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Verfahren zur Erhöhung der Haftfähigkeit und Lebensdauer von Überzügen
von Farbe, Lack u. dgl. auf korrosionsfähigen Schwermetalloberflächen, insbesondere
solcher von Eisen und Eisenlegierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um
die Oberfläche korrosionsfähiger Schwermetalle, insbesondere von Eisen und Eisenlegierungen,
zur Aufnahme von 'Überzügen von Farbe, Lack u. dgl. besonders geeignet zu machen,
rund bezweckt, insbesondere das Anhaften und die Lebensdauer solcher über-' züge
zu verbessern.
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Die Erfindung ermöglicht ferner, mit sehr dünnen Lack- :oder Farbüberzügen
einen hohen und dauerhaften Lüster zu erzielen.
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Das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß die Metallflächen vor
dem Aufbringen :eines überzugas mit verdünnten Chromsäurelösungen, welche verhältn_smäß_g
geringe Mengen von Anionen der Halogene oder der Ferricyanwasserstoffsäureenthalten,
behandelt werden.
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Es ist bekannt, Metalloberflächen mit Chromsäure allein ioder mit
verschiedenen Zusätzen; wie z. B. Schwefelsäure, Eisensalzen, Oxydationsmitteln
usw., zu behandeln, um Färbungen zu erzielen oder die Korrosionsfähigkeit zu verbessern.
Insbesondere ist es bekannt, Eisen- und Stahlgegenstände durch Behandeln mit Schwefelsäure
enthaltender, verhältnismäßig konzentrierter Chromsäurelösung mit einer rostschützenden
Schicht zu überziehen. Es ist ferner bekannt, Leichtmetalle, wie Aluminium und dessen
Legierungen, sowie Edelmetalle, wie Saber, mit Lösungen von Chromsäure oder Chromaten,
allein oder in Gegenwart verschiedener Zusätze zwecks Erzielung fäbender,oder korrosionsschützender
überzüge zu behandeln.
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Von diesen bekannten Verfahren unterscheidet s:cldas Verfahren der
vorliegenden Erfindung einmal dadurch, daß es für Leichtmetalle sowie für nichtkorrodierende
Edelmetalle ungeeignet bzw. wirkungslos ist, zum anderen Mal unterscheidet es sich
dadurch, daß die Erzeugung einer eigentlichen, gegen Korrosion schützenden Schicht
weder beabsichtigt noch erreicht wird. Ohne den nach der Chromatbehandlung aufgebrachten
Überzug von Farbe, Lack; Emaille -o. dgl. weist die behandelte Oberfläche keine
oder keine wesentl'cli bcssene Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion auf als die
unbehandelte. Dagegen genügt die Behandlung, 'um einen auf der behandelten Obcrfiäche
aufgebrachten überzug von Farbe, Lack lo. dgl. die obergenannten Vorteile zu verleihen.
Gegenüber den bekannten, .einen unmittelbaren Korrosionsschutz verleihenden Chromatschichten,
die deshalb dicht und verhältnismäßig dick sein
müssen, wie sie
z. B. durch konzentriertere (etwa 2o%ige), mit Schwefelsäure angesäuerte Chromsäurelösungerhalten
werden, bietet das Verfahren der Erfindung den Vorteil, daß die fertigen Gegenstände,
z. B. eine emaillierte Automobilkarosserie oder Kotflügel, einer starken mechanischen
Beanspruchung, wie z. B. Biegen, Stoß oder Schlag, sehr viel besser widerstehen,
während jene dickeren Schichten dabei abplatzen und über diesen aufgebrachte Lackschichten
mit zum Abplatzen bringen.
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Das Verfahren der Erfindung -unterscheidet sich von den bekannten
Verfahren ferner dadurch, daß als Zusatz zu dem Chromatbade solche Stoffe verwendet
werden, welche, wie z. B. Metallhalogenide, bekanntlich gerade die passivierende
Wirkung der Chromsäure aufheben.
