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Verfahren zur Aktivierung von Metalloberflächen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Aktivierung metallischer Oberflächen als Voirbereitung für
das Aufbringen eines auf chemische Weise aufgebrachten Phosphatüberzuges. Es besteht
insbesondere darin, eine alkalische Reinigungslösung für Metalloberflächen aufzubauen,
die diese Oberflächen reinigt und sie gleichzeitig aktiviert, so daß sich auf dieser
Oberfläche schnell ein kontinuierlicher feinkörniger Phosphatüberzug mit einer üblichen
Phosphatierungslösung ausbildet, Es ist bereits bekannt, die Aktivierung von Zink-
und Eisenoberflächen mit Hilfe einer Lösung durchzuführen, die Dinatriumphosphat
und eine Titanverbindung enthält.Hierbei wirdeine#.Lösung, die Dinatriumorthophosphat
und eine lösliche Titanverbindung enthält, eingetrocknet und dann eine Lösung des
trockenen Rückstandes verwendet, um eine metallische Oberfläche so zu aktivieren,
daß auf ihr ein Phosphatüberzug gebildeit werden kann. Als lösliche Titanverbindungen
können Titantetrachlori#d, Titantrichlorid, Titanhydroxyd, Titannitrid, Kalium-Titan-Oxalat
benutzt werden. Als weniger lösliche Verbindungen des Titans kommen Titancarbid
' Titandioxyd und Titankaliumfluo,rid in Betracht. Die Lösungen werden vorzugsweise
bei Temperaturen oberhalb 6o0 zur Trockne ge-
dampft, um das Aktivierungsmittel
zu erhalten. Das Natriumphosphat ist das einzige Alkaliphos,-phat, das zu einem
wirksamen Aktivator zusammen mit einer Titanverbindung führt. In gewissem Maße kann
es durch Natriumpyrophosphat (Na4P.07) ersetzt werden. Das zur Trockne gedampfte
Präparat kann o,oo5 bis 2oGewichtsprozent Titan enthalten. Die hieraus hergeistellte
-Aktivatorlösung enthält vorzugsweise o,oo5 bis 0,05% Titan. Die wäßrige Aktivatorlösung
enthält
mindestens o,i '/o, Dinatriumphosphat bis zur Sättigung
der Lösung an diesem Salz.
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S,olche Lösungen und das beschriebene Verfahren sind insbesondere
wertvoll zur Aufbringung von Überzügen auf Zinkoberflächen und gelegentlich auf
Eisenob-eTflächen. Es gibt jedoch Fäl.le, bei denen aus unbekannten Gründen die
Behandlung auf Zink nicht wirksam ist und bei denen sie häufig auf Eisen nicht geht.
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Die, 'bekannte Aktivierungsbehandlung ist gewöhnlich angewandt worden
auf metallischen Oberflächen, die vo-rher mit Hilfe von Alkalien od. dgl. gereinigt
waren.
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Es wurde nun gefunden, daß die in dem bekannten Verfahren beschriebenen
Stoffe vor der Behandlung der Oberflächen aus Zink oder Eisen mit Hilfe einer Phosphatierungslösung
in einer alkalischen Reinigungslösung angewandt werden können und daß sie die Oberfläche
auch dann wirksam aktivieren, wenn die in der Lösung befindlichen Stoffe selbst
zur Aktivierung unwirksam sind. Man erhält einen gegebenen Aktivierungsgrad mit
Hilfe einer viel kleineren Menge, als wenn man die alkalische Reinigungslösung allein
anwendet, oder, mit anderen Worten, eine bestimmte Menge Aktivierungsmittel führt
zu einem besseren Ergebnis, wenn sie zusammen mit einer alkalischen Reinigungslösung
angewandt wird, als wenn sie allein angewandt wird.
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Der Gebrauch von Aktivierungsmitteln in der alkalischen Reinigerlösung
macht aber nicht nur eine viel kleinere Menge auf Oberflächen aus Eisen und Zink
mit Sicherheit wirksam, sondern sie aktiviert auch die Oberflächen von anderen Me!-tallen,
beispielsweise Äluminiuln, und führt dazu, da,ß auf diesen Oberflächen leichter
ein befriedigender Phosphatüberzug aufgebracht werden kann.
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In den Fällen, in denen die Titanverbindung nur wenig löslich ist,
wird angenommen, daß der gelöste Teil sich mit dem Phosphat verbindet und daß diese
Wi-rkung fortschreitet. Wenn die Verbindung so unlöslich ist wie Titandioxyd, dann
scheint sich keine aktivierende Verbindung zu bilden.
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Das Aktivierungsmittel wurde erfolgreich bei allen alkalischen Reinigungslösungen
angewandt, die auf allen Arten Metallen mit Phosphatüberzügen angewandt worden waren.
Aber der Einfachheit halber wird im folgenden von bestimmten Reinigern gesprochen,
die das Aktivierungsmittel auf Titanbasis enthalten.
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Bei den folgenden Beispielen ist ein Aktivierungsmittel benutzt worden,
das durch Eintrocknen einer fast gesättigten Lösung von Dinatriumorthophosphat und
Kalium-Titan-Oxalat erhalten wurde und das i % Titan im trockenen Rückstand enthielt.
