DE1229487B

DE1229487B - Verfahren zur Vorbereitung von Metalloberflaechen fuer die Kaltverformung

Info

Publication number: DE1229487B
Application number: DEM62441A
Authority: DE
Inventors: Dennis Brian Freeman; Vernon Peter Simpson
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1963-09-23
Filing date: 1964-09-16
Publication date: 1966-12-01
Also published as: CH450097A; US3390570A; ES304298A1; GB1013247A; AT249472B; BE653291A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 21 c

Deutsche KL: 7b-4/50

Nummer; 1229 487

Aktenzeichen: M 624411 b/7 b

Anmeldetag: 16. September 1964

Auslegetag: 1. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorbereitung von Metalloberflächen für die Kaltverformung durch elektrophoretisehe Abscheidung von Seifen..- . . ■

In der Technik sind bereits mehrere Verfahren bekannt, die auf die Vorbereitung von Metallen vor der anschließenden Kaltverformung abzielen. Zu den bedeutendsten zählt das Aufbringen von Seifen oder Mineralölen aus Lösungen oder Emulsionen, gegebenenfalls mit Pigmentzüsatz, das Behandeln mit Chemikalien, die mit der Oberfläche praktisch nicht reagieren, z.B. mit Kalk, Nitraten usw., und schließlich die Erzeugung von Schichten durch chemische Umsetzung mit der Metalloberfläche, z.B. Phosphatschichten, als Schmiermittel oder Schmiermittelträger. Es ist auch bekannt, durch elektrophoretisehe Abscheidung aus Lösungen von Metallseifen Schmiermittelschichten herzustellen. Dieses Verfahren fand jedoch insbesondere deswegen keinen nennenswerten Eingang in die Technik, weil ao dabei eine starke Korrosion der Metalloberfläche auftritt, die sich letztlich auf die Haftfestigkeit der Seifenschicht nachteilig auswirkt. Das ist insofern überraschend, als es bekannt war, daß ein durch einfache Tauch- oder Spritzbehandlung mit Natriumstearatlösungen aufgebrachter Natriumstearatüberzug rostinhibierend wirkt. Wie der Erfinder feststellen konnte, liegt der Grund für die geringe Haftfestigkeit der aus Natriumstearat aufgebrachten Überzüge darin, daß bei der elektrophoretischen Abscheidung geringe Metallmengen aus der Anode in Form von Oxyden oder stearinsauren Salzen in die Schicht gelangen und dadurch die Haftfestigkeit vermindern.

Es wurde nun gefunden, daß bei der Herstellung von schmierend wirkenden Schichten auf elektrophoretischem Weg der oben beschriebene Nachteil dann nicht auftritt, wenn die als Anode geschalteten Metalle in einer Lösung oder Dispersion mindestens einer Fettsäure und mindestens einer zur Bildung von Seifen geeigneten, in größerer Menge als zur Neutralisation der Fettsäure erforderlichen Menge vorhandener Stickstoffbase behandelt und anschließend die abgeschiedenen Überzüge getrocknet werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Überzüge haben eine gute Haftfestigkeit und gute Schmiereigenschaften. Darin übertreffen sie solche Überzüge, die durch einfache Tauch- oder Spritzbehandlung mit Seifenlösungen erzeugt werden. Für die Verbesserung der Schmier- und Hafteigenschaften gegenüber Schichten, die aus Lösungen von Metallseifen durch elektrophoretisehe Abscheidung erzeugt worden sind, dürfte die Tat-Verfahren zur Vorbereitung von
Metalloberflächen für die Kaltverformung

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,

Frankfurt/M., Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:

Dennis Brian Freeman, Harrow, Middlesex;

Vernon Peter Simpson,

Andover, Hampshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 23. September 1963 (37 336), vom 14. September 1964

sache verantwortlich sein, daß im Falle der Behandlung mit Metallseifenlösungen eine geringe Menge des als Anode geschalteten Metalls in Lösung geht und möglicherweise als Hydroxyd oder als Salz mit der durch die Seife eingebrachten Fettsäurekomponente in die Schicht eingeht. Bei Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verhindert oder inhibiert die Stickstoffbase die anodische Auflösung der zu beschichtenden Metalloberfläche. Deshalb enthalten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Überzüge erheblich weniger von der Metalloberfläche abgelöstes Metall als diejenigen Überzüge, die aus Lösungen oder Dispersionen von Metallseifen erzeugt werden.

Jede Fettsäure, die mit einer geeigneten Stickstoffbase eine Seife bildet, kann zur Herstellung der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Lösung verwendet werden. Üblicherweise sollte die Fettsäure nicht weniger als 12 Kohlenstoffatome enthalten. Geradkettige Fettsäuren werden bevorzugt. Besonders gute Resultate erhält man mit gesättigten langkettigen Fettsäuren, beispielsweise mit Stearinsäure. Mischungen verschiedener Fettsäuren können verwendet werden.

Die in Frage kommenden Stickstoffbasen sind Ammoniak und Amine, soweit sie in der Lage sind, mit Fettsäuren Seifen zu bilden. Besonders geeignete Amine sind: Äthylendiamin, Mono-, Di-, Tri-

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äthanolamin und Morpholin. Es können auch andere Amine verwendet werden, z. B. Dimethyläthanolamin, Monoisopropanolamin, 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol und 2-Amino-2-äthyl-l,3-propandiol. Mischungen geeigneter Amine oder von Ammoniak mit einem oder mehreren Aminen können verwendet werden.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Lösung enthält vorzugsweise wenigstens 20 g/l Fettsäure. Sie enthält außerdem mehr Stickstoffbase als zur Neutralisation der Fettsäure erforderlich ist. Die Ausbildung des Überzugs wird durch den pH-Wert der Lösung beeinflußt. Er liegt im allgemeinen oberhalb 8.-

Bei Anwendung eines Überschusses der Stickstoffbase in der Lösung oder Dispersion resultiert ein Gleichgewicht in der Lösung derart, daß sowohl freie Säure, freie Base als.auch undissozüerte Seife vorliegt. Die Lösung kann durch Mischen von ein oder mehreren freien Säuren und ein oder mehreren Basen hergestellt werden.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die erhaltene Schmiermittelschicht verbessert werden kann, wenn die Ammonium- und/oder Aminseifenlösung oder -dispersion Oxalsäure und/oder Phosphat enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Metalle, die .als Anode geschaltet werden können, und kann somit zur Ausbildung schmierend wirkender Überzüge auf'z. B. Eisen, Zink, Kupfer, Aluminium und Nickel verwendet werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei solchen Metalloberflächen durchgeführt werden, die bereits einen durch Reaktion mit der Metalloberfläche gebildeten Überzug, z. B. einen Phosphatüberzug, aufweisen. In diesem Fall werden hervorragende Verformungseigenschaften erhalten.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel 1

70 g Stearinsäure, -12 g Ammoniaklösung (J=0,88) und 918 g Wasser werden bei 50° C gemischt, wobei eine viskose, opake Flüssigkeit entsteht. Stahldrähte und -bleche werden — als Anode geschaltet — bei einer Stromdichte von 0,44 A/dm² und einer Potentialdifferenz von 15 V innerhalb 30 Sekunden in dieser Dispersion behandelt. Während dieser Zeit fällt mit zunehmender Ammomumstearatfilmdicke die Stromdichte auf 0,11 A/dm². Der auf diese Weise erhaltene Film wird unmittelbar nach seiner Bildung zur Entfernung von ungebundenem Schmiermittel in Wasser gewaschen. Der elektrophoretisch abgeschiedene Film ist fest haftend und unlöslich in Wasser. Danach wird der Film an der Luft bei Temperaturen unterhalb 60° C getrocknet. Wenn Drähte, die einen derartigen Film aufweisen, gezogen werden, so beobachtet man, daß der Schmiermittelfilm gegenüber solchen Firmen, die durch einen konventionellen Tauchprozeß aufgebracht sind, eine größere Haftung aufweist. Darüber hinaus ist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte Film nach dem Verformungsvorgang dunkel und glatt, während die nach konventionellen Tauchverfahren hergestellten Schichten während des Ziehens aufhellen und häufig ungleichmäß.ig werden. Beim Lagern der beschichteten Stahldrähte und -bleche tritt keine Rostung auf, und die Schichten behalten ihr anfängliches Aussehen. .

Im folgenden. Beispiel werden vergleichsweise Metalloberflächen mit Metallseifenlösungen behandelt.

Beispiel 2
5

Eine 10%ige Natriumstearatlösung wird in einen Behälter aus rostfreiem Stahl gebracht, der als Kathode an eine Stromquelle angeschlossen wird. Bleche auf Flußstahl werden in die Lösung eingetaucht und als Anode geschaltet. Bei einer Potentialdifferenz von 3 V und einer Stromdichte von 0,99 A/ dm² werden graue bis grauschwarze Finne innerhalb einer Minute erhalten. Beim Stehen der behandelten Bleche an der Luft beobachtet man Anrostung, wo^ bei eine Mischung von Eisen(III)-stearat und Eisen(III)-oxyd entsteht. Die Zusammensetzung des Überzugs ändert sich nicht, wenn sowohl die Stromdichte als auch die Behandlungzeit geändert werden.

Die folgenden Beispiele 3 und 4 sind auf die Behandlung einer Chromnickellegierung bzw. auf eine andersartige Zusammensetzung der Lösung abgestellt.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wird auf eine Legierung, bestehend aus 80% Nickel und 20% Chrom, angewendet. Es werden gute Überzüge erhalten, welche eine bessere Haftfestigkeit und bessere Schmiereigenschaften aufweisen als Überzüge, die durch Tauchbehandlung mit einer entsprechenden Lösung hergestellt werden.

Beispiel 4

Auf Stahlblechen und -drähten werden unter den im Beispiel 1 genannten Bedingungen Schichten hergestellt, wobei jedoch die opake Flüssigkeit aus 70 g Palmitinsäure, 13,3 g Ammoniaklösung (J=0,88) und 916,7 g Wasser besteht. Die gebildeten Überzüge haben ähnliche Eigenschaften wie die nach Beispiel 1 hergestellten und sind nichtrostend.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vorbereitung von Metallen für die Kaltverformung durch elektrophoretische Abscheidung von Seifen, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle in einer Lösung oder Dispersion mindestens einer Fettsäure und mindestens einer zur Bildung von Seifen geeigneten, in größerer als zur Neutralisation der Fettsäure erforderlichen Menge vorhandener Stickstoffbase behandelt und anschließend die abgeschiedenen Überzüge getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, in die die Stickstoffkomponente in Form von Ammoniak eingebracht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, in die die Stickstoffkomponente in Form von Ammoniak und einem Amin eingebracht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten

Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, in die die Stickstofikomponente in Form von Triäthanolamin eingebracht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, in die die Fettsäurekomponente in Form mindestens einer geradkettigen Fettsäure, die mehr als 12 C-Atome enthält, in Mengen von mindestens 20 g/l eingebracht ist und die einen pH-Wert von ^ 8 aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, in die die Fettsäurekomponente in Form einer gesättigten Fettsäure eingebracht ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, in die die Fettsäurekomponente in Form von Stearinsäure und die Stickstoffkomponente in Form von Ammoniak eingebracht ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Anode geschalteten Metalle mit einer Lösung oder Dispersion behandelt werden, die zusätzlich Oxalat und/oder Phosphat enthält.