DE747085C - Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Metallen - Google Patents

Description

• *Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Metallen Die Herstellung von Phosphatüberzügen auf Oberflächen von-Eisen, Stahl, Zink und anderem mit Phosphatbädern, denen Oxydationsmittel zur Beschleunigung des Verfahrens zugesetzt werden, ist bekannt. Es hat sich aber gezeigt,- daß die Anwendung der verschiedenen Oxydationsmittel nicht gleichmäßige Ergebnisse zeitigte und -daß sich Nitratzusätze am ihesten bewährten.
• Auch der Zusatz von Chloraten ist bereits bekannt. Bei ihrer Anwendung ergeben sich jedoch gewisse Nachteile insofern, als dadurch eine sehr starke Hydrolyse unter sofortiger milchiger Trübung der Badelösung und späterer Ausflockung und starker Schlammbildung auftritt. Dabei wird ein weißer Belag auch auf den zu behandelnden Gegenständen gebildet, der mitunter nach der Behandlung nicht durch Spülen, sondern nur durch Abbürsten entfernt werden kann. Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese schädliche Hydrolyse durch Einhaltung bestimmter Konzentration der Badebestandteile und, bestimmter Wasserstoffionenkonzentrationen vermindern läßt. Die Einstellung dex erforderlichen Wasserstoffionenkonzentrationen läßt sich aber durch Zusatz von überschüssiger Phosphorsäure nicht erreichen. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es nicht gleichgültig ist, welches Anion durch den Säurezusatz in das Bad gebracht wird. Maßgeblich ist, daß dieses Anion das Gleichgewicht der Phosphate in der Lösung nicht stört. Als besonders geeignet hat sich beispielsweise Schwefelsäure in Mengen von unter o,i g je Liter oder Borsäure in Mengen bis zu io g erwiesen. Durch Zusatz dieser geringen Säuremenge wird der Übergang der störenden, gallertähnlichen Form des Niederschlages in die pulverförmige, gut absetzbare bewirkt. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß sich eine weitere Beschleunigung der Überführung der ersten in die zweite Form durch Zugabe von fertigen Kristallen von Zink- und/oder Eisenf phosp'hat als Impfkristalle zu den erwähnten Bädern mit. Chlorat-undSäurezusatz erzil-l-en läßt. Insbesondere sind die aus gebrauchten Bädern abgeschiedenen festen Phosphatkrusten als Impfkristalle geeignet.
• So kann man durch geringer Mengen von Säure, z. B. Schwefelsäure, und von Impfstoffen, die aus in früheren Bädern abgeschiedenen festen Phosphaten bestehen, erreichen, daß die schädliche Hydrolyse auf ein Minimum beschränkt wird, mitunter technisch sogar kaum in Erscheinung tritt, und daß die Schlämmenge, die sich während der gesamten Anwendungszeit des Bädes bildet, nur einen Bruchteil von der bei dem normalen Verfahren abgeschiedenen Schlammenge beträgt. Dadurch wird eine wesentlich längere Brauchbarkeit des Bades erzielt.
• Es hat sich ferner gezeigt, daß die Beschaffenheit der erzielten Phosphatschichten sehr von der Konzentration der übrigen Bestandteile abhängig ist. Durch Einhaltung bestimmter Konzentrationen aller Bestandteile wird es möglich, und hierin liegt der Hauptwert der Erfindung, besonders dünne, feinkristalline, festhaftende Phosphatschichten zu erzielen. Wie schon oben erwähnt, ist zwar der Zusatz von Oxydationsmitteln, und unter ihnen auch von Chloraten, bekannt. Allgeintin, wurden die Chlorate aber als schädlich wirkend betrachtet, selbst wenn sie in Form von Schwerrnetallchloraten, z. B. als Zinkchlorat, angewandt wurden. Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung von. Zinkchlorat und bei Einhaltung bestimmter Konzentrationen sowohl der Phosphate, der freien Phosphorsäure als auch des Chlorates eine Badlösung erhältlich ist, die auf Eisen, aber auch auf Zink außerordentlich feine Schutzschichten erzeugt. Diese Phosphatschichten haben mir eine Dicke von 1,5 bis 5,11.
• Die Hydrolyse der Schwerinetallphosphate hängt von der Konzentration dieser Salze und dein LTberschuß an freier Phösphorsä ure alt. Die Erhöhung der Konzentration der Schwermetallphosphate ist insofern begrenzt, als oberhalb eines bestimmten Betrags die auf dein Eisen sich bildende Schicht nur langsam entsteht und eine gröbere Kristallstruktur aufweist. Beim Zusatz von C'liloraten treten diese Yachteile wesentlich weniger auf. Die anzuwendende @rlenge von Chlorat ist im übrigen nach oben durch die Erhi'yhung @ler HvdroIvse, nach unten durch Erschw:rung der Badführung begrenzt.
• Vorteilhafte Bad'konzentrationeti sind, je Liter Flüssigkeit berechnet, 13eispielsweisr

