DE852634C

DE852634C - Tauchverfahren zur Bildung transparenter Oberflaechenschutzueberzuege auf Zink

Info

Publication number: DE852634C
Application number: DEP30004A
Authority: DE
Inventors: Jesse Edwin Stareck
Original assignee: United Chromium Inc
Current assignee: United Chromium Inc
Priority date: 1946-01-17
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-10-16

Description

Tauchverfahren zur Bildung transparenter Oberflächenschutzüberzüge auf Zink Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung von Schutzüberzügen auf Zink, wobei die Zinkgegenstände in ein Bad aus Chromsäurelösungen eingetaucht werden, die ein weiteres Säureradikal enthalten. Die Lösung wirkt auf das Zink bei entsprechenden Bedingungen derart ein, daß ein haftender Überzug aus Zinkoxyd gemischt mit einem größeren oder kleineren Anteil an anderen Zinkverbindungen entsteht.
Das Tauchverfahren nach der Erfindung ermöglicht die Herstellung der Schutzüberzüge in einem Arbeitsgang und bietet infolge der Zusammensetzuttg der Lösung folgende Vorteile: r. Das Zink wird nicht matt und nicht geätzt; 2. das Glänzendmachen der Zinkoberfläche erfolgt in einem kurzen Zeitraum von wenigen Sekunden bis zu 2 Minuten, 3. das Grundmetall unter den Zinküberzügen wird während der für das Glänzendmacnen benötigten Zeit nicht freigelegt durch Ablösen des Zinks; d. der Schutzüberzug widersteht einer Heißwasserbehandlung ohne sich zu zersetzen oder zu springen; 5. der Überzug, der sich bildet, ist praktisch gleichförmig; 6. ein Gegenstand mit einem darauf gebildeten Schutzüberzug hat gute Salzsprühfestigkeit; 7. Fingerabdrücke, welche sonst auf glänzendem Zink beim Anfassen auftreten, entstehen nicht, wenn ein glänzender, mit dem transparenten Schutzüberzug versehener Gegenstand (Zinkgegenstand) angefaßt wird; B. der Schutzüberzug ist transparent und läßt das darunterliegende Zink als glänzendes, metallisches Zink durchscheinen; g. die Tauchlösung hat eine ziemlich lange Nutzdauer, da infolge ihrer Zusammensetzung das Ansteigen der PH verzögert ist; io. Schutzüberzüge, die die vorstehenden Eigenschaften 'haben, werden sowohl bei ruhendem wie bei bewegtem Bad gebildet.

Die Tauchlösung (wäßrig) gemäß der vorliegenden Erfindung hat im allgemeinen folgende Zusammensetzung: Bereich

Crvi . . . . . . . . . . . . . . Zoo g/1 50 bis 150 g/1

s04 . . . . . . . . . . . . . . 20 g,/1 5 - 6o g/1

N 03 . . . . . . . . . . . . . i o g/1 5 - 409/1

Acetat . . . . . . . . . . . 409/1 o - 8o g/1

PH ....... - o,2 bis -I- 0,3 -0,3- + 0,7

Temperatur ...... 15,5 bis, 32,2' C

Spezifische Beispiele für Tauchlösungen gemäß

der vorliegenden Erfindung sind die folgenden:

Beispiel i

Cr 03 . . . . . . . . . . . . . aoo 9/l 66- 2/3, 0/0

Nag S 04 . . . . . . . . . . . 6 g/1 20/0

Na H S 04 . . . . . . . . . . 24g/1 80/0

Na N 03 . . . . . . . . . 15g/1 50/0

Na C2 H3 02 . . . . . . . . . 55' gfl 18- 1/30/0

Beispiel 2

Cr 03 . . . . . . . . . . . . . 150g/1 500/0

Na. Cr207 * 2H20 ... 509/1 16-2/30/0

Na H S 04 . . . . . . . . . . 3001 100/0

Na N 03 . . . . . . . . . . 15911 50/0

NaH(C2H302)2 . .. . 550 18- 1/30/0

Im allgemeinen variiert die N03-Konzentration im umgekehrten Verhältnis zu der Crrl-Konzentration, und die S04- und Acetatkonzentrationen variieren direkt entsprechend der Crvi-Konzentration.

Die Verwendung niedrigerer Temperaturen ist vorteilhaft.
Die Zeitdauer des Eintauchens in die Tauchlösung beträgt etwa 5 Sekunden bis 2 Minuten, gewöhnlich 10 bis 20 Sekunden. Die Zeitdauer des Eintauchens ist bei höherer PH, niedrigerer Temperatur und niedrigerer Konzentration länger, während die Zeitdauer bei niedrigerer PH, höherer Temperatur und höherer Konzentration kürzer ist.
Die Wirkung der Lösung auf das Zink besteht darin, auf dem Zink einen Oberflächenschutzüberzug bestimmter Dicke, d. N. in der Größenordnung von etwa 5o bis 125 millionstel Millimeter zu bilden. Bei verlängertem Eintauchen setzt sich die Wirkung der Lösung auf das Zink fort, ohne daß jedoch der Überzug merklich dicker wird.
Bei einer gewöhnlichen Lösung von Chromaten oder Chromsäure und Sulfat bewirkt das Zink eine Reduzierung des Chromats oder der Chromsäure, und es bildet sich ein brauner Überzug. Es wird keine Erhöhung des Glanzes des Zinks erzielt, urrd es besteht die Tendenz, rauhe Überzüge zu bilden.
Die Funktion des N 03 besteht darin, der Bildung der braunen Farbe des Überzuges entgegenzuwirken. Das NO., welches ein kleineres Ion als das Chromation ist, dringt leichter zu dem Zink vor, und das Zink reduziert es eher als das Chromat. Mit dem Ansteigen der Menge von NO., bis zum Optimum werden die Schutzüberzüge, die sich bilden, immer heller ein der Farbe, bis ein transparenter Überzug ohne jede sichtbare Braunfärbung erzielt ist. Das NO, bewirkt auch eine Erweiterung des PH-Bereiches, bei dem die Tauchlösung eine Glänzwirkung auf das Zink ausübt.
Die Hauptfunktion des Acetatradikals ist die Regulierung der Dicke des Oberflächenschutzüberzuges, der sich durch Eintauchen in die Lösung bildet. Wenn der Überzug zu dick ist, verträgt er keine Heißwasserbehandlung. Ist der Oberflächenschutzüberzug zu dick, wird er nämlich bei Heißwässerbehandlung entweder springen oder ein Pulver bilden. Es hat sich gezeigt, daß die meisten Oberflächenschutzüberzüge, die man bisher erzielt hat, sich bei Heißwasserbehandlung zersetzen. Das Acetatradikal gewährt auch der PH einen weiteren Bereich, als wenn dieses fehlt. Man kann mit dem PH-Bereich höher gehen, wenn Acetatradikal anwesend ist. Dies verlängert seinerseits die Nutzdauer der Tauchlösung, welche im Gebrauch immer mehr an Säure verliert. Es scheint die Wasserstoffionkonzentration zu Puffern. Chromsäure in der Lösung bewirkt ebenfalls eine Pufferung der Wasserstoff ionkonzentration. Das Acetatradikal scheint auch die Löslichkeit von dreiwertigen Chromverbindungen zu erhöhen, die in der Tauchlösung gefunden werden können, und beugt so deren Niederschlag in dem Überzug vor. Ferner trägt es zur Erhöhung der Glätte des Überzuges bei.
Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gegenstand aus Zink oder ein verzinkter Gegenstand in eine wäßrige Lösung eingetaucht, welche die beschriebene Zusammensetzung und Eigenschaften hat, darin etwa 5 Sekunden bis zu 2 Minuten, gewöhnlich io bis 2o Sekunden, je nach der erläuterten spezifischen Zusammensetzung der Lösung untergetaucht gehalten, und schließlich wieder herausgenommen. Wie üblich wird der Gegenstand nach der Herausnahme aus der Tauchlösung gespült, um anhaftende Lösung abzuwaschen. Dies kann sehr gut durch Eintauchen in warmes Wasser geschehen.
Nach der Tauchbehandlung hat der Gegenstand das Aussehen glänzenden metallischen Zinks; er ist durch den transparenten Oberflächenschutzüberzug, der sich darauf gebildet hat, gegen Korrosion und gegen Fingerabdrücke geschützt, die sich sonst auf glänzendem Zink beim Anfassen einstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Tauchverfahren zur Bildung von transparenten Oberflächenschutzüberzügen auf Zink, dadurch gekennz.eiclinet, daß das Zink in eine w-äßrige Lösung eingetaucht wird, die im wesentlichen aus 5o his ioog/1 CrvI, 5 bis 6o gfl SO, und 5 bis 4o g/1 NO, besteht sowie einen pn-Wert zwischen -0,3 und + 0,7 und eine Temperatur von 15,5 bis 32,2°C hat.
2. Tauchverfahren nach Anspruch i auf Zink, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung im wesentlichen aus 5o bis ioo gfl Crvl, 5 his 6o g,11 S 04, 5 bis 4o g/1 N 03 und aufwärts his zu 80 g/1 C2 H302 besteht sowie einen pH-Wert zwischen -0,3 und + 0,7 und eine Temperatur von 15,5 bis 32,2°C hat.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wäBrige Lösung im wesentlichen aus ungefähr ioo gil Crvi, 20 g/1 s 04, 1 o g11 N 03 und 40 9/1 C2 H3 02 besteht sowie einen pH-Wert ungefähr zwischen -0,2 und + 0,3 hat und eine Temperatur von 15,5 his 32,2° C.