DE2059896A1

DE2059896A1 - Verfahren zur Herstellung einer Emailschicht

Info

Publication number: DE2059896A1
Application number: DE19702059896
Authority: DE
Inventors: Girard Roland Thomas
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-12-05
Publication date: 1971-06-24
Also published as: DE2059896B2; JPS5013808B1; US3639164A

Description

Verfahren zur Herstellung einer Emailschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer Vielzahl von öffnungen versehenen Metallblechen, die mit einer glasartigen Emailschicht überzogen sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzielung einer bedeutend verbesserten Bedeckung der Kanten der öffnungen in dem Metallblech durch die Zufügung eines Feuerfest-Additivs zu der wäßrig^ii Aufschlämmung des glasartigen Emails, welche für die Beschichtung des Bleches verwendet wird, um während des anschließeöden Brennens des Emails die Oberflächenspannungen zu verringern.

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Charakteristischerweise werden überzüge aus glasartigem Email dadurch gebildet, daß ein metallisches Substrat in eine wäßrige Aufschlämmung des fein gemahlenen Emailmaterials eingetaucht und anschließend das mit dem überzug versehene Substrat bei einer Temperatur oberhalb 600 C zur Aufschmelzung der Emailschicht gebrannt wird. Wenn das Substrat viele öffnungen aufweist, beispielsweise besitzt jedes Substrat für einen Rundfunkempfänger üblicherweise mehr als 100 öffnungen der verschiedensten Abmessungen, dann neigt sowohl die Oberflächenspannung in der flüssigen Aufschlämmung als auch während des Brennens in der erweichten Emailschicht dazu, die Bedeckung der Kanten an den öffnungen zu vermindern. Dadurch wird die Verwendung des mit Email beschichteten Substrats als elektrisch isolierte Erdungsebene verhindert. Die Beschichtung eines mit öffnungen versehenen Substrats durch Aufsprühen erzeugt eine geringfügig geringere Oberflächenspannung in der flüssigen Aufschlämmung infolge der Verdunstung des Wassers während des Aufsprühens. Die Oberflächenspannung in dem Email während des Brennens wird jedoch durch Aufbringen des glasartigen Emails durch Aufsprühen nicht wesentlich beeinflußt. Außerdem verbietet im allgemeinen die Tatsache, daß man nicht in der Lage ist, durch Aufsprühen die Seitenwände von öffnungen mit kleinem Durchmesser, beispielsweise weniger als etwa 1,5 mm (1/16 Zoll), hinreichend zu beschichten, die getrennte Anwendung von Sprühverfahren für die Beschichtung von Substraten mit vielen öffnungen. Selbst die durch elektrophoretische Beschichtungsverfahren erreichbare weit überlegene Bedeckung des Substrats ist nicht ausreichend, um die unvollständige Bedeckung der Kanten von öffnungen zu verhindern, die sich aus der Oberflächenspannung während des Brennens des Emails ergibt.

Erfindungsgemäß wurde ein Verfahren gefunden, bei dem etwa 0,08 bis 0,25 mm (3bis 10 mil) starke glasartige elektrisch isolierende überzüge aus Email auf einem metallischen Substrat mit vielen öffnungen dadurch ausgebildet werden können, daß

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der wäßrigen Aufschlämmung des Emails ein Feuerfest-Additiv in Mengen zwischen 10 und 35 Gew.JS, bezogen auf das glasartige Email, zugefügt werden. Die Feuerfest-Additive reagieren im wesentlichen nicht mit dem Email und besitzen eine Schmelztemperatur ^oberhalb der Brenntemperatur des Emails, um stabile Adhäsionspunkte zu erhalten, welche die Viskositat des Emails während des anschließenden Brennens erhöhen.

