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Verfahren zum elektrolytischen Aufbringen von Metallüberzügen auf Metalle
Es ist bekannt, auf Metalle zum Zwecke des Schutzes und der Dekoration metallische Schichten auf elektrolytischem Wege aufzubringen. Überzüge aus Blei, Zinn, Tellur. Antimon oder deren Legierungen wurden zum Korrosionsschutz von Eisen und Stahl, deren Oberfläche zuvor mit einer verhältnismässig dicken Phosphatschicht versehen war, vorgeschlagen.
Es wurde gefunden, dass man eine verbesserte Haftfestigkeit und einen erhöhten Korrosionswiderstand von auf elektrolytischem Wege auf Metalle aufgebrachten Metallschichten, insbesondere von Zink, Nikkel, Chrom, Kupfer, Messing, Zinn oder Kadmium, erzielen kann, indem man auf die Metalloberfläche, insbesondere Eisenoberflächen, vor der galvanischen Behandlung einen Phosphatüberzug mit einem Schichtgewicht von 0, 2 bis 10 g/m mittels einer mindestens einen Oxydationsbeschleuniger, vorzugsweise ein Nitrat, Chlorat oder eine Mischung von beiden, enthaltenden sauren Monozink- oder Monomanganphosphatlösung aufbringt. Vorzugsweise werden Zinkphosphatlösungen benutzt, weil nach ihrer Anwendung glänzendere Metallüberzüge erzielbar sind.
Die Phosphatierung kann entsprechend den üblichen Methoden durch Tauchen in die oder Spritzen mit der Lösung bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und Siedetemperatur durchgeführt werden.
Die mit einem Phosphatüberzug von 0, 2 bis 10 g/m2 Schichtgewicht versehenen Werkstücke werden vorzugsweise mit Wasser und anschliessend mit einer Lösung, deren PH-Wert dem des Elektrolyten entspricht, gespült und dann in den Elektrolyten getaucht, durch den bereits vor dem Eintauchen Strom geschickt wurde.
Als Elektrolyte können die klassischen alkalischen oder sauren Lösungen unter den normalen Arbeitsbedingungen verwendet werden, wobei man anfangs bei einer höheren Stromdichte arbeitet, die nach einigen Sekunden auf die normale Dichte zurückgeführt wird.
Die folgenden Beispiele zeigen die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf die Beschichtung von Werkstücken aus Eisen oder Zink oder deren Legierungen. Vor der galvanischen Behandlung wurden die Werkstücke zunächst mit Hilfe der nachstehend näher beschriebenen Phosphatierungsbäder unter den angegebenen Bedingungen phosphatiert.
Beispiel 1 :
EMI1.1
<tb>
<tb> Monozinkphosphat <SEP> 18 <SEP> g/l
<tb> Zinknitrat <SEP> 4 <SEP> g/l
<tb> Phosphorsäure <SEP> 3 <SEP> g/l
<tb> Natriumchlorat <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> g/l. <SEP>
<tb>
Dieses Bad hatte die folgenden Kennzahlen :
EMI1.2
<tb>
<tb> freie <SEP> A <SEP> zidität <SEP> 4-4, <SEP> 8 <SEP> Punkte <SEP>
<tb> Gesamtazidität <SEP> 27 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> Punkte
<tb>
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EMI2.1
<tb>
<tb> Temperatur <SEP> 65 <SEP> - <SEP> 700 <SEP> C
<tb> Behandlungsdauer <SEP> im <SEP> Tauchen <SEP> 5-10 <SEP> Minuten <SEP>
<tb> erhaltenes <SEP> Schichtgewicht <SEP> 1, <SEP> 5-8 <SEP> g/m <SEP> .
<tb>
Beispiel 2 :
EMI2.2
<tb>
<tb> Monozinkphosphat <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> g/l
<tb> Zinknitrat <SEP> 10 <SEP> g/l
<tb> Phosphorsäure <SEP> 3,4 <SEP> g/l.
