eine Kombination von Zinkpulver und von Aluminiumpulver benutzt wird, wobei das beste Verhältnis von Aluminiumpulver zu Zinkpulver bei etwa 1 :1 liegt. Dieser Überzug, der vorzugsweise für so Schmuckgegenstände gedacht ist, erfordert zur Aufbringung drei getrennte Herstellungsstufen, wobei in der ersten Stufe das Substrat aufgebracht wird, in der zweiten Stufe eine Trocknung erfolgt und in der dritten Stufe eine wäßrige saure Lösung aufgetragen wird, um den Überzug auszuhärten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Schutzüberzug zu schaffen, der insbesondere auch hohen Temperaturen in einer korrosiven, beispielsweise salzhaltigen Atmosphäre dauerhaft standhalten kann. w>

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch ein Überzugsmittel gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1. Das Aluminiumpulver ist dabei zweckmäßig in einem Gewichtsanteil von 1 bis 1,75 vorhanden.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zu Grunde, '·"> ein Verfahren zur Erzeugung eines solchen Überzuges auf einer Stahloberfläche zu schaffen, welches einfacher durchführbar ist als bekannte Verfahren und nach dem Auftragen nur noch eine Wärmebehandlung erfordert

Gelöst wird die gestellte Aufgabe verfahrensmäßig durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 2 angegebenen Mittel

Dabei kann die Aufbringung des Überzugs auf den Stahlkörper zweckmäßigerweise nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3 elektrophoretisch hergestellt werden.

Wenn der Überzug aufgesprüht werden soll, dann besteht die bevorzugte Zusammensetzung aus einem Gewichtsteil einer 50%igen wäßrigen Lösung aus Kalium-Silikat, I¹A Gewichtsteilen granuliertem Aluminiumpulver und V₂ Gewichtsteil Wasser.

Wenn die Farbe jedoch durch Elektrophorese aufgebracht werden soll, besteht eine bevorzugte Zusammensetzung aus einem Gewichtsteil 50°/oiger wäßriger Lösung von Kalium-Silikat 2 Gewichtsteilen Aluminium-Pulver und 1V₂ Gewichtsteil Wasser.

Das bevorzugte Verfahren der Aufbringung besteht darin, eine Trockenbehandlung nach Aufbringung des Farbüberzuges durchzuführen, indem dieser zunächst an der Luft getrocknet wird, dann bei einer Temperatur von 150⁰C bis 190° C 2 Stunden einer Trockenbehandlung ausgesetzt wird und abschließend 2 Stunden bei 560⁰C getrocknet wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Überzugsmittel durch Mischung eines Gewichtsteiles einer 50%igen Lösung von Kalium-Silikat in Wasser mit IV4 Gewichtsteilen feingranuliertem Aluminiumpulver hergestellt, dessen Partikelgröße zwischen 5 und 10 μπι liegt, wobei das Aluminiumpulver wachsfrei ist und wobei ein halber Gewichtsteil Wasser hinzugefügt wurde, um eine versprühbare Flüssigkeit zu erhalten.

Dann wurde das Überzugsmittel auf Versuchsplatten aufgespritzt, die aus 12%igem Chromstahl bestanden. Der feuchte Überzug wurde dann 15 Minuten lang an der Luft getrocknet, wodurch ein Überzug von 12,7 bis 50,8 · 10~³mm Dicke erhalten wurde. Die Versuchsstücke wurden dann bei Temperaturen zwischen 150° und 190⁰C 2 Stunden lang getrocknet und abschließend weitere 2 Stunden bei 56O⁰C getrocknet. Die Versuchsstücke wurden dann im Hinblick auf ihre Beständigkeit des Überzugs gegenüber Schmierölen, hydraulischen Flüssigkeiten, öl, Brennstoff und verschiedenen Kühlmitteln überprüft und es zeigte sich, daß der Überzug durch Berührung mit diesen Flüssigkeiten nicht beeinträchtigt wurde. Die Versuchsstücke wurden danach hinsichtlich ihres Widerstandes gegenüber trockener Hitze überprüft und es zeigte sich, daß der Überzug Temperaturen bis 65O⁰C widerstehen konnte. Ähnliche Versuchserhitzungen auf 450⁰C, denen eine Besprühung mit einer Salzlösung folgte, zeigten, daß die Versuchsstücke eine befriedigende Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Meeresatmosphäre zeigten. Ähnliche Versuche, bei denen Versuchsstücke mit stark beschädigten Überzügen benutzt wurden, zeigten, daß durch den Überzug den nicht überzogenen Flächen durch elektrolytische Vorgänge ein Schutz verliehen wurde. Schließlich wurden Erosionsversuche durchgeführt unter Benutzung einer genau überwachten Sandstrahltechnik, und es zeigte sich, daß die Versuchsstücke wenigstens ebenso gut waren wie alle anderen verfügbaren Überzüge.

Bei einer zweiten Gruppe von Versuchen wurde eine unterschiedliche Farbmischung benutzt. Hierbei wurde 1 Gewichtsteil der Silikat-Lösung mit zwei Gewichtsteilen Aluminiumpulver gemischt und es wurde 1

Gewichtsteil Wasser hinzugefügt In diesem Falle wurden ähnliche Versuchsstücke durch Elektrophorese überzogen, d.h. sie wurden in die Flüssigkeit eingetaucht und es wurde ein elektrischer Strom zwischen V4 Ampere und V₂ Ampere pro 6,45 cm² durch die Versuchsstücke und die Flüssigkeit V₂ bis IV₂ Minuten lang hindurchgeschickt Diese Farbmischung und Ablagerungsbehandlung ergab einen Überzug von 20,3 bis 50,8 · ΙΟ-³ mm Stärke, und dieser Oberzug war im übrigen dem Oberzug sehr ähnlich, der bei der ersten Versuchsgruppe erhalten wurde, und es fand auch hier

unter ähnlichen Bedingungen eine Trocknung statt, und schließlich ergaben sich ähnliche Versuchsergebnisse. Es wird angenommen, daß die unterschiedliche Farbzusammensetzung notwendig ist, wegen der unterschiedlichen Beweglichkeit der Bestandteile, wenn sie durch Elektrophorese aufgebracht werden.

Es können verschiedene Abwandlungen getroffen werden, ohne daß dadurch die Güte des Überzugs beeinträchtigt würde. Insbesondere kann anstelle von Chromstahl auch ein anderer Stahl auf diese Weise überzogen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Silikat- und metallpulverhaltiges wäßriges Überzugsmittel für Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß es neben Wasser aus V₂ bis 2 Gewichtsteilen Kalium silikat und 1 bis 2 Gewichtsteilen Aluminiumpulver besteht

2. Verfahren zum Erzeugen eines Überzugs auf Stahl aus dem Mittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgetragene Mittel nach dem Trocknen zuerst zwei Stunden auf 150 bis 190⁰C und dann zwei Stunden auf 560⁰C gehalten wird.

3. Verfahren zum Erzeugen eines Überzugs auf Stahl aus dem Mittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einer Mischung aus einem Gewichtsteil 50%-iger Kaliumsilikatlösung, 2 Gewichtsteilen Aluminiumpulver und 1V₂ Gewichtsteilen Wasser elektrophoretisch aufgebracht wird.