AT232341B - Verfahren zum Phosphatieren von Metallen - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Phosphatieren von Metallen 
Es ist bekannt, Metalloberflächen zu Zwecken des Korrosionsschutzes, der Erleichterung der spanlo- sen Verformung sowie als Haftgrundlage für Anstriche und Lacke mit einer Phosphatschicht zu versehen.
In vielen Fällen wird dabei angestrebt, dünne, festhaftende, feinkristalline Phosphatschichten zu erzeu- gen. Es wurde daher vorgeschlagen, dies durch geeignete Zusätze, wie beispielsweise Polyphosphate, zu den Schwermetallphosphate enthaltenden Bädern zu erreichen, Da jedoch diese Mittel einen begrenzten
Wirkungsbereich haben bzw. in den Phosphatierungslösungen nur beschränkt beständig sind, haben sich in der Praxis hinsichtlich der Handhabung und Überwachung gewisse Mängel ergeben.

   Man hat daher auch schon versucht, durch geeignete   Vorspülungen   vor der Behandlung mit den Phosphatierungsbädern der- artige festhaftende, feinkristalline Phosphatschichten zu erzeugen,
So ist es beispielsweise bekannt, eine Vorbehandlung mit Lösungen durchzuführen, die Titanverbindungen enthalten. Auch wurde schon vorgeschlagen, derartige Verbindungen den alkalischen Reinigungsbädern, mit denen die Metalloberflächen vor der Phosphatierung behandelt werden, direkt zuzusetzen. 



   Bei einer derartigen Arbeitsweise ist es jedoch erforderlich, um den gewünschten Effekt zu erhalten, auf eine Zwischenspülung zwischen Reinigung und Phosphatierung zu verzichten. Hiedurch lässt sich nicht vermeiden, dass erhebliche Alkalimenge in das saure Phosphatierungsbad verschleppt werden, welches in verschiedener Hinsicht nachteilig ist. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von dünnen, feinkristallinen Phosphatschichten auf Metalloberflächen mit Hilfe von Schwermetallphosphate enthaltenden Lösungen, wobei vor dem Aufbringen der Schwermetallphosphatschicht eine Vorbehandlung mit einer titanfreien Lösung erfolgt, die anhydrische Phosphate enthält, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Vorbehandlungslösung verwendet wird, deren PH-Wert zwischen 4 und 7 liegt. 



   Die sauren Mittel werden in Form von wässerigen Lösungen angewendet. Als anhydrische Phosphate kommen in diesen sauren Bädern Pyrophosphat, Hexametaphosphat, Tripolyphosphat, Tetrapolyphosphat oder auch höhere Polyphosphate, die zweckmässigerweise in Form ihrer Alkalisalze hinzugefügt werden, in Frage. Zur Herstellung dieser sauren Mittel kann man dabei von sauren Salzen ausgehen oder aber den PH-Wert durch Zusatz von Säuren oder sauren Salzen einstellen. Es ist zweckmässig, dabei Phosphorsäuren oder deren saure Salze zu verwenden. 



   Bei der Durchführung des Verfahrens kann man so vorgehen, dass die Metalloberflächen zunächst mit alkalischen Mitteln gereinigt und dann nach einer Wasserspülung mit den erfindungsgemässen sauren Lösungen behandelt werden. Danach erfolgt dann die eigentliche Phosphatierung mit Hilfe von üblichen Schwermetallphosphate enthaltenden Bädern. Zweckmässiger ist es jedoch, an Stelle der alkalischen Reinigung eine saure Reinigung vorzunehmen, wobei die sauren Reinigungsmittel einen PH-Wert zwischen 4 und 7 aufweisen und anhydrische Phosphate enthalten. Diese Reinigungslösungen enthalten dann ausserdem die üblichen Komponenten wie insbesondere oberflächenaktive Stoffe, so beispielsweise Fettalkoholsulfate, Alkylbenzolsulfate sowie Polyglykoläther von Fettsäuren, Fettalkoholen oder Fettaminen und ähnliche Verbindungen.

   Gegebenenfalls können auch anorganische Salze, wie Alkaliorthophosphate oder Alkalibikarbonate oder Beschleunigungsmittel wie Nitrite und Nitrate mitverwendet werden, Weiterhin können die Reinigungslösungen, die gewünschtenfalls auch in Emulsionsform vorliegen können, Emulgagatoren, Lösungsvermittler, Schaumverhinderungsmittel und Stabilisatoren enthalten. 

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   Die Konzentration an anhydrischen Phosphaten in den sauren Lösungen bzw. Mitteln beträgt zweck- mässigerweise   1 - 20   g/l, vorzugsweise 5-10 g/l. 



   Das Aufbringen der Phosphatschichten erfolgt mit Hilfe von üblichen Schwermetallphosphate enthal- tenden Bädern, die insbesondere   Zink-und/oder   Manganphosphate enthalten. Die Phosphatierungslösun- ) gen können die üblichen Zusätze, wie Netz- und Beschleunigungsmittel, enthalten. Als Beschleunigungs- mittel kommen vorzugsweise Oxydationsmittel wie Nitrate, Nitrite oder Chlorate in Frage. Die Phospha- tierung kann im   Tauch-oder Spritzverfahren,   gegebenenfalls aber auch durch Aufstrich, vorgenommen werden. 



