CH228450A - Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Metallen. - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von     Phosphatschichten    auf     Metallen,       Die     Herstellung    von     Phosphatüberzügen     auf Oberflächen von Eisen, Stahl,     Zink    u. a..  durch Behandlung mit verdünnten     Phosph:at-          hädern,    denen Oxydationsmittel     zurBes:chleu-          nigung,des    Verfahrens zugesetzt werden, ist  bekannt.

   Es hat sich aber     gezeigt,    dass die  Anwendung der     vers,chieiänen    Oxydations  mittel nicht gleichmässige Ergebnisse     zeitigte     und     d.ass,    man     den:    Nitraten den Vorzug zu  geben hatte.  



  Auch die Anwendung     dier        Chlorate    als       Oxydationsmittel    ist hierfür     bereits    vorge  schlagen worden. Bei     ihrer    Anwendung er  geben :sich jedoch gewisse     Nachteile    insofern,  als bei ihrem Zusatz eine sehr starke     Ilydro-          lys    e     unter    sofortiger     milchiger        Trübung    der       Badlösung    eintritt, die später ausflockt und  starke     Schl:ammabseheidung    verursacht.

   Da  bei wird ein weisser Belag auch auf den zu  behandelnden Gegenständen     gebildet,    der       mitunter    nicht durch Spülen,     sondern    nur  durch Abbürsten von     id-en        phosphatierten    Ge  genständen     entfernt    werden kann.

           Es:    hat sich nun     gezeigt,    dass     finit    Be  handlungsbädern, die neben Phosphorsäure     i     und     Zinkphoss,phat    noch Chlorate von Me  tallen enthalten, die weniger edel     a!1 &     Eisen       wind,    sehr brauchbare     Pho,sphatschichten    er  halten wenden können, wenn diesen Bädern  noch eine weitere Säure     zugegeben    wird, die  mit den in     .der    Lösung     anwesenden:        Kationen;

       keine unlöslichen     Sailze    bildet, und zwar in       einer        solchen:    Menge, die zur Verhinderung  einer zur     Bildung        eines.        gallertartigen    Nie  derschlages führenden     Hydrolyse    genügt.

   Es  hat sich     n#äm#lich    gezeigt, dass es auf die ge  naue     Einstellung    der erforderlichen     Wasser-          stoffionen-Konzentration    in dien     Bädern,    an  kommt,     d.ass    sich diese Einstellung aber  durch Zusatz von     überschüssiger        Phosphor-          säure    nicht erreichen     .lässt.    Massgeblich ist  vielmehr,

  <B>da</B> das     hineingebrachte        Säure-          Anion    das     Gleichgewicht    der     Phosphate    in  der     Lösung    nicht stört. Als,     besonders    ge  eignet haben sich     beissspielsweise    Schwefel  säure     in        einer        Menge    bis, zu     0,1g        H2S04    oder           Borsäure    in Mengen bis zu 10g     113B03    je  1     Badflüssigkeit    erwiesen.

   Durch     Zusatz     dieser Säumen in     idie        erwähnten    Konzentra  tionen nicht übersteigenden Mengen wird.  eine Umwandlung der störenden, gallertarti  gen Form des     Niederschlages    in eine     pulver-          färmge@,    gut absetzbare, bewirkt.

       Vorteil-          hafte        Ba@dkonoentrationen    sind, auf den Liter  Flüssigkeit     berechnet,    Mengen von 4-8,5 g       Zn,    13,5-27 g     P20"    1-3 g     C103,        vorzugs-          weisse    5,7 g Zn, 18 g     P20,    und 2,2, g C103,  und weniger als 0,1 g     Schwefelsäure.     



  Es hat sich     weiterhin.    gezeigt,     dass    sieh  eine Beschleunigung der     Überführung    der       gall=ertartigen    in die     pulverförmige    Form  durch Zusatz von fertigen Kristallen aus.  Zink-     und/oder    Eisenphosphat als     Impf-          kristal.le    zudem Bad erzielen lässt;     insbeson-          dere    sind die aus     fertigen    Bädern abgeschie  denen festen     Phosphatkrusten        als.    Impf  kristalle     geeignet.     



