BE478348A - Solution pour le traitement des metaux - Google Patents

Description

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  " Solution pour le traitement des métaux " 
La présente invention a pour objet le traitement chimique des métaux, particulièrement dans le but de préparer une surface résistant mieux à la corrosion et fixant mieux la peinture. On connaît bien des solutions contenant des phosphates acides comme ingrédients de revêtement et elles sont largement employées pour produire des revêtements in- solubles sur des métaux tels que le fer et le   zinc.   L'ao- eroissement de la production a nécessité la mise au point de durées de traitement   extrêmement courtes,   et il est de- venu d'une pratique courante d'employer des solutions phos- phatantes dont l'action au point de vue de la formation d'un revêtement est accélérée par l'addition de nitrates- Afin d'améliorer encore la qualité du   revêtement,

     la   solu   tion peut aussi contenir de petites quantités d'un métal tel que le cuivre par exemple. 



   Une solution typique parmi selles qui ont été large- ment employées contient du phosphate acide monozingué, un nitrate et une petite quantité de cuivre* Le procédé usuel comprend l'emploi d'un système à transporteur, dans lequel la solution est continuellement vaporisée, récupé- rée et de nouveau vaporisée. Toutefois, dans beaucoup de cas la   place   à traiter est immergée dans   la.   solution de revêtement. Les revêtements du type décrit sont obtenus au bout d'une minute au moins. Néanmoins, afin d'obtenir ce résultat, il est nécessaire de maintenir une température assez élevée de 75 C et plus.

   Ceci est inadmissible à cause des frais résultant de l'échauffement de la solution- Les vapeurs chaudes et humides de la solution peuvent occa- sionner un commencement de rouille après l'opération de re- vêtement, notamment lorsque le transporteur s'arrete ou lorsque le revêtement produit est plus mince qu'ordinaire- ment.

   Ce dernier cas peut provenir soit d'un mauvais netto-   yage ce qui retarde la mise en train de l'opération de revêtement ou peut être dû à une surface de métal extraordinai-     ement   dure et qui ne réagit que lentement avec la solution   @   

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 r av ""'etement,, En Plus de ces facteurs et lorsque le métal est nettoya   avec   des solutions alcalines   concentrées,   les feulements produits par les bains du type décrit, sont 
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 rudes et entraînent un vernissage de la peinture appliquée sur le métal. 



   Ces inconvénients pourraient être évites si on pouvait disposer de suffisamment de temps pour produire des re- 
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 vêtements pa3o mais, dans une installation à transporteur, où la vitesse d'un grand ngnibre d'autres opérations est gé- néralement réglée par le même mécanisme, les variations pouvant être réalisées dans la durée de traitement sont   trè@   limitées* 
La présente invention a pour objet une nouvelle   oompositon   de traitement qui élimine ou réduit largement 
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 les difficultés eÛn-Indiqu6es- L'invention consiste en principe dans l'emploi d'une composition de rev " etement contenant un 'phosphate diacide,

   un nitrate et un chlorate avec ou sans métal aocdldrateure 
La demanderesse a trouvé que l'addition d'un chlo- rate à la composition de protection contre la rouille habi- 
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 tuellement employée permet d'opérer à des temp6ratures beau- ooup moins élevées et   d'excellents,revêtements   sont encore ob- tenus au   bout   d'une minute ou moins* Le risque de rouille aveo des revêtements   à   cristallisation grossière, provenant d'une haute concentration alcaline dans le bain de nettoyage, est également réduite à un minimum* 
Les revêtements à cristallisation extrêmement fine, tels   qu'ils   sont réalisés avec la nouvelle composition, peu- vent être produits plus économiquement que ceux obtenus avec des   compositions   ne contenant pas de   chlorate,

     puis- qu'une couche plus mince est suffisante pour la protection de la surface du métal. 



   Une composition concentrée convenant pour la prépa- 
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 ration d'un'bain de revêtement peut être réalisée en melan- geant les différents produits dans les proportions suivantes : 
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 Acide nitrique à 52" Dé Kg : 400 Acide phosphôrîqud b, 75 % 1075 
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<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 420
<tb> 
<tb> Chlorate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 500
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> cuivre <SEP> 2,5
<tb> 
<tb> Eau <SEP> pour <SEP> faire <SEP> 5000 <SEP> - <SEP> 
<tb> 
 Le bain de formation est préparé en diluant cette 
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 composition concentrée dans de l'eau.

   Une proportion ode 226,800   Kg.   de la composition concentrée pour   3785   1. d'eau a été   teouvée   satisfaisante. 
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 Un bain de formation type donnera 19.pproximaJ.:;ivE'J:lon 1 'analyse   suivante :   
 EMI2.11 
 
<tb> Acide <SEP> libre <SEP> ...... <SEP> ventimètre <SEP> cube <SEP> ......... <SEP> 1,5
<tb> 
 
 EMI2.12 
 Acide total an m o m m tt Tf m m m m a m m m a t'r? ; 'Zinc ............. pour cent ............. 653 N03 .............. Ti pq m s m m m m m m o 0 0 o e0 56 ?4':::::;::::;::;; : qP tp '.;" * * * * * * 0 : : : : m s a''6 V DVV p '1 C103 .