Es wurden bisher solche Füllermaterialien, wie Feldspat und Quarz, bei Emailüberzügen zugefügt, um während des Brennens ein Durchhängen der Emailschicht auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Additive wurden jedoch bisher beschränkt auf Mengenanteile unterhalb 7 Gew.55, bezogen auf den Gehalt an Email Es wurde bereits in einer anderen Anmeldung der Anmelderin vorgeschlagen, relativ inerte Füllmaterialien aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumoxid, Siliziumdioxid, Lithiumtitanat und Gemischen derselben in Mengen zwischen 20 und 30 VoL? den Emailteilehen zuzufügen und dadurch eine fließfähig gemachte Grundmasse zur Verminderung der Oberflächenspannung in dem Email während des anschließenden Brennens des beschichteten Substrats zu bilden. Die Einfügung von feuerfesten Teil chen mit einer Korngröße von 37 bis 44 Mikron (entsprechend einer Maschenweite zwischen -325 und +400 pro Zoll) in einer wäßrigen Aufschlämmung eines glasartigen Emails wurde bisher nicht vorgeschlagen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Aufbringung von lochfreien (pinhole-free) Emailschichten durch wäßrige Aufschlämmungen auf einer mit öffnungen versehenen leitenden Unterlage zu schaffen.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ausbildung lochfreier Schichten aus glasartigem Email auf einem mit öffnungen versehenen Substrat unter Verwendung von Aufbringungsverfahren mit niedriger Temperatur zu erhalten.

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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Ausbildung elektrisch isolierender Emailüberzüge auf einem gelochten Substrat durch elektrophoretisch^ Beschichtungsverfahren zu erzielen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges mit öffnungen versehenes und mit Email beschichtetes Substrat zur Aufbringung elektronischer Bauteile zu erhalten.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden dadurch erreicht, daß einer wäßrigen Aufschlämmung, die im wesentlichen 15 bis 16 Gew.% glasartiger Emailfritte in einer wäßrigen

™ Suspension enthält, Peuerfestteilchen in Mengen zwischen 10 und 35 Gew.£, bezogen auf das Gewicht der Emailfritte, zugefügt werden. Die Feuerfestteilchen haben eine Korngröße von 37 bis HH Mikron (entsprechend einer Maschenweite zwischen -325 und +HOO U.S. Standard) ,besitzen eine Erweichungstemperatur oberhalb der Brenntemperatur des Emails und sind außerdem im wesentlichen nicht-reagierend mit der Emailfritte bei der Brenntemperatur. Beim anschließenden Brennen des beschichteten Substrats bei Temperaturen oberhalb 600⁰C bleiben die Peuerfestteilchen im wesentlichen unverändert, erhöhen die Viskosität in dem gebrannten Email und ergeben eine weit überlegene Bedeckung der Kanten. Daher umfaßt charakteristischer-

^ weise ein mit Emailüberzug versehenes Substrat, das für die Aufbringung elektronischer Bauteile geeignet ist, ein mit vielen öffnungen versehenes Metallblech mit einer Stärke von weniger als etwa 0,88 mm (35 mil), das einen isolierenden überzug besitzt, der im wesentlichen aus glasartigem Email und 10 bis ¹IO Gew.% feuerfesten Oxidteilchen mit einer Korngröße von etwa 37 bis HH Mikron (entsprechend einer Maschenweite zwischen -325 und +400 U.S. Standard) besteht.

Aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen beispielhafter Ausführungsformen ergibt sich ein besseres Verständnis weiterer Aufgaben und Vorteile der Erfindung.

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Pig. 1 ist eine vergrößerte isometrische Darstellung eines mit Löchern versehenen Substrats, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Email beschichtet werden soll.

Fig. 2 ist ein Fließbild und zeigt in Form eines Blockschaltbildes das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Eintauchverfahren zur Herstellung der überzüge.

Fig. 3 ist eine vergrößerte isometrische Darstellung eines nach dem Verfahren der Erfindung mit Email beschichteten Substrats.

Fig. 4 ist ein Fließbild und zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein bevorzugtes Verfahren zur elektrophoretxsehen Aufbringung einer lochfreien Emailschicht auf einem mit vielen Löchern versehenen Substrat.

Fig. 5 ist ein Schnitt durch ein elektrophoretisches Bad, das für die Emaillierung eines Substrats gemäß dem beispielhaften Verfahren der Fig. 4 geeignet ist.

Das erfindungsgemäß mit einem überzug zu versehende Substrat ist in Fig. 1 abgebildet und umfaßt im allgemeinen ein Metallblech 10, das beispielsweise aus Emailliereisen» d. h. einem Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2 % besteht und eine Vielzahl von öffnungen 12 besitzt, die vollständig durch das Blech hindurch verlaufen. Typischerweise besitzt das Blech 10 eine Stärke von weniger als etwa 0,88 mm (35 mil) und enthält mehr als 100 rechteckige und/oder kreisförmige öffnungen, wobei der Durchmesser der öffnungen zwischen etwa 1,5 und 6,3 mm (1/16 und 1/4 Zoll) in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der öffnungen schwankt, d. h. in Abhängigkeit davon, ob die öffnungen für die Halterung von Bauteilen oder für die Durchführung der elektrischen Leitungen dienen sollen. Vorzugsweise werden die Kanten der öffnungen mit einem Radius abgerundet, der etwa der halben Dicke des Bleches 10 entspricht,

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um während des anschließenden Brennens des Emails Oberflächenspannungseffekte zu vermindern.

