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Verfahren zur Erzeugung von Phosphatüberzügen auf Eisen - oder Stahlflächen
durch Phosphatlösungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Phosphatüberzügen
auf Eisen- oder Stahlflächen durch Phosphatlösungen. Zweck der Erfindung ist, derartige
Metallflächen einer Vorbehandlung zu unterwerfen, so daß eine schnellere und gleichförmigere
Erzeugung des Überzugs auf der Fläche zu erreichen ist.
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Bei der Herstellung von Phosphatüberzügen auf Eisen- und Stahlflächen
hat es sich als schwierig erwiesen, eine gleichförmige und schnelle Einwirkung der
Überzugslösung auf die Fläche sicherzustellen. In allen Fällen muß die Fläche gut
gesäubert werden, das gilt sogar für Flächen, die augenscheinlich vollkommen sauber
sind. Auch dabei haben sich oft Schwierigkeiten ergeben. Man hat verschiedene Säuberungsarten
angewendet, z. B. hat man die Metalloberfläche mit einem Benzinwischer od. dgl.
abgewischt. Es wurde gefunden, daß eine Behandlung der Fläche mit gewissen Lösungen,
bevor man die Fläche der überzugslösung aussetzt, diese für die Aufnahme des Überzugs
derart vorbereitet, daß die Einwirkung der Überzugslösung nicht nur schneller, sondern
auch gleichförmiger und mit Sicherheit verläßlicher erfolgt. Obgleich dies bei allen
Verfahren zur Herstellung von Phosphatüberzügen auf Eisen und Stahl von Wichtigkeit
ist, ist es doch insbesondere von Bedeutung, wo eine beschleunigte Lösungswirkung
vorliegt, so daß die Wirkung schnell erfolgt und die Oberfläche der Einwirkung der
Lösung nur
eine kurze Zeit ausgesetzt ist. Bei den üblichen Verfahren
bildet sich .der Überzug in weniger als z Minute. Unter derartigen Umständen ist
es klar, daß irgendeine Verzögerung bei dem Angriff der Überzugslösung auf irgendeinen
Teil der Fläche zu einem ungleichmäßigen und nicht zufriedenstellenden Überzug führt.
Dabei ist eine geringe Verzögerung in dem Angriff unter derartigen Umständen schädlicher
als dort;- wo eine verhältnismäßig lange Zeit zur Erzeugung des Überzugs verwendet
wird.
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Es ist bereits bekannt, eine Borsäurelösung zur Vorbehandlung zu verwenden.
Eine derartige Vorbehandlung läßt aber keinen gleichmäßigen Überzug erzielen, vor
allem dann nicht, wenn man die Oberfläche vorher nicht von der Fettschicht befreit.
Außerdem muß man nach Anwendung der Borsäurelösung sehr sorgfältig spülen; damit
die Hauptüberzugslösung nicht verunreinigt wird. Wegen der verhältnismäßig geringen
Löslichkeit der Borsäure besteht auch die Neigung zur Schlammbildung und damit zur
Verstopfung der verwendeten Spritzvorrichtung. Schließlich hat die Borsäure den
Nachteil, daß sie flüchtig ist. Da die Borsäurebehandlungslösung in der Regel bei
höheren Temperaturen verwendet werden müß, so tritt ein bemerkenswerter Verlust
an Borsäure auf.
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Die beschriebenen Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.
Nach dieser insbesondere wird als Vorbehandlungslösung eine Zinknitratlösung bei
einer Temperatur von etwa 7i° verwendet. Die zu überziehende Metallfläche kann,
ganz wie der Fall es erfordert, vor Anwendung der Zinknitratlösung der üblichen
Reinigung mittels Alkali unterworfen werden. Die Stärke der angewendeten Zinknitratlösung
kann beträchtlich schwanken, doch sind 3 bis 30 g Zinknitrat auf i 1 Wasser
ein Beispiel für eine zufriedenstellende Stärke der Lösung. Man kann Mangan-, Eisen-
oder Kadmiumnitrate gegebenenfalls an Stelle des Zinknitrats verwenden. Bei diesen
Salzen, die in gleichen Konzentrationen zur Verwendung gelangen, hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, die Temperatur auf etwa 8z° zu erhalten. Die Lösung kann von
Zeit zu Zeit geprüft werden; man verwendet Phenolphthalein als Indikator, um festzustellen,
wann der Zusatz von Salzen zur Aufrechterhaltung einer geeigneten Stärke der Lösung
notwendig- ist.
