DE862700C

DE862700C - Mittel zum Behandeln von Zink und Zinklegierungen

Info

Publication number: DE862700C
Application number: DEA1573D
Authority: DE
Inventors: Gerald Christian Romig
Original assignee: Amchem Products Inc
Current assignee: Henkel Corp
Priority date: 1936-11-30
Filing date: 1937-04-13
Publication date: 1953-01-12
Also published as: GB493365A; FR830150A; US2121574A; BE424906A

Description

Mittel zum Behandeln von Zink und Zinklegierungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mittel zum Behandeln von Zink und Zinklegierungen zwecks Erzeugung eines fest anhaftenden Phosphatüberzuges, der einerseits das Metall gegen Korrosion schützt und anderseits einen guten Haftgrund für darüber aufgebrachte Überzüge von Farbe, Lack u. dgl. bildet.
Unter den zahllosen Vorschlägen, auf Metalloberflächen schützende und einen guten Haftgrund bildende Phosphatschichten mit vorzugsweise im Gleichgewicht befindlichen, sauren Phosphatlösungen zu erzeugen, finden sich auch solche, welche den Zusatz von Nickelverbindungen empfehlen. -Aber einmal sind diese Lösungen nur zur Behandlung von Eisen vorgeschlagen worden, und es hat sich gezeigt, daß alle bekannten, für Eisen vorgeschlagenen und bei diesem Metall gute Ergebnisse ergebenden Lösungen beim Behandeln von Zink versagen; zum anderen Mal enthalten diese zur Behandlung von Eisen vorgeschlagenen Lösungen nur praktisch unwirksame kleine Nickelmengen, dagegen einen Gehalt an Kupfer, welcher für den vorliegenden Zweck ausgesprochen schädlich wirkt. Die bisher bekannten Phosphatlösungen, auch die, welche insbesondere zur Behandlung von Zink und Zinklegierungen vorgeschlagen worden sind, geben sehr hellfarbige, unschöne, weiße bis hellgraue Überzüge; die Wirkung, dieser Lösungen ist sehr empfindlich gegen geringe Änderungen und unvermeidliche Schwankungen der Zusammensetzung und sonstige Behandlungsbedingungen, und sehr häufig erfolgt eine ganz unregelmäßige Überzugsbildung, indem die Zinkblech- oder Gußstücke an einzelnen Stellen richtig überzogen werden, während andere Stellen gänzlich unbedeckt bleiben. Diese Unregelmäßigkeit der Überzugsbildung beim gleichen Werkstück tritt besonders stark und störend auf bei kristallgemustertem galvanisiertem Eisen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden und @ gleichmäßig starke, dunklere und ansprechendere; festhaftende und Anstriche sehr fest bindende Phosphatschichten erhalten werden können, wenn eine schwach saure, vorzugsweise sich im Gleichgewicht 'befindliche, Zinkphosphatlösung-. verwendet wird und dieser so viel lösliche Kobalt- -oder Nickelverbindungen zugefügt werden, daß der Gehalt an Co oder Ni zu dem Gehalt an Zn mindestensdes Zinkgehaltes beträgt. _ Als sehr zweckmäßig hat es sich erwiesen, der Behandlungslösung noch eine geringe Menge löslicher Nitrate zuzufügen, wodurch die Wirkung derselben hinsichtlich Beschleunigung und. Güte noch erheblich verbessert wird. `- -' Es hat sich gezeigt; daß schon die obengenannten geringen Mengen von Ni oder Co einen ausgesprochen günstigen Einfluß ausüben, ohne die Behandlungszeit wesentlich zu beeinflussen, daß etwas größere Mengen,' bis zu etwa 50 % der Zinkmenge, den erhaltenen Überzug dunkler färben und die zur Überzugsbildung benötigte Zeit ein wenig verlängern, schließlich, daß noch höhere Ni- oder Co-Mengen die zur Üb.erzugsbildung erforderliche Zeit erheblich verlängern, während der Überzug selbst eher schlechter als besser und auch heller in der Farbe wird: Wie schon oben gesagt wurde, wird die gleiche Wirkung 'nut anderen Metallen, - wie z. B. Kupfer; -Silber, Quecksilber, Antimon u. dgl., nicht nur nicht erreicht, sondern die Anwesenheit dieser Metalle beeinträchtigt erheblich die Haftfestigkeit, Korrosionsfestigkeit und das Bindungsvermögen für darüber aufgebrachte Farb- oder Lacküberzüge; daher