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Es ist ferner vorgeschlagen «morden, Zink-,oder Cadmiumoberflächen
mit einem sichtbaren und korrosionsschützenden Überzug dadurch zu versehen, daß
die Gegenstände mit einer stark sauren Chromsäurelösung, welche außerdem Anionen
mindestens einer Mineralsäure, vorzugsweise freie Schwefelsäure, enthält, behandelt
werden- Von diesen Verfahren unterscheidet sich die Erfindung, so weit sie sich
überhaupt auf die Behandlung von Zink oder Cadmium erstreckt, dadurch, daß verhältnismäßig
dicke und allein Beinen Korrosionsschutz bildende Überzüge weder bezweckt noch erhalten
werden und daß für Gegenstände aus diesen Metallmoder deren Legierungen sehr viel
schwächere Chromatlösungen, die keine freie Mineralsäure enthalten, also Lösungen
von sehr viel geringerer Acidität, verwendet werden.
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Im Gegensatz zu anderen Verfahren sind für das Verfahren der Erfindung
Sulfatanionen völlig wirkungslos, und ein vorgebeiztes, dann mit sulfathaltiger
Chromsäure behandeltes und dann mit einem Lacküberzug usw. versehenes Eisen- oder
Stahlblech zeigt kein besseres Anhaften und keine längere Lebensdauer des Überzuges
als ein gleiches vorgebeiztes und überzogenes Blech ohne die Chromatb.ehandlung.
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Ganz anders ist es hingegen, wenn die Chromsäure Halogen- oder Ferricyanidanionen
enthält; in weit schwächerem Maße zeigt auch das Nitratanion eine aktivierende Wirkung.
Nitrit- und Ferrocyanidanionen gehen durch Oxydation sofort in die Nitrat-und Ferricyanidanionen
über und sind diesen somit äquivalent.
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Die Gegenwart geringer Mengen anderer Anionen ist im allgemeinen unschädlich
und ohne wesentliche Bedeutung; freie Säuren, welche stärker sind als Chromsäure,
sollen aber nicht :oder nur in geringer Menge zugegen sein; die Menge solcher Säuren
soll i Äquivalent auf i Äquivalent freie Chromsäure nicht übersteigen.
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Was die Konzentration der Chromsäure betrifft, so werden bereits Ergebnisse
mit einer Lösung erhalten, welche etwa o, 5 oio Cr 03 aufweist. Der Höchstgehalt
an Cr 03 soll aber für gewöhnlich etwa i o bis i 2 0,'o nicht übersteigen; vorzugsweise
werden Lösungen mit i bis q.o,'o Cr 03 verwendet.
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Der Gehalt an Halogen- bzw. Ferricyanidanionen soll mindestens o,o3
Gramm-Äquivalente je Liter betragen; zweckmäßig beträgt er ein Fünftel bis die vierfache
Menge der freien Chromsäure. Bei weiterer Steigerung nimmt die Wirksamkeit ab anstatt
zu.
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Obgle'-ch im allgemeinen die verwendeten Lösungen mit Hilfe von Chromsäure
(Cr 03) bereitet werden, so kann man in manchen Fällen statt freier Chromsäure ganz
oder teilweise die Dichromate solcher Metalle verwenden, deren Lösungen eine genügende
Aciditä@ besitzen, wie z. B. die Dichromate .von Zink, Eisen usw. In diesen Fällen
wird zweckmäßig nur eine möglichst geringe Menge der @obengenannten Substanzen verwendet.
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Unter freier Chromsäure soll die Menge Chromsäure verstanden werden,
die durch Titration mit Natrionlauge unter Verwendung von Brom-Kresol-Grün als Indikator
erhalten wird; gegen diesen Indikator reagieren Alkalidichromate annähernd neutral,
Metalldichromate im allgemeinen sauer; Zinkdichromat hat z. B. eine Acidität von
PH = etwa 4.. Unter gebundener Chromsäure ist dann also die Differenz zwischen der
gesamten Chromsäure und der, wie. hoben bestimmten, freien Chromsäure zu verstehen.
