DE1102522B

DE1102522B - Heissspritzverfahren zur chemischen Behandlung von Oberflaechen

Info

Publication number: DE1102522B
Application number: DEC5773A
Authority: DE
Inventors: Felix Ritter Von Rueling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-05-03
Filing date: 1952-05-03
Publication date: 1961-03-16

Description

Heißspritzverfahren zur chemischen Behandlung von Oberflächen Es sind die verschiedensten Verfahren zur Reinigung und Oberflächenbehandlung von metallischen und nichtmetallischen Gegenständen bekannt. Meist beruhen diese entweder auf einem Tauchverfahren oder auf einem Sprüh- oder Berieselungsverfahren. Zum Teil werden auch Pasten verwendet, die auf die Oberfläche aufgestrichen werden. Nach ihrer Einwirkung werden sie mechanisch mittels Abwischen oder Abbürsten oder durch Abspülen mit Wasser entfernt. Bei den Sprüh- oder Berieselungsverfahren muß die zu behandelnde Oberfläche dauernd feucht gehalten werden, hzw. von der Behandlungsflüssigkeit bedeckt sein. Dies erfordert eine laufende Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit. Der Verbrauch ist daher meist sehr hoch. Die Behandlungsflüssigkeit geht trotz Einbau von quellenden und verdickenden, haftungserhöhenden Substanzen, wie Fullererde und ähnlichem, entweder nur wenig ausgenützt verloren oder muß für eine weitere Verwendung und Aufarbeitung aufgefangen werden. Durch den Zusatz von hygroskopischen Stoffen verzögert man die rasche Trocknung der Behandlungsflüssigkeit. Durch den Einbau von Emulgatoren und Stabilisatoren in die Behandlungsflüssigkeit versucht man das Absetzen der Füllmittel zu verhindern. Es ist auch bekannt, die Behandlungsflüssigkeit vor ihrer Verwendung zu erwärmen, um die Reaktionstemperatur auf der behandelten Oberfläche etwas zu erhöhen Durch die rasche Abkühlung beim Auftreffen derselben auf das kalte Werkstück ist der Erfolg meist gering.
Die Streichverfahren vermeiden das Abfließen der spritzflüssig verwendeten Behandlungsflüssigkeit beim Aufbringen stärkerer Schichten. Sie gestatten, diese in einer wesentlich dickflüssigeren pastösen Form aufzubringen, die mittels Pinsel oder Spachtel auf die zu behandelnde Oberfläche aufgetragen wird. Zum Teil bleiben diese Schichten so lange auf der Oberfläche, bis sie eingetrocknet sind, und können dann durch Abbürsten, Abblasen oder Abspülen entfernt werden. Ein Aufbringen der Pasten bei höheren Temperaturen ist nicht sehr vorteilhaft, da sie zweckmäßig mit dem Pinsel aufgebracht werden müssen.
Die beschriebenen Verfahren haben den Nachteil, daß die zu behandelnde Oberfläche kurz vor dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit praktisch schlecht auf die Temperatur gebracht werden kann, die für die Reaktionsfähigkeit der Behandlungsflüssigkeit-a- m giinstigsten liegt. Dies liegt z. B. bei Beiz- und Phosphatierungslösungen zwischen 60 und 90° C. Bei den Sprühverfahren müssen wegen der notwendigen Behandlungszeiten größere Mengen Behandlungsflüssigkeit eingesetzt werden. Bei der Anwendung von Pasten braucht man zwar nur geringere Mengen an Behandlungsflüssigkeit einzusetzen, diese müssen aber umständlich von der Hand aufgebracht werden. Gegenstand der im folgenden beschriebenen Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen bei Wärmezufuhr. Es wurde gefunden, daß es auf dem Wege der Flamm- und Heißspritzverfahren möglich ist, einer zu behandelnden Oberfläche vor, während und nach dem Aufspritzen und Einwirken einer Behandlungsflüssigkeit derartige Wärmemengen zuzuführen, daß die Bildung einer nicht abfließenden, relativ starken Schicht durch die Konsistenzerhöhung der Behandlungsflüssigkeit mittels in dieser eingelagerter Ouell- bzw. Verdickungsmittel erreicht wird. Derartige Ouell- und Verdickungsmittel sind hinlänglich bekannt, z. B. Stärke, Weizenmehl, Zellulose, Fullererde usw. Diese Mittel dienen nur zur Erhöhung der Konsistenz der Behandlungsflüssigkeit.Die gewünschte chemische Reaktion erfolgt beschleunigt durch die erhöhte Temperatur zwischen den entsprechenden Bestandteilen der Behandlungsflüssigkeit und dem Material der zu behandelnden Oberfläche. Um ein Absetzen der Ouell- und Verdickungsmittel zu verhindern, können entsprechend der Erfindung Emulgatoren, Dispergiermittel und Stabilisatoren zugesetzt werden, die