DE1521837B1 - Process for cleaning and phosphating surfaces made of iron or zinc - Google Patents
Process for cleaning and phosphating surfaces made of iron or zincInfo
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Description
1 21 2
Es ist seit langem bekannt, kristalline Phosphat- der Oberfläche, bereits in der Reinigungszone einÜberzüge auf vorwiegend aus Eisen oder Zink be- geleitet wird und daß die gebildeten Kristalle als Keime stehenden Oberflächen aufzubringen, indem man sie wirken, auf denen sich die eigentliche Schicht in der mit einer wäßrigen sauren Lösung, die Zinkphosphat zweiten Spritzzone ausbildet. Ob dies nun zutrifft oder und einen Beschleuniger für die Schichtbildung ent- 5 nicht, ist es trotzdem zur Erzielung der besten Erhält, behandelt. Die Werkstücke können entweder in gebnisse vorteilhaft, wenn die Reinigungslösung so das Phosphatierungsbad eingetaucht oder mit der beschaffen ist, daß sie einen Phosphatüberzug zu bilden Lösung bespritzt werden. Die Oberflächen der Werk- in der Lage ist. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die stücke sind im allgemeinen jedoch mit Fett oder nach der Reinigung in der zweiten Spritzzone ananderem Schmutz verunreinigt und müssen daher vor io gewendete Phosphatierungslösung die gleichen schichtder Phosphatierung gereinigt werden. Bei Spritz- bildenden Komponenten enthält wie die Reinigungsverfahren werden die Oberflächen, bevor die Be- lösung. Eine derartige Verfahrensweise hat den zuhandlung in der Spritzzone zur Bildung eines Phosphat- sätzlichen Vorteil, daß die in der Reinigungszone Überzugs erfolgt, gründlich gereinigt durch Bespritzen verwendete Lösung, wenn die verunreinigt ist, vermit einer alkalischen Lösung, die einen oder mehrere 15 worfen und durch bereits in der zweiten Spritzzone oberflächenaktive Stoffe enthält. Eine derartige benutzte Lösung ersetzt werden kann, die ihrerseits Reinigungslösung kann fettige Ablagerungen sehr wieder durch frische Lösung ersetzt wird. Falls es wirksam von den Oberflächen entfernen. Sie darf erwünscht ist, kann die Lösung in der zweiten Spritzjedoch nicht in die Phosphatierungszone überge- zone ebenfalls ein oberflächenaktives Mittel enthalten, schleppt werden. Es ist daher erforderlich, die Ober- 20 um die Entfernung von etwaigen Fettresten zu gewährflächen zwischen Reinigung und Phosphatierung mit leisten, die in der ersten Zone noch nicht entfernt Wasser zu spülen. Zu diesem Zweck wendet man im worden sind. Wenn ein oberflächenaktives Mittel in allgemeinen zwei gesonderte Spülzonen an, wobei in der Phosphatierungslösung nicht verwendet wird, der zweiten Zone Frischwasser benutzt wird. Auch muß ein oberflächenaktives Mittel zugefügt werden, nach der Schichtausbildung ist es gebräuchlich zu 25 bevor sie für die erste Zone übernommen wird, oder spülen, und meistens werden nach dieser Spülung die es muß ein organisches Lösungsmittel darin emulgiert mit einem Überzug versehenen eisernen Oberflächen werden.It has long been known to have crystalline phosphate coatings on the surface, already in the cleaning zone is derived mainly from iron or zinc and that the crystals formed act as nuclei to apply standing surfaces by having them act on which the actual layer in the with an aqueous acidic solution that forms the zinc phosphate second spray zone. Whether this is true or and an accelerator for layer formation is not included, it is nevertheless necessary to achieve the best treated. The workpieces can either result in advantageous results if the cleaning solution so the phosphating bath is immersed or designed to form a phosphate coating Solution will be splashed. The surfaces of the work- able is. It is also advantageous if the However, pieces are generally covered with grease or after cleaning in the second spray zone Dirt contaminates and must therefore coat the same layer of the phosphating solution used before the phosphating solution Phosphating be cleaned. In the case of spray-forming components, we contain the cleaning process the surfaces are before the solution. Such a procedure has the purpose in the spray zone for the formation of a phosphate additional advantage that that in the cleaning zone Coating is done, thoroughly cleaned by spraying the solution used, if the contaminated, vermit an alkaline solution that threw one or more 15 and through already in the second spray zone contains surface-active substances. Such a used solution can be replaced by that in turn Cleaning solution can replace very greasy deposits with fresh solution. if it effectively remove from surfaces. It may be desired, but the solution can be in the second injection also do not contain a surface-active agent in the phosphating zone, be dragged. It is therefore necessary to allow the surface to remove any grease residues between cleaning and phosphating with strips that have not yet been removed in the first zone Rinse with water. For this purpose one applies im been. When a surfactant is in generally two separate rinsing zones, which are not used in the phosphating solution, fresh water is used in the second zone. A surface-active agent must also be added, after shift formation it is common to 25 before it is adopted for the first zone, or rinse, and usually an organic solvent is emulsified in it after this rinse coated iron surfaces.
