CH222809A - Verfahren zur Erzeugung von Phosphatüberzügen auf Gegenständen aus Metall. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Erzeugung von     Phosphatüberzügen    auf Gegenständen aus     Metall.       Die Erzeugung von     Phosphatüberzügen     auf Gegenständen aus Metall, insbesondere  Eisen und Stahl mit Hilfe von     Schwermeta.ll-          phosphatlösungen,    die zur     Beschleunigung     der     Überzugsbildung    gegebenenfalls Nitrate  oder andere Beschleuniger enthalten können,  sind     verschiedene    Verfahren bekannt, die sich  nach der Art ihrer Anwendung im wesent  lichen in zwei     Gruppen    einteilen lassen, näm  lich in Tauchverfahren,

   bei denen die Gegen  stände in     Phosphatlösun    gen eingetaucht wer  den, und in Spritzverfahren, bei denen die  Lösungen auf die Gegenstände aufgespritzt  werden. Letztre     Verfahren        eignen    sich be  sonders zum Arbeiten in Fliessanlagen, bei  denen Reinigung,     Überzugsbildung    und  Nachbehandlung am laufenden Band erfolgt.  



  Es ist     \wohl    vielfach     behauptet    worden,  dass die beschriebenen Lösungen nach beiden  Arten von Verfahren verwendbar ,seien, und  dies trifft. auch für die frisch hergestellten  Lösungen     sicher    zu,     -wenn    die einzelnen    Lösungen sich auch jeweils besser bei einer  der Anwendungsarten verhalten mögen.

   Auch  bei nur wenige Male eventuell nach Auf  frischung wiederholt verwendeten Lösungen  braucht eine Störung nicht     aufzutreten.    Es  wurde jedoch gefunden, dass dann, wenn man  eine lange Verwendbarkeit der Lösungen er  möglichen     will,    die Lösungen zur Verwen  dung in Tauchverfahren und diejenigen  zur Verwendung in Spritzverfahren nach ab  weichenden Gesichtspunkten aufgebaut und  auch nach andern Gesichtspunkten regene  riert werden müssen. Für die Anwendung im  Tauchverfahren sind Lösungen auf     Zink-          p.hosphatbasis,    die Nitrat enthalten, bekannt,  und es bestehen hier Verfahren, die eine  lange Lebensdauer dieser Bäder gewähr  leisten.  



  Führt     man    die     Phosphatierung    im Tauch  verfahren durch, so ist es notwendig, einen  gewissen Zinkgehalt im arbeitenden Bad da  durch     aufrechtzuerhalten,    dass eine     möglichst         hohe Anfangskonzentration an Zink im  Ausgangsbad vorhanden ist und auch  dem Bad laufend eine möglichst hohe  Zinkmenge zugeführt wird. Dies lässt  sich am     besten    dadurch     erreichen,    dass die       Ausgangslösung    neben     Zi.nkhhosphat    Zink  nitrat, also nur solche     Kationen    enthält, die  zur     Schichtbildung    verbraucht werden.

   Bei  den Spritzverfahren ist nun gerade diese  Massnahme unnötig, in vielen Fällen sogar  schädlich. Beim Umpumpen und Versprühen  der arbeitenden Lösung wird nämlich durch  den Sauerstoff der Luft und möglicherweise  auch unter Mithilfe des     entstehenden    Nitrits  das in Lösung gegangene     Ferroeisen    oxydiert  und als unlösliches     Ferriphosphat    ausge  schieden. Eine Anreicherung des Eisens in  der Lösung findet daher im Gegensatz     zii     den Tauchbädern nicht     statt.    Es ist deshalb  leichter möglich, den Zinkgehalt der Lösung  am Absinken zu verhindern.  



  Für die Anwendung im     Spritzverfahren     hat sich als günstig - sowohl zur Gewähr  leistung einer guten     tberzugsbildung    als  auch einer langen Lebensdauer der ange  wandten Lösungen - erwiesen, ein Verhält  nis von     P.,05:   <B>NO,</B> zwischen 1 : 2,5 und 1 : 4  zu wählen.

   Das erfindungsgemässe     Verfahren     zur Erzeugung von     Phosphatiilx@rzügen    auf  Gegenständen aus Metall, insbesondere Eisen  und Stahl, durch     Aufspritzen    von     nitrathal-          tigen        Schwermetallpbosphatlösungen    ist.

   nun  dadurch gekennzeichnet, dass mit     einer          Spritzlösung    begonnen wird, die     H.,1)0,'-,          NO,'-        H',        Zn"-    und     Alkali-Ionen    enthält,     wo-          bei    das     gewichtsmässige    Verhältnis von       P205:        N03        zwischen    1 : 2,5 und 1 :

   4     beträgt.     Die Spritzlösung enthält     vorzugsweise    einen  Anfang     sgehalt;    von 1,5 bis 3 g Zink je     Lit-i-.     Es hat sich als     zweckmässig        erwiesen,    um die  ser Bedingung zu genügen, das Nitrat in der  Ausgangslösung     überwiegend,    vorzugsweise       vollständig.    als     Alkalinitrat    zuzusetzen.