  So kann man durch     Zufitgen    geringer  Mengen von Säure, zum Beispiel Schwefel  säure, und von Impfstoffen,     die,    aus in  früheren     Bäidern        abgeschiedenen    festen Phos  phaten     bestehen,    erreichen, dass die schädliche  Hydrolyse technisch     nicht    in Erscheinung  tritt, und dass die pulverförmige     Schlamm-          menge,    die sich während der gesamten An  wendungszeit des Bades bildet, nur einen  Bruchteil von der bei dem normalen Verfah  ren abgeschiedenen Schlammenge beträgt.  Dadurch wird eine wesentlich längere Brauch  barkeit     des.    Bades erzielt.  



  Die     Hydrolys,e,    der     Sühwermetallphos-          phate    hängt von der     Konzentration    dieser  Salze und dem     Übenschuss    an freier     Phos-          pho#nsäure    ab. Die     Hydrolyse    geht mit stei  gender Konzentration der     Phosphate    zurück.

    Die     Erhöhung    der     Konzentration    der     Schwer-          metallphosphate    ist     insofern        begrenzt,    als  über einen bestimmten Betrag die     a.uf    dem  Eisen sieh     bildende    Schicht nur     langsam     entsteht     und    eine     grölbere        Kristallstruktur     aufweist.

   Beim Zusatz von Chloraten treten       diese        Nachtefide    wesentlich weniger in Er  scheinung.     Jedoch        ist    die anzuwendende  Menge an     Chlorat    nach oben durch Erhöhung    der     Hydrolyse,    nach unten durch Erschwerung  der     Badführung    begrenzt.

   Es wird bei der  beschriebenen Anwendung von Chloraten eine       Oberflächenschieht        erreicht,    die feiner und       dünner    als bei andern     Phosphatv        erf        ahren          ausfällt        und        meeh:an:isch    weitaus wider  standsfähiger gegen Biegen und ganz beson  ders.     gut        geeignet        al;s        Untergrund    für die  Lackierung ist.  



       Die    Stärke der nach dem Verfahren der       vorliegenden        Erfindung    erzielbaren Schich  ten beträgt meist nur 1,5-5,a, während nach  allen bisher     bekannten        Verfahren    nur Schich  ten von<I>20</I>     ,cc    und mehr erhalten werden kön  nen. Die Struktur der     Schicht    bietet also  ,gegenüber der nach bekannten Methoden  erzeugten einen     bedeutsamen    technischen       Fortschritt.     



  Als     Chllora.te    lassen sich mit Vorteil       Schwe=rmetallchlorate,    zum     Beispieli    Zink  chlorat, anwenden.  



  Für     manche    Zwecke ist es angebracht.  den Gehalt an freier     P'hosphors'äure!    höher zu       ha.l'ten,    um zum     Beispiel    stärkere     Rostspuren     zu entfernen oder um eine     Schichtbildung    bei       widerstandsfähigeren        Blechsorten    zu errei  chen. Dem Zusatz an. freier Säure ist aber  nach oben eine Grenze gesetzt, da mit zu  nehmender     Aeidität    der Belag dicker wird  und gröbere     Struktur    annimmt.  



  Durch Zusatz der verbrauchten Stoffe       kann,das    Bad im Zustande der höchsten     Lei-          situngsfähigkeit.,        sawohl    in bezug auf die Ge  schwindigkeit der Bildung der Schicht     als          auch    der Güte des,     erzeugten    Belages, gehal  ten werden.

   Für die Ergänzung des Bades  hat es sich als     zweckmässig    erwiesen, die       "Punktzahl"    für 10 cm'     Badlösung    nur um  4 Punkte absinken zu lassen, zum     Beispiel     zwischen 42 und 38 zu halten (unter Punkt  zahl versteht     man,die    Anzahl     cm'        n/10        NaOH,     die auf 10 cm' fertige     Badlösung    verbraucht  worden),     und    zur Ergänzung des verbrauch  ten     Chlorates,    zum Beispiel bei Verwendung  von Zinkchlorat,

   etwa<B>30%</B> der     ursprüng-          liehen    Menge an     Phosphatläsung    (spezifi  sches Gewicht 1,6) zuzufügen. Während das       normalte        Phos:phatve:

  rfahren    je nach Alter           les    Bades.     verschieden)        gefärbte    und     vemschse-          lenartig        kristallinische,    zum     Beispiel    grob  kristalline, Überzüge ,gibt, wird nach     ,denn          neuen    Verfahren ein in Farbe und     Ober-          flä:chenbeschaffenheit    stets     gleichmässiger          Bela.g    erhalten.