ist die Anwesenheit dieser -Metalle in einem erfindungsgemäßen Bade zum Behandeln von Zink unzweckmäßig und zu vermeiden. Die Ursache hierfür ist vielleicht, daß bei Anwesenheit dieser Metalle sich freies Metall, wie Cu, Ag oder Hg, in dem Phosphatüberzug abscheidet, wobei vielleicht noch etwas -Ni oder Co mitgerissen werden kann; die mit denn Mittel der Erfindung erhaltenen Überzüge enthalten keine oder keine wesentliche Menge metallisches Nickel oder Kobalt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Beispiel i Es wird eine Stammlösung folgender Zusammensetzung hergestellt . Zn U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . 183,C g@-Ni CO 3 . . . . . . . *********** . 29,76, g H3 P04 (75o/oig) » » ... ****'***' - 795,0- g HN03 .(38° B6 - sp. G.-1,36) ... 66,239 Wasser.. . .............. ad il Ain besten suspendiert man das Zn Ö und Ni C 03 in Wasser und fügt dann die Säuren unter Rühren und Schütteln hinzu; bis -die Gasentwicklung aufgehört hat und die Lösung klar geworden st.-Diese Stammlösung wird zum Gebrauch auf einen Gehalt von etwa 8 °/o verdünnt (Volümprozent), auf 7o bis 75° erhitzt und das zu behandelnde Werkstück, z, B. verzinktes Eisenblech; in die Lösung eingetaucht. Die anfangs ziemlich heftige Entwicklung von Wasserstoffgas hört innerhalb von etwa 30 Sekunden fast vollständig auf, worauf das behandelte Werkstück aus der Lösung herausgenommen, gut abgespült und getrocknet wird.
Wurde als Werkstück ein galvanisiertes Eisenblech verwendet, so zeigt dieses nun einen fest anhaftenden, dunkelgrauen, ebenen Überzug von ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, auf welchem ein Farbüberzug eine, sehr hohe Lebensdauer besitzt. Manche .Arten von Zink und Zinklegierungen lassen sich durch diese Behandlung leichter überziehen als andere; manche Spritzgußstücke z. B. werden besser bei etwas-höherer Temperätür bis dicht zum Siedepunkt der Lösung behandelt. Die Lösung kann auch bei niedrigerer Temperatur verwendet werden, wobei die Zeitdauer der Behandlung natürlich steigt.
Mit der oben angegebenen Lösung erhält man einen ziemlich dunklen Überzug; man erhält einen etwas helleren Überzug, wenn man die Nickelmenge vermindert. In der oben -angegebenen Bädlösung kämmt i Äquivalent Nickel auf q Äquivalente Zink. Der günstige Einfluß des Nickels hinsichtlich größerer Gleichmäßigkeit des Überzuges zeigt sich auch noch bei einem Verhältnis von = Äquivalent Nickel auf ioo»Äquivalente Zink. Bei Erhöhung der relativen Nickelmenge wird der Überzug "dunkler bis -zu einem ungefähren Verhältnis von i Äquivalent Nickel zu 2 Äquivalenten Zink. Bei weiterer Erhöhung der Nickelmenge wird der Überzug heller, dünner und läßt auch in seinen sonstigen guten Eigenschaften i nach.
Kobalt verhält sich . ganz ähnlich wie Nickel; jedoch ist der damit erhaltene Überzug von etwas hellerer' Färbung. Bei den -fast gleichen Molekulargewichten kann das Nickel durch. die gleiche Gewichts- i menge Kobalt ersetzt werden; die dunkelste Tönung des Überzuges erhält man bei Kobalt bei einem ungefähren Äquivalentverhältnis Co: Zn = etwa i : i ; jedoch scheint es keinen -Vorteil zu bieten, Nickel oder Kobalt in einer Menge anzuwenden, die größer i ist als i Äquivalent dieser Metalle auf 2 Äquivalente Zink.
Wie oben erwähnt,- verlangsamt der Zusatz einer größeren Menge *von Nickel oder Kobalt die Überzugsbildung etwas; diese Verlangsamung ist unerheb- i lich bis zu einem Äquivalentverhältnis dieser Metalle zu Zink bis zu etwa i : g; sie wird merklich bei höherer Konzentration und- ganz ausgesprochen stark- bei einem Verhältnis von i : 2. -Die Nitratmenge kann innerhalb erheblicher- Gren- 1, zen abgeändert werden; für gewöhnlich ist ein Verhältnis von ö,i2 Äquivalenten N03 zu -i Äquivalent aller metallischen- Kationen vollständig ausreichend; diese Menge kann aber auch -auf o,q: Äquivalente ohne jeden - -Schaden ansteigen. Anderseits erhält man i: auch noch mit einer Menge von- 0,o5 Äquivalenten gute Ergebnisse, aber bei der Behandlung eines sehr aktiven Zinks wird dann das Nitrat so schnell verbraucht, daß es häufiger ergänzt werden muß als die anderen Badbestandteile.
