DE856545C

DE856545C - Verfahren zur Herstellung von mit einem UEberzug versehenen Zinkgegenstaenden

Info

Publication number: DE856545C
Application number: DEP4129A
Authority: DE
Inventors: Robert R Tanner
Original assignee: Parker Rust Proof Co
Current assignee: Parker Rust Proof Co
Priority date: 1941-07-03
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1952-11-24
Also published as: US2412543A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. NOVEMBER 1952

P 4139 Π a I 48 d

Zinkgegenständen

Die Erfindung betrifft einen Gegenstand, der eine Zinkoberfläche hat und mit einem Überzug versehen ist, der einen Haftgrund für Farbe darstellt und der durch Auftrocknung einer Lösung von Chromsäure und Phosphorsäure und/oder ihren Salzen auf der Oberfläche gebildet ist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Der Gegenstand der Erfindung kann insbesondere angewandt werden auf verzinktes Eisen und mit Zink elektroplattiertes Eisenblech. Es ist jedoch im allgemeinen anwendbar auf Gegenständen, die eine Ol>erfläche aus Zink !»sitzen und auf die ein Färb-, Lack- od. dgl. auftrocknender Überzug aufgebracht werden soll.

Es ist l>ekannt, daß eine Lösung von Chromsäure und Phosphorsäure und/oder ihrer Salze die Korrosionsbeständigkeit und die Lebensdauer eines nachträglich aufgebrachten Überzugs von Farbe, Lack u. dgl. verbessert, wenn sie in richtigen Verhältnissen aufgebaut ist und auf die eisernen Oberflächen aufgebracht und auf ihr aufgetrocknet wird. Die Verfahren, die so aufgebaute Lösungen anwenden und auftrocknen, wie sie auf Eisenblechen gute Ergebnisse bringen, sind nicht am besten geeignet zur Anwendung auf Zinkoberflächen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs auf Zinkoberflächen, das darin besteht, auf die Oberfläche eine saure Lösung einwirken zu lassen, die aus Wasser, einer Verbindung, die sechswertiges Chrom enthält, und einer Verbindung, die PO₄ enthält, besteht und daß man

einen Film dieser Lösung auf der Oberfläche durch Wärmeeinwirkung auftrocknet so lange, bis der getrocknete Überzug in Wasser unlöslich ist, und daß man das Trockenverfahren abbricht, ehe die Reaktion der Bestandteile, die bei der Trocknung einsetzt, zu Ende geführt ist. Vorzugsweise enthält die Lösung nicht mehr als io Vo der genannten Bestandteile. ,Eine Ausführungsform der Erfindung, die ein weites Anwendungsgebiet besitzt, besteht darin, auf ίο Eisen oder Stahl einen dünnen elektrolytischen Überzug aus Zink aufzubringen und dann auf das zinküberzogene Blech eine Lösung anzuwenden, die als Lösung ι bezeichnet sei und die etwa 6 °/o Phosphorsäure und 3% CrO₃ enthält. Ein Film dieser Lösung wird vorzugsweise auf der Metalloberfläche aufgebrannt und zu diesem Zweck einer Temperatur von etwa 315⁰ während 1 Minute ausgesetzt, wodurch er trocknet und verhältnismäßig unlöslich wird.

Eine niedrigere Einbrenntemperatur kann vorzuziehen sein, weil dann der Grad des Einbrennens besser überwacht werden kann. Augenscheinlich wird das sechswertige Chrom während des Aufbrennens reduziert, und das Auftrennen kann fortgesetzt werden, bis ein großer Teil, aber vorzugsweise nicht alles sechswertige Chrom reduziert worden ist. Es darf insbesondere nicht fortgesetzt werden, wenn die Reduktion beendet ist.

Das Verfahren ist insbesondere geeignet als Grundlage für Farben und Lacke, die aufgebrannt werden. Wenn noch etwas sechswertiges Chrom vorhanden ist, wenn der Lack aufgebracht wird, geht die Reduktion während des Aufbrennens des Lackes weiter.

Wie oben angegeben, können Salze der Chromsäure oder der Phosphorsäure an Stelle dieser Säuren oder an Stelle eines Teiles derselben angewandt werden. Folgende Beispiele für Lösungen seien genannt:

Lösung 2: 6 Vo Zn Cr₂ O₇, 3 % H₃ P O₄; Lösung 3: 6Vo ZnCr₂O₇, 6Vo Zn (H₂ P O₄) ₂ 2 H₂O; Lösung 4: 3VoZnCr₂O₇, i,5°/o H₃PO₄; Lösung 5: ι,5 % Zn Cr₂ O₇, 5 Vo H₃ P O₄.

Werden- diese Lösungen im Tauchverfahren angewandt und dann zwischen unebenen Walzen hindurchgeführt, um jeden Überschuß zu entfernen und den zurückbleibenden Film gleichmäßig zu machen und dann 1 bis 3 Minuten bei i6o° aufgebrannt, so erhält man befriedigende Ergebnisse. Die Einbrennzeit und die Temperatur kann in weiten Grenzen variiert werden, jedoch sind bei niedrigeren Temperaturen längere Einbrennzeiten erforderlich als bei höheren Temperaturen. Das Einbrennen wird so lange durchgeführt, bis der Überzug im wesentlichen in reinem Wasser unlöslich ist, wird jedoch vorzugsweise nicht so lange fortgesetzt, bis alles sechswertige Chrom reduziert ist.