gleichfalls in der Emulsionstechnik geläufig sind. Um die gebildeten Schichten während der Einwirkungsdauer der Reaktionsflüssigkeit auf die Oberfläche vor zu starken Feuchtigkeitsverlusten zu schützen, ist die Zumischung von hygroskopischen Stoffen zweckmäßig. Auch die Zumischung von Stoffen, die bei normaler Temperatur oder auch erst durch die Zufuhr von Wärme eine hautartige Schicht auf der Oberfläche der aufgebrachten Behandlungsflüssigkeit gegenüber der umgebenden Luft bilden, ist entsprechend der Erfindung zweckmäßig, um die Behandlungsflüssigkeit vor Verdunstung zu schützen. Derartige Stoffe liegen in den Kunststoffdispersionen- z.B@.aüf der. Basis von Polymerisaten von Polyakrylsäureester oder Polyvinylacetaten seit langem in ähnlicher Form vor und sind für derartige Eigenschaften bekannt. Derartige Stoffe, wie geblähter Glimmer (Vefmichlite), Fullererde usw., können auch zur Wärmed'äimüung herangezogen werden, so daß die Wärmeabgabe der Schicht und damit die Abkühlung der Behandlungsflüssigkeit nicht so rasch vor sich geht.
Das Verfahren kann für das Entfetten, Entrosten, Oxydieren, Phosphatieren und ähnliche Vorgänge sowie für das Abbeizen von Korrosionsschutzschichten angewendet werden. Der chemisch wirksame Teil der Behandlungsflüssigkeit. kann entsprechend den gebräuchlichen Rezepten für diese Anwendungsgebiete zusammengesetzt sein.
Bei der Metallisierung werden durch Wärme zerlegbare Metallverbindungen der Behandlungsflüssigkeit zugefügt (wie z. B. ameisensaures Zinn, Zinn oder Zink-Chlor-Verbindungen usw.). Auch als feines Pulver kann das Metall in der Behandlungsflüssigkeit dispergiert werden. Die Zugabe von Flußmitteln ist, entsprechend dem Rezeptaufbau der bekannten Lötpasten, üblich. Der Zusatz von Quell- und Verdickungsmitteln sowie Stabilisatoren und Emulgatoren bzw. Dispergiermittel wird entsprechend der Erfindung zu diesen üblichen und bekannten Rezepten soweit vorgenommen, als es für die Haftung, der Erzielung einer guten Spritzfähigkeit und Schichtbildung erforderlich ist. Die gebildete Metallschicht wird maximal bis zur Legierungsbildung mit dem Grundmaterial und Sinterung oder porenfreien Verschmelzung an ihrer Oberfläche durch Wärmezufuhr erhitzt. Die anzuwendenden Temperaturen liegen, dem Sinter- bzw. Schmelzpunkt der aufgetragenen Metalle oder Metallegierungen entsprechend, hoch.
Eingelagerte Quell- oder Verdickungsmittel können auch entsprechend der Erfindung dazu herangezogen werden, durch Bindung der von der Oberfläche zu entfernenden Teilchen eine leicht abzuspülende Schicht zu erzeugen, wie es insbesondere bei Lackabbeizmitteln oder für die Entfernung von Flußmittelresten bei Metallisierungen wünschenswert ist (z. B. Fullererde, geblähter Glimmer usw.).
Die Entfernung der verbrauchten Schicht, aus der Behandlungsflüssigkeit mit Quellmitteln und eventuell zu entfernenden Stoffen bestehend, erfolgt am zweckmäßigsten mit einer neutralisierendenoderpassivierenden Flüssigkeit (Wasser -I- entsprechenden Zusätzen, meist basierend auf Phosphorsäure und ähnlichen Mitteln, wie sie in der Oberflächenchemie sich seit langer Zeit gut bewährt haben). Anwendungsbeispiele Auf eine zu phosphatierende Oberfläche wird mittels einer Heißspritzpistole die Behandlungsflüssigkeit nach vorheriger Erwärmung der Oberfläche mit der Pistole aufgespritzt. Die Behandlungsflüssigkeit besteht z. B. aus verdünnter Phosphorsäure, welche zum Teil mit Eisen bereits gesättigt ist, und Zugaben aus Manganphosphat und gegebenenfalls Zinkphosphat, entsprechend üblicher Rezepturen für Heißphosphatierung. Entsprechend der beschriebenen Erfindung werden 10 Gewichtsprozent einer Mischung aus 70 Teilen Fullererde und 30 Teilen Thylose zugesetzt. Anstatt der Fullererde und Thylose kann auch eine gleiche Menge Weizenmehl zugesetzt werden. Beim Spritzvorgang wird je nach Einstellung der Spritztemperatur der Heißspritzpistole eine Qüellung der Thylose bereits im Spritzstrahl oder erst auf der Oberfläche erfolgen. Durch die Wärmezufuhr kann der Vorgang zur Bildung der Schicht so gesteuert werden, daß durch Ausbildung einer starken Schicht (z. B. 2 mm) ein genügender Vorrat von Behandlungsflüssigkeit auf der Oberfläche festgehalten wird. Auch dann durch Steuerung der Wärmezufuhr zur Schicht die gewünschte Konstistenz durch Feuchtigkeitsentzug eingestellt werden. Durch laufende Wärmezufuhr mittels der Pistole verläuft der Phosphatierungsvorgang bei erhöhter Temperatur. Nach Beendigung der Reaktion kann die verbrauchte Schicht mittels Wasserstrahl oder mittels eines mit z. B. Passivierungsmittel in geringen Mengen versetzten Wasserstrahles gereinigt und mit der Warmluft der Heißspritzpistole getrocknet werden.