    Würde man da gesamte Nitrat in Form von  Zinknitrat in der Ausgangslösung einführen,  so     bestünde    bei Spritzverfahren die Gefahr,  dass sich die Lösung, wenn zudem mit       einerZink-Phosphat-Ziriknitratlösung    ergänzt    wird, zu sehr an Zink     anreichert.    Bei An  reicherung der Lösung an Zink besteht die       Gefahr,    dass     das        lösliche    primäre Zink  phosphat     hydrolysiert    und als unlösliches  tertiäres Phosphat in den Schlamm geht.

    Dies bringt eine stärkere Verarmung an     P_0,     und hat zur Folge, dass die     Lebensdauer    des  Bades sehr stark     herabgesetzt    wird. Um der       Fordelrung,        neben        einem        konstanten    Zink       Behalt    den     P203-Gehalt    konstant zu halten,  zu genügen, da.

   der Gehalt des     arbeitenden     Bades an P20,, für die     Überzugsbildung    von       ausschlaggebender        Bedeutung    ist, wird, in  der Ausgangslösung     zweckmässigerweise    ge  wichtsmässig die Hälfte bis     %    des     Gesamt-          metallgehaltes    als     Alkalimetall,    vorzugsweise  Natrium vorliegen. Ausserdem können die  Lösungen noch Kupfer enthalten.  



  Weiterhin. hat es sich als zweckmässig er  wiesen, einen     pA-Beneich    von 2-8     einzu-,     hallten und mit einer geringeren Konzentra  tion als bei den üblichen Tauchverfahren zu  arbeiten. Als recht brauchbarer     Konzentra-          tionsbereich    hat sich ein 5 bis     10-Punktebad     erwiesen, d. h. eine Lösung, bei der<B>10</B> cm'       bei        Titration    gegen     Phenolphthalein    5-10 cm'       ratur    !liegt     zweckmässigerweise    zwischen 60  
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   Natronlauge verbrauchen.

   Die     Badtempe-          und    85  C. Das     Verhältnis    der in Zirkulation  befindlichen Menge zum     Gesamtlösungsvolu-          inen    beträgt vorzugsweise 1 : 3 bis 1<B>:6.</B> Die       Überzugsbildung    findet in sehr kurzer Zeit  statt     (0,5-2    Min).

   Sie wird     unterstützt     durch vorherige gründliche     Reinigung,    sowie  durch Anwendung von     erhöhtem    Druck beim  Verspritzen der Lösung, wodurch eine gute  Benetzung und Erneuerung der Lösung auf  der behandelten Oberfläche     gewährleistet          wird.    Es ist Bier von     Vorteil,    solche Mengen  Lösung auf .die Oberfläche aufzubringen, dass  eine Schwemmwirkung     eintritt,    wodurch für       eine    ständige und rasche Erneuerung der  reagierenden Lösung     gesorgt        wind.     



  Die Ergänzung der Lösung ist von be  sonderer Bedeutung für die     Wirksamhaltung     der Lösung und ihre lange Lebensdauer. Zur  Ergänzung .des     arbeitenden    Bades     können         Lösungen verwendet werden, die vorzugs  weise neben Zinkphosphat Zinknitrat enthal  ten, wobei das Verhältnis von Metall zu  P     .0,    :N03 gewichtsmässig (0,4 bis 0,6) : l : (0,4  bis 0,6) beträgt. Um eine Anreicherung des       :11kaligehaltes    der Lösung zu vermeiden, wird  am besten auf die Einführung grösserer Men  gen     Alkalinitrat    mit der Ergänzungslösung  in das arbeitende Bad verzichtet.  



  Es hat sich weiterhin gezeigt, dass eine  Lösung mit einem geringen Anteil an Alkali  rnetall gegenüber     alkalimetallfreien    Lösun  gen den Vorteil besitzt, dass die     frische          Spritzlösung    oder eine schon     gebrauchte     Spritzlösung nach längerer Arbeitspause so  fort bei der neuen Verwendung feinkristalline  und gleichmässige Überzüge liefert, ohne erst  eine gewisse     Zeit        eingearbeitet    werden zu  müssen.

   Da es     demnach    zweckmässig ist,  einen     Alkalimetallg:ehalt    in der arbeitenden  Lösung aufrechtzuerhalten, ist es notwendig,  den Verlust, der auf mechanischem Wege  entsteht (Austrag von Lösung durch die       phosphatierten    Teile) dadurch zu ergänzen,  dass die Ergänzungslösung einen geringen       Alkalimetallgehalt    besitzt. Der     Alkalimetall-          gehalt    kann hierbei bis etwa 10%,     vorzugs-          @veise    7-10     %    der gesamten Metallkonzentra  tion betragen. Ausserdem können auch die  Ergänzungslösungen noch Kupfer enthalten.  



  Es ist zweckmässig, nur den Verbrauch  der Lösung an wirksamer Substanz zur Über  zugsbildung durch die Ergänzungslösung zu  ersetzen, bei grösseren mechanischen Ver  lusten jedoch die arbeitende Lösung nicht  mit der Ergänzungslösung, sondern mit der  Ansatzlösung wieder auf die wirksame Kon  zentration zu bringen.  



