FI60243C - Fosfatiseringskompositioner i loest form vilka aostadkommer vattenoloesliga belaeggningar - Google Patents

Description

Γ,Λ^ΤΙ ra1 KUULUTUSJULKAISU /: n o 47 (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT C U Z H °

C (4S) Patentti 10 1- *''?U

^ (51) Kv.ik?/Int.ci.3 C 25 F 7/Ί0

SUOMI — FINLAND (21) P»t*flttlh»k*mui— P*tent*n*öknW»f 7607H

(22) H«k*ml*ptlvl — Amdknlnpdaf 17.03.76 ^ ^ (23) Alkuptivi —Gltti(h«tsdag 17.03.76 (41) Tullut lulktsaksi — Blhrlt offantllf 21 09 76

Patentti· ja rekisterihallitus (44) NihUvlkilpaoon ja kiruL|ullulttin pvm. —

Patent· och registerstyrelsen Antöktn utiagd oeh utUkriftM put>ik*r*d 3l.o8.8l (32)(33)(31) Pyydttqr *tuofk«u*—B*jlr4 prlorittt 20.03.75 USA(US) 560377 (71) Diamond Shamrock Corporation, 1100 Superior Avenue, Cleveland, Ohio, USA(US) (72) Sdward A. Rowe, Jr., Mentor, Ohio, William H. Cawley, Mentor, Ohio, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Liuoksena olevat fosfatoimisseokset, jotka aikaansaavat veteen liukenemattomia päällysteitä - Fosfatiseringskompositioner i lost form, vilka ästadkommer vattenolösliga beläggningar

Sellaiset fosfatoimiskäsittelyt, jotka on suoritettu vedessä, ovat tavallisesti aikaansaaneet haittoja, kuten lietteen muodostumista ja tarpeen suorittaa monivaihekäsittely kuivien päällystettyjen tuotteiden valmistamiseksi. Aikaisemmissa yrityksissä välttää tällaiset vaikeudet, kuten on kuvattu esim. US-patenttijulkaisussa 2 515 93**, käytettiin orgaanisessa seoksessa 1-7 % kaupan olevaa fosforihappoa 85 %:sena, siirappimaisena tuotteena orgaanisessa seoksessa eikä vettä. Tyypillinen tällainen seos käsitti asetonin ja hiilitetrakloridin 50/50 seoksen. Tällaista seosta käytettäessä tarvittiin ainoastaan muutamia vaiheita fosfatoimisen suorittamiseksi.

Eräs toinen yritys välttää ne vaikeudet, jotka esiintyvät vesiperus-teisissa fosfatoimisjärjestelmissä, on esitetty US-patenttijulkaisun 2 992 1*46 mukaisessa menetelmässä. Tämän mukaisesti käyttäen erikois-laitteita suihkutetaan vesipitoinen fosfatoimisliuos metallituotteelle samalla kun tätä tuotetta pidetään kaasuja vähentävässä vyöhykkeessä. Kaasuja vähentävä vyöhyke sisälsi kloorattua hiilivetyä, kuten trikloorietyleeniä, olevia kaasuja. Käsittely mahdollisti täten parantuneen levyjen kuivaamisen fosfatoimiskäsittelyn jälkeen.