noch mit einer Lösung bespritzt, die Chromationen Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren derstill sprayed with a solution that contains chromate ions
enthält. Eine übliche Spritzanlage umfaßt daher sechs Reinigung und anschließenden Aufbringung einescontains. A conventional spray system therefore comprises six cleaning and then applying one
Zonen. Jeglicher sichtbarer Rost oder Zunder wird 30 Phosphatüberzugs ohne zwischengeschaltete SpülungZones. Any visible rust or scale becomes phosphate coating without intermediate rinsing
normalerweise durch Anwendung eines geeigneten ist insbesondere nützlich, wenn der Phosphatüberzugnormally by applying an appropriate one is particularly useful when the phosphate coating
Entrostungsmittels vorder Behandlung in einer solchen in der Kälte aufgebracht wird, d.h. bei einer Tem-Rust removal agent is applied before treatment in such a cold, i.e. at a temperature
Phosphatierungsanlage entfernt. Um Raum und Kosten peratur von 4 bis 380C und gewöhnlich nicht überPhosphating plant removed. Around room and cost temperature from 4 to 38 0 C and usually not above
zu sparen, ist es natürlich erwünscht, die Anzahl der 210C. Wenn bei derartigen Verfahren zur ReinigungTo save, it is of course desirable to increase the number of 21 0 C. When using such methods of cleaning
Zonen soweit wie möglich zu verringern. 35 nämlich übliche, stark alkalische Reiniger verwendetReduce zones as much as possible. 35 namely common, strongly alkaline cleaning agents are used
Es wurde nun gefunden, daß die Oberflächen vorteil- werden, ergeben sich oft Schwierigkeiten, anscheinendIt has now been found that the surfaces become advantageous, difficulties often arise, apparently
haft durch Aufspritzen einer überzugbildenden be- weil die Metalloberflächen passiviert sind, so daß dannadhered by spraying on a coating that forms because the metal surfaces are passivated, so that then
schleunigten Zinkphosphatlösung, die zusätzlich ein die überzugbildenden Lösungen bei TemperaturenAccelerated zinc phosphate solution, which additionally forms the coating-forming solutions at temperatures
nichtionogenes oberflächenaktives Mittel und ge- von 38° C oder niedriger nicht zufriedenstellendnonionic surfactant and ge of 38 ° C or lower unsatisfactory
gebenenfalls ein organisches Lösungsmittel emulgiert 40 arbeiten.if necessary an organic solvent emulsified 40 work.
