DE969369C

DE969369C - Verfahren zur Herstellung von Phosphatueberzuegen auf Zink

Info

Publication number: DE969369C
Application number: DEP2876A
Authority: DE
Inventors: Montagu Hyams; Andrew Nicholson
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1949-09-06
Filing date: 1950-07-28
Publication date: 1958-05-22

Description

Verfahren zur Herstellung von Phosphatüberzügen auf Zink Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Zinkoberflächen, wodurch deren Korrosionsbeständigkeit verbessert wird.
Es ist bekannt, Schutzschichten auf Zink aufzubringen durch eine Behandlung mit einer sauren Zinkphosphatlösung, wobei das in der Phosphatlösung anwesende Zink in die Schutzschicht eingeht. Das saure Zinkphosphat wurde dementsprechend als schichtbildendes Phosphat bezeichnet, d. h. als Phophat, dessen in der Lösung anwesendes Metall in den Schutzüberzug eingeht.
Es ist ferner durch die britische Patentschrift 5r7 049 bekannt, die Korrosionsbeständigkeit von Metalloberflächen durch ein Verfahren zu verbessern, bei dem auf der Metalloberfläche ein Phosphatüberzug durch Behandlung in einer Lösung aufgebracht wird, die in erster Linie aus Phosphorsäure oder einem nicht schichtbildenden Phosphat oder beiden besteht und die außerdem eine geringe Menge eines Nitrits, Nitrats oder Sulfits enthält, die aber höchstens eine geringe Menge solcher Metallionen enthält, die schichtbildende Phosphate bilden. Dieses Verfahren soll auf Eisen, Stahl, Zink und andere Metalloberflächen angewandt werden können. Hierbei ist nur in einem von mehreren Beispielen ein pH-Wert von 2,9 bis 4,2 zahlenmäßig genannt ohne Angabe, welches Metall mit der Lösung behandelt werden soll.
Es ist auch bereits durch die französische Patentschrift 945 538 bekannt, Eisen und Zink in Alkaliphosphatlösungen mit oder ohne Beschleuniger mit einem Überzug zu versehen, und zwar in Lösungen, deren pH-Wert zwischen 5 und 6 liegt. Es ist hierbei betont, daß gerade bei diesen hohen pH-Werten die verschiedensten Metalle behandelt werden könnten. Nach dem Stande der Technik waren also hinsichtlich Beschleuniger enthaltenden Alkaliphosphatlösungen beliebige pH-Werte -anwendbar, vorzugsweise ein pH-Wert °zwisclien 5- und "6, während für beschleunigerfreieAlkaliphosphatlösungen nur p11-Werte zwischen 5 und- 6 bekannt waren. Irgendwelche Unterschiede hinsichtlich des zu'behandelnden Metalls wurden bei der Wahl des PH-Wertes nicht gemacht.
Es wurde nun gefunden, daß bei der Herstellung von Phosphatüberzügen auf Zink mit Lösungen, die ein nicht schichtbildendes Phosphat enthalten, der PH-Wert eine entscheidende Rolle spielt und anders gewählt werden muß als bei der Phosphatierung von Eisen. Im Gegensatz zu dem Arbeiten mit Systemen schichtbildender Phpsphate muß bei nicht schichtbildenden Systemen der PH-Wert bei Zink niedriger gewählt werden als bei Eisen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Phosphatüberzügen auf - Zink durch Behandlung mit Lösungen, die-ein .nicht schichtbildendes Phophat sowie gegebenenfalls Zink oder Ionen anderer Metalle, die schichtbildende Phosphate bilden, jedoch höchstens , in geringen Mengen enthalten, und bei dem man Lösungen mit einem PH-Wert von 3,5 bis 4,5 verwendet und in an sich bekannter Weise mit Lösungen von Chromsäure nachspült.
Die untere PH-Wert-Grenze kennzeichnet nicht ein Aufhören der Schichtbildung, sondern nur einen Übergang zu gröberen Schichten. Die Überzüge sind außerdem unterhalb dieses pH-Wert-Gebietes schlecht verwachsen. Bei Überschreitung der oberen Grenze läßt die Schichtbildung nach. Oberhalb eines p11-Wertes von 5- tritt kein Phbsphatüberzug mehr in Erscheinung. Arbeitet man jedoch innerhalb des angegebenen pH-Bereiches, . so. erhält man ohne Beschleuniger befriedigende Überzüge.
