DE709458C

DE709458C - Verfahren zur Erzeugung widerstandsfaehiger und korrosionshindernder Oberflaechenschichten auf Eisen

Info

Publication number: DE709458C
Application number: DES127887D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Prelinger
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1937-07-02
Filing date: 1937-07-02
Publication date: 1941-08-16

Description

Verfahren zur Erzeugung widerstandsfähiger und korrosionshindernder Oberflächenschichten auf Eisen Bekanntlich bedient man sich zur Herstellung das .därunterliegende Metall schützender Oberflächenschichten verschiedener chemischer Verfahren, ,die auf der Umwandlung des Metalls auf seiner Oberfläche in unlösliche und chemisch wenig ,angreifbare Verbindungen, wie z. B. Phosphate oder komplexe Zyanverbindungen, beruhen. Es ist auch seit langem bekannt, daß sich bei der Elektrolyse von Ätz.alkahen mit Eisenanoden diese mit einer Oxvdschicht überziehen, wobei u. a. Alkaliferrate gebildet werden. Diese Oxydsch?chten haften nicht fest am Metall, weisen bei ihrer Ausbildung Löcher und Risse auf und neigen weiterhin zum Abblättern, so @daß sie :als schützende Deckschichten für Eisenoberfläch@en durchaus ungeeignet sind.
Es wurde ferner versucht, Oxydschichten auf Eisen dadurch herzustellen, daß man das zu behandelnde Metall als Anode einer Gleich strombehandlung in -einer konzentrierten Lösung von Alkalihydroxyden, die Oxydationsmittel enthält, bei hoher Temperatur unterwirft. Man verwendete z. B. konzentrierte Ätznatronlösungen, @denen Alkali, Nitrate oder Chlorate beigesetzt waren. Die Temperatur, bei welcher gearbeitet werden mußte, lag aber sehr hoch, beinahe beim Siedepunkt der verwendeten Lösung. Die erhaltenen Schichten zeigten aber recht mangelhafte Schutzeigenschaften.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht,es, festhaftende, dichte und auch bei starker mechanischer Beanspruchung nicht abblätternde Oxydschichten auf Eisen zu erzeugen. Es besteht darin, daß der ,aus Eisen oder einer Eisenlegierung bestehende Gegenstand in einer alkalischen Lösung, die Zusätze starker Oxydationsmittel, wie Chromabe, Chlorate, Bromate o. dgl., enthält, der Einwirkung eines elektrischen Wechselstromes ausgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, daß bei der Anwendung von Wechselstrom unter Verwendung eines bestimmten Elektrolyten auf Eisenoberflächen Schichten mit der gewünschten Struktur und vorteilhaften meclianischeirr',

den. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen braunschwarzen Oxydschichten besitzen .außer ihrer korrosionsschützenden Wirkung und mechanischen Festigkeit noch e b I ine ernerkenswerte Saugfähigkeit und Aufnahmefähigkeit für andere Stoffe, die sie als Zwischenschichten für eine nachfolgende Behandlung mit Farben oder Lacken oder als Träger für eine nachträgliche Imprägnierung oder Einlagerung, z. B_ eines Klebemittels, besonders geeignet macht.
Der zu behandelnde Gegenstand aus Eisen, z. B. ein Eisenblech, wird in dem Elektrolyten einer Kohle- oder Graphitelektrode gegenübergestellt und als Elektrode an den Stromkreis angeschlossen. Es ist jedoch wirtschaftlicher, unter Wegfall der Kohle- oder Graphitgegenelektrod@e zwei zu behandelnde Gegenstände aus Eisen mit .annähernd gleichen Oberflächen gleichzeitig nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandeln, indem jeder dieser Teile als Elektrode bzw. Gegenelektrode verwendet wird. Der Energieaufwand, der somit mit etwa 4. kW `Std. je Quadratmeter anzunehmen ist, sinkt dadurch auf die Hälfte (2 kW/'Std. je Quadratmeter). Die für das erfindungsgemäße Verfahren günstigsten Bedingungen liegen bei einer Elektrolyttemperatur von üh:er 6o° C und einer Stromdichte von zweckmäßig 3o bis i 50 Amp.;I"dm2 Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes, wobei die Anfangsstromdichte zweckmäßig unter dem niedrigsten Wert gehalten und erst nach einigen Minuten Stromwirkung auf eine zwischen den beiden Grenzbeträgen angegebene Höhe gebracht wird, um eine anfangs auftretende Gasentwicklung, die der Erzielung dichter Oxydschichten schädlich ist, zu vermeiden. Die günstigste Zusammensetzung des Elektrolyten besteht in einer Lösung, die etwa Zoo bis 4oo g go%iges Natriumhydroxyd und etwa 2o bis ioo g Natriumbichromat auf 11 Wasser enthält. An Stelle des Natriumhydroxyds kann natürlich ein anderes Alkalihydroxyd oder auch ein Alkalicarbonat und an Stelle des Natriumbichromates auch Bromat, Chlorat oder ein anderes starkes Oxydationsmittel verwendet werden.
Die Anwendung von Wechselstrom ist bei der Herstellung von Oxydschichten auf Aluminium und beim Phosphatieren von Eisengegenständen an sich bekannt. Bei diesem Phosphatieren werden auch Badtemperaturen

schützt werden sollen, wurden auch ohne besondere Vorbehandlung hinsichtlich der Entfernung von Fett u. dgl. als Elektroden in den Elektrolyten eingetaucht und einer Wechselstromwirkung während einer Zeit von io bis 2o Minuten ausgesetzt. Die Anfangsstromdichte betrug dabei 2o Amp.;'dm2 und wurde nach einigen Minuten auf den konstanten Wert von 8o Amp. !dm2 gebracht. Die flektrolyttemperatur betrug 8o° C. Der Elektrolyt selbst bestand aus einer Lösung, die im Liter enthielt: 3oo g go%iges Natriumhydroxyd und, 3o g Natriumchromat.
Die auf den beiden so behandelten Gegenständen, die annähernd die gleichen Oberflächen aufwiesen, entstandenen Schichten wiesen in bezug auf ihre korrosionsschützende Wirkung und Aufnahme bzw.. Saugfähigkeit für andere Stoffe, des weiteren hinsichtlich ihrer mechanischen Beanspruchharkeit die gleichen vorteilhaften Eigenschaften auf.

Claims

PATLNTANSI'RÜCII13: i. Verfahren zur Erzeugung von Schutzschichten auf Eisen oder Eisenlegierungen in einer alkalischen Lösung, die Zusätze starker Oxydationsmittel, wie Chromate, Chlorate. Borate o. dgl., enthält, dadurch gekennzeichnet, .daß der zu behandelnde Gegenstand aus Eisen oder einer Eisenlegierung der Einwirkung eines Wechselstromes ausgesetzt wird, wobei die Elektrolyttemperatur bei etwa 6o bis 8o° liegt und die Stromdichte während der Hauptzeit der Behandlung mindestens 3o Amp./dun2, zweckmäßig 3o bis i 5o Amp./dm2, beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Oxydation die Stromdichte zur Vermeidung von Gasentwicklung niedriger gehalten und erst nach einigen Minuten auf ihren vollen Betrag gebracht wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektrolyten etwa Zoo bis 400 g Natriumhydroxyd und etwa 2o bis ioo g Natriumbichromat bzw. äquivalente Mengen eines anderen Alkalihydroxyds oder eines anderen starken Oxydationsmittels auf 1 1 Wasser enthalten sind.