DE69820181T2

DE69820181T2 - Mehrschichtige Antihaft-Beschichtung mit verbesserter Härte für einen Träger aus Aluminium, Gegenstände und Küchengeräte, die diese Beschichtung enthalten

Info

Publication number: DE69820181T2
Application number: DE1998620181
Authority: DE
Inventors: Claudine Gardaz; Jean-Pierre Tresserve Buffard
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: EP0902105A1; CA2246215C; ES2212236T3; JPH11137440A; JP3881461B2; FR2768158B1; FR2768158A1; EP0902105B1; DE69820181D1; TR199801803A1; CA2246215A1

Description

Die vorliegende Erfindung betriff eine mehrschichtige Antihaft-Beschichtung mit verbesserter Härte für einen Träger aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Gegenstände aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und insbesondere die Küchengeräte, die eine Beschichtung gemäß der Erfindung enthalten.
Die Beschichtungen auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE), die auf der Innen- und/oder Außenoberfläche von Küchengeräten aus Aluminium aufgetragen sind, weisen den Nachteil auf, dass sie Kratz- und Verschleiß-empfindlich sind.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Beschichtung auf Basis von PTFE auf einer harten Unterlage aufzutragen, die zum Beispiel durch Anodisation vom Träger aus Aluminium oder thermisches Plasmaspritzen erhalten wird.
Diese Lösungen haben jedoch nicht erlaubt, zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antihaft-Beschichtung für einen Träger aus Aluminium zu erreichen, die eine verbesserte Festigkeit gegen Kratzern und Verschleiß aufweist.
Gemäß der Erfindung ist die mehrschichtige Antihaft-Beschichtung mit verbesserter Härte für einen Träger aus Aluminium dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Schichten umfasst: eine erste, harte Schicht auf Aluminiumoxidbasis, die aus einer Schicht aus α-Aluminiumoxid und aus γ-Aluminiumoxid gebildet ist, die von einer Oberflächenschicht aus Mullit bedeckt ist, wobei die Schicht aus α-Aluminiumoxid und aus γ-Aluminiumoxid eine Härte größer als 1500 Vickers aufweist, wobei diese erste, harte Schicht durch anodische Oxidation des in eine alkalische Lösung getauchten Trägers aus Aluminium unter Anlegen von Mikrobögen mittels eines erhöhten Stroms und einer erhöhten Potentialdifferenz an diesen Träger erreicht ist, wobei die Schicht aus Mullit ganz oder teilweise durch Polieren entfernt werden kann, eine zweite Schicht auf Basis von Polytetrafluorethylen und Reagenzien, die eine Haftgrundierung für eine oder mehrere Deckschichten auf Basis von Polytetrafluorethylen bildet.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Aufbringung einer mehrschichtigen Antihaft-Beschichtung, die eine verbesserte Härte und eine verbesserte Kratz- bzw. Verschleißfestigkeit bzw. Festigkeit gegen Kratzern und Verschleiß aufweist, die auf einem Träger aus Aluminium gebildet wird.
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

– die Bildung, auf der Trägeroberfläche, einer ersten, harten Schicht auf Aluminiumoxidbasis, die aus einer Schicht aus α-Aluminiumoxid und aus γ-Aluminiumoxid gebildet ist, die von einer Oberflächenschicht aus Mullit bedeckt ist, wobei diese erste, harte Schicht durch anodische Oxidation des in eine alkalische Lösung getauchten Trägers aus Aluminium unter Anlegen von Mikrobögen mittels eines erhöhten Stroms und einer erhöhten Potentialdifferenz an diesen Träger erhalten wird, dann
– die Aufbringung einer zweiten Schicht auf Basis von Polytetrafluorethylen und Reagenzien, die eine Haftgrundierung bildet, dann
– die Aufbringung einer oder mehrerer Deckschichten auf Basis von Polytetrafluorethylen, und schließlich,
– die Sinterung bzw. Ausbrennung der so erhaltenen Beschichtung.