Um das Blech IO erfindungsgemäß entsprechend der Darstellung des Fließbildes der Fig. 2 durch Eintauchen mit einem Überzug zu versehen, wird das Blech durch konventionelle Sandstrahlverfahren oder Beizverfahren für die Emaillierung vorbereitet, und dann wird es in eine wäßrige Aufschlämmung eines glasartigen Emails eingetaucht, welche inerte Feuerfest-Additive in Mengen zwischen 10 und 35 Gew./S, bezogen auf das Gewicht der Emailfritte in der Aufschlämmung, enthält, um einen Widerstand gegen das Fließen der Email während des anschließenden Brennens des mit dem Überzug versehenen Bleches 10 zu erreichen. Im allgemeinen enthält das in der Aufschlämmung verwendete Email weniger als 60 Gew.% Natriumoxid, Kaliumoxid oder Gemische derselben, um einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand in dem aufgebrachten Emailüberzug zu erhalten.

Da die Feuerfest-Additive nur dazu dienen, während des Brennens die Viskosität dadurch zu erhöhen, daß sie teilchenförmige Adhäsionspunkte für die erweichte Emailmasse ergeben, kann jedes teilchenförmige Material, wie Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Kalziumfluorid, Nephalit, Lithiumtitanat, Aluminiumoxid usw. mit einer Erweichungstemperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Emails, welches bei der Brenntemperatur des Emails relativ nicht-reagierend mit dem Email ist, für die Durchführung der Erfindung verwendet werden. Solche Oxide, wie beispielsweise Kaliumoxid und Natriumoxid, die mit dem glasartigen Email reagieren und die physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Emails verändern, indem sie diese fließfähiger machen und einen niedrigen Schmelzpunkt erzeugen, sollten vermieden werden. Ebenso sollten feuerfeste Oxide vermieden werden, welche die elektrischen Eigenschaften des Emails beeinträchtigen. Im allgemeinen sollten die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Feuerfest-Additive gekennzeichnet sein durch eine Erweichungstemperatur oberhalb 1 000° C und sollten einen spezifischen elektrischen Widerstand besitzen, der mindestens gleich dem

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spezifischen elektrischen Widerstand des für den überzug verwendeten glasartigen Emails ist. Vor der Zufügung zu der Aufschlämmung werden vorzugsweise die Feuerfest-Additive auf Korngrößen von etwa 37 bis 44 Mikron entsprechend einer Maschenweite zwischen -325 und +400 US Standard vermählen, um eine gute Suspension der Teilchen der Aufschlämmung und eine ausreichende Dispersion der Feuerfest-Additive Über die Oberfläche des Bleches 10 zu erreichen. Gleichzeitig sollen die Teilchen einen hinreichenden Durchmesser besitzen, um in' dem glasartigen Emailüberzug eine Viskosität zu erzeugen, die während des Brennens das Fließen des Emails hemmt. ä

Die Feuerfest-Additive sollen auch vorteilhafterweise durch einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 9 x 10 und ti χ 10~ cm/cm/°C d. h. in einem Bereich innerhalb 2 χ 10~ cm/cm/°C des zu beschichtenden Bleches aufweist. Auf diese Weise wird die in dem fertigen Emailüberzug induzierte Wärmespannung auf ein Minimum reduziert, und es wird gewährleistet, daß bei Betriebsbedingungen in dem überzug ein Druck erzeugt wird, wenn die Wärme, die in den Bauteilen, welche auf dem mit Email beschichteten Blech befestigt sind, erzeugt wird zu dem darunterliegenden Blech weitergeleitet wird. Zu den inerten Feuerfest-Additiven, welche die erwünschten hohe Wärmeausdehnungseigenschaften besitzen, gehören % Siliziumdioxid, Magnesiumdioxid, Kalziumfluorid, Nephalit, Lithiumtitanat und Gemische dieser Additive. Das ausgewählte Feuerfest-Additiv wird der Aufschlämmung des glasartigen Emails in Konzentrationen zwischen 10 und 35 %» bezogen auf das Gewicht der Emailfritte in der Aufschlämmung, zugefügt. Die guten elektrischen Isolationseigenschaften des Siliziumdioxids und des Magnesiumoxids zusammen mit den hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Materialien führen dazu, daß diese Feuerfest-Oxide bei der praktischen Durchführung der Erfindung bevorzugt werden. Im allgemeinen wird eine weit überlegene Bedeckung der Kanten erzielt, wenn die Additive

