CH413546A

CH413546A - Verfahren zur Spritzphosphatierung von Eisen oder Stahl

Info

Publication number: CH413546A
Application number: CH1278961A
Authority: CH
Inventors: Rothkegel Josef
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1960-12-02
Filing date: 1961-11-03
Publication date: 1966-05-15
Also published as: DK116784B; NL271948A; FR1291382A; CH422468A; DE1188898B; GB932987A

Description


  Verfahren     zur        Spritzphosphatierung    von Eisen oder Stahl    Die übliche     Phosphatierung    von Eisen und Stahl  mit Hilfe von     nitrat    und     nitrithaltigen        Zinkphos-          phatlösungen    führt beim Aufspritzen dieser Lösun  gen im Vergleich zum Arbeiten im Tauchverfahren     in     sehr viel kürzerer Zeit zur     Schichtbildung.    Aber ge  rade bei Spritzverfahren ist die Schlammbildung in  den     Phosphatierungslösungen    besonders störend,

   da  beim Umpumpen schlammhaltiger     Phosphatierungs-          lösungen    die Gefahr der Verstopfung der Spritzdüsen  besteht. Durch die Schlammbildung wird auch der  Verbrauch an     Phosphatierungschemikalien    beträcht  lich erhöht.  



  Es ist auch bereits     bekannt,    mit     Zinkphosphatlö-          sungen,    denen nur Nitrat zugesetzt ist, im Spritzen       Dberzüge    aufzubringen. Das Verfahren hat sich im  Grossbetrieb     nicht    bewährt, da bei den. Temperatu  ren, bei denen die     Schichtbildung        befriedigte,    die  Heizaggregate, Tunnelwandungen und insbesondere  Sprührohre und -düsen innerhalb kurzer Zeit durch  steinharte     Verkrustungen    betriebsunfähig wurden.  Ein kontinuierliches Arbeiten war infolge dieser Ab  scheidungen von Phosphaten nicht möglich.

   Bei den  niedrigeren, für das bekannte Verfahren genannten  Temperaturen in einem Bereich von 60 bis 70  erhält  man unter den bekannten Bedingungen keine befrie  digende Schichtausbildung.  



  Es wurde festgestellt, dass die     Spritzphosphatie-          rung    von Eisen und Stahl mit Hilfe     nitrathaltiger          Zinkphosphatlösungen    dann praktisch schlammfrei  und     ohne    solche Störungen durchgeführt werden  kann, wenn man die Werkstücke mit einer 35     bis     65 , vorzugsweise nicht über 60 , warmen     nitrathal-          tigen        Zinkphosphatlösung    bespritzt, in der minde  stens nach kurzer     Einwirkungszeit    Eisen     1I    vorhan  den ist und bleibt.

   Es genügen schon geringe Mengen  von 0,05     gll        FeII.    Zu diesem Zweck werden Lösun-    gen     verwendet,    denen keine weiteren Oxydationsmit  tel zugesetzt sind, die stärker oxydierend wirken als  das Nitrat.     Es    wurde     festgestellt,    dass unter diesen  Bedingungen praktisch nur der beim Spritzen     gegen-          wärtige    Luftsauerstoff eine oxydierende Wirkung auf  das Eisen     II    ausübt.  



       Inn    den üblichen     Spritzanlagen    und bei den übli  chen Durchsätzen genügt der anwesende Luftsauer  stoff nicht, um die Lösung frei von zweiwertigem  Eisen zu halten. Bei dieser Arbeitsweise geht ein Teil  des in der Lösung aufgenommenen Eisens in den       Phosphatüberzug    ein, wodurch der Verbrauch an  Zink bei gegebener     überzugsstärke    sich     vermindert.     Der     Schlammanfall    ist wesentlich geringer als bei den       bekannten    Verfahren, bei denen mit     nitrathaltigen     Lösungen bei höherer Temperatur oder mit Lösun  gen, die zusätzlich Nitrit enthalten,

   im     Spritzverfah-          ren    gearbeitet wird. Durch die Verringerung des       Eisenphosphatschlamms    und den Fortfall des Zink  phosphatsehlämms wird eine Ersparnis an     P205    be  wirkt, da ja bei der     Schlammbildung    Phosphat aus  der Lösung     entfernt    wird.  