In jedem der angegebenen Beispiele ist die Lösung sauer. Dies ist erforderlich, wenn man die besten Ergebnisse erzielen will. Das Metall der genannten Salze ist Zink. Es können jedoch auch andere Metalle angewandt werden. Vorzugsweise vermeidet man Alkalimetalle im endgültigen Überzug, und daher verwendet man vorzugsweise Salze von anderen Metallen als Alkalimetalle. Salze des Ammoniums können, wenn erwünscht, angewendet werden, wenn Ammonium während des Einbrennens so weit ausgetrieben wird, daß der aufgebrannte Überzug in Wasser unlöslich ist.

Die Konzentration der beschriebenen Lösungen ist verschieden, aber hiermit sind noch nicht die Grenzen der Variationsmöglichkeiten angegeben. Im allgemeinen ist der dickere Überzug, der in einer konzentrierten Lösung erhalten wird, korrosionsbeständiger, aber er ist brüchiger und leichter durch Biegen oder Verarbeiten des Metalls zu beschädigen. Der dünnere Überzug, der aus verdünnteren Lösungen gewonnen wird, widersteht dem Biegen besser, bietet aber der Korrosion weniger Widerstand. Die Konzentration der Lösung hängt daher etwas von den Bedingungen ab, die erfüllt werden sollen. Es ist jedoch im allgemeinen vorzuziehen, den Überzug nicht dicker auzubilden, als er aus einer Lösung, die nicht mehr als 10 Vo an Chemikalien enthält, durch Eintauchen der Oberfläche in die Lösung und Abtropfenlassen derselben erhalten wird.

Bei dünnen Überzügen verdünnter Lösungen läßt sich das Einbrennen schneller durchführen als bei dickeren Überzügen einer konzentrierteren Lösung. Auch erfordert ein höherer Säuregrad intensiveres Einbrennen als eine weniger saure Lösung. Die Lösung reagiert mit der Zinkoberfläche während des Aufbrennens unter Herabsetzung ihrer Acidität, und vorzugsweise wählt man die Verhältnisse so, daß der Überzug noch etwas sauer ist, wenn das Einbrennen beendet ist.

Wendet man die Lösung an, um einen Überzug auf einer dünnen Zinkschicht aufzubringen, beispielsweise einer solchen, die elektrolytisch auf Eisen niedergeschlagen ist, dann wendet man vorzugsweise eine Lösung an, die nach Art und Menge der Lösungskomponenten so aufgebaut ist, daß nicht alles Zink mit ihr reagiert, sondern daß noch eine Zinkschicht unter der aufgebrannten Schicht auf dem Eisen zurückbleibt.

Das Verhältnis von PO₄ in der Lösung zu sechswertigem Chrom kann verändert werden, wie dies aus den Lösungen 1 und 2 beispielsweise zu erkennen ist. Diese Beispiele geben jedoch nicht die möglichen Grenzen des Verhältnisses an. Die Reaktionen, die während des Aufbrennens stattfinden und die als Anzeichen für das richtige Aufbrennen benutzt werden können, sind die Reduktion des sechswertigen Chroms und die Erniedrigung der Acidität. Wenn große Mengen sechswertiges Chrom vorhanden sind, dann kann man als Anzeichen für das richtige Auf- brennen das Vorhandensein noch geringer Mengen sechswertigen Chroms benutzen. In den Fällen, in denen PO₄ bei weitem überwiegt, kann man auch die Restacidität als Kriterium verwenden. In allen iao Fällen muß das Auftrennen so lange durchgeführt werden, daß der Überzug in Wasser unlöslich wird, aber nicht so lange, daß alle möglichen chemischen Reaktionen beendet werden. Mit anderen Worten: In dem aufgebrannten Überzug sollen noch Stoffe vorhanden sein, die noch nicht reagiert haben.

Die Lösungen können außer den genannten noch weitere Komponenten besitzen, soweit diese die eigentliche Überzugsbildung der Lösung nicht stören. Die genannten Stoffe liefern lediglich die wesentlichen Bestandteile für den Überzug und für ςϋε Reaktionen, die während seiner Herstellung stattfinden, aber weitere Bestandteile können anwesend sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs auf einer Zinkoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche eine saure Lösung einwirken gelassen wird, die aus Wasser, einer Verbindung, die sechswertiges Chrom enthält, und einer Verbindung, die PO₄ enthält, besteht, daß man einen Film dieser Lösung auf der Oberfläche durch Wärmeeinwirkung so lange auftrocknet, bis der getrocknete Überzug in Wasser unlöslich ist, und daß man das Trockenverfahren abbricht, ehe die Reaktion der Bestandteile, die bei der Trocknung einsetzt, zu Ende geführt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung nicht mehr als io°/o der genannten Bestandteile enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung auf eine Zinkschicht aufgebracht wird, die auf einem Eisenblech aufgebracht ist, beispielsweise durch Elektroplattieren, wobei die Dicke des aufzutrocknenden Films so gewählt wird, daß zwischen Eisen und aufzutrocknendem Überzug eine Schicht von metallischem Zink verbleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftrocknen bei nicht über i6o° erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung abgebrochen wird, so lange noch sechswertiges Chrom in dem getrockneten Überzug vorhanden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung abgebrochen wird, so lange der Überzug noch sauer ist.

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