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etwa 25 bis 35 Gew.% des Gewichts der Emailfritte in der Aufschlämmung betragen.

Wenn ein Feuerfest-Additiv mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der um mehr als 2 χ 10 cm/cm/°C unter dem Wärmeausdehnungskoeffzienten des darunterliegenden Metallbleches liegt, der Emai!aufschlämmung zugefügt wird, sollte das Feuerfest-Additiv in Konzentrationen von höchstens 15 % des Gewichtes der Emailfritte vorhanden sein. Beispielsweise gilt dies bei Verwendung von Aluminiumoxid mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 7 x 10 und 8 χ 10 cm/cm/°C als Additiv für einen Emailüberzug auf einem Eisensubstrat mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen 11 χ 10 und 13 x 10 cm/cm/°C. Mengenanteile des Additivs, die über diesem Wert liegen, werden ein Abblättern des Emails von dem Substrat bei späteren cyklischen Temperaturänderungen verursachen. Ebenso sind sehr geringe Konzentrationen von feinteiligem Aluminiumoxid unerwünscht wegen der Neigung geringer Mengen von Aluminiumoxid zur Verflüssigung gewisser Emailmaterialien während des anschließenden Brennens, wodurch der Schmelzpunkt des Emails verändert wird. Im allgemeinen werden Konzentrationen des Feuerfest-Additivs zwischen 10 % und 1-5 %, bezogen auf das Gewicht des Emails, bevorzugt, wenn das Feuerfest-Additiv einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der mehr als 2 χ 10 cm/cm/ C unter dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metallbleches liegt.

Der Restbestandteil der für die Beschichtung des Bleches verwendeten Emailaufschlämmung ist im allgemeinen in seiner Zusammensetzung konventionell und enthält im Prinzip eine wäßrige Suspension von Emailteilchen, d. h. das kommerziell erhältliche gemahlene Email, welches von der Ferro Corporation als Email Nr. 2232 erhältlich ist. Bei diesem Email bilden die Emailteilchen zwischen 15 und 60 Gew./S der Aufschlämmung in Abhängigkeit von der gewünschten Viskosität und dem.Verwendungszweck des Emails. Beispielsweise ist eine hohe Viskosität, d. h. ein Gewichtsverhältnis der Emailfritte zum Gewicht des Wassers ober-

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halb 80 % erwünscht für die Beschichtung im Eintauchverfahren. Für eine elektrophoretische Abscheidung ist eine geringere Viskosität von etwa 30 % erwünscht. Für Anwendungszwecke mit Aufbringung des Emails durch Eintauchverfahren wird ein elektrolytisches Salz, beispielsweise Natriumnitrit, Kaliumcarbonat, Natriumaluminat, MagnesiumcarbonateBorax oder Gemische der vorstehenden konventionellerweise der Aufschlämmung in Mengen unterhalb 1 %₃ bezogen auf das Gewicht der Emailteilchen, zugefügt, um eine Thixotropie zu erzeugen, die dazu neigt, die Adhäsion der Emailaufschlämmung an dem Blech zu verstärken. In ähnlicher Weise ist normalerweise in der Aufschlämmung für Eintauchbeschichtung ein Suspensionsmittel, beispielsweise Ton oder Bentonit in Mengen zwischen 4 und 7 % vorhanden, um die Erzielung der gewünschten Thixotropie und der Suspension sowohl des Emails als auch der Inertteilchen in der Aufschlämmung zu unterstützen. Organische Materialien, beispielsweise Stärke oder Gummi, wie beispielsweise Gummi-Tragacan oder Gummi-Karaya, können auch verwendet werden, um die Bindung und Suspension der Feststoffe in der Aufschlämmung zu unterstützen. Der Anteil der Suspensionsmittel kann jedoch beträchtlich verringert werden, wenn die Aufschlämmung unmittelbar vor dem Eintauchen des Bleches in heftige Bewegung versetzt wird und das Blech von dem Bad zur Brennkammer in einer Ebene parallel zur Laufrichtung transportiert wird, um das Ablaufen des glasartigen Emails von dem Blech zu verhindern.

Eine konventionelle Aufschlämmung, die für die Herstellung eines Überzuges auf dem Blech 10 durch Eintauchverfahren geeignet ist, kann eine wäßrige Lösung von etwa 100 Gewichtsteilen des gemahlenen Emails enthalten, beispielsweise das von der Ferro Corporation erhältliche Email Nr. 2232, welches in 90 Gewichtsteilen Wasser suspendiert ist. Zur Erzielung gesteigerter Suspensionseigenschaften und einer Thixotropie in der Aufschlämmung werden 6 Gewichtsteile Ton zugefügt. Vorzugsweise sind in der Aufschlämmung zwecks Steigerung der Theologischen Eigenschaften kleine Anteile eines Elektrolyten, beispielsweise eines Gemisches von 1/8 Gewichtsteilen Natriumnitrit, 1/8 Gewichts-

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teile Magnesiumcarbonat und 1/16 Gewichtsteile Natriumaluminat vorhanden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden 30 Gewichtsteile eines inerten Feuerfest-Additivs, beispielsweise Siliziumdioxid, das auf eine Korngröße von etwa 33 Mikron (entsprechend -200 Maschen US Standard) gemahlen ist, der Aufschlämmung zugefügt , und für die Herstellung eines Überzugs im Eintauchverfahren wird die Aufschlämmung auf ein spezifisches Gewicht von etwa 1,6 gebracht. Das Metallblech 10 wird dann einmal oder mehrere Male in die Aufschlämmung eingetaucht, um das Blech

^ vollständig mit einer Emailschicht zu überziehen, die eine Dicke von etwa 0,3 mm (12 mil) besitzt. Daraufhin wird das beschichtete Blech getrocknet und 3 1/2 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 83O C gebrannt, um die Emailschicht in einen lochfreien Überzug mit einer Stärke zwischen etwa 0,15 und 0,18 mm (6 und 7 mil) auszubilden. Während des Brennvorganges bleiben die Feuerfest-Teilchen stabil und liefern Adhäsionsstellen für das Porzellanemail. Dadurch vermindern sie den Effekt der Oberflächenspannung, welcher dazu neigt, das Email von den Kanten der Öffnungen in dem Blech 10 wegzuziehen. Im allgemeinen ist die fertig ausgebildete Emailschicht weniger als etwa 0,25 mm (10 mil) dick (die Dicken liegen typischerweise zwischen etwa 0,15 und 0,l8 mm (6 und 7 mil)) und ergibt

() trotzdem eine Bedeckung von einer Stärke von mindestens etwa 0,13 mm (5 mil)an den Kanten der Öffnungen.

Das im Zusammenhang mit Fig. 2 offenbarte Verfahren ist besonders gerichtet auf die Herstellung von Überzügen im Eintauchverfahren. Das Blech 10 kann jedoch auch mit einer wäßrigen Lösung von Email- und Inertteilchen beschichtet werden, indem ~* man konventionelle Verfahren zur Herstellung eines Überzuges im Fließverfahren anwendet. Obwohl eine Herstellung dee Überzugs durch Sprühen nicht eine ausreichende Bedeckung der Seitenwände von Öffnungen mit kleinem Durchmesser, beispielsweise Öffnungen mit einem Durchmesser unterhalb von etwa 1,5 mm (I/I6 Zoll) bei Blechen, wie sie als Rundfunkchassis verwendet werden,

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ergibt, können Sprühverfahren vorteilhafterweise im Anschluß an eine Beschichtung der Seitenwände der Öffnungen unter Verwendung von Fließverfahren oder.Eintauchverfahren verwendet werden, um die Emailschicht weiter zu verstärken.

