DE4222524A1 - Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten Phosphatierbades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines verbrauch­ ten Phosphatierbades durch das Entfernen von organischen Zersetzungs­ produkten.

Die Erzeugung von Phosphatschichten auf Eisen- und Stahloberflächen für die Erleichterung der spanlosen Kaltverformung in Verbindung mit Schmiermitteln, für den Korrosionsschutz in Verbindung mit Ölen, Wachsen oder Lacken und für die Isolation von Metalloberflächen gegen den Durchtritt elektrischer Ströme ist bekannt (Dettner/Elze, Handbuch der Galvanotechnik, Band III, Carl Hanser Verlag München 1969). Das sogenannte Phosphatieren erfolgt in der Regel derart, daß im Tauch- oder Spritzverfahren die metallischen Oberflächen mit einer Lösung von Schwermetallphosphaten und freier Phosphorsäure behandelt werden.

In diesem Zusammenhang ist auch bekannt, daß durch die Zugabe von sogenannten Beschleunigern entweder die Anwendungstemperatur bei gleichen Tauchzeiten um etwa 30 bis 55°C abgesenkt oder bei gleicher Anwendungstemperatur die Tauchzeit um die Hälfte verkürzt werden kann. Außerdem zeichnen sich derartige Beschleuniger durch eine stark akti­ vierende Wirkung aus, wodurch man auf außerordentlich schwer zu phosphatierenden Oberfläche eine einwandfreie Phosphatschicht erhält.

Als Beschleuniger werden oftmals organische Verbindungen eingesetzt. Deren Nachteil besteht darin, daß sich ihre Abbauprodukte im Phospha­ tierbad anreichern und mit wachsender Standzeit des Bades zu einem unkontrollierten Ballast an organischen Stoffen führen, die die Quali­ tät der Phosphatschichten beeinträchtigen. Als weitere Quelle organi­ scher Abbauprodukte kommen noch perunlösliche Inhibitoren, Öl- und Seifenrückstände hinzu. Neben den üblichen Regenerierungsmaßnahmen eines Phosphatierbades wie Einstellung des Säureverhältnisses und Entfernung des entstehenden Badschlammes war man daher zur Begrenzung des Gehaltes an unerwünschten organischen Stoffen gezwungen, stets einen bestimmten Teil des Badvolumens zu verwerfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regenerie­ rung eines verbrauchten Phosphatierbades zu entwickeln, das den nega­ tiven Einfluß organischer Abbauprodukte auf die Qualität der abge­ schiedenen Phosphatschichten verhindert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Phosphatier­ lösung 10 bis 50 g pro Liter Aktivkohle zugesetzt werden, die Phospha­ tierlösung intensiv gerührt wird und anschließend die Aktivkohleteil­ chen abfiltriert werden.

Die Phosphatierlösung wird mit der Aktivkohle während der gesamten Einwirkungszeit in Bewegung gehalten, so daß die Aktivkohleteilchen in eine sehr innige Berührung mit den zu adsorbierenden Stoffen kommen. Dadurch wird erreicht, daß der mit fortschreitender Standzeit des Phosphatierbades entstehende Ballast an organischen Stoffen und deren Zersetzungsprodukten wirkungsvoll aus der Phosphatierlösung entfernt werden kann. Auf diese Art und Weise ist es möglich, regulierend auf dem Gehalt an organischen Stoffen im Phosphatierbad einzugreifen, das heißt ihn ganz oder teilweise zu entfernen, damit sein Gehalt wieder entsprechend den vorgegebenen Betriebsbedingungen neu eingestellt werden kann.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Stand­ zeit eines Phosphatierbades wesentlich erhöht werden kann. Anstelle eines Verwerfens eines bestimmten Teiles der Phosphatierlösung zur Regulierung deren organischer Bestandteile tritt deren Entfernung durch eine einfache Behandlung mit Aktivkohle. Nach einer Neueinstel­ lung des organischen Beschleunigers besitzt ein derart regeneriertes Phosphatierbad wieder seine volle Gebrauchsfähigkeit.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unter­ ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

So soll nach Anspruch 2 und 3 die Aktivkohle in Pulverform und in Form einer wäßrigen Aufschlemmung dem Phosphatierbad zugesetzt werden. Pulverförmige Aktivkohle eignet sich wegen ihrer großen Oberfläche insbesondere für die Regenerierung von stark organisch belasteten Phosphatierbädern. Durch die Zugabe der Aktivkohle in Form einer Aufschlemmung, beispielsweise ein Gewichtsteil Kohle und vier Ge­ wichtsteile Wasser, läßt sich diese problemlos in die Phosphatierlö­ sung einrühren. Durch eine derartige Handhabung wird das lästige Stauben der Aktivkohle vermieden.

Nach Anspruch 4 soll die Phosphatierlösung 5 bis 10 Minuten mit der Aktivkohle gerührt werden. Die Behandlungszeit der Phosphatierlösung richtet sich nach dem Gehalt an organischen Verunreinigungen und nach der Menge der eingesetzten Aktivkohle.

