DE963913C - Verfahren zum Herstellen von Emailueberzuegen auf Aluminiumgegenstaenden - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Emailueberzuegen auf AluminiumgegenstaendenInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 16. MAI 1957
M 26945 IVc 148 c
Es ist bekannt, daß Verfahren, die sehr gut geeignet sind zur Ausbildung von Emailüberzügen
auf verschiedenen Materialien, sich nicht zur Aufbringung solcher Überzüge auf Aluminiumoberflächen
eignen. Man hat bisher derartige Emailschichten auf Aluminium dadurch aufgebracht, daß
man die Oberfläche von gereinigtem Aluminium mit einer basischen Lösung in Berührung brachte,
die ein Alkalihydroxyd und ein Dichromat enthielt. Nach dem Spülen wurde dann die so behandelte
Oberfläche vorgebrannt, bevor der gewählte Schlicker aufgebracht wurde. Ein solches Verfahren
hat nicht voll befriedigt, denn die Verfahrensbedingungen müssen sehr genau überwacht werden,
und die aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen stellen eine verhältnismäßig teure Verfahrensweise
dar.
Gegenstand der Erfindung ist vor allem ein Verfahren zum Herstellen von Emailüberzügen auf
Aluminium, das leicht zu überwachen und verhältnismäßig billig in der Handhabung ist.
Es wurde gefunden, daß ein dicht haftender Emailüberzug auf Aluminiumoberflächen aufgebracht
werden kann, wenn die Aluminiumoberfläche vorher mit einer verdünnten wäßrigen Lösung von
Chromsäure behandelt wird, die ein Fluorid ent-
709 51V310
hält. Es wurde außerdem gefunden, daß der Überzug, der auf Aluminium dadurch aufgebracht wird,
daß es mit einer solchen Lösung bei Raumtemperatur in Berührung gebracht wird, sich als Grundlage
für Emailüberzüge eignet, ohne daß ein Vorbrennen erforderlich ist. Es ist nur nötig, den Überzug zu
trocknen, bevor der gewünschte Schlicker in üblicher Weise aufgebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt allgemein
folgende Verfahrensstufen: Die reine Aluminiumoberfläche wird mit einer verdünnten
wäßrigen Chromsäurelösung, die Fluoridionen enthält, bei so hoher Temperatur und so lange in Berührung
gebracht, daß sich auf der Aluminiumoberfläche ein verhältnismäßig dünner, leichter, festhaftender
Überzug bildet. Dann werden die überschüssigen, wirksamen Überzugsmittel von der
Oberfläche abgespült, der Überzug getrocknet und dann auf den trockenen Überzug ein Schlicker aufgebracht,
und zwar in allgemein bekannter Weise in einer oder mehreren Schichten, und jede Schicht
aufgebrannt und damit ein fertiger Emailüberzug erhalten.
Die Konzentration der Chromsäurelösung kann in weitem Maße schwanken und der Flüoridgehalt
der Chromsäurelösung gleichermaßen. Geeignete Konzentrationen für die Chromsäure, die mit Erfolg
angewandt wurden, liegen zwischen etwa 2 und etwa 10 g/l. In solchen Chromsäurelösungen kann
die Fluoridkonzentration zwischen etwa 0,5 und etwa 6 g/l variieren.
Befriedigende Überzüge werden dadurch hergestellt, daß man solche Lösungen bei Temperaturen
zwischen Raumtemperatur und etwa 650C anwendet.
Temperaturen, die etwas unter der normalen Raumtemperatur liegen, beispielsweise
— 2° C, sind noch geeignet. Man erhält jedoch etwas festere Überzüge bei höheren Temperaturen.
Temperaturen von etwa 6o° C sind jedoch nicht so erwünscht wie niedrigere Temperaturen, weil einige
Bestandteile des Bades zur Zersetzung neigen und ersetzt werden müssen. Lösungen, die auf Raumtemperatur
gehalten werden^, können auf die zu behandelnde Aluminiumoberfläche aufgespritzt oder
durch Eintauchen aufgebracht werden, und man erhält befriedigende Überzüge in etwa 1 bis
10 Minuten.
Die Bildung des Überzuges setzt sofort ein, wenn die Lösung mit der Oberfläche in Berührung kommt,
und obgleich bei längerer Berührung dickere Überzüge erhalten werden, ist doch das Schichtgewicht
nicht direkt proportional der Behandlungszeit. Die gebildeten Überzüge sind verhältnismäßig leicht
von Gewicht und können zwischen 1 mg/dm2 und 20 mg/dm2 betragen.
Es wurde gefunden, daß die Haftfestigkeit des Emailüberzuges sinkt, wenn überschüssige Mengen
von Chromsäurelösung auf der mit dem Überzug bedeckten Oberfläche zurückbleiben, nachdem die
Oberfläche aus der Lösung herausgenommen ist. Durch kräftiges und gründliches Spülen in heißem
oder kaltem Wasser kann jeder Überschuß an Überzugslösung, der noch anhaftet, entfernt werden.
