DE1521852C2

DE1521852C2 - Verfahren zum Färben von Zink und Zinklegierungen mit einer Chromatierungslösung und einer organischen Farbstofflösung

Info

Publication number: DE1521852C2
Application number: DE1521852A
Authority: DE
Inventors: Minoru Ieyoshi; Kenji Kuwabara; Kazuhiko Nakade
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1964-03-10
Filing date: 1964-07-28
Publication date: 1975-05-28
Also published as: GB1043013A; DE1521852B1; US3405014A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Zink und Zinklegierungen durch Erzeugung einer Chromatschicht auf der Oberfläche des Metalls, Waschen der chromalisierten Oberfläche mit Wasser und Eintauchen in eine organische FarbstofTlösung.

Es wurden bereits verschiedene Versuche gemacht, durch das Aufbringen einer Chromatschicht das Aussehen und die Korrosionsbeständigkeit von Zink zu verbessern bzw. zu erhöhen.

So wurde beispielsweise die Chromsäure im Chromatierungsbad durch eine Fremdsäure ergänzt, iim dadurch die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Das Zusetzen einer Säure birgt jedoch die Gefahr in sich, daß die Oberfläche des Zinks bzw. der Zinklegierung fleckig wird. Es wurde auch schon der Vorschlag gemacht, die Erschöpfung der Chromatlösung beim Gebrauch durch den Zusatz geeigneter Verbindungen des dreiwertigen und des sechswertigen Chroms zu verhindern. Eine wesentliche qualitative Verbesserung kann hierdurch jedoch nicht erreicht werden.

Schließlich hat man auch versucht, eine Färbung einer Zink- bzw. einer Kadmiumoberfläche zu erreichen, indem man das Metall zunächst in eine Chromatierungslösung und anschließend in eine Farbstofflösung taucht, welche neben Essig-, Salpeter- und Schwefelsäure auch Fluor-, Chlor-, NO_:,- und Suifationen enthalten kann. Eine bemerkenswerte qualitative Verbesserung der Chromatschicht läßt sich jedoch bei diesem Verfahren nicht feststellen.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu überwinden. Es sollte eine Oberfläche erreicht werden, die sich durch Glätte und Fleckenlosigkeit auszeichnet und eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzt.

Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Chromatierung mit einer Chromsäurelösung durchgeführt wird, die ausschließlich ein anorganisches Chlorid und ein anorganisches Sulfat und außer der Chromsäure keine Mineralsäure enthält.

Damit wurde ein Verfahren geschaffen, welches die Herstellung einer gleichförmigen Chromatschicht gewährleistet, die einen hohen Glanz, hohe Adhäsion und gute Färbbarkeit zeigt, wobei die Korrosionsbeständigkeit der Schicht nach dem Färben nicht verringert ist.

Als anorganisches Chlorid, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann man z. B. nicht nur solche Alkalichloride wie Natriumchlorid, solche Erdalkalichloride wie Magnesiumchlorid und Calciumchlorid und die meisten der MelaUchloride wie Kobaltchlorid, Kupferchlorid, Zinkchlorid und Miükclchlorid aufzählen, sondern auch Ammoniumchlorid, das kein Metallchlorid ist, jedoch das gleiche Verhalten und die gleiche Wirkung zeigt wie die oben genannten. Besonders Natriumchlorid und Ammoniumchlorid gehören zu denjenigen Chloriden, die so billig und so wirtschaftlich sind, daß sie als sehr brauchbar für die Durchführung der vorliegenden Erfindung empfohlen werden.

Als anorganisches Sulfat werden solche Alkalisulfate wie Natriumsulfat, solche Erdalkalisulfate wie Calciumsulfat und Magnesiumsulfat, und viele der Metallsulfate wie Zinksulfat, Kupfersulfat, Nickelsulfat, Chromsulfat und Titansulfat verwendet.

