CH235040A - Verfahren zur Erzeugung hellfarbiger und färbbarer Phosphatschutzschichten auf Zinklegierungen durch Elektrolyse. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Erzeugung hellfarbiger und     färbbarer        Phosphatschutzschichten     auf Zinklegierungen durch Elektrolyse.    Die bis     dahin    bekannten Verfahren zur  Erzeugung von     Phosphatschichten    auf Zink  und seinen     Legerungen    sind alle weitgehend  die mehr oder     weniger        sinngemässe    Anwen  dung des als     Rostschutzverfahren        bekannten          "Pa.rkerisierens"    auf Zink.  



  Diesen Verfahren     .gemeinsam    ist die Ver  wendung einer Lösung von Mono:-     und        Di-          Metallp:hosphaten    solcher Metalle, deren     Tri-          phospharbe        und        basischen:        Phosph        :ate    schwer  Der     Phos:phatierungsprozess    voll  zieht eich hierbei so,     :d@ass    .die in der     Pho:

  s-          phatierungslösung    an sieh vorhandene oder       d'u'rch    Kochen     hydrolytiuch    oder durch     Elek-          trolyse        an:odüch    freigemachte     Phospho,r-          säure        ,das        Grundmietall    angreift.

   Infolge :der       zunehmenden        ssa@sizitüt        kommt        es        dann    auf  der     Metallio:berfläche    zur     Abseheidung    einer  Schicht von     Mischphosphaten.     



  In ihrer Anwendung auf     Linklegi:erun-          gen,        :die        pra-kts:ch    alle einen     gewissen    Anteil  an     Kupfer        enthalten,    bilden die genannten         Phosph@aMerunb        Lösungen,    gleich ob sie im       Ansiedepro:zess    oder     elektrolytisch    arbeiten,  immer     diwnkelfarbige        Schichten,        ss@lbst    :

  dann,  wenn die     Lösung        keine    Metalle     enthält,    deren       Endphosphate    an sich     !dunkelfarbig        wäxen.     



  Die Ursache liegt .darin, dass     das    im       Grundmetall    enthaltene     Kupfer,    selbst wenn  es primär     nhosphatiert        würde,    sich durch die       urirkung    dies Zinks     sekundär    immer     wiedlerr     als     Metall        und    infolge der pulverigen     Ab-          scheidungsfo:rm        :

  dunkelfarbig        regeneriert        und     so     in    der     PhosphaIschicht        suspendiert    bleibt.  



  Das     vorliegende,    den Erfindungsgegen  stand     bildende        Verfahren        ermöglicht    nun.,  primär bei :der     Plhosphartierung    gebildetes  Kupfersalz durch     Umeetzung    zu lösen und  :durch     Ionentranspoirt    das Kupfer     aua    der       Phosphats:chicht        wegzuführen,    ohne aber die  Bildung :der     Phosphatslohi:cht,    im besonderen  also der -     Zinkpho@sphatechncht,    zu     verhinidlern.     



  Der     ErfindungsgTundgedanke        .lässt    sich  aber nicht mit den     nahehegenden    LösungS1-           mitteln,    wie     Zyana,lk        a.lien,        Ammonium-          hyd'roxyd    oder Säuren durchführen,     denn     diese Stoffe wirken, insbesondere bei Elek  trolyse, auf metallisches     Zink.    und auf     Zink-          phosphate    mindestens ebenso     stark    lösend,

    wie auf Kupfer und auf     Kupferphosphate.     Ihre     Anwendung    zur     Entkupferung    würde  demnach die Bildung der     Zinkphosph!aat-          Schicht        verhindern    oder eine schon gebildete  zerstören.  



  Der     Erfindungsigedanke    lässt     sieh    nur       durchführen    durch Anwendung eines     Kupfer-          lö!sungsmittels,        :das    Zink,     Zinkphoasi>hat    oder  auch Zinkoxyd     prakbo,ch    nicht löst,.  