enthält, gereinigt werden können. Im Anschluß an eine Bei der Verwendung eines emulgierten Lösungsderartige Reinigung können die Oberflächen unmittel- mittels, z. B. Kerosin, in der Reinigungslösung ist bar mit der Phosphatierungslösung bespritzt werden. es besonders vorteilhaft, in der Kälte zu arbeiten, da Es wurde festgestellt, daß auf diese Weise zwischen die Flüchtigkeit des Lösungsmittels in der Kälte dann Reinigungsstufe und Aufbringen des Überzugs keine 45 gering ist, wodurch Verluste vermieden und Feuer-Zwischenspülungen erforderlich sind. Die erfmdungs- gefahr herabgesetzt wird. Ein Zusatz an Lösungsmittel gemäße Arbeitsweise hat daher den großen Vorteil, von bis zu 20 g/l ist geeignet. Vorzugsweise werden daß gegenüber den bekannten Anlagen mit sechs 1 bis 10 g/l verwendet. Wenn das Verfahren bei Zonen nur vier Zonen vorgesehen werden brauchen. höherer Temperatur durchgeführt wird, ist der Zusatz Mit Hilfe der überzugbildenden Zinkphosphatlösung 50 eines oberflächenaktiven Mittels gegenüber einem werden Fett und anderer Schmutz wirksam von den emulgierten Lösungsmittel vorzuziehen. Ein besonders Oberflächen entfernt. Wie bei den bekannten Ver- geeignetes oberflächenaktives Mittel ist ein Kondenfahren muß jedoch auch bei dem erfindungsgemäßen sationsprodukt eines Harzalkohols mit 20 Mol Verfahren sichtbarer Rost oder Zunder vorher von Äthylenoxid, das endständig mit einem Benzylrest den Oberflächen in geeigneter Weise beseitigt werden. 55 veräthert ist. Bei höheren Temperaturen ist die Ver-Überzugbildende Zinkphosphatlösungen haben ge- Wendung von emulgiertem Kerosin od. dgl. zur Verwöhnlich einen pH-Wert von 2,5 bis 4, während Beiz- besserung der Reinigungskraft in jedem Fall weniger lösungen üblicherweise einen pH-Wert von unter 1 notwendig. Die Menge an oberflächenaktivem Mittel aufweisen. beträgt zweckmäßig bis 5 g/l, vorzugsweise 0,1 bis 2 g/l.contains, can be cleaned. Following a use of an emulsified solution such The surfaces can be cleaned directly, e. B. Kerosene, is in the cleaning solution bar can be sprayed with the phosphating solution. it is particularly beneficial to work in the cold, since It was found that in this way between the volatility of the solvent in the cold then Cleaning level and application of the coating no 45 is low, thus avoiding losses and intermediate fire rinsing required are. The risk of invention is reduced. An addition of solvent Proper working method therefore has the great advantage, up to 20 g / l is suitable. Preferably be that compared to the known systems with six 1 to 10 g / l used. If the procedure is at Zones only need four zones to be provided. higher temperature is carried out, is the addition With the aid of the coating-forming zinc phosphate solution 50, a surfactant versus a Grease and other dirt are effectively preferable to the emulsified solvents. A special one Surfaces removed. As with the known suitable surfactant is a condensation must, however, also in the inventive sation product of a resin alcohol with 20 mol Process visible rust or scale beforehand from ethylene oxide, which is terminated with a benzyl residue removed from the surfaces in a suitable manner. 55 is etherified. At higher temperatures, the coating forms the deformation Zinc phosphate solutions have turned emulsified kerosene or the like into something unusual a pH value of 2.5 to 4, while the cleaning power improves the stain less in any case solutions usually require a pH value below 1. The amount of surfactant exhibit. is expediently up to 5 g / l, preferably 0.1 to 2 g / l.
