*Verfahren zur Herstellung von Phosphatschichten auf Metallen
Die Herstellung von Phosphatüberzügen auf Oberflächen von-Eisen, Stahl, Zink und
anderem mit Phosphatbädern, denen Oxydationsmittel zur Beschleunigung des Verfahrens
zugesetzt werden, ist bekannt. Es hat sich aber gezeigt,- daß die Anwendung der
verschiedenen Oxydationsmittel nicht gleichmäßige Ergebnisse zeitigte und -daß sich
Nitratzusätze am ihesten bewährten. * Process for the production of phosphate layers on metals The production of phosphate coatings on surfaces of iron, steel, zinc and others with phosphate baths to which oxidizing agents are added to accelerate the process is known. It has been shown, however, that the use of the various oxidizing agents did not produce uniform results and that nitrate additives were most effective.
Auch der Zusatz von Chloraten ist bereits bekannt. Bei ihrer Anwendung
ergeben sich jedoch gewisse Nachteile insofern, als dadurch eine sehr starke Hydrolyse
unter sofortiger milchiger Trübung der Badelösung und späterer Ausflockung und starker
Schlammbildung auftritt. Dabei wird ein weißer Belag auch auf den zu behandelnden
Gegenständen gebildet, der mitunter nach der Behandlung nicht durch Spülen, sondern
nur durch Abbürsten entfernt werden kann. Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese
schädliche Hydrolyse durch Einhaltung bestimmter Konzentration der Badebestandteile
und, bestimmter Wasserstoffionenkonzentrationen vermindern läßt. Die Einstellung
dex erforderlichen Wasserstoffionenkonzentrationen läßt sich aber durch Zusatz von
überschüssiger Phosphorsäure nicht erreichen. Es wurde nun überraschenderweise gefunden,
daß es nicht gleichgültig ist, welches Anion durch den Säurezusatz in das Bad gebracht
wird. Maßgeblich ist, daß dieses Anion das Gleichgewicht der Phosphate in der Lösung
nicht stört. Als besonders geeignet hat sich beispielsweise Schwefelsäure in Mengen
von unter o,i g je Liter oder Borsäure in Mengen bis zu io g erwiesen. Durch
Zusatz dieser geringen Säuremenge wird der Übergang der störenden, gallertähnlichen
Form des Niederschlages in die pulverförmige, gut absetzbare bewirkt.
Es
hat sich weiterhin gezeigt, daß sich eine weitere Beschleunigung der Überführung
der ersten in die zweite Form durch Zugabe von fertigen Kristallen von Zink- und/oder
Eisenf phosp'hat als Impfkristalle zu den erwähnten Bädern mit. Chlorat-undSäurezusatz
erzil-l-en läßt. Insbesondere sind die aus gebrauchten Bädern abgeschiedenen festen
Phosphatkrusten als Impfkristalle geeignet.The addition of chlorates is also already known. When they are used, however, there are certain disadvantages insofar as they result in very strong hydrolysis with immediate milky cloudiness of the bathing solution and subsequent flocculation and severe sludge formation. A white coating is also formed on the objects to be treated, which sometimes cannot be removed after the treatment by rinsing, but only by brushing off. It has now been shown that this harmful hydrolysis can be reduced by maintaining a certain concentration of the bath constituents and certain hydrogen ion concentrations. However, the setting of the required hydrogen ion concentrations cannot be achieved by adding excess phosphoric acid. It has now been found, surprisingly, that it is not a matter of indifference which anion is brought into the bath by the addition of acid. It is essential that this anion does not disturb the equilibrium of the phosphates in the solution. Sulfuric acid, for example, has proven to be particularly suitable in amounts of less than 0.1 g per liter or boric acid in amounts of up to 10 g. The addition of this small amount of acid brings about the transition from the disruptive, gelatinous form of the precipitate to the powdery, easily settable form. It has also been shown that the conversion of the first into the second form can be further accelerated by adding finished crystals of zinc and / or iron phosphide as seed crystals to the baths mentioned. Chlorate and acid addition can be produced. In particular, the solid phosphate crusts deposited from used baths are suitable as seed crystals.
So kann man durch geringer Mengen von Säure, z. B. Schwefelsäure,
und von Impfstoffen, die aus in früheren Bädern abgeschiedenen festen Phosphaten
bestehen, erreichen, daß die schädliche Hydrolyse auf ein Minimum beschränkt wird,
mitunter technisch sogar kaum in Erscheinung tritt, und daß die Schlämmenge, die
sich während der gesamten Anwendungszeit des Bädes bildet, nur einen Bruchteil von
der bei dem normalen Verfahren abgeschiedenen Schlammenge beträgt. Dadurch wird
eine wesentlich längere Brauchbarkeit des Bades erzielt.So you can by small amounts of acid, for. B. sulfuric acid,
and vaccines made from solid phosphates deposited in previous baths
exist, achieve that the harmful hydrolysis is kept to a minimum,
sometimes even technically hardly appears, and that the amount of sludge that
forms during the entire time the bath is used, only a fraction of
is the amount of sludge separated in the normal process. This will
a much longer useful life of the bath achieved.
