CH228948A - Verfahren zur Phosphatierung von Metallen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Phosphatierung    von     Netallen.       Es ist ein Verfahren zur Erzeugung einer  rostsicheren Schicht auf Eisen und Stahl  durch Behandlung mit Lösungen von Phos  phorsäure und einem Gemisch von Wasser  stoffsuperoxyd und     Kaliumchlorat    bekannt  geworden.

   Es ist ausserdem bekannt,     Phos-          phatlösungen    Oxydationsmittel zuzusetzen,  um die Behandlungszeit     abzukürzen.    Die  gebräuchlichsten Oxydationsmittel sind hier  bei Nitrate, und es sind Verfahren aus  gearbeitet worden, die es gestatten, durch  Anwendung abgestimmter Ergänzungslösun  gen     nitrathaltige        Phosphatbäder    nahezu un  begrenzt wirksam zu erhalten.  



  Verwendet man an Stelle von Nitrat in  solchen Lösungen Chlorat, so wurde beob  achtet, dass dieses     Oxydationsmittel    den Lö  sungen zwar grössere Aggressivität verleiht,  so dass sie auch Blechmaterial, das von     nitrat-          haltigen    Lösungen schwer angreifbar ist,       phosphatieren    können, daneben jedoch     wesent-          liehe    Nachteile besitzt. Zum Unterschied    gegenüber Nitrat bildet sich bei Chlorat bei  Ausübung seiner Oxydationsfunktion ein  Reaktionsprodukt, das in der Lösung ver  bleibt, nämlich Chlorid.

   Ausserdem wirkt  auch Chlorat selbst, wenn es sich in der  Lösung anreichert, vergiftend auf die Lö  sung, und es sind bis jetzt keine Verfahren  bekannt geworden, die bei Anwendung von  Chlorat eine Lebensdauer der Bäder,     wie    sie  beispielsweise bei     nitrathaltigen    Bädern er  halten wird, zu erreichen gestatten.  



  Es wurde nun gefunden, dass es möglich  ist, die Vorteile von     chlorathaltigen    Zink  phosphatlösungen zu erhalten und die Lö  sungen ausserdem nahezu     unbeschränkt    wirk  sam zu erhalten, wenn man ein bestimmtes  Gewichtsverhältnis von     Zn    :     P20,i    : C103 auf  rechterhält, und zwar in den Grenzen  1 :     (3,5-4,5)    : (0,1-12). Vorzugsweise wird  ein Verhältnis von 1 : (3,8-4,0) :     (0,3-3,2)     eingehalten. Ein Gehalt von mehr als     1.2    g       C103    pro Liter ist hierbei nicht vorteilhaft.

        Ein solches Gewichtsverhältnis der Haupt  komponenten der Lösung lässt sich beispiels  weise dann aufrechterhalten, wenn man das  zur Ergänzung zuzugebende Chlorat an nicht  schichtbildende Kationen bindet und vor  zugsweise als     Alkalichlorat    in die Lösungen  einbringt. Wendet man die Lösungen in  Form von     Rostschutzbädern    an, in die die  Gegenstände eingebracht werden, so werden  diese Bäder vorzugsweise aus einer Lösung  mit 160-1.70 g     Zn/1    und 600-620.g P,0;/1  angesetzt durch Verdünnung auf     20-70     Punkte und diesen Lösungen Chlorat, vor  zugsweise in Mengen von 1,5-3g     C10,*,/1     zugesetzt.

   Hierbei bedeutet 1 Punkt, dass für  10 cm' Lösung gegen     Phenolphthalein    als  Indikator 1 cm' 10     NaOH    zur     Titration     verbraucht wird. Eine Verdünnung auf  20 Punkte liegt also vor, wenn für 10 cm'  Lösung 20 cm' 10     NaOH    verbraucht werden.  



  Diese Bäder können     unter    Aufrechterhal  tung der Punktezahl mit einer Phosphat  lösung der zum Ansetzen der Bäder angege  benen Zusammensetzung ergänzt werden.  Zweckmässig werden solche Mengen einer       Alkalichloratlösung    zugegeben, dass der  Eisengehalt im Bad niedrig gehalten wird  und vorzugsweise 0,1     gll    nicht übersteigt.  Es ist hierbei vorteilhaft, die     Chloratmenge     so niedrig wie möglich zu bemessen, um eine  Anreicherung sowohl an Chlorat als auch  an Chlorid zu verhindern, jedoch ist beispiels  weise bei einem     40-Punkte-Bad    eine Mindest  menge von 1,5g C10/1 erwünscht.  



  Die Zinkkonzentration in der     Badlösung     kann in verhältnismässig weiten Grenzen  schwanken und 1-10 g/1, vorzugsweise  2-5     gll    betragen.  



  Mit den     beschriebenen    Bädern lassen sich       Phosphatschichten    bei     Badtemperaturen    zwi  schen 60 und 97  in 1-10 Minuten Behand  lungszeit erhalten.  