Die Gegenwart anderer Kationen oder Anionen ist nicht besonders schädlich, solange sie nicht in zu großer Menge zugegen sind; man sollte aber diese sich nicht in zu großer Menge anhäufen lassen. Man kann deshalb auch die nachfolgende Lösung verwenden, in welcher das Nickel durch Kobalt ersetzt, dieses als Sulfat, und das Nitrat als Natriumnitrat eingeführt wird.
Beispiel 2 Es wird eine Stammlösung folgender Zusammensetzung hergestellt Zn0 . . . . . . . . . . . . . . i,5oo lbs = 18o,- g CoS04 - 7 H,0..... 0,587 lbs = 70,5 g NaN03........... 0,402lbs = 48,2 g H3P04 (75%ig) ... 0,500 gals = 795,o g Wasser. . . . . . . . . ad i,ooo gal = ad 1 1 Diese Stammlösung wird zum Gebrauch mit Wasser auf einen Gehalt von 5 bis io Volumprozent verdünnt und in gleicher Weise wie die Lösung des Beispiels i verwendet. Jedoch kann die Auffrischung dieses Bades nicht unbegrenzt mit der Stammlösung erfolgen, da sich schließlich zu viel Na und S04 anhäufen würde.
Der relative sowie der absolute Verbrauch der Radbestandteile variiert etwas je nach der Art des behandelten Metalls und der Arbeitsbedingungen. Um bei längerer Benutzung des Bades gleiche Behandlungszeit und gleiche Farbe des Überzuges zu erhalten, kann es daher zweckmäßig sein, die Auffrischung durch gesonderten Zusatz der Badbestandteile anstatt durch Zusatz von Stammlösung zu bewirken und diese zweckmäßig auszuwählen, z. B. indem man Nickelnitrat oder Zinkphosphat verwendet.
Wie oben erwähnt, kann das Verfahren auch in der Kälte, d. h. bei normaler Temperatur, ausgeübt werden, was in- manchen Fällen unerläßlich ist, z. B. dann, wenn es sich um Zäune, Dächer oder andere Gebäudeteile handelt. In diesem Falle verwendet man zweckmäßig konzentriertere Lösungen, z. B. eine solche, welche 2o % der Stammlösung des Beispiels i enthält. Eine für diesen Zweck besonders geeij Lösung ist folgende: Beispiel 3 ZnO............... 0,300 lbs = 36,o g Ni (N03)2 - 6 H20 :. 0,144lbs = 17,3 g H3 P04 (75%ig).... 0,14o gals = 222,5 g Methanol . . . . . . . . . o,ioo gals = 8o,o g Netzmittel . . . . . . . . o,oio lbs = 1,2 g Wasser. . . . . . . . . ad i,ooo gal = ad 1 1 Als Netzmittel kann z. B. Isopropylnaphthalinsulfosäure verwendet werden.
Diese Lösung ist unverdünnt gebrauchsfertig; sie benetzt die zu behandelnde Metallfläche gut und bildet einen Überzug mit praktisch ausreichender Geschwindigkeit. Sie wird auf die zu behandelnden Flächen mit dem Pinsel oder der Spritzpistole aufgebracht und einwirken gelassen, bis keine sichtbare Einwirkung mehr stattfindet, was je nach den besonderen Bedingungen (Außentemperatur, Art des behandelten Metalls) etwa 5 bis 30 Minuten dauert. Die behandelte Oberfläche wird mit Wasser gründlich abgespült und ist nach dem Trocknen fertig zum Aufbringen von Farb- u. dgl. Überzügen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Mittel zum Behandeln von Zink und Zinklegierungen zwecks Erzeugung einer gegen Korrosion schützenden und eine gute Haftgrundlage für Farbe u. dgl. bildenden Phosphatschicht, bestehend aus einer schwach sauren Zinkphosphatlösung, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Kobalt oder Nickel, welcher 1/10o bis 1/2 des Zinkgehaltes beträgt.
2. Mittel nach Anspruch i, enthaltend überdies Nitratanionen, vorzugsweise in einer Menge zwischen 5 und 40% des Gesamtgehaltes der Kationen.
3. Mittel nach Anspruch i und 2, enthaltend überdies organische Lösungen und/oder Netzmittel. Angezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 147 476; USA.-Patentschrift Nr. 2 045 499-