Es hat sich ferner gezeigt, daß die Beschaffenheit der erzielten Phosphatschichten
sehr von der Konzentration der übrigen Bestandteile abhängig ist. Durch Einhaltung
bestimmter Konzentrationen aller Bestandteile wird es möglich, und hierin liegt
der Hauptwert der Erfindung, besonders dünne, feinkristalline, festhaftende Phosphatschichten
zu erzielen. Wie schon oben erwähnt, ist zwar der Zusatz von Oxydationsmitteln,
und unter ihnen auch von Chloraten, bekannt. Allgeintin, wurden die Chlorate aber
als schädlich wirkend betrachtet, selbst wenn sie in Form von Schwerrnetallchloraten,
z. B. als Zinkchlorat, angewandt wurden. Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung
von. Zinkchlorat und bei Einhaltung bestimmter Konzentrationen sowohl der Phosphate,
der freien Phosphorsäure als auch des Chlorates eine Badlösung erhältlich ist, die
auf Eisen, aber auch auf Zink außerordentlich feine Schutzschichten erzeugt. Diese
Phosphatschichten haben mir eine Dicke von 1,5 bis 5,11. It has also been shown that the nature of the phosphate layers obtained is very dependent on the concentration of the other constituents. By maintaining certain concentrations of all constituents, it is possible, and this is the main value of the invention, to achieve particularly thin, finely crystalline, firmly adhering phosphate layers. As mentioned above, the addition of oxidizing agents, including chlorates, is known. Generally, the chlorates were considered to be harmful, even if they were in the form of heavy metal chlorates, e.g. B. as zinc chlorate, were used. It has now been found that when using. Zinc chlorate and, if certain concentrations of phosphates, free phosphoric acid and chlorate are adhered to, a bath solution is available that creates extremely fine protective layers on both iron and zinc. These phosphate layers have a thickness of 1.5 to 5.11.
Die Hydrolyse der Schwerinetallphosphate hängt von der Konzentration
dieser Salze und dein LTberschuß an freier Phösphorsä ure alt. Die Erhöhung der
Konzentration der Schwermetallphosphate ist insofern begrenzt, als oberhalb eines
bestimmten Betrags die auf dein Eisen sich bildende Schicht nur langsam entsteht
und eine gröbere Kristallstruktur aufweist. Beim Zusatz von C'liloraten treten diese
Yachteile wesentlich weniger auf. Die anzuwendende @rlenge von Chlorat ist im übrigen
nach oben durch die Erhi'yhung @ler HvdroIvse, nach unten durch Erschw:rung der
Badführung begrenzt.The hydrolysis of the heavy metal phosphates depends on the concentration
these salts and your excess of free phosphoric acid are old. The increase in
Concentration of heavy metal phosphates is limited to the extent that above one
of a certain amount, the layer that forms on your iron is only slowly formed
and has a coarser crystal structure. These occur with the addition of cilorates
Yach parts much less. The applicable range of chlorate is otherwise
up through the Erhi'yhung @ler HvdroIvse, down through the aggravation of the
Limited bathing.
Vorteilhafte Bad'konzentrationeti sind, je Liter Flüssigkeit berechnet,
13eispielsweisr
Mengen von .I bis 8,5 g Zn. 13.5 bis 27 g
I'.-205, 1 bis 3 g C103, vorzugsweis5,7 g Zn,
i 8 g P., O; und -2,-2 g C103, und weniger als
o, i g Schwefelsäure. -
Es werden mit diesen Bädern Oberfläclien-
schichten erhalten, die feiner und dünner a1
bei anderen Phosphatverfahren ausfallen und
in°clianisch -widerstandsfähiger gegen Biegen
und ganz besonders gut geeignet als Unter-
grun1 für die Lackierung sind. Ein anderer
Vorteil ist die l@Iaßhaltigkeit d-:r phospha-
ti.erteii Gegenstä nd°, die voll erhalten bleibt.
Die so erzeugten Schichten besitzen ein außer-
ordentlich dichtes Gefüge, das ein weitere;
Wachsen der Schichten verhindert und hohe
Rostwiderstandsfähigkeit bewirkt. Hierin
liegt also gegenüber den Eigenschaften der
nach hel:annten Verfahren .erzeugten Scliicli-
ten ein sehr bedeutsamer technischer Fort-
schritt.
Für manche Zwecke ist es angebracht, den
Gehalt an° freier Phosphorsäure höher zti
halten, um z. B. stärkere Rostpuren von dein
zu phosphatierenden Gut zu entfernen oder
um eine Schiclitbildung bei widerstandsfälti-
geren Blechsorten zu erreichen. Dem Zusatz
an freier Säure ist aber bei dein vorliegenden
"erfahren nach oben eine Grenze gesetzt, da
finit zunehmender Acidität der Belag dicker
wird und gröbere Struktur annimmt.
