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Verfahren zum Aufbringen von Phosphatüberzügen auf Metallen
Gegenstand der österr. Patentschrift Nr. 212106 ist ein Verfahren zum Aufbringen von Phosphatüberzü- gen auf Metallen, insbesondere Eisen und Stahl sowie Aluminium, mit Hilfe von Zink, Phosphat und Be- schleuniger, insbesondere Nitrit enthaltenden Lösungen, bei Temperaturen unter 50 C, wobei Lösungen verwendet werden, die 0, 02-4, 0 g/l, vorzugsweise 0, 2-2, 0 g/l Tartrat, berechnet als Weinsäure ent- halten und deren pH-Wert in dem bei der Kaltphosphatierung mit Zinkphosphat enthaltenden Phosphatie- rungslösungen üblichen Bereich von bis etwa 3, 5 liegt.
Die Anwesenheit von Tartraten in der Lösung in den angegebenen Mengen führt dazu, dass die Ober- fläche schneller mit einem Überzug bedeckt wird, der hart, dicht, festhaftend und von niedrigerem Schicht- gewicht ist, als derjenige, der ohne Tartrat erhalten wird. Ausserdem wird durch die Anwesenheit von
Tartrat das Rosten der phosphatierten Metalloberfläche, insbesondere das Rosten an den Korngrenzen, verringert. Schon eine sehr geringe Menge Tartrat hat eine günstige Wirkung. Erhöht man die Tartratkonzentration in der Lösung, dann wird das Schichtgewicht verringert und bei Konzentrationen über 4, 0 g/l wird der Überzug schliesslich zu dünn, so dass er nicht mehr zu sehen oder wertlos ist.
Die Lösungen enthalten Zink vorzugsweise in Mengen von 2 bis 6 g/l und Phosphat in Mengen von 5 bis 30 g/l, gerechnet als PO. Die Lösungen werden vorzugsweise bei Temperaturen von mindestens 300C und einem pH-Wert von mindestens 2,5 verwendet.
Den Zinkphosphatlösungen kann man Fluorid in Mengen von 0, 1 bis 3 gil zusetzen, wenn es sich darum handelt, festhaftende Überzüge auf Aluminium und Legierungen, die in der Hauptsache aus Aluminium bestehen, und gegebenenfalls auch auf Eisenmetallen aufzubringen. Diese veränderten Lösungen sind zur Behandlung von Chargen geeignet, die sowohl Stahl als auch Aluminiumteile enthalten, oder zur Behandlung von Gegenständen, die teilweise aus Stahl und teilweise aus Aluminium bestehen.
An Stelle des Nitrits oder eines Gemisches von Nitrit und Nitrat können andere oxydierende Beschleuniger, beispielsweise Chlorat, benutzt werden, soweit sie nicht, oder höchstens nur wenig, mit der Weinsäure bzw. deren Salze in der Lösung reagieren. Aus diesem Grund ist Wasserstoffsuperoxyd als Beschleuniger in diesen Lösungen nicht geeignet.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für das Aufbringen von Überzügen auf Eisenoberflächen, die unterhalb einer Temperatur von 400C mit Hilfe von Kaltreinigem gereinigt wurden ; beispielsweise im Spritzen miteiner wässerigen alkalischen Lösung, die Borax, ein Orthophosphat eines Alkalimetalls und als oberflächenaktives Mittel ein Kondensationsprodukt aus einem Molekül Nonylphenol oder m-Methyl- - p-Octylphenol und 6-11 Molekülen Äthylenoxyd enthält.
Der Zusatz von Tartrat zu den Zinkphosphatlösungen hat die weitere überraschende Wirkung, dass er die passivierende Wirkung der heissen Alkalireiniger zu beseitigen scheint ; es sind bereits gute Ergebnisse beim Aufbringen von Überzügen gemäss der Erfindung auf Metalloberflächen erzielt worden. die mit heissen Alkalireinigern gereinigt worden waren.
Es wurde nun gefunden, dass die Wirkung der Weinsäure, die Oberfläche der Metalle schneller mit einem Überzug zu bedecken, der hart, dicht, festhaftend und von niedrigerem Schichtgewicht ist als der- jenige, der ohne Tartrat erhalten wird, allgemein durch aliphatische a-Hydroxykarbonsäuren oder deren Salzen erzielt wird. Es ist daher möglich, die Weinsäure bzw. Tartrate ganz oder teilweise durch andere lösliche aliphatische a-Hydroxykarbonsäuren oder deren Salze zu ersetzen, wodurch eine weitergehende
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Variation in der Schichtgewichtsverringerung ermöglicht wird.
Die in nachstehender Tabelle zusammengestellten Beispiele zeigen die Wirkung, die durch den Zusatz verschiedener Mengen einer Anzahlanderer aliphatischer α-Hydroxykarbonsäuren zu einer Kaltphosphatierungslösung in bezug auf das erhaltene Schichtgewicht erhalten wird. Es wurden jeweils Lösungen folgender Zusammensetzung verwendet : 0, 35% Zink, 0,95% PO4, 0,50% NO3 und 0,02% NO2.
Diese Lösungen wurden auf mit Lösungsmitteln gereinigte Stahlbleche von Tiefziehqualität bei 4sOC durch 1 Minute im Spritzen angewendet. Aus den Beispielen ist zu ersehen, dass die optimale Zusatzmenge zur Erreichung einer befriedigenden Schicht von Säure zu Säure verschieden ist.
Tabelle
EMI2.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> zugefügte <SEP> Säure <SEP> zugesetzte <SEP> Menge <SEP> Schichtgewicht
<tb> Nr. <SEP> g/l <SEP> %
<tb> 1 <SEP> Dih <SEP> ydroxy- <SEP> Weinsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0,5 <SEP> 27
<tb> 0, <SEP> 7 <SEP> 27
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 2,0 <SEP> kein <SEP> Überzug
<tb> 2 <SEP> Tartronsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0, <SEP> 25 <SEP> 40
<tb> 1,25 <SEP> kein <SEP> Überzug
<tb> 3 <SEP> Glycolsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0, <SEP> 43 <SEP> 78
<tb> 0,86 <SEP> 67
<tb> 1, <SEP> 72 <SEP> 49
<tb> 3, <SEP> 44 <SEP> kein <SEP> Überzug
<tb> 4 <SEP> Milchsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0,5 <SEP> 79
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 70
<tb> 2,0 <SEP> 49
<tb> 4,0 <SEP> kein <SEP> Überzug
<tb> 5 <SEP> d-Äpfelsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0,
<SEP> 5 <SEP> 63
<tb> 1 <SEP> 58
<tb> 2 <SEP> 39
<tb> 4 <SEP> kein <SEP> Überzug
<tb> 6 <SEP> Dihydroxymaleinsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0,5 <SEP> 63
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 43
<tb> 7 <SEP> Gluconsäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0,25 <SEP> 75
<tb> 1, <SEP> 25 <SEP> 83
<tb> 2, <SEP> 25 <SEP> 120
<tb> 8 <SEP> Zitronensäure <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> 0,5 <SEP> 33
<tb> 1 <SEP> 20
<tb> 2 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
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Das anomale Verhalten der Gluconsäure im Beispiel Nr. 7 ist wahrscheinlich auf Laktonbildung zurück- zuführen und der Betrag, der von dieser Säure zugefügt wird, sollte deshalb 1, 2 g/l nicht überschreiten.