AT209662B

AT209662B - Verfahren zur Spritzkaltreinigung von metallischen Oberflächen vor der Phosphatierung, Reinigungsmittel und Konzentrat zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: AT209662B
Application number: AT816758A
Authority: AT
Inventors: Walter R Cavanagh; James I Maurer
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1957-11-29
Filing date: 1958-11-25
Publication date: 1960-06-25

Description


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   Verfahren zur Spritzkaltreinigung von metallischen Oberflächen vor der Phosphatierung, Reinigungsmittel und Konzentrat zur Durchführung dieses Verfahrens 
 EMI1.1 
 

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 EMI2.1 
 
 EMI2.2 
 Hierin bedeutet x =   5 - 8.   Die besten Durchschnittsergebnisse,   d. h.   die beste Reinigung als auch die beste Vorbereitung für das Aufbringen eines Phosphatüberzuges, der besonders feinkörnig und besonders festhaftend ist, wurden durch Verwendung von Octylphenoxyäthanolen mit   im Durchschnitt 7 - 8   Äthylenoxydgruppen erhalten. Wenn die Anzahl an Äthylenoxydgruppen 8 überschreitet, tritt bei starkem Verspritzen übermässige Schaumbildung auf. 



   Die Zusammensetzung der wässerigen alkalischen   Reinigungslösung   ist insoweit nicht von besonderer Bedeutung, als sie die anwendbaren Einzelkomponenten betrifft. Es kann jedes Alkalimetallorthophosphat und-borat mit befriedigender Wirkung eingesetzt werden, wobei die Natriumorthophosphate und die Natriumborate wegen ihrer geringen Preise besonders erwünscht sind. Erst an zweiter Stelle kommen Poly-, Meta- oder Pyrophosphate in Betracht. Die Hauptgesichtspunkte für den Aufbau der alkalischen Reinigungslösung sind jedoch ihre Alkalinität und die Art und Menge des in ihr eingebauten oberflächenaktiven Mittels. 



   Die wässerige alkalische Reinigungslösung wirkt befriedigend, wenn die Gesamtalkalinität etwa 
 EMI2.3 
 hiebei die Punkte freier Alkalinität. Beim Titrieren gegen den Endpunkt von Bromkresolgrün als Indikator erhält man die Punkte der Gesamtalkalinität. 



   Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird beispielsweise die für die Aufbringung eines Zinkphosphat- überzuges vorzubehandelnde Metalloberfläche kräftig bespritzt mit einer Lösung, wie sie vorstehend be- 
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 dem die Reinigungslösung angewendet wird, und die Entfernung der Spritzdüse von der zu reinigenden Oberfläche ist von Bedeutung dafür, ob eine gleichmässig gute Reinigungswirkung erzielt wird, insbesondere, wenn von Stück zu Stück und Einsatz zu Einsatz die Oberfläche mit wechselnden Mengen Öl, Fett,   Ziehschmier     u. dgl.   bedeckt sind. Um solch gleichmässige Ergebnisse zu erzielen, ist es erforderlich, die Reinigungslösung kräftig in einem Spritzstrahl auf das Werkstück aufzubringen.

   Unter kräftigem Aufspritzen ist hiebei verstanden, dass die verspritzte Lösung beim Auftreffen auf die bespritzte Oberfläche eine Geschwindigkeit hat, die derjenigen äquivalent ist, die erhalten wird, wenn man Wasser unter einem Druck von 1 bis   3, 5 atü   durch eine Flachstrahldüse bei einem Abstand der Spritzdüse von der bespritzten Oberfläche von etwa 30 bis 75 cm und einem Öffnungsdurchmesser der Spritzdüse von etwa   4, 5 mm   spritzt. 

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   Man kann die Kornfeinheit des anschliessend aufgebrachten Zinkphosphatüberzuges dadurch erhöhen, dass man der alkalischen Reinigungslösung eine geringe Menge Titan in Form eines Aktivierungsmittels zufügt. Die Konzentration des Titans In der arbeitenden Reinigungslösung beträgt vorzugsweise etwa 0, 004-0, 5 g/l. Vorzugsweise wird die Titanverbindung aus beispielsweise Dinatriumorthophosphat oder Natriumtripolyphosphat und Titanylsulfat hergestellt, die bei Temperaturen unter 240 C etwa   10 - 60   Minuten unter Bildung eines wässerigen Schlamms gemischt werden, der einen PH- Wert von 5, 7 bis 7, 8 besitzt. Hiebei wird die Menge Titanylsulfat so gewählt, dass im trockenen Endprodukt eine Titankonzentration von etwa 0, 005 bis 4% entsteht.

   Der Schlamm wird dann bei Temperaturen von 71 bis 880 C während 30 Minuten oder länger gealtert und nach dieser Alterungsbehandlung zu einem Pulver getrocknet. Dieses getrocknete Pulver kann als solches dem erfindungsgemässen Reinigungsmittel in seiner konzentrierten oder In der verdünnten Form zugesetzt werden, vorzugsweise so, dass eine Konzentration von 0, 0004 bis 0, 051o Titan in der Behandlungslösung erhalten wird. Ein charakteristisches Produkt, das auf diese Weise hergestellt ist und mit befriedigendem Ergebnis zugesetzt werden kann, ist aus einem Schlamm gewonnen, der 3, 2 g Titanylsulfat, 16 g Natriumtripolyphosphat und 60 cm3 Wasser enthält. 



   Die zusätzliche Verwendung einer Titanverbindung zur Vorbehandlung von Metalloberflächen vor der Aufbringung von Überzügen, insbesondere für die Vorbehandlung von Werkstücken mit Falzen, Punktschweissnähten und   ähnlichen Überlappungen, in Lösungen   von einem oder mehreren kondensierten Alkaliphosphaten und mindestens einem niedrig oxäthylierten nichtionogenen Emulgator, die bei der Vorbehandlung reinigen, ist bereits bekannt. 



   Man kann bei dem erfindungsgemässen Verfahren auch diese titanhaltigen wässerigen Phosphatlösungen als besondere Behandlungsstufe vor der Phosphatierung anwenden oder als Zusatz zu dem   Spul-   wasser, das nach dem kräftigen Aufspritzen des Reinigungsmittels entweder durch Verspritzen oder Eintauchen angewendet wird. Für eine solche Zwischenbehandlung können auch andere gebräuchliche titanhaltige Mittel verwendet werden, beispielsweise das in der USA-Patentschrift Nr. 2, 310, 239 beschriebene Mittel und Verfahren, bei dem als Behandlungslösung eine wässerige Lösung verwendet wird, die 0, 1-2% Dinatriumphosphat und   0, 005-0, 05%   Titan in Form einer Verbindung enthält. 



   Zur Herstellung wässeriger Reinigungslösungen für das erfindungsgemässe Verfahren   können   beispielsweise Reinigungsmittel folgender Zusammensetzung verwendet werden : 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Bestandteile <SEP> Gew.-Teile
<tb> Trinatriumorthophosphat <SEP> (nua, <SEP> PO". <SEP> 12 <SEP> HzO) <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> 
<tb> Borax <SEP> (NaOy. <SEP> lOH2O) <SEP> 25-40 <SEP> 
<tb> Natriumnitrit <SEP> (NaNO) <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 12
<tb> Octylphenolpolyglykol <SEP> mit <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 8 <SEP> Äthylenoxydgruppen <SEP> 1-5
<tb> Kienöl <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 25
<tb> 
 
Wie aus diesen Angaben hervorgeht, sind Natriumnitrit und Kienöl keine notwendigen Bestandteile, vorzugsweise werden sie jedoch verwendet.

   Ist Titan in dem Gemisch erwünscht, dann können zu vorstehendem Reiniger   0,   28-0, 6 Teile Titan in der vorstehend beschriebenen Form zugesetzt werden. Die zu verspritzende Lösung kann durch Zusatz von 0, 75 bis 75 g Reiniger pro 1 1 Wasser hergestellt werden. 



  Die auf diese Weise hergestellten Behandlungslösungen haben folgende Zusammensetzung : 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Trinatriumphosphat <SEP> (NaO. <SEP> 12 <SEP> H2 <SEP> 0) <SEP> 0, <SEP> 1-40 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> Borax <SEP> (Na2By. <SEP> 10H2O) <SEP> 0, <SEP> 2-53, <SEP> 5 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> Natriumnitrit <SEP> (NaNO) <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> Octylphenolpolyglykol <SEP> mit <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 8 <SEP> Äthylenoxydgruppen <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> - <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> Kienöl <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 28, <SEP> 4 <SEP> g/l <SEP> 
<tb> 
 
Zur Behandlung von Oberflächen, von denen der übliche Schmutz entfernt werden soll, d. h.

   Fingerabdrücke, Öl, Fett und Ziehschmiermittel, wie sie bei den üblichen Stahlblechen und den Verformungen von Zink angewendet werden, genügen   7,     5-11 g/l   Wasser. 



   Wenn die Oberfläche, wie vorstehend beschrieben, gereinigt und gespült worden ist, dann ist sie für die Aufbringung eines Phosphatüberzuges vorbereitet. 



   Die Anwendung der Reinigungslösung und der Phosphatierungslösung bei Temperaturen in der Gegend   der Raumtemperatur ermöglicht die Ersparung fast der gesamten Heizkosten, die üblicherweise beim Phosphatieren ähnlicher Oberflächen in jeder Behandlungsstufe aufgewendet wurden. Hierin liegt ein   

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 bedeutender Vorteil des   erfindungsgemässen   Verfahrens. Das erfindungsgemässe Verfahren ist das erste seiner Art, bei dem die Reinigung und vorzugsweise auch die Phosphatierung von Metalloberflächen im Grosseinsatz in der Kälte erfolgen kann. 



   Im folgenden werden charakteristische Mittel und Bedingungen zur Durchführung des erfindunggemässen Verfahrens angegeben. Diese Beispiele dienen jedoch lediglich zur Erläuterung der Erfindung. 



     Beispiel l : Es   wurde eine Anzahl Reiniger hergestellt, die folgende Bestandteile enthielten : 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Trinatriumorthophosphat <SEP> (NasP04. <SEP> 12H20) <SEP> 20-22 <SEP> e <SEP> 
<tb> Borax <SEP> (NaOy. <SEP> MHO) <SEP> 30-32 <SEP> lo <SEP> 
<tb> Natriumnitrit <SEP> 10-11 <SEP> 
<tb> Octylphenolpolyglykol <SEP> mit <SEP> einer <SEP> durchschnittlichen
<tb> Polyoxyäthylenkette <SEP> von <SEP> 7 <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> Äthylenoxydgruppen <SEP> 2, <SEP> 5- <SEP> 4, <SEP> 5% <SEP> 
<tb> Natriumbikarbonat <SEP> 31 <SEP> - <SEP> 33, <SEP> 5% <SEP> 
<tb> Kienöl <SEP> 1, <SEP> 4-1, <SEP> 6e <SEP> 
<tb> 
 
 EMI4.2 
 11 Wasser gelöst wurden.

   Diese Lösungen wurden auf stählerne Automobilteile bei etwa 320 C aus Flachstrahldüsen mit einem Durchmesser von 4, 5 mm bei einem Druck von   1, 4 attl   aufgespritzt, die   30-35   cm von den bespritzten Teilen entfernt aufgestellt waren. Die Berührungszeit zwischen der Lösung und der Oberfläche wurde mit   1 - 1 1/2   Minuten bemessen. 



   Andere Zinkphosphatlösungen, die sich für die Phosphatierung im Anschluss an die Kaltreinigung eignen, sind in den Beispielen 2 und 3 gegeben. 



   Beispiel 2 : In einer üblichen Spritzapparatur wurde der Kaltreiniger gemäss Beispiel 1 auf Automobilteile, wie Stossstangen, Zierleisten u. dgl., unter den gleichen Bedingungen bezüglich Temperatur der   Lösung,     Düsentyp,   Düsendruck und Aufstellung der Düsen wie in Beispiel 1 angewendet. Die gereinigten Teile wurden nach einer Wasserspülung spritzphosphatiert mit einer wässerigen sauren Zinkphosphatlösung, die   2, 6 g/l   Zn,   7, 8 g/1 PO4, 10, 7 g/1 NO 3,   Rest Wasser enthielt ; Gehalt an freier Säure 0, 3 Punkte und Gesamtsäuregehalt 11, 5 Punkte. Behandlungstemperatur   38-43 C,   Behandlungszeit 11/4 Minute. 



