DE1496747A1 - Elektrolytisches Verfahren zur Beschichtung von Zink und Zinklegierungen - Google Patents

Elektrolytisches Verfahren zur Beschichtung von Zink und Zinklegierungen

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DE1496747A1
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/34Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D11/36Phosphatising

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Description

  • Elektrolytisches Verfahren zur Beschichtung von Zink und Zinklegierungen Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Verfahrens zur Beschichtung von Oberflächen aus Zink und Zinklegierungen mit festen haftenden, korrosions- und scheuerfesten Überzügen. Ein bekanntes Verfahren züm Aufbringen eines korrosions- und scherfesten Überzuges auf Oberflächen von Zink und Zinklegierungen besteht daring daso eine Ohromat-j Phosphat- und Fluoridanionen enthaltende wässrige Lösung, die aus Ohromsäureg Phosphatsäure, Fluorwasserstoffsäure und deren Ammoniumsalzen gebildet istg der Elektrolyse unterworfen wird.
  • Die Lösung hat einen pE-Wert von 6 bis 8 und ist im wesentlichen frei von Metallienen. Die Oberfläche mindestens einer Elektrode besteht aus zu'beschichtendem Zink oder einer Zinklegiertung. Es kann entweder Wechsel- oder Gleitstrom verwendet werden. Bei Wechselstrom ist die v'orteilhafte Stromdichte 2915 A /cm2 der Elektrodenoberfläche. Dank des steigenden Widerstandes des sich bildenden Überzuges steigt bei fortschreitender Elektrolyse die Spannung. Die Elektrolyse wird fortgesetzt, bis die Spannung auf einen Richt- oder Endwert von mindestens 200 Voltl gewöhnlich von 200 bis 250 Volt ansteigt.
  • Es ist auch ein Verfahren zum kontinuierlichen elektrolytisehen Phosphatieren von Stahlerzeugnissen mittels Gleichstrom unter kathodischer Schaltung bekannt, bei dem die Stahlerzeugnisse in einer 1- bis 5-%igen Ohromatlösungg die 192 bis 498 % 204 - Ionen enthält, bei einer Stromdichte von 162 bis 970 A/m2 und einem pH-Wert von 1 - 2 behandelt werden und die abgeschiedene Schicht anschliessend getrocknet wird.
  • Bei diesem Verfahren wird während einer kurzen Behandlungsdauer und einer niedrigen Stromdichte eine dünne Phosphatschicht auf Eisen bzw. Stahl aufgebracht" das anschliessend zu Gegenständen, wie Blechgefässe, Rohre u.dgl.9 verarbeitet wird. Die hJr anzuwendende Anfangs- und Endspannung ist verhältnismässig hoch und die Zusammensetzung sowie die Farbe des Überzugs sind recht unansehnlich.
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein elektrolytisches Verfahren zur Beschichtung von Zink und Zinklegierungen zu schaffen, bei dem auch gebrauchsfertige Gegenstände aus Zink'mit einem verhältnismässig dicken Überzug-beschichtet werden, dessen Zusammen-.setzung und Farbe auch für ein Endprodukt entsprechend und das mit Wechselstrom arbeitet.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein elektrolytisches Verfahren zum Beschichten von Oberflächen aus Zink und Zinklegierungen, in einem Chromat- und Phosphationen sowie Fluoridionen enthaltenden wässrigen Badg das dadurch gekennzeichnet ist dass unter Verwendung von Wechselstrom eine wässrige Lösung" die Phosphat (204)-Anionen in einer Menge von etwa 093-3 Mol/19 Ohromat (Gr04)- oder Molybdat (M04) oder Wolframat (W04)oder Vanadat (VO 3 )- Anionen oder ein Gemisch davon in einer Gesamtmenge von etwa 0,1-3 Mol,/1 und Fluorid (F)-Anionen in einer Menge zwischen etwa 0-1 Mol/1 und Natrium- und/oder Kalium-Kationen enthältl wobei das Bad einen pH-Wert von etwa 5 -11,4 aufweist und mindestens eine der Elektroden mit exponierten Oberflächen aus Zink oder Zinklegierungen besteht, der Elektrolyse unterworfen und diese bis zur Bildung des gewünschten Überzuges auf der Elektrode fortgesetzt wird. Die Temperatur des Bades wird vorteilhafterweise auf etwa 600 - 950 0 gehalten und die Elektrolyse bei einer Stromdichte von etwa 09108 - 1,08 Ampgee/cm 2 der Blektrodenoberfläche durchgeführt. Diese Bedingungen werden aufrechterhalten, bis auf der Oberfläche mindestens der einen Elektrode Funkenbildung beobachtet wird. Anschliessend wird die Strom--dichte auf etwa 09027 - Ot'27 A/cm 2 der Blektrodenoberfläche gesenkt und die Elektrolyse fortgesetztg bis die Anfangsspannung von 30 - 95 Volt auf einen Endwert von etwa 35 - 110 Volt angestiegen ist.
  • Die Phosphat- und Chromatanteile können der Lösung oder dem Bad durch Auflösen der entsprechenden Phosphor- und Chromsäuren (oder Anhydride) in Wasser, oder durch Verwendung von Natrium- und/oder Kaliumsalaen dieser Säuren, oder durch Gemische dieser Säuren und dieser Salze zugeführt werden. Das Natrium und/oder Kalium können in Form der genannten Salze und/oder der entsprechenden Hydroxyde zugesetzt werden, Die Konzentration der Phosphatanionen ist kritisch und darf nicht weniger als 093 No-1,/l betragen. Um zufriedenstellende Überzüge zu erhalten, muss die Konzentration der Chromatanionen derjenigen der Phosphatanionen entsprecheng d.h. die Ohromatanionenkonzentration ist von der Phosphatanionenkonzentration abhängig. Um die besten Ergebnisse bei einem harten, glatten, scheuerfesten Überzug zu erzieleng werden die Konzentrationsverhältnisse so eingestellt, daso die Phosphatkonzentration höher ist als die Ohromatkonzentration.
