DE972727C - Verfahren zur Behandlung von Metalloberflaechen vor dem Aufbringen von UEberzuegen - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von Metalloberflaechen vor dem Aufbringen von UEberzuegenInfo
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Description
(WiGBl. S. 17S)
AUSGEGEBEN AM
10. SEPTEMBER 1959
A 3TII VI/48d
Die Erfindung betrifft ein auch kontinuierlich ausführbares Verfahren für die Behandlung von
Metalloberflächen vor dem Aufbringen von Überzügen aller Art und bezweckt einmal die Entfernung
aller Verunreinigungen, wie Schmutz, Fett, öl u. dgl., von der Oberfläche und zum anderenmal
eine solche Beeinflussung der Oberfläche, daß aufgebrachte Überzüge von Farbe, Lack od. dgl.
oder von anderen Metallen festhaften und eine längere Lebensdauer besitzen und daß das Auftreten
von Blasen und anderen Fehlern vermieden wird.
Wenn nichtkorrodierende Metalle, wie Kupfer, Aluminium u. dgl., erfindungsgemäß behandelt
werden, so erhält man eine außerordentlich reine, nicht zum Anlaufen neigende Oberfläche. Wenn
korrodierende Metalle, z. B. Eisen, Zink und deren Legierungen, erfindungsgemäß behandelt werden,
so bildet sich auf der Oberfläche eine dünne, schützende Phosphatschicht, die in hohem Grade
korrosionsschützend wirkt und einen ausgezeichneten Grund für darüber aufgebrachte Färb- oder
Lackschichten bildet.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Vorbehandlung von Metalloberflächen, insbesondere
von Oberflächen korrodierbarer Metalle, vor dem Aufbringen von Färb-, Lack- und dergleichen
909 595/26
Überzügen durch Behandlung derselben mit einer Alkaliphosphatlösung und darauffolgende Nachbehandlung
mit einer verdünnten Chromsäurelösung und ist dadurch gekennzeichnet, daß die 5 Oberflächen mit einer Alkaliphosphatlösung mit
mindestens 2,5 g/l Alkaliphosphat und einem pH-Wert von 5 bis 6 behandelt und dann mit einer
Chromsäurelösung mit mindestens 0,075 g/l CrO3 und nicht mehr als höchstens 2,25 g/l Fremdsalzen
(berechnet als NaH2PO4) und einem pg-Wert
zwischen 2,0 und 4,6 nachbehandelt werden.
Eine zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens besteht weiterhin darin, daß die Konzentration
der Nachbehandlungslösung an Chromsäure zwischen 0,03 und 0,06 g/l Cr O3 liegt und
eine wäßrige Alkaliphosphatlösung verwendet wird, die sowohl primäre als auch sekundäre
Alkaliphosphate enthält.
Weder die Behandlung mit einer Alkaliphosphatlösung mit einem pH-Wert von 5 bis 6 allein
noch die Nachbehandlung mit einer Chromsäurelösung allein sind Gegenstand der Erfindung, sondern
lediglich die Kombination beider Stufen.
