DE880833C - Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Eisen, Zink und deren Legierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Eisen, Zink und deren Legierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Eisen, Zink und deren Legierungen durch Behandeln der Werkstücke mit sauren Lösungen von Metallphosphaten.
• Bei den bekannten Phosphatierungsverfahren für Eisen und Stahl mußte das Phosphatierungsbad auf höhere Temperaturen von 8o bis go' C erhitzt werden, um gute Phosphatschichten zu erhalten. Man hat vorgeschlagen, durch größere Mengen Beschleuniger, z. B. Peroxyd und andere Oxydationsmittel, besonders aber durch Zugabe von größeren Mengen Kupfer oder anderen im Verhältnis zum Eisen edleren Metallen eine Behandlung bei Raumtemperatur zu ermöglichen. Diese Zusätze an edleren Metallen wie Kupfer sind aber in vielen Fällen unerwünscht. Andere bekanntgewordene Verfahren beruhen auf der Tatsache, daß eine Herabsetzung des Gehalts an freier Säure gegenüber dem bei der früher jeweils üblichen höheren Arbeitstemperatur dem Gleichgewicht entsprechenden Gehalt erfolgt. Durch solche p.H-Verschiebung wird das Phosphatieren bei Raumtemperatur ermöglicht. Zur Einhaltung einer bestimmten erforderlichen Wasserstoffionenkonzentration mit dem Verbrauch an Metallphosphat mußte ein solches Bad laufend, besonders aber nach der Ergänzung mit sauren Phosphatlösungen, mit Alkalimengen versetzt werden, wodurch das Bad sich mit Alkalisalzen anreicherte und durch diese Abstumpfung der Säure leicht größere Mengeii Schlamm sich bilden.
• Es wurde nun gefunden, daß man Phosphatschichten auf Eisen, Zink und deren Legierungen durch Behandeln der Werkstücke mit sauren Lösungen von Metallphospha:ten in vorteilhafter Weise bei Raumtemperature - n herstellen kann, wenn die Phosphatierungsflüssigkeit bei einem pl,-Wert von 9, bis 5 einen Bodenkörper des Oxyds und Phosphats der schichtbildenden Metalle aufweist. je nach der Konzentration des Bades stellt sich bei Anwesenheit von Oxyd als Bodenkörper ein entsprechender pli-Wert ein, bei hoch konzentrierten Bädern ein niedriger pR-Wert, bei verdünnten Bädern ein höherer p#i-Wert entsprechend den folgenden Beispielen.
• Beispiel-i Für die Herstellung eines Bades nach der vorliegenden Erfindung wird zweckmäßig eine Stammlösung hergestellt, indem man 352 ccm 6 5 0/,ige Salpetersäure, 98,5 ccm 870/,ige Phosphorsäure und 2o8 g Zinkoxyd in Wasser löst und die -Lösung auf 1 1 auffüllt. Aus dieser Stammlösung stellt man ein 68-Punkte-Bad auf folgende Weise her: 140 ccm Stammlösung werden auf 1 1 Wasser verdünnt; der verdünnten Lösung gibt man 23,5 9 Zinkoxyd zu. Es stellt sich dann ein pli-Wert von 2,5 bis 9"6 ein. Die Zusammensetzung des Bades einschließlich Bodenkörper ist dann folgende: 14,3 9/1 P2 05, 42,7 9/1 NO" 23,7 9/1 Zu.
• Dieses Bade eignet sich z. B. für das Phosphatieren von Konservendosen, die eine Tauchzeit von 5 bis io Minuten bei einer Behandlungstemperatur von ?o' erfordern. Beispiel 2 Aus der Stammlösung nach Beispiel ic stellt man ein i42-Punkte-Bad auf folgende Weise her: 28o ccin Stammlösung werden auf 11 Wasser verdünnt. Der verdünnten Lösung gibt man 40 9 Zinkoxyd zu. Es stellt sich dann ein p#I-Wert von 2,2 bis 2,1 ein. Die Zusammensetzung des Bades einschließlich Bodenkörper ist dann folgende: 28,6 gll P2 0, 85,4 g/1 N 0, 47,o g/1 Zu.
• Diese Phosphatierungsflüssigkeit kann beispielsweise zum Behandeln von Grobblechen verwendet werden, die für die spanlose Formung eine besonders dicke Phosphatschicht besitzen sollen. Diese Bleche eignen sich besonders für das Tiefziehen. Die Tauchzeit beträgt bei einer Badtemperatur von 220' 3 bis 6 Minuten.
• Vorzugsweise arbeitet man mit diesen Bädern bei einer Punktzahl von 6o bis 8o Punkten und. den für diese Konzentration entsprechenden p#I-Werten, während bei den verdünnten Lösungen mit hohen pjl-Werten.die Tauchzeit sich stark erhöht. Gegenüber' den bekannten Phosphatierungsbädern enthält die Flüssigkeit nach der vorliegenden Erfindung stets einen Bodenkörper, und zwar in den in den Beispielen aufgeführten Fällen von Zinkoxyd und Zinkphosphat. Durch diesen Überschuß an schichtbildenden Metallen wird erreicht, daß das Bad sich ständig regeneriert, indem entsprechend der zur Schichtbildung verbrauchten Phosphatmenge Metalloxyd aus dem Bodenkörper in Lösung geht. Dadurch wird die Wasserstoffionenkonzentration des Bades selbsttätig eingehalten, so daß eine Überwachung und eine ständige Einstellung des Bades nicht nötig ist und man nur darauf zu achten hat, daß der Bodenkörper durch Zufügen neuen Metalloxyds ergänzt wird, bevor er verbraucht ist. Dadurch wird erreicht, daß die Bäder stets die gleiche Zusammensetzung aufweisen und daß sie auch nach längerer Verwendung nicht ermüden, wie es der Fall ist, wenn die Wasserstoffionenkonzentration durch ständigen Zusatz von Alkali geregelt werden muß. Von Bedeutung ist nur, daß der Metallgehalt höher ist als der Menge an tertiärem Metallphosphat entspricht. Um diesen Überschuß an Metall zu ermöglichen, muß das Metall außer an Phosphorsäure an eine andere Säure gebunden sein und außerdem als Metalloxyd im Bodenkörper vorhanden sein. Die durch Verschieben des Hydrolysengleichgewichtes frei werdende Phosphorsäure wird durch das Metalloxyd neutralisiert, wodurch eine Konstanthaltung des pH-Wertes gewährleistet wird. An Stelle von Zink kann man auch Mangan oder beide Metalle nebeneinander als schichtbildende Metalle verwenden. An Stelle von Salpetersäure kann man beispielsweise auch Chlorsäure- zusetzen.
• Die nach der Erfindung erzielten Phosphatschichten zeichnen sich durch eine sehr gute Haftfestigkeit aus und bieten dem Grundmetall einen einwandfreien Rostschutz. Sie erleichtern außerdem das Ziehen der phosphatierten Metalle. Die Phosphatschichten nach der vorliegenden Erlmdung stehen den auf heißem Wege erzeugten in ihren mechanischen und chemischen Eigenschaften nicht nach. Der Vorteil des Arbeitens bei Raumtemperatur liegt darin, daß die Schwierigkeiten zur Überwachung und Regelung der bisher notwendigen Temperaturen fortfallen und keine besonderen säurefesten Apparaturen aus rostfreiem Stahl usw. gebrauchtwerden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCII: Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Eisen, Zink und deren Legierungen durch Behandeln der Werkstücke mit sauren Lösungen von Metallphosphaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierungsflüssigkeit bei einem p#I-Wert von etwa 2 bis 5 einen Bodenkörper des Oxyds und Phosphats der schichtbildenden Metalle aufweist,