Das Verfahren zum Erhalten der ersten, harten Schicht auf Aluminiumoxidbasis wurde zum Beispiel von FEDEROV und anderen in dem Artikel, der 1983 in der russischen Zeitschrift Physique et Chimie du traitement des matériaux mit dem Titel „Composition et structure de la couche superficielle renforcée d'alliages d'aluminium, obtenues par oxydation par micro arcs" veröffentlich wurde, und von MARKOV beschrieben, Autorenbescheinigungen Nr. 1200591, 89 veröffentlicht, <<Procédé d'application des revêtements sur métaux at alliages>> und Nr. 1713990, 92 veröffentlicht, <<Procédé d'anodisation micro-arc des métaux et alliages>>.
Diese Schicht ist aus α-Aluminiumoxid und aus γ-Aluminiumoxid zusammengesetzt, die von einer porösen Oberflächenschicht aus Mullit (Aluminumoxidsilikat) bedeckt sind.
Diese harte Schicht weist die Eigenschaft auf, sehr viel härter zu sein und eine Verschleißfestigkeit aufzuweisen, die deutlich höher ist als die der Aluminiumoxidschichten, die durch klassische Anodisation oder thermisches Plasmaspritzen erhalten werden.
Es wurde von der Anmelderin festgestellt, dass die Haftgrundierungs- und Deckschichten auf Basis von PTFE, die auf die harte Schicht auf Aluminiumoxidbasis aufgebracht werden, ein hervorragendes Haftvermögen auf der letzteren aufweisen und der Antihaft-Beschichtung auf Basis von PTFE eine hervorragende Verschleiß- und Kratzfestigkeit bzw. Festigkeit gegen Verschleiß und Kratzern verleihen.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden noch aus der nachstehenden Beschreibung klar werden.
Zu den anhängenden, als nicht einschränkende Beispiele gegebenen Zeichnungen:
– die 1 ist ein Schema der Vorrichtung, die eine Erreichung einer harten Schicht aus Aluminiumoxid auf einem Träger aus Aluminium erlaubt;
– die 2 ist eine Schnittansicht der harten Antihaft-Beschichtung gemäß der Erfindung.
Man wird zuerst das Verfahren beschrieben, das das Aufbringen auf einen Träger aus Aluminium, zum Beispiel einem Küchengerät, erlaubt.
Die 1 stellt einen Behälter 1, der eine alkalische Lösung 2 enthält, in die eine Anode 3 und eine Kathode 4 eintauchen, dar.
Die Anode 3 ist ein Träger aus Aluminium, von dem man die Oberfläche oxidieren will.
Die Anode 3 und die Kathode 4 sind mit einem Generator 5 verbunden, der erlaubt, zwischen dieser Anode 3 und dieser Kathode eine erhöhte bzw. hohe Potentialdifferenz, zum Beispiel zwischen 500 und 1000 Volt enthalten, anzulegen.
Der Generator 5 erlaubt ebenfalls Impulse bzw. Stromstösse kurzer Dauer und hoher Stärke bzw. Intensität zu erzeugen, um Mikrolichtbögen zu bilden, die fähig sind, die Oberfläche des Trägers 3 aus Aluminium zu oxidieren.
Diese Oxidation bildet eine harte Schicht 6 aus Aluminiumoxid (siehe 2) auf der Oberfläche des Trägers.
Die Schicht 6 ist hauptsächlich aus α-Aluminiumoxid und einigen Prozentgehalten an γ-Aluminiumoxid zusammengesetzt.
Sie ist von einer Oberflächenschicht 7 aus Mulli (Aluminiumoxidsilikat) bedeckt, die porös ist.
Entsprechend der Dauer der Anwendung der Mikrobögen kann die Dicke der harten Schicht 6 aus Aluminiumoxid zwischen 5 und 100 Mikron variieren.
Diese Schicht aus Aluminiumoxid weist eine Härte und eine Verschleißfestigkeit auf, die sehr viel höher ist als jene der Beschichtungen, die durch klassische Anodisation oder thermisches Plasmaspritzen erhalten werden. Die Härte dieser Schicht ist größer als 1500 Vickers, während jene der klassischen Keramikschichten, die durch Anodisation erhalten werden, maximal gleich 450 Vickers ist.
Auf der so erhaltenen harten Schicht 6, 7, bringt man gemäß der Erfindung auf: eine zweite Schicht 8 auf Basis von Polytetrafluorethylen und Reagenzien, um eine Haftgrundierung zu bilden, dann eine oder zwei Deckschichten 9, 10 auf Basis von Polytetrafluorethylen.
Die Schichten 8, 9, 10 können eine Gesamtdicke aufweisen, die zwischen 5 und 50 Mikron enthalten ist.
Hier nachstehend werden beispielhaft die Zusammensetzungen verschiedener Schichten 8, 9, 10 in dem Fall einer Antihaft-Beschichtung für Küchengeräte angegeben.
Nach Aufbringung der Schichten 8, 9, 10 sintert man die erhaltene Beschichtung bei 400–420 °C während 3 bis 10 Minuten.
Man stellt fest, dass die Schichten 8, 9, 10 auf Basis von PTFE auf der harten Schicht 6, 7 auf Aluminiumoxidbasis sehr gut haften. Dieses Ergebnis erklärt sich durch die Porosität der Aluminiumoxidschicht 6, 7. Infolge dessen können die PTFE-Teilchen der Grundierungsschicht 8 in die Poren der Schicht 7 aus Mullit dringen, so eine hervorragende Haftung der Schicht 8 sichernd.
Vor dem Aufbringen der PTFE-Beschichtung kann man noch die Oberfläche polieren, um das Mullit ganz oder teilweise zu entfernen und so eine gleichmäßigere Oberfläche zu erhalten.
Man kann auch auf die Oberfläche der harten Schicht, die wie vorstehend poliert ist, oder nicht, wie vorhergehend die PTFE-Beschichtung aufbringen und sie nach dem Sintern polieren.
In allen Fällen erzielt man das gleiche Ergebnis: eine Beschichtung, die extrem kratzfest ist und die Antihaft-Charakteristiken einer klassischen Polytetrafluorethylenbeschichtung aufweist, weil das PTFE sich in die Porositäten einfügen wird, die in der ganzen Dicke der Schicht aus Al₂O₃- und Mullit vorhanden sind.
Diese Erfindung ist insbesondere als Antihaft-Beschichtung von Küchengeräten bestimmt, aber lässt sich auch auf jeden Gegenstand anwenden, auf dem man eine Gleitfläche (zum Beispiel, eine nachzubearbeitende Eisensohle bzw. -platte) erreichen will, die eine hervorragende Härte aufweist und verschleißfest ist.

