DE871098C - Verfahren zur Erzeugung fein kristalliner Phosphatschichten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung fein kristalliner Phosphatschichten Es ist bekannt, zur Erzielung fest verwachsen.er, fein kristalliner dichter Phosphatüberzüge die Ausbildung der Phosphatdeckschichten durch geeignete Vorbehandlwngen der zu phosphatierenden Metalloberfläche zu beeinflussen. So bringt ein Abwischen der Bleche nach dem Entfetten mit organischen Fettlösemitteln, wie Trichl,oräthylen, Perchboräthyle.n und :anderen, oder anorganischen Entfettern, wie Lösungen von Ätzalkali, Alkalicarbonaten, Alkalimetasilicaten, Trialkaliphosphaten, einzeln oder in Gemischen, .eine besondere Verfeinerung der Kristallausbildung und bewirkt gleichzeitig :ein besseres Verwachsen, gleichmäßigere Ausbildung und Steigerung des Korrosionsschutzes der Deckschichten. Einen ähnlichen Einfluß hat das Abwischen des Beizschlammes nach dem Beizen mit Mineralsäuren. Die mechanische Reinigung ist jedoch umständlich und in der Fließfertigung in den seltensten Fällen durchführbar, weshalb :eine chemische VorbeUandlung der Oberfläche vor der Pho@sphatierung vorgeschlagen wurde, die das obengenannte Ziel der Verbesserung der dann aufgebrachten Phosphatschicht anstrebt. So. wird :eine Vorspülung der zu phosphatierenden Teile in nitrithaltiger Lösung oder in @oxalsäunehaltiger Lösung angewendet. Nach anderen Verfahren läßt sich eine Verbesserung der Dieckschichtbildungdurch -ein kurzes Eintauchen vor der Phosphätierung in eine Kupfer- oder Nickelsalzlösung @erzielen.
• Als günstig für die 'Ausbildung der Phosphatschicht ist :auch :eine Vorspülung in einer Dinatriumphosphatlösung bekanntgeworden, die Titan meiner Menge vom o,ot% (bezogen :auf wasserfreies Dnatriumpho:sphat) enthält (Arbeit von G. J @e r n -s t e U t in der Zeitschrift »Metallurgila«,, Oktober 1943, 'S. 290/9I). Dabei ist ges bei der Herstellung dieses zur Vorspülung angewendeten Salzes wesentlich, die Titan liefernde Komponente gleich in der richtigen Konzentration zu der Original-D #natriumphosphatlös:ung zuzugeben imd :diese Lösung dann his zur Trockne einzudampfen. Wird dieses Salz nicht @so. hergestellt, so, erhält man eine fast unwirksame Lösung.- Auch Lösungen von Mono- bzw. Trimatriumphosphat bringen nicht den gewünschten Vorspülefekt. Als günstigster Konzentrationsbereich für diese Voxspüllösung würde 0,5 bis 2%, vorzugsweisie i bis 20/0 (berechnet als wasserfreies Dinatri:umpho,sphat) ,angegeben, bei- -einer Titankonzentrati:on von etwa o,oi % des wasserfreien Dinatriumphosphates.
• Es wurde nun :gefunden, daß der mit obigen Lösungen erzielbare Vorspüleffekt noch verbessert werden kann, wenn der pH-Wert der angewandten titanhaltigen Din;airiumphosphatlösung zwischen 9,5 und 1o gehalten wird, während -der PH-Wert einer i o/oigenDinatriumphosphatlösung, die ;auf die hekannte Weise hergestellt wurde, bei etwa 8,6 liegt. Bei Überschreiben des pH-Wertes von i o tritt Beine Verschlechterung der Wirkung nicht ein. Trotzdem !empfehlt ies ,sich nicht, :einen höheren pH-Wert einzustellen, da fauch keine weitere Verbesserung im höheren pH-B,ereich erzielbar ist und da außerdem bei zu alkalischen Vor.spülb.ädern die Gefahr besteht, daß ,sich das an der Blechoberfläche mit in: das Phosphatierungsbad eingeschleppte Alkali dort ianreichert und dann Störungen des, Gleichgewichtes im Phosphatierungsbad bewirken kann. Untier 9,o verschlechtert sich die Wirksamkeit des Vorspülbades mit abnehmendem pH-Wert, bis schließlich bei dem pH-Wert von 7,5 :des Vorspülbades kein Vorspüleffekt mehr erziielbar ist.
• Diiie Einstellung des ioptimalen PH-Bereiches von 9,5 bis i o kann entweder in .der Vorspüllösung selbst, beispielsweise durch Zusatz von Alkal,icarbonatoder Alkali:hydroxyd, vorgenommen werden, oder sie kann dadurch erreicht werden,, daß bei der Salzherstellung kurz vor dem Eindampfen der titanlialtigen Diniatriiünphosphatlösung zur Trockne Alkalihydmoxydoder Alkaliaarbonat, vorzugsweise die Nätriumsalze, zugesetzt werden. Im Halle des Zusatzes bei der Herstellung des Dinatziumpholsphats;alzes hat sich der Alkalicarbionatzusatz gegenüber dem Ätzkali günstiger erwiesen, @da @er eine weitere Erhöhung des, Vorspüleffektes bringt. Es ;scheint das C 03-Ion bei der Umwandlung der titanbalti;gen Komponierte in die in der Vorspülung wirksame Form bei der Herstellung besonders günstig zu sein. Auch wirkt,die Anwesenheit vön G:arb:onationven in. der Badlösung der bei Anwendung höherer Temperaturen fader längerem Stebenlassen des. Vorspülhades eintretenden Verschlechterung seiner Wirksamkeit jentgegen. Gegebenenfalls.ist gehe nachträgliche pH-Wert-Korrektur bei der Herstellung der Vorspüllösuung möglich.