  Dieses     Kupferlösungismittel    wurde nun  im     Kaliumka.rhonat    gefunden.     Kali:umkairbo-          na,tlösungen,    mit steigender     Konzentration     in verstärktem Masse, haben die Eigenschaft  Kupfer (als     Kalium-Cuprikarbonat)    zu lösen,  Zink aber nicht.  



  Das     vorliegende    Verfahren zur     Erzeugung          hellfa.rhiger    und     färbbarer        Phesphatschutz-          schichten    auf Zinklegierungen durch     Eliek-          tralyse    ist also     dadurch        gekennzeichnet,        .da.ss     man die.

   Zinklegierungen im einer gelöstes       tertiäres        Phosphat    enthaltenden     Kalium-          ka.rbonatlösung        an.od@is        cher          unterwirft.     



  Da der     Zusatz    von     Phosphorsäure    oder  Phosphat die     spezifische    Wirkung der     Ka-          liumkarbonatlös.ung    nicht behindert, solange  nur genügend     überschüssiges        Kaliucmkarbo,-          nat    in der Lösung vorhanden ist und umge  kehrt das     Ka.liumkaarbonat    auch     nicht    die       Phoisphatieruub    beeinträchtigt.

   so lässt sich  unter     Einwirkung        dres    Stromes gleichzeitig  die     Bild'un'g    der     Phosp:hatschicht    und deren       Entfä.rbung        bewirken.    Es ist deshalb nicht       nötig,    den     umständlicheren,    aber     gangbaren     Weg     getrennter        Phosph        .terung    und     Entfä,r-          bum,g    zu gehen.  



  Allein als     Phosphatierungslösung        be-          traclitet        ste.11it    der     genannte    Mischelektrolyt  sich     grundsätzlich    verschieden von den be  kannten     Phospha:tier.ngobädiesrn    dar, da. er       sehen        stark        alkalisch    die     Trime:tal:

  lstufe        erre-          chend        ist.            Seine        Phosphatierungswirkung    ist denn       auch    eine      -esentlich    andere. In den üblichen       Pho        :sp.hatierungsbädern,    die alle saurer sind  als der     Trimetallst.ufe    entspricht, geht die       Phio,-_-pbat.ie@ruiig        selbstt        dti.g    vor sich; es wer  den dabei aber     auch    nicht     sehr    dichte Schich  ten erzielt.

   Im     genannten    alkalischen Elek  trolyten     wird    die     Pliasphatsehicht    nur unter       E-inwirhung        starker        anodisther        Potentiale        ge-          hildet.    da sich sofort bei     Stromeehluss    eine  wesentlich     oxydisehe        Sperrschicht    bildet.

   die  nur     durch        Anwendung        höherer        Potentiale          nennenswerten        Sti@oinidu,rcli@gang    erlaubt. Erst  bei     1ü        ngerer        Einwirkung    des     Stromes    wan  dert- merklich     Phosphat-Ion    in die Schicht.  



  Im Verlauf der Elektrolyse wird die  Schicht;     langsam    dicker.     namentlich        aber          (lichter.    so dass     sie    immer mehr zur Sperr  schicht wird,     die    auch bei     Anwendung    von       Spannungen    von ?0 Volt     und        mehr    nur     noch     Strom in der     Grössenklasse    von     1\Zillia-mperen     ,je     dlm"        du:

  rchlässt          Die        Schicht    kann von     emailartigem    Aus  sehen und, auf polierten Fläche erzeugt.       vö        lli.g    glatt     sein.     



  Entsprechend     ihrem        basischen    Charakter  ist sie auch befähigt. mit     geeigneten,        vor-          nehmli:cli        schwach    sauren     Farbstoffen        Fa.rb-          lacke    zu bilden, das heisst sie lässt sich an  färben.  



  Das Verfahren     kann    deshalb besonders  de     mZweA    dienen. auf     Zinkgegenständen          c-ine        Schutzschicht    zu     bilden,    die auch deko  rativ wirkt.  



       Was    die     Zusraanimenusetzung    des     Elektroly-          ten        anbetrifft,        so        sind     alle     1VIi-          schungen    von Phosphaten mit einem     tfiber-          schuss    von     Kaliuinkarbonat        geeignet,        sofern     die Stoffe in     Lösung        nebeneinander    beständig  sind.

