DE887140C

DE887140C - Zusatz zu Phosphatierungsbaedern

Info

Publication number: DE887140C
Application number: DESCH2067D
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Korpiun; Hans Dr-Ing Uhrmann
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1944-06-06
Filing date: 1944-06-06
Publication date: 1953-08-20

Description

Zusatz zu Phosphatierungsbädern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Phosphatschichten auf Metallen, insbesondere auf Eisen und Eisenlegierungen. Zur Erzeugung von Phosphatschichten werden seit langem vornehmlich. saure Schwermetallphosphate, insbesondere Zinkphosphat, verwendet. Um die Qualität derartiger Schichten im Hinblick auf den beabsichtigten Verwendungszweck zu verbessern (Rostschutz, Lackunterlage, ,Zieherleichterung u. a. m.) und um die Ausbildung der Schicht wirtschaftlich zu gestalten, wurden die verschiedensten Zusätze zu den Phosphatbädern empfohlen. Diese Zusätze sollten besonders die Zeit zur Ausbildung der Schichten, dann auch die Temperatur, bei der die Ausbildung der Schicht erfolgt, herabsetzen. Schon bei den Heißphosphatierungsbädern ist erkannt worden, daß diese Wirkung nicht nur durch oxydierend wirkende Zusätze, wie Nitrate, Nitrite, organische Nitroverbindungen u. a. m., hervorgerufen wird, sondern auch durch Stoffe, deren Wirkung im allgemeinen chemischen Sinne als reduzierend anzusprechen ist, mit ähnlichem Erfolg erreicht wird.
Nicht alle Stoffe, die den Phosphatierungsprozeß im heißen Bad beschleunigen, sind auch für die Auslösung des Phosphatierungsvorganges im kalten Bad geeignet. Bisher haben hier lediglich Oxydationsmittel, wie Nitrite, Nitrate, Chlorate, Wasserstoffsuperoxyd und organische Nitroverbindungen, Anwendung gefunden bzw. sind derartige Stoffe in Vorschlag gebracht worden. Andere Substanzen, die in heißer Lösung wirksam waren, haben sich zur Auslösung des Phosphatierungsvorganges im kalten Bad als unbrauchbar erwiesen.
Es wurde nun gefunden, daß ein Zusatz von wasserlöslichen stickstoffwasserstoffsauren Salzen, z. B. Natriumazid, die nicht zu den Oxydationsmitteln rechnen, imstande ist, sowohl in heißen Phosphatierungsbädern den Phosphatierungsvorgang zu beschleunigen und feinkörnige Schichten zu erzeugen, als auch besonders in kalten Phosphatierungsbädern den Phosphatierungsvorgang auszulösen und dabei Schichten zu erzeugen, die wegen ihrer Feinkörnigkeit und Gleichmäßigkeit von großem technischem Interesse sind.
Die Azide haben dabei den Vorteil, -daß sie bereits bei recht kleinen Zusätzen wirksam sind. Sie entwickeln keine schädlichen Gase, wie z. B. Nitrite, und hinterlassen keine Rückstände, die nach längerer Betriebszeit, wenn im Laufe der Zeit größere Mengen der sich verbrauchenden Beschleunigungsmittel dem Bade zugesetzt wurden, den Phosphatierungsvorgang nachteilig beeinflussen können, wie es z. B. bei organischen Beschleunigern der Fall sein kann.
Es ist möglich, durch die Menge des zugesetzten Azides die Geschwindigkeit des Phosphatierungsvorganges zu beeinflussen. Im allgemeinen wird bei einem Zusatz von 0,5 bis 1,5 g/1 Bad der Phosphatierungsprozeß in 5 bis =o Minuten beendet sein, doch ist damit die Grenze der Anwendbarkeit in keiner Weise erschöpfend gekennzeichnet.
Besonders günstig werden erfindungsgemäß die Arbeitsbedingungen der Kaltphosphatierung, wenn man den Zinkphosphatbädern außer dem Azid noch weitere Zinksalze, insbesondere Zinkchlorid oder Zinkperchlorat, zufügt.
