DE1292468B

DE1292468B - Use of precipitated magnesium silicates in the surface treatment of metals

Info

Publication number: DE1292468B
Application number: DE1960L0035280
Authority: DE
Original assignee: Carl Kurt Wolther & Co KG GmbH
Current assignee: Carl Kurt Wolther & Co KG GmbH
Priority date: 1960-02-04
Filing date: 1960-02-04
Publication date: 1969-04-10

Description

Es ist bekannt, die Oberflächenbehandlung von kleinerenMetallteilchenzumZweckedesEntzunderns, Entgratens, Schleifens oder Polierens in Rollfässern, Trommeln, Glocken, Vibratoren oder ähnlichen Apparaten unter Verwendung von Schleifkörpern und Lösungen oder Aufschlämmungen geeigneter Behandlungsmittel durchzuführen. Als Schleifkörper dienen Natursteine oder Kunststeine in verschiedenen Größen. Bisweilen wird auch mit kugel-würfel- oder prismenartig geformten leichteren Körpern aus Holz, Kunststoffen od. dgl. gearbeitet. Der Behandlungsprozeß wird durch Zusatz von Lösungen geeigneter Behandlungsmitteln unterstützt. Es handelt sich hier meist um wäßrige Lösungen, welche aus oberflächenaktiven Stoffen neben alkalisch wirkenden anorganischen Verbindungen, kondensierten Phosphaten oder anderen Chelatbildnern,. viskositätserhöhenden oder schmutzabtragenden Verbindungen, Mitteln zum Schutz gegen Korrosion und Anlaufen, unlöslichen anorganischen oder organischen Schleif- oder Poliermitteln oder aus den Gemischen einzelner oder aller dieser Bestandteile bestehen.It is known that the surface treatment of smaller metal particles for the purpose of descaling, Deburring, grinding or polishing in roller barrels, drums, bells, vibrators or similar apparatus using abrasives and solutions or slurries to carry out suitable treatment agents. Natural stones are used as grinding tools or artificial stones in different sizes. Sometimes it is also used with ball-cube or prism-like shaped lighter bodies made of wood, plastics or the like. Worked. The treatment process is carried out by adding solutions of suitable treatment agents supports. These are mostly aqueous solutions consisting of surface-active Substances in addition to inorganic compounds with an alkaline effect, condensed phosphates or other chelating agents. viscosity-increasing or dirt-removing compounds, Means of protection against corrosion and tarnishing, insoluble inorganic or organic grinding or polishing agents or from mixtures of some or all of them consist of these components.

Es werden unbehandelte Metallteile kleineren und mittleren Formats (Rohlinge) durch Rollen, Trommeln oder Vibrationsbewegungen in den vorgenannten Apparaturen einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Hierbei kommen Metallteile aus Eisen oder Eisenlegierungen, Messing, Kupfer, Aluminium, Zink, Zinn, Chrom, Nickel oder entsprechenden Leicht- oder Buntmetallegierungen sowie durch Spritzverfahren oder auf galvanischem Wege mit den entsprechenden Auflagen veredelten Metallteile in Frage. Hier sind besonders Zink-Spritzgußartikel zu nennen.Untreated small and medium-sized metal parts are produced (Blanks) by rolling, drumming or vibratory movements in the aforementioned Apparatus subjected to a surface treatment. Here metal parts come from Iron or iron alloys, brass, copper, aluminum, zinc, tin, chromium, nickel or corresponding light or non-ferrous metal alloys as well as by spraying processes or metal parts refined by electroplating with the appropriate conditions in question. Zinc injection molded articles should be mentioned here in particular.

Für kleine Metallteile wird auch mit Behandlungsflüssigkeiten oder Pasten auf Basis organischer Lösungsmittel in Gegenwart geeigneter Schleif- und Poliermittel gearbeitet. In diesem Falle werden vorzugsweise Schleifkörper aus Holzwürfeln, Kunststoffprismen oder solche kugeliger Form verwendet.For small metal parts, treatment fluids or Pastes based on organic solvents in the presence of suitable grinding and Polish worked. In this case, abrasives made of wooden cubes are preferred, Plastic prisms or such spherical shape are used.

