DEP0000292MA - Verfahren zur Ausbildung von Phosphatschichten auf Metalloberflächen - Google Patents

Description

Bei der Ausbildung von Phosphatschichten auf Metallgegenständen ist es entweder üblich, die Gegenstände in Bäder einzutauchen, die heisse Phosphatlösungen enthalten oder sie durch eine Anlage hindurchzuführen, die ein Förderseil enthält und in der sie mit einer heissen Phosphatlösung bespritzt werden. Die überschüssige Lösung, die von den Gegenständen abtropft, wird gesammelt und in Vorratsspeicher gepumpt, aus denen sie wieder verspritzt wird.

Es können nun Gegenstände, die sich für das Eintauchen in Behälter nicht eignen, und es ist auch nicht immer möglich, die nötigen Spritzanlagen aufzustellen. Es gibt beispielsweise eine Anzahl Fabriken, in denen es wünschenswert ist, Phosphatüberzüge auf Stahlblech aufzubringen, bevor der Stahl mit einem Anstrich versehen wird, aber in denen keine Phosphatieranlage vorhanden ist. Ausserdem ist es unmöglich, grosse Gegenstände wie Brücken oder Tankwagen nach dem üblichen Verfahren zu überziehen.

Früher wurden, wenn eine geeignete Vorrichtung fehlte, Phosphatierungslösungen durch Aufbürsten oder mittels Spritzpistole aufgebracht. Wenn eine gewöhnliche Lösung benutzt wird, läuft sie von der Oberfläche ab, bevor sich ein merklicher Ueberzug gebildet hat. Es war daher immer notwendig, einen inerten Füllstoff anzuwenden, wie Fullererde, um die Lösung auf der Metalloberfläche so lange Zeit zu halten, bis die Ueberzugsbildung beendet war. Die Anwendung eines solchen inerten Füllstoffes hat den Nachteil, dass ein besonderer Verfahrensschritt notwendig ist, um die Rückstände des Füllstoffes von der Oberfläche des behandelten Werkstückes zu entfernen. Feiner Staub wird in der Luft verteilt, wo er frisch angestrichene Gegenstände verderben kann. Die inerten Rückstände müssen nach dem Entfernen anderweitig verwendet werden und das macht gewöhnlich Schwierigkeiten. Ausserdem lassen sich Lösungen, die inerte Füllstoffe enthalten, nicht immer gleichmässig verspritzen und sie decken die Oberfläche nicht gleichmässig ab. Versuche, das Verspritzen durch Zusatz von handelsüblichen Netzmitteln zu verbessern, sind gescheitert; denn sie führten lediglich dazu, die Lösungen zu leichtflüssig zu machen.

Es wurde nun gefunden, dass durch Aufbürsten oder Aufspritzen unbefriedigende Ueberzüge erhalten werden können, wenn eine bestimmte Menge von einer oder mehreren organischen Verbindungen den Phosphatlösungen einverleibt werden. Für diese Zwecke kommen als organische Verbindungen wasserlösliche Celluloseäther in Frage, die in der Lösung beständig sind, d.h. höchstens einen leichten flockigen

Niederschlag in Gegenwart von Säuren oder Salzen bilden. Aether, die diese Eigenschaft der Beständigkeit haben, sind beispielsweise die Methyl- und Methyl-Aethyläther. Vorzugsweise wird der Methyl-Aethyl-Celluloseäther benutzt.

Die Konzentration des Aethers in der Lösung soll mindestens 0,01% betragen, um den gewünschten Erfolg zu zeigen und soll 2% nicht übersteigen, da sonst ein unerwünschter Rückstand auf der behandelten Oberfläche zurückbleibt.

Die erfindungsgemäss benutzten Aether dienen gleichzeitig als Emulgierungs- und Netzmittel, die bewirken, dass die Lösung sich gleichmässig über die ganze Oberfläche ausbreitet, wenn sie durch Aufbürsten oder Aufspritzen angewandt wird, und verleiht ausserdem der Lösung genügend Viskosität, sodass sie auf der Oberfläche bleibt, während der Ueberzug sich bildet.

