Verfahren zur Herstellung von Phosphatsehlchten auf Metallen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Phos- phatschichten auf Metallen, insbesondere Ei sen, Stahl und Zink, durch Behandlung mit wässerigen Lösungen, die Phosphorsäure, Zinkphosphat und Chlorate, vorzugsweise von Schwermetallen, die weniger edel als Ei sen sind, enthalten.
Es hat sich gezeigt, dass mit derartigen Bädern besonders dünne, fein kristalline und festhaftende Phosphatschich- ten auf den Metallen erzeugt werden können, wenn die Lösungen enthalten
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P20, <SEP> irrgesamt <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 35 <SEP> g
<tb> PlO, <SEP> frei <SEP> 1,5 <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> g
<tb> Zn <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 50 <SEP> g
<tb> C103 <SEP> mindestens <SEP> 12 <SEP> g im Liter, und wenn die Gegenstände bei Zimmertemperatur behandelt werden. Hier bei bewirkt der Gehalt an Chlorat eine Be schleunigung des Behandlungsvorganges bei so niedrigen Temperaturen, dass die sonst un vermeidliche schädliche Hydrolyse noch nicht auftritt.
Erst beim Durchsatz grösserer Men gen Eisens tritt die normale Hydrolyse auf, wobei jedoch das vorliegende Verfahren den Vorteil bietet, dass der entstehende Schlamm nicht im geringsten störend wirkt. Um aber eine noch grössere Sicherheit gegen Störun gen,- namentlich bei sehr lang andauernder Benutzung der Bäder, zu haben, kann es zweckmässig sein, den Badflüssigkeiten noch geringe Mengen einer andern, keine Nieder schläge mit den vorhandenen Ionen ergeben den Säure als der Phosphorsäure zu geben, beispielsweise bei 0,1 g Schwefelsäure oder bis<B>10 g</B> H3BO3 (Borsäure) im Liter.
Praktisch wird man bei der Herstellung der Bäder nach der vorliegenden Erfindung meist so vorgehen, dass von gewöhnlichen chlorathaltigen Zinkphosphatlösungen ausge gangen wird, wie sie für die heisse Phospha- tierung von Eisen und Stahl vorgeschlagen worden sind, und dass in diesen Lösungen die freie Phosphorsäure teilweise, z. B. zur Hälfte, neutralisiert wird, etwa durch Zusatz von Zinkcarbonat oder -oxyd, und dass ausser dem der Gehalt an Zinkchlorat erhöht wird.
Beispielsweise wird von konzentrierten Zink phosphatlösungen vom spezifischen Gewicht 1,6 ausgegangen, die insgesamt 37,6% P._0;, <B>15,6%</B> freies P=0, und 10,1% Zn enthalten. Der Überführung der freien Phosphorsäure in Monozinkphosphat ist dabei durch die auf tretende Schlammenge, verursacht durch Hy drolyse, eine Grenze gesetzt.
Es wurde ferner gefunden, dass eine Ver besserung der erzeugten Phosphatsuhiehten möglich ist, wenn die Phosphatlösung noch Manganphosphat enthält, oder wenn die Zink phosphatlösung bis zu<B>50%</B> durch eine saure Manganphosphatlösung ersetzt wird, wobei diese saure Manganphosphatlösung die beim Phosphatieren sonst übliche Zusammenset zung hat (spezifisches Gewicht 1,35, P-,0.;
- Gehalt insgesamt 21,8 %, freies P"0, 3,6 ö und- Mn 7,0 %.) Hierbei braucht jedoch mir die freie Säure der Zinkpliosphatlösung in der oben angegebenen Weise neutralisiert zu werden.
Das vorstehend beschriebene Kaltverfah ren führt zu Phosphatüberzügen, die sich durch ganz besonders grosse Biegefestigkeit auszeichnen. Ein weiterer Vorteil des Kalt verfahrens ist der, dass bei dieser Arbeits weise die oben angegebenen Lösungen nicht als Tauchbäder auf die Metalloberflächen einzuwirken brauchen, sondern dass man sie auf die zu behandelnden Gegenstände ausser halb eines Tauchbades aufbringen, z. B. auf spritzen oder mit einem Pinsel auftragen kann.