  Die Ergänzung der im     Spritzverfahren     verwendeten Lösungen erfolgt im Prinzip  wie bei dem Tauchverfahren, d. h. es wird  beispielsweise durch     Titration    der Punkte  zahl die Verarmung der Lösung festgestellt  und durch Zugabe der Ergänzungslösung die  Punktezahl wieder hergestellt. Eine solche  Ergänzung kann laufend oder von Zeit zu  Zeit vorgenommen werden.    Es ist     zweckmässig,    die erhaltenen Über  züge einer Nachbehandlung zu unterwerfen,  vorzugsweise in heissen Lösungen, die sechs  wertige Chromverbindungen enthalten.  



  Folgendes Beispiel möge die     Erfindung     erläutern  Zum Ansatz eines 10     Punktebades    werden  50 cm' einer konzentrierten Ausgangslösung  mit 45 g     Zn/l,    160 g     Na::O/l,    340     g/1N03,     100 g     P=0,,/l    und 0,35 g     Cu/1    mit Wasser auf  1 Liter aufgefüllt.

   Die     Spritzlösung    wird  laufend ergänzt unter     gonstanthaltung    der  Punktezahl durch Zusatz einer konzentrier  ten Ergänzungslösung mit 125 g     Zn/l,    275 g       PA/l,    125 g     N03/1,    13,5g     Na,O/l,    1,0 g     Cu/l.     



  Die Lösung wird mit einer Temperatur  von ca. 80   und mit einem Druck von 0,7 bis  1. atü auf den zu behandelnden eisernen  Gegenstand     aufgespritzt.    Die     Behandlungs-          dauer    beträgt etwa 1 bis 2 Minuten. An  schliessend durchlaufen die Gegenstände eine  Ablaufzone, in der sie etwa     i/@        bis    1     Minute     verweilen, und werden dann zunächst mit  Wasser     i/2    bis 1. Minute abgespritzt und nach  Zwischenschaltung einer Ablaufzone dann  mit einer 60 bis 80   heissen Lösung, die 0,5 g       Cr03/1    enthält, abgespritzt und anschliessend  bei 120 bis 160   4 bis 12 Minuten getrocknet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erzeugung von Phosphat überzügen auf Gegenständen aus Metall durch Aufspritzen von nitrathaltigem Sehwernietallphosphatlösungen, dadurch ge- kennzeichnet, dass mit einer Spritzlösung be gonnen wird, die 112P'04'-, NO,'-, H'-, Zu"- und Alkali-Ionen enthält, wobei das ge wichtsmässige Verhältnis von P40, : N03 zwischen 1 : 2,5 und 1 :

   4 beträgt. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, @dass Gegenstände aus Eisen und ,Stahl behandelt werden. . Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzlösung Natrium-Ionen enthält. 3. Verfahren nach Patentanspruch und 1Tnteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Anteil des Alkalimetalles am gesamten Metallgehalt gewichtsmässig zu I!, bis 31 gewählt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchenlbis3, dadurchgekennzeich- net, dass die Spritzlösung 1,5 bis 3 g Zink/1 enthält. 5. Verfahren nach \Patentanspruch und Llnteransprüchen1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die Spritzlösung wirksam erhalten wird durch Ergänzung mit einer Lösung, die ein gewichtsmässiges Verhältnis von Metall zu PzO, zu N03 wie (0,4 bis 0,6): 1 : (0,4 bis 0,6) besitzt. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch -und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass die Spritzlösung wirksam erhalten wird durch Ergänzung mit einer Lösung, die als Metallkationen überwiegend Zink und ein gewichtsmässiges Verhältnis von Metall zu P05 zu N03 wie (0,4 bis 0,6) : 1 : (0,4 bis 0,6) besitzt. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass der gewichtsmässige Alkalimetall- anteil am Gesamtmetallgehalt der Ergän zungslösung 7 bis<B>10%</B> beträgt. B.

   Verfahren ,nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Lösung verwendet wird, die 2,25 g Zink/l, 8 g Na,O/1, 17 g N03/1, 5 g P.03/1 (und 0,02 g Kupfer/1 enthält, und diese wirksam erhalten wird durch Ergän zung mit einer Lösung, die 125 g Zink/l, 975 g Ps05/1, l25 g N03/1, 13,5 g Na:

   0/1 und 1,0 g Kupfer/1 enthält. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis -8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Phosphatlösung mit einer Temperatur von 60 bis<B>80'</B> und mit einem Druck von 0,7 bis 1 atü während 1 bis 2 Minuten auf die' zu phosphatisierenden Gegenstände aufgespritzt wird, anschliessend 1!> bis 1 Minute eine Ablaufzone durchläuft,

   die Gegenstände dann 1/.> bis 1 Minute mit Wasser abgespritzt werden und nach einer weiteren Ablaufzone mit einer 60 bis 80 heissen Lösung, die 0,5g Cr03/1 enthält, ab gespritzt und anschliessend bei 120 bis<B>160'</B> ,t bis 12 Minuten getrocknet werden.