Nach Anspruch 5 soll die Regenerierung der Phosphatierlösung diskon­ tinuierlich in Intervallen erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt dies nach einer visuellen Kontrolle des Phosphatierbades. Mit fortschrei­ tender Phosphatierdauer verändern die organischen Abbauprodukte das Aussehen der Phosphatierlösung von hellgrün zu dunkleren braunen farbtönen. Nach Eintritt der dunkelbraunen Färbung der Lösung ist mit der Aktivkohlebehandlung zu beginnen. Diese Behandlung kann abgebro­ chen werden, wenn durch eine eingetretene Entfärbung der ursprüngliche Farbton einer neu angesetzten Phosphatierlösung wieder erreicht wird.

Auch kann nach Anspruch 6 eine kontinuierliche Behandlung der Phospha­ tierlösung mit Aktivkohle erfolgen, so daß sich die Phosphatierlösung stets im Zustand höchster Reinheit befindet. Dies setzt allerdings voraus, daß die notwendigen organischen Bestandteile des Bades, wie beispielsweise organische Beschleuniger, ebenfalls kontinuierlich zugesetzt werden.

Schließlich kann nach Anspruch 7 die Phosphatierlösung bei ihrer Betriebstemperatur von 80 bis 85°C mit Aktivkohle versetzt werden.

Dies hat den Vorteil, daß die Regenerierung des Phosphatierbades parallel zum Phosphatierungsprozeß erfolgen kann. Außerdem verringert sich bei erhöhten Temperaturen der Phosphatierlösung deren Behand­ lungszeit mit Aktivkohle.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläu­ tert:

Ein Zinkphosphatierbad mit üblichen Gehalten an Phosphorsäure, Zink­ oxyd, Natriumnitrat, Eisen, Nickel, Oxalaten und organischem Beschleu­ niger auf Basis Nitrobenzolsulfonsäure wurde mehrere Wochen zur Erzeu­ gung von Zinkphosphatschichten auf Stahloberflächen mit einer Dicke von 8 bis 15 µ bei einem Schichtgewicht von 10 bis 35 g pro Quadratme­ ter eingesetzt.

Die Farbe hellgrün des neu angesetzten Phosphatierbades veränderte sich mit steigender Phosphatierzeit über hellbraun bis zu dunkelbraun. Mit Eintritt der dunkelbraunen Färbung der Phosphatierlösung wurde ein starkes Nachlassen der Phosphatbildungsreaktion beobachtet, so daß immer mehr Stahlbänder in einem zusätzlichen Arbeitsgang nachphospha­ tiert werden mußten.

Die Farbänderung einer frisch angesetzten Phosphatierlösung zu immer dunkleren Tönen und der damit verbundene Rückgang der Phosphatbil­ dungsreaktion ist mit einer unkontrollierten Zunahme an organischen Stoffen im Phosphatierbad verbunden. Die Zunahme des Gehaltes an organischen Stoffen bzw. an deren Zersetzungsprodukten in der Phospha­ tierlösung resultiert aus einer Anreicherung von Abbauprodukten an organischem Beschleuniger, Inhibitoren sowie Öl- und Seifenrückstän­ den. Organische Inhibitoren werden in der Regel Beizsäuren zugesetzt und sollen den Angriff der Säure auf das Grundmetall reduzieren. Sie werden an der Metalloberfläche so fest adsorbiert, daß sie auch nach gründlichem Spülen haften bleiben und so in das Phosphatierbad gelan­ gen können. Ölreste gelangen durch mangelhaft entfettete Bänder und Seifenrückstände durch ein Nachphosphatieren von bereits phosphatier­ ten und beseiften Stahloberflächen in das Phosphatierbad.

Ein derartiges, durch organische Verbindungen verunreinigtes Phospha­ tierbad wurde bei seiner Betriebstemperatur von etwa 80°C mit 20 g Aktivkohle pro Liter Phosphatierlösung versetzt. Die Aktivkohle wurde pulverförmig in Form einer wäßrigen Aufschlemmung, die ein Gewichts­ teil Kohle und sieben Gewichtsteile Wasser enthielt, der Phosphatier­ lösung zugegeben. Danach erfolgte ein intensives Rühren der mit Aktiv­ kohle versetzten Phosphatierlösung. Nach acht Minuten wurde eine Trennung von Aktivkohle und Phosphatierlösung durch einen Filtrations­ vorgang vorgenommen. Die filtrierte Phosphatierlösung zeigte den hellen Farbton einer neu angesetzten Lösung und erbrachte nach einer Neueinstellung des Gehaltes an organischem Beschleuniger einwandfreie Phosphatschichten.

Claims (7)

1. Verfahren zum Regenerieren eines verbrauchten Phosphatierbades durch das Entfernen organischer Zersetzungsprodukte, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Phosphatierlösung 10 bis 50 g pro Liter Aktivkohle zugesetzt werden, die Phosphatierlösung intensiv gerührt wird und anschließend die Aktivkohleteilchen abfiltriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktiv­ kohle in Pulverform zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle dem Phosphatierbad in Form einer wäßrigen Aufschlemmung zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phospha­ tierlösung mit der Aktivkohle 5 bis 10 Minuten gerührt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behand­ lung der Phosphatierlösung mit Aktivkohle diskontinuierlich in Inter­ vallen erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behand­ lung der Phosphatierlösung mit Aktivkohle kontinuierlich erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phospha­ tierlösung bei einer Betriebstemperatur von 80 bis 90°C mit der Aktiv­ kohle behandelt wird.