   Nach der Behandlung mit den sauren, erfindungsgemässen Mitteln können die Metalloberflächen unmittelbar phosphatiert werden. Es ist also eine Zwischenspülung mit Wasser nicht erforderlich. Mit Hilfe des neuen Verfahrens gelingt es somit, dünne, feinkristalline Phosphatschichten auf Metalloberflächen zu erzeugen und dabei gleichzeitig die Zahl der erforderlichen Bäder erheblich zu reduzieren, da ein Zwi- schenspülbad nicht mehr erforderlich ist und zweckmässigerweise Vorspülbad und Reinigungsbad vereinigt werden. 



    'Beispiel 1 :   Ein in bekannter Weise mit einem stark alkalischen Reinigungsmittel gereinigtes
Tiefziehblech, wie sie in der Automobilindustrie Anwendung finden, wird nach Wasserspülung mit einer
Phosphatierungslösung im Sprühverfahren phosphatiert. 
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   und 0, 1-0, 05 g NO2 (als NaN02)' Die Temperatur beträgt 55-60 C, die Behandlungsdauer 3 min.   



   Nach erfolgter Wasserspülung und Trocknung zeigte die Oberfläche des behandelten Bleches eine dik- ke und grobkristalline Phosphatschicht, welche sehr porenreich ist. 
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 Phosphatüberzüge. Der pH-Wert der Lösung ist etwa 4, 5. Während im ersten Fall die Phosphatschicht bei der Verformung, beispielsweise durch Biegen über einen Dorn, bereits zum Teil abgesprengt wurde, war dies im zweiten Fall in keiner Weise zu beobachten. 



     Beispiel 2 :   Ein mit einem handelsüblichen alkalischen Reiniger auf Basis Orthosilikat im Tauchverfahren gereinigtes Tiefziehblech wurde nach   gründlicher   Wasserspülung im Tauchverfahren in einer 
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 reinigt, die aus Hexametaphosphat unter Zusatz von 10% eines Gemisches von nichtionogenen Netzmitteln (PH-Wert etwa   6, 3) bestand, und   dann das so vorgereinigte Blech ohne Wasserspülung mit einer Phosphatierungslösung der obigen Zusammensetzung phosphatiert, so wurden sehr feinkristalline und dichte Phosphatschichten erhalten mit einer Schichtstärke von etwa 2   .   



   Bei der Biegeprobe waren diese Phosphatschichten gegen Abplatzen wesentlich widerstandsfähiger als die nach einer vorausgehenden stark alkalischen Entfettung erzeugten Phosphatschichten. 



     Beispiel 3 :   Ein Karosserieblech wird in einer Lösung im Spritzverfahren 2 1/2 min lang bei 75 C gereinigt, welche 7,5 g eines Gemisches von 10% nichtionogenen Netzmitteln, 40% Dinatriumpyrophosphat und 50% Natriumtripolyphosphat im Liter enthielt. Der PH-Wert der Reinigungslösung betrug etwa   6, 4.   Anschliessend wird ohne Zwischenspülung im Spritzverfahren phosphatiert, mit einer Lösung, welche    2,6 g/l Zink, 5,8 g/l PO in   Form von Phosphorsäure und    1, 8 g/l NOs in   Form von Salpetersäure und 0,   05-0. 1 g/1 NO2enthielt.   



   Es wurden sehr feinkristalline, äusserst biegefähige Phosphatschichten mit einer Schichtdicke von 1,8 bis 2   Jl   erhalten. Verwendet man an Stelle des obigen Reinigungsgemisches einen handelsüblichen, auf Basis Ätznatron, Soda und Orthophosphat mit und ohne Zusatz von Netzmitteln aufgebauten Reiniger, so erhält man bei der anschliessenden Phosphatierung sehr grobkristalline und vor allem porenreiche Phosphatschichten. 



   Beispiel 4 : Ein Karosserieblech wird mit einem alkalischen Reiniger, der Orthosilikat, Phosphat und Natronlauge enthielt, gereinigt, wassergespült und danach mit einer sauren Lösung behandelt, die zirka 5   g/l   Natriumhexametaphosphat und 1   g/l   Natriumnitrit enthielt. An Stelle des Hexametaphosphats kann man auch die äquivalente Menge   Na2H2P 0-verwenden.   Anschliessend wird mit einer Lösung, die   2, 6 g/l   Zink,   5,8g/lPO in   Form von Phosphorsäure und    1, 9 g/l NOs in   Form von Salpetersäure enthielt, phosphatiert. 

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 Man erhält besonders porenfreie und feinkristalline   biegefähige Phosphatschichten   von 1, 5 bis 
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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Erzeugung von dünnen, feinkristallinen Phosphatschichten auf Metalloberflächen mit Hilfe von Schwermetallphospnate enthaltenden Lösungen, wobei vor dem Aufbringen der Schwermetallphosphatschicht eine Vorbehandlung mit einer titanfreien Lösung erfolgt, die anhydrische Phosphate enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorbehandlungslösung verwendet wird, deren PH-Wert zwischen 4 und 7 liegt.