DE1521831A1

DE1521831A1 - Verfahren zur Behandlung von Metalloberflaechen

Info

Publication number: DE1521831A1
Application number: DE19621521831
Authority: DE
Inventors: Freeman Dennis Brian
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1961-05-19
Filing date: 1962-05-10
Publication date: 1969-12-04
Also published as: GB932970A

Description

Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen

Zur Vorbereitung metallischer Oberflächen, insbesondere von Eisenmetallen, für das Aufbringen von Phosphatüberzügen ist es im allgemeinen notwendig, die Oberflächen zu reinigen, um Fingerabdrucke, Öl, Fett Schmutz, Ziehschmiermittel und dgl. zu entfernen. Die Verwendung alkalischer'Reinigungslösungen für diesen Zweck ist gebräuchlich. Viele derartiger Lösungen enthalten Borax. Es ist bereits vorgeschlagen worden, vor der Phosphatierung lieinigungslüsungen anzuwenden, die beispielsweise ein Alkalisilikat, Borax und als oberflächenaktives mittel ein rolyäthylenoxydaddukt enthalten. In alkalischen Reinigungslösungen neigt das Borax jedoch dazu, die Lösung derart zu puffern, daß der pH-Wert unterhalb den für die Entfernung von groben Verschmutzungen und Fetten erforderlichen Wert fällt.

üs wurde nun gefunden, daß diese Neigung nicht in Erscheinung j tritt, wenn man anstelle von Borax ein Metaborat verwendet. ürfindungsgemäß werden Metalloberflächen vor dem Aufbringen eines Phosphatüberzugs mit einer alkalischen Reinigungslösung, die ein Alkalimetaborat und ein Alkalisilikat enthält,

909849/1136

gereinigt. Besonders geeignet sind Natriummetaborat und Natriummetasilikat. Sie stellen daher bevorzugte Bestandteile der Reinigungslösungen dar.

Außerdem enthalten die Heinigungslösungen vorzugsweise ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Metaborats anstelle von Borax ergibt sich für trockene pulverförmige Mittel, die die Bestandteile für die Reinigungslösungen enthalten. Es wurde auch gefunden, daß Metaborate eine wesentlich geringere Neigung zum Zusammenbacken zeigen, wenn sie als Pulver mit oberflächenaktiven Mitteln, wie z.B. Polyäthylenoxydprodukten, gemischt werden.

Mr eine anschließende Herstellung von besonders festhaftenden Zinkphosphatschichten ist eine Reinigung der Metalloberflächen mit einer Lösung zweckmäßig, in der die Bestandteile (ausgedrückt als Na₂O, SiO₂ und BpO,) in einem Gewichtsverhältnis von Na₂O ι (SiO₂ + ^B2°3^ ^von °»9 » ¹ ^is 1,9 »1 und in einem Gewichtsverhältnis von B₂O, ι SiO₂ von 0,2 » 1 bis 0,8 : 1 anwesend sind. Der Silikatgehalt, ausgedrückt als Natriummetasilikat, in diesen bevorzugten Lösungen liegt zwischen 1 und 20 g/l.

BAD 909849/1136

Als oberflächenaktive Mittel, die anwesend sein können, sind Kondensationsprodukte von Alkylphenolen, Alkoholen und Fettsäuren mit Äthylenoxyd geeignet. Der Gesamtbetrag an oberflächenaktiven Mitteln in der Reinigungslösung kann bis zu 10 Gew.# der festen Bestandteile, mit denen die Lösung angesetzt wird, betragen. Vorzugsweise beträgt der Gehalt jedoch 2 bis 5 5ί.

Wenn die zu reinigenden Metalloberflächen eine Spritzreinigung innerhalb eines weiten Temperaturbereiches, etwa von 15 bis 71⁰C, erfordern, sollen das oberflächenaktive Mittel oder Mischungen solcher Mittel einen Triibungspunkt von über 71⁰C aufweisen. Es wurde gefunden, daß eine Kombination von oberflächenaktiven Mitteln, die aus Kondeneationeprodukten von Alkylphenol mit 8 bis 11 Äthylenoxydgruppen, von Alky!phenol mit 1 bis 3 Äthylenoxydgruppen und von Fettalkohol mit wenigstens 15 Äthylenoxydgruppen besteht, gute Eeeultate ergibt. Es sind bereits derartige Kombinationen oberflächenaktiver Mittel vorgeschlagen woraen, in denen der Fettalkohol 16 bis 18 C-Atome enthält und 50 bis 80 Äthylenoxydmoleküle pro AlkoholmolekUl vorhanden sind·

Die Qualität der nach der Reinigung erzeugten Phosphatüberzüge kann weiter verbessert werden, wenn dit Reinigungs-

BAD ORIGINAL

909849/113S

lösungen außerdem eine geringe Menge Titan, vorzugsweise 0,005 bis 0,25 g Ti/l als aktivierenden Bestandteil enthalten. Geeignete aktivierende, Titan enthaltende Mittel sind beispielsweise in USP 2 874· 081 und in den britischen Patentschriften 560 847 und 560 848 beschrieben.