2 60243 Tämän jälkeen kehitetyissä fosfatoimiskäsittelyissä, joissa käytettiin kloorattuja liuottimia, jätettiin vesiliuos täysin pois fosfatoi-miskäsittelystä. Tavallisissa käsittelyissä fosfatoitava metallituote upotetaan rasvan poistavaan, kloorattua hiilivetyä sisältävään liuokseen, tämän jälkeen se joutuu kosketuksiin vettä sisältämättömän fos-fatoimisliuoksen kanssa, ja palautetaan tämän jälkeen rasvaa poistavaan kloorattua hiilivetyä käsittävään liuokseen lopullista huuhtomis-käsittelyä varten. Tällainen käsittely on kuvattu esim. US-patenteis-sa 3 100 728 ja 3 197 3^5. Kuten US-patenttijulkaisussa 3 197 3^5 on esitetty, on myös todettu, että on olemassa veteen perustuva menetelmä, ns. "vesipitoinen menetelmä", metallituotteiden fosfatoimiseksi, ja toiselta puolen liuottimeen perustuva menetelmä, jota tässä patenttijulkaisussa nimitetään "kuivaksi menetelmäksi". Viimemainitussa menetelmässä käytetään tavallisesti fosforihappoliuosta klooratussa hiilivetyliuottimessa. Koska US-patenttijulkaisun 3 197 345 seokset perustuvat kloorattuihin hiilivetyihin, oli käytetty fosfatoimismene-telmä "kuiva menetelmä", ja käyttökelpoiset seokset olivat pääasiallisesti vettä sisältämättömiä seoksia.

Niin aikaisin kuin US-patenttijulkaisussa 2 515 934 on todettu, että kaupallinen fosforihappo aikaansaa pienen vesimäärän orgaanisiin fos-fatoimisseoksiin. US-patenttijulkaisussa 3 197 345 on todettu, että oleellisesti kaikki vesi voitiin tislata pois fosfatoimiskylvystä "kuivakäsittelyn" edistyessä. Siinä on tutkittu myös fosforihaposta riippumattomia käsittelyjä. Tällöin todettiin, että määrätyt orgaaniset fosfaattikompleksit voivat olla käyttökelpoisia vettä sisältämättömissä liuoksissa. Niillä on etuna se, että ne aikaansaavat suo* japää!lysteitä, joilla on parantunut korroosion kestävyys. Tämä on esitetty US-patenttijulkaisussa 3 249 471. Toinen pyrkimys aikaansaada kuivamenetelmä tai "vettä sisältämätön menetelmä", joksi sitä myös nimitettiin, ja jota käytettiin US-patenttijulkaisussa 3 297 495, oli erittäin voimakkaan hapon käyttö. Tässä patenttijulkaisussa käytetty happo oli edullisesti sellaista, jossa oli 96-100 % fosforihappoa. Tällainen väkevöity happo aikaansai lietteen muodostusprobleemoja, mutta näitä yritettiin välttää käyttämällä määrättyjä lisäaineita.

Muut menetelmät vettä sisältämättömän fosfatoimismenetelmän pitämiseksi "kuivana" käsittivät kuivausaineiden, kuten magnesiumsulfaatin ja jauhemaisten metallien, käytön. Näitä on kuvattu US-patenttijulkaisussa 3 338 75*1. Tässä on painotettu sitä, että pienillä vesimää- 3 60243 rillä on haitallinen vaikutus fosfaattipäällysteisiin, jotka on saatu vettä sisältämättömistä fosfatoimisliuoksista. Jo US-patenttijulkai-sussa 2 515 93^ on todettu, että veden esiintyminen orgaanisessa fos-fatoimisjärjestelmässä saattoi aikaansaada kahden nestefaasin muodostumisen, jotka aikaansaivat määrättyjä vaikeuksia. Faasien erottumista ja erikoisesti erillisen vesifaasin muodostusta on käsitelty US-patenttij ulkaisussa 3 306 785-

Nyt on todettu, että orgaaninen fosfatoimisseos voi aikaansaada erittäin edullisia päällysteitä jos tällainen seos pidetään enemmän "märässä" tilassa. Alustava avainaineosa tällaisessa seoksessa on orgaaninen liuotin. Eräs toinen tärkeä aineosa fosforihapon fosfatoivan osan lisäksi on sellainen vesimäärä, joka ylittää fosforihapon mainitun määrän. Mutta tätä vettä ei saa olla läsnä riittävästi aikaansaamaan sellaisen nestemäisen seoksen, joka ei säilytä homogeenisuuttaan nestefaasissa. Lisäksi on todettu mahdolliseksi lisätä saadun fosfaat-tipäällysteen päällystyspainoa lisäämällä fosfatoimisseoksen vesipitoisuus suuremmaksi kuin aivan pieniksi vesimääriksi.

