DE2402702A1

DE2402702A1 - Verfahren zur phosphatierung von metallen

Info

Publication number: DE2402702A1
Application number: DE2402702A
Authority: DE
Inventors: Colin Smith
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1973-02-09
Filing date: 1974-01-21
Publication date: 1974-08-22
Also published as: JPS49125237A; BR7400898D0; CA1020850A; ZA74440B; FR2217438A1; US3870573A; GB1408702A; JPS5320257B2; AU6478174A; FR2217438B1

Description

METALLGESEILSCHAi¹T Frankfurt a.M. , den 17.1.74

Aktiengesellschaft .__ _/fflff.

Frankfurt a.M. .ur.Br/iiwi Ο/Π97Π?

Reuterweg U ZhUZ /UZ

prov.Ho-. 7161 M

Verfahren zur Phosphatierung von Metallen

Es ist gut bekannt, Phosphatüberzüge auf Metalloberflächen zu bilden durch Behandlung mit einer sauren Phosphatierungslösung, d.h. durch Anwendung eines wässrigen Mittels, das Schwermetallionen ( z.B. Zn, Mn, Mg oder Fe ) und Phosphationen enthält, auf die Oberflächen. Eines der ständigen Probleme bei Phosphatierungsverfahren ist die Anreicherung einer festhaftenden Verkrustung an den für die Lagerung, Heizung und Anwendung der Phosphatlösung verwendeten Apparaturen z.B. am Badbehälter und insbesondere an den verwendeten Spritzvorrichtungen, Düsen und Heizaggregaten. Die Krustenbildung kann so schwerwiegend werden, daß die Durchflußgeschwindigkeiten erniedrigt werden und, wenn die Anwendung im Spritzen erfolgt, Änderungen der Spritzabmessungen auftreten können, so daß es schwierig wird, eine gleichmäßige Anwendungsbemessung beizubehalten. Die Krustenbildung an Heizaggregateh verursacht einen ungenügenden Wärmeaustausch und Probleme der Temperaturhaltung .

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Die Krustenbildung hat verschiedene Ursachen. Eine liegt darin, daß die mit dem Mittel behandelte Metalloberfläche durch das Mittel angegriffen wird, was zu einer Lösung des Metalls führt, welches dann mit dem Phosphat unter Steinbildung reagiert. Eine weitere ist die, daß die Phosphatierungsmittel selbst zur Dissoziation unter Krustenbildung neigen können.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Krustenbildung zu verhindern oder deren Ausmaß zu erniedrigen, indem man der Phosphatierungslösung ein hochmolekulares Dispergierungsmittel zusetzt, das in der Phosphatierungslösung stabil und wirksam ist. Es wurde gefunden, daß Dispergierungsmittel in Form von Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukten für den beabsichtigten Zweck gut geeignet sind. Diese sind anionische hochmolekulare Verbindungen. Sie werden gewöhnlich als Salz, im allgemeinen als Natrium- oder anderes Alkalisalz zur Verfügung gestellt, liegen in der Lösung jedoch gewöhnlich als Säure vor.

Vorzugsweise werden als Dispergierungsmittel Stoffe der Formel

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worin η eine Zahl von 2 bis 8 einschliesslich ist, verwendet und deren Salze.

Ein besonders geeignetes Material ist das von der Firma Ciba-Geigy ( U.K.) limited unter dem Handelsnamen "Belloid" verkaufte Produkt, z.B. "Belloid" SFD.

Das Dispergierungsmittel kann in einer beliebigen Menge verwendet werden, die zur Erzielung verbesserter Ergebnisse wirksam ist. Die erfindungsgemäß erzielte Verbesserung besteht sehr vorwiegend in einer Veränderung der Art der Ablagerung, die gebildet wird. So wird anstelle einer Ablagerung, die als Kruste ausgebildet wird und festhaftend ist, eine Ablagerung in Form eines leicht entfernbaren Niederschlages oder Schlamms gebildet. Obwohl somit die Anlage zwar von Zeit zu Zeit zur Entfernung des Schlammes gereinigt werden muß, kann diese Reinigung jedoch sehr einfach durchgeführt werden. z.B. durch bloße Schlauchbehandlung der Ablagerung tragenden Oberflächen.

Im allgemeinen wird eine unzureichende Verbesserung erzielt, wenn die llenge an Dispergiermittel in der Phosphatierungslösung weniger als 0.0005 f° beträgt. Es ist im allgemeinen nicht notwendig, mehr als 0,1 fo zuzusetzen. Beste Ergebnisse werden gewöhnlich erhalten mit Mengen von 0.001 bis 0.01 ^

Das hochmolekulare Dispergiermittel kann beliebigen üblichen Phosphatierungslösungen zugesetzt werden, die Metallionen und Phosphationen enthalten und für die Phosphatschichtbildung brauchbar sind. Die Lösung kann z.B. eine Zinkphosphatlösung oder die Lösung anderer schichtbildender Phosphate ( z.B. Mg-, Mn-