  • Es wurde gefunden, daas fÜr die Durchführung der Erfindung bestimmte Anionen den Chromatanionen gleichwertig sind. Solche äquivalente Anionen sind Molybdat (Mo04)9 Wolframat (WO.) und Vanadat (VO 3 ). Die Gesamtmenge der Anionen, die von einem oder mehreren der Anionenbildner: Chromatg Molybdat, Wolframat und Vanadat herrühren, muss mindestens 0,1 Mol pro 1 betragen. Fluoridionen können im Blektrolyten ebenfalls bis zu einer Röchstkonzentrgtion von 1 Nol pro 1 vorliegen. Eine höhere Fluoridkonzentration-kann Schwierigkeiten bei der Löslichkeit hervorrufen.
  • Der pH-Vort den Elektrolyten kann von 5 - 1194 variieren. Innerhalb dieser Grenzen beeinflusst der pE-Vert den Grad der Pilmbildungg wobet'zwischen pE 7 und pE 10 ein Nacimum durchschritten wird. Der pH-Wert kannl wenn er zu niedrig ist, durch Zusatz von Natrium- oder Kaliumhydroxyd, wenn er'zu hoch istg durch Zusatz von Phosphor- oder Ohromsäure eingestellt werden. Falle erwünscht# kann ein Teil den Natrium- oder Kaliumbjdroxyde durch Amoniumh;ydroxyd ersetzt werden. Das M-kalimetallkation ist jedoch ein wesentlicher Bestandteil des Elektro17ten und das Amoniiimkationl falle vorhanden, soll ein molaren Verhältnis von 2 : 1 IM4 zu Na und/oder K im Elektro-17ten nicht überschreiten.
  • Der Elektrolyt zuse phoophatanionen und Ohromat- (oder äquivalenige) Anionen und Natrium- und/oder Kallumkationen enthalten. Bei der Herstellung des Elektrollten werden keine anderen Anionen *unser# falle erwünscht,-, 7luoridanioneng und keine anderon Kationen ausser# falle-erwüntschtg Immoniumkationen zu der Lösung gegeben. Sehr gute Ergebnisse worden bei Verwendung einer Lösung erzielt, die von 095 bis 018 Hol Phoaphat pro 1; von 093 bis 095 Hol Chromat (oder lquivalente) pro 1; von 0 bin 098 Wol Pluorid pro 1 enthält und mindestens eines der HAroxy4o den NatrIums und Kaliu» in einer Menge vorliegt$ die ausreicht, um ein pH zwischen PR 7 und PR 10 zu bilden. Die Blektrolyse oder der-Beachichtungevorgang kam bei einer Badtexper"" von 250 - 10100 0 durchgeführt verdeng vorzugeweine wied aber die Temperatur den Bades zwischen 600 0 und 951v gehalten. Eine Reihe von Metallen$ wie beispielsweise Aluminiumt Magnesium und Zink# zeigen hohe elektrischen Viderstandt wenn sie in für Überzüge geeigneten Elektrolyten anodisch gemacht werden. Dieser Widerstand ist teilweise auf den auf der Oberfläche der Anode gebildeten Überzug zurÜckzuführen. Für je- des Metall-Elektrolyt-Bystem gibt es eine Höchätspannung und wenn diese überschritten wirdl tritt ein elektrischer Durchschlag auf und an der Anodenoberfläche wird Yunkenbildung be- obachtet. Zwischen Oberflächen, die mit Funken- und solchen die ohne Funkenbildung behandelt sind, besteht ein Unterschied Im allgemeinen sind unter Funkenbildung hergestellte Filme härter und scheuerfester als ohne Punkenerosion bebildete 7ilme. Ohne Funkenbildung hergestellte Filme.-:können jedoch ausreichend sein, z.B4 in einigen Pälleng in denen die Überzüge gefärbt worden sollen. Bei der Durchführung der Elektrolyse nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird der zu beschichtende Gegenstand als eine Elektrode in das Bad eingesetzt und zu 2 Begi nn wird ein 60 Hertz Wechselstrom von 09108 - 1908 */cm der Elektrodenoberfläche zugetährt, bis die Pilmbildung eingeleitet ist" was durch Ansteigen der Spannung angezeigt wird. Die Stromdichte kann denn auf 0.027 - 0927 */cm 2 gesenkt oder kam bei der Ausgangshöhe gehalten werden, bis die Bilmbildung beendet ist. Die>zur Aufrecht.erhaltung dieser StromdIchte benÖ-tigte Spannung steigt mit zunehmender Dicke des Überzuges auf der Oberfläche de r Elektrode bis die Funkenbildung beginnt ziemlich rasch auf 30 bis 95 Volti um dann langsamer bis zur EndsPannung von 35 bis 110 Volt anzunteigen. Venn mi ein sehr dünner Überzug gewänscht wird, kann der Gegenstand aus dem Bad vor Auftreten der Ihinkenbildung entfernt worden. Gleichstrom ist für das erfindungogemänne Verfahren nicht geeignet.
  • Die folgenden Beispiele zeigen Bedingungeng unter denen zufriedenstellende Überzüge nach den Verfahren gemäße der Erfindung hergestellt worden. Mit den erfindungegezässen elektrolytischen Bad werden ausgezeichnete Überzüge auf Oberflächen von Zink und ZinkrIegierune gen erhalten. Der Belag ist hart$ haftet fest und hat ein gutes Aussehen. Es ist mit dieser Badzusammensetzung möglich, die Elektrolyse bei einer Spannung durchzuführen, die wesentlich geringer ist als diejenige des bekannten Elektrolyseverfahrenn zur Beschichtung von Zink. So beträgt die Endspannung beim erfindungsgemässen Verfahren nur 35 - 110 Volt. Es gibt auch kein Abgasproblea,» wie beim Aamoniakelektrolyten und es tritt*kein Verlust durch Verdampfen von wesentlichen Kationen auf .