  Mengen von .I bis 8,5 g Zn. 13.5 bis 27 g

  I'.-205, 1 bis 3 g C103, vorzugsweis5,7 g Zn,

  i 8 g P., O; und -2,-2 g C103, und weniger als

  o, i g Schwefelsäure. -

  Es werden mit diesen Bädern Oberfläclien-

  schichten erhalten, die feiner und dünner a1

  bei anderen Phosphatverfahren ausfallen und

  in°clianisch -widerstandsfähiger gegen Biegen

  und ganz besonders gut geeignet als Unter-

  grun1 für die Lackierung sind. Ein anderer

  Vorteil ist die l@Iaßhaltigkeit d-:r phospha-

  ti.erteii Gegenstä nd°, die voll erhalten bleibt.

  Die so erzeugten Schichten besitzen ein außer-

  ordentlich dichtes Gefüge, das ein weitere;

  Wachsen der Schichten verhindert und hohe

  Rostwiderstandsfähigkeit bewirkt. Hierin

  liegt also gegenüber den Eigenschaften der

  nach hel:annten Verfahren .erzeugten Scliicli-

  ten ein sehr bedeutsamer technischer Fort-

  schritt.

  Für manche Zwecke ist es angebracht, den

  Gehalt an° freier Phosphorsäure höher zti

  halten, um z. B. stärkere Rostpuren von dein

  zu phosphatierenden Gut zu entfernen oder

  um eine Schiclitbildung bei widerstandsfälti-

  geren Blechsorten zu erreichen. Dem Zusatz

  an freier Säure ist aber bei dein vorliegenden

  "erfahren nach oben eine Grenze gesetzt, da

  finit zunehmender Acidität der Belag dicker

  wird und gröbere Struktur annimmt.

  Durch Zusatz der verIiraucliten Stoffe kann

  das Bad im Zustande der höchsten Leistungs-

  fähigkeit sowohl in bezug auf die Geschwin-

  digkeit der Schichtbildung «-ie auch auf die

  Güte des erzeugten B:lages gehalten «-erden.

  Für die Ergänzung des Bades hat es sich fer-

  ner als z@veclzmäßig erwiesen, die Punktzahl

  für 10 cm3 Badlösung nur um .f. Punkte ab-

  sinken zu lassen, z. B. zwischen .I2 und 38 zu

  halten, und zur Ergänzung an Chlorat, z. B.

  bei Verwendung von Zinkchlorat, etwa 30 °@"

  der zugefügter. Phospliatlösung (spezifisches

  Gewicht 1,6) zuzufügen. Während das nor-

  male Pliosphatverfahren je nach Alter des ,

  Bades verschieden gefärbt und verschieden-

  artig kristallinische, z_.B.groblzriätallinL-L?her-

  züge gibt, wircl-nach dein neuen Verfahren

  ein in Farbe und

  Ob_@rflächenbeschaftenheit

  stets gleichniäh.iger Belag erbalten. Der 1

  Gt-un,I hierfür ist, (lall im @-et-laufe diese;

  @'et-falit-ens das in Lesung gclien,le Eisen ,ich

  als I#@rrilrh"sphat ausscheidet.

  Beispiel

  .auf i Liter Bad werden angewandt: 48g

  einer Zinkpliosphathsung (spezifisches Ge-

  wicht z,o, Zink etwa io "/", Gesamtpliosphor-

  @äur@@etwa ;' °/", freie Phosphorsäure etwa

  Zr@ ", '# "), ferne,- 3 g Zinkchlorat und o.ogg

  l.«,t%@-titri-rt;@ Schtvrfel@ättre @[email protected] 2 g Bor-

  @äür-@ tI-Iül3(i3).

  In die Badlösung werden Teile von Krusten früherer Bäder gebracht. _ Die Bildung des Überzugs auf metallreinem Eisen erfolgt bei 92 bis 98° C je nach Eisensorte, Vorbehandlung und Verwendungsart in zbis io Minuten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung feinkristallinischer, dünner, festhaftender Phosphatschichten auf Metallen, insbesondere auf Stahl, Eisen und Zink, durch Behandlung mit Bädern, die Phosphorsäure, Zinkphosphat und Chlorate von Metallen, die weniger edel sind als Eisen, vorzugsweise von Schwermetallen, enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behandlungsbädern eine Konzentration von 4 bis 8,5 g Zn, 13,5 bis 27 g P205 und i bis 3 g C103 auf ein Liter Flüssigkeit innegehalten wird, und daß den Bädern Schwefelsäure in einer Menge von höchstens o,i g $,S04 oder bis zu iog Borsäure H3.B03 je Liter zugesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsbäder 5,7gZn, i8,o g P205 und 2,2gC103 enthalten.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Bädern vor Benutzung Impfkristalle aus Zink-und/oder Eisenphosphat zugesetzt werden. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ..... Nr. 457 729; britische - - 473974. »Ko-rrosion und Metallschutz«, 1934, Seite 6o, linke Spalte, Absatz 2.