DE718157C

DE718157C - Verfahren zur Erzeugung korrosionsbestaendiger UEberzuege auf Metallen, insbesondere Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE718157C
Application number: DEM145242D
Authority: DE
Inventors: Robert Razey Tanner; John Stuart Thompson
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1938-06-08
Filing date: 1939-06-01
Publication date: 1942-03-04
Also published as: GB530006A; NL54075C; CH218087A; BE434749A; FR855924A

Description

Bei den Phosphatrostschutzverfahren wird im allgemeinen der zu schützende Gegenstand in einem Bad eine gewisse Zeit der Wirkung einer das Phosphatradikal enthaltenden Lösung ausgesetzt. Eine andere Arbeitsweise, die besonders bei großen Gegenständen, wie Karosserien, angewandt wird, bestellt darin, solche Lösungen auf die zu schützenden Gegenstände aufzuspritzen, wobei die ablaufenden Lösungen meist gesammelt und, evtl. nach Regenerierung, im Kreislaufprozeß wieder aufgespritzt werden.

Es sind dann weiter Verfahren angewandt worden, bei denen das Rostschutzmittel nicht in Form einer Lösung, sondern in Form einer Paste angewandt wird, die z.B. aus Fullerende und einer P₂ O₅-haltigen Lösung bereitet ist. Hierbei wird das P₂ O₅-haltige Mittel nur einmal angewandt und aufgetrocknet und der Rest mit der FuUererde abgewischt. Der große Nachteil dieses ■ Verfahrens ist jedoch, daß beim Abwischen Staub unvermeidlich ist, der die weitere Behandlung, insbesondere Lackierung, stört. Es ist dann weiter ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem ohne Bindemittel eine Lösung auf der zu behandelnden Oberfläche auftrocknen gelassen wird (amerikanisches Patent 2030601). Die hier verwandten · Lösungen, die Alkaliphosphat und Chramat oder Dichromat und ein Benetzungsmittel enthalten, haben jedoch den Nachteil, daß bei der Einwirkung auf die Oberfläche

die Gefahr besteht, daß sie nicht restlos auftrocknen, da die verwandten Salze hygroskopisch sind. Die zurückbleibenden Feuchtigkeitsreste bilden dann Herde, von denen aus eine Unterrostung einsetzen kann.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen zwecks Rostschutz und zur Erzielung einer Farbgrundlage dadurch, daß ein Film von ίο solchen Lösungen aufgebracht und auf der Metalloberfläche auftrocknen gelassen wird, die den Nachteil vermeiden und gleichzeitig die bestmögliche Korrosionsbeständigkeit für die behandelte Oberfläche und eine gute Haftfähigkeit für etwaige Farbanstriche erreichen läßt.

Dies wird erreicht, wenn man eine Lösung nimmt, die außer einer löslichen Phosphorverbindung und einer sechswertigen Chromverbindung ein Metall enthält, das zwei- oder mehrwertig ist und in einer Form zugesetzt wird, die das sechswertige Chrom nicht reduziert.

Die im weiteren beschriebenen Lösungen sind wirksam auf allen gebräuchlichen Metallen, nämlich Eisen, Stahl, Zink, Cadmium, Magnesium, Zinn, Blei, Nickel, Aluminium, Kupfer und deren Legierungen.

Die Wirkungsweise von zwei- und mehrwertigen Metallen in den Lösungen ist nicht vollständig aufgeklärt in bezug auf die Erhöhimg der Korrosionsbeständigkeit. Die Tatsache jedoch, daß ihre Gegenwart eine Lösung liefert, die weniger hygroskopisch ist als z. B. in Fällen, in denen nur Phosphorsäure und Chromsäure angewandt werden, erklärt die Wirkungsweise leichter. Chromsäure ist bekannt dafür, Feuchtigkeit anzuziehen. Wenn ein Metall in eine Lösung eingebracht wird, wird ein Teil mit der Chromsäure reagieren und ein Dichromat bilden. Beim Trocknen zeigt dann das Metalldichromat nicht die hygroskopischen Eigenschaften, die für Chromsäure charakteristisch sind. Wenn ein zwei- oder mehrwertiges Metall in der Lösung angewandt wird in einer Form, die, das sechswertige Chrom in der Lösung nicht reduziert, dann wird der auf der Metalloberfläche unter Verwendung der Lösung gebildete Film nicht nur weniger hygroskopisch sein, sondern seine Korrosionsbeständigkeit ist wesentlich erhöht durch die Gegenwart des mindestens zweiwertigen Metalls.