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L'acide libre et l'acide total sont indiqués par le nombre de centimètres cube de soude caustique   Ni, 8   nécessaires pour titrer un échantillon de 10 cm3 de la solution si le   méthylorange   et le phénolphtaléine sont respectivement em- ployés comme indicateurs. Cette solution agit efficacement à partir d'une température de 45 C environ. Dans l'applica- tion industrielle courante d'un'procédé par vaporisation, où la solution de revêtement n'est pas chauffée* La température ne monte pas au-desus de 55 C. 



    @   
A titre d'exemple pratique de l'emploi de la compo-   eition,   les pièces métalliques telles que des pièces en acier sont suspendues à un transporteur, par lequel elles sont véhiculées,à travers une série d'appareils de traitement* Elles sont d'abord nettoyées'avec une émulsion appropriée ou une solution alcaline de nettoyage afin d'enlever l'huile et d'autres impuretés provenant du laminage, puis elles sont rincées à l'eau. Ensuite elles entrent dans une   chambre   de   traitement'anti-rouille,   dans laquelle tous leurs côtés sont exposés pendant une minute environ à la solution vaporisée de protection contre la rouille.

   Un réservoir d'une   capacité'   appropriée fournit la solution et forme en même temps   collée.-   teur pour la solution qui dégoutte des pièces à revetir- L'opération suivante est un rinçage à l'eau, suivi d'un der- nier rinçage dans une solution diluée d'acide chromique ou   d'un bi-chromate. Après que les pièces ont été soumises à un séchage forcé, elles sont prêtes à être peintes-   
Du processus de revêtement résulte une consommation de produits   chimiques,'qui   est en rapport avec la cadence de la production.

   Il est donc nécessaire de régénérer le bain avec une composition appropriée, de façon à maintenir l'analyse de la solution substantiellement constante* Une composition de régénération appropriée peut être préparée dans les proportions suivantes : 
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<tb> Acide <SEP> nitrique <SEP> à <SEP> 42  <SEP> Bé <SEP> .......... <SEP> Kg <SEP> 425
<tb> 
<tb> Acide <SEP> phosphorique <SEP> à <SEP> 75 <SEP> % <SEP> ........ <SEP> " <SEP> 2240
<tb> 
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> ..................... <SEP> " <SEP> 670
<tb> 
<tb> Chlorate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> ............... <SEP> " <SEP> 448
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> cuivre <SEP> .............. <SEP> " <SEP> 22
<tb> 
<tb> Eau <SEP> pour <SEP> faire <SEP> ...................

   <SEP> " <SEP> 5250
<tb> 
 
Il est   à   remarquer que les proportions des produita sont différentes de celles   de.'la   formule pour la préparation du bain. Ceci est nécessaire   du fait   que les différents ingrédients sont consommés avec des vitesses différentes- 
Il est prudent de   régénrer   continuellement le bain de revêtement pendarit le travail, en laissant couler la solution concentrée en un faible jet dans 'le réservoir  La.   quan-   tité à     ajouter peut-être'facilement   déterminée én procédant à des analyses périodiques de la solution de traitement* 
En général, les solutions de revêtement telles que décrites agissent   le 'plus   efficacement avec un pH au-dessus de   2,

  5.   



   La demanderesse a trouvé que si la solution   renferme     du cuivre, un pH de 2,7 donne d'excellents résultats tandis qu'il est préférable-d'augmenter cette valeur de 0,2 si   

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 l'on n'emploie pas de   cuivres   Ces conditions ne contribuent pas seulement à produire des revêtements solides et de bonne qualité,   maia   réduisent encore à un minimum la formation de rouille sur la pièce, si le transporteur est temporai-   rement     arrête.'Même   en ajoutant une petite quantité de soudé caustique où d'une autre matière,pour élever le pH, on peut réaliser quelque avantage, mais en gênerai le pH   doit $te élevé au-dessus de 2,5 et, dans la plupart des cas, il devrait être d'au moins 2,

  7 afin d'obtenir les   meilleurs résultats. 



   Pans les cas où un ajustement du pH devient   nécessai-   re il est facilement amené à la valeur voulue en ajoutant une solution de soude caustique ou une substance équivalente à réaction alcaline. Une addition à peu près continue d'une solution   aqueuse   est préférée, ceci permettant un contrôla plus uniforme et plus commode que lorsqu'on emploie la matière à l'état solide 
Les solutions ayant un pH supérieur   à   2,9 sont capa- bles de produire de très bons revêtements,   mais comme   le pH augmente, la consommation dès substances de   rev etement   conte- nues dans le bain augmente également, due    . la   formation excessive de boue. 



