DE692667C

DE692667C - Verfahren zur Erzeugung feinkristalliner Phosphatschichten auf Zink, Eisen und deren Legierungen

Info

Publication number: DE692667C
Application number: DE1937M0139499
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Roesner; Walter Stenger
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1937-10-17
Filing date: 1937-10-17
Publication date: 1942-03-19

Description

Verfahren zur Erzeugung feinkristalliner Phosphatschichten auf Zink, Eisen und deren Legierungen Es ist bekannt, Gegenstände aus Zink, Eisen und deren Legierungen durch Behandlung mit Schwermetallphosphaten mit einer Schicht von unlöslichen Phosphaten zu versehen, die nach nachträglicher Behandlung mit Öl bzw. Farben und Lacken die Gegenstände weitgehend vor dem Rosten schützen. Die so erzeugten Schichten wurden hierbei jedoch nicht immer so feinkristallin und gleichmäßig, wie es für manche Zwecke wünschenswert wäre. Man war daher in solchem Fall gezwungen, die zu behandelnde Obgfläche vorher mit feinem Sand abzustrahlen und damit der Phosphatschicht die Struktur der gesandeten Oberfläche zu geben. Besonders bei .Gegenständen aus sog. Tief-Ziehblechen, gestanzten oder bearbeiteten Teilen ist die erhaltene Phosphatschicht zum Teil so grobkristallin und ungleichmäßig, daß ein mehrmaliger Lackauftrag nötig ist, um die Struktur der Phosphatschicht vollständig abzudecken. Dieser Umstand erschwerte die Einführung der Phosphatverfahren, da sie die Notwendigkeit einer mehrmaligen Lakkierung zur Folge hatte.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, in einfacher Art und ohne Zuhilfenahme einer Sandabstrahlung auf den genannten Metallen feinkristalline unlösliche Phosphatsahichten zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird auf die Oberfläche dieser Metalle vor der eigentlichen Behandlung mit Phosphatläsungen in einer besonderen Vorbehandlung aus angesäuerten Kupferlösungen eine geringe Menge Kupfer niedergeschlagen. Es handelt sich hierbei nicht etwa um Verkupferungen, wie sie zu Zwecken des Rostschutzes oder als Übetzug für die Kaltverformung hergestellt werden, bei denen ein zusammenhängender Überzug meßbarer Dicke angestrebt wird, sondern um außerordentlich geringe Mengen von Kupfer, wie sie mint bloßem Auge überhaupt nicht oder kaum noch wahrgenommen werden können, das sind etwa 4o bis 70mg Kupfer je Quadratmeter Oberfläche.
Das Verfahren der Erfindung wird zweckmäßig in der Weise ausgeführt, daß die zu behandelnden Gegenstände vor dem Phosphatieren in eine Lösung von Kupfersalzen getaucht werden. Hierbei wird, wenn die Tauchzeit und Temperatur entsprechend bemessen werden, eine geringe Menge Kupfer in der Größenordnung von 4o bis 70 mg Kupfer/m2 Oberfläche auf die Metalloberfläche zementiert. Das Kupfer kann dabei als Sulfat, Nitrat, Chlorid oder als anderes wasserlösliches Salz oder in Gemischen dieser Salze vorliegen. Für manche Zwecke ist es auch vorteilhaft, Komplexsalze anzuwenden. Die Wirkung bleibt im Grunde die gleiche. Man hat jedoch die Möglichkeit, je nach der Zeit, die für den Vorbehandlungsprozeß im Rahmen eines z. B. automatisch arbeitenden Gesamtarbeitsprozesses zur Verfügung steht, die eine oder andere der oben angeführten Kombinationen in entsprechender Konzentration und Temperatur zu wählen. Es ist dabei lediglich darauf zu achten, daß durch die Vorbehandlung 4o bis 70 mg/m2 Oberfläche aufgebracht werden. In heißen Bädern ist die Zementationsgeschwindigkeit naturgemäß gröber als in kalten Bädern, bei Komplexsalzen erheblich geringer als bei einfach aufgebauten Salzen, so daß die Zeit je nach den geschilderten Gesichtspunkten. festgelegt werden kann.
Besteht die Gefahr, daß durch das vorherige Beizen Reste von Beizsäure in das Vorbehandlungsbad eingeschleppt werden, so muß entweder ein säurebeständiges Komplexsalz gewählt werden oder aber das Kupfer in nicht komplex gebundener Form, z. B. als Sulfat oder Nitrat, vorliegen.
Ein Beispiel mag die Erfindung erläutern.
Tiefziehbleche und gestanzte Teile werden nach dem Entfetten I5 bis 30 Sekunden in eine kalte Lösung getaucht, die I g C U S 04 5 HZ O/Liter und 2 5 cm3 H2SO4 /Liter enthält. Bei dieser Tauchzeit ist mit dem Auge noch kein niedergeschlagenes Kupfer zu erkennen Nach der Tauchbehandlung werden die Teile gut gespült und in einem der üblichen Phosphatierungsbäder beispieisweise folgender Zusammensetzung nachbehandelt

18,5 g Zink/Liter,

23,5 g P2 05/Liter,

24,5 g N OB/Liter,

0,32 g Ni/Liter,

o,oI I g Cu/Liter.

