DE2212200C3 - Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Polyamid-Harz - Google Patents
Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Polyamid-HarzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung einer Metalloberfläche mit
einem Polyamidharz.
Es ist ein Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes mit einem festen Harz bekannt, bei dem
ein Pulver des Harzes, das als Schicht aufgetragen werden soll, in einem organischen Dispersionsmittel
dispergiert und elektrophoretisch auf den Gegenstand abgeschieden und anschließend ausgebacken wird.
Neben diesem elektrophoretischen Verfahren ist zur Herstellung von Nylon-Überzügen ein Verfahren unter
Verwendung von Pulver als auch ein elektrostatisches Verfahren bekannt.
Das erstgenannte Verfahren hat demgegenüber jedoch mehrere Vorteile, so beispielsweise, daß keine
Verschlechterung der Beschichtung durch Wärmeeinwirkung eintritt, daß eine gute Haftung der Beschichtung
auf dem beschichteten Gegenstand gegeben ist, daß die Dicke der Beschichtung gleichmäßig ist, daß nur
wenig Harz-Pulver verlorengeht, daß ferner eine relativ hohe Ablagerungsgeschwindigkeit gegeben ist und daß
— bei Verwendung von Wasser als Dispersionsmittel — keine Gase oder Rost erzeugt werden.
Dieses Verfahren konnte jedoch seither nicht zur Herstellung von Nylon-Überzügen verwendet werden,
da kein organisches Dispersionsmittel zur Verfugung stand, das eine stabile Elektrophorese gewährleistete.
Andererseits ist die Herstellung von Nylon-Überzügen erstrebenswert, da es sich bei Nylon um ein Polyamidharz
mit ausgezeichneter Abriebs- und Korrosionsfestigkeit und einem im Vergleich zu anderen Harzen
besonders hohen spezifischen Gewicht handelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung von
Metalloberflächen zu schaffen, das es auch ermöglicht, Polvamidharz- Pulver auf einer Metalloberfläche abzu
scheiden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß tine Mischung, die in einem geeigneten Verhältnis Methyläthylketon
und Trichloräthylen enthält, und der, wenn notwendig. Tetrachlorkohlenstoff beigegeben ist, ein
geeignetes Dispersionsmittel darstellt, das Polyamidharz gleichmäßig dispergiert und seine effiziente
Abscheidung im Wege der Elektrophorese ermöglicht.
Demgemäß ist ein Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Polyamidharz
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamidharz-Pulver in einem aus einer
Mischung von Methyläthylketon und Trichloräthylen bestehenden Dispersionsmittel zusammen mit einem je
nach Bedarf zugegebenen Schmiermittel dispergiert und auf der zu beschichtenden Metalloberfläche
abgeschieden wird. Anstelle des Trichloräthylens kann auch Tetrachlorkohlenstoff der Lösung beigemischt
werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden im einzelnen erläutert. Dabei wird auf die
Zeichnungen Bezug genommen.
Die Fig. 1 und 2 stellen perspektivische Ansichten von Gegenständen dar, deren schraffierte Bereiche 3
gemäß der Erfindung mit einem Überzug von Nylon 12
versehen und dann ausgebacken worden sind.
Bei dem Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung von Polyamidharz-Pulver gemäß der Erfindung
wird ein Dispersionsmittel verwendet, das eine Mischung im Verhältnis von ungefähr 2 :1 von Methyläthylketon
(im folgenden: MEK) und Trichloräthylen (im folgenden: Trichlen) darstellt, der eine kleine Menge
von Tetrachlorkohlenstoff beigegeben ist, wobei die Menge dieser Beigabe von dem Dispersionszustand des
Harz-Pulvers abhängt. Im einzelnen hängt dabei das Mischungsverhältnis der einzelnen Bestandteile in der
Mischung von der A.rt des verwendeten Polyamidharzes und der Partikelgröße des Pulvers ab. Wie aus den
Beispielen hervorgeht, wird das Mischungsverhältnis so gewählt, daß das Polyamidharz-Pulver vollständig
gleichmäßig in Richtung der Tiefe der durch die Mischung gebildeten Lösung verteilt ist. Ein festes
Schmiermittel, das in dem Dispersionsmittel ebenfalls dispergiert ist, kann zusammen mit dem Polyamid-Pulver
in der Lösung dispergiert und abgeschieden werden, wie in den Beispielen 2 und 5 dargetan.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele angegeben:
Zunächst werden 25 g von feinem Nylon 12-Pulver
von weniger als 120 mesh Siebfeinheit in 1000 cm3 (bei 20° C) einer Lösungsmischung gegossen und umgerührt,
die aus zwei Teilen MEK und einem Teil Trichlen als Dispersionsmittel besteht. Falls das Nylon-Pulver auf
der Oberfläche schwimmt, wird etwas mehr MEK beigegeben. Sinkt das Pulver jedoch, dann wird etwas
mehr Trichlen beigegeben, um das spezifische Gewicht der Lösung so einzustellen und zu stabilisieren, daß das
Nylon-Pulver in der Lösung gut dispergiert ist.
Dann wird eine Stahlplatte (120 χ 120 χ 0,8 mm), die mit Nylon beschichtet werden soll, in die so
gewonnene Dispersionslösung eingetaucht. Diese Platte wird dann als Anode und der Tank, in dem sich die
Lösung befindet, als Kathode verwendet. Dann wird ein elektrisches Potential mit einem Gradienten von
500 V/cm an die beiden Elektroden angelegt. Dadurch wird die Elektrophorese in Gang gesetzt. Auf der
Oberfläche der mit der Schieb«, zu versehenden
Stahlplatte ergibt sich dann eine Abscheidung des Nylon-Pulvers. Ungefähr 5 s Stromfluß ergeben eine
Abscheidung von Nylon von ungefähr 10 mg/cm-·. Nach der Abscheidung des Nylons auf der Stahlplatte wird
diese im V» ege der Hochfrequenz-Indüktions-Erhitzung ausgebacken. Man erhält dann eine Nylon-Schicht mit
der gleichmäßigen Dicke von 0,19 ±0,015 mm.
10
Der Dispersion des Nylon-Pulvers in den Dispersionsmitteln gemäß Beispiel 1 wird Molybdändisulfid
(800 mesh) der Menge nach zu 5% des Nylon-Pulvers beigegeben. Nach dem Umrühren wird die Lösung
durch Hinzufügen einer kleinen Menge Trichlen eingestellt. Nach Durchführung der Elektrophorese in
der im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen Weise erhält man eine dichte Nylon-Schicht. Die
erzielte Nylon-Schicht, die das Molybdändisulfid enthält, hat eine Dicke von ungefähr 0,2 mm.
Zunächst werden 50 g eines Polyamidharzes (Nylon 12-Pulvers) einer Siebfeinheit von weniger als
150 mesh in 1000 cm3 (bei 200C) einer gemischten
Lösung von 7 Teilen MEK, 2 Teilen Trichlen und 1 Teil Tetrachlorkohlenstoff geschüttet. Während des Umrührens
wird die Lösung so durch Hinzufügen kleiner Mengen der einzelnen Lösungsmittel eingestellt, daß
sich eine gute Dispersion des Polyamidharz-Pulvers ergibt. Schwimmt beispielsweise das Harz auf der
Oberfläche, dann wird etwa MEK hinzugefügt; sinkt das Polyamidharz, so fügt man Trichlen oder Tetrachlorkohlenstoff
in kleinen Mengen hinzu.
Die derart eingestellte dispergierte Lösung wird als Bad für die Elektro-Abscheidung verwendet. Unter
Verwendung des Tanks als Kathode und einer Stahlplatte (120 χ 120 χ 0,8 mm), die mit der Beschichtung
versehen werden soll, als Anode, wird ein elektrisches Potential mit einem Gradienten von
500 V/cm an die Elektroden angelegt. Dann wird die Elektrophorese in Gang gesetzt. Nach etwa 9 s
anhaltendem Stromfluß bildet sich auf der Stahlplatte eine Schicht. Die Stahlplatte wird dann einer Hochfrequenz-Induktions-Erhitzung
zum Zwecke des Ausbakkens der Schicht ausgesetzt. Es bildet sich eine Schicht
aus Polyamidharz auf der Stahlplatte von ungefähr 10 mg/cm2.