  Der     Einsatz    dieser eisenhaltigen     Zinkphosphatlö-          sungen    hat jedoch den Nachteil, dass mit zunehmen  dem Eisengehalt die     Phosphatierungszeit    wesentlich  erhöht     wird.     



  Es wurde nun     gefunden,    dass dieser verzögernde       Einfluss    des Eisens auf die     Schichtbildung    in diesen  Nitrat und Eisen enthaltenden     Zinkphosphatlösungen     dadurch aufgehoben wird, dass man die Werkstücke  vor der     Phosphatierung    mit einer wässrigen Lösung,  von einem     pH-Wert    zwischen 6 und 12, vorzugsweise  im     alkalischen    Bereich, insbesondere im Bereich von  8,5 bis 10, vorbehandelt und die     Phosphatierung     ohne Zwischenspülung angeschlossen wird.

   Durch  eine     solche        Vorbehandlung    lässt sich     die    Phosphatie-           rung    in den eisenhaltigen     Zinkphosphatlösungen    so  durchführen, dass die     Schichtbildung    nicht längere  Zeit benötigt, als bei den bekannten eisenfrei arbei  tenden     Phosphatierungslösungen.    Durch diese Vor  behandlung wird es daher möglich,

   mit wesentlich  geringerem Schlammanfall im Spritzverfahren Eisen  oder     Stahl    mit     Hilfe    von     nitrathaltigen    Zinkphosphat--'  Lösungen auch im     Fliessbandverfahren    zu     phosphatie-          ren.     



  Die vorliegende Erfindung     betrifft    nun ein Ver  fahren     zur        Spritzphosphatierung    von Eisen oder       Stahl    mit     Hilfe    von     nitrathaltigen        Zinkphosphatlö-          sungen    und ist dadurch gekennzeichnet,

   dass die  Werkstücke vor der     Phosphatierung    mit einer     wässri-          gen    Lösung von einem     pH-Wert    im Bereich von 6 bis  12 in Berührung gebracht werden und dann ohne  Zwischenbehandlung mit einer 35 bis 65  warmen       nitrathaltigen        Zinkphosphatlösung,        in    der mindestens  nach kurzer Einarbeitungszeit Fell vorhanden ist und  bleibt und     in    der in Lösung gegangenes Eisen prak  tisch nur von Luftsauerstoff     in        die    dreiwertige     Form          übergeführt    wird, bespritzt werden.

    



  Für die     Vorbehandlung    kann eine beliebige  Lösung, beispielsweise eine     Sodalösung,        ein    Gemisch  von Natriumkarbonat und     Natriumbikarbonat,    oder  Borax und     Dinatriumphosphat,        vornehmlich    jedoch  kondensierte Phosphate, insbesondere     Na4P20,     oder     NaSP,Olo,    enthaltende Lösungen oder Lösun  gen aus Gemischen dieser Stoffe verwendet werden,  sofern sie in, den genannten     p11-Bereich    eingestellt  sind.

   Besonders günstig ist die     Vorbehandlung    mit  einer Lösung, die mindestens ein     kondensiertes        Alka-          liphosphat    enthält. Diese Lösungen können     ausser-          dem    eine aktivierend wirkende     Titanverbindung    ent  halten.

   Ihre vorbehandelnde Wirkung kann     ausser-          dem    durch     Netzmittelzusatz    erhöht werden, wobei  gleichzeitig eine Reinigungswirkung der Oberfläche       herbeigeführt    werden     kann.    Auch ein Gehalt an       Natriumnitrat    in der     Vorbehandlungslösung    hat sich  als günstig erwiesen.  



  Es ist möglich, diese     Vorbehandlung    vor der       Spritzphosphatierung        gleichzeitig    als Reinigungsbe  handlung auszubilden und sie mit einem bekannten  Reiniger, der auf den erforderlichen     pH-Wert    von 6  bis 12 eingestellt ist, durchzuführen. Wenn die Wir  kung des gewählten Reinigers ausreicht, kann daher  die     Spritzphosphatierung    gemäss Erfindung     in    einer       Vierzonenspritzanlage    durchgeführt werden, wobei  zwei Zonen     zur    Nachspülung zur Verfügung stehen.

    Dies ist ein weiterer besonderer Vorteil des erfin  dungsgemässen Verfahrens gegenüber den Verfahren  mit     nitrithaltigen        Phosphatierungslösungen.     