Claims

Mehrschichtige Antihaft-Beschichtung, die eine verbesserte Härte und eine verbesserte Festigkeit gegen Kratzern und Verschleiß aufweist, die auf einem Träger aus Aluminium (3) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Schichten umfasst: eine erste, harte Schicht (6, 7) auf Aluminiumoxidbasis, die aus einer Schicht (6) aus Aluminiumoxid α und aus Aluminiumoxid γ gebildet ist, die von einer Oberflächenschicht (7) aus Mullit bedeckt ist, wobei die Schicht (6) aus Aluminiumoxid α und aus Aluminiumoxid γ eine Härte größer als 1500 Vickers aufweist, wobei die erste, harte Schicht (6, 7) durch anodische Oxidation des in eine alkalische Lösung (2) getauchten Trägers aus Aluminium (3) unter Anlegen von Mikrobögen mittels eines erhöhten Stroms und einer erhöhten Potentialdifferenz an diesen Träger erreicht ist, wobei die Schicht (7) aus Mullit ganz oder teilweise durch Polieren entfernt werden kann, eine zweite Schicht (8) auf Basis von Polytetrafluorethylen und Reagenzien, die eine Haftgrundierung für eine oder mehrere Deckschichten (9, 10) auf Basis von Polytetrafluorethylen bildet.
Beschichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die harte Schicht (6) eine Dicke aufweist, die zwischen 5 und 100 Mikron liegt.
Beschichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftgrundierungsschicht (8) und die Deckschicht oder Deckschichten (9, 10) auf Basis von Polytetrafluorethylen, eine Dicke aufweisen, die zwischen 5 und 50 Mikron liegt.
Gegenstand aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung, der eine Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.
Küchengerät aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, das eine Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.
Verfahren zur Aufbringung einer mehrschichtigen Antihaft-Beschichtung, die eine verbesserte Härte und eine verbesserte Festigkeit gegen Kratzern und Verschleiß aufweist, die auf einem Träger aus Aluminium gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – die Bildung, auf der Trägeroberfläche, einer ersten, harten Schicht (6, 7) auf Aluminiumoxidbasis, die aus einer Schicht (6) aus Aluminiumoxid α und aus Aluminiumoxid γ gebildet ist, die von einer Oberflächenschicht (7) aus Mullit bedeckt ist, wobei diese erste, harte Schicht (6, 7) durch anodische Oxidation des in eine alkalische Lösung (2) getauchten Trägers aus Aluminium (3) unter Anlegen von Mikrobögen mittels eines erhöhten Stroms und einer erhöhten Potentialdifferenz an diesen Träger erhalten wird, – die Aufbringung einer zweiten Schicht (8) auf Basis von Polytetrafluorethylen und Reagenzien, die eine Haftgrundierung bildet, dann – die Aufbringung einer oder mehrerer Deckschichten (9, 10) auf Basis von Polytetrafluorethylen, und schließlich; – die Sinterung bzw. Ausbrennung der so erhaltenen Beschichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Polierschritt vor der Aufbringung der Schichten (8, 9, 10) aus PTFE umfasst, um die Oberflächenschicht aus Mullit (7) ganz oder teilweise zu entfernen.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ebenfalls einen Polierschritt nach dem Sinterschritt umfasst.