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oder Fe-Ionen enthaltend ) sein. Es kann sich auch um eine Lösung nichtschichtbildender Phosphate,z.B. eine Natriumphosphatlösung, handeln. Solche lösungen sind anfänglich im allgemeinen zwar frei von Schwermetallionen, und dann liegt die Krustenbildung nicht als Problem vor. Während des Gebrauchs lösen sich jedoch Eisen oder andere Metalle aus der behandelten Oberfläche, so daß sich eine eisenhaltige Lösung ergibt. Demgemäß kann dann die Krustenbildung wieder ein Problem werden, obwohl der Gehalt an Eisen niedriger sein kann als die Menge an Schwermetallionen in einer Lösung schichtbildender Phosphate, und eine Krustenbildung kann auf die erfindungsgemäße Weise erniedrigt oder verhindert werden.

Das Dispergierungsmittel kann wässrigen oder nichtwässrigen Konzentraten zugegeben werden, die vor dem Gebrauch zur Herstellung einer Arbeitslöaung verdünnt werden, oder es kann auch dem Phosphatierungsbad direkt zugesetzt werden. Die oben angegebenen Mengen für das Dispergiermittel und oberflächenaktive Mittel beziehen sich auf das Volumen der Arbeitslösung.

Zusätzlich zu den Metall- und Phosphationen kann die Lösung verschiedene Zusätze enthalten. Die Konzentration der verschiedenen Komponenten der Lösung wird man im Hinblick auf die Verwendung auswählen. Leichtere Überzüge und damit niedrigere Konzentrationen sind zum Beispiel erforderlich, wenn der Überzug als Grundlage für die Lackierung dienen soll, als wenn er Korrosionsschutz bewirken soll. Typische Konzentrationen und Komponenten sind die Folgenden:

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-5-	2402702	Konzentrationsbereich
Komponenten	0-10OgA
Ca⁺⁺	1- 5OgA
Zn⁺⁺	0-25OgA
NO'	1-10OgA
A	0- 5OgA
Na⁺	0- 10ff/1
Fe⁺⁺ '

Verschiedene Modifizierungsmittel können zugesetzt werden, z.B. Nitrit ( ca. 0.05 - 1gA )> Fluoridionen ( ca. 0,01 - 5g/l), Chlorat ( ca. 0,5-1OgA ); vaaA Nickelionen ( ca. 0,01-4g/l).

Die Überzugsmittel können hergestellt und verwendet werden in den Standardverfahren, beispielsweise wie in den deutschen Offenlegungsschriften 2 106 626 und 2 239 813 beschrieben. So werden die zu behandelnden Metalloberflächen normalerweise gereinigt, gespült und dann mit der Zinkphosphatlösung behandelt, üblicherweise durch Spritzen oder Tauchen. Übliche weitere Behandlungen, wie Spülen und Trocknen, können durchgeführt werden. Die Anwendung der Behandlungslösung erfolgt normalerweise bei erhöhten Temperaturen, z.B. bei 38 - 93⁰C, vorzugsweise 54- 77°C. Die behandelten Metalloberflächen können Oberflächen von Zink oder Aluminium oder diese vorwiegend enthaltende Legierungen und Eisen und Stahl sein.

Beispiel

Es wurde eine Phosphatierungslösung folgender Zusammensetzung hergestellt: O.87S PO₄, 0.95^ HO₃, 0.63 # Zn, 0.002$ Ni, 20 Gesamtpunkte, 4 Punkte freie Säure. Sie wurde im Spritzen bei 65⁰C auf Stahlwerkstücke angewendet. Es wurde

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festgestellt, daß während des Gebrauchs Schlamm und Verkrustungen gebildet wurden. Die Verkrustungen waren fest anhaftend, und der Schlamm war sehr schwierig "befriedigend zu entfernen.

Das Verfahren wurde wiederholt mit der Abänderung, daß der Lösung 0.004 $ Belloid SFD zugesetzt wurde. Es zeigte sich, daß sich nach der gleichen Durchsatzdauer im wesentlichen die gleiche Menge.Ablagerungen gebildet hatte, die jedoch sehr leicht zu entfernen waren und zwar durch bloßes Abspritzen der Apparatur mit dem Schlauch.

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Pat ent anspräche

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Claims

Patentansprüche

ί1)^; Verfahren zur Verminderung der Krustenbildung "bei der Phosphatierung von Metallen mit einer Schwermetallionen enthaltenden wässrigen sauren Phosphatierungslösung, vorzugsweise Zinkphosphatlösung, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösung ein Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukt oder dessen Salz zugesetzt wird.
2) Verfahren nach Anspxich 1, dadurch gekennzeichnet, daß' ein Kondensationsprodukt der Formel

worin η eine Zahl von 2 "bis 8 einschliesslich ist, oder deren Salze, verwendet werden.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß das Kondensationsprodukt in einer Menge von O.OOO5 bis 0.1, vorzugsweise von 0.001 bis 0.01 Gew.-^, zugesetzt wird.

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