Bei der Chromatierung kann eine Lösung, die Chromsäure als Hauptbestandteil, 10 bis 50 g/l eines solchen Chlorids und Sulfats, wie sie oben erwähnt sind, enthält, für ein Chromatbad verwendet werden, und eine aus Zink oder einer Zinklegierung hergestellte Metallplatte kann in die Lösung eingetaucht und bei einer Badtemperatur von 15 bis 60° C 5 bis 120 Sekunden behandelt werden. Die nach einem solchen Verfahren behandelte Metallplatte zeigt ausgezeichneten Glanz auf Grund der gleichzeitigen Wirkungen von Erosion durch Chlorionen und chemisches Polieren durch das Metallsulfat, und es wird

ίο eine Chromatschicht von hoher Adhäsionskraft gebildet. Selbst wenn die Metallplatte zu Zierzwecken gefärbt wird, wird die Korrosionsbeständigkeit der Chromatschicht überhaupt nicht herabgesetzt.

Ein Beispiel des Glanzwertes der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Chromatschicht ist in der folgenden Tabelle im Vergleich zu den Werten für übliche Produkte wiedergegeben.

Prüfstücke 25	Glanzgrade (Werte der Reflexion auf einer Spiegel oberfläche bei 6O⁰C)
Chromatschicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren	342
30 Chromatschicht nach bekanntem Verfahren ...	167
Technisch vorbeschichtetes, galvanisiertes Stahlblech..	80
35 Goldgefärbtes, anodisiertes Aluminiumblech	190

Das heißt, daß der Glanzgrad der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Schicht mehr als zweimal so hoch ist wie der einer Chromatschicht, die durch Zugabe von starker Säure wie Schwefelsäure, Salpetersäure oder Salzsäure bei dem bekannten Verfahren gebildet ist.

Die folgenden typischen Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

B e i s ρ i e 1 I

Ein Chromatbad, das aus 100 g/l Chromsäure, 10 g/l NH.,C1 und 30 g/I Zinksuifat bestand, wurde hergestellt. Wenn eine Zink platte in diese Lösung eingetaucht und bei einer Badtemperatur von 30°C für 10 Sekunden behandelt wurde, wurde eine gleichförmige glänzende Chromatschicht von hoher Adhäsionskraft auf der Oberfläche des Zinkbleches gebildet. Wenn das Zinkblech, auf welchem so eine Chromatschicht gebildet war, mit Wasser gewaschen und dann in eine Färblösung mit einem Gehalt von 2 g/I eines gelben Alizarinfarbstoffes, wie beispielsweise des Alizaringelbfarbstoffes 3-Nitroanilin-Natriumsalicylat, bei 60"C für 10 Minuten eingetaucht wurde, wurde es gelb gefärbt. Wenn dieses gefärbte Blech mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde, erhielt man eine schöne gelbe Zinkplatte, die lange andauernden praktischen Gebrauch aushielt.

Claims

3 4

In einem Salzsprühtest, beispielsweise unter den wie im Beispiel 1 wurde eine gleichförmig glänzende

folgenden Bedingungen: Chromatschicht von hoher Adhäsionskraft an der

■ , Oberfläche des Zinkbleches gebildet. Die Färbbarkeit

Salzwasser 5J₀ _{und dje} K_orrosj_onsb_eständigk.eit nach Färben dieses

Temperatur 35°C 5 Bleches waren die gleichen wie im Beispiel 1.

Sprühdruck durch die Düse 15 kg/cm²

Lage der Probe um 3O" zur Vertikalen B e i s ρ i e 1 5

geneigt

Sprühzeit 100 Stunden , _Λ ^Ε'^η Chromatierungsbad aus 100 g/l Chromsäure,

ίο 10 g/l Kupferchlorid und 30 g/l Kupfersulfat wurde

wurde überhaupt kein weißes Korrosionsprodukt ge- hergestellt. Beim Eintauchen eines Zinkbleches in

bildet, die Farbe verblaßte nicht, und es zeigte sich diese Lösung und bei Behandlung in der gleichen

eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit. Weise, wie im Beispiel 1 angegeben, wurden die

gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 2 ^X5 .

