DE976621C - Verfahren zum Behandeln von Metalloberflaechen vor dem Aufbringen von UEberzuegen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Behandeln von Metalloberflächen vor dem Aufbringen von Überzügen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln der Oberflächen von Metallen vor dem Aufbringen von Überzügen aller Art und bezweckt einmal die Entfernung aller Verunreinigungen, wie Schmutz, Fett, 01 u. dgl., von der Oberfläche und zum anderen Mal eine solche Beeinflussung der Oberfläche, daß aufgebrachte Überzüge von Farbe, Lack od. dgl. oder von, anderen Metallen fest haften und eine längere Lebensdauer besitzen und daß das Auftreten von Blasen und anderen Fehlern vermieden wird.
• Wenn nichtkorrodierende Metalle, wie Kupfer, Aluminium u. dgl., gemäß der Erfindung behandelt werden, so erhält man eine außerordentlich reine und glänzende, nicht zum Anlaufen neigende Oberfläche. Wenn korrodierende Metalle, wie z. B. Eisen, Zink und deren Legierungen, gemäß der Erfindung behandelt werden, so erhält man nicht nur eine sehr reine Oberfläche, sondern überdies eine solche, auf der sich eine dünne Phosphatschicht gebildet hat, die in hohem Grade korrosionsschützend wirkt und einen ausgezeichneten Grund für darüber anzubringende Überzugsschichten bildet.
• Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen in der Behandlung der Metalloberfläche mit einer Alkaliphosphatläsung, die neben primärem Phosphat auch noch etwas sekundäres Phosphat enthält, so daß der pH-Wert der Lösung zwischen 5 und 6 liegt. Gegebenenfalls können noch andere Substanzen zugegen sein, wie unten näher beschrieben. Der Ausdruck »Alkaliphosphat« soll auch Ammoniumphosphat in sich einschließen.
• Alkaliphosphatlösungen sind sowohl zum Reinigen von Metalloberflächen als auch zur Bildung schützender Phosphatschichten seit langem bekannt. Alkalische Lösungen dieser Art, die neben tertiären Alkaliphosphaten noch Soda, Seife oder andere Emulsionsmittel enthalten, werden in großem Maße zum Reinigen von Metalloberflächen benutzt, bilden aber keine schützenden Phosphatschichten. Es sind auch schon saure Alkaliphosphatlösungen sowohl zum Reinigen als auch zum Phosphatieren vorgeschlagen worden. Nach dem USA.-Patent i 765 331 werden Lösungen von primären Alkaliphosphaten verwendet, nach dem britischen Patent 543 77o heiße Alkaliphosphatlösungen mit- einem pH-Wert von 2,5 bis 4,0 und nach dem britischen Patent 5i7 o4.9 Lösungen von Phosphorsäure oder nicht überzugsbildenden Phosphaten, die ferner geringe Mengen von Oxydationsmitteln enthalten; auch die Lösungen dieses Patentes haben eine Azidität von PH = mindestens 4.,2 und sind im allgemeinen noch viel stärker sauer.
• Es wurde nun gefunden, daß Lösungen, die neben primärem Phosphat auch noch eine geringe Menge sekundäres Phosphat enthalten und einen pH-Wert zwischen 5 und 6 aufweisen, sowohl weniger sauren als auch saureren Lösungen sowohl in ihrer Reinigungswirkung als in ihrer überzugsbildenden Wirkung weit überlegen sind. Diese Lösungen sind also saurer, als einer Lösung von nur sekundärem Phosphat entsprechen würde, aber weniger sauer, als einer Lösung von nur primärem Phosphat entsprechen würde, sie enthalten selbstverständlich weder freie Phosphorsäure noch tertiäres Phosphat.
• Lösungen mit einem pH über 6 haben praktisch keine überzugsbildende Wirkung; wenn sich überhaupt ein Überzug bildet, so hat dieser wenig Wert sowohl hinsichtlich seines Rostschutzes als auch hinsichtlich seiner Haftfestigkeit. Lösungen mit einem pH unter 5 bilden verhältnismäßig grobkristalline Phosphatschichten, die nicht gut haften und nur geringe Rostschutzwirkung besitzen; solche Lösungen haben auch eine geringere Reinigungswirkung und greifen sowohl Werkstücke aus korrosionsfähigere Metall, insbesondere Zink, stark an als auch die meist aus Eisen oder Stahl bestehende Apparatur.
• Weitere Vorteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungen sind die leichte Herstellung, Kontrolle und Ergänzung derselben sowie die Möglichkeit, Stahlblechbehälter verwenden zu können und in der gleichen Anlage und mit den gleichen Lösungen Oberflächen der verschiedensten Metalle behandeln zu können, wie z. B. Eisen, Zink und Kupfer, Aluminium u. dgl. Auf korrosionsfähigen Metallen, wie Eisen und Zink, werden dünne, aber sehr feinkörnige Phosphatschichten gebildet, die außerordentlich fest haften und die bekannten Vorzüge solcher feinkörnigen Phosphatschichten aufweisen. Auf nichtkorrosionsfähigen Metallen, wie Kupfer und Aluminium; erhält man tadellos reine und glänzende Oberflächen, die nicht anlaufen, was bei der Reinigung mit den üblichen alkalischen oder sauren Reinigungsmitteln meist der Fall ist.
• Den erfindungsgemäßen Lösungen können weitere Stoffe, die in der Technik des Reinigens und Phosphatierens bekannt sind, zugefügt werden, um die Eigenschaften derselben je nach dem besonderen Verwendungszweck zu modifizieren. Der - Zusatz von Netz- oder Emulgierungsmitteln oder drganischen Lösungsmitteln erhöht natürlich die Reinigungswirkung. Der Zusatz geringer Mengen von Oxydationsmitteln, Beschleunigern usw. verstärkt natürlich die eine Phosphatschicht erzeugende Wirkung. Obgleich die Wirkung sölcher Zusätze wohlbekannt ist, mag erwähnt werden, daß als Oxydationsmittel der Zusatz von o,oi bis o,z5o/o. Natriumnitrit oder von o, i bis i,o °/o Natriumnitrat oder o, z bis _ o,5 °/a Pikrinsäure oft zweckmäßig ist. Als Beispiel geeigneter metallischer Beschleuniger sei. der Zusatz von o,oo2 bis o,oi o/o Kupfer oder Silber (in Form eines löslichen Salzes) genannt.
• Der Gehalt der Lösung an Alkaliphosphat soll zweckmäßig mindestens 2,5 g pro Liter betragen, er kann aber beträchtlich höher sein, je nach Zweck und Anwendungsweise.
• Es wurde ferner gefunden, daß insbesondere bei Anwendung der Lösungen zur Behandlung von korrosionsfähigen Metalloberflächen, wie Eisen, Zink u. dgl., die Qualität der gebildeten Phosphatschicht besser ist, wenn geringe Mengen, d. h. o,2 bis 2,o°/a, bezogen auf Alkaliphosphat, von praktisch unlöslichen Metallphosphaten, z. B. Eisen-oder Aluminiumphosphat, zugegen sind, deren Gegenwert natürlich infolge ihrer Unlöslichkeit den pH-Wert der Lösungen praktisch nicht beeinflußt.
• Bei fortdauernder Verwendung der Lösungen reichern sich Unreinlichkeiten in demselben an, und durch das meist von den Werkstücken eingebrachte Wasser erfolgt eine Verdünnung derselben. Dies ist im allgemeinen unschädlich,. solange der Prozentsatz solcher Verunreinigungen etwa 20 bis 25 0/0 des Gesamtgehalts an festen Stoffen nicht übersteigt und solange der Alkaliphosphatgehalt nicht wesentlich unter den Anfangswert sinkt.
• Obgleich selbst sehr schmutzige, ölige und fettige Oberflächen erfindungsgemäß gereinigt werden können, -so ist es doch im allgemeinen witschaftlicher und zweckmäßiger, erst die Hauptmenge solcher Verunreinigungen in bekannter Weise zu entfernen, z. B. durch starkes Bespritzen mit heißem Wasser oder Dampf oder mit Reinigungslaugen.
• Obgleich ferner leichte Anrostungen durch die Lösungen der Erfindung entfernt werden, so ist e5 iiri allgemeinen zweckmäßig, daß die zu behandelnden Oberflächen praktisch frei von Rost oder anderen Korrosionsprodukten sind.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert:

  I II III IV V

  (NH4) H2P04 . . . . . . . . . . . . . . 95 83,5

  Na2HP04 5 4,5 5,0 5,0

  NaH.P04 .................. 88,4 78,0 78,o

  K2HP04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,6

  Netzmittel * . . . . . . . . . . . . . . . . 5,0 515 5,5

  Hepta-Deeanol ............. 2,0

  Al2(PO4) 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,0 1,0 1,0

  Sulfoniertes Rizinusöl ...... 8,0 2,5 2,5

  Oleyl-Alkohol .............. 1,0 0,5 0,5

  Kienöl ..................... 2,0 1,5 1,5

  NaN02 .................... 6,o 6,o

  CUS04 - 5 H20 . . . . . . . . . . . . . o,6

  100,0 100,o ioo,O IOo,O ioo,6

  * Als Netz- und Emulgierungsmittel haben sich unter vielen anderen die Produkte, die unter den geschützten Waren-

  bezeichnungen DUPANOL, SANTOMERSE, NACCANOL, IGEPAL, TRITON NE bekannt sind, gut bewährt.

  Die vorstehend angegebenen Zusammensetzungen sind feste Konzentrate, aus denen man durch Auflösen in Wasser die gebrauchsfertigen Arbeitslösungen erhält. Wenn die Werkstücke nach dem Badverfahren durch Eintauchen behandelt werden, so löst man 5o bis 6o g eines der obigen Konzentrate pro i Liter Wasser; wenn die Werkstücke nach dem Spritzverfahren mit den Lösungen bespritzt werden, so genügen im allgemeinen 3 bis 15 g pro Liter Wasser. Obgleich die Lösungen bei Raumtemperatur verwendet werden können, so empfiehlt sich im allgemeinen die Verwendung bei höheren Temperaturen, d. h. 50 bis 98° C.
• Die Dauer der Behandlung hängt natürlich von Konzentrationen, Temperatur, Art der Werkstücke und dem verwendeten Verfahren usw. ab; beim Spritzverfahren genügen im allgemeinen 0,5 bis 2 Minuten.
• Eine Lösung von Konzentrat II hat eine stärkere Reinigungswirkung als eine solche von I. Der Zusatz von Hepta-Decanol vermindert die Schaumbildung. Eine Lösung von Konzentrat III gibt besonders guten Korrosionswiderstand auf Oberflächen von korrodierenden Metallen. Konzentrat IV gibt 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.
• Im Großbetrieb empfiehlt sich das Spritzverfahren, das schneller und mit schwächeren Lösungen arbeitet und bei dem die Lösung durch Pumpen zirkuliert wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Behandeln von Metalloberflächen vor dem Aufbringen von Überzügen aller Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen mit einer Alkaliphosphatlösung behandelt werden, die neben primärem auch etwas sekundäres Alkaliphosphat enthält, so daß sie einen pH-Wert zwischen 5 und 6 aufweist und wobei der Gesamtgehalt an Alkaliphosphat mindestens 2"5 g pro Liter beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zur Erhöhung der Reinigungswirkung ferner an sich bekannte und übliche Netz-, Emulgierungs-, Ollösungsmitte.l, die Schaumbildung verhindernde Stoffe u. dgl. enthält.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, insbesondere .zur Behandlung korrosionsfähiger Metalloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung ferner an sich bekannte, die Phosphatierung beschleunigende und/oder verbessernde Zusätze enthält, wie Oxydationsmittel, Sehwermetallsalze u. dgl.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch den ferneren Zusatz eines praktisch unlöslichen Schwermetallphosphates, wie Aluminiumphosphat.
5. 5. Konzentrat zur Herstellung und Ergänzung einer Lösung für das Verfahren nach Anspruch i bis 4, enthaltend primäres und sekundäres Alkaliphosphat in einer solchen Menge und in einem solchen Verhältnis, daß nach Auflösen in der nötigen Wassermenge die gebrauchsfertige Lösung einen pH-Wert zwischen 5 und 6 hat und mindestens 2,5 g Alkaliphosphat pro Liter enthält.
6. 6. Konzentrat nach Anspruch 5, enthaltend überdies an sich bekannte Netzmittel, Emulgierungsmittel, Öllösungsmittel und/oder solche Stoffe, die zur Beschleunigung der Bildung von Phosphatschichten. oder zur Verbesserung der Eigenschaften derselben bekannt sind, wie z. B. Oxydationsmittel, Schwermetallsalze u. dgl. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 517 o49.