DE752142C

DE752142C - Phosphatrostschutzverfahren

Info

Publication number: DE752142C
Application number: DEM150063D
Authority: DE
Inventors: Robert Dr-Ing Krause; Gerhard Dr-Ing Roesner; Ludwig Dr-Ing Schuster
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1941-02-25
Filing date: 1941-02-26
Publication date: 1950-10-03
Also published as: FR879545A; CH228948A; BE444852A; NL57329C

Description

Phosphatrostschutzverfahren Es ist ein Verfahren zur Erzeugung einer rostsicheren Schicht auf Eisen und Stahl durch Behandlung mit Lösungen von Phosphorsäure und einem Gemisch von Wasserstoffsuperoxyd und Kaliumchlorat bekanntgeworden. Es ist. außerdem bekannt, Phosphatlösungen Oxydationsmittel zuzusetzen, um die Behandlungszeit abzukürzen. Die gebräuchlichsten Oxydationsmittel sind hierbei Nitrate, und es sind Verfahren ausgearbeitet worden, die es gestatten, durch Anwendung abgestimmter Ergänzungslösungen nitrathaltige Phosphatbäder nahezu unbegrenzt wirksam zu erhalten. Verwendet man an Stelle von Nitrat in solchen Lösungen Chlorat, so wurde beobachtet, daßdieses Oxydationsmittel den Lösungen zwar größere Aggressivität verleiht, so daß sie auch Blechmaterial, das von nitrathaltigen Lösungen schwer angreifbar ist, phosphatieren können, daneben jedoch wesentliche Nachteile besitzt. Zum Unterschied gegenüber Nitrat bildet sich bei Chlorat bei Ausübung seiner Oxydationsfunktion ein Reaktionsprodukt, das im der Lösung verbleibt, nämlich Chlorid. Außerdem wirkt auch Chlorat selbst, wenn es sieh in der Lösung anreichert, vergiftend auf die Lösung, und es sind bis jetzt keine Verfahren bekanntgeworden, die bei Anwendung von Chlorat eine Lebensdauer der Bäder, wie sie beispielsweise bei nitrathaltigen Bädern ,erhalten wird, zu erreichen gestatten.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Vorteile der chloratlialtigen Phosphatlösungen zu erhalten und die Lösungen, insbesondere Zinkphosphatlösungen, außerdem nahezu unbeschränkt wirksam zu erhalten, wenn man ein bestimmtes Verhältnis von Zn : P205: CIO, -aufrechterhält, und zwar in den Grenzen i : (3,5 bis 4,5) : (o,1 bis i2), wobei ein Verhältnis von i : (3,S bis d,o) (0,3 his 3,2) vorzugsweise einzuhalten ist und wobei ein Gehalt von mehr als 12 g C10,3 je Liter unerwünscht ist, Ein solches Gewicfltsverhältnis der Hauptkomponenten der Lösung läßt sich beispielsweise dann aufrechterhalten, wenn man das zur Ergänzung zuzugebende Chlorat an nicht schichtbildende Kationen bindet und vorzugsweise als Alkalicblorat in die Lösungen einbringt.
Wendet man die Lösungen in Form von Rostschutzbädern an, in die die Gegenstände eingebracht werden, so werden diese Vorzugsweise aus einer Lösung mit 16o bis 170 g Zn/1 und 6oo bis 62o g P2O"/l angesetzt durch Verdünnung auf 2o bis 7o Punkte und diesen Lösungen Chlorat vorzugsweise in Mengen von 1,5 bis 3 -/L zugesetzt. Hierbei bedeutet i Punkt, .daß für io cm3 Lösung gegen Phenolphtalein als Indikator i cm; NaOH zur Titration verbraucht wird. Eine Verdünnung auf 2o Punkte liegt also vor, wenn für io cm; Lösung 20 cm3 NaOH verbraucht werden.
Diese Bäder werden unter Aufrechterhaltung der Punktezahl ergänzt mit einer Phosphatlösung der zum Ansetzen der Bäder angegebenen Zusammensetzung und solche Mengen einer Alkalichloratlösung zugegeben, daß der Eisengehalt im Bad niedrig gehalten wird und vorzugsweise o, i -/l nicht übersteigt. Es ist hierbei vorteilhaft, die Chloratmenge so niedrig wie möglich zu bemessen, um eine Anreicherung sowohl an Chlorat als auch an Chlorid zu verhindern, jedoch ist beispielsweise bei einem 40-Punkte-Bad eine Mindestmenge von 1,5 g C103/1 erwünscht.
Die Zinkkonzentration in der Badlösu g kann in verhältnismäßig weiten Grenzen schwanken und i bis io g/l, vorzugsweise 2 bis 5 g/l, betragen.
Mit den beschriebenen Bädern lassen sich Pfosphatschichten bei Bädteniperaturen z,tvis(ilien 6o und9A° in i bis io Minuten Behandlungszeit erhalten.
Verwendet man als Oxydationsmittel i Chlorat und führt dieses bei der Ergänzung an ein nicht zur Schichtbildung verwendetes Kation gebunden ein, z. B. als Natriumchlorat, so bleibt das eingeführte Natrium an das in äquivalenter i@Ienge bei der Oxydation von Ferrocisen und Wasserstoff aus Chlorat entstehende Chlorid gebunden und bewirkt keine Veränderung des pH-Wertes der Lösung. Die zur Schichtbildung notwendigen Mengen an Zink und P205 können-unabhängig von der Chloratmenge zugeführt werden, und es ist bei Verwendung einer im Gleichgewicht befindlichen Lösung mit Zn und P20" möglich, sowohl den M,0 -Gehalt als auch den Zn-Gehalt konstant zu halten.
Die Chloratinenge wird je nach Bedarf, der in erster Linie vorn verwendeten Material und seiner Oberflächenbeschaffenheit abhängt, variiert werden, wobei eine Mindestmenge von 1,5 g C103/1 notwendig ist, um gleichmäßige feinkristalline dunkle Schichten zu erhalten.
Die Konzentration des Bades beträgt vorzugsweise do' Punkte, kann aber auch auf 20 Punkte erniedrigt bzw. über q0 Punkte hinaus erhöht werden, wobei die Erniedrigung der Punktezahl dünne Schichten erhalten läßt, wie sie beispielsweise ztir*Nacfhl)chandlung mit Lacken erwünscht sind.
Im folgenden sei ein Beispiel gegeben, aus dem die Erfindung zu ersehen ist: Zum Ansatz eines i 1-Bades werden 30 ccm einer konzentrierten sauren Zinkphosphatlösung mit 165 g Zn/1 und 61o g P205/1 sowie 6 ccin einer Natriumchloratlösung mit 96 g Na und 3q.9 g C103/1 auf i L verdünnt. Vor Verwendung der Badlösung wird 1/2 Std. auf 97° erhitzt. Das Punkteverhältnis der Badlösung beträgt 9,7 :.4i = i : 4,2. Vor jedem Einsatz (= 400 cm= Blech) wird durch Zugabe von Zinl;phosphätlösung auf gleiche Gesamtpunktzahl ergänzt und je nach Bedarf die nötige Menge an Oxydationsmitteln in Form von Natriutnchloratlösung zugegeben. Selbst bei über 25o Einsätzen, das sind 10 m2 Eisenoberflädlie/l Badvolumcn, bleibt der Zink- und P.0.-Gehalt praktisch konstant. Bei der Chloratergänzung kommt es darauf an, unnötige Chloratanreicherung zu v ermeiden, da .hierdurch eine Vergiftung der Bäder eintreten kann, so daß sie in ihrer Wirkung nachlassen oder gar unbrauchbar «erden; dies kann durch geringen gleichbleibenden oder auch durch wechselnden Chloratzusatz erreicht werden. -Es ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem feinkristallinische, dünne, festhaftende Phospliatschichten auf Metall, insbesondere auf Stahl, Eisen und Zink hergestellt werden durch Behandlung mit Bädern, die .l bis 8,5 g Zink, 13,5 bis 27 g P205 und i bis 3 g C103/1 Flüssigkeit besitzen und denen Schwefelsäure in einer Menge von höchstens o,i g HZSO4 oder Borsäure bis zu io g H3BO3 je Liter und/oder dein neu angesetzten Bad Impfkristalle aus Zink und/oder Eisenphosphat zugesetzt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. 'Verfahren zur Phosph atierung von Metallen mitchlorathaltigen Zin#lcphosphatlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtsverhältnis von Zn : P205: C103 = I = (3,5 bis 4,5) : (o,i bis r2), vorzugsweise i : (3,8 bis 4,0) : (0,3 bis 3,2), aufrechtefalten wird, ausgenommen Lösungen mit 4 bis 8,5-g Zn, 13,5 biis 27 g P205 und i bis 3 g C103/1, bei denen das neu angesetzte Bad Impfkristalle aus Zink-und/oder Eisenphosphat und/oder Zusätze von bis o, i g Schwefelsäure oder biss io g Borsäure/1 enthält.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das zur Ergänzung zugegebene Chlorat an nicht schichtbildende Kationen gebunden ist, vorzugsweise als Alkalichloratlösung zugegeben wird. .
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chloratgehalt z2 g/l nicht übersteigt.
4.. Verfahren nach Anspruch I bis 3, da--durch gekennzeichnet, daß zum Ansetzen der Bäder eine Lösung mit- 16o bis 170 g Zn/1 und 6oo bis 62o P205/1 auf 2o bis 70 Punkte verdünnt wird und- der Lösung Chlorat, vorzugsweise in Mengen von 1,5 bis 3 g/l, zugegeben wird und unter Aufrechte@haltung der Punktezahl ergänzt wird mit einer Phosphatlösung der angegebenen Zusammensetzung und solchen Mengen einer Alkalichloratlösung, daß der Eisengehalt im Bad niedrig gehalten wird und vorzugsweise o, i g/1 nicht übersteigt. -
5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkkonzentration in der Badlösung i bis io g/1, vorzugsweise 2 bis 5 g/l, beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bad befindliche Mindestmenge an Chlorat 1,5 g C103/1 beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Badtemperatur 6o bis 97° beträgt.