Die Badbestandteile werden in üblicher Weise je nach ihrem Verbrauch ergänzt. <I>Beispiele:</I> 1. Auf 1 Liter Bad wurden 15 cm' einer Zinkphosphatlösung vom spezifischen Ge wicht 1,6 (37,6% P20, insgesamt, 1.5,6 ö freies P20;, und<B>10,170</B> Zn), die mit 1,5 g Zinkcarbonat (59 % Zn) abgestumpft -aren, und 15 cm' Manganphosphatlösung vom spe zifischen Gewicht 1,35 (21,8% P:!0, insge samt, 3,6 % freies P20, und 7,0 % Mn) unter Zusatz von 37,5 g Zinkchlorat zugefügt.
Ein gut entfettetes Eisenblech, das in diese Lö sung eingebracht wurde, zeigte nach 10 Mi nuten Badbehandlung bei Zimmertempera tur eine gut ausgebildete, dunkelgraue Phos- phatsuhicht.
?. Auf 1 Liter Bad wurden 30 ein' der in Beispiel 1 angegebenen Zinkpliosphatlösung, die mit 3 g Zinkcarbonat (59 % Zn) abge stumpft war, und 37,5 g Zinkchlorat zuge setzt. Das Bad enlhielt 18,04 g P.>0, insge samt, davon 3,67 g freies PI"0" 17,18 g Zn lind 2G,95 g C10". Es bildete sich auch bei Anwendung dieser Lösung eine gleichmässige, dunkelgraue Phosphatsuhicht.
3. Auf 1 Liter Bad wurden 52,5 cm' 82,4 g einer Zinkpliosphatlösung (spezifi- selies G-ewiclit 1,57, 31,57% P,0, insgesamt, 6,59 ?o' P_0, frei,<B>11.,50%</B> Zn), die aus Phos- phorsäure und technischem Zinkoxyd herge stellt war und bei der die zu lösende Zink- oxydrnenge um den im Beispiel 2 nahezu äquivalenten Betrag des Zinkearbonats er lzöht worden war,
sowie GO g Zinkchlorat zu gesetzt. Das Bad enthält im Liter<B>26,01</B> g P@0, insgesamt, 26,36g Zn und 43,11 g C10". Bei Verwendung dieser Lösung bildete sich bei Zimmertemperatur nach einigen Minuten eine gleichmässige, dunkelgraue Phosphat schicht auf Eisen- oder Stahlgegenständen.
4. Eine Lösung wie in Beispiel 1 beschrie ben, bringt inan, niit dem Pizisel oder durch Anfspritzen auf die gut gereinigte, metall reine Eisenoberfläche auf und lässt sie einige Minuten einwirken, wobei Eintrocknen zii vermeiden ist. Die Lösung wird dann mit u'asser dem Salze nüt rostschützender Wir kung zugesetzt: -erden können, abgespült.
Hierauf lä.sst inan die behandelte Fläche trocknen. Es empfiehlt sich hierbei, den Trockenvorgang beschleunigende Mittel an zuwenden. Die getrocknete Oberfläche kann dann mit einem Narb- oder Lackanstrich ver sehen werden.
Process for the production of phosphate lichen on metals. The present invention relates to a method for producing phosphate layers on metals, in particular iron, steel and zinc, by treatment with aqueous solutions containing phosphoric acid, zinc phosphate and chlorates, preferably heavy metals which are less noble than iron .
It has been shown that particularly thin, finely crystalline and firmly adhering phosphate layers can be produced on the metals with such baths if the solutions contain them
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P20, <SEP> in total <SEP> 8 <SEP> to <SEP> 35 <SEP> g
<tb> PlO, <SEP> free <SEP> 1.5 <SEP> to <SEP> 8 <SEP> g
<tb> Zn <SEP> 8 <SEP> to <SEP> 50 <SEP> g
<tb> C103 <SEP> at least <SEP> 12 <SEP> g per liter, and if the objects are treated at room temperature. Here, the chlorate content accelerates the treatment process at such low temperatures that the otherwise unavoidable harmful hydrolysis does not yet occur.