Die Metalle können in jeder gewünschten Form zugesetzt werden, vorausgesetzt, daß sie in der Lösung löslich sind und daß sie in der zugesetzten Form sechswertiges Chrom in der Lösung nicht reduzieren. Es ist jedoch vorzuziehen, sie als Phosphate oder Dichromate einzuführen, da hierdurch die Lösung in ihrer einfachsten Form erhalten bleibt und keine besonderen Behandlungen bei der Herstellung des Materials notwendig werden.

Der Lösungsfilm auf der Metalloberfläche wird dann an der Luft trocknen gelassen ohne Anwendung von Wärme, oder es kann, wenn erwünscht, beschleunigtes Trocknen, wie z. B. Einbrennen, angewandt werden. Eine geringe Menge freier Säure stört vom praktischen Standpunkt aus nicht; die Oberfläche soll jedoch so weit getrocknet werden, daß der behandelte Gegenstand in der jeweils beabsichtigten Weise weiterbehandelt werden kann.

Lösungen, wie sie unten beschrieben werden, die Chromsäure oder Dichromate enthalten, haben eine Neigung dazu, sich von Ecken und Perforierungen zurückzuziehen. Von diesen Stellen geht aber gerade gewöhnlich die Korrosion aus, und es ist besonders wichtig, daß diese Gebiete die angewandten Lösungen festhalten. LTm geeignete Benetzung-, besonders in Fällen, bei denen die kalte Lösung auf dem kalten Metall angewandt wird, zu sichern, wird der Lösung ein geeignetes Benetzungsmittel einverleibt. Es genügen hierbei Mengen von etwa 0,50/0, wobei diese Mengen etwas von dem Wirkungsgrad des ausgewählten Mittels abhängen.

In Fällen, in denen eine erhitzte Lösung benutzt wird oder in denen das zu behandelnde Metall erhitzt wird oder in denen beide, sowohl die Lösung als auch das Metall, bei erhöhter Temperatur angewandt werden, wird weniger Benetzungsmittel benötigt, weil die Lösung schneller trocknet und keine so ausgesprochene Neigung zum Zurückziehen zeigt. Im folgenden werden Beispiele für wässerige Lösungen gegeben, die besonders geeignet sind für die Behandlung von großen »oo Konstruktionsteilen, wie sie bei Brücken, Güterwagen, Petroleumtanks usw. benutzt werden, bei denen Lufttrocknung des aufgebrachten Films besonders wünschenswert ist.

Beispiel 1

2,80/0 Zinkmonophosphat,

2,5 0/0 Phosphorsäure, 7 5 o/_o ig.

i,oo/o Chromsäure,

ο, 5 0/0 Benetzungsmittel.

Beispiel 2

2, S °/o Chrommonophosphat. 2,50/0 Phosphorsäure, 75°/oig-ι,ο0/0 Chromsäure,
°j5°/o Benetzungsmittel.

Beispiel 3

3,00/0 Phosphorsäure, 7 5 0/0 ig. 1,40/0 Zinkdichromat, o, 5 0/0 Benetzungsmittel.

Im folgenden werden Beispiele von Lösungen gegeben, die wegen der höheren Konzentration der angewandten Chemikalien nach dem Aufbringen gewöhnlich verstärkte Trocknung, wie' z. B·.. Einbrennen, erfordern. Die verstärkte Trocknung verkürzt die Zeit zwischen dem Trocknen und dem Aufbringen des Farbanstrichs.

Beispiel 4

5,6o/o Zinkmonophosphat,

9)9% Chromsäure,

o, 5 o/o Benetzungsmittel.

_t5 Beispiel 5

5,50/0 Manganmonophosphat,

9,9 0/0 Chromsäure,

o, 5 0/0 Benetzungsmittel.

Beispiel 6

6, ο 0/0 Calciummonophosphat,
9,90/0 Chromsäure,
0,50/0 Benetzungsmittel.

₂g Beispiel 7

2,0 0/0 Aluminiumacetat,
7,90/0 Phosphorsäure, 750/oig,
9,90/0 Chromsäure,
o, 5 0/0 Benetzungsmittel.

Beispiel 8

ι ο, ο 0/0 Ammoniumdichromat,
5,50/0 Zinkmonophospbjat,
o, 5 0/0 Benetzungsmittel.

