DE1147819B

DE1147819B - Verfahren zum Aufbringen von Phosphatueberzuegen

Info

Publication number: DE1147819B
Application number: DEM16706A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Keller; Dr Werner Rausch; Heinrich Fleischhauer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1952-12-17
Filing date: 1952-12-17
Publication date: 1963-04-25
Also published as: US2813813A; FR64944E

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

M16706VIb/48d

ANMEtDETAG: 17. DEZEMBER 1952

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 25. APRIL 1963

Beim Phosphatieren in heißen Phosphatierungslösungen wirkt sich die erhöhte Temperatur beim Eintauchen der zu phosphatierenden Gegenstände immer erst nach einer gewissen Zeit aus, die diese Gegenstände zu ihrer Aufheizung benötigen. Man hat daher, um die gesamte für die Phosphatierung erforderliche Zeit abzukürzen, bereits so verfahren, daß man die Gegenstände in einem heißen Vorspülbad behandelt und sie auf diese Weise erwärmt in die Phosphatierungslösung eingebracht werden.

Entsprechend einem älteren nicht vorveröffentlichten Vorschlag wird zum Aufbringen von Phosphatschichten auf den zu behandelnden Metallen durch Glühen in reduzierender Atmosphäre eine metallisch reine Metalloberfläche erzeugt, dann werden die Gegenstände in Schutzgasatmosphäre auf Temperaturen von 100 bis 400° C, vorzugsweise 200 bis 300° C, abgekühlt und dann mit der Phosphatierungslösung behandelt. Die Behandlung kann beispielsweise durch Tauchen oder Spritzen erfolgen. Bei diesem Verfahren kann zunächst durch oxydierende Glühung vorher entfettet und/oder eine beliebige teilweise Vorreinigung vorgeschaltet werden. Erfolgt hierbei eine oxydierende Glühung zur Entfettung der Werkstücke, so wird anschließend durch reduzierende Glühung entzundert und dann die metallisch reine Oberfläche in Schutzgasatmosphäre vor der Phosphatierung abgekühlt.

Es wurde nun gefunden, daß es nicht immer erforderlich ist, daß die Metalloberfläche, wenn sie heiß in die Phosphatierungslösung eingebracht wird, blank, d. h. oxydfrei, ist. Es wurde vielmehr festgestellt, daß dann, wenn eine Zunderschicht, beispielsweise Glühzunder oder Walzzunder, dünn ist und aus einem Eisenoxyd besteht, das mit der Eisenoberfläche gut verwachsen ist und nicht als Zunder abblättert, eine Reduktion dieser Oberfläche vor dem Einbringen des heißen Werkstückes in die Phosphatierungslösung nicht erforderlich ist. Im Gegenteil, es wirkt sich auf den Korrosionsschutz der aufzubringenden Phosphatschicht günstig aus, wenn man vorhandenen Walzzunder u. dgl., der die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, nicht erst abbeizt, bevor die Werkstücke auf 100 bis 400° C gebracht und heiß in die Phosphatierungslösung eingebracht werden, sondern wenn man die oxydierte Oberfläche in dieser Weise behandelt. Dies geht aus Vergleichsversuchen hervor, die wie folgt durchgeführt werden:

Es wurde ein mit einer Oxydhaut bedeckter Stahl der Zusammensetzung 0,71 % Kohlenstoff, 0,66% Silizium, 1,17%Mangan, 0,033%Phosphor, 0,018% Schwefel, Rest Eisen, zunächst mit 15%iger Schwefel-Verfahren zum Aufbringen
von Phosphatüberzügen

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M., Reuterweg 14

Dr. Heinz Keller, Dr. Werner Rausch

und Heinrich Fleischhauer, Frankfurt/M.,

sind als Erfinder genannt worden

säure blank gebeizt, gespült, in Heißwasser auf 95° C vorgewärmt, eingebracht und 5 Minuten in einem Bad folgender Zusammensetzung phosphatiert: 22,0 g/l P₂O₅, 25,0 g/l NO₃, 19,5 g/l Zn.

"Zum Vergleich wurde erfindungsgemäß ein Abschnitt des gleichen Drahtes ohne vorherige Beizung auf 200° C erhitzt und heiß in die gleiche Phosphatierungslösung eingebracht und 5 bzw. 10 Sekunden phosphatiert. Beide Drahtabschnitte wurden mit einer mit Wasser im Verhältnis 1:10 verdünnten Öl-in-Wasser-Emulsion mit Zusatz eines Rostinhibitors behandelt und bei 80° C getrocknet. Die Korrosionsprüfung wurde 20 Stunden im Salzsprühnebel (3% NaCl) durchgeführt. Hierbei ergab die vorgebeizte Probe Anrostung Note 8 und die ohne Beizung erfindungsgemäß behandelte Probe Flugrost Note 2. (Die Benotung ist so vorgenommen, daß die Noten 1 bis 5 zunehmenden Flugrost, 6 bis 10 zunehmende Anrostung und 11 bis 15 zunehmende Verrostung bedeuten.)