   Les valeurs pH sus-indiquées ont été déterminées par un compteur industriel   Beckman,   rapportées à un tampon d'un   m/20   phtalate de potassium,acide = 3,97   à   la tempé- rature ambiante. Les échantillons furent filtres pendant qu'ils étaient chauds, puis refroidis   à   la température am-   biante   avant que les déterminations fussent faites* 
Bien que la composition est d'une importance parti- culière pour le.traitement d'articles ferreux, elle est éga- lement d'une grande valeur pour le revêtement de métaux non- ferreux,.

   tels que le zinc et le cadmium* 
Elle est également applicable aussi bien là où le revêtement a lieu par immersion que dans le cas ou la méthode de   vaporisation   est employée* 
La Demanderesse a trouvé qu'en traitant le type usuel de métal nettoyé, il n'est pas nécessaire de chauffer le bain pendant les opérations. S1 on le désire et si la solution a pu se refroidir   à   la température   ambiante,,   on peut, avant de reprendre les opérations chauffer la solution légèrement. L'opération de nettoyage est   effectuée   habituel-   lement   à une température de   66 à     72*0   et le rinçage qui suit le nettoyage est également opéré à chaud.

   On a trouvé que la chaleur   du,   métal nettoyé est suffisante pour maintenir   le   bain   à   une température suffisamment élevée. 



   Dans les formules Indiquées pour la préparation et la régénération du bain de revêtement, le nitrate est prévu sous forme de nitrate de zinc, ce qui est un net   avanta,   parce que la teneur en métal de revêtement du bain   augmente     en conséquence, mais il est bien entendu que cet agent d'oxydation peu-être fourni par des nitrates de métaux   alcalins ou par les nitrates d'autres métaux non nuisibles   1 action   du bain. Le chlorate peut aussi   être   fourni par des sels autres que le chlorate de sodium 

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Il est a remarquer que les formules données ' contien- nent une petite quantité de cuivre.

   Ceci présente un certain   avantage lorsque le métal à traiter possède une surface particulièrement dure ou lorsque la durée de formation du révê-   tement est nettement inférieure à une minute. Ce'métal n'est toutefois pas essentiel et   peut-tre   supprimé. Les propor- tions des ingrédients peuvent varier considérablement, mais celles données dans les formules sont des proportions don- nant de bons résultats. Il est   possible d'avoir   une quantité de   chlorate   dépassant celle qui correspond aux meilleurs résultats ; mais l'opérateur peut facilement 'régler l'opé- ration de régénération afin d'éviter un excès* 
L'invention peut être employée avec d'autres phos- phates diacides tels que ceux   de'manganèse   mais le phosphate de zinc est préféré. 



   - REVENDICATIONS - 
1. Un procédé de traitement de surfaces en fer, en   acier, en zinc et en cadmium caractérisé 'en 'ce 'qu'il consiste à traiter ladite surface par une solution de revetement à   base de phosphate acide contenant un nitrate et un chlorate.

Claims (1)

1. 2. Un procédé suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que le pH du bain est maintenu au-dessus de 2,5 mais de préférence au-dessous de 2,9.

   3. Un procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le phosphàte acide, employé est du phosphate de zinc acide . ' 4. Un procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le traitement est effectué à une température inférieure à 77 C environ, de préférence entre 45 et 75 C environ:' 5. Un procédé suivant l'une quelconque des reven- dications précitées caractérisé en ce que-,la solution de revêtement est appliquée par pulvérisation.

   6. Un procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le pH de la solution est maintenu-entre 2,5 et 2,9 par l'addition pratiquement' continue d'un agent neu- tralisant pour l'acide phosphorique et la solution de revê- tement est récupérée pour être vaporisée de nouveau- 7. Un procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations précitées caractérisé'en ce que les surfaces revêtues sont ensuite traitées'avec une solution d'acide chronique 8. Un bain de protection contre la rouille, permettant d'obtenir sur des surfaces ferreuses des revêtements résistant à la corrosion et fixant la peinture, ledit bain étant caractérisé en ce qu'il comprend un'phosphate acide, de préférence un phosphate de zinc, un nitrate et un chlorate* <Desc/Clms Page number 6> 9.

   Un bain de protection suivant la revendication caractérisa en ce que la composition est préparée avec de l'acide nitrique, de l'acide phosphorique, de l'oxyde de zinc et un chlorate et éventuellement du cuivre.

   10. Des articles ferreux portant des revêtements résistant à la corrosion et fixant la peinture, les dite revêtements étant obtenus sur ledit article par le traitement avec une solution contenant du ph@sphate de zinc, un nitrate et un chlorate.

   11. Un procédé de traitement en substance comme décrit'.

   12. Un bain de protection en substance comme décrit*