Die erhaltenen. Schichten sind von vollkommen gleichmäßiger und feinkristalliner Struktur. Werden so behandelte Teile mit eignem Tauchlack nachbehandelt (Fahrrademaille), so ergibt sich, daß bereits der. Decklack, allein, die Phosphatschicht völlig abdeckt, während ohne Anwendung des Zwischenbades der Decklack allein nicht genügt, die Kristallschicht abzudecken. Der im letzten Fall erhaltene' Lacküberzug ist matter und etwas fleckig.
Der Zusatz von Kupfer zu Phosphatlösungen und seine gleichzeitige Niederschlagung auf denn, behandelten Oberflächen zusammen mit der Bildung einer Phosphatschicht ist an sich bekannt. Im vorliegenden Fall handelt es sieh jedoch nicht um einen Zusatz dieser Art zum Rostschutzbad, sondern um eine Vorbehandlung in einer kupferhaltigen Lösung in getrennten Bädern. Es hat sieh nämlich gezeigt, daß der Zusatz des Kupfers im Phosphatbad selbst nicht ausreicht, um die Verfeinerung der Struktur hervorzubringen, die praktisch gewünscht wird.
Eine Verfeinerung der Struktur der Phosphatschicht erhält man gleichfalls nicht, wenn man nach einem anderen bekannten Verfahren, z. B. galvanisch, eine Kupfer- oder Nickelschicht aufbringt, um die Oberfläche für den Angriff der Phosphatlösung weich zu mach. Die dabei nach den bekannten Vor-Schlägen aufgebrachten Schichten sind wesentlieh stärker als die erfindungsgemäß- aufzubringenden und haben keine Wirkung einer Verfeinerung der Phosphatschichten. Bringt man jedoch gemäß Erfindug 4o bis 7o mg Kupfer/m2 Oberfläche vor der Phosphatbehandlung auf die zu schützenden Metalle auf, so zeigt sich die neuartige. Wirkung einer Verfeinerung des kristallinen Phosphatniederschlags. Darüber hinaus hat auch die Vorbehandlung eine beschleunigende Wrkungauf die Bildung der Phosphatschicht, wie sie bei Zugabe von Kupfer in die Phdsphathä,der selbst beobachtet wurde. Man hat also hierdurch einen zusätzlichen Vorteil und ist in der Lage, die Phosphatierung auch in solchen Fällen zu beschleunigen, in denen sie mit kupferfreien Phosphatlbsungen vorgenommen wird. Ein weiteres Beispiel möge dieses erläutern.
Tiefziehbleche werden z. B. während 15 bis 30 Sekunden mit einer kalten Lösung, die I g Cu (N03) 2 . 3 H20/Liter und 2 5 ens schließend hieran wird eine Phosphatierung H N 03/Liter enthält, vorbehandelt. Anmit einer Lösung, die 5,0 g Zink/Liter, I8,5 g P205/Liter enthält, vorgenommen. Diese Nachbehandlung läßt sich, obwohl sonst keine Beschleuniger im Bad anwesend sind, in etwa I5 Minuten vollziehen und ergibt hierbei einen guten Rostschutz. Im übrigen zeigt auch diese Schicht die feinkristalline und gleichmäßige Struktur, wie sie für die anschließende Lackierung vorteilhaft ist.
Für viele Zwecke ist es vorteilhaft, wie in den Beispielen angegeben, einen geringen Überschuß an freier Säure dem Vorbehandlungsbad zuzugeben, um zu verhindern, daß durch irgendwelche Bestandteile, die aus vorhergehenden Arbeitsvorgängen in die Lösung eingeschleppt werden, die geringen darin enthaltenen Mengen an Kupfer ausgefällt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Erzeugung feinkristalliner Phosphatschichten auf Zink, Eisen und deren Legierungen, dadurch gekennmehnet, daß die zu behandelnden Gegenstände vor der Phosphatierung in angesäuerte Kupferlösungen gebracht werden unter soldhen Bedingungen an Zeit und Kanzentration, daß q0 bis 7o mg Kupfer/m2 Oberfläche auf diesen niedergeschlagen werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch- gekennzeichnet, -daß vor der Phosphatierung die zu behandelnden Gegenstände 15 bis 30 Sekunden in angesäuerte Kupferlösungen .gebracht werden, die etwa 0,25 g Kupfer im Liter enthalten.