Eräs toinen ja erittäin tärkeä toteamus on sellaisten fosfatoitujen päällysteiden aikaansaaminen, joilla on hyvin vähäinen herkkyys veden suhteen. Tämän johdosta aikaansaadaan sellaisia fosfaattipäällysteitä, että päällysteet voidaan menestyksellisesti pinnoittaa vesiperustei-silla seoksilla. Tällaiset seokset voivat sisältää vettä ja kromia sisältäviä huuhteluaineita. Ne voivat käsittää lisäksi sellaiset päällysteet kuin vesipitoiset maalit ja sähköisesti päällystetyt pohja-maalit. Käytettäessä niitä aineosia, jotka sisältyvät fosfatoimisseok-seen, joihin sisältyy liuottava neste, joka kykenee liuottamaan fosforihapon orgaaniseen liuottimeen, voidaan kaasuvyöhyke aikaansaada fosfatoimisliuoksen yhteyteen, jossa vyöhykkeessä aikaansaadaan parantunut huuhteluvaikutus.

Tällaisessa kaasuvyöhykkeessä voi vyöhykkeestä lauhtunut neste lauh-duttamisen jälkeen säilyttää täydellisesti nestefaasinsa homogeenisuuden eikä siihen erotu faaseja. Niinpä tällaisissa järjestelmissä, jotka aikaansaavat parantuneen huuhteluvaikutuksen, voidaan kylvyn täydentäminen toteuttaa esim. johtamalla fosfatoimiskylpyyn samanlaista nestettä. Tämä neste on rakenteeltaan samanlaista kuin kaasuvyöhykkeessä oleva kaasu, jolloin aikaansaadaan homogeeninen seos. Seos soveltuu valmistettavaksi varastoimista ja/tai käyttöä varten sen menettämättä nestefaasin homogeenisuutta ennen käyttöä kylvyn korvaa vana nesteenä.

* 60243

Yleisesti ottaen keksintö on suunnattu sellaiseen orgaaniseen fosfa-toimisseokseen, jossa on jatkuva ja homogeeninen nestefaasi. Tämä seos sopii metallien fosfatoimiseksi käyttäen vettä kestävää päällystettä vaikkakin nestefaasi sisältää pienempiä määriä vettä. Tarkemmin sanoen seos käsittää orgsanisen liuottimen, joka aikaansaa nestefaasin homogeenisuuden liuottavan nesteen kanssa, joka ei ole fosforihapon fos-fatoivan osan liuotin, ja orgaaninen liuotin ei reagoi seoksessa olevan fosforihapon kanssa. Seos sisältää edelleen liuottavaa nestettä, joka kykenee liuottamaan seoksessa olevan fosforihapon samalla kun se säilyttää nestefaasissa olevan seoksen homogeenisuuden eikä tämä liuottava neste reagoi seoksessa olevan fosforihapon kanssa. Seos sisältää edelleen fosforihapon fosfatoivan osan ja vettä sellaisessa määrässä, joka ylittää fosforihapon sen määrän, joka on riittävä aikaansaamaan seoksessa fosfatoidun päällysteen, joka ei oleellisesti liukene veteen, rautapitoiselle metallisubstraatille fosfatoivassa kosketuksessa seoksen kanssa ja säilyttäen samalla nestefaasin homogeenisuuden .

Keksinnön eräs toinen toteuttamismuoto on menetelmä sellaisen fos-faattipäällysteen aikaansaamiseksi, jolla on edellä kuvattu luonne, saattamalla metallipinta kosketukseen seoksen kanssa, joka käsittää jatkuvan ja homogeenisen nestefaasin, ja joka sisältää pienimmän määrän vettä, samalla kun seos sisältää myös edellä kuvattuja aineita. Tämä menetelmä voi käsittää myös metallipinnan saattamisen kosketuksiin ennen fosfatoimista sellaisten kaasujen kanssa, jotka sisältävät orgaanista liuotinta, ja voi myös käsittää päällystetyn metallipinnan saattamisen kosketuksiin fosfatoimisen jälkeen orgaanista liuotinta sisältävien kaasujen kanssa.