Beispiel 6

Ein spritzgegossenes Produkt aus einer Zinklegierung mit einem Gehalt von 4% Aluminium, 3% Beim Eintauchen eines Zinkbleches und bei Be-Kupfer und 0,05 °/o Magnesium wurde in eine Chro- handlung in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 in maüösung getaucht, die aus 80 g/l Chromsäure, zo einem Chromatierungsbad, das aus 100 g/l Chrom-10 g/l Kochsalz und 30 g/l Kupfersulfat bestand, und säure, 10 g/l Magnesiumchlorid und 30 g/l Zinksulfat wurde bei 4O⁰C für 3 Sekunden behandelt. bestand, wurden die gleichen Ergebnisse'erhalten.

Wenn das Zinkspritzprodukt, auf welches auf diese

Weise eine Chromatschicht aufgebracht war, mit B e i s ρ i e 1 7

Wasser gewaschen und in eine Färblösung mit einem 25

Gehalt von 2 g/l eines roten Alizarinfarbstoffes, bei- Ein Chromatierungsbad aus 100 g/l Chromsäure,

spielsweise Natrium-l^-dihydroxyanthrachinon-S-sul- 10 g/l Natriumchlorid und 30 g/l Natriumsulfat wurde

fonat, bei 6O⁰C für 3 Minuten eingetaucht wurde, hergestellt. Beim Eintauchen eines Zinkbleches in diese

wurde es rot gefärbt. Nach Waschen dieses Produktes Lösung und bei Behandlung in der gleichen Weise wie

mit Wasser und nach Trocknen wurde ein schön rot- 30 im Beispiel 1 wurde eine glänzende Chromatschicht

gefärbtes spritzgegossenes Erzeugnis mit hoher Kor- von ausgezeichneter Adhäsion an der Oberfläche des

rosionsbeständigkeit erhalten. Zinkbleches gebildet. Die Färbbarkeit dieses Zinkbleches zeigte die gleichen günstigen Ergebnisse wie

Bei spiel 3 im Beispiel 1.

Ein sogenanntes Zinklegierungsblech mit einem

Gehalt an 0,4 bis 3,0% Kupfer, 0,05 bis 0,16% Beim Eintauchen eines Zinkbleches und bei BeTitan und 0,02 bis 0,03% Chrom wurde in eine handlung unter den gleichen Bedingungen wie im Chromatlösung eingetaucht, die aus 80 g/I Chromsäure, Beispiel 1 in ein Chromatbad, das aus 100 g/I Chrom-20 g/l Ammoniumchlorid und 30 g/l Zinksulfat zu- 40 säure, 10 g/l Ammoniumchlorid und 30 g/l Magnesammengesetzt war. Das Blech wurde bei Zimmer- siumsulfat bestand, wurde eine gleichförmig glänzende temperatur 20 Sekunden behandelt. Chromatschicht auf der Oberfläche des Zinkbleches

Wenn das Zinklegierungsblech, auf dem auf diese gebildet. Die Korrosionsbeständigkeit dieses Zink-Weise eine Chromatschicht gebildet war, mit Wasser bleches nach Färben in der gleichen Weise wie im gewaschen und dann in eine Färblösung mit einem 45 Beispiel 1 ergab ausgezeichnete Ergebnisse.
Gehalt von 2 g/I eines grünen AlizarinfarbstDffes, wie
beispielsweise Natrium-l^-di-o-sulfo-p-tolylaminoanthrachinon 5 Minuten eingetaucht wurde, wurde es

grün gefärbt. Nach Waschen dieses gefärbten Bleches Patentanspruch:

mit Wasser und nach Trocknen wurde ein schön 50

grüngefärbtes Zinklegierimgsblech mit hoher Kor- Verfahren zum Färben von Zink und Zink-

rosionsbeständigkeit erhalten. legierungen durch Erzeugung einer Chromatschicht auf der Oberfläche des Metalls, Waschen

B e i s ρ i e 1 4 der chromatierten Oberfläche mit Wasser und Ein-

55 tauchen in eine organische Farbstofflösung, d a-

Ein Chromatierungsbad aus 100 g/l Chromsäure, durch gekennzeichnet, daß die Chro-10 g/l Kobaltchlorid und 30 g/l Zinksulfat wurde her- matierung mit einer Chromsäurelösung durchgestellt. Beim Eintauchen eines Zinkbleches in diese geführt wird, die ausschließlich ein anorganisches Lösung und bei Behandlung in der gleichen Weise Chlorid und ein anorganisches Sulfat enthält.