Zunächst werden 40 g feines Pulver von Nylon 12 einer Siebfeinheit von weniger als 120 mesh in 1000 cm3
(bei 2O0C) einer Lösung gegossen und umgerührt, welche aus 2 Teilen MEK und 1 Teil Trichlen besteht.
Wiederum wird, wenn das Nylon-Pulver an der Oberfläche schwimmt, eine kleine Menge MEK
zugegeben; sinkt das Nylon, wird eine kleine Menge Trichlen beigegeben, um so das spezifische Gewicht der
gemischten Lösung derart einzustellen und zu stabilisieren, daß das Nylon-Pulver gut dispergiert ist. Eine
Stahlplatte derart, wie sie auch im Beispiel 1 benützt wurde, wird dann in die derart vorbereitete Lösung
eingetaucht. Die Elektrophorese wird zu denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt. Es ergibt sich
eine Schicht von ca. 15 mg/cm2 auf der Oberfläche der
Stahlplatte. Nach dem Ausbacken unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 ergibt sich eine
Nylon-Schicht einheitlicher Dicke von 0,31 ±0,05 mm.
Es werden 25 g von einem Pulver (150 mesh) von Nylon und ein Zusatz von Molybdändisulfid (800 mesh),
wobei das Molybdändisulfid der Menge nach 5 Gewichts-Prozent des Nylon-Pulvers beträgt, in eine
Lösung nach Beispiel 3 eingebracht und umgerührt. Dann wird der Art, wie sie in Beispie! 3 benützt wurde, in
die derart bereitete Lösung eingetaucht. Nach 15 s Stromfluß unter denselben Bedingungen wie in Beispiel
3 ergibt sich eine Nylon-Schicht, die Molybdändisulfid enthält, von ungefähr 11 mg/cm2 auf der Oberfläche der
Stahlplatte.
In den Beispielen 1 bis 5 ist die Platte vollständig entfettet im Wege einer herkömmlichen Vorbehandlung
und dann mit Wasser gewaschen worden. Die oben angegebenen Beispiele sind experimenteller Natur. Das
folgende Beispiel 6 gibt eine praktische Anwendung.
Als Gegenstände, die mit einer Beschichtung versehen werden, sind in den F i g. 1 und 2 ein Kipphebel
t und ein Teil 2 einer Kipphebelwelle gezeigt. Der schraffierte Bereich 3 wird elektrophoretisch beschichtet
und ausgebacken und auf diese Weise mit Nylon 12
unter den Bedingungen, wie das in Beispiel 1 angegeben ist, beschichtet. Der Kipphebel 1 und die Welle 2 wurden
dann in einen Automobilmotor eingebaut (Wasserkühlung, 4 Zylinder, OHV-Abgasabführung, 1490 cm3,
Abgabeleistung 70 PS). Die Maschine wurde dann Laufversuchen unterzogen. Es zeigten sich keine
Ablösungen der Beschichtung; die Beschichtung zeigte keine schlechteren Eigenschaften als herkömmliche
Kupfer- oder Bleilager.
Das mit einer Nylon-Schicht überzogene Lager ist weit weniger teuer als Kupfer- oder Bleilager.
Zusätzlich zu diesen Kosten- und Produktionsvorteilen hat die Nylon-Beschichtung ferner den Vorteil, daß sie
frei von einem Abrieb vor eintretender ölzirkulation beim Start eines Motors ist. Das ist ein direktes Ergebnis
der selbstschmierenden Eigenschaften des Harzes. Durch die Verhinderung eines Abriebs oder einer
abgestuften Abnützung von Kipphebel und Kipphebelwelle wird ein langer wartungsfreier Lauf erzielt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung
einer Metalloberfläche mit einem Polyamidharz, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamidharz-Pulver in einem aus einer Mischung
von Methyläthylketon und Trichloräthylen bestehenden Dispersionsmittel zusammen mit einem je
nach Bedarf zuzugebenden Schmiermittel dispergiert und auf der zu beschichtenden Metalloberfläche
abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersionsmittel ferner Tetrachlorkohlenstoff
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel ein festes pulverförmiges
Schmiermittel verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischungsverhältnis des Methyläthylketons
und desTrichloräthylens ein Mischungsverhältnis von ungefähr 2 :1 verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyamidharz-Pulver Nylon-Pulver
verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel Molybdändisulfid
verwendet wird.
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