Keksinnön muut piirteet ja toteuttamismuodot käsittävät kaikki edellä mainitut fosfatoimismenetelmät, joita seuraa fosfatoidun metallipinnan käsittely vesipitoisella, kromia sisältävällä liuoksella, sekä minkä hyvänsä tai kaikki mistä hyvänsä edellä mainitusta menetelmästä saadut päällystetyt metallipinnat. Esillä olevan keksinnön eräs toteuttamismuoto käsittää myös kaasupitoisen huuhteluvyöbykkeen sellaisten fosfaattipäällystettyjen paneelien1 huuhtomiseksi, jotka ovat olleet kosketuksissa fosfatoimisnesteen kanssa, jolloin tällainen vyöhyke 5 60243 käsittää seoksen, jossa on orgaanista liuotinta sisältäviä kaasuja, liuottavan nesteen kaasuja ja vesihöyryä.

Keksinnön eräs toinen toteuttamismuoto käsittää seoksen fosfatoimi-sen aikansaamiseksi fosfatoivan nestemäisen väliaineen avulla edellä kuvatulla tavalla. Tällainen korvaava seos käsittää homogeenisena nestemäisenä seoksena ne aineosat, jotka esiintyvät myös edellä kuvatussa kaasupitoisessa huuhtomisvyöhykkeessä.

Orgaaninen liuotin eli "liuotinaineosa", joksi sitä joskus tässä yhteydessä nimitetään, on tavanomainen kaupan oleva aine ja voi sisältää lisäaineita, vaikkakin puhdistetumpien aineiden käyttöä voidaan pitää edullisena. Esimerkiksi kaupan oleva 1,1,1-trikloorietaani voi sisältää erittäin pieniä määriä stabiloimisaineita, kuten 1,2-buty-leenioksidia, nitrometaania ja l,M-dioksaania. On myös edullista käyttää orgaanisten liuottimien seoksia. On edullista, että jokainen seoksessa oleva liuotin on palamaton ja että ne yhdessä muodostavat aseotrooppisen seoksen. Yksin tai yhdistelmänä nämä liuottimet ovat sellaisia, etteivät ne liuota fosforihapon fosfatoivaa osaa. Tämä fosforihapon liukenemattomuus on luonteenomaista liuottimelle myös sen kiehumispisteessä, kuten esim, aseotroopille normaalissa paineessa. Sopivan happoliukoisuuden aikaansaamiseksi tarvitaan liuottavaa nestettä. Tämä orgaaninen liuotin muodostaa tavallisesti fosfatoimis-liuoksen pääosan ja muodostaa tavallisesti noin 60-90 paino-5i tästä liuoksesta. Näin ei kuitenkaan aina ole asianlaita. Kuitenkin useimmiten silloin, kun orgaaninen liuotin ei muodosta pääosaa, on liuottava neste liuoksen vallitseva aineosa. On edullisinta fosfatoivan seoksen tehokkaan valmistuksen aikaansaamiseksi, että orgaaninen liuotin ja liuottava neste muodostavat varastoimiskestäviä seoksia. Toisin sanoen niiden on muodostettava sellaisia seoksia, jotka eivät pidemmän aikaa varastoituina erotu faaseiksi.