In dem vorhergehenden Beispiel wurde ein Benetzungsmittel, bekannt unter dem Namen DUPONOL WA-Paste (eingetragene Fabrikmarke), angewandt. Sein wirksamer Grundbestandteil ist Natriumlaurylsulfat. Andere geeignete Benetzungsmittel können angewandt werden, wobei man bei der Auswahl beachten muß, daß sie nicht übermäßig durch das sechswertige Chrom oxydiert werden dürfen. Andere Stoffe, die sich als Benetzungsmittel geeignet erwiesen haben und mehr oder weniger in der Lösung bestehen können, sind die Sulfonierungsprodukte der höheren Alkohole. An Stelle der in den Beispielen gegebenen Metalle können Magnesium, Cadmium, Nickel oder andere Metalle mit einer Wertigkeit von zwei und mehr treten. Die Metalle müssen in der Form von löslichen Salzen den Lösungen zugegeben werden, so· daß ihre Zugabe das sechswertige Chrom in der Lösung nicht reduziert.

Die Lösung kann auf jede gewünschte Art aufgebracht werden, z. B. durch Eintauchen, Spritzen, Aufbürsten usw., wobei dafür gesorgt werden muß, daß auf der metallischen Oberfläche ein einheitlicher Flüssigkeitsfilm ausgebildet wird. Der Fortschritt der Erfindung liegt in jedem Falle darin, den Film auf der Metalloberfläche aufzutrocknen, und die günstigen Wirkungen der Erfindung werden nur erzielt auf Grund der Tatsache, daß der Film auf der Oberfläche trocknet und nicht entfernt wird.

Wenn auch der Gegenstand der Erfindung hauptsächlich darin besteht, einen Lösungsfilm, wie beschrieben, so aufzubringen, daß er zum dauernden Bestandteil des Gegenstandes wird, so gehört es doch mit zum Bereich der Erfindung, das Metall in die Lösung so lange einzutauchen, bis es mit ihr reagiert, und es dann erst herauszunehmen und den ⁷^ Film auf ihm auftrocknen zu lassen.

Es gehört gleichfalls zum Bereich der Erfindung, die beschriebenen Lösungen auf chemisch gebildete Überzüge, wie z. B. Phosphate, Oxalate tind Oxyde, anzuwenden, die in besonderen Behandlungen hergestellt wurden.

An Stelle von ortho-Phosphorsäure oder ihren Verbindungen können andere Phosphorverbindungen, z. B. in der meta-, pyro- und hypo-(Ho PO₃)Form, angewandt werden.

Während eine x\nzahl Metalle genannt wurde, die, wenn sie den Lösungen in einer Form, die das sechswertige Chrom nicht reduziert, zugesetzt werden, den Erfindungsgegenstand erreichen ,lassen, gibt doch Zink vorteilhaftere Ergebnisse als alle anderen und bildet daher die vorzugsweise Form der Erfindung.

Es ist bereits bekannt, zur Herstellung korrosionsbeständiger Überzüge auf Eisen und Stahl diese in Lösungen, die eine lösliche Phosphorverbindung, eine lösliche Verbindung des sechswertigein Chroms und Zink enthalten, mehrere Stunden zu kochen. Vergleicht man den Korrosionsschutz, der nach dem bekannten Verfahren durch 4V₂ Stunden Kochen in einer Lösung mit 0,50/b H₃PO₄, 0,460/0 CrO₃ und 0,040/0 Zn erhalten wird, .mit dem, der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, beispielsweise nach Beispiel 6, erreicht wird, so zeigen Proben nach dem bekannten Verfahren bereits starke Anrostungen nach gleicher Behandlung im Salzsprühgerät, nach der Proben nach dem Verfahren der Erfindung noch völlig einwandfrei sind.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Erzeugung korrosionsbeständiger Überzüge auf Metallen, insbesondere Eisen und Stahl, durch Auftrocknenlassen eines Lösungsfilms auf der MetaEoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die eine lösliehe Phosphorverbindung, eine lösliche Verbindung des sechs wertigen Chroms und

eine lösliche Verbindung eines Metalls enthält, das mindestens zweiwertig ist und sechswertiges Chrom in der Lösung nicht reduziert.
2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Lösung, die Phosphorsäure, Chromsäure und eine Verbindung eines mindestens zweiwertigen Metalls, wie Zink, Mangan, Chrom, Aluminium, Magnesium, Cadmium, Calcium oder Nickel, und zwar vorzugsweise Zink, enthält.