Durch Zusatz der verIiraucliten Stoffe kann
das Bad im Zustande der höchsten Leistungs-
fähigkeit sowohl in bezug auf die Geschwin-
digkeit der Schichtbildung «-ie auch auf die
Güte des erzeugten B:lages gehalten «-erden.
Für die Ergänzung des Bades hat es sich fer-
ner als z@veclzmäßig erwiesen, die Punktzahl
für 10 cm3 Badlösung nur um .f. Punkte ab-
sinken zu lassen, z. B. zwischen .I2 und 38 zu
halten, und zur Ergänzung an Chlorat, z. B.
bei Verwendung von Zinkchlorat, etwa 30 °@"
der zugefügter. Phospliatlösung (spezifisches
Gewicht 1,6) zuzufügen. Während das nor-
male Pliosphatverfahren je nach Alter des ,
Bades verschieden gefärbt und verschieden-
artig kristallinische, z_.B.groblzriätallinL-L?her-
züge gibt, wircl-nach dein neuen Verfahren
ein in Farbe und
Ob_@rflächenbeschaftenheit
stets gleichniäh.iger Belag erbalten. Der 1
Gt-un,I hierfür ist, (lall im @-et-laufe diese;
@'et-falit-ens das in Lesung gclien,le Eisen ,ich
als I#@rrilrh"sphat ausscheidet.
Beispiel
.auf i Liter Bad werden angewandt: 48g
einer Zinkpliosphathsung (spezifisches Ge-
wicht z,o, Zink etwa io "/", Gesamtpliosphor-
@äur@@etwa ;' °/", freie Phosphorsäure etwa
Zr@ ", '# "), ferne,- 3 g Zinkchlorat und o.ogg
l.«,t%@-titri-rt;@ Schtvrfel@ättre @-@.1er 2 g Bor-
@äür-@ tI-Iül3(i3).
In die Badlösung werden Teile von Krusten früherer Bäder gebracht.
_ Die Bildung des Überzugs auf metallreinem Eisen erfolgt bei 92 bis 98° C je nach
Eisensorte, Vorbehandlung und Verwendungsart in zbis io Minuten.Advantageous bath concentrations are calculated per liter of liquid, for example 13 Quantities from .I to 8.5 g Zn. 13.5 to 27 g
I '.- 205, 1 to 3 g of C103, preferably 5.7 g of Zn,
i 8 g P., O; and -2, -2 g of C103, and less than
o, ig sulfuric acid. -
With these baths, surface
Get layers that are finer and thinner a1
fail with other phosphate processes and
in ° clianic - more resistant to bending
and particularly well suited as an under-
are green1 for the paintwork. Another
The advantage is the l @ Iasshaltigkeit d-: r phospha-
ti.erteii object which is fully preserved.
The layers produced in this way have an
neatly dense structure, that one more;
Prevents the layers from growing and high
Causes rust resistance. Here in
so lies opposite the properties of the
according to traditional processes.
a very significant technical advancement
step.
For some purposes it is appropriate to use the
Content of ° free phosphoric acid higher zti
hold to z. B. stronger traces of rust from yours
to remove or phosphate the material to be phosphated
to avoid the formation of schiclite in the case of
to achieve larger types of sheet metal. The addition
but there is free acid in your present
"experience set a limit upwards, there
finite increasing acidity, the coating becomes thicker
and takes on a coarser structure.
By adding the verIiraucliten substances can
the bath in the state of the highest performance
ability both in terms of speed
the ability of stratification «- it also affects the
Quality of the generated B: position held "-erden.
For the addition of the bathroom it is
The number of points has been proven to be less than current
for 10 cm3 bath solution only by .f. Points off
to sink, e.g. B. between .I2 and 38 to
keep, and to supplement chlorate, e.g. B.
when using zinc chlorate, approx. 30 ° @ "
the added. Phosphate solution (specific
Weight 1.6). While the nor-
male pliosphate process depending on the age of the,
Bath differently colored and different
like crystalline, e.g. coarse trietalline L? her-
trains there, we cl-according to your new procedure
one in color and
Ob_ @ r surface structure
Always maintain a similar surface. The 1st
Gt-un, I is for this, (lall im @ -et-run this;
@ 'et-falit-ens gclien in reading, le iron, i
as I # @ rrilrh "sphat is eliminated.
example
. to 1 liter of bath are applied: 48g
a zinc phosphate solution (specific
weight z, o, zinc about io "/", total phosphorus
@ äur @@ about; ' ° / ", free phosphoric acid about
Zr @ ", '# "), far, - 3 g zinc chlorate and o.ogg
l. «, t% @ - titri-rt; @ Schtvrfel @ ättre @ - @. 1er 2 g boron
@ äür- @ tI-Iül3 (i3).
Parts of crusts from previous baths are brought into the bath solution. _ The formation of the coating on pure metal takes place at 92 to 98 ° C, depending on the type of iron, pretreatment and type of use, in between ten and ten minutes.