Tehokkaan käsittelyn kannalta on kaikkein edullisinta, että orgaaninen liuotin on neste normaalipaineessa ja lämpötilassa, ja että sen kiehumispiste normaalipaineessa ylittää noin 35°C. Sellaiset liuottimet, jotka sopivat tähän käyttötarkoitukseen, ovat kloorattuja liuottimia, kuten 1,1,1-trikloorietaani, fluori-pitoiset hiilivetyliuotti-met, esim. trikloorifluorimetaani, sellaiset liuottimet, jotka sisältävät ainoastaan vetyä ja hiiltä, kuten alifaattiset liuottimet, esim. n-heptaani, ja aromaattiset nesteet, joista mainittakoon esim. bent- 6 60243 seeni, samoinkuin korkeassa lämpötilassa kiehuvat typpipitoiset yhdisteet, jollaisia ovat esim. 2-allyylipyridiini, 2-bromipyridiini, 2,3-dimetyylipyridiini , 2-etyl.eenipyridiini ja 1-tert-butyylipyri -diini, ja edelleen alifaattiset ketonit kuten etyylibutyyliketoni, jonka molekyylipaino on yli noin 100 ja alle 200. Muita sellaisia käyttökelpoisia orgaanisia liuottimia edellä mainittujen lisäksi, joita voidaan käyttää ja joita on käytetty, ovat hiilidisulfidi, kloo-ribentseeni, kloroformi, 1,1,2-triklooritrifluorietaani, perkioori-etyleeni, tolueeni ja trikloorietyleeni, samoin kuin inertiset ja homogeeniset nesteseokset, jotka on muodostettu kaikista edellä mainituista liuottimista kuten esim. aseotrooppiset seokset. Inertisyy-dellä tarkoitetaan tässä yhteydessä, että nämä seokset eivät reagoi kemiallisesti toistensa kanssa tai fosfatoimisseoksen muiden aineosien kanssa niin, että ne eivät hidasta seoksella aikaansaatavaa edullista fosfatoimiskäsittelyä tai vaikuta siihen. Tämä inertisyys-ominaisuus koskee myös niitä lämpötiloja, jotka liuoksella on kiehumispisteessä.

Liuottavan nesteen tulee olla sellaisen tai sellaisen seoksen, joka kykenee liuottamaan fosforihappoa orgaaniseen liuottimeen seoksen homogeenisuuden silti säilyessä. Liuottava neste voi myös vaikuttaa fosfatoimisliuoksen muihin ominaisuuksiin, jolloin sillä voi olla esim. vaikutusta fosfatoimisliuoksessa olevan veden liukoisuuteen.

On edullista, että liuottava neste ei aikaansaa helposti syttyvää fosfatoimisseosta ja ettei se reagoi fosforihapon kanssa, so. ettei se reagoi kemiallisesti hapon kanssa myöskään seoksen siinä lämpötilassa, joka muodostuu fosfatoimiskäsittelyn aikana. Edelleen on edullista tehokkaan fosfatoimisen kannalta, että liuottavan nesteen kiehumispiste on korkeampi kuin orgaanisen liuottimen kiehumispiste tai että se muodostaa kiehuessaan aseotrooppisen seoksen tällaisen liuottimen kanssa. Liuottava neste voi olla, ja muutamissa tapauksissa se on kaikkein edullisimmin, erilaisten orgaanisten aineiden seos. Tällaiset seokset ovat erittäin käyttökelpoisia auttamaan veden liukoisuutta fosfatoimisliuokseen.

Erikoisesti silloin, kun fosfatoivaa liuosta käytetään nestemäisenä fosfatoimiskylpynä korotetussa lämpötilassa, jolloin huuhtomisvyöhyke muodostuu välittömästi sen kylvyn yläpuolelle, joka sisältää kylvyn aineosat kaasumaisessa tilassa, on edullista, että liuottava neste esiintyy tällaisena kaasuna. Poistettaessa fosfatoidut metallituotteet fosfatoimiskylvystä tällaiseen huuhtomisvyöhykkeeseen, on eräs 7 ¢0243 aineosa, joka voi esiintyä huuhdottavassa tuotteessa, fosforihappo. Koska orgaanisella liuottimena on, vaikka se esiintyisi kaasuna huuhtomisvyöhykkeessä, vähäinen liuottava vaikutus fosforihappoon nähden, on toivottavaa, että huuhtomisvyöhykkeessä on myös läsnä liuottavasta nesteestä peräisin olevaa kaasua.