Beispiele für nicht schichtbildende Phosphate dieser Art sind die Phosphate der Alkalimetalle, beispielsweise Natriumphosphat und Kaliumphosphat, aber auch die Phosphate des Magnesiums, Ammoniums und der organischen Basen, beispielsweise Triäthanolaniinphosphat, Guanylharnstoffphosphat. Es können auch Gemische .dieser Phosphate angewendet werden. Am geeignetsten sind Konzentrationen, die in bezug auf-. das Phosphatradikal o,o5- bis o,25molar sind. Die nicht schichtbildenden Phosphate sind in den meisten Fällen billiger und leichter erhältlich als die schichtbildenden Phosphate, und bei ihrer Anwendung entsteht weniger Schlamm als' bei der -Anwendung von schichtbildenden Phosphaten. Dies kommt daher, weil nicht schichtbildende Phosphate keine unlöslichen' Phosphate infolge der- Dissoziation beim Erhitzen oder Neutralisieren aussC.heiden, wie dies bei im Gleichgewicht befindlichen Lösungen von schichtbildenden Phosphaten der =Fall ist. Infolge der niedrigen Acidität des Bades wird das gelöste Zinkion sogleich als Überzug abgeschieden und bildet . höchstens nur zu vernach= lässigende Mengen von Schlamm. -Hieraus -folgt, daß der Verbrauch an Chemikalien, dieVerkrustung der Heizschlangen und die Verstopfung der Spritzdüsen auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Überzugslösung kann auf die zu schützende Zinkoberfläche aufgespritzt werden. Das Metall kann aber auch in die Lösung eingetaucht werden, wobei Netzmittel und Verdickungsmittel mit Vorteil zugesetzt werden, um die Reinigung und Überzugsbildung zu erleichtern. Die Lösungen werden vorzugsweise bei erhöhter Temperatur angewandt; man erhält jedoch auch befriedigende Ergebnisse bei Raumtemperatur, wenn man die Behandlungszeit entsprechend wählt. Die erhaltenen Überzüge werden mit einer verdünnten Lösung von Chromsäure nachgespült. An Stelle dieser Nachspüllösungen können auch verdünnte Lösungen von Phosphorsäure oder Oxalsäure oder eine verdünnte Lösung eines Eisen-, Chrom- oder Aluminiumsalzes, beispielsweise Ferrosulfat, Ferrinitrat, Chromsulfat oder -nitrat oder Aluminiumsulfat oder -nitrat oder eine Lösung, die Gemische dieser Stoffe und gegebenenfalls Chromsäure enthält, verwendet werden. Die Konzentration dieser Nachspüllösung wird vorzugsweise zwischen 0,4 bis 1,3 g Säure oder Salz pro Liter Wasser gehalten. Es können jedoch auch konzentriertere Lösungen angewandt werden. Die Temperatur der Nachspüllösung liegt vorzugsweise zwischen etwa 65 und 8o° C. Eine Behandlungszeit von einer Minute genügt. Durch die Nachspülung wird die Korrosionsbeständigkeit des Metalls erhöht und die Neigung von auf dem Schutzüberzug aufgebrachten Farbüberzügen zur Blasenbildung verringert..

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Phosphat-Überzügen auf Zink durch Behandlung mit Lösungen, die ein nicht schichtbildendes Phosphat sowie gegebenenfalls Zink oder Ionen anderer Metalle, die schichtbildende- Phosphate bilden, jedoch höchstens in geringn Mengen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man Lösungen mit einem pH-Wert von 3,5 bis 4,5 verwendet und in an sich bekannter Weise mit Lösungen von Chromsäure nachspült.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachspülung an Stelle von Lösungen von Chromsäure verdünnte Lösungen von Phosphorsäure oder Oxalsäure oder eine verdünnte Lösung eines Eisen-, Chrom-oderAluminiumsalzesoder eineLösung, die Gemische dieser Stoffe und gegebenenfalls Chromsäure enthält, verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 922 745, 945 538; britische Patentschriften Nr. 342 661, 517 049, 718 362; USA.-Patentschriften Nr. i 765 331, 2 120 276, 2 186 177; Machu;.Phosphatierung, 1950, S. i69.