Procédé pour l'obtention d'un revêtement protecteur insoluble sur des surfaces métalliques à l'aide d'une solution phosphatante acide. La présente invention se rapporte à la pro duction de revêtements phosphatés sur les surfaces de métaux, à l'aide d'une solution de revêtement phosphatante acide.
Les procédés pour le revêtement des sur faces de métaux avec des phosphates inso lubles ont subi une évolution considérable au cours des dernières années. Un des princi paux progrès réalisé réside dans la réduction de la durée de traitement nécessaire pour ob tenir le résultat désiré. Ceci a été accompli en grande partie par l'emploi d'agents d'oxy dation appropriés, facilitant la formation du revêtement. Parmi ceux-ci les nitrites, ordi nairement utilisés sous forme de nitrite de sodium, ont été les plus employés, à cause de leur prix relativement bon marché, un petit pourcentage seulement, ajouté à la solution, étant suffisant pour obtenir des revêtements à cristaux très fins.
Toutefois, l'emploi de ni- trites présente quelques inconvénients. Dans des solutions acides, telles que les solutions de revêtement phosphatantes, le nitrite de so dium est décomposé avec formation d'un phosphate de sodium et élévation concomi tante du pH de la solution. Cette perte d'aci dité provoque habituellement une précipita tion abondante de phosphates métalliques in solubles. Si la solution contient par exemple du phosphate acide monozincique, la neutrali sation provoque la précipitation du phosphate de zinc normal sous forme de boue. La récu- pération de cette boue et sa reconversion en phosphate acide soluble n'est pas pratique.
La présence d'un phosphate sodique est également désavantageuse du fait que ce phosphate fait augmenter la solubilité du phosphate de zinc normal qui, dans le cas particulier en cause, représente la masse du revêtement formé sur la surface du métal. . De plus, à moins d'apporter les plus grands soins à l'analyse de la solution, on ne distin guera pas le phosphate de sodium formé comme il a été dit plus haut, du phosphate de zinc qui, seul, agit pour former le revête- , ment. Ceci arrivera toutes les fois que le titrage sera fait d'après une des méthodes habituelles. La vraie teneur en phosphate de zinc actif du bain doit donc, chaque fois que l'on se trouve en présence de quantités appré ciables de phosphate de sodium, être déter minée par d'autres moyens, moins commodes.
L'addition de quantités suffisantes d'acide phosphorique compense l'effet neutralisant du nitrite de sodium, mais en facilitant par ; contre la formation du phosphate de sodium ce qui présente les inconvénients qui viennent d'être exposés. De plus, la difficulté de main tenir une acidité (pH) donnée dans le bain de traitement augmente avec l'accroissement f de la quantité de phosphate de sodium. Ceci nécessite encore l'addition d'acide phospho rique en quantités plus ou moins grandes. La présente invention permet d'éviter les inconvénients précités.
Le procédé qui en fait l'objet est carac térisé en ce que l'on fait agir sur lesdites sur faces une solution obtenue en mélangeant avec de l'eau, de l'acide phosphorique et un composé métallique apte à réagir avec ledit acide en donnant naissance à un phosphate métallique, en proportions correspondant à la formation d'un phosphate acide, ainsi qu'un. nitrite et Lin acide minéral fort, autre que l'acide phosphorique, cet acide étant uti lisé en quantité au moins équivalente à celle nécessaire pour décomposer le nitrite.
Au cours de l'exécution du procédé sui vant l'invention, il peut être nécessaire de régénérer la solution phosphatante. A cet effet, il est préférable que la teneur en métal de revêtement et en phosphate des substances régénératrices soient sensiblement dans les proportions nécessaires pour former du phos phate acide métallique, phosphate monozin- so cique par exemple.
Une quantité moindre de phosphate (acide phosphorique) provoquerait naturellement la formation de boue, tandis qu'une quantité supérieure entraînerait la formation de phosphate de sodium. 5s Le procédé selon l'invention peut être réalisé comme suit: l'eau nécessaire à la pré paration de la solution phosphatante est chauffée d'abord à 44-55 C.
On y ajoute ensuite dans la proportion de 18,144 kg pour 60 378 1 d'eau, une solution concentrée préparée avec les composés suivants, dans les propor tions suivantes:
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Acide <SEP> nitrique <SEP> à <SEP> 42 <SEP> Bé <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 200 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Acide <SEP> phosphorique <SEP> à <SEP> <B>75/010'</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1335 <SEP> <SEP> <SEP>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 400 <SEP> <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Eau <SEP> pour <SEP> faire <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 4900 <SEP> <SEP> <SEP> On ajoute également au bain 36 g envi ron de nitrite de sodiuun par hectolitre d'eau, de préférence sous forme d'une solution à 20%. Les matières pourraient être ajoutées à l'état solide mais ceci entraînerait une dé composition excessive du nitrite.
La solution de revêtement peut être appli quée sur le métal par un des procédés habi tuels, par exemple en y immergeant le métal, en la laissant couler ou en la pulvérisant sur la surface du métal. Dans les deux derniers cas, la solution est habituellement récupérée.
Si le métal, par exemple des roues, tam pons, ou autres pièces de locomotives, doit être revêtu par pulvérisation, les opérations préalables au revêtement, telles que les opé rations de nettoyage et de rinçage, seront également effectuées par pulvérisation. Le métal est transporté sur un convoyeur à tra vers un tunnel dans lequel les différentes opérations auront lieu. Le traitement par pulvérisation de la section à revêtir pendant environ 1 minute suffit normalement pour produire un revêtement uniforme de la sur face d'acier par un phosphate insoluble.
Etant donné qu'une consommation con tinue des substances chimiques a lieu pendant l'opération de revêtement, celles-ci doivent être remplacées. On a trouvé que la solution peut servir pendant très longtemps et sans qu'aucune accumulation de phosphate de so dium n'ait lieu dans le bain, si en plus du nitrite, la solution est régénérée avec une solution obtenue en mélangeant
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Acide <SEP> nitrique <SEP> à <SEP> 42 <SEP> Bé <SEP> . <SEP> . <SEP> :
<SEP> . <SEP> 800 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Acide <SEP> phosphorique <SEP> à <SEP> <B>75%'</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1900 <SEP> <SEP> <SEP>
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 575 <SEP> <SEP> <SEP>
<tb> Eau <SEP> pour <SEP> faire <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5400 <SEP> <SEP> <B> <SEP> </B> Cette composition est avantageusement 45 ajoutée au bain de traitement en un jet con- tinu et en réglant le débit de ce jet en fonc tion de la cadence de la production. Le nitrite de sodium est ajouté de préfé rence de la même façon.
La quantité à pré voir dans la solution varie quelque peu avec la production et également à un certain degré avec la facilité avec laquelle une qualité d'un acier quelconque donné peut être revêtue. Lorsque la durée de traitement est standar disée, comme c'est le cas dans les installa tions habituelles de traitement par pulvéri sation, il est parfois nécessaire d'augmenter légèrement la quantité de nitrite afin d'ob tenir un revêtement satisfaisant dans un temps déterminé, puisqu'il n'est pas pratique d'augmenter la durée de traitement. Il a cependant été trouvé que, pour la grande ma jorité des nuances de métal rencontrées, une quantité de nitrite, calculé comme NO' de 0,006 à 0,05 % est très satisfaisante.
La teneur en nitrite de la solution peut être facilement déterminée en titrant un échantillon avec du permanganate, conformément aux méthodes habituelles. La quantité de nitrite à prévoir varie avec la température, c'est-à-dire que 0,0065,r donnent des résultats satisfaisants si on opère autour de 55 C, tandis que 0,02-0,0550V seront nécessaires pour une tem pérature d'environ 44 C.
La quantité d'acide nitrique dans la for mule de régénération indiquée ci-dessus est suffisante pour éviter la formation de phos phate acide monosodique même lorsque les quantités de nitrite employées sont élevées et en même temps elle ne risque pas de produire une acidité excessive si l'on n'emploie que des petites quantités de nitrite.
Bien que l'emploi d'acide nitrique soit particulièrement avantageux, d'autres acides peuvent lui être substitués. L'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique par exemple sont également capables de compenser l'effet neu tralisant résultant de la décomposition du ni- trite de sodium sans formation de phosphate de sodium.
Le procédé selon l'invention est applicable non seulement au revêtement de métaux fer reux, mais également à celui de plusieurs mé taux non-ferreux, tels que le zinc, le cadmium, le magnésium, le cuivre et l'aluminium. La solution phosphatante peut contenir, au lieu de phosphate acide monozincique, par exem ple des phosphates diacides de manganèse, de cadmium ou de calcium.