Die Behandlungsmittel sind verschiedenartig aufgebaut und enthalten beispielsweise Seife oder synthetische oberflächenaktive Verbindungen etwa vom Typ der Fettalkoholsulfate, Fettsäurekondensationsprodukte, Alkylbenzolsulfonate oder auch der nichtionogenen Verbindungen, wie sie beispielsweise durch Anlagerung von Äthylenoxyd an Fettalkohole, Alkylphenole, Fettsäuren, Fettamine Fettsäureamide usw. erhältlich sind. Häufig sind in den Seifen oder oberflächenaktiven Stoffen überfettungsmittel, wie freie Fettalkohole, Fettamine, Fettsäureamide, Fettsäureester oder auch Paraffmkohlenwasserstoffe od. dgl. zum Zwecke des Oberflächenschutzes und der verbesserten Polier- und Glanzwirkung in kleineren Mengen vorhanden. Zur Unterstützung der Oberflächenbehandlung werden häufig alkalisch wirkende anorganische Verbindungen, wie beispielsweise Alkalicarbonate, Alkalipoly- oder metasilikate, Alkaliborate sowie Alkaliorthophosphate eingesetzt. Vielfach werden auch Chelatbildner mitverwendet, zu denen in erster Linie die kondensierten Alkaliphosphate, wie etwa Tetranatriumpyrophosphat, Tetrakaliumpyrophosphat, Natriumtripolyphosphat oder auch höhermolekulare Alkalipolyphosphate; wie z. B. Grahamsalz, zu rechnen sind. Organische Chelatbildner sind z. B. die bekannten Alkalisalze der Äthylendiaminotetraessigsäure oder der Nitrilotriessigsäure oder gleichartig wirkende Verbindungen. Von besonderer Bedeutung für die Durchführung der Oberflächenbehandlung vorbeschriebener Art sind Zusätze viskositätserhöhender und schmutzabtragender Art. Solche Verbindungen sind Carboxymethylcellulose in Form ihrer Alkalisalze, Celluloseäther, Polyacrylate oder -methacrylate, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Natriumalginate, Natriumkaseinat, Gelatine, Stärke, Traganth, Gummiarabicum od. dgl. Als korrosionsschützende Bestandteile werden Natriumnitrit oder Kaliumnitrit, wasserlösliche Silikate oder auch oberflächenaktive Verbindungen wie Dioetylphosphat, kationaktive Alkylammoniumhydroxyde, Fettaminsalze o. ä. genannt. Mitunter ist auch der Zusatz von Alkalichromaten angezeigt. Das Anlaufen kann beispielsweise durch Zusätze von Harnstoff, Thioharnstoff Melamin, Guanidinsalzen od. dgl. verhütet oder vermindert werden. Geeignete Poliermittel sind Tonerde oder synthetisch gewonnene Aluminiumoxyde, Calciumcarbonat in präzipitierter oder natürlicher Form (Kreide), Kaoline, Bentonite oder auch organische Stoffe, wie Sägemehl, Hornmehl oder auch gröbere Körnungen aus Holz, Horn, unlöslichen Eiweißstoffen (z. B. Kasein) oder Kunststoffen. Als Schleifmittel dienen Quarzmehl, Bimsmehl, Kieselsäure, Korund u. ä.The treatment agents are structured and contained in various ways for example soap or synthetic surface-active compounds of the type the fatty alcohol sulfates, fatty acid condensation products, alkylbenzenesulfonates or also of the nonionic compounds, such as those caused by the addition of Ethylene oxide on fatty alcohols, alkylphenols, fatty acids, fatty amines, fatty acid amides etc. are available. Often are in the soaps or surfactants Superfatting agents, such as free fatty alcohols, fatty amines, fatty acid amides, fatty acid esters or paraffin hydrocarbons or the like for the purpose of surface protection and the improved polishing and glossing effect are present in smaller quantities. To the The surface treatment is often supported by inorganic alkaline substances Compounds such as alkali carbonates, alkali poly- or metasilicates, Alkali borates and alkali orthophosphates are used. Chelating agents are also used in many cases also used, including primarily the condensed alkali metal phosphates, such as Tetrasodium pyrophosphate, tetrapotassium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate or else higher molecular weight alkali polyphosphates; such as B. Graham salt, are to be expected. Organic Chelating agents are e.g. B. the known alkali salts of ethylenediaminetetraacetic acid or nitrilotriacetic acid or similarly acting compounds. Of special Are important for the implementation of the surface treatment of the type described above Additions of viscosity-increasing and dirt-removing type. Such compounds are Carboxymethyl cellulose in the form of its alkali salts, cellulose ethers, polyacrylates or -methacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, sodium alginate, sodium caseinate, Gelatin, starch, tragacanth, gum arabic or the like. As anti-corrosive ingredients sodium nitrite or potassium nitrite, water-soluble silicates or surface-active substances are used Compounds such as dioetyl phosphate, cationic alkylammonium hydroxides, fatty amine salts or similar. The addition of alkali chromates is sometimes indicated. The start-up can, for example, by adding urea, thiourea, melamine, guanidine salts or the like. Prevented or reduced. Suitable polishing agents are clay or synthetically obtained aluminum oxides, calcium carbonate in precipitated or natural form Form (chalk), kaolins, bentonites or organic substances such as sawdust, horn meal or coarser grains of wood, horn, insoluble proteins (e.g. casein) or plastics. Quartz powder, pumice powder, silica and corundum are used as abrasives etc.