Liuottavan nesteen toimintatehokkuuden kannalta katsottuna on edullisinta, että se on alkoholi, jossa on vähemmän kuin 6 hiiliatomia. Sellaisia alkoholeja, joissa on 6 hiiliatomia tai enemmän, voidaan käyttää, mutta niitä tulee olla aina läsnä pienempi määrä kuin sellaista alkoholia, jonka hiiliatomien määrä alittaa kuusi. Sellaisia tyypillisiä alkoholeja, joita voidaan käyttää tai joita on käytetty, ovat metanoli, etanoli, isopropanoli, n-pentanoli, n-propanoli, n-butanoli, allyylialkoholi, sek-butanoli, tert-butanoli ja näiden seokset, jolloin nestefaasin homogeenisuus säilyy niiden ollessa seoksena orgaanisen liuottimen kanssa. Lisäaineita, esim. 2-butoksietanolia, voidaan kuitenkin myös käyttää yksin tai yhdessä alkoholin kanssa. Kuten edellä mainittiin, niin käyttökelpoisia fosfatoimisliuoksia voidaan valmistaa liuottimen muodostaessa fosfatoimisseoksen pääaine-osan .

Kuten edellä mainittiin, on fosforihapolla ainoastaan erittäin rajoitettu liukoisuus orgaaniseen liuottimeen. Tämä tilanne vältetään kuitenkin käyttämällä liuottavaa nestettä. Näin ollen, vaikkakin fosforihappo on tärkeä aineosa, jota yleensä on läsnä erittäin vähäisessä määrässä, niin liuottavaa nestettä fosfatoimisiiuoksessa käytettäessä voi fosforihappo muodostaa fosfatoimisliuoksen oleellisen osan. Tämä määrä voi olla 2-3 paino-# tai vielä enemmän. Mutta tehokkaan ja taloudellisen päällystyskäsittelyn kannalta katsottuna käytetään fos-forihappoa yleensä määrässä, joka on pienempi kuin 1 paino-# fosfatoimisseoksen kokonaispainosta laskettuna. Paljon suurempi määrä kuin noin 1 # aikaansaa tavallisesti metallisubstraatille sellaisen päällysteen, joka on tahmea sitä kosketettaessa. Kaikkein tehokkaimman päällystyskäsittelyn kannalta on edullista, että fosforihappoa on läsnä määrässä noin 0,2-0,8 paino-# fosfatoimisliuoksesta laskettuna, vaikkakin määrä, joka on alle 0,1 paino-#, voi olla käyttökelpoinen .

On todettu, että fosfatoimisliuosta voidaan käyttää sellaisten me tallien päällystämiseen, joka tätä ennen on todettu sopivaksi fosfa- 8 60243 toimista varten, so. jotka kykenevät helposti reagoimaan fosforiha-pon kanssa. Täten on todettu, että fosfatoimisliuos on käyttökelpoinen fosfatoitaessa alumiinia, sinkkiä, kadmiumia ja tinaa olevia tuotteita, samoin kuin tavanomaisia rautapitoisia metallisubstraatte-ja. "Fosforihapon fosfatoivaa osaa", jota termiä käytetään tässä yhteydessä, voidaan hyvin nimittää myös"fosfatoivaksi aineeksi", jota voitanee pitää sopivampana terminä. Toisin sanoen näiden sanontatapojen käyttö tässä yhteydessä ei sulje pois mitään sellaista ainetta, joka voi olla tai joka on ollut käyttökelpoinen suoritettaessa fos-fatoiminen liuoksen avulla fosfaattipäällysteen aikaansaamiseksi. Tällaiset aineet voivat sisältää täten orgaanista fosfaattia, samoin kuin tyypillisiä fosforin happamia yhdisteitä, esim. tavanomaista ortofosforihappoa. Edelleen on sopivaa, että tällainen aine käsittää näiden happojen suolat. Koska fosfatoimisliuoksessa on vettä enemmän kuin fosfatoivaa ainetta, voidaan myös käyttää väkeviä happoja, kuten öljymäistä fosforihappoa, jolloin saatu liuos sisältää hapon vesi-liuoksena. Taloudellisista syistä on ortofosforihappo aina edullisesti se fosforipitoinen aine, jota käytetään fosfatoivassa liuoksessa.