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Es wurde festgestellt, daß eine derartige Behandlung es Metalls, bevor
es der Phosphatlösung ausgesetzt wird, erheblich den Angriff der Lösung auf das
Metallbeschleunigt und zu einem gleichmäßigen Überzug führt.
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Das Verfahren ist insbesondere dort von Bedeutung, wo der Überzug
in der Weise erzeugt wird, daß man die Lösung gegen eine Metallfläche eine kurze
Zeit lang prallen läßt.
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Die Chloride und Sulfate des Zinks, Eisens, Mangans und Kadmiums können
mit der gleichen Wirkung hinsichtlich der Beschleunigung und Gleichförmigkeit der
sich ergebenden Üherzüge verwendet werden. Die Nitratlösung `wird deswegen empfohlen,
weil bei den meisten der handelsüblichen Lösungen zur schnellen Herstellung eines
Phosphatüberzugs Nitrate verwendet werden und daher die Verwendung einer Nitratlösung
für die Vorbehandlung nicht Verunreinigungen in das Hauptverfahren einführt, selbst
wenn man nicht nach der Vorbehandlung und vor Anwendung der Hauptüberzugslösung
die Gegenstände spült. Wenn Chloride und Sulfate der genannten Metalle verwendet
werden, empfiehlt sich eine Wasserspülung nach der Vorbehandlung vor dem Hauptverfahren,
nm zu verhindern, daß derartige Stoffe in die Phosphatfiberzugslösung gelangen.
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Die Vorbehandlungslösung wird zweckmäßig in der Weise verwendet, daß
man sie gegen die zu behandelnde Fläche prallen läßt. Auf diese Weise kommt sie
am wirkungsvollsten zur Einwirkung. Sie kann auch als Bad gebraucht werden, in das
man die betreffenden Gegenstände taucht. Dies gewährleistet jedoch nicht eine so
sichere Berührung und einen so sicheren Angriff des Metalls, wie er dadurch zustande
kommt, daß man unter Druck die Lösung auf die Metallfläche schleudert. Eine sehr
wirkungsvolle Anwendungsform der Lösung ist, sie mit einem Wischer aufzutragen.
Das erfordert aber mehr Arbeit und ist unter den üblichen V'erhältpissen nicht notwendig.
Wenn man die Lösung mit einem Wischer aufträgt, muß man darauf achten, daß die Teile
der Oberfläche berührt werden. Wenn man das Strahlverfahren benutzt, sind
30 Sekunden zufriedenstellend.
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Wenn man Nitrate, Sulfate oder Chloride von Zink, Kadmium, Eisen oder
Mangan zur Vorbereitung von Eisen- oder Stahlflächen für einen Phosphätüberzug verwendet,
ist es erwünscht, freie Säure in der Lösung auszuschließen. Die mit den erwähnten
Salzen erhaltenen Ergebnisse lassen sich mit freier Salpetersäure oder Salzsäure
oder Schwefelsäure nicht erzielen.
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In Phosphatüberzugslösungen hat man bisher eine kleine Menge freier
Phosphorsäure vorgesehen, die eine bestimmte Alkalimenge zur Neutralisation der
Lösung erforderlich macht, wenn Methylorange als Indikator gebraucht wird. Indessen
befindet sich in einer derartigen Überzugslösung ein viel größerer Betrag an saurem
Salz, so daß vielmals mehr Alkali erforderlich ist, die Lösung zu neutralisieren,
wenn man Phenolphthalein als Indikator verwendet, als wenn man Methylorange benutzt.
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Wenn Nitrate, Chloride oder Sulfate des Zinks, Kadmiums, Eisens oder
Mangans verwendet werden, befindet sich in der Lösung praktisch keine freie Säure,
wie man bei einer Prüfung mit Methylorange findet. Die Prüfung mit Phenolphthalein
ergibt jedoch eine beträchtliche Menge gebundener Säure.
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Mitunter liegt ein erheblicher Zeitabschnitt zwischen der Vor- und
der Hauptbehandlung des Metalls. In derartigen Fällen kann das Metall rosten. Dort,
wo Nitrate für die Vorbehandlung verwendet wurden, besteht eine geringe Rostgefahr
in der Zeit zwischen der Säuberung und der Erzeugung des Überzugs. Zusätzlich zu
den bereits mitgeteilten Vorteilen ist festzustellen, daß die Vorbereitung einer
Metallfläche nach der Erfindung zu einem
fester haftenden L?herzug
führt, als er nach den üblichen Verfahren zu erhalten ist.