Falls nicht in wäßriger Lösung oder Aufschlämmung, sondern im organischen Milieu gearbeitet wird, bedient man sich als Lösungsmittel der Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone oder Äther aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Natur. Auch Chlorkohlenwasserstoffe können Einsatz finden. Man kann die Wirkung dieser Lösungsmittel durch sogenannte Reinigungsverstärker verbessern. Hier handelt es sich um Zusätze oberflächenaktiver Verbindungen, welche in dem organischen Lösungsmittel löslich sind und darüber hinaus sogar begrenzte Mengen von Wasser klar in dem System aufzulösen vermögen. Solche Verbindungen sind beispielsweise Alkali-, Calcium- oder Magnesiumsalze höhermolekularer Alkylsulfate, Fettsäurekondensate oder Alkylarylsulfonsäuren. Derartigen Lösungen oder Pasten auf organischer Basis können ebenfalls anorganische oder organische unlösliche Schleif- oder Poliermittel vorerwähnter Art zugesetzt werden.If not in aqueous solution or slurry, but in organic Environment is worked, one uses as a solvent of the hydrocarbons, Alcohols, ketones or ethers of aliphatic, cycloaliphatic or aromatic Nature. Chlorinated hydrocarbons can also be used. You can see the effect improve these solvents with so-called cleaning enhancers. Here acts they are additions of surface-active compounds, which in the organic solvent are soluble and, moreover, even limited amounts of water are clear in the system able to dissolve. Such compounds are, for example, alkali, calcium or Magnesium salts of higher molecular weight alkyl sulfates, fatty acid condensates or alkylarylsulfonic acids. Such organic-based solutions or pastes can also be inorganic or organic insoluble abrasives or polishing agents of the type mentioned above are added will.

Man kombiniert bei den wäßrigen oder organischen Lösungen bzw. Aufschlämmungen die vorerwähnten Behandlungsmittel je nach Verwendungszweck verschiedenartig. Beim Entzundern und Entgraten fehlen meist die viskositätserhöhenden sowie die schleifenden Zusatzstoffe, die andererseits beim Schleifen und Polieren wichtige Bestandteile sind.A combination of aqueous or organic solutions or slurries is used the aforementioned treatment agents differ depending on the intended use. At the Descaling and deburring are usually missing the viscosity-increasing and the grinding Additives which, on the other hand, are important components in grinding and polishing are.