Alkaliphosphatlösungen sind sowohl zum Reinigen von Metalloberflächen als auch zur Bildung
schützender Phosphatschichten seit langem bekannt. Insbesondere ist es aus der britischen Patentschrift
517049 bekannt, korrosionsverhütende Überzüge auf Eisen, Stahl, Zink und ähnlichen
Metalloberflächen durch Behandlung der Oberflächen mit einer Lösung zu erzeugen, welche
Phosphorsäure und/oder Alkaliphosphate enthält, wobei in einem Beispiel Phosphorsäure allein, in
einem anderen Beispiel eine saure Alkaliphosphatlösung mit pH 2,9 bis 4,2 und in einem anderen
Beispiel eine Monoalkaliphosphatlösung verwendet wird. Diesen Lösungen werden ferner Beschleuniger
zugesetzt, und ein Nachspülen mit einer verdünnten Lösung von Phosphorsäure, Oxalsäure
oder Chromsäure oder von Eisen-, Chrom- oder Aluminiumsalzen wird empfohlen. Es hat sich jedoch
gezeigt, daß die durch Befolgung der in dieser Patentschrift gegebenen Lehren erhaltenen Ergebnisse
sehr schwankend und unzuverlässig sind. Es wurde nun gefunden, daß man bei Anwendung
der erfindungsgemäßen Arbeitsweise zu besonders vorteilhaften Ergebnissen gelangt und insbesondere
die so erzeugten Überzüge auch denen, die nach dem Verfahren der obengenannten britisehen
Patentschrift 517 049 erhalten werden, weit überlegen sind, da bei den Lack- oder Farbschichten,
die auf derartige, nach bekannten Verfahren hergestellte Phosphatschichten aufgebracht werden,
sehr oft Fehler, insbesondere Blasenbildung, auftreten.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende: Alkaliphosphatlösungen mit
einem pH-Wert von 5 bis 6 greifen die meist aus Eisen- oder Stahlblech bestehende Apparatur, insbesondere
auch die Pumpen, Spritzdüsen und Rohrleitungen, praktisch überhaupt nicht an, während
dieser Angriff mit sinkendem pH stark ansteigt. Die Phosphatlösungen sind leicht und billig
herzustellen, und wenn zum Ansatz und zur Ergänzung der Arbeitslösung eine Vorratslösung verwendet
wird, deren pH bei etwa 5 oder etwas darüber liegt, so bleibt die Arbeitslösung stets in dem
beanspruchten p^-Bereich von 5 bis 6, meist konstant auf einem pH von 5,7 bis 5,9, und kann nie
unter ein pg von 5,0 sinken. Es können in der gleichen Anlage und mit den gleichen Lösungen
Oberflächen der verschiedensten Metalle, z. B. Eisen, Zink, Kupfer und Aluminium, gleichzeitig
oder nacheinander behandelt werden.
Der in der ersten Stufe des Verfahrens verwendeten Alkaliphosphatlösung können weitere Stoffe,
deren Verwendung in der Technik des Reimgens und Phosphatierens bekannt ist, zugefügt werden,
um die Eigenschaften der Lösung je nach dem besonderen Zweck ihrer Verwendung zu modifizieren.
Der Zusatz von Netz- oder Emulgierungsmitteln oder von organischen Lösungsmitteln erhöht die
Reinigungswirkung; der Zusatz geringer Mengen von Beschleunigern, z. B. Oxydationsmitteln, verstärkt
dieeinePhosphatschicht erzeugende Wirkung. Obgleich die Wirkung solcher Zusätze wohlbekannt
ist, mag erwähnt werden, daß als Oxydationsmittel der Zusatz von 0,01 bis 0,25% Natriumnitrit
oder/und 0,1 bis 1,0% Natriumnitrat oder entsprechender anderer Oxydationsbeschleuniger
mitunter zweckmäßig ist. Als Beispiel metallischer Beschleuniger sei beispielsweise der Zusatz von
0,002 bis 0,01 */o Kupfer oder Silber (in Form eines
löslichen Salzes) genannt.
Der Gehalt der Lösung an Alkaliphosphat soll mindestens 2,5 g/l betragen, er kann aber beträchtlich
höher sein, je nach Zweck und Anwendungsweise.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Behandlung der Oberflächen von
korrosionsfähigen Metallen, wie Eisen, Zink u. dgl., ist die Qualität der gebildeten Phosphatschicht
besser, wenn geringe Mengen, etwa 0,2 bis 2,ofl/o, bezogen auf die Menge Alkaliphosphat, von
praktisch unlöslichen Metallphosphaten, z. B. Eisen- oder Aluminiumphosphat, zugegen sind,
deren Gegenwart natürlich infolge ihrer Unlöslichkeit den pH-Wert der Lösungen praktisch nicht beeinflußt.
Obgleich durch die erste Stufe des Verfahrens selbst sehr schmutzige, ölige und fettige Oberflächen
gereinigt werden können, so ist es doch im allgemeinen wirtschaftlicher, erst die Hauptmenge
solcher Verunreinigungen in bekannter Weise zu entfernen, wozu meist schon ein starkes Bespritzen
mit heißem Wasser oder Dampf genügt. Obgleich ferner die Phosphatlösung imstande ist, nicht zu
starke Anrostungen zu entfernen, so ist es gleichwohl zweckmäßig, daß die zu behandelnden Oberflächen
praktisch frei von Rost oder anderen Korrosionsprodukten sind.
Der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also eine an sich bekannte und übliche
Reinigung oder Entrostung vorangehen.
Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nachstehend an Hand einiger Ausfüh-
rungsbeispiele näher erläutert werden. Die Arbeitslösung wird durch Auflösen der festen Konzen
trate I, II, III, IV oder V der folgenden Tabelle in Wasser erhalten.
| I | II | III | IV | V | |
| NH4H2PO4 Na2HPO4 NaH2PO4 K2HPO4 Netzmittel *) Heptadecanol Al2(PO4), Sulfoniertes Rizinusöl Oleylalkohol Kienöl |
95 5 |
88,4 4,6 5,o 2,0 |
83,5 4,5 1,0 8,0 1,0 2,0 |
5,0 78,0 5,5 1,0 2,5 o,5 6,0 |
5,0 78,0 5,5 1,0 2,5 o,5 |
| NaNO2 | 6,0 0,6 |
||||
| CuSO4- 5H2O |
100,0
100,0 100,0
100,0
100,0
Die vorstehend angegebenen Zusammensetzungen sind feste Konzentrate, aus denen man die gebrauchsfertigen
Arbeitslösungen durch Auflösen in Wasser erhält. Wenn die Werkstücke nach dem Badverfahren durch Eintauchen behandelt werden,
so löst man 15 bis 60 g eines der obigen Konzentrate in ι 1 Wasser; wenn die Werkstücke nach dem
Spritzverfahren mit den Lösungen bespritzt werden, so genügen im allgemeinen 3 bis 15 g je 1 Wasser.
Obgleich die Lösungen bei Raumtemperatur verwendet werden können, so empfiehlt sich im allgemeinen
die Verwendung bei höheren Temperaturen, d. h. bei 50 bis 980 C.
Die Dauer der Behandlung hängt natürlich von Konzentration, Temperatur, Art der Werkstücke,
dem verwendeten Verfahren usw. ab; beim Spritzverfahren genügen im allgemeinen V2 bis 2 Minuten.
Eine Lösung von Konzentrat II hat eine stärkere Reinigungswirkung als eine solche von I. Der Zusatz
von Heptadecanol vermindert die Schaumbildung. Eine Lösung von Konzentrat III gibt besonders
guten Korrosionswiderstand auf Oberflächen korrodierender Metalle. Konzentrat IV gibt
etwas dickere Überzüge als III und in kürzerer Zeit wegen des Gehaltes an Natriumnitrit. Konzentrat
V wirkt noch schneller als IV wegen des weiteren Zusatzes von Cu-Ionen, aber die gebildeten
Überzüge haben eine etwas geringere Rostschutzwirkung.
Die wie vorstehend beschrieben in der ersten Stufe des Verfahrens mit der Phosphatlösung behandelten
Gegenstände werden alsdann, vorzugsweise nach guter Spülung mit Wasser, um das Mitschleppen von Phosphatlösung in die nächste
Stufe zu vermeiden, in der zweiten Stufe mit verdünnter Chromsäurelösung behandelt, wodurch die
rostschützende Wirkung des in der ersten Stufe erfolgten Phosphatüberzuges außerordentlich verbessert
wird. Auch bei Metalloberflächen, auf denen
*) Als Netz- und Emulgiermittel haben sich unter vielen anderen die unter den geschützten Warenbezeichnungen
DUPANOL, SANTOMERSE, IGEPAL, TRITON NE bekannten Produkte gut bewährt.
kein Phosphatüberzug gebildet wird, wirkt sich diese Behandlung sehr günstig aus.
Die in dieser Stufe verwendete Chromsäure- go lösung wirkt bereits bei einem Gehalt von nur
0,075 g/l Cr O3, vorzugsweise werden Lösungen mit 0,3 bis 0,6 g/l CrO3 verwendet. Bei weiterer
Steigerung, z.B. bis zu 1,2 g/l CrO3, wächst die
Gefahr, daß zurückbleibende Spuren Chromsäure eine günstige Wirkung auf einen anschließend aufgebrachten
organischen Überzug haben.
Es wurde ferner gefunden, daß die Chromsäurelösung sehr stark in ihrer Wirksamkeit nachläßt,
wenn sie sich mit Fremdsalzen, insbesondere Phosphaten, derart anreichert, daß der Gesamtgehalt
solcher Fremdsalze mehr als etwa 2,25 g/l, berechnet als Na H2 P O4, beträgt. Solche Fremdsalze
kommen in die Lösung teils durch das gewöhnliche Leitungswasser, das stets Ca neben geringen Mengen
Na und Mg und manchmal Spuren von Fe und Mn enthält, teils durch Mitschleppen von Phosphatlösung
aus der ersten Behandlungsstufe, auch wenn die Werkstücke vor dem Einbringen in die Chromsäurelösung
mit Wasser gespült wurden.
Zur Umrechnung der Fremdsalze auf die äquivalente Menge NaH2PO4 wird der Gehalt der
Lösung an Kationen analytisch bestimmt und auf NaH2PO4 umgerechnet. Es sei z. B. gefunden
worden, daß die im Gebrauch befindliche Chromsäurelösung die folgenden Mengen an Kationen
enthält, die dann den folgenden Mengen an NaH2PO4 entsprechen würden:
0,35 Na, äquivalent 1,825 NaH2PO4
0,09 Ca, äquivalent 0,269 NaH2PO4 lao
0,015 Mg, äquivalent 0,074 NaH2PO4
0,005 Fe, äquivalent 0,011 NaH2PO4
2,179 NaH2PO4
Dieser Gehalt würde gerade noch unter die angegebene Höchstgrenze von 2,25 g/l fallen.
Der pH-Wert der oben angegebenen Chromsäurelösungen
liegt zwischen 2,0 und 4,6.
Die Behandlung mit der Chromsäurelösung kann durch Spritzen oder durch einfaches Eintauchen in
die zweckmäßig heiße Lösung während sehr kurzer Zeit erfolgen; es genügen im allgemeinen 10 bis
30 Sekunden. Man läßt dann vorzugsweise die Chromsäurelösung ohne nachfolgendes Abspulen
mit Wasser antrocknen, was in sehr kurzer Zeit erfolgt, wenn die Chromsäurelösung heiß verwendet
wurde.
In der Chromsäurelösung kann sich infolge der Reaktion zwischen den geringen Phosphatmengen,
die in die Lösung gelangen, und der Chromsäure allmählich etwas Phosphorsäure ansammeln. Dies
ist jedoch unschädlich, solange die Konstanten der Lösung innerhalb der angegebenen Grenzen bleiben.
Mitunter verbessert sogar die Zugabe von etwas Phosphorsäure die Wirkung, solange diese Zugabe
den pH-Wert nicht unter 2,0 erniedrigt.