Die Reinigungslösungen werden vorzugsweise im Spritzen angewendet. Sie können bei beliebigen Spritzverfahren eingesetzt werden, bei den/die Lösung kräftig auf die zu reinigende Oberfläche aufgespritzt wird, d. h. mit einer ausreichenden Stärke, um den durch die Lösung gelockerten oder aufgelösten Schmutz wegzuwaschen. Die Reinigung kann bei Temperaturen von 15 bis 71⁰C durchgeführt werden, es ist jedoch vorteilhaft, sie bei Temperaturen unterhalb 49⁰C durchzuführen, weil dann unmittelbar und bequem eine Kaltphosphatierung angeschlossen werden kann·

Der Phosphatüberzug kann nach einer beliebigen Methode aufgebracht werden* Vorzugsweise wird eine saure Zinkphosphatlösung auf die Metalloberfläche aufgespritzt· Derartige Zinkphoephatlöeungen sind gut bekannt. Bei dem anmeldungsgemäßen Verfahren sind Zinkphosphatlösungen niedriger Punktzahl, beispielsweise von 6 bis 10 Punkten, die Nitrit als Be-

ORIGINAL INSPECTED

909849/113$

schleuniger enthalten und bei Temperaturen von etwa 43⁰O angewendet werden, besonders vorteilhaft anwendbar. Unter "Punkte" werden die Anzahl ml 0,1 η NaOH verstanden, die erforderlich sind, um 10 ml der Phosphatierungslösung bei Verwendung von Phenolphthalein als Indikator zu neutralisieren, ils wurde festgestellt, daß mit Hilfe derartiger Zinkphosphatlösungen auf den in der erfindungsgemäßen Weise gereinigten Metalloberflächen Überzüge erhalten werden, die insbesondere widerstandsfähig sind gegen Verfärben und Rostbildung bei Störungen, die bei Benutzung eines Fördersysteme in Reinigungs- und Phosphatierungszonen in der Anlage auftreten können·

Es wurde weiterhin gefunden, daß gewisse Stähle, insbesondere kohlenstoffarme, unberuhigte Stähle (rimming steals), die normalerweise unter Verwendung von Zinkphoaphatlöaungen niedriger Punktzahl bei niedriger Temperatur nur schwierig mit einem befriedigenden Überzug zu versehen sind, leicht nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise mit einem Überzug versehen werden können.

Die Bestandteile der Reinigungslösungen werden vorzugsweise als trockenes pulverförmiges Mittel zur Verfügung gestellt, das vor dem Gebrauch in Wasser gelöst wird. Ein derartiges

BAD ORIGINAL 109849/1151

~ 6 —

• i

Mittel hat beispielsweise folgende Zusammensetzung (in Gewichtsteilen) j

Natriummetasilikat (Na₂SiO₃ . 5 HgO) 616

Natriummetaborat (Na₂B₂O. . 8 H₂O) 300

titanhaltiges Aktivierungsmittel mit 50

einem Gehalt von 1,5 $> Ti

ρ Pettalkohol-Äthylenoxydkondensationsprodukt 10

Nonylphenol-Äthylenoxydkondensationsprodukt 15

mit 8 bis 11 Äthylenoxydgruppen

Nonyiphenol-Äthylenoxydkondensationsprodukt 9·

mit 1 bis 3 Äthylenoxydgruppen

Es kann in einer Konzentration von 2 bis 20 g/l mit ausgezeichneten Reinigungsergebnissen angewendet werden. Auf den in dieser Weise gereinigten Metallgegenständen können festhaftende, feinkörnige Phosphatüberzüge erhalten werden.

j BEISPIBI₁J

j Metallbleche, die mit einem dicken Überzug von Schutzfett : auf lanolin-Basis versehen sind, werden 1 Min. mit einer j 71⁰C warmen lösung folgender Zusammensetzung bespritzt»

Natriummetasilikat (Na₂SiO₃ . 5 H₂O) 6,0 g/l

Natriummetaborat (Na₂B₂O₂, . 8 H₂O) 3,0 g/l

• titanhaltiges Aktivierungsmittel mit 0,5 g/l

einem Gehalt von 1,5 # Ii

• 09849/111· OR₁GlNALiNSPECTED

— 7 —

Nonylphenol-ithylenoxydkondensationaprodukt 0,9 g/l mit 1 bia 3 Äthylenoxydgruppen

Nonylphenol-Äthylenoxydkondensationsprodukt 1,6 g/l mit 8 bis 11 Äthylenoxydgruppen

Spermölalkohol-Äthylenoxydkondensationsprodukt 1,0 g/l, mit 20 Äthylenoxydgruppen

Naoh dem Spulen werden die Bleche bei 43⁰O mit einer 0,18 $> NO-, 0,23 Jt Zn, 0,59 t PO^ und 0,01 Ji KO₂ enthalenden Zink- ( phosphatlösung (Punktezahl 10, freie Säure 0,5 Punkte) bespritzt. Sie Punktezahl der freien Säure iat die Anzahl ml 0,1 η HaOH, die zur Titration von 10 ml der Lösung gegen Bromphenolblau als Indikator erforderlich sind.