Das Ziel der Oberflächenbehandlung von Metallteilen ist nicht nur die Entfernung von Unebenheiten, Graten und oxydischen Schichten, sondern auch die Erzielung einer möglichst geschlossenen feinporigen, hellfarbigen und glänzenden Metalloberfläche. Dieses Ziel wird trotz des Einsatzes der vorerwähnten die Korrosion und das Anlaufen verhütenden Mittel in der Regel nur unvollständig erreicht, da die Behandlungsmittel offenbar im Zusammenwirken mit den Bestandteilen des Lösungsmittels gewisse Anlaufeffekte, Dunkelfärbungen und auch ein Porigwerden nicht restlos verhüten können.The goal of surface treatment of metal parts is not just the removal of bumps, burrs and oxide layers, but also the Achieving as closed a fine-pored, light-colored and shiny as possible Metal surface. This goal is the corrosion in spite of the use of the aforementioned and the tarnishing preventive agent is usually only incompletely achieved since the treatment agents apparently in cooperation with the constituents of the solvent Do not completely prevent certain tarnishing effects, darkening and porosity can.

Es wurde nun gefunden, daß die vorerwähnten Oberflächenbehandlungen mit großem Vorteil durch Zusätze von solchen Magnesiumsilikaten verbessert werden können, die durch Fällung aus den wäßrigen Lösungen der Komponenten und anschließendes schonendes Trocknen erhältlich sind. Dies gilt in erster Linie für die wäßrigen Lösungen oder Aufschlämmungen, welche bei der Oberflächenbehandlung der Metallteile bei Anwesenheit derartiger Magnesiumsilikate zu helleren, glänzenderen und in ihrer Feinstruktur verbesserten Metalloberflächen führen. Aber auch organische Aufschlämmungen oder Pasten, welche wasserhaltig sein mögen, werden durch Magnesiumsilikate erwähnter Art verbessert. Die Magnesiurnsilikate können völlig oder zum Teil die sonst verwendeten anorganischen oder organischen Schleif-oder Poliermittel ersetzen. Sie sind im wäßrigen oder organischen Milieu allein oder zusammen mit den vorgenannten Behandlungsmitteln anwendbar.It has now been found that the aforementioned surface treatments can be improved with great advantage by the addition of such magnesium silicates can that by precipitation from the aqueous Solutions of the components and subsequent gentle drying are available. This is primarily true for the aqueous solutions or slurries used in surface treatment the metal parts in the presence of such magnesium silicates to lighter, shinier and lead to improved metal surfaces in their fine structure. But also organic Slurries or pastes, which may contain water, are replaced by magnesium silicates mentioned type improved. The magnesium silicates can be wholly or partly replace inorganic or organic grinding or polishing agents otherwise used. They are in an aqueous or organic medium alone or together with the aforementioned Treatment agents applicable.

Es finden die Meta-, Poly- oder Hydrosilikate des Magnesiums Anwendung. Das Verhältnis Si02 : Mg0 kann von .etwa 4: 1 über 1:1 bis etwa 1: 2 variiert werden. Die Gewinnung dieser Magnesiumsilikate erfolgt durch Umsetzen von wasserlöslichen Magnesiumsalzen, wie beispielsweise von Magnesiumsulfat Oder Magnesiumchlorid, mit Alkalisilikaten, wie beispielsweise Natriummetasilikat oder Wasserglas, in wäßriger Lösung durch Ausfällen, Filtrieren und schonendes Trocknen. Diese Meta-, Poly- oder Hydrosilikate des Magnesiums sind sehr voluminös und besitzen ein vorzügliches Aufhellungs-, Glänzungs- und Poliervermögen für Metalloberflächen beim Trommeln oder bei Vibrationsprozessen.The meta-, poly- or hydrosilicates of magnesium are used. The SiO2: MgO ratio can be varied from about 4: 1 through 1: 1 to about 1: 2. These magnesium silicates are obtained by reacting water-soluble ones Magnesium salts, such as magnesium sulfate or magnesium chloride, with Alkali silicates, such as sodium metasilicate or water glass, in aqueous Solution through precipitation, filtration and gentle drying. These meta-, poly- or Magnesium hydrosilicates are very voluminous and have an excellent lightening, Shine and polish ability for metal surfaces during drumming or vibration processes.