Normal hydrolysis only occurs when larger amounts of iron are throughput, although the present process offers the advantage that the sludge produced does not have the slightest disruptive effect. However, in order to have even greater security against disturbances - especially when the baths are used for a very long time, it can be useful to add small amounts of another, no precipitate with the ions present to the acid than phosphoric acid give, for example with 0.1 g sulfuric acid or up to <B> 10 g </B> H3BO3 (boric acid) per liter.
In practice, when preparing the baths according to the present invention, the procedure is usually to proceed from common zinc phosphate solutions containing chlorate, as proposed for the hot phosphating of iron and steel, and that in these solutions the free phosphoric acid is partially , e.g. B. half, is neutralized, for example by adding zinc carbonate or oxide, and that the content of zinc chlorate is increased.
For example, concentrated zinc phosphate solutions with a specific gravity of 1.6 are assumed, which contain a total of 37.6% P._0 ;, <B> 15.6% </B> free P = 0, and 10.1% Zn. The conversion of the free phosphoric acid into monozinc phosphate is limited by the amount of sludge that occurs, caused by hydrolysis.
It has also been found that the phosphate hides produced can be improved if the phosphate solution still contains manganese phosphate, or if the zinc phosphate solution is replaced by up to 50% with an acidic manganese phosphate solution, this acidic manganese phosphate solution being the the usual composition in phosphating (specific weight 1.35, P-, 0 .;
- Total content 21.8%, free P "0, 3.6, and Mn 7.0%.) Here, however, the free acid of the zinc phosphate solution needs to be neutralized in the manner indicated above.
The cold process described above leads to phosphate coatings that are characterized by particularly high flexural strength. Another advantage of the cold process is that in this work, the above solutions do not need to act as immersion baths on the metal surfaces, but that you apply them to the objects to be treated outside of an immersion bath, z. B. can spray or apply with a brush.
The bath components are added in the usual way depending on their consumption. <I> Examples: </I> 1. 15 cm 'of a zinc phosphate solution with a specific weight of 1.6 (37.6% P20, total, 1.5.6% free P20; and <B> 10.170 </B> Zn) that are blunted with 1.5 g of zinc carbonate (59% Zn) and 15 cm of manganese phosphate solution with a specific weight of 1.35 (21.8% P:! 0, in total, 3, 6% free P20, and 7.0% Mn) with the addition of 37.5 g zinc chlorate.
A well-degreased sheet of iron which was placed in this solution showed a well-developed, dark-gray phosphate layer after 10 minutes of bath treatment at room temperature.
?. For 1 liter bath, 30 a 'of the zinc phosphate solution given in Example 1, which was blunted with 3 g of zinc carbonate (59% Zn), and 37.5 g of zinc chlorate were added. The bath contained 18.04 g P.> 0, of which 3.67 g free PI "0", 17.18 g Zn and 2G, 95 g C10 ". Even when this solution was used, a uniform, dark-gray color formed Phosphatesu not.
3. In a 1 liter bath, 52.5 cm '82.4 g of a zinc pliosphate solution (specifically G-ewiclit 1.57, 31.57% P, 0, total, 6.59? O' P_0, free, < B> 11., 50% Zn), which was produced from phosphoric acid and technical zinc oxide and in which the amount of zinc oxide to be dissolved was increased by the amount of zinc carbonate that was almost equivalent in Example 2,
and GO g zinc chlorate added. The bath contains <B> 26.01 </B> g P @ 0, in total, 26.36 g Zn and 43.11 g C10 "per liter. When this solution was used, a uniform, dark-gray phosphate formed after a few minutes at room temperature layer on iron or steel objects.
4. A solution as described in Example 1 is applied to the well-cleaned, metal-clean iron surface with a pizzeria or by spraying and lets it act for a few minutes, avoiding drying out. The solution is then added to the salt to have a rust-protecting effect: earth can be rinsed off.
Then let the treated area dry. It is advisable to use agents that accelerate the drying process. The dried surface can then be seen with a grain or lacquer coating.