Nachdem die mit dem Überzug bedeckte Oberfläche gründlich gespült ist, kann der Überzug entweder
in Luft oder mit organischen Lösungsmitteln oder mit Hilfe von Trockenofen od. dgl. getrocknet
werden.
Die getrocknete, mit dem Überzug bedeckte Aluminiumoberfläche ist in unerwartetem Maße aufnahmefähig
für Emails, und Emails, die auf eine so vorbehandelte Oberfläche aufgebracht werden,
sind ungewöhnlich festhaftend und beständig gegenüber den üblicherweise vorkommenden Korrosionsflüssigkeiten.
Das Fluoridion kann in die Chromsäurelösung in Form von Fluoroboraten, Bifluoriden oder Fluorsilikaten
je nach Wunsch eingebracht werden. Vorzugsweise verwendet man die Alkalimetallsalze,
beispielsweise Natriumfluoroborat, Natriumfluorid, Natriumbifluorid und Natriumsilikofluorid, weil sie
leicht zugänglich und billig sind.
Die Emails, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können, können hinsichtlich
ihrer jeweiligen Zusammensetzung in weitem Maß variieren. Jedoch mit Rücksicht auf
den verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt des Aluminiums ist es notwendig, geeignete, niedrigschmelzende Glassätze zu wählen, so daß diese bei
Temperaturen genügend unter dem Schmelzpunkt des Aluminiums gebrannt werden können, vorzugsweise
bei Temperaturen zwischen 525 und 5800 C. Besonders geeignet sind Titandioxyd enthaltende
Emailmischungen. Diese enthalten die üblichen transparenten Fluor-Bor-Silikate, Borsäure, Flußmittel,
Silikate usw.
Die Aufbringung der Emailschlicker auf die mit dem Überzug bedeckte Aluminiumoberfläche wird
in bekannter Weise vorzugsweise zweistufig vorgenommen. In der ersten Stufe wird ein Grundemailschlicker
auf die mit dem Überzug bedeckte Aluminiumoberfläche aufgebracht, dann wird derselbe
aufgebrannt und abgekühlt. In der zweiten Stufe wird ein Deckemail aufgebracht und dieses
besonders aufgebrannt, wodurch der Überzug seine endgültige Form erhält.
Die folgenden Beispiele erläutern im einzelnen das erfindungsgemäße Verfahren.
Eine wäßrige Chromsäurelösung mit einer Chromsäurekonzentration von 2,1 g/l und 3,1 g/l
Natriumfluoroborat und 0,4 g/l Natriumbifluorid wi'rde hergestellt. Handelsübliches Aluminium der
Qualität 61 S (Al + 0,25 °/o Cu + 0,6 % Si + 1 «/0 Mg
+ 0,25 %Cr) in Blechabschnitten von 17,8 · 35,6cm wurde dampfentfettet und in einem schwachen
Alkalireiniger in üblicher Weise gereinigt. Diese gereinigten Bleche wurden dann in die oben an- iao
gegebene Lösung bei Raumtemperatur eingetaucht und 5 Minuten darin belassen und dann herausgenommen.
Nach gründlicher Spülung mit kaltem Wasser zeigte die Oberfläche einen schwachgelblichen
Überzug. Die Bleche wurden an der Luft trocknen gelassen und nach dem Trocknen eine
•Schicht weißes Grundemail aufgespritzt. DerEmailschlicker
wurde durch Mischen von iooo g transparenter Fritte, 60 g Titandioxyd und 80 g eines
Zusatzmittels, das ein Gemisch von Borsäure, SiIikaten und Natriumhydroxyd enthielt, bereitet. Zu
dieser Masse wurden 336 cm3 Wasser zugegeben und das Gemisch in der Kugelmühle 4 Stunden vermählen.
Nach vierstündiger Vermahlung wurden weitere 15 cm3 Wasser zugesetzt, und die Masse
hatte dann ein spezifisches Gewicht von 2,2. Die mit dem Schlicker bedeckten Bleche (das Gewicht
des Schlickers betrug 1,6 bis 2,2 g/dm2) wurden bei 5500 C S Minuten gebrannt und abkühlen gelassen.
Dann wurde ein Deckemail auf die Oberfläche aufgespritzt, das etwas mehr Titandioxyd
enthielt als die Grundemailschicht, sonst aber ähnlich zusammengesetzt war. Der Deckemailschlicker
wurde etwa in einer Dicke von 2,2 bis 2,7 g/dm2 Oberfläche aufgetragen, gemessen in nassem Zustand.
Das Deckemail wurde dann bei 55°° C 5 Minuten aufgebrannt und abkühlen gelassen.
Die emaillierten Bleche wurden dann auf Haftfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie Empfindlichkeit
gegen Temperaturwechsel durch folgende Verfahren untersucht: An jedem Blech wurden
durch sauberes Abschneiden der Ecken mindestens 15 cm lange Schnittflächen gebildet. Die Grenzfläche
zwischen Emailschicht und Metall war dem Korrosionsmittel ausgesetzt. Die auf diese Weise
vorbereiteten Bleche wurden dann in eine 5°/oige Ammonchloridlösung bei Raumtemperatur eingetaucht
und darin 96 Stunden belassen. Nach dem Herausnehmen zeigten die Ecken weder Empfindlichkeit
gegen Temperaturwechsel noch ließ sich.
erkennen, daß das Email von der Aluminiumoberfläche abzuschuppen neigte. Die Haftfestigkeit des
Emails auf dem Aluminium wurde durch Ansägen und durch Biegen der überzogenen Bleche geprüft.
Es wurde festgestellt, daß man eine saubere Sägekante bei dem überzogenen Blech erhält ohne Abschuppen
und ohne Rissebildung an der abgeschnittenen Ecke. Die Bleche konnten um 900 gebogen
werden, ohne daß ein Abschuppen oder Absplittern des Emails eintrat.
Die folgenden Beispiele erläutern andere Badzusammensetzungen, die mit Erfolg auf die im Beispiel
ι näher beschriebene Weise angewandt wurden. Bei allen folgenden Beispielen wurden
genau dieselben Bedingungen eingehalten und die gleichen Prüfmethoden auf die Bleche angewandt
und dabei in allen Fällen ähnliche Ergebnisse erzielt. Der einzige Unterschied, der festgestellt
wurde, lag im Aussehen des Überzuges, der beim Eintauchen der Aluminiumbleche in die Chromsäurelösung
erhalten wurde. Der Überzug wurde nach und nach etwas dunkler in der Farbe, wenn
die Chromsäurekonzentration von 2,1 g/l bis 8,5 g/l anstieg. Das Aussehen des Überzuges hing teilweise
ab von dem Spülen, das nach der Überzugsbildung angewandt wurde. Wurde die Spülung mit kaltem
Wasser durchgeführt, dann war das Aussehen der Schicht zwischen leicht gelbbraun und dunkelgoldhrann.
Verwandte man jedoch heißes Wasser zum
Spülen, dann erhielt der Überzug ein leicht graues
Ansehen, und eine Abhängigkeit von der Konzen-
tration der Chromsäure war nicht so sichtbar.
CrO3 4,2 g/l
NaBF4 (Natriumfluoroborat) .. 6,1 g/l
NaHF2 (Natriumbifluorid) 0,7 g/l
CrO3 8,5 g/l
NaBF4 (Natriumfluoroborat) .. 12,5 g/l
NaHF, (Natriumbifluorid) .... 1,5 g/l
CrO3 2,1 g/l
Na2SiF6 1,0 g/l
CrO3 2,1 g/l
Na2SiF6 2,0 g/l
CrO3 2,1 g/l
Na2SiF6 3,0 g/l
Beispiel 7 go
CrO3 4,2 g/l
Na2SiF6 , 2,0g/l
CrO3 4,2 g/l
Na2 Si F6 4,0 g/l
CrO3 4,2 g/l
Na2SiF6 6,0 g/l
CrO3 8,5g/l
Na2SiF6 4,0g/l
105 Beispiel 11
CrO3 8,5 g/l
- Na2SiF6 8,0 g/l
CrO3 8,5 g/l
Na2SiF6 12,0 g/l
CrO3 8,5 g/l "5
NaHF2 1,5 g/l
TiF6 6,og/l
CrO3 8,5 g/l
NaHF2 1,5 g/l
CrO3 8,5 g/l
NaHF2 1,5 g/l
ZrF6 6,0 g/l
x6
CrO3 ....
NH4HF2
NH4HF2
1.5
Claims (4)
- Patentansprüche:ι. Verfahren zum Herstellen von Emailüberzügen auf Aluminiumgegenstände«, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoberfläche mit einer wäßrigen Lösung von Chromsäure, die Fluoridionen enthält, so lange in Berührung gebracht wird, bis ein festhaftender Überzug auf der Oberfläche gebildet ist, dann dieser Überzug getrocknet, ein Emailschlicker auf die Oberfläche aufgebracht und der Gegenstand gebrannt wird, um so einen Emailüberzug aufzubringen.
- 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigte Aluminiumoberfläche mit einer verdünnten wäßrigen Chromsäurelösung, in der so viel Fluorid enthalten ist, daß der Angriff der Chromsäure auf die behandelte Oberfläche gesteigert wird, behandelt wird und daß nach Bildung des Überzuges der Überzug gespült und auf den getrockneten -Überz-ug ein Emailschlicker aufgebracht und aufgebrannt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Chromsäurelösung verwendet wird, die 2 bis 10 g/l Chromsäure und 0,5 bis 6 g/l Fluoridionen enthält.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in der Chromsäurelösung in einer Dicke von 1 bis 20 mg/dm2 aufgebracht wird.In Betracht gezogene Druckschriften:
Dr. Stuckert, »Die Emailfabrikation«, 2. Auflage, 1941, S. 130, 131.© 609 709/216 11.56 (709 514/310 5.57)
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