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Die behandelten Metalloberflächen weisen entweder überhaupt keine
äußerlich sichtbare Änderung auf, oder sie erhalten eine leichte, durchscheinende
gelbliche Verfärbung bis zu einer äußerst dünnen gelblichen oder bräunlichen Schicht;
das äußere Aussehen ist abhängig von der Zusammensetzung, Konzentration und- Temperatur
der Lösung sowie von der Behandlungszeit und der Art des behandelten Metalls. In
jedem Falle aber ist die Schicht, wenn man hier überhaupt von einer Schicht sprechen
kann, so dünn und fest anhaftend, daß sie auch starker mechanischer Beanspruchung
(Stoß, Schlag, Biegen, selbst Stanzen und Ziehen) widersteht, ohne sich loszulösen.
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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung -nachstehend an einigen
beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert: Beispiel i Ein Gegenstand aus
Stahlblech, z. B. ein Automobilkotflügel, wird zunächst in bekannter
Weise
von Rost, Schmutz, Öl usw. befreit und alsdann in ein zweckmäßig auf 5o bis 95°,
z. B. auf etwa 8o°, erhitztes Bad von folgender Zusammensetzung gebracht:
| Chromsäure (Cr03) . . . . . . . i kg |
| - Kochsalz (Nacl) . . . . : . . . 2 _ |
| Wasser . . . . . . . . . . . . . . 97 - |
| i oo kg. |
Nach einer Einwirkungszeit von etwa i Minute wird der Gegenstand abgespült, getrocknet
und alsdann in bekannter Weise mit einem Überzug. von Farbe, .Lack b. dgl. versehen.
Die Farb- Moder Lackschicht haftet viel fester auf keinem so vorbehandelten Gegenstand,
neigt weniger zum Abplatzen und hat eine bedeutend längere Lebensdauer. Der erfindungsgemäß
behandelte Gegenstand zeigt sich bei der Korrosionsprüfung, z. B. nach der bekannten
Salzsprühmethode, zwei- bis Dehnmal korrosionsbeständiger als ohne die Chromatbehandlung,
je nach der Art der verwendeten Stahlblechs-orte. Eine Verlängerung der Eintauchsdau
:er ist ohne wesentlichen Einfluß.
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Im Gegensatz zu anderen Verfahren, z. B. den Phosphatnostschutzverfahren,
weist das Verfahren der Erfindung den großen Vorzug auf, daß weder das meist aus
Stahlblech bestehende Badgefäß noch die Heizschlangen in der bekannten äußerst lästigen
Weise verkrusten.
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Beispiel 2 Die Lösung des Beispiels i ist für manche Metalle, z. B.
Zink, Cadmium usw., zu stark, und es kann, um die Heftigkeit der Eimvrirkung zu
verringern und die Lösung zu puffern, sein Bad verwendet werden, bei welchem Ein
Teil der freien Chromsäure aus geeigneten Dichromaten stammt, z. B. denen des Zinks,
Cadmiums, Calciums, Aluminiums, Eisens, Chroms, Mangans Moder Kupfers. Derartige
Lösungen haben, bei genügender Wirksamkeit hinsichtlich der Haftfähigkeit Emd Lebensdauer
des aufgebrachten Anstrichs, den Vorteil sparsameren Verbrauchs. Eine derartige
Lösung, welche insbesondere geeignet ist für die Behandlung von Gegenständen aus
Zink oder solchen, welche galvanisch mit Zink überzogen sind, kann beispielsweise
folgende Zusammensetzung haben:
| Chromsäure (Cr03) . . . . . . . 0,50 kg |
| Zinkdichromat (ZnCr207) . . . 2,25 - |
| Kochsalz (NaCl) . . . . . . . . 1,00 - |
| Wasser . . . . . . -: . . . . . . . 96,25 - |
| i00,00 kg. |
Zinkgegenstände, welche in diese auf ,etwa 72° ,erwärmte Lösung i Minute lang eingetaucht,
gewaschen und getrocknet sind, haben eine gleichmäßige, durchscheinende gelbliche
Färbung und eignen sich ausgezeichnet zur Aufnahme von- Lack- ioder Farbüberzügen.
