AT223904B

AT223904B - Verfahren und Lösung zum Phosphatieren von Metallen

Info

Publication number: AT223904B
Application number: AT536561A
Authority: AT
Inventors: Werner Dr Rausch; Gunther Storost
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1960-07-15
Filing date: 1961-07-12
Publication date: 1962-10-25

Description

Verfahren und Lösung zum Phosphatieren von Metallen
Es ist bekannt, Metalle durch Behandeln mit Lösungen, die im wesentlichen Chlorkohlenwasserstoff, 1-loN saures Alkylphosphat, dessen Alkylradikal 1 - 18 Kohlenstoffatome besitzt, und 0, l-0, S% Phos- phorsäure enthalten, mit einer Phosphatschicht zu überziehen. Als Lösungsmittel werden insbesondere Tri-und Perchloräthylen genannt.

Lösungen dieser Art weisen den Nachteil auf, dass nach dem Behandeln der Metalloberfläche im
Tauchen, Fluten oder Spritzen und Abdampfen des Lösungsmittels das Alkylphosphat auf der Oberfläche als öliger Belag verbleibt und bei bestimmten Nachbehandlungen, z. B. Lackieren, Aufbringen von
Schmiermitteln, zu Störungen Anlass geben kann. Das erfindungsgemässe Verfahren weist diesen Nachteil nicht auf.

Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung werden Lösungen benützt, die als Hauptbestandteil einen leicht flüchtigen Halogenkohlenwasserstoff, z. B. Chlorkohlenwasserstoff, Fluorkohlenwasserstoff und bzw. oder Chlorfluorkohlenwasserstoff, Orthophosphorsäure und Wasser sowie einen Lösungsvermittler mit einem
Siedepunkt unter 160 C, z. B. einen Alkohol, enthalten.

Die Menge der Phosphorsäure liegt zwischen 0, 1 und 30 g/l, gerechnet als 100%igeHH PO. Die vorzugsweisen Konzentrationen betragen 0, 3-20 g/l.

Der Wassergehalt der Lösung muss zur Erzielung einwandfreier Überzüge mindestens 0, 1 g/l betragen und liegt vorzugsweise zwischen 0, 2 und 5 g/l. Höhere Konzentrationen sind nicht schädlich, sie erfordern jedoch erhebliche Mengen an Lösungsvermittler. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, den Wassergehalt nicht über 20 g/l zu wählen.

Als Lösungsvermittler kommen insbesondere aliphatische Alkohole mit 1 - 5 Kohlenstoffatomen pro Molekül, allein oder im Gemisch, in Betracht. Bevorzugt werden Äthanol und Propanol. Die anzuwendende Menge des Lösungsvermittlers erhöht sich mit dem Phosphorsäure- und mit dem Wassergehalt. Die üblichen Konzentrationen liegen für Äthanol bei 50 - 300 g/l, wenn man eine Klärung des Gemisches herbeiführen will. Es ist jedoch auch möglich, etwas weniger Lösungsvermittler zu verwenden als zur völligen Klärung der Lösung erforderlich ist, da die Schichtbildung auch in den dann vorliegenden emulsionsartigen Systemen zufriedenstellend verläuft.

Als Halogenkohlenwasserstoff kommen insbesondere Trichloräthylen, Perchloräthylen, Tetrachlorkohlenstoff sowie Fluor- und Fluorchlorkohlenwasserstoff in Betracht. Der Siedepunkt soll im Bereich zwischen 50 und 1600C liegen. Einige der genannten Halogenkohlenwasserstoffe spalten bei dem durch die Phosphorsäure gegebenen sauren Milieu Halogenwasserstoff ab, so dass es erforderlich werden kann, Stabilisierungsmittel, z. B. Propargylalkohol oder andere organische Verbindungen mit der Gruppierung - C : : C- zuzusetzen.

Die vorstehend genannten Lösungen liefern im Temperaturbereich zwischen 50 und 160 C, vorzugsweise bei ihrem Siedepunkt, beispielsweise im Tauchen, Fluten oder Spritzen angewendet, auf verschie-
EMI1.1
minium dementsprechend Kadmiumphosphat und Aluminiumphosphat. Neben dem Phosphatanteil können die Überzüge noch oxydische Bestandteile aufweisen.

Die Einwirkungsdauer liegt im allgemeinen zwischen 0, 5 und 10 Minuten. Die erzeugten Schichten weisen ein Schichtgewicht von etwa 0, 5 bis 3 g/m2 auf. Die Ergänzung der Bäder erfolgt mit Phosphor- säure oder Phosphorpentoxyd und den Lösungsmitteln entsprechend dem chemischen Verbrauch unter gleichzeitiger Berücksichtigung des Auftrages und der Verdampfungsverluste. Der Phosphorsäureverbrauch i liegt, berechnet als PA, zwischen 0, 2 und 2 g/m2.