Die nachfolgende Tabelle B zeigt einige Resultate, die bei der erfindungsgemäßen Behandlung von
Automobil-Stahlblech erhalten wurden, wenn in dieser zweiten Stufe des Verfahrens der Gehalt an
Fremdsalzen in der Chromsäurelösung sich von 0,0 auf 3,75 g/l (berechnet als NaH2PO4) angereichert
hatte:
| Gehalt der Chrom- | NaH2PO4 g/i |
Pjj- Wert | Ergebnisse nach 48 Stunden |
| säurespüllösung an | 0,0 | in der Feuchtigkeits | |
| O,75 | 7.O | kammer | |
| CrO8 g/i |
I,5O | 4,7 | stark blasig, schlecht |
| O1O | 2,25 | 4.65 | desgl. |
| 0,0 | 0,0 | 4.60 | desgl. |
| 0,0 | o,75 | 3.51 | desgl. |
| 0,0 | 1,50 | 3,44 | keine Blasen, sehr gut |
| 0,075 | 2,25 | 3,68 | desgl." |
| 0,075 | 3,75 | 3,88 | desgl. |
| 0,075 | 0,0 | 4,i4 | desgl. |
| 0,075 | O.75 | 3,3o | einige Blasen, nicht gut |
| 0,075 | 1.50 | 3,i8 | keine Blasen, sehr gut |
| 0,150 | 2,25 | 3,4O | desgl. |
| 0,150 | 3,75 | 3,48 | desgl. |
| 0,150 | 3,71 | desgl. | |
| 0,150 | 0,0 | einige Blasen, | |
| 0,150 | o,75 | 2,60 | noch brauchbar |
| 1,5° | 2,70 | keine Blasen, sehr gut | |
| 0,30 | 2,25 | 2,98 | desgl. |
| 0,30 | 3.75 | 3,io | desgl. |
| 0,30 | 3,28 | desgl. | |
| 0,30 | einige Blasen, nicht gut | ||
| 0,30 | |||
| Gehalt der Chrom- | NaH2PO4 g/i |
pH-Wert | Ergebnisse nach 48 Stunden |
| säurespüllösung an | 0,0 | in der Feuchtigkeits | |
| o,75 | 2,30 | kammer | |
| CrO3 g/i |
1,50 | 2,40 | keine Blasen, sehr gut |
| 0,60 | 2,25 | 2,64 | desgl. |
| 0,60 | 3,75 | 2,71 | desgl. |
| 0,60 | 2,90 | desgl. | |
| 0,60 | Blasen, unbrauchbar | ||
| 0,60 | |||
Claims (7)
1. Verfahren zur Vorbehandlung von Metalloberflächen,
insbesondere von Oberflächen korrodierbarer Metalle, vor dem Aufbringen von Färb-, Lack- und dergleichen Überzügen durch
Behandlung derselben mit einer Alkaliphosphatlösung und darauffolgende Nachbehandlung mit
einer verdünnten Chromsäurelösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit einer
Alkaliphosphatlösung mit mindestens 2,5 g/l Alkaliphosphat und einem pH-Wert von 5 bis 6
behandelt und dann mit einer Chromsäurelösung mit mindestens 0,075 g/l Cr O3 und nicht
mehr als höchstens 2,25 g/l Fremdsalzen (berechnet als NaH2PO4) und einem pH-Wert
zwischen 2,0 und 4,6 nachbehandelt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mit einer Chromsäurelösung, welche 0,3 bis 0,6 g Cr O3 je Liter enthält, nachbehandelt
wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer zusätzlich
Phosphorsäure enthaltenden Chromsäurelösung nachbehandelt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromsäurelösung
heiß, vorzugsweise nahe dem Siedepunkt verwendet wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chromsäurelösung
ohne vorangehendes Abspülen mit Wasser antrocknen läßt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Phosphatlösung die Reinigungswirkung oder/und die phosphatschichtbildende
Wirkung erhöhende, für diese Zwecke bekannte Mittel zugesetzt werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der ersten Stufe mit der Phosphatlösung behandelten Gegenstände vor dem Einbringen in die zweite Stufe mit
Wasser gespült werden.
In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 517 049.
©909 595/26 9.59
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US563458A US2403426A (en) | 1944-11-14 | 1944-11-14 | Metal coating process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE972727C true DE972727C (de) | 1959-09-10 |
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Family Applications (1)
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1944
- 1944-11-14 US US563458A patent/US2403426A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1945-05-03 GB GB11277/45A patent/GB596876A/en not_active Expired
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- 1947-06-09 CH CH261134D patent/CH261134A/de unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CH261134A (de) | 1949-04-30 |
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