Die Zusammensetzung der Lösung hängt auch von der Temperatur ab, bei der sie angewandt wird. Ganz allgemein ist es weder vorteilhaft noch wünschenswert, Celluloseäther in heissen Lösungen anzuwenden, weil die Wirksamkeit der Celluloseäther mit steigender Temperatur sinkt. Wenn die Lösung kalt angewandt wird, können alle bekannten Phosphatüberzugslösungen angewandt werden, die in der Kälte Ueberzüge bilden, die hauptsächlich aus tertiärem Zinkphosphat bestehen. Diese Lösungen enthalten Beschleuniger, und zwar vorzugsweise besonders stark wirkende Beschleuniger, beispielsweise solche, die aus einem Gemisch eines Nitrates und eines Chlorates bestehen oder von Nitroguanidin und einem Nitrat. Eine Lösung, die sich zum Verspritzen mit einer Spritzpistole eignet, enthält beispielsweise Monozink-Orthophosphat, Zinknitrat und Natriumchlorat in einem molaren Verhältnis von 1 : 3 : 1. Eine solche Lösung ist die folgende:

Zinkoxyd 116 Gewichtsteile

100%ige Phosphorsäure 98 Gewichtsteile

100%ige Salpetersäure 126 Gewichtsteile

Natriumchlorat 53 Gewichtsteile

Methyl-Aethyl-Celluloseäther (5%ige wässrige Lösung) 200 Gewichtsteile

Auffüllung mit Wasser bis auf 2280 Gewichtsteile

Wenn die Lösung durch Aufbürsten angewandt werden soll, ist die eben angegebene Lösung nicht so geeignet. Zum Aufbürsten enthalten die Lösungen vorzugsweise Monozink-Orthophosphat und Zinknitrat im molaren Verhältnis 1 : 2, gesättigt mit Nitroguanidin. Eine konzentrierte Ansatzlösung kann beispielsweise wie folgt zusammengesetzt sein:

Zinkoxyd 116 Gewichtsteile

100%ige Phosphorsäure 98 Gewichtsteile

100%ige Salpetersäure 126 Gewichtsteile

Nitroguanidin 2 1/1 Gewichtsteile

Methyl-Aethyl-Celluloseäther (5%ige wässrige Lösung) 200 Gewichtsteile

Auffüllen mit Wasser bis auf 1170 Gewichtsteile

Zur Behandlung von Stahl wird ein Teil dieser Lösung mit zwei Teilen Wasser verdünnt, zur Behandlung von galvanisierten Gerüstbauten kann ein Teil der Lösung mit vier Teilen Wasser verdünnt werden.

Nach dem Spritzen oder Aufbürsten wird der behandelte Gegenstand einige Minuten stehengelassen und dann gespült und getrocknet.

Die Oberfläche der zu behandelnden Gegenstände muss rein sein und kann zu diesem Zweck vorher beispielsweise mit einem organischen Fettlösemittel auf Benzinbasis abgerieben werden.

Es sei besonders darauf hingewiesen, dass ein wesentlicher Vorteil, der durch die Erfindung erreicht wird, darin besteht, dass keine ungelösten festen Bestandteile in die Ueberzugslösung aufgenommen werden müssen. Es können natürlich inerte Stoffe angewandt werden in Mengen bis zu 5 Gewichtsprozent der Lösung, wenn dies für besondere Zwecke erwünscht ist.

Wenn auch ein besonderer Vorteil der Erfindung darin besteht, Oberflächen zu überziehen, die nur durch Bürsten oder Aufspritzen mit kalten Lösungen behandelt werden können, so können auch Metallbleche durch Eintauchen in diese Lösungen und wieder herausnehmen behandelt werden, wobei die Lösungen abfliessen gelassen werden und die Gegenstände gespült werden. Die Ueberzugsbildung findet auch noch statt beim

Abfliessen, sodass die Eintauchzeit kürzer ist als bei gewöhnlichen Tauchverfahren. Das ist besonders vorteilhaft, wenn Gegenstände im Fliessprozess überzogen werden.

Claims (4)

1.) Verfahren zur Bildung von Phosphatüberzügen auf Metallen durch Anwendung einer Phosphatlösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 0,01 - 2 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Celluloseäthers enthält, der in der Lösung beständig ist.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aether ein Methyl-Aethyl-Celluloseäther ist.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Lösung in der Kälte durch Aufspritzen angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung aus Monozink-Orthophosphat und einem Nitrat-Chloratbeschleuniger besteht.

4.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Lösung in der Kälte durch Aufbürsten angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung aus Monozink-Orthophosphat und einem Beschleuniger aus Zinknitrat und Nitroguanidin besteht.