<tb>
Dieses <SEP> Bad <SEP> hatte <SEP> die <SEP> folgenden <SEP> Kennzahlen <SEP> : <SEP>
<tb> Gesamtazidität <SEP> 20 <SEP> Punkte
<tb> Temperatur <SEP> 80 <SEP> - <SEP> 850 <SEP> C <SEP>
<tb> Behandlungsdauer <SEP> im <SEP> Tauchen <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> Minuten
<tb> erhaltenes <SEP> Schichtgewicht <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> g/m2. <SEP>
<tb>
Beispiels :
EMI2.3
<tb>
<tb> Monomanganphosphat <SEP> 48 <SEP> g/l
<tb> Mangannitrat <SEP> 6 <SEP> gll
<tb> Phosphorsäure <SEP> 7 <SEP> g/1.
<tb>
Dieses <SEP> Bad <SEP> hatte <SEP> die <SEP> folgenden <SEP> Keimzahlen <SEP> : <SEP>
<tb> freie <SEP> Azidität <SEP> 9 <SEP> - <SEP> 11 <SEP> Punkte
<tb> Gesamtazidität <SEP> 60 <SEP> Punkte
<tb> Temperatur <SEP> 950 <SEP> C
<tb> Behandlungsdauer <SEP> im <SEP> Tauchen <SEP> 15 <SEP> Minuten
<tb> erhaltenes <SEP> Schichtgewicht <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> g/m2.. <SEP>
<tb>
Beispiel 4 :
EMI2.4
<tb>
<tb> Monozinkphosphat <SEP> 8 <SEP> g/l
<tb> Zinknitrat <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> g/l <SEP>
<tb> Kalziumnitrat <SEP> 15 <SEP> g/l
<tb> Phosphorsäure <SEP> 3 <SEP> g/l.
<tb>
Das Bad hatte die folgenden Kennzahlen :
EMI2.5
<tb>
<tb> freie <SEP> Azidität <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> Punkte
<tb> Gesamtazidität <SEP> 22 <SEP> Punkte
<tb> Temperatur <SEP> 850 <SEP> C
<tb> Behandlungsdauer <SEP> im <SEP> Tauchen <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> Minuten <SEP>
<tb> erhaltenes <SEP> Schichtgewicht <SEP> 1-6 <SEP> g/m <SEP> .
<tb>
Nach der Phosphatierung in den einzelnen der vorgenannten Bäder wurden die Werkstücke zunächst mit Wasser und dann mit einer verdünnten Natriumcyanidlösung (wenn ein alkylischer Elektrolytverwen-
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det werden soll) oder mit einer verdünnten Salzsäure (wenn der Elektrolyt sauer ist) gespült. Die Werkstücke wurden anschliessend in einen der im folgenden näher gekennzeichneten unter Strom stehenden Elektrolyten getaucht.
Beispiel 5 : -Kadmiumbad
EMI3.1
<tb>
<tb> Kadmium-Natriumdoppelcyanid <SEP> 40 <SEP> g/l
<tb> Natriumcyanid <SEP> 30 <SEP> g/l
<tb> Ätznatron <SEP> 10 <SEP> g/l
<tb> übliche <SEP> Glanzmittel <SEP> 3 <SEP> g/1
<tb> normale <SEP> Stromdichte <SEP> l-l, <SEP> 5 <SEP> amp/dm2 <SEP>
<tb> Spannung <SEP> 1-3 <SEP> V
<tb>
Raumtemperatur Behandlungsdauer veränderlich : Für die Versuche auf 20 Minuten festgesetzt.
Beispiel 6 :-Zinkbad
EMI3.2
<tb>
<tb> Zinkcyanid <SEP> 60 <SEP> g/l
<tb> Natriumcyanid <SEP> 42 <SEP> g/1
<tb> Soda <SEP> 75 <SEP> g/l
<tb> übliche <SEP> Glänzer <SEP> 20 <SEP> cm3/l
<tb> normale <SEP> Stromdichte <SEP> 3 <SEP> amp/dm3
<tb> Spannung <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> V
<tb>
Raumtemperatur Behandlungsdauer veränderlich : Für die Versuche auf 20 Minuten festgesetzt.
Beispiel 7 :-Kupferbad
EMI3.3
<tb>
<tb> Kupfercyanid <SEP> 30 <SEP> g/l
<tb> Natriumcyanid <SEP> 37, <SEP> 5 <SEP> g/1 <SEP>
<tb> Karbonat <SEP> 25 <SEP> g/l
<tb> Ätznatron <SEP> 10 <SEP> g/l
<tb> Rochellsalz <SEP> 45 <SEP> g/l
<tb> normale <SEP> Stromdichte <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> amp/dm2
<tb> Temperatur <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 55 C
<tb>
Behandlungsdauer veränderlich : Für die Versuche auf 10 Minuten festgesetzt.
