DE1088312B

DE1088312B - Process for applying coatings to titanium and its alloys

Info

Publication number: DE1088312B
Application number: DEM28237A
Authority: DE
Inventors: Herbert Arthur Henry Jenkins; Dennis Brian Freeman
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1954-09-28
Filing date: 1955-09-16
Publication date: 1960-09-01

Description

Verfahren zum Aufbringen von Überzügen auf Titan' und seinen Legierungen Es war bereits bekannt, daß der Zusatz von Fluoriden zu Oxydationsmittel enthaltenden Phosphatierungslösungen einen günstigen Einfluß auf die Phosphatierung von Metallen besitzt (USA.-Patent 2 487 137). Da aber als Anwendungsgebiet dieses Verfahrens ausdrücklich angegeben war, daß es auf verschiedene Eisenmetalle, Zink und seine Legierungen und Aluminium und seine Legierungen angewandt werden kann, konnte der Fachmann hieraus nicht entnehmen, daß ein Zusatz von Fluoriden unter Beachtung bestimmter weiterer Verfahrensmaßnahmen sich für die Aufbringung von Überzügen auf Titan eignet.Process for applying coatings to titanium and its alloys It was already known that the addition of fluorides to oxidizing agents Phosphating solutions have a beneficial effect on the phosphating of metals (U.S. Patent 2,487,137). But there as the area of application of this process it was specifically stated that it was based on various ferrous metals, zinc and its Alloys and aluminum and its alloys can be applied to the A person skilled in the art does not infer from this that an addition of fluorides, taking certain into account further procedural measures are suitable for the application of coatings on titanium.

Die Anwendung von Fluoriden ist auch in einem Phosphatierungsverfahren bekannt, das den gleichzeitigen oder gesonderten Durchsatz von Eisen-, Aluminium- und/oder Zinkoberflächen gestattet, d. h. bei einem Verfahren, das auf diese drei Metalle speziell abgestimmt ist und bei dem die Störungen, die bisher durch Aluminiumgehalte in der Lösung auftraten, behoben werden. Zu diesem Zweck enthalten die Phosphatierungslösungen neben einem Monophosphat ein Doppelfluorid, ein Oxydationsmittel und eine lösliche Verbindung jedes dieser drei Metalle. Die Bedeutung, die diese löslichen Verbindungen der Metalle Aluminium, Eisen, und Zink in der Lösung haben, ist hierbei näher erörtert, und daraus ist ersichtlich, daß gerade nicht das Metall als lösliche Verbindung in der Phosphatierungslösung erforderlich ist, das behandelt werden soll, sondern daß gerade für die Überzugsbildung auf Zink oder Aluminium eine Verbindung des Eisens, für die Bildung eines Überzuges auf Eisen die Gegenwart einer Aluminiumverbindung verbessernd wirkt. Auch wenn eine Lösung hierbei ausschließlich auf eines dieser Metalle angewandt werden soll, wird angeraten, daß beispielsweise bei der Phosphatierung von Aluminium eine lösliche Eisenverbindung oder bei der Phosphatierurng von Eisen eine lösliche Aluminiumverbindung der Lösung zugesetzt wird. Es wird also nicht eine Verbindung des jeweils behandelten Metalls verwendet.The use of fluorides is also in a phosphating process known that the simultaneous or separate throughput of iron, aluminum and / or zinc surfaces allowed, d. H. in a procedure based on these three Metals is specially matched and in which the disturbances that were previously caused by aluminum content occurred in the solution. For this purpose, the phosphating solutions contain in addition to a monophosphate, a double fluoride, an oxidizing agent and a soluble one Compound each of these three metals. The importance of these soluble compounds the metals aluminum, iron, and zinc have in the solution is discussed in more detail here, and from this it can be seen that it is precisely not the metal as a soluble compound is required in the phosphating solution that is to be treated, but rather that especially for the formation of a coating on zinc or aluminum a compound of iron, for the formation of a coating on iron, the presence of an aluminum compound has an improving effect. Even if a solution is based solely on one of these Metals are to be used, it is advisable that, for example, in phosphating of aluminum is a soluble iron compound or, in the case of phosphating, of iron a soluble aluminum compound is added to the solution. So it won't a compound of the metal being treated is used.

Es war außerdem bereits bekannt, daß der Zusatz von Natriumfluorid zu bestimmten Phosphatierungslösungen eine Schichtausbildung auf Titan ermöglicht. Mit solchen Überzügen waren auch bereits Versuche zur Kaltverformung von Titan durchgeführt worden, wobei aber auch von negativen Ergebnissen beim Ziehen berichtet wurde.It was also already known that the addition of sodium fluoride enables a layer formation on titanium for certain phosphating solutions. With such coatings, attempts have already been made to cold-work titanium has been, but negative results have also been reported when pulling.

Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von festhaftenden chemischen Überzügen auf Titan und Titanlegierungen, insbesondere zur Erleichterung des Ziehens und anderer Kaltbearbeitungsverfahren dieses Metalls, aber auch zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit und als Haftgrund für Farbanstriche. Gemäß:- der Erfindung wird ein Überzug auf Titan oder einer Titanlegierung dadurch aufgebracht, daß diese mit einer Lösung von Phosphorsäure oder einem Sch-,vermetallphosphat, vorzugsweise Zinkphosphat, und einem Fluorid, vorzugsweise Kaliumfluorid, behandelt wird. Die Lösung enthält außerdem eine Titanverbindung, beispielsweise ein Fluotitanat, insbesondere Kaliumfluotitanat. Die Lösung kann in der bei Phosphatierverfahren üblichen Weise auf das Werkstück angewandt werden, beispielsweise durch Eintauchen des Werkstückes oder durch Aufspritzen der Lösung auf das Werkstück. Hierbei können die Lösungen warm oder kalt angewandt werden.The invention relates to the production of firmly adhering chemical Coatings on titanium and titanium alloys, especially to facilitate drawing and other cold working methods of this metal, but also to increase the Corrosion resistance and as a primer for paint coats. According to: - the invention a coating is applied to titanium or a titanium alloy in that this with a solution of phosphoric acid or a metal phosphate, preferably Zinc phosphate, and a fluoride, preferably potassium fluoride, is treated. the Solution also contains a titanium compound, for example a fluotitanate, in particular Potassium fluotitanate. The solution can be used in the manner customary in phosphating processes can be applied to the workpiece, for example by dipping the workpiece or by spraying the solution onto the workpiece. Here the solutions can be used warm or cold.

Bei Zinkphosphatlösungen wählt man das primäre Zinkphosphat in Konzentrationen von 10 bis 125 g/l, vorzugsweise mindestens 25 g/1. Die Kaliumfluoridkonzentration beträgt vorzugsweise 1 bis 125 g/1. Die Fluoridkonzentration wird bei Aufbringen des Überzuges in der Kälte vorzugsweise niedriger gehalten. Bei Anwendung von 5'% Fluorid erhält man eine bessere Haftung des Überzuges als bei 10%.In the case of zinc phosphate solutions, the primary zinc phosphate is selected in concentrations from 10 to 125 g / l, preferably at least 25 g / l. The potassium fluoride concentration is preferably 1 to 125 g / l. The fluoride concentration is increased upon application of the coating is preferably kept lower in the cold. When applying 5% Fluoride gives the coating better adhesion than with 10%.

Als Beispiel für eine Lösung sei genannt: 100 g Monozinkphosphat, 100 g Kaliumfluorid, Kaliumfluotitanat im Rahmen seiner Löslichkeit, 1000 cm3 Wasser.An example of a solution is: 100 g monozinc phosphate, 100 g potassium fluoride, potassium fluotitanate within the scope of its solubility, 1000 cm3 water.

Mit dieser Lösung erhält man festhaftende graue Überzüge auf Titanblechen in 3 Minuten sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 93° C. Enthält die Lösung Phosphorsäure an Stelle eines Phosphats, dann liegt der vorzugsweise Gehalt der Phosphorsäure zwischen 10 und 100 cm3 konzentrierter Phosphorsäure und der vorzugsweise Gehalt an Kaliumfluorid bei 10 bis 250 g!l. Beispielsweise erhält man einen dunklen Überzug in 5 Minuten bei Raumtemperatur auf einem Titanblech mit folgender Lösung: 50 cm3 75°/oiger Phosphorsäure, 50 g Kaliumfluorid, Kaliumfluotitanat im Rahmen seiner Löslichkeit, 1 1 Wasser.With this solution, firmly adhering gray coatings are obtained on titanium sheets in 3 minutes both at room temperature and at 93 ° C. Contains the solution is phosphoric acid instead of a phosphate, then that is preferred Phosphoric acid content between 10 and 100 cm3 of concentrated phosphoric acid and the preferred content of potassium fluoride at 10 to 250 g / l. For example, receives a dark coating in 5 minutes at room temperature on a titanium sheet with the following solution: 50 cm3 of 75% phosphoric acid, 50 g of potassium fluoride, potassium fluotitanate within its solubility, 1 1 water.

Die Behandlung mit wäßrigen Lösungen eines überzugbildenden Phosphats, das überwiegend aus Monomanganphosphat besteht und die außerdem ein Oxydationsmittel und Fluoridionen enthalten, deren Konzentratiozi höher gehalten wird, als der Menge des gelösten Titans entspricht, ist nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.Treatment with aqueous solutions of a coating-forming phosphate, which consists mainly of monomanganese phosphate and which is also an oxidizing agent and contain fluoride ions whose concentration is kept higher than the amount of the dissolved titanium is not the subject of the protection request.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for applying coatings to titanium and its alloys with the aid of phosphating solutions containing fluoride, characterized in that the workpieces are treated with a solution which Phosphoric acid or a heavy metal phosphate, preferably zinc phosphate, a fluoride, preferably potassium fluoride, and a titanium compound, for example a fluotitanate, in particular potassium fluotitanate.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the workpieces are treated with a solution that is 10 to 125 g / l, preferably at least 25 g / l, primary zinc phosphate, 1 to 125 g potassium fluoride and a titanium compound contains.

3. The method according to claim 1, characterized in that the workpieces treated with a solution containing 10 to 100 cubic meters of phosphoric acid (calculated as 75o% acid) and 10 to 250 g / 1 potassium fluoride and a titanium compound. Documents considered: German Patent No. 853 695; U.S. Patent No. 2,487,137; Iran Age, 1953. No. 7, pp. 136-139; Report PB 108 891, p. 14 ("Chemical Surface Breatment of Titanium"), the "Batelle Memorial Institute".