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Aufbringen von Phosphatschichten auf Metallen, insbesondere Eisen, bei dem mit einer dünnen, gut verwachsenen Oxydschicht bedeckte Metalle durch Erhitzen oder Abkühlen auf 100 bis 400° C, vorzugsweise 200 bis 300° C, gebracht und heiß in die Phosphatierungslösung eingebracht werden. Diese Oxydschicht kann von einem vorhergehenden Verfahrensschritt, beispielsweise Weichglühen oder Warmwalzen, stammen. Sie kann auch beispielsweise bei der oxydierenden Glühung zwecks Entfernung von Verunreinigungen entstanden sein. Gemäß vorliegender Erfindung ist es daher nicht erforderlich, die

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durch oxydierende Glühung entstehende Zunderschicht vor der Phosphatierung durch reduzierende Glühung in eine metallisch reine Oberfläche überzuführen. Es ist vielmehr dann, wenn diese, Zunderschicht dünn ist und aus Eisenoxyd besteht, das mit der Eisenoberfläche gut verwachsen ist und nicht als Zunder abblättert, besonders vorteilhaft, nicht bis zur metallisch reinen Oberfläche zu reduzieren, sondern die oxydierte Oberfläche in die Phosphatierungslösung warm einzubringen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders dann, wenn fertige Teile phosphatiert werden sollen. In diesem Fall wird gemäß der Erfindung in schwach oxydierender Atmosphäre geglüht und gegebenenfalls anschließend auf 100 bis 400° C, vorzugsweise 200 bis 300° C, abgekühlt, worauf die Phosphatierung der heiß eingebrachten Werkstücke durchgeführt wird. Die Werkstücke haben beim Einbringen in die Phosphatierungslösung eine Temperatur zwischen 100 und 400° C. Dieses Verfahren, bei dem gleichzeitig entfettet wird, ist besonders geeignet, wenn die kaltverformten Bänder oder Drähte, die vom Verformungsvorgang her gefettet sind, zwecks Korrosionsschutz oder zur Vorbereitung der weiteren Verformung phosphatiert werden sollen. In diesem Fall läßt sich das Verfahren in einen kontinuierlichen Prozeß einschalten.

Auch im Falle vorliegender Erfindung kann eine beliebige teilweise Vorreinigung vorgeschaltet werden.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem Gegenstände, die zu groß sind, um in einem Bad untergebracht zu werden, oder die sich bereits an Ort und Stelle befinden, wie beispielsweise Brücken, Schiffskörper u. a. m., stellenweise, etwa mit einem Gebläse oder einer Lötflamme, auf hohe Temperatür, beispielsweise 150 bis 200° C, erhitzt werden, worauf dann ein Gemisch aus Phosphorsäure, Eisenchlorid, telluriger Säure oder einer anderen reduzierend wirkenden Säure, vorzugsweise in Form einer warmen Lösung, mit Bürsten an die betreffende Stelle aufgetragen wird, bis sich eine bestimmte Färbung zeigt. Soweit es sich bei diesem Verfahren um die Behandlung von verrosteten Teilen handelt, sind sie nicht mit einer dünnen, gut verwachsenen Oxydschicht bedeckt, und soweit es sich um die Behändlung von blanken Metallen handelt, bildet sich auf ihnen bei 150 bis 200° C keine solche dünne, gut verwachsene Oxydschicht.

Diese dünne, gut verwachsene Oxydschicht ist aber für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß offensichtlich die oxydierte Oberfläche gerade bei dem Einbringen der Werkstücke in vorerhitztem Zustand in Phosphatierungslösungen zu einem besonders guten Korrosionsschutz führt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Phosphatschichten in Phosphatierungszeiten von einigen Sekunden erreichen.

Es wurden Drähte aus einem Stahl der Zusammensetzung 0,71% Kohlenstoff, 0,66% Silizium, 1,17% Mangan, 0,033% Phosphor, 0,018% Schwefel, Rest Eisen, in Luft geglüht und die mit Zunder bedeckten Drähte auf eine Temperatur von 200 bzw. 400° C gebracht und unmittelbar anschließend durch eine Phosphatierungslösung folgender Zusammensetzung hindurchgezogen:

22,OgP₂O₅,
25,0 g NO₃,
19,5 g Zn pro Liter.

Zum Vergleich wurden Drähte aus dem gleichen Material oxydierend geglüht, auf Raumtemperatur abgekühlt und 5 Minuten in gleicher Phosphatierungslösung bei 95° C behandelt. Das Korrosionsergebnis nach 20 Stunden im Salzsprühnebel (3% NaCl) ergab, daß die erfindungsgemäß behandelten Drähte nur schwache Flugrostbildung der Note 2 aufwiesen, während die vergleichsweise auf Raumtemperatur abgekühlten Drähte Anrostungen der Note 7 zeigten. Alle Vergleichsproben waren vor der Korrosionsprüfung mit einer Öl-in-Wasser-Emulsion mit Zusatz eines Rostinhibitors, in einer Verdünnung mit Wasser im Verhältnis 1:10 behandelt und im Ofen bei 80° C getrocknet worden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Aufbringen von Phosphatüberzügen auf Metallen, insbesondere Eisen, da durch gekennzeichnet, daß mit einer dünnen, gut verwachsenen Oxydschicht bedeckte Metalle durch Erhitzen oder Abkühlen auf 100 bis 400° C, vorzugsweise 200 bis 300° C, gebracht und heiß in die Phosphatierungslösung eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht durch oxydierende Glühung aufgebracht, das Werkstück auf 100 bis 400⁰C gebracht und heiß mit der Phosphatierungslösung behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht bei einer Weichglühung oder anderer Wärmebehandlung des Werkstückes aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in schwach oxydierender Atmosphäre geglüht bzw. auf 100 bis 400° C gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Glühen und Phosphatieren eine Abkühlung derart erfolgt, daß das Werkstück bei Temperaturen von 100 bis 400⁰C, vorzugsweise nicht unter 200° C, in die Phosphatierungslösung kommt.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 zur Behandlung von Drähten oder Bädern im Durchlaufverfahren.

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 bis 5 auf ölige, fertige oder mit anderen Substanzen verunreinigte Oberflächen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 229 173; W. Machu, »Die Phosphatierung«, 1950, S. 95.