DE862848C

DE862848C - Verfahren und Vorbehandlung von alkaligereinigten Metalloberflaechen vor dem Aufbringen von Phosphatueberzuegen

Info

Publication number: DE862848C
Application number: DEA1486D
Authority: DE
Inventors: Gerald Christian Romig
Original assignee: Amchem Products Inc
Current assignee: Henkel Corp
Priority date: 1939-08-30
Filing date: 1940-02-19
Publication date: 1953-01-12
Also published as: US2186177A; CH247997A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 12. JANUAR 1953

A i486 VIa/ 48 d

Es ist .bekannt, daß die Bildung von Phosphatüberzügen auf Metallen, insbesondere auf Eisen und dessen Legierungen, wie Stahl, in starkem Maße von der Vorbehandlung des Metalls, insbesondere von der Art der vorangegangenen Reinigung abhängt. Alkaligereinigte Metalloberflächen überziehen sich im allgemeinen langsamer und weniger gleichmäßig und mit einem rauheren und kristallinischeren Überzug als» mit organischen Lösungsmitteln gereinigte Oberflächen. Auch der Chemikalienverbrauch bei der Phosphatierung hängt in starkem Maße von der Art der Vorbehandlung, insbesondere von der Art der vorangegangenen Reinigung ab und ist im allgemeinen bei alkaligereinigten Flächen wesentlich größer; verschiedene Eisen- und Stahlsorten zeigen auch hierin ein verschiedenes Verhalten.

Es hat sich gezeigt, daß ein auch noch so gründliches Waschen und Spülen der Oberflächen nach der Reinigung und vor der Phosphatierung, selbst mit absolut neutralem und destilliertem Wasser, die Wirkung der vorangegangenen Alkalireinigung nicht beseitigt.

Erfindungsgemäß werden alkaligereinigte Metalloberflächen, insbesondere solche aus Eisen oder dessen Legierungen, vor dem Aufbringen der Phosphatüberzüge nach der üblichen Reinigung und vor der eigentlichen den Überzug bewirkenden Phosphat-

behandlung mit einer Spülflüssigkeit gespült, deren Azidität zwischen etwa p_H 4,2 bis 6 liegt. Das Optimum hängt von den jeweiligen Arbeitsbedingungen und der Art des Eisens bzw. Stahls ab. Bei den meisten der für Stahlblechkarosserien verwendeten¹ Stahlblechsorten liegt es bei etwa pH 5 bis 6. V * ?Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der für die Phosphatierüng erforderliche Chemikalienverbrauch ganz erheblich herabgesetzt werden. Während bei der Spülung der zu behandelnden Metalloberflächen mit reinem Wasser bei Vergleichsversuchen stündlich etwa 13¹ bis 15 1 einer gegebenen Phosphatlösung und etwa 15 bis 26 1 einer bestimmten Nitritlösung benötigt wurden, waren bei Verwendung einer Spülflüssigkeit, deren Azidität zwischen pjj 4,2 bis 6 lag, von der gleichen Phosphatlösung nur etwa 11 bis 13 1 und von der gleichen Nitritlösung nur etwa 11 bis 13,2 1 erforderlich.

Es ist ein Verfahren bekannt, um Metalloberflächen zwecks Ersparung des mechanischen Abreibens mit Oxalsäurelösungen¹ zu behandeln. Die schwächste bei dem bekannten Verfahren angewandte Lösung ist eine o,25°/oige Oxalsäurelösung. Da aber eine Oxalsäurelösung, die 0,009 mg Oxalsäure pro Liter enthält, ein pH von etwa ^r 4,2 aufweist, liegt der p_H-Wert der erwähnten o,2'5⁰/oigen Oxalsäurelösung wesentlich unter dem erfindungsgemäß vorgesehenen Grenzwert von 4,2. Wie aber Vergleichsversuche ergaben, ist der Ohemikalienverbrauch bei Verwendung von Spülflüssigkeiten, die einen unter 4,2 gelegenen p_H-Wert aufweisen, wesentlich größer als bei Verwendung von Spülflüssigkeiten der erfindungsgemäßen Art. Beispielsweise ergab sich bei. Verwendung einer Spüllösung von dem p_H-Wert 4 zur Vorbehandlung ein Verbrauch von etwa 20 bis 26 1 einer gegebenen Nitritlösung bei der eigentlichen Phosphatierüng, während bei Anwendung von Spüllösung der erfindungsgemäßen Art zur Vorbehandlung von der gleichen Nitritlösung nur etwa 11 bis 13 1 benötigt wurden. In entsprechender Weise stieg auch der Verbrauch an Phosphatlösung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirf zum Spülen vor d'er Phosphatierüng ein Spülwasser verwendet," welches dazu diente, die anhaftende saure Phosphatlösung von den Gegenständen zu entfernen. Ist dieses Spülwasser zu sauer, so wird es verdünnt; ist es zu-5P wenig sauer, -so wird es mit einer beliebigen Säure oder einem sauren Salz, vorzugsweise mit Phosphorsäure oder frischer Phosphatlösung angesäuert. Im Falle der Verwendung einer Spülflüssigkeit, die aus Resten des Phosphatierungsbades gebildet ist, 55, ist es zweckmäßig, außer der Saure noch andere für Phosphatierungszweeke bekannte Stoffe, wie z. B. Metallsalze, Nitrate, Nitrite u.dgl., zuzusetzen.