Beispiel8 :-Messingbad
EMI3.4
<tb>
<tb> Kupfercyanid <SEP> 30 <SEP> g/l
<tb> Zinkcyanid <SEP> 10 <SEP> g/l
<tb> Natriumcyanid <SEP> 50 <SEP> g/1
<tb> Natriumkarbonat <SEP> 30 <SEP> g/l
<tb> normale <SEP> Stromdichte <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> amp/dm <SEP>
<tb>
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EMI4.1
<tb>
<tb> Temperatur <SEP> 20 <SEP> - <SEP> 30 C
<tb> Spannung <SEP> 2V
<tb>
Behandlungsdauer veränderlich : Für die Versuche auf 20 Minuten festgesetzt.
Beispiel 9 :-Zinnbad
EMI4.2
<tb>
<tb> Natriumstannat <SEP> 80 <SEP> g/l
<tb> Xtgnatron <SEP> lS <SEP> g/l <SEP>
<tb> normale <SEP> Stromdichte <SEP> 1 <SEP> amp/dm2
<tb> Spannung <SEP> 4-6 <SEP> V <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> 750 <SEP> C
<tb>
Behandlungsdauer veränderlich : Für die Versuche auf 15. Minuten festgesetzt.
Beispiel 10 :-Nickelbad
EMI4.3
<tb>
<tb> Nickelsulfat <SEP> 250 <SEP> g/l
<tb> Nickelchlorid <SEP> 40 <SEP> g/l
<tb> Borsäure <SEP> 40 <SEP> g/l
<tb> normale <SEP> Stromdichte <SEP> 2 <SEP> amp/dm2
<tb> Spannung <SEP> 3 <SEP> V <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> 35 <SEP> - <SEP> 400 <SEP> C <SEP>
<tb>
Behandlungsdauer veränderlich : Für die Versuche auf 10 Minuten festgesetzt.
Die Versuche ergaben in allen Fällen eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der elektrolytischen Überzüge. Die auf die gemäss den Beispielen 1, 2 und 4 mit Zinkphosphatlösungen vorbehandelte'n Werkstücke aufgebrachten metallischen Überzüge waren glänzender als die, die gemäss Beispiel 3 mit Manganphosphatlösung vorbehandelt waren. Darüber hinaus zeigten sich folgende Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber den bekannten elektrolytischen Überzugsverfahren. Die erfindungsgemäss phosphatierten und anschliessend elektrolytisch beschichteten Oberflächen zeigten im Vergleich zu nicht vorbehandelten elektrolytisch beschichteten Oberflächen eine stark erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion.
Phosphatierte Werkstücke, die nach den Beispielen 1 - 4 behandelt und anschliessend gemäss Beispiel 5 mit einem Kadmiumtiberzug versehen worden waren, wurden einem Korrosionstest unterworfen.
Sie blieben in einer sauren Industrieatmosphäre 188 Stunden korrosionsfrei, während Werkstücke, die ohne vorherige Phosphatierung mit einem Kadmiumüberzug gemäss Beispiel 5 versehen waren und dem gleichen Korrosionstest ausgesetzt wurden, nur 104 Stunden korrosionsfrei blieben.
Durch die Einschaltung einer Phosphatierung vor der elektrolytischen Beschichtung kann die übliche elektrolytische Entfettung entfallen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum elektrolytischenAufbringen von Metallüberzügen auf Metalle, insbesondere Eisenmetalle, bei dem vor der galvanischen Behandlung ein Phosphatüberzug auf die Oberfläche aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche ein Phosphatilberzug mit einem Schichtgewicht von 0,2 bis 10 g/m mittels einer mindestens einen Oxydationsbeschleuniger, vorzugsweise ein. Nitrat, Chlorat oder eine Mischung von beiden, enthaltenden sauren Monozink-oder Monomanganphosphatlösung, vorzugsweise einer Zinkphosphatlösung, aufgebracht und anschliessend ein Metallüberzug, vorzugsweise von Zink, Nickel, Chrom, Kupfer, Messing, Zinn oder Kadmium, auf elektrolytischem Wege aufgebracht wird.