Lösungen auf der beschriebenen Basis wie auch jene, die nach einem ferner bekanntgewordenen Ver- fahren als in bei mässigen Temperaturen siedenden Lösungsmitteln gelöste Phosphorsäure auf die Metall- oberfläche einwirken, liefern üblicherweise bis zu einem Durchsatz von 200 rr ? Metalloberfläche/m Bad festhaftende, staubfreie Deckschichten. Bei Zink, Kadmium und Aluminium sind die Überzüge weiss bis hellgrau gefärbt, bei Eisen irisierend bis grau. Nach höherem Durchsatz besteht jedoch die Gefahr, dass sich auf der Metalloberfläche über der festhaftenden Unterschicht noch eine zweite, weniger haftende
Deckschicht ablagert.

Diese Deckschicht kann auch die Eigenschaften eines reinen Staubbelages anneh- men und die Verwendbarkeit der Deckschichten für bestimmte Nachbehandlungen, beispielsweise Lackie- ren, störend beeinflussen.

Es wurde gefunden, dass diese Erscheinung durch einen Zusatz von 5 bis 1000 mg/leinerodermehre- rer organischer Verbindungen mit der. Gruppierung
EMI2.1
z. B. Dimethylglyoxim und/oder 5-1000 mg/1 einer oder mehrerer Verbindungen mit der Gruppierung
EMI2.2
z. B. Indigo, völlig unterbunden werden kann. Die Zusätze aus diesen Substanzgruppen verhindern zwar nicht die Schlammbildung im Bad überhaupt, halten aber die Schichten staubfrei. Der Verbrauch dieser Zusätze ist sehr gering und beträgt etwa 15 - 100 mg/mz behandelter Metalloberfläche und sie müssen dementsprechend ergänzt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren sei an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel l : Es wurde eine Lösung, enthaltend 140 g/l Äthanol, 0, 94 g/l H PO, 1, 56 g/l HO, 1210 g/l Trichloräthylen, angesetzt. In die klare Lösung wurden bei Siedetemperatur mit Trichloräthylendampf entfettete Stahlbleche von Tiefziehqualität 3 Minuten getaucht. Nach dem Herausziehen und Verdampfen des auf der Metalloberfläche befindlichen Lösungsmittels oder Abspulen desselben mit Trichloräthylen und Trocknung war auf der Blechoberfläche eine bläulich grünlich irisierende Eisenphosphatschicht mit einer Schichtstärke von etwa 0, 6 g/m'l. zu beobachten. Die Bleche zeigen gegenüber nur mit Lösungsmittel entfetteten Blechen eine deutlich erhöhte Beständigkeit gegen Rostbildung an der Luft.

Die Überzüge eignen sich ausserdem in Verbindung mit einem Schmiermittel zur Erleichterung der Kaltverformung und sind ferner als Haftgrund für Lacke gut geeignet. Nach einem Durchsatz von etwa 0, 2 m2 Blechoberfläche durch 1 1 Behandlungslösung begannen die Überzüge eine dünne weissliche, zum Teil abwischbare Oberflächenschicht aufzuweisen.

Beispiel 2 : Dem Bad aus Beispiel 1 wurden 30 mg/l Indigo zugesetzt und Stahlbleche in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, phosphatiert. Selbst nach einem Durchsatz von 1 m Blech/l Behandlungslösung wurden noch absolut Staubfreie Phosphatschichten erzeugt.

Beispiel 3 : Dem Bad aus Beispiel 1 wurden 30 mg/l Dimethylglyoxim zugesetzt und wiederum Stahlbleche inder vorbeschriebenen Weise phosphatiert. Auch nach einem Durchsatz von 4 m2 Blechoberfläche/1 Badvolumen wurden absolut staubfreie Deckschichten erhalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Phosphatieren von Metallen, insbesondere Eisen, Zink, Kadmium und Aluminium, mit Phosphatierungslösungen, die im wesentlichen organische Lösungsmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloberflächen, z. B. im Tauchen, Fluten oder Spritzen mit Lösungen behandelt werden, die einen Halogenkohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt zwischen 50 und 160OC, Phosphorsäure, mindestens 0, 1 g/l Wasser und einen Lösungsvermittler mit einem Siedepunkt unter 1600C für die Phosphorsäure und das Wasser einerseits und das organische Lösungsmittel anderseits sowie mindestens eine organische Verbindung mit der Gruppierung EMI3.1 z. B. Dimethylglyoxim, und/oder mit der Gruppierung EMI3.2 z. B. Indigo, vorzugsweise in Konzentrationen von 5 bis 1000 mg/l, enthalten.

2. Lösung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Halogenkohlenwasserstoff Trichloräthylen und bzw. oder Perchloräthylen enthält.

3. Lösung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass deren Phosphorsäuregehalt zwischen 0, 1 und 30 g/l, vorzugsweise zwischen 0, 3 und 20 g/l H PO beträgt.

4. Lösung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass deren Wassergehalt nicht über 20 g/l, vorzugsweise zwischen 0, 2 und 5 g/l, liegt.

5. Lösung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Lösungsvermittler ein oder mehrere aliphatische Alkohole mit 1-5 C-Atomen im Molekül, vorzugsweise Äthanol und bzw. oder Propanol, enthält.

6. Lösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass deren Äthanol- und bzw. oder Propanolkonzentration zwischen 50 und 300 g/l liegt.