Claims (2)

  1. a t o n t a n a ip r ü c h e. ]Clektrolytiaohen Verfahren zum Beschichten von Oberflächen von Zink und Zinklegierungen in einem Chromat- und Phosphationen sowie Yluoridionen enthaltenden wissrigen Bad, d a d u r o h S e k e n n z 9 1 c h n e t# dann unter Verwendung von Vochselstrom eine wässrige Lösung, die Phosphat (20.)-Anionen in einer Menge von etwa 093 - 3 Nol/l, Ohromat (0r04)-oder Nolybdat (N04)- oder Volframat (WO4)-oder Vanadat (VO 3 )-Anionen oder ein Gemisch davon in einer Gesamtmenge von etwa 0#1 - 3 Nol/1 oder Pluorid (F)-Anionen in einer Ilenge zwischen etwa 0 und 1 Hol/1 und Natrium- und/oder Kalium-Kationen enthältg wobei das Bad einen pH-Vert von etwa 5 - 1194 aufweist und mindestens eine der Elektroden mit exponierten Oberflächen aus Zink oder Zinklegierungen bestehtl der Elektrolyse unterworfen und diese bis zur Bildung den gewünschten Überzuges auf der Elektrode fortgesetzt wird.
  2. 2. Verfahren nach Ansprach II dadurch gekennzeichnetg dann die Temperatur den Bades auf etwa 60o - 95o 0 gehalten wirdl die Elektrolyse bei einer Stromdichte von etwa Op108 08 A/OM2 der Elektr'o denoberfläche durchgeführt wird, bis auf Aer Oberfläche mindestens der einen Elektrode Ainkenbildung auftritt# anschliessänd die Stromdichte auf etwa 09027 - 0927 A/cm2 der Blektrodenoberfläche gesenkt und die Elektrolyse 2mtgesetzt wird, bis die Anfangsspannung von 30 - 45 Volt auf einen Endwert von etwa 35 - 110 Volt angestiegen ist.
DE19641496747 1962-12-18 1964-01-15 Elektrolytisches Verfahren zur Beschichtung von Zink und Zinklegierungen Pending DE1496747A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6852427B1 (en) 2003-09-02 2005-02-08 Olin Corporation Chromium-free antitarnish adhesion promoting treatment composition

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US6852427B1 (en) 2003-09-02 2005-02-08 Olin Corporation Chromium-free antitarnish adhesion promoting treatment composition

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