Von besonderem Vorteil ist die Erfindung bei den sogenannten Spritzverfahren, bei denen die Behandlungsflüssigkeit (saure Phosphatlösung, vorzugsweise Zinkphosphatlösung) auf die Gegen'stände unter, einem, gewissen Druck aufgespritzt wird. Ein solches- Verfahren kann unter Benutzung der Erfindung beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden:

Die Werkstücke werden nach Abschleifen der Lot- bzw. Schweißnähte an der Transportkette eines üblichen Vierkammerapparates aufgehängt und durch die Kammern durchgeführt. In der ersten Kammer erfolgt die Reinigung, z. B. mit einer heißen, verdünnten Losung von Ätznatron und Natriummetasilikat, in der zweiten Kammer wird gespült, und' es wird hierzu ganz oder teilweise die ablaufende Flüssigkeit der vierten Kammer verwendet, in der dritten Kammer erfolgt die eigentliche Phosphatierüng, z. B. mit einer etwa jj° C heißen Zinkphosphatlösung, die durch kontinuierliche Zugabe einer geeigneten Ergänzungslösung auf konstanter optimaler Zusammensetzung und frei von gelöstem Eisen gehalten wird; in der vierten Kammer wird mit heißem Wasser gespült, und dieses Spülwasser z, B-. durch einen Überlauf kontinuierlich der Kammer 2 bzw. deren Düsen zugeführt. Es bietet keine Schwierigkeiten, dessen Menge so zu regeln, daß die Spülflüssigkeit in Kammer 2 den erfindungsgemäß erforderlichen PH-Werts von 4,2 bis 6 oder einen engeren, jeweils als besonders zweckmäßig gefundenen pH-Bereich aufweist, welcher zweckmäßig fortlaufend selbsttätig gemessen und geregelt werden kann.

Wurden die beiden Kammern 2 und 4 mit reinem Wasser gespeist, so wurde in einem gegebenen Falle stündlich 13,2 bis 15,2 1 einer gegebenen Phosphatlösung und 15 bis 26,5 1 einer gegebenen Nitritlösung benötigt, wobei dauernde Änderungen in der Zuflußmenge dieser Lösungen notwendig waren, um gleiche Überzugsbildung auf dem Werkstücken zu erhalten. Wurde nun der Überlauf der Kammer 4 dem Spülwasser der Kammer 2 in entsprechender Menge zugegeben, um· die Azidität in den oben angegebenen Grenzen zu halten, so zeigte sich sofort eine weit größere Gleichmäßigkeit in der.erforderlichen Ghemikalienzugabe und eine Ersparnis; von der gleichen Phosphatlösung wurden nur 11,3 bis 13,2 1 und von der gleichen Nitritlösung ebenfalls nur 1-1,3 bis 13,2 1 stündlich benötigt. Durch noch genauere Einhaltung der Spülwasserazidität in den optimalen Grenzen kam man mit einer Phosphatmenge von ziemlich konstant 11,3 1 und einer Nitritmenge von 8 bis 9,5 1 aus. Wurde absichtlich die Spüllösung zu sauer auf Ph⁼4 gehalten, so stieg die erforderliche Nitritmenge auf etwa 20 bis 26 1, wurde sie zu schwach sauer auf Ph^o₁S gehalten, so betrug sie rund 15 1, immer mit weit größeren Schwankungen. Die P'hosphatmenge stieg und sank entsprechend! mit der Nitritmenge. Es machte keinen Unterschied, ob zum Ansäuern der Spülflüssigkeit in Kammer 2 Schwefelsäure oder Phosphorsäure oder Phosphatlösung oder Spülflüssigkeit von Kammer 4 verwend'et wurde, wenn nur die Azidität Ph 4,2 bis 6 bzw. in dem besonderen Falle 5 bis 6 eingehalten wurde. In anderen Fällen erwies sich ein Bereich von 4,2 bis 5 als vorteilhafter; in keinem der beobachteten Fälle lag dieser Bereich aber jenseits der angegebenen Grenzen.

Die Kammer 2 kann ihrerseits noch unterteilt sein, um zunächst die Hauptmenge des anhaftenden Alkali durch Spülen mit gewöhnlichem Wasser zu entfernen, bevor mit dem schwach sauren und auf seine Azidität kontrollierten Spülwasser gespült wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Vorbehandlung von alkaligereinigten Metalloberflächen, insbesondere von Eisen und dessen Legierungen, vor dem Aufbringen von Phosphatüberzügen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke nach der Reinigung und vor der eigentlichen den Überzug bewirkenden Phosphatbehandlung mit einer Spülflüssigkeit gespült werden, deren Azidität zwischen etwa p_H 4,2 bis 6 liegt.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι bei den sogenannten Phosphatierungsspritzverfähren.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit mit der Azidität Ph 4,2 bis 6, wenn sie aus Phosphatierungsbadresten gebildet ist, außer der Säure noch andere für Phosphatierungsflüssigkeiten bekannte Stoffe, wie z. B. Metallsalze, Nitrate, Nitrite u. dgl., enthält.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, darin bestehend, daß die Werkstücke in einer Vierkammermaschine in der ersten Kammer zuerst alkaligereinigt, dann in der zweiten Kammer mit einem Spülwasser gespült werden, welches durch aus der vierten Kammer kommendes Spülwasser fortlaufend auf der beanspruchten Azidität gehalten wird, worauf sie in der dritten Kammer mit einer Phosphatlösung behandelt und schließlich in der vierten Kammer zwecks Entfernung anhaftender Phosphatlösung gespül t werden, wobei das anfallende Spülwasser dieser Kammer durch einen regelbaren Überlauf der Kammer 2 zugeführt wird.