Es ist Stand der Technik, daß überzugbildende Zink- 60 Zur Bildung des Überzugs in der Kälte wird mitIt is state of the art that coating-forming zinc-60 is used to form the coating in the cold
phosphatlösungen bei oder leicht über dem pH-Wert Vorteil eine Lösung verwendet, die sowohl Zink-phosphate solutions at or slightly above the pH value, use a solution that contains both zinc and
des Gleichgewichts phosphat als auch Mangan enthält, wobei der Mangangehalt bis zu 50 Gewichtsprozent des Zinkgehaltsthe balance contains phosphate as well as manganese, with the manganese content up to 50 percent by weight of the zinc content
3Zn(H2PO4)2 5=i Zn8(PO4)S + 4H3PO4 beträgt. Eine derartige Lösung dient zweckmäßig auch3Zn (H 2 PO4) 2 5 = i Zn 8 (PO 4 ) S + 4H 3 PO 4 . Such a solution is also expedient
65 als Grundlage für die in der Reinigungsstufe in der65 as the basis for the cleaning stage in the
betrieben werden. Es hat den Anschein, daß bei ersten Zone verwendete Lösung,operate. It appears that the solution used in the first zone,
dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bildung des Wie bei üblichen Spritzverfahren werden die nachThe process according to the invention, the formation of the As in conventional spraying processes are the after
Phosphatüberzugs, zumindest auf den reineren Teilen dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigten undPhosphate coating, at least on the purer parts, cleaned by the process of the invention and
phosphatierten Oberflächen anschließend durch zwei Spülzonen geführt, wobei es sich in der ersten Zone um eine Wasserspülung und in der zweiten um eine Spülung mit einer üblichen verdünnten Lösung von Chromsäure mit oder ohne Phosphorsäurezusatz handelt.phosphated surfaces are then passed through two rinsing zones, whereby it is in the first zone around a water rinse and in the second around a rinse with a common dilute solution of Chromic acid with or without added phosphoric acid.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil angewendet werden, wenn die mit einem Überzug versehene Oberfläche anschließend mit einem wasserverdünnten Anstrichmittel, insbesondere einem wasserverdünnten Grundlack, behandelt wird. In diesem Fall kann die zweite Spülstufe nach der Überzugsbildung mit Wasser durchgeführt werden oder mit einer wäßrigen Lösung, die einen pH-Wert zwischen 7 und 11 aufweist. Besonders gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn der wasserverdünnte Grundlack mit Hilfe eines elektrochemischen Verfahrens aufgebracht wird.The method according to the invention can be used with advantage when the with a coating then provided the surface with a water-thinned paint, in particular a water-thinned one Base coat, is treated. In this case, the second rinsing stage can take place after the coating formation can be carried out with water or with an aqueous solution with a pH between 7 and 11 having. Particularly good results have been obtained when the water-thinned base coat with the help of a electrochemical process is applied.
Stahlbleche wurden in vier Zonen wie folgt behandelt: In der ersten Zone wurden die Bleche 1 Minute bei 21°C mit einer Lösung folgender Zusammensetzung bespritzt:Steel sheets were treated in four zones as follows: In the first zone, the sheets were treated for 1 minute at 21 ° C. with a solution of the following composition splashed:
Zn 5,0 g/lZn 5.0 g / l
Mn 0,6 g/lMn 0.6 g / l
Fe+++ 0,01 g/lFe +++ 0.01 g / l
PO4 13,0 g/lPO 4 13.0 g / l
NO3 3,0 g/lNO 3 3.0 g / l
SO4 0,8 g/lSO 4 0.8 g / l
NaNO2 0,4 g/lNaNO 2 0.4 g / l
Weinsäure 0,6 g/lTartaric acid 0.6 g / l
Oberflächenaktives Mittel 0,5 g/lSurfactant 0.5 g / l
Kerosin 5 g/lKerosene 5 g / l
Als oberflächenaktives Mittel wurde ein Kondensationsprodukt eines Harzalkohols mit 20 Mol Äthylenoxid, das endständig mit einem Benzylrest veräthert ist, verwendet. Die Gesamtazidität dieser Lösung betrug 20 Punkte und die freie Azidität 0,4 Punkte. Unter Gesamtazidität wird die Anzahl Millimeter 0,1 normales NaOH, die zur Neutralisation von 10 ml der Lösung bis zum Phenolphthalein-Endpunkt erforderlich ist, verstanden. Die freie Azidität ist die Anzahl Millimeter 0,lnormales NaOH, die zur Neutralisation von 10 ml der Lösung bis zum Bromphenolblau-Endpunkt erforderlich ist.A condensation product of a resin alcohol with 20 moles of ethylene oxide, which is terminally etherified with a benzyl radical, is used. The overall acidity of this solution was 20 points and the free acidity was 0.4 points. The total acidity is the number of millimeters 0.1 normal NaOH, which is required to neutralize 10 ml of the solution to the phenolphthalein endpoint is understood. The free acidity is the number of millimeters of 0, normal NaOH, which are used for the Neutralization of 10 ml of the solution to the bromophenol blue endpoint is required.