• DW Vorspülung mit der erßndungsgemäßen Lösung wirkt sich insbesondere günstig aus, wenn die Phosphatierung in bei Raumtemperatur arbeitenden Pbosphatierungslösungen, insbesondere nitrathaltigen Phosphatlö.sungen, vorgenommen wird. Eine günstige Wirkung läßt sich jedoch auch beim Phosphatverem bei erhöhter Temperatur erzielen, insbesondere bei schwerangreifbarem Blechmaterial (beispielsweise Phosphatierung von warmgewalztem Bandstahl).
• Dme Vorspüllö.sung wird vorteilhaft bei Raumtemperatur angewendet. Eine Erwärmung lauf höhere Temperaturen schadet der Stabilität der Vorspüllösung und ihrer Wirksamkeit nicht. Vorteilhaft ist ges, das Vorspülbiad nach Ansatz auf eine Temperatur von mindestens 25° C zu bringen, wenn die optimale Vorspülwirkung erzielt werden soll. Im laufenden. Betrieb ist eine Aufrechtierhaltüng dieser Temperatur nicht erforderlich; se kann vielmehr abfallen. Dia die Wirkungsweise des Bades beim längeren Stehen eine Verschlechterung @erleiden kann, empfiehlt ges .sich, nach längerer Betrvebspausie die Lösung nochmals auf etwa 25° C zu ,erwärmen. Wenn starkwandige Teile heiß phosphatiert werden sollen und die Gefahr besteht, daß solche Teile durch-ihre große Wärmeaufnahme das Phosphatierungsbad zu stark abkühlen, wenn sie bei Raumtlemperatur in dasselbe einsgehängt werden, empfiehlt es, sich, das Vorspülbad bei höherer- Temperatur zu führen. -Beispiel i i o g titanhaltiges, wasserfreies Dünatriumphosphat, das sauf bekannte Weise hergestellt war, geben, in 11 Wasser gelöst, bei 25° C einen pH-Wert von @8,5 biss 8,6 (gemessen mit Helligekompamator rund Orthokresolphthälein bzw. Phenolphthalein). Behandelt man in dieser -Lösung in kalter Salzsäure geheiztes Tiefzehblechmaterial, ohne den Bieizsichlamm abzuwischen (Tauchzeit i bis 2 Minuten), und bringt sie dann Bohne Zwischenspülung in ein Phosphatbad von der Zusammensetzung 23 g Zn, 1,2 g Fe, 17,69 P205, 39,4g NO3, 2,1 :g Na/1 beieiner Temperatur von 2o biss, 25° C, einem PH-Wert von 2,5 und einler Behandlungszeit von 3 Mifnuten, so werden zwar etwas, dichtere, gleichmäßigere und fein kristallinere Schichten erhalten als ohne Vorspülung, jedoch befriedigen diese Schichten bezüglich ihrer Dichte noch nichtganz, sie sind noch immer etwas metalldurchscheinend.
• Bringt man das Bad durch Zugabe von o, i g Ätznatron je Liter auf einen p,1-Wert von 9,,6 bis 9,8 (gemessen mit Helligekompaxiator und Phenolphthalein: als Indikator), dann verhält man bei :gleicher Vorbehandlung, gleich langer Vorspül- und Phosphatierzeit eine ;gleichmäßige, sehr dichte und äußerst fein kristalline Phosphatschicht. BelspLel 2 2,5 kig Diinatriumphosphat (Na2 H P O¢ . 12 H2 O ) werden in 61 Wasser gelöst und o,5 g K@titanfluorid und i i o g Ätznatron zugegeben: Düse Lösung wird bei einer Temperatur von. ioo bis 12 o° C zur Trockne eingedampft. Man erhält etwa i kg eines Salzes, das in i %iger Lösung in Wasser bei a5° C den für :den Vorspülefekt günstigsten pH-Bereich von 9,5 bis i o (gemessen mit Helligekomparator und Phenolphthalein als Indikator) aufweist. Mit dieser Lösung wurden zu phosphatierende Bleche vorbehandelt und dann wie in Beispiel i phosphatiert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung fein kristalliner Phosphatschichten auf Metallen, insbesondere Eisen und Stahl, vorzugsweise unter Anwendung von bei Raumtemperatur @arbeitenden Phosphatierungsverfahren, unter Vorspülen in einer titanhaltigen Natriumphosphaalösung, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der aus mit einer Titanverbindung zur Trockne gedampften Dinatriumphosphatsalz hergestellten Vorspüllösun,g auf dien pH-Bereich von 9,5 bis i o eingestellt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die PH-Wert-Einstellung an ,der fertigen Lösung erfolgt, die aus dem mit Titansalmusatz zur Trockne gedampften Dinatriumphosphat hergestellt ist. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die PH-Wert-Einstellung mindestens teilweise beider Herstellung des wasserfreien titanhaltigen Dinatriumphosphatsalzes aus dem wasserhaltigen Salz vorgenommen wird. ¢. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß. .der titanhaltigen Dinatriump'hosphatlösung vor dem Eindampfen zur Trockne Alkalihydrohyd oder -carbonat, vorzugsweisie wasserfreie Soda zugesetzt wird.