DE2212200C3 - Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung einer Metalloberfläche mit einem Polyamid-Harz - Google Patents

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:

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.

Beispiel 4

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.

Beispiel 5

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.

Beispiel 6

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)

Patentansprüche:

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.