Kuten edellä mainittiin, niin fosfatoivan aineen määrä ylittää fosfatoivassa liuoksessa siinä olevan vesimäärän. Vettä tulee olla läsnä vähintään sellainen määrä, joka on riittävä aikaansaamaan rautapitoiselle metallille sellaisen fosfatoidun päällysteen, joka on oleellisesti veteen liukenematon. Kuten jäljempänä on tarkemmin esitetty, tarkoittaa tämä sitä, että päällyste liukenee veteen korkeintaan noin 20 %. Toiselta puolen vettä voi usein olla läsnä määrässä, joka on yhtä suuri kuin se vesimäärä, joka kyllästää fosfatoimisliuoksen fosfatoimislämpötilassa. Kyllästymistä ei kuitenkaan saa ylittää, koska liuos menettää tällöin homogeenisuutensa nestefaasissa. Tässä yhteydessä tarkoitetaan homogeenisuudella sitä, että liuoksessa ei esiinny missään kohdassa faasien erottumista. Jos vettä erottuu, niin erottunut vesifaasi voi sitoa fosforihappoa tähän faasiin mikä vaikeuttaa päällystyskäsittelyn suorittamista.

Käytettäessä useita esillä olevan keksinnön mukaisia fosfatoimisliuok-sia saadaan toiselta puolen veteen liukenemattomia päällysteitä ja sopiva päällystyksen paino silloin, kun liuoksen vesipitoisuus on noin 1-2 paino-ίί. Toiselta puolen voi useissa liuoksissa tapahtua faasien erottumista silloin, kun vesipitoisuus on noin 5-7 paino-i liuoksen kokonaispainosta. Tämä on esitetty yksityiskohtaisemmin 9 60243 esimerkkien avulla. Mutta koska liuottava neste voi vaikuttaa fosfa-toimisliuoksen kykyyn liuottaa vettä, niin erikoisesti sellaiset liuokset, joissa liuottava neste on vallitsevana, voivat olla liuoksia, jotka voivat sisältää huomattavia vesimääriä, esim. 10-25 paino-/? vettä, ilman, että tapahtuu kyllästymistä. Veden painotnäärän tulee kuitenkin olla aina alle puolet fosfatoimisliuoksen painosta.

Liuoksessa oleva vesi aikaansaa höyrynpaineen ja liuoksen vesipitoisuus vaikuttaa täten suoraan liuoksen yhteydessä olevan höyryvyöhyk-keen vesipitoisuuteen. Tällaisen vyöhykkeen sijaitessa fosfatoimisliuoksen kylvyn yläpuolella voi huomattava vesihöyrymäärä viivyttää niiden päällystettyjen metallisubstraattien kuivumisaikaa, jotka on fosfatoitu kylvyssä ja poistettu sitten kaasuvyöhykkeeseen kuivumista varten. Täten on viisasta tarkkailla kylvyn vesipitoisuutta mikäli se ylittää noin 5~10 paino-?? :n alueen. Koska fosfatoimisliuoksessa on läsnä vettä enemmän kuin fosforihappoa, sitä on melkein aina läsnä määrässä, joka on alueella noin 1-6 paino-??.

Perusaineita "fosfatoimisliuoksessa" tai "fosfatoimisseoksessa", joita termejä käytetään tässä yhteydessä, ovat orgaaninen liuotin, liuottava neste, fosforihapon fosfatoiva osa ja vesi. Eräs lisäaine, jota voidaan käyttää fosfatoimisliuoksessa, on aproottinen, orgaaninen aine. Vaikkakin on sopivaa käyttää tällaisina aineina aproottisia, polaarisia, orgaanisia yhdisteitä, on edullista tehokