201283. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszerű fémkerámia zománcbevonatok felvitelére
HU 201283 A A tdíáiináj y tárgya eljárás fémkerámia zománcbevonatok kialakítására valamely fémszubsztráton. Üvegszrű zománcoknak egyes fém szubsztrátokra - például acélra - való felvitele során előfordulhat, hogy különböző hibák keletkeznek a bevonatban. Acél esetében a rendszerint bekövetkező fontosabb hiba (a) a szén-buborékok és (b) a halpikkely-szerű képződmények mejelenése. Ha a zománc fémrészecskéket tartalmaz, komoly problémát jelenthet a zománc-réteg felhabzása, amely porózus bevonatot eredményez. A szénbuborékok keletkezésében megnyilvánuló hibát átlalában annak tulajdonítják, hogy reakció játszódik le a zománc és az acél felületén jelenlevő szén között. Ez a reakció fekete foltok keletkezését idézi elő és súlyosabb esetekben az acél felülete felhólyagosodhat. Ennek a problémának az elfogadhatóság szintjére való csökkentése érdekében különleges, „zománcozási minőségű” acélokat kellett előállítani, amelyek szénatartalmát kb. 0,030 tömeg% alá csökkentették. Még ebben az esetben is világos színű vagy fehér fényező zománcok alkalmazásakor a zománcból egy további réteget kell felvinni, elfogadható felületi kiképzés biztosítására. Különleges acélok esetében, amelyek szén-tartalma kb. 0,008 tömeg%-nál alacsonyabb, lehetővé válik a fehér zománcok alkalmazása anélkül, hogy jelentős mértékben megnyilvánulna a szén-buborékok keletkezésénél összefüggő hiba. A halpikkely-szerű képződmények megjelenéséről akkor beszélünk, ha a zománc leválik az acél szubsztrátorról és eközben jellegzetes „halpikkely” minta alakul ki. Ennek a problémának az elkerülésére ugyancsak az acél szubsztrát kezelése vagy a zománc különleges technikával való felvitele javasolható és általában azt találtuk, hogy a hidegen hengerelt acélok sokkal kevésbé érzékenyek erre a hibára, mint a melegen hengerelt anyagok. Mindazonáltal ez a probléma jelentős mértékben korlátozza azoknak az acéltípusoknak a számát, amelyek anélkül zománcozhatók, hogy az acél költséges előkezelésére vagy a zománckészítmény kiválasztása során különleges szempontok figyelembevételére lenne szükség. Hasonló nehézségek jelentkeznek más fémszubsztrátok esetében is, különösen azoknak a fémeknek az esetében, amelyek az oxigén iránt affinitást mutatnak; ilyen az alumínium, magnézium, titán, cirkónium, szilícium és ötvözeteik. Ismeretes továbbá, hogy fémrészecskék - különösen alumínium és hasonló fémek részecskéi - hozzáadása üvegszerű zománcokhoz fémkerámia keletkezése közben nagyobb szilárdságú, nagy hőmérsékleti stabilitású és az acélszubsztrátokhoz fokozott tapadást mutató zománcokat eredményez. (A fémkerámia olyan üvegszerű zomácbevonat vagy üvegbevonat, amely finomszemcsés fémrészcskéket tartalmaz.) Ezek a bevonatok azonban hajlamosak arra, hogy előállításuk közben felhabosodjanak és ez porózus bevonatok képződésével jár. Ha ezeket a bevonatokat öntisztító kikészítéshez, kemencében használják fel, ez a porozitás előnyös, mivel nagyobb felületet biztosít a túlexponált alap katalitikus oxidációjához. Ha azonban alumíniumrészecskéket tartalmazó üvegszerű fémkerámia zománc bevonatokra van szükség, annak érdekében, hogy biztosítsák egy fém szubsztrát oxidáció- és korrózióvédelmét, ez a felhabzás és a porozitás nem kívánatos. Az üvegszerű zománcbevonatokat üvegből vagy üvegfritt készítményekből állítják elő, amelyeket por alakban visznek fel a szubsztrátra és ez követően megömlesztik, folyamatos bevonat előállítására. Az üvegfrittet gyakran szuszpenzió alakjában viszik fel a szubsztrátra; ebben a szuszpenzióban az üvegfritt finomeloszlású részecskéit szuszpendáló szerek- mint anyag - és egyéb adalékok segítségével tartják vizes szuszpenzióban annak érdekében, hogy befolyásolni tudják a szuszpenzió tulajdonságait és a bevonat végső, a kiégetés utáni tulajdonságait. Ha a zománc-zagyhoz alumíniumport adagolnak, egy olyan tendencia nyilvánul meg, hogy az alumínium- hidrogéngáz keletkezése közben - reagál a szuszpenzióban levő, akár magából az üvegből, akár a szuszpendáló közegből származó vízzel. A 2,900,276 sz. amerikai szabadalmi leírás szerint az üvegszerű zománc szuszpenzióban levő víz és az alumíniumpor reakcióját olyan zománcfritt alkalmazásával előzik meg, amely lényegében 3 rész bór-oxidból és 1 rész bárium-oxidból áll. Erről az üvegfrittről kimutatják, hogy viszonylag oldhatatlan a szuszpenzió elkészítéséhez használt vízben. A 2,829,959 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás egy üvegfritt összetétel-tartományt ismertet, amelynek szuszpenzió alakjában való alkalmazása és alumíniumpor hozzáadása esetén nem lép fel gázfejlődés. Az üvegfritt összetétel tartomány abban különbözik a szokásos zománcfrittektől, hogy - a 2,900,276 sz. amerikai szabadalmi leírásban szereplőhöz hasonlóan - lényegében bór-oxidból áll és 1 tömeg%nál kevesebb szüícium-oxidot tartalmaz. Még abban az esetben is, ha az előbbiekben leírtakhoz hasonló intézkedéseket alkalmaznak az alumínium-részecskék és az üvegszerű zománcszuszpenzió reakciójának megelőzésére, a kiégetés alatt gázfejlődés és a fémkerámia-bevonatok ezt követő felhabosodása következhet be és ez megnehezíti nem-porózus bevonatok előállítását. A kiégetési hőmérséklet csökkentése valamelyest enyhíti ezt a problémát. A porozitás kialakulása bizonyos mértékig tovább csökkenthető tűzálló részecskéknek (pl. króm-dioxidnak, 1. a 2,829,959 sz. NSZK- beli szabadalmi leírást) a szuszpenzióhoz való adagolásával. A feltevés az, hogy ezek a részecskék hasadékok jelenlétét biztosítják a bevonatban a kiégetés alatt és így lehetővé teszik a gáz egyszerű eltávozását. Egy másik megoldás szerint üvegfritt keverék alkalmazható, amelyben az egyik fritt lágyuláspontja lényegesen magasabb, mint a másiké; így ugyancsak repedések tarthatók fenn a fémkerámiában, amelyek lehetővé teszik a gáz eltávozását a kiégetés alatt. A végeredményben kapott fémkerámia bevonatok azonban még abban az esetben is megengedhetetlenül porózusnak bizonyulhatnak, ha az előbbiekben leírt intézkedéseket alkalmazzák. A találmány szerinti eljárás, amely üvegszerű fémkerámia zománc fémekre való felvitelére irányul, a fémnek egy szuszpendált formában egy üvegszerű zománc frittet és egy finomszemcsés fé-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