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Die gegebenenfalls verdickte Lösung kann auf die Gegenstände auch
in: der :Kälte in beliebiger Weise, z. B. -mit Pinsel ioder Spritzpistole" aufgebracht
werden, worauf man. sie etwa 5 bis 15 .Minuten lang einwirken -läßt. Die so .verhaltenen
Zinkgegenstände zeigen nach dem Waschen und Trocknen nicht mehr die so gefürchtete
Erscheinung, einen aufgebrachten Farbüberzug abzustoßen und, abblättern zu lassen.
- -Beispiel 3 .: Eine für Eisen, Zink und Cadmium geeignete Lösung kann folgende
Zusammensetzung haben:
| Chromsäure (Cr03) . . . . . . . 0,6o kg |
| Ferrichlorid (FeC13) . . . . . . 0,8q.. _ - |
| Kochsalz (NaCl) ........ 0;9o -- |
| Wasser ............... 97,66 - |
| 100,00 kg... |
Beispiel q.
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Wie oben erwähnt, können in manchen Fällen Lösungen verwendet werden,
in denen die gesamte Chromsäure aus den Dichromaten entsprechender Metalle stammt.
Diese Lösungen eignen sich -nur für leichter angreifbare Metalle, wie z. B. Zink,
bestimmte Stahlsorten usw., -und es- ist besonders darauf zu achten, daß die Oberflächen
völlig frei von ()l, Fett und ähnlichen Verunreinigungen sind. Eine solche Lösung
kann folgende Zusammensetzung haben:
| Chromsäure (Cr03) .. . . . . . '3;0o kg |
| Zinkoxyd (Zu. 0) ......... 1,22 Kochsalz (NaCl) .. .
: . . . . . o,40 - |
| Wasser . . . . ... . . . . . . . . 95,38 - |
| 100,00 kg. |
Die Behandlungsart ist hier, wie überhaupt, die gleiche wie bei den früheren Beispielen.
Bei sorgfältig, z. B. m einem Dampfentfettungsapparat gereinigten Gegenständen -werden
auch mit dieser Lösung ausgezeichnete Ergebnisse verhalten.
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Die Bäder können natürlich auch in trockner ioder konzentrierter Form
in den Handel gebracht und vom Verbraucher auf die angegebene Stärke verdünnt werden.
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Statt die Gegenstände in das heiße Bad einzutauchen, können die gewünschtenfalls
verdickten Lösungen auf die kalten :oder erhitzten Gegenstände in beliebiger anderer
Form, z. B. mit mechanischen Waschmaschinen, aufgebracht werden, wobei natürlich
zu berücksichtigen ist, daß mit sinkender Temperatur die Einwirkungszeit entsprechend
zunehmen
muß oder daß konzentrierte Lösungen verwendet werden müssen.
Die Verwendung mechanischer Waschmaschinen bietet (oft Vorteile, da dabei. gleichzeitig
eine Entfettung erfolgt.
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Wie eingangs bereits erwähnt, kann das Verfahren gemäß der Erfindung
nicht nur dazu dienen, das Anhaften und die Lebensdauer von überzügenerheblich zu
verbessern, sondern auch dazu, mit sehr dünnen Farb- oder Lacküberzügen einen hohen
und dauerhaften Lüster zu erhalten; diese Wirkung kann mit ähnlichen Verfahren,
z. B. mit phosphathaltigen Bädern, nicht erreicht werden, da die Phosphatschichten,
so dünn sie auch sein mögen, hierfür immer noch zu dick und kristallin sind. Das
Verfahren kann auch verwendet werden für solche Überzüge, die nur vorübergehend
aufgebracht werden, wie z. B. von Leimfarbe, Öl u. dgl.
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Die erfindungsgemäß erhaltene Verbesserung in der Haftfähigkeit und
Lebensdauer der Farb-; Lack- usw. überzüge entspricht etwa der, welche nach dem
sogenannten Bonder-Verfahren erhalten wird. Das Verfahren der Erfindung hat gegenüber
diesem bekannten Verfahren nicht nur den Vorzug größerer Einfachheit, Billigkeit
und Schnelligkeit, sondern auch den weiteren, daß der Überzug von Farbe, Lack u.
dgl. bei erfindungsgemäß behandelten Blechen eine bedeutend größere Biegungsfestigkeit
aufweist.