Es ist dann möglich, schon bei geringeren pH-Werten der Lösungen den Phosphatierungsvorgang einzuleiten und schnell fortschreiten zu lassen. Das Arbeiten bei geringer px-Zahl hat den Vorteil, daß der für das Arbeiten brauchbare pH-Bereich größer und die Gefahr einer Schlammbildung im Bad verringert wird.
Der Korrosionsschutz der nach diesem Verfahren hergestellten Phosphatschichten auf Eisen ist, verglichen mit den technisch üblichen feinkörnigen Phosphatschichten, mindestens gleichwertig, vielfach aber auch besser, so daß hierfür die Verwendung von Aziden als Beschleunigungsmittel bei der Kaltphosphatierung technisch von Vorteil ist.
Der Zusatz von Aziden beschleunigt und verbessert die Phosphatierung nicht nur von Eisen, sondern erweist sich auch bei der Phosphatierung anderer für diese Behandlung geeigneter Metalle; z. B. Zink und Zinklegierungen, als ausgezeichnet verwendbar. Beispiel i Ein Zinkphosphat mit 23 g P205/1 und 8,35 g Zink/1 wird mit i g Natriumazid in Form einer 5°/@gen Lösung versetzt. Der sich zunächst bildende Niederschlag löst sich nach Umrühren des Bades sofort wieder auf. In diesem Bad können nun bei einer pii-Zahl von etwa 2,8 bis 9,9 bei Raumtemperatur auf einer entsprechend vorbereiteten Eisenoberfläche feine Phosphatschichten in einer Stärke von einigen My in 5 bis =o Minuten erzeugt werden. Beispiel 2 Ein Zinkbad mit 25 g F20dl, 57 g Zink/1 und 52 C1/1 wird mit i g Natriumazid/1 in Form einer 5°/oigen wäßrigen Lösung versetzt. Nach 5 bis =o Minuten bildet sich auf einer blanken Eisenoberfläche eine feinkörnige 4 bis 5 My starke Phosphatschicht aus. Beispiel 3 Ein Zink-Phosphat-Bad mit 23 g P205/1 133 g Zink/l, ioo g C104/1 und ioo g C1/1 wird mit i g Natriumazid/1 in Form einer 5°/oigen wäßrigen Lösung versetzt. Nach 5 bis =o Minuten bildet sich bei Raum temperatur auf einer blanken, entfetteten Eisenoberfläche eine feinkörnige Phosphatschicht aus. Diese Lösung zeigt bereits Phosphatschichtbildung bei einem pn-Wert von 2;o bis 2,2. Der Arbeitsbereich liegt etwa bei pn 2,o bis 2,5. Die gebildete Schicht ist sehr festhaftend und etwa 6 My stark. Beispiel 4 Eine Phosphatierungslösung nach Beispiel = wird durch Zusatz von freier Phosphorsäure so eingestellt, daß das Verhältnis von Zink: P20, etwa i : 4 beträgt. In einer solchen Lösung kann man nach Zusatz von i g Natriumazid j e Liter Lösung bei Temperaturen von 9o bis g8° schnell die Ausbildung einer gut schützenden Phosphatschicht auf entsprechend vorbereitete Eisenoberflächen erreichen.

Claims

PATENANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Phosphatschichten auf Metallen, insbesondere Eisen und Zink, dadurch gekennzeichnet, daß den Phosphatierungslösungen lösliche stickstoffwasserstoffsaure Salze, insbesondere Natriumazid, zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Azid versetzten Phosphatierungsbäder in warmem Zustand verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Azid versetzten Phosphatierungsbäder bei Raumtemperaturen, insbesondere bei 15 bis 30°, verwendet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die löslichen Azide Phosphatierungsbädern zugesetzt werden, die außer Zink- und Phosphationen noch Zusätze einer oder mehrerer Zinksalze, insbesondere Zinksulfat, Zinkchlorid und/oder Zinkchlorat, enthalten.