Für alle anderen Anwendungsarten der Erfindung ist der Vorgang etwa der gleiche.
Für das Überziehen einer Eisenoberfläche mit Zinn kann z. B. folgende Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit gewählt werden. 50 Gewichtsteile Wasser werden mit 20 Gewichtsteilen einer Mischung von Ammoniumchlorid und Zinkchlorid in dem bei Lötpasten üblichen Verhältnis versetzt. Hinzu kommt ein Anteil von 50 Gewichtsteilen Zinnpulver. Als Schweb- und Quellmittel werden 10 Gewichtsteile Thylose zugesetzt oder ein Amin, wie es üblich als Emulgator verwendet wird. Auch beide Komponenten können zugesetzt werden. Im Moment der Anwendung wird notfalls mit Wasser so weit verdünnt, daß die Paste gut spritzflüssig wird, ohne daß ein zu starkes Absetzen erfolgt.
Für einen Abbeizvorgang wird z. B. für die Behandlungsflüssigkeit Natronlauge gewählt und als Quellmittel 10 % Thylose zugegeben. Bei einer weiteren Zugabe von 5 % einer 40 % Polyakrylsäureester oder Polyvinylacetat oder mehr enthaltenden wäßrigen Dispersion bildet sich während des Spritzvorganges eine Haut als Luftabschluß, so daß die Abbeizflüssigkeit nicht so rasch verdunsten kann. Ein Zusatz von 10 % eines üblichen Dämm-Mittels, wie z. B. getriebenem pulverisierten Glimmer, erhöht die Wärmedämmung wesentlich und erleichtert durch seine Bindung an die abgebeizten Lackteilchen das Abspülen der verbrauchten Schichten und abgebeizten Lackreste.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur chemischen Behandlung von Oberflächen durch Aufspritzen von Flüssigkeiten mittels eines Spritzgerätes, bei welchem das Treibgas, die Behandlungsflüssigkeit aus einem Behälter mit sich reißend, strahlartig den Düsenmund des Spritzgerätes verläßt und von einem Mantel aus erwärmter strömender Luft oder aus Gas umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit mindestens ein Quellmittel zugesetzt wird, das unter Einwirkung von Hitze die Konsistenz der Behandlungsflüssigkeit erhöht, und daß die aus dem Quellmittel und der Behandlungsflüssigkeit gebildete Schicht nach Abschluß der chemischen Reaktion der Behandlungsflüssigkeit mit der Oberfläche entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit als Quellmittel z. B. Weizenmehl oder Stärke zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit ein Emulgier- oder Dispergiermittel und gegebenenfalls ein Stabilisator zugesetzt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit ein hygroskopischer Stoff zugesetzt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit ein Stoff zugesetzt wird, der auf der Oberfläche der aufgespritzten Schicht eine Haut bildet. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der- Behandlungsflüssigkeit ein Metall als Verbindung oder in dispergierter Form zugesetzt wird, welches durch die Zufuhr von Wärme auf der Oberfläche in seine metallische Form übergeführt und/oder, sofern das Metall in dispergierter Form vorliegt, direkt niedergeschmolzen wird. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsflüssigkeit ein solches Mittel (z. B. Quellmittel) zugesetzt wird, das sich mit den von der Oberfläche zu entfernenden Teilchen (z. B. Farbe, Lacke, Rost usw.) zu einer abspülbaren Masse verbindet. B. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Quellmittel und Behandlungsflüssigkeit gebildete Schicht nach Abschluß der chemischen Reaktion der Behandlungsflüssigkeit mit der Oberfläche mittels einer gleichzeitig die Oberfläche neutralisierenden Flüssigkeit abgespült wird. 9. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Haftung hervorrufende Wärmezufuhr getrennt vom Spritzvorgang der Oberfläche zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 734 644, 755 756; schweizerische Patentschriften Nr. 268 172, 273 080; französische Patentschriften Nr. 912 794, 954 618; kanadische Patentschrift Nr. 462 733; W. M a c h u, »Die Phosphatierung«, 1950, S. 121, 122.