   Als     Phosphate        werden    zweckmässig nur       Al'kaliphosphate    verwendet. Das Kalium  karbonat     lässt    sich     jedoch    nicht durch ein       anderes        Karbonat        ersetzen.    auch nicht durch       Hydroxyd.     



  Da bei     Verwendung    anderer     Phosphate          als        Kalnumphosphate    durch     Wechselwirkung          anderes        alis        Kalilmkarbonat        entstehen    kann,  ist es vorteilhaft, den Elektrolyten aus Ka-           liumkarbonab    und     Phosphorsäure        bezw.        Ka-          liumphosphaten,    zusammenzusetzen.  



  Die Lösung kann noch     beträchtliche        Men-          ben        :anderer        Säure-Ionen    als     Phosphat-Ion     enthalten, ohne dass die Wirkung beeinflusst  würde,     nur        Nitrat-Ion    hat schon     in,        kleiner     Menge     s@ahä@d@lmche    Wirkung, da     es    die lokale       Durehlöchemung    der Sperrschicht bewirkt.  



  Der     absichtliche    Zusatz von fremden  Anionen hat jedoch in     keinem    Falle einen       besonderen    Vorteil.  



  Die     absolute        Konzentration    des Elektroly  ten ist     keinen    strengen     Vorschriften    unter  worfen, doch zeigen     konzentrierte    Elektro  lyte     ausgeprägtere        Wirkung    im Sinne des       E@rfindunb        ige,dlan@kenss.    Das Verhältnis von       Kal.umkarbonat        zum.    Phosphat ist auch nicht  scharf     umrei.ssbar,    nun darf der     verhä,

  ltnisi-          mässige    Anteil an Phosphat eine gewisse  Grenze nicht     überschreiten,        weil    sonst die  Bildung der Schicht schneller fortschreitet  als ihre     Entfärbung.     



  Endlich darf aber auch der     verhältnIs-          mässi.ge        Anteil    an     Kaliumkarbonat    nicht zu  gross sein,     weil        .sonnst    an     Stelle        einer    Phosphat  schicht sieh eine wesentlich     oxyd,ische    bildet.  



  Dient der Elektrolyt jedoch nur zur     Ent-          f        ärbung    einer     vorgebildeten    Schutzschicht, so  braucht sein Gehalt an Phosphat nur gering  zu     !sein,        nämlich    gerade .genügend,

   um eine       mögliche        Entphosphatierung    .der Schicht  während der     Enitfä.rbung    zu     verhindern.       Als praktisch brauchbarer Elektrolyt für       bleichzeitige        P'hosphatierung    und     Entfär-          hung    hat sieh     beispielsweise        folgende        Zu-          :sammensetzung    bewährt:

       Kalium-Ion    240 g,       Phosphat-Ion    72 g,     Karbonat-Ion    115 g,  W     assier    Rest zu 1 Liter.  



  Man erhält     sie,    wenn 424 g     wasserfreies          Ka.liumk,arbonat        .mit        Phosphoirsäure,    entspre  chend 75     b        wasserfreier    Säure, und     dem        Er-          gänzungis#wa.s!ser    zu 1     Liter        vermengt    werden.

         Ebenssogut    kann natürlich von     Kaliumphos-          phaaen        und        entsprechend    weniger     Kalium-          karbonat        ausgegangen        werden.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Erzeugung hellfarbiger und färbbarer Phosphatschutzschichten auf Zinklegierungen durch ElektrolVse,dadurch rekennz-ei.chnet, da.ss man die Zinklegierungen in einer gelöstes terizhres Phosphat enthalten den Kaslnumkarbonatliösun"c anodisoher Strom- behandlung untexwirft. UNTERANSPRUCH:

   Verfahren nach Patentansprwch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zinklegierungen erst pho@sphaeert und dann in .einer .gelöstes tertiämes Phosphat enthaltenden Kalium- karbonatlösung anodisscher Strambehandflnng unterwirft.