  Verwendet man als Oxydationsmittel  Chlorat und führt dieses bei der Ergänzung  an ein nicht zur     Schichtbildung        verwendetes     Kation gebunden ein, z. B. als Natriumchlo-    rat, so bleibt     das    eingeführte Natrium an das  in äquivalenter Menge bei der Oxydation von       Ferroeisen    und Wasserstoff aus Chlorat ent  stehende Chlorid gebunden und bewirkt keine  Veränderung des     pH-Wertes    der Lösung.

   Die  zur     Sehiehtbildung    notwendigen Mengen an  Zink und     P=0.:    können unabhängig von der       Chloratmen--e    zugeführt werden, und es ist  bei Verwendung einer im Gleichgewicht be  findlichen Lösung mit     Zii    und P,0; möglich,  sowohl den     P,0;-Gehalt    als auch den       Zn-Gehalt    konstant zu halten.  



  Die     Chloratmenge    wird je nach Bedarf,  der in erster Linie vom verwendeten Material  und seiner Oberflächenbeschaffenheit ab  hängt, variiert werden, wobei meist eine  Mindestmenge von 1.,5 g C10,/1 notwendig  ist, um gleichmässige feinkristalline dunkle  Schichten zu erhalten.  



  Die Konzentration des Bades beträgt vor  zugsweise 40 Punkte. kann aber auch auf  20 Punkte erniedrigt     be        zw.    über 40 Punkte  hinaus erhöht werden, wobei die Erniedri  gung der Punktezahl dünne Schichten erhal  ten lässt, wie sie beispielsweise zur Nach  behandlung mit Lacken erwünscht sind.  



  Im folgenden sei ein Beispiel angegeben,  aus dem die Erfindung zu ersehen ist:  Zum Ansatz eines     1-Liter-Bades    werden  30 cm' einer konzentrierten sauren     Zinkphos-          phatlösung    mit 165 g     Zn/1    und 61.0 g     P,0;/1     sowie 6 cm' einer     Natriumchloratlösung    mit.  96 g Na. und     349g    C10,/1 auf 1. Liter ver  dünnt. Vor     Verwendung    der     Badlösung    wird       1's    Stunde auf<B>97'</B> C erhitzt.

   Das     Punktever-          hältnis,    das ein Mass für das Verhältnis der  freien Säure zur Gesamtsäure gibt, beträgt  bei dieser     Badlösung    9,7 : 41 = 1 : 4,2. Hier  bei ist der Wert der freien Säure durch       Titration    gegen     Methylorange,    der Wert für  die Gesamtsäure durch     Titration    gegen     Phe-          nolphthalein    ermittelt worden und bedeutet  je ein Punkt,     da.ss    für     1.0        cm-",

      Lösung  1 cm'     1o        NaOH    bei dem jeweiligen Indi  kator zur     Titration    verbraucht wird. Vor  jedem neuen Einsatz (= 400 cm= Blech) wird  durch Zugabe von     Zinkphospha.tlösung    auf      gleiche Punktezahl ergänzt und je nach Be  darf die nötige Menge an Oxydationsmitteln  in Form von     Natriumchloratlösung    zugege  ben. Selbst bei über 250 Einsätzen, das sind  10     m'        Eisenoberfläche/1        Badvolumen,    bleibt  der Zink- und     P,0,-Gehalt    praktisch kon  stant.

   Bei der     Chloratergänzung    kommt es  darauf an, unnötige     Chloratanreicherung    zu  vermeiden, da hierdurch eine Vergiftung der  Bäder eintreten kann, so dass sie in ihrer  Wirkung nachlassen oder gar unbrauchbar  werden; dies     kann    durch geringen gleich  bleibenden oder auch durch wechselnden       Chloratzusatz    erreicht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Phosphatierung von Me tallen mit chlorathaltigen Zinkphosphat lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsverhältnis von Zn : P,05 : C103 = 1 : (3,5-4,5) : (0,1-12) aufrechterhalten wird. UN<B>TERANSPRÜCHE</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsver hältnis von Zn : P,0, : C103 = 1 : (3,8-4,0) : (0,3-3,2) aufrechterhalten wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens das zur Ergänzung zugegebene Chlorat an nicht schichtbildende Kationen gebunden ist. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Ergänzung zugegebene Chlorat als Alkalichloratlösung zugegeben wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Chloratgehalt 12 g C103/1 nicht übersteigt. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zum Ansetzen des Bades eine Lösung mit 160-170 g Zn/1 und 600-620 g P,0;,/1 auf 20-70 Punkte ver dünnt wird und der Lösung Chlorat zugege ben wird und dass das Bad unter Aufrecht erhaltung der Punktezahl ergänzt wird mit einer Phosphatlösung der angegebenen Zu sammensetzung und solchen Mengen einer Alkalichloratlösung, dass der Eisengehalt im Bad niedrig gehalten wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man der Lösung Chlorat in Mengen von 1,5-3 g C103/1 zugibt. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man den Eisengehalt im Bad unter 0,1 g/1 hält. B. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Zinkkonzen tration in der Badlösung 1-10 g/1 beträgt. 9. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Zinkkonzen tration in der Badlösung 2-5 g/1 beträgt. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die im Bad befind liche Mindestmenge an Chlorat 1,5 g C103/1 beträgt. 1.1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Badtempera- tur 60-97 beträgt.