   Die Teile zeigten nach der Phosphatierung einen gleichmässigen, feinkörnigen, mittelgrauen, festhaftenden Überzug. Die Phosphatierungslösung wurde von Zeit zu Zeit mit Zink, Phosphat und Nitrat ergänzt und kontinuierlich eine verdünnte wässerige Natriumnitritlösung zugeführt, so dass die Konzentration an   NO :   im Bad zwischen 0, 05 und 0, 1 g/l gehalten wurde. Auf diese Weise konnten   225 000 mut   an Werkstücken bei gleichbleibender   Oberflächengüte   und feinkörniger Schichtausbildung während des gesamten Durchsatzes gereinigt und phosphatiert werden. 



   Beispiel 3 : Im Kaltreiniger nach Beispiel 1 wurde das Octylphenolpolyglykol mit   7-8   Äthylenoxydgruppen durch ein Octylphenolpolyglykol mit im Durchschnitt 5 Äthylenoxydgruppen ersetzt. Eine andere Reinigungslösung wurde ähnlich wie bei Beispiel 1 hergestellt, jedoch ein Octylphenolpolyglykol mit im Durchschnitt 3 Äthylenoxydgruppen verwendet. Ein weiteres Mittel enthielt bei sonst gleicher Zusammensetzung wie bei Beispiel l ein Octylphenolpolyglykol mit im Durchschnitt   9 - 10   Äthylenoxydgruppen. 



   Jeder dieser Reiniger wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eingesetzt und man erhielt eine befriedigende Reinigung und Oberflächenvorbereitung mit Reinigern mit Octylphenolpolyglykolen, die im Durchschnitt 5 Äthylenoxydgruppen besassen, während das Arbeiten der Lösung bei Verwendung des Octylphenolpolyglykol mit im Durchschnitt nur 3 Äthylenoxydgruppen unbefriedigend war und das Arbeiten mit Lösungen unter Verwendung von Octylphenolpolyglykol mit im Durchschnitt   9-10   Äthylenoxydgruppen eine übermässige Menge Schaum bildete, so dass ein Umpumpen des Reinigers und ein kontinuierliches Arbeiten nicht möglich waren. 

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Spritzkaltreinigung von metallischen Oberflächen vor der Phosphatierung, insbesondere vor einer vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 10 und 430 C vorgenommenen Spritz- <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1 05aufgespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkyl-aryl-polyglykol ein Octylphenolpolyglykol mit vorzugsweise 7 - 8 Äthylenoxydgruppen verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungslösung aufgespritzt wird, die in einer Verdünnung von 0, 75 bis 75 g pro 1 l Wasser eine Mischung von 15 bis 30Gew.-Teilen Trinatriumphosphat, 25 bis 40Gew.-Teilen Borax, bis zu 12 Gew.-Teilen Natriumnitrit, 1 bis 5 Gew. -Teilen Octylphenolpolyglykol mit im Durchschnitt 5 - 8 Äthylenoxydgruppen, bis zu 25 Gew.-Teilen Kienöl und gegebenenfalls 0, 28 bis 0, 6 Gew.-Teilen Titan enthält.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloberfläche nach der Reinigung mit dem Kaltreiniger mit einer wässerigen Lösung gespült wird, die 0, l-2% Dinatriumphosphat und 0, 005-0, 05% Titan enthält, bevor sie mit der Phosphatierungslösung in Berührung gebracht wird.

5. Reinigungslösung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gesamtalkalinität von 2 bis 36 Punkten und ein Verhältnis von freier Alkalinität zu Gesamtalkalinität von 0, 05 bis 0, 5 besitzt und 0, 007 - 0, 830/0 Octylphenolpolyglykol mit 5 - 8 Äthylenoxydgruppen enthält.

6. Reinigungslösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie in an sich bekannter Weise 0, 004-0, 5 g/l Titan in Form einer Titanverbindung enthält.

7. Konzentrat zur Herstellung eines alkalischen Kaltreinigers zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung : 15-30 Gew.-Teile Trinatriumphosphat, 25-40 Gew.-Teile Borax, bis zu 12 Gew.-Teile Natriumnitrit, 1-5 Gew.-Teile Octyl- phenolpolyglykol mit 5 - 8 Äthylenoxydgruppen, bis zu 25 Gew.-Teile Kienöl und gegebenenfalls 0, 28-0, 6 Gew.-Teile Titan.