BE450235A - Procede de phosphatation du fer, du zinc et de leurs alliages - Google Patents

Description

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  Procédé de phosphatation du fer, du zinc et de leurs alliages. 



   L'invention concerne un procédé de phosphatation du fer, du zinc et de leurs alliages selon lequel on traite les pièces à phosphater par des solutions acides de phosphates métalliques. 



   Dans les procédés de phosphatation en usage jusqu'à. présent les bains de phosphatation devaient être portés presqu'à la température d'ébullition. Vu l'importance que présente la phosphatation, aussi bien pour la protection contre la rouille que pour faciliter l'emboutissage ou l'étirage, il est très dési- rable d'exécuter la phosphatation à froid. De nlus, les installa- tions de phosphatation sont exposées à être fortement attaquées par les acides, à cause de la haute teneur en acide libre des bains de phosphatation chauds. Pour la construction de ces instal- lations il fallait par conséquent se servir d'aciers résistant aux acides.

   Avec les bains connus il était aussi nécessaire d'additionner les bains de phosphatation d'acide phosphorique libre, pour empêcher la formation de fortes quantités de boues produites, à chaud, par-la précipitation des phosphates. Or, les propositions relatives à la.phosphatation à froid n'ont pas donné de résultats satisfaisants jusqu'à présent. 



   ..Ces'inconvénients sont écartés par la présente invention qui concerne un procédé de.phosphatation du fer, du zinc et de leurs alliages selon lequel on traite les pièces à phosphater par des solutions acides de phosphates métalliques, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on emploie un liquide de traitement représentant un   système,,dont   la teneur en métal formateur de revêtement protecteur est supérieure à la quantité de métal nécessaire à la formation de phosphate tertiaire, la teneur 

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 en métal s'élevant utilement à au moins 1,5 fois la teneur en P04, et en ce que le système renferme un dépôt d'oxyde métallique. 



  Suivant une execution particulière de l'invention l'addition d'acides accélérateurs est dosée de manière qu'on obtienne une concentration en ions hydrogène d'environ 2-5. 



   Alors que dans les bains de phosphatation à chaud connus, les bains renferment plus d'acide phosphorique que ce qui correspond au phosphate métallique secondaire, la teneur en métal suivant la présente invention doit être plus élevée que ce qui correspond au phosphate métallique tertiaire, de sorte que la totalité de l'acide phosphorique est fixée. 



   Suivant l'invention, convient pour la phosphatation à froid un système de phosphatation dans lequel le rapport des poids absolus des constituants est: 
 EMI2.1 
 1/3 L iÔe0 <1 = Me3  (PO 4)    2 =   MeO étant la quantité en poids de l'oxyde métallique en excès, non lié à l'acide phosphorique. 



   Cette inégalite indique le rapport du poids de la te- neur en métal à la teneur en acide phosphorique du système total, car il s'agit de solutions saturées, respectivement sursaturées, renfermant un dépôt. 



   Dans ce système, le métal est présent sous forme de phosphate primaire dans la solution et sous forme de phosphate tertiaire, respectivement sous forme d'oxyde de zinc, dans le dépôt. Par consequent il faut faire la distinction entre le métal lie à l'acide phosphorique et le métal non lié à l'acide phos- phorique. Donc, le métal lié à l'acide phosphorique est présent partiellement sous forme de phosphate tertiaire dans le dépôt et partiellement sous forme de phosphate primaire dans la solution. 



  Pour la simplicité du calcul le métal lié à l'acide phosphorique   est représente par la formule unique Me3(PO4)2. Dans cette inégalité il faut entendre par Me seulement le metal participant   à la formation de la couche protectrice. Dans le présent cas il s'agit de solutions exemptes de sodium, donc exemptes d'alcali. 



   Si l'on applique l'inégalité susmentionnée, par exemple, aux solutions de phosphate de zinc,   il)en   résulte que la teneur en zinc des bains peut se monter à 1,52 jusqu'à 2,7 fois la teneur en P04. Jusqu'à présent on n'a pas employé des systèmes de phosphatation d'une teneur aussi élevée en métal et de cette composition. 



   Dans le cas d'emploi de bains d'une teneur en métal aussi élevée et de la dite quantité d'acide phosphorique, faible par rapport à cette teneur en metal, la quantité de l'accélérateur, tel que HNO3, dépend de ce rapport, s'il doit encore rester du MeO sous forme de dépôt. Dans le cas d'emploi d'accélérateurs non ou seulement faiblement acides la teneur en acide phospho- rique relativement à la quantite de métal peut être aussi plus élevée que celle du rapport indiqué, mais elle ne doit pas être élevée à un point tel que, lors de la préparation des bains, le MeO passe complètement en solution.

   On peut appliquer par exemple la composition suivante:
100 litres d'eau, 
 EMI2.2 
 il de PO 4), d = 1, 7 , 3 " de H3 (PO4), (d = 1,7) 12,2 " de HNO3 , (d = 1,4) 10,3 kg. de ZnO 

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Avec cette composition   il. se   forme forcément un dépôt et dans là solution il s'établit une certaine valeur du pH suivant la concentration. Mais le pH ne dépend pas seulement de la concentration de la solution, mais aussi de l'état d'équilibre entre la solution et le dépôt. Une solution sursaturée, renfermant plus de phosphate de zinc que ce qui correspond à l'équilibre hydrolytique, possède un pH d'une valeur plus élevée qu'une solution se trouvant en état d'équilibre avec le dépôt. 



   Il est donc d'une importance essentielle pour l'invention que la solution soit saturée, respectivement sur.saturée et qu'elle renferme un dépôt d'oxyde métallique ou de phosphate métallique. 



  Par contre, la valeur du pH n'est qu'une valeur relative. Elle peut varier dans des larges limites, suivant la concentration et la sursaturation de la solution. Cependant, la valeur du pH donne un point de repère pour l'état d'équilibre à une concentration donnée. 



   De bons résultats sont obtenables seulement avec des solutions dont le pH, à une concentration déterminée, est supérieur ou égal à celui d'une solution se trouvant à l'état   dqui-   libre. Lorsque le pH est plus bas qu'à l'état d'équilibre, la solution n'est pas encore saturée et il faut attendre la dissolution du dépôt avant qu'il ne puisse se produire une bonne formation de couche protectrice. Une sursaturation de la solution peut être obtenue par une addition continue de solutions alcalines, mais suivant l'invention elle doit être obtenue de manière imposée au moyen d'un dépôt d'oxyde métallique, par une dissolution lente du dépôt. A cet effet convient de préférence l'oxyde de zinc qui peut être présent, sous forme de depôt, dans des solutions concentrées aussi encore à un pH de 2,4 à 2.

   Par contre, il est nécessaire d'amener les solutions fortement étendues ou diluées à une valeur élevée du pH, de 4 à 5, pour forcer l'obtention d'une sursaturation de la solution. Dans le cas de présence d'oxyde de zinc en qualité de dépôt cette valeur du pH s'établit forcément. 



  Dans le cas d'emploi de solutions alcalines la valeur du pH doit être continuellement réglée, afin qu'il se produise une formation de couche protectrice. L'emploi d'oxyde de zinc en qualité de dépôt   présente en outre encore les avantages suivants : Laformation de   la couverture protectrice est accélérée par la présence d'oxyde de zinc dans le dépota parce que la dissolution de fer, se produisant à l'anode locale, en est refoulée ou mise en régression. La formation de boues est très faible, parce que déjà avec une disso-   lution   de faibles quantités de fer, précipitées en majeure partie sous forme de phosphate ferrique et formant les boues, il se produit une formation du revêtement protecteur. 



   REVENDICATIONS ---------------------------- 
1.- Procédé de phosphatation du fer, du zinc et de leurs alliages, en traitant les pièces à phosphater par des solutions acides de phosphates métalliques, caractérisé en ce que le liquide .de traitement représente un système dont la teneur en métal formateur de revêtement protecteur est supérieure à la quantité de métal nécessaire à la formation de phosphate tertiaire, la teneur en métal s'élevant utilement à au moins 1,5 fois la teneur en P04, et en ce que le système renferme un dépôt d'oxyde métallique.

Claims (1)

1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'addition d'acides accelerateurs est dosée de manière qu'on obtienne une concentration en ions hydrogène d'environ 2 à 5.

   3.- Procédé de phosphatation du fer, du zinc et de leurs alliages, en substance comme décrit ci-dessus.