   Der Grund hierfür dürfte       sein,        da.ss    im Laufe dieses, Verfahrens das in  Lösung     ,gehende    Eisen sich     als        Ferriphosphat          a.usseheidet.     



       Beispiele:     1. Auf 1 Liter Bad werden angewandt:  48 g :einer     Zinkphosphatlösung        (spezifisches     Gewicht dieser Lösung 1,6,     Zinkgehalt    etwa       1O    %,     Ge@samtpho@sphors@äuregeha.lt    etwa 52 % ,  freie Phosphorsäure etwa<B>20,5%),</B> ferner 3 g       Zinkchlorat    und 0,09 g     konzentrierte        Schwe-          felisäure.    In die     Ba.dlö@sung    werden Teile von       Krusten        früherer    Bäder gebracht.

   Die Bil  dung des Überzuges auf metallreinem Eisen  erfolgt bei 92-100  C je nach Eisensorte,       Vorbehand@lung    und. Verwendungsart in 2 bis  10     Minulen.     



  2. Auf 1     Liter    Bad werden angewandt:  48 g     einer        Zinkphosphatl,ö.sun,g    (spezifisches  Gewicht 1,6), ferner 3     g    Zinkchlorat, 0,09 .g       konzentrierte    Schwefelsäure, 2,5g Phosphor  säure     (o@pezifisahes    Gewicht 1,7). Der Gehalt  an freier Phosphorsäure in der     oben,genann-          ten    konzentrierten     Zinkphosphatlös@ung    be  trägt hierbei etwa<B>25%.</B> In die     Baidl,ösung     werden Krusten früherer     Bäder    gebracht.

    Die Behandlung der     Eisengegens't'ände    ist       dieselbe        wie        bei    Beispiel, 1.  



  3. Auf 1 Liter Bad werden angewandt:  48 g einer     Zinkp:hosip:hatlösung        (spezifisches     Gewicht 1,6, siehe     Beispiel    1), ferner 3 g  Zinkchlorat und 2 g     Borsäure.    Das Bad  selbst enthält also im Liter 48     ,g    Zn, 24,96 g       Gesa.mt-H#,P04    und' 9,8 g     freie        HzP04.    Die       Behandlung    der     Eisengegenstände!    ist die  gelbe wie     bei    Beispiel 1.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung feinkristal'li- ni:seher, dünner, festhaftender Phosphat- schichten auf Metallen durch Behandlung mit Bädern, :die Phosphorsäure, Zinkphosphat und Chdio@rate von Metallen enthalten, die weniger edel sind als Eisen, dadurch gekenn- zeichnet" dass den Bädern eine weitere Säure, die mit den in.

   der Lösung .anwesenden Ka tionen keine unlöslichen Salze bildet, in einer Menge zugegeben wird, die zur Verhinderung einer zur Bildung eines gallertartigen Nieder schlages führenden Hydrol:yss:e genügt..

   <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.. Verfahren: nach Patentanspruch, @da.- durch gekennzeichnet, dass,de:m Behandlungs bad Schwefelsäure in einer Menge bis zu 0,19 H228'01 je Liter Badflüssigkeit zugesetzt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass dem Behandlungs bad Boosäurie in einer Menge bis: zu 10 g, H,B03 je Liter Baidflü"sisigkeit zugesetzt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, @da- durch gekennzeichnet, dass die Badkonzen- tration auf 1 Liter Flüssigkeit 4-8,5 g Zn.

   13,5-2.7 g P,0, und 1-3<B>g</B> CIO3 beträgt. 4. Verfahren, nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, :dadurch .gekennzeichnet, d@af die Ba.dkonzentration auf 1 Liter Flws- s-igkeit 5,7 g Zn, 18g P20. und 2,2 g C103 beträgt. 5.

   Verfahren nach: Patentaas@pruch und Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass den Bädern vor Ingebrauch nahme Kristalle aus! Zinkphosphat zugesetzt werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass den Bädern -vor Ingebrauch nahme Kristalle aus. Eis,enpho:sphat zugesetzt werden.