Nach dem Brennen des mit der Aufschlämmung überzogenen Bleches 10 erhält man eine Struktur entsprechend Fig. 3« Diese ist durch ein Metallblech 10 mit einer Stärke von weniger als 0,88 mm (35 mil) charakterisiert, das mindestens 100 Öffnungen und eine Emailüberzugsschicht IH mit einer Stärke von weniger als etwa 0,25 mm (10 mil) aufweist. Der Emailüberzug besteht im allgemeinen aus etwa 65 bis 75 % aufgeschmolzenem Email, in dem 25 bis 35 Gew./? inerte feuerfeste Oxidteilchen mit einer Korngröße von 37 bis U¹I Mikron (entsprechend einer Maschenweite zwischen -325 und -400 Maschen US Standard) dispergiert sind. Das mit einem glasartigen Email beschichtete Blech zeigt eine dielektrische Durchbruchsρannung oberhalb 2500 Volt und ist geeignet zur Dickfilm- und Dünnfilmaufbringung elektronischer Bauteile. Beispielsweise kann ein Kondensator 15 durch Abscheidung einer Palladiumsilberelektrode 16 auf der Blechplatte gebildet werden, wobei das elektrisch geerdete Blech 10 die Gegenelektrode darstellt. Auf dem Emailüberzug können im Vakuum die mit den Bezugsziffern 17 bzw. 18 bezeichneten Cermet-Widerstände und Kupferverbindungsleitungen aufgebracht werden. Bauteile, die nicht für die Abscheidung im Vakuum oder im Dickfilm geeignet sind, beispielsweise ein Abstimmkondensator 19, werden an dem mit Überzug versehenen Blech mechanisch befestigt, beispielsweise mit Hilfe von Schraubenbolzen 20, die durch Öffnungen in dem Substrat geführt werden.

Die inerten Feuerfest-Additive können auch vorteilhafterweise bei der Herstellung eines Überzuges auf dem Blech 10 durch elektrophoretische Verfahren verwendet werden, wie es beispielsweise in dem Fließschema der Fig. M dargestellt ist. D. h. es wird auf der Oberfläche des mit einer Vielzahl von Öffnungen verse-

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henen Bleches 10 elektrphoretisch ein Gemisch einer Emailfritte

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und eines inerten Additivs aufgebracht und anschließend werden bei dem Brennvorgang des Emails die inerten Additive als Adhäsionsstellen für das Email verwendet, um die Oberflächenspannung in dem gebrannten Email zu verringern. Das elektrophoretische Bad 22 zur Abscheidung des Emailüberzugs besteht hauptsächlich aus einer wäßrigen Lösung von zwischen 15 und 60 Gew./S Emailfritte in Wasser. Dabei wird ein Bad relativ niedriger Viskosität mit einem Gewichtsverhältnis von Email zu Wasser zwischen 15 und 40 % für die elektrophoretische Abscheidung bevorzugt. Das Bad enthält außerdem ein anionisches kolloidales Material, beispielsweise vorzugsweise Ammoniumalginat, in Mengen unterhalb 3 %_t bezogen auf das Gewicht des Wassers im Bad. Dieses Material scheidet sich gleichzeitig mit dem Email auf dem Blech 10 ab und trennt dadurch das Bad von dem Blech, um eine Elektrolyse zu unterdrücken und trotzdem dieweitere Abscheidung des Emails auf dem Blech zu gestatten. Um die Abschirmung der beschichteten Elektrode weiterhin zu unterstützen und einen übermäßigen Aufbau von Email an den Kanten des Substrats zu unterdrücken, wird eine kommerziell erhältliche Emulsion einer Acrylsäure verbindung, beispielsweise die von der Firma Röhm & Haas erhältliche Acrylsäureverbindungsemulsion E 269, dem Bad in Mengen von weniger als 0,25 %, bezogen auf das Gewicht der Emailfritte zugefügt. Im allgemeinen sollte die Emulsion einer Acrylsäureverbindung in einem Anteil von etwa 65 bis 85 %* bezogen auf das Gewicht des gewählten anionischen kolloidalen Materials vorhanden sein. Dies dient zur Unterdrückung eines Schäumens infolge der Erzeugung von Gasen während der Abscheidung und gestattet trotzdem das anschließende Brennen ohne einen übermäßigen Anteil von Rückständen in dem Email. Geringe Mengen von anderen Bestandteilen, beispielsweise von handelsmäßig erhältlichen Netzmitteln, z. B. Tergitol, können dem Bad ebenfalls gewünschtenfalls in Mengen von weniger als 0,5 %* bezogen auf das Gewicht des Wassers, zugefügt werden.