Sie ist im folgenden Titankomponente genannt. Ansatz A
wurde wie folgt zusammengesetzt-65
kg Natrittmorthosilicab, io Natriumcarbonat, 5 Netzmittel, beispielsweise
Santomerso; Nr. i, 2o Titankomponente, (i 1/o Titan), Dieses Reinigungsmittel ist
insbesondere für eiserne Oberflächen bestimmt. Man erhält eine brauchbare Lösung,
wenn man eine 51/oige wäßrige Lösung des Ansatzes A herstellt,
d. h. eine Lösung mit einer Konzentration von o,oi 1/o Titan in der Lösung.
Aber diese Konzentration sei nurbeispielsweise gegeben. Die Lösung wird bis zum
Sieden oder bis in die Nähe ihres Siedepunktes erhitzt und durchgerührt, damit die
Titankomponente in de-r Lösung dispergiert bleibt.
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Die gleiche Lösung kann zur Reinigung und zur Aktivierung für andere
Metalle auße-r Eisen benutzt worden, aber die Anwendungszeit und die Temperatur
müssen auf vernünftige Weise herabgesetzt werden, um einen übermäßigen Angriff auf
Metalle, wie Zink und Aluminium, zu verhüten. Ansatz B 30 kg Natriummetasilicat,
35 - Natriumcarbonat, 15 - Trinatriumphosphat, i - Santomerso.
Nr. i, 2o - Titankomponente (i % Titan). Man stellt eine 5%ige wäßrige Lösung
her, die sich als Reinigungsmittel für Aluminium und Zink eignet, ohne daß man einen
übermäßigen Angriff verhüten muß, wie dies bei Ansatz A der Fall ist.
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Gewöhnlich wird das zu reinigende Metall während einer kurzen Zeit
in das Reinigungsmittel eingetaucht, dann sorgfältig gespült und schließlich einer
geeigneten Überzugslösung zur Bildung eines Phosphatüberzuges auf der Oberfläche
des gereinigten Metalls ausgesetzt. Wenn das Reinigungsmittel durch Aufspritzen
angewandt wird, wendet man gewöhnlich eine verdünntere Lösung an, die beispielsweise
nur 0,50/0 festes Reinigungsmittel enthält.
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Es sind einige spezielle Beispiele mit bestimmten Mengen der angegebenen
Bestandteile gegeben, die Erfindung ist jedoch nicht an diese Beispiele gebunden,
sie beruht vielmehr auf der Feststellung der allgemeinen Tatsache, daß die - Anwendung
einesAktivierungsmittels mit derder gewöhnlichen alkalischen Reinigungslösung verbunden
werden kann, was eine besondere Aktivierungsbehandlung unnötig macht und außerdem
noch beträchtlich die Wirksamkeit des Aktivierungsmibtels erhöht. -
In den
gewöhnlichen alkalischen Reinigungslösungen kann nicht nur das bereits beschriebene
Aktivierungsmittel angewandt werden, sondern auch andere für die Aktivierung von
Metalloberflächen vor der Aufbringung von Phosphatüberzügen bekannte Mittel, beispielsweise
Dialkaliphosphate mit Zinnsalzen, Bleisalzen oder Arsensalzen oder Ferrieisen oder
auch Dialkaliphosphat mit Ferrieisen und einer organischen Oxysäure. So. sind beispielsweise
Aktivierungsmittel bekannt, die aus Dinatriumorthophosphat gewonnen wurden, dessen
Lösung Arsenoxyd, B#leiacetat,- Zinnchlorid oder Zinnsulfat oder andere Salze dieser
Metalle zugesetzt wurden. Durch Eindampfen dieser Lösungen wurden Mittel erhalten,
deren wäßrige
Lösungen zur Aktivierung der '-Nletallobe"rfläche
vor der Pho#sphatierung dienten.
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Man hat auch s#chon Aktivierungsmittel aus Dialkaliphosphat und einer
geringen Menge Ferrieisen gewonnen. Hierbei genügen die Mengen Eisen, die bei der
Herstellung von Dinatriumphosphat aus eisenhaltigem Rohmaterial in das Salz gelangen.
Es ist jedoch auch möglich, Ferrieisen dem Dialkaliphosphat zuzumischen. In diesen
Ferrieisen enthaltenden Lösungen wurde das Dialkaliphosphat auch ersetzt durch ein
komplexes Reaktionsprodukt von Dialkaliphosphat und einer organischen Oxysäure,
beispielsweise Zitronensäure, Weinsäure oderSalicylsäure. DieiseKomplexverbindung
wurde durch Zusatz von ferrieisenhaltigem Dialkaliphosphat zu einetr Lösung der
Oxvsäure, beispielsweise von Zitronensäure in Xthylallcolio-1, ge-"vonnen.
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Diese verschiedenen bekannten Aktivierlungsmittel können gemäß Erfindung
in gleicher Weise wie das titanhaltige Dinatriumphosphat -der alkalischen
Reinigungslösung zugesetzt werden und bewirken, daß die mit diesen alkalischen Reinigungslösungen
vorbehandelten und gereinigten Metalle für die Aufnahme eines Phosphatüberzuges
aktiviert sind.
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Die Alkalimetallphosphatprodukte sind mit Erfolg angewandt worden
in alkalischen Lösungen, die ein-en pH-Wert zwischen 8 und j.2- besitzen,
und man kennt für sie keine Alkalinitätsgrenzen; es besteht jedoch keine Möglichkeit,
diese Produkte in saurer Lösung oder in einer Lösung, die ein ausscheidendes Mittel,
beispielsweise ein Polyphosphat enthält, wirksam zu machen.