Man kann die Komponenten für die Bildung derartiger Magnesiumsilikate auch in fester Form beispielsweise auch im Gemisch mit den übrigen Behandlungsmitteln einsetzen, so daß sich dann in der Behandlungsflüssigkeit das entsprechende Magnesiumsilikat in kolloidal verteilter Form bildet. Die letzterwähnte Verfahrensvariante ist nur in wäßrigen oder in organisch-wäßrigen Medien anwendbar.One can use the components for the formation of such magnesium silicates also in solid form, for example also in a mixture with the other treatment agents use, so that the corresponding magnesium silicate is then in the treatment liquid forms in colloidally distributed form. The last-mentioned variant of the procedure is only applicable in aqueous or organic-aqueous media.

Der Anteil an gefällten Magnesiumsilikaten kann zwischen 0,5 bis etwa 20 % bezogen auf das gesamte Oberflächenbehandlungsmittel betragen. Hierbei ist es belanglos, ob man die Magnesiumsilikate der Oberflächenbehandlungsmittel selbst zusetzt, oder ob die Magnesiumsilikate oder ihre Komponenten im Verlauf des Behandlungsprozesses unabhängig von den übrigen Komponenten zugefügt werden. Häufig ist es sogar möglich, die Behandlung mit Suspension oder Aufschlämmen der Magnesiumsilikate vorzunehmen oder aber die Komponenten der Magnesiumsilikate - sofern ein wasserhaltiges Behandlungsmilieu vorliegt - einzusetzen und nur nach Bedarf weitere Behandlungsmittel etwas aus der Gruppe der oberflächenaktiven Seifen oder Synthetika, der alkalisch reagierenden Verbindungen oder der viskositätserhöhenden Stoffe zuzufügen.The proportion of precipitated magnesium silicates can be between 0.5 and approximately 20% based on the total surface treatment agent. Here is it doesn't matter whether you use the magnesium silicates of the surface treatment agents themselves adds, or whether the magnesium silicates or their components in the course of the treatment process can be added independently of the other components. Often it is even possible to carry out the treatment with suspension or slurry of magnesium silicates or the components of the magnesium silicates - provided a water-containing treatment medium present - to use and only if necessary further treatment agents something from the Group of surface-active soaps or synthetics that react with alkaline reactions To add compounds or the viscosity-increasing substances.

Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens ist der weitere Zusatz von Fettsäure- oder Sulfonsäurealkylolamiden zu den Lösungen, Aufschlämmungen oder Pasten der Behandlungsmittel, welche gefällte Magnesiumsilikate sowie gegebenenfalls weitere, bereits näher erläuterte Behandlungsmittel enthalten. Diese Additive bewirken eine weitere Verfeinerung der Metalloberfläche sowie zusätzliche Aufhellung und Glanzbildung. Geeignet sind hier besonders die Monoäthanolamide und Mono-iso- oder n-Propanolamide der höhermolekularen Fettsäuren, wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, ölsäure oder entsprechender Mischfettsäuren. An Stelle der Fettsäuren können aber auch höhermolekulare Alkylsulfonsäuren oder Alkylarylsulfonsäuren, wie etwa Paraffmsulfonsäuren mit 14 bis 16 C-Atomen in der Kette, Dodecylbenzolsulfonsäure, Cetylbenzolsulfonsäure od. dgl. als Acylierungskomponente des Alkylolamids dienen. Außer den Monoalkylolamiden können auch die Di- oder Polyalkylolamide Verwendung finden, die dann dem gesamten System eine erhöhte Reinigungswirkung verleihen und einen Austausch der oberflächenaktiven Substanzen ganz oder teilweise gestatten, wobei allerdings die aufhellenden und glanzgebenden Eigenschaften etwas zurückgehen.A special embodiment of the method is the further addition from fatty acid or sulfonic acid alkylolamides to solutions, slurries or Pastes of the treatment agents, which precipitated magnesium silicates and optionally contain further treatment agents already explained in more detail. These additives cause a further refinement of the metal surface as well as additional brightening and Gloss formation. The monoethanolamides and mono-iso- or are particularly suitable here n-propanolamides of the higher molecular weight fatty acids, such as lauric acid, myristic acid, Palmitic acid, stearic acid, oleic acid or corresponding mixed fatty acids. Instead of of the fatty acids can also be higher molecular weight alkylsulfonic acids or alkylarylsulfonic acids, such as paraffin sulfonic acids with 14 to 16 carbon atoms in the chain, dodecylbenzenesulfonic acid, Cetylbenzenesulfonic acid or the like serve as the acylation component of the alkylolamide. In addition to the monoalkylolamides, the di- or polyalkylolamides can also be used find, which then give the entire system an increased cleaning effect and permit an exchange of the surface-active substances in whole or in part, however, the lightening and shine properties decrease somewhat.

Der Anteil an hochmolekularen Fettsäue- oder Sulfonsäurealkylolamiden beträgt vorzugsweise 0,5 bis 5 % des Oberflächenbehandlungsmittels bekannter Art. Falls die Seife oder die oberflächenaktiven Substanzen völlig durch Alkylolamide ersetzt werden, kann ihr Anteil auch wesentlich höher liegen.The proportion of high molecular weight fatty acid or sulfonic acid alkylolamides is preferably 0.5 to 5% of the known type of surface treatment agent. In case the soap or surfactants are entirely by alkylolamides are replaced, their share can also be significantly higher.

Es ist bereits bekannt und soll hier auch nicht beansprucht werden, unter anderem Talkum, welches bekanntlich durch Verwitterung magnesiumsilikathaltiger Mineralien entsteht in Putzmitteln sowie zum Polieren galvanischer Niederschläge zu verwenden. Abgesehen davon, daß diese Verwendung des Talkums sich in der Praxis nicht durchgesetzt hat, sind die mit Talkum bei der Oberflächenbehandlung von Metallteilen in Rollfässern, Trommeln, Glocken oder Vibratoren erzielbaren Erfolge bedeutend weniger günstig als diejenigen, die mit gefällten Magnesiumsilikaten erfindungsgemäß erhältlich sind. Die Verwendung von gefällten Magnesiumsilikaten führt im Vergleich zu der Anwendung von Talkum zu wesentlich helleren, glänzenderen und auch in der Oberflächenstruktur geschlosseneren Metalloberflächen.It is already known and should not be claimed here, including talc, which is known to contain magnesium silicate due to weathering Minerals are created in cleaning agents and for polishing galvanic deposits to use. Apart from the fact that this use of the talc is in practice has not prevailed, are those with talc in the surface treatment of metal parts Significant successes that can be achieved in roller barrels, drums, bells or vibrators less favorable than those made with precipitated magnesium silicates according to the invention are available. The use of precipitated magnesium silicates leads in comparison to the application of talc to much brighter, shinier and also in the Surface structure of more closed metal surfaces.

Claims

Claims: 1. Concomitant use of precipitated from aqueous solutions and magnesium silicates produced by subsequent gentle drying as Treatment agents in liquids or pastes for descaling, deburring, grinding or polishing metal objects in barrels, drums, bells, vibrators or similar apparatus, preferably in amounts of 0.5 to 20%, based on the entire treatment agent.

2. Joint use of precipitated magnesium silicates according to claim 1 with higher molecular weight fatty acid or sulfonic acid alkylolamides, the latter preferably in amounts of 0.5 to 5%, based on the total treatment agent.