Bei einem besonders bevorzugten elektrophoretischen Bad wird ein Emailbad mit 30 Gew.JS mit einer Teilchengröße von etwa 37 bis

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44 Mikron (entsprechend einer Maschenweite zwischen +400 und -325 Maschen US Standardsieb) mit 100 Gewichtsteilen Wasser und einer kleinen Menge, beispielsweise 0,1 Teile, bezogen auf das Gewicht des Wassers, von Ammoniumalginat und der Acrylsäureemulsion E 269 zugefügt, um ein Schäumen an der Anode zu ■verhindern. Ein anionisches Netzmittel, beispielsweise Tergitol, viird geeigneterweise dem Bad in sehr kleinen Mengenanteilen zugefügt, d. h. 1/20 Gewichtsteile zusammen mit 30 Gewichtstei- ^.en Siliziumdipxid, da,s auf eine, geringe Korngröße (entsprechend einer Maschenweite von -200 US Standardsieb) gemahlen wurde. Nach dem Beizern des inifc Öffnungen versehenen Bleches 10 unter Verwendung konventioneller Verfahren wird das Blech zwischen inaktive Kathoden 2k in das Elektrophoresebad eingetaucht und in dem Bad gin Potential von etwa 30 Volt von einer Spannung-sqvjelle 2$ angelegt;, um einen Stromfluß von etwa 2,5 A auf dem Blech 10 zu erzeugen. Die" Elektrophorese wird solange fortgesetzt, bis auf dem Blech ein Überzug von einer Stärke von etwa 0,3, bis 0,3i ^mm (12 bis 13 mil) abgeschieden ist. Dann wird das Blech aus dem Bad herausgenommen, getrocknet und 3 1/2 Minuten in einen Ofen bei einer Temperatur von 83O°C gegeben, um 4a.s Email in, eine glasartige Emailschicht auf clem mit Öffnungen versehenen BIe₁Ch mit einer Stärke zwischen etwa 0,15 und 0,18 mm (6 und 7 mil), umzuwandeln. Wegen der Anwesenheit der Siliziumdioxidteilchen 4ⁿ _? de,m Email wird an den das Substrat durchsetzenden öffnungen 12 eine Bedeckung der Kanten mit einer Stärke von mehr als etwa 0,13 nun (5 mil) erzielt.

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Claims

- 14 Ansprüche

11.J Verfahren zur Ausbildung eines Emailüberzugs auf einem metal- ^S lischen, mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Substrat durch Eintauchen des Substrats in eine wäßrige Aufschlämmung, welche eine Suspension eines glasartigen Emails von 15 bis 16 Gew.% enthält und durch abschließendes Brennen des mit dem Überzug versehenen Substrats bei Temperaturen oberhalb 6OO°C zur Verbindung des Emailüberzugs mit dem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschlämmung ein Feuerfest-Additiv mit einer Teilchengröße zwischen 44 und 37 Mikron in Mengen zwischen 10 und 40 %„ bezogen auf das Gewicht des Emails, zugefügt wird, wobei dieses Feuerfest-Additiv im wesentlichen nicht-reagierend mit dem Email bei der Brenntemperatur des Emails ist und eine Erweichungstemperatur besitzt, die größer ist als die Brenntemperatur des Emails und die Viskosität des gebrannten Emails erhöht und eine bedeutend verbesserte Bedeckung an den Kanten der das Substrat durchsetzenden Löcher erhalten wird.
2. Verfahren zur Ausbildung eines Emailüberzugs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Feuerfest-Additiv Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Kalziumfluorid, Aluminiumoxid, Nephalit, Lithiumtitanat oder Gemische dieser Materialien zugefügt werden.
3. Verfahren zur Herstellung eines Emailüberzugs gemäß Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfest-Additiv in Mengen zwischen 25 und 35 %» bezogen auf das Gewicht des Emails, zugefügt wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Emailüberzugs gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht des gebrannten Emails mit einer Sohicht-

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20§§89ίβ'

■ - 15 stärke von weniger als etwa 0,25 mm (10 mil) hergestellt wird,
5. Verfahren zur Herstellung eines Emailüberzuges gemäß Anspruch 2j dadurch gekennzeichnet , daß Aluminiumoxid in Mengen zwischen 10 und 15 %> bezogen auf das Gewicht des'Emails, zugefügt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer Emailüberzugsschicht gemäß Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß als Substrat ein elektrisch isoliertes Metallblech mit einer Vielzahl von Öffnungen und einer Stärke von weniger als etwa 0,88 mm (35 mil) verwendet wird.

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