  Die     Vorspüllösung    kann bei Raumtemperatur,  aber auch bei erhöhter Temperatur angewandt wer  den, wobei Temperaturen von 70  im allgemeinen  nicht überschritten werden:. Die höheren Temperatu  ren werden insbesondere dann gerne gewählt, wenn  man mit der     Vorspülung    eine Reinigung verbinden       will.    Es genügt jedoch, zur Erzielung des     erfindungs-          gemässen        Effektes    im Hinblick auf die Phosphatie-    rang die Lösung bei Raumtemperatur anzuwenden,       wenn,    die Oberfläche metallisch rein ist.  



  Das Verfahren: sei anhand eines Beispiels näher  beschrieben.  



  Stahlbleche von     Tiefziehqualität    wurden mit  einem alkalischen Reiniger im Spritzen entfettet und  anschliessend mit Wasser im Spritzen abgespült. Da  nach wurden die Bleche 30 Sekunden mit einer  Lösung, enthaltend  
EMI0002.0072     
  
    1,8 <SEP> g/1 <SEP> Na4P20,
<tb>  5 <SEP> mg/1 <SEP> Ti <SEP> als. <SEP> aktivierend <SEP> wirkendes
<tb>  Titanorthophosphat
<tb>  0,2 <SEP> gll <SEP> NaH2PO4       bei 40  bespritzt. Der     pH-Wert    dieser Lösung beträgt  9,3.  



  Die so vorbehandelten Bleche wurden im Sprit  zen bei einer Temperatur von 45  mit einer       Phosphatierungslösung    folgender Zusammensetzung  behandelt:    2,5 bis, 0,8 g/1 Zink  4,5     g/1        P205     1,9     g/1   <B>NO,</B>  0,05 bis, 2     g/1        FeII.       Die Lösung wurde beim Ansatz durch Zusatz  von     Natriumhydroxyd    so weit abgestumpft, dass das  Verhältnis von freier Phosphorsäure: Gesamtphos  phorsäure (0,04 bis 0,06) : 1 betrug.

   Nach einer  Einwirkungszeit der     Phosphatierungslösung    von 60  Sekunden waren festhaftende, 1 bis 1,5     ,u    dicke  Deckschichten auf der Stahloberfläche ausgebildet.  Die Schichten enthielten, insbesondere nachdem die       Phosphatierungslösung    eine grössere Menge zwei  wertigen Eisens aufgenommen hatte, neben Zink  phosphat eine merkliche Menge Eisen     II-Phosphat.     Während des Durchsatzes von 4     m2    Blechoberfläche  pro 11     Phosphatierungslösung    waren die     überzüge     noch einwandfrei. Im Bad hatten sich nur geringe  Mengen an Schlamm angesammelt.

   Eine Verstopfung  der Spritzdüsen im     Phosphatierungsbad    ist während  des Durchsatzes nicht beobachtet worden. Das       Phosphatierungsbad    wurde während der Behandlung  der Bleche auf Punktkonstanz mit einer Lösung fol  gender Zusammensetzung ergänzt:         12,3        Gew.-%        Zn          24,3        Gew.-%        P205          8,5        Gew.-%        NO,     Dichte 1,603.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Spritzphosphatierung von Eisen oder Stahl mit Hilfe von nitrathaltigen Zinkphos- phatlösungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke vor der Phosphatierung mit einer wässri- gen Lösung von einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 12 in Berührung gebracht werden und dann ohne Zwischenbehandlung mit einer 35 bis 65 warmen nitrathaltigen Zinkphosphatlösung,

in der mindestens nach kurzer Einarbeitungszeit Fell vorhanden ist und bleibt und in der in Lösung gegangenes Eisen prak- tisch nur von Luftsauerstoff in die dreiwertige Form übergeführt wird, bespritzt werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Vorbehandlung eine Lösung verwendet wird, die einen pH-Wert im Be reich von 8,5 bis 10 aufweist. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Vorbehandlung eine Lösung verwendet wird, die mindestens ein konden siertes Alkaliphosphat enthält. 3.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Vorbehandlung eine Lösung verwendet wird, die eine aktivierend wir kende Titanverbindung enthält. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Vorbehandlung eine Lösung verwendet wird, die Netzmittel enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Vorbehandlung eine Lösung verwendet wird, die Natriumnitrat enthält.