In der zweiten Zone wurden die Bleche 1 Minute bei 21°C mit einer Lösung sonst gleicher Zusammensetzung, aber ohne oberflächenaktives Mittel und Kerosin, bespritzt.In the second zone, the sheets were treated for 1 minute at 21 ° C with a solution otherwise of the same composition, but without surfactant and kerosene, splashed.
In der dritten Zone wurden die mit einem Überzug versehenen Bleche 30 Sekunden bei 210C mit Wasser durch Aufspritzen gespült, und in der vierten Zone wurde 30 Sekunden bei 210C mit einer Lösung gespritzt, die 0,03 g/l CrO3 und 0,03 g/l H3PO4 enthielt. Die Bleche wurden dann im Ofen bei 120° C getrocknet. Es wurden ausgezeichnete, gleichförmig kristalline Phosphatüberzüge erhalten mit einem Schichtgewicht von 1,66 g/m2.In the third zone, the metal sheets provided with a coating were rinsed with water by spraying for 30 seconds at 21 ° C., and in the fourth zone a solution containing 0.03 g / l CrO 3 and was sprayed at 21 ° C. for 30 seconds Contained 0.03 g / l H 3 PO 4. The panels were then dried in the oven at 120 ° C. Excellent, uniformly crystalline phosphate coatings were obtained with a layer weight of 1.66 g / m 2 .
Stahlbleche wurden in ähnlicher Weise in vier Zonen nacheinembei etwas höherenTemperaturen arbeitenden Verfahren behandelt. Die Bleche wurden zunächst Minute bei 470C mit einer Lösung folgender Zusammensetzung bespritzt:Steel panels were similarly treated in four zones in a slightly higher temperature process. The metal sheets were initially sprayed for one minute at 47 ° C. with a solution of the following composition:
Zn 4,5 g/IZn 4.5 g / l
PO1 13,6 g/lPO 1 13.6 g / l
NO3 14,0 g/lNO 3 14.0 g / l
Weinsäure 0,3 g/lTartaric acid 0.3 g / l
NaNO2 0,3 g/lNaNO 2 0.3 g / l
Oberflächenaktives Mittel 0,5 g/lSurfactant 0.5 g / l
Als oberflächenaktives Mittel wurde das gleiche wie im Beispiel 1 verwendet. Die Gesamtazidität betrug Punkte und die freie Azidität 1,2 Punkte.As the surface active agent, the same as in Example 1 was used. The overall acidity was Points and the free acidity 1.2 points.
In der zweiten Zone wurden die Bleche wieder bei 47°C 1 Minute gespritzt mit einer Lösung der Zusammensetzung wie in der ersten Stufe mit dem Unterschied, daß das oberflächenaktive Mittel weggelassen wurde.In the second zone, the metal sheets were sprayed again at 47 ° C. for 1 minute with a solution of the composition as in the first stage with the difference that the surfactant is omitted became.
In der dritten Zone wurden die Bleche durch 30 Sekunden langes Spritzen mit Wasser bei 210C gespült, und in der letzten Zone wurden sie 30 Sekunden bei der gleichen Temperatur mit einer Lösung gespritzt, die 0,03 g/l CrO3 und 0,03 g/l H3PO4 enthielt.In the third zone, the sheets were rinsed by spraying with water at 21 ° C. for 30 seconds, and in the last zone they were sprayed for 30 seconds at the same temperature with a solution containing 0.03 g / l CrO 3 and 0, 03 g / l H 3 PO 4 contained.
Es wurden ausgezeichnete kristalline Überzüge vom Schichtgewicht 1,8 g/m2 erhalten. Die Qualität der Überzüge war ebensogut wie die von in üblicher Weise bei einem in sechs Zonen durchgeführten Verfahren auf Blechen erhaltenen.Excellent crystalline coatings with a layer weight of 1.8 g / m 2 were obtained. The quality of the coatings was just as good as that obtained on metal sheets in a conventional manner in a process carried out in six zones.
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