Hervorragend feinkörnige Zinkphosphatübereüge wurden auf sämtlichen Blechen erhalten. Bei der Behandlung von Metallteilen, die nur einen dünnen Sohuteölfilm aufweisen, er- · hält man gleich gute Resultate bei einer Btinigungetemperatur von 32⁰C. Beim Srtati des Spsraulalkoholkondenaationsproduktea durch ein von Tridtoylalkoholkondeneationsprodukt mit 20 Äthylenoxydgruppen wurden gleioh gute Ergebnisse erzielt·

- Patentansprüche - - 8 -

909849/1131

ORIGINAL INSPECTED

Claims

- 8 , *· Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen, insbesondere von Eisen und Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen, vorzugsweise durch Spritzen, mit einer wäßrigen alkalischen Lösung, die ein Alkalimetaborat und «in Alkalimatasillkat enthält, gereinigt und anschließend phosphatiert werden*

2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit einer Lösung gereinigt werden, in denen die Bestandteile (ausgedrückt als Na₂O, SiO₂ und B₂O,) in einem Gewichteverhältnis von Na₂O t (SiO₂ + B₂O,) von 0,9 * 1 bis 1,9 * 1 und einem Gewichtsverhältnis von BpO, » SiO₂ von 0,2 t 1 bis 0,8 ι 1 anwesend sind, wobei die Konzentration des Silikats, ausgedrückt als Natriummetasilikat, zwischen 1 und 20 g/l liegt.

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit einer Lösung gereinigt werden, die ein oder mehrere oberflächenaktive Mittel, vorzugsweise Konden-•ationeprodukte von Alkylphenolen, Alkoholen oder Fettsäuren mit ithylenoxyd, enthält·

4· Verfahren nach Anspruch 1 bis 3$ dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit einer Lösung gereinigt werden, die bis zu

909849/1138

ORIGINAL INSPECTED

10 Gew.^ö, vorzugsweise 2 bis 5 96, oberflächenaktive Mittel, bezogen auf die festen Bestandteile der Lösung, enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen durch Spritzen mit einer Lösung gereinigt werden, die eine Kombination von oberflächenaktiven Mitteln enthält, die aus einem Ikylphenoläthylenoxydkondensationsprodukt mit 8 bis 11 Äthylenoxydgruppen, einem Alky!phenol- " äthylenoxydkondensationsprodukt mit 1 bis 3 Äthylenoxydgruppen und einem 3?ettalkoholäthylenoxydkondensationsprodukt mit wenigstens 15 A'thylenoxydgruppen besteht.

6. Verfahren naoh Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen durch Spritzen mit einer Lösung gereinigt werden, die eine Kombination von oberflächenaktiven Mitteln.

enthält, die aus einem Alkylphenoläthylenoxydkondensations-

i produkt mit 8 bis 11 A'thylenoxydgruppen, einem Alkylphsnoläthylenoxydkondensationsprodukt mit 1 bis 3 Äthylenoxydgruppen und einem C^- bis O.g-Fettalkoholathylenoxydkondeneationsprodukt mit 50 bis 80 Äthylenoxydgruppen besteht·

7* Verfahren nach Anspruoh 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit einer Lösung gereinigt werden, die eine geringe Menge Titan, vorzugsweise 0,005 bis 0,25 g Ii/l , als aktivierenden Bestandteil enthält.

BAD ORSGiNAL 9098A9/113S

- 11 -

8· Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen bei Temperaturen von 15 bis 71⁰O gereinigt werden.

9· Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphatüberzug durch Aufspritzen einer sauren Zinkphosphatlösung, vorzugsweise durch Aufspritzen einer nitritbeschleunigten Lösung mit 6 bis 10 Punkten bei einer Temperatur von etwa 43⁰C, auf die Oberfläche aufgebracht wird.

'·

10. Pulverförmiges Mittel zur Herstellung von Lösungen zur Durchj führung der Reinigung nach Anspruoh 1 bis 8, enthaltend Natriummetaborat, Natriummetasilikat und ein Kondensationsprodukt von Alkylphenolen, Alkoholen oder Fettsäuren mit Äthylenoxyd·

Frankfurt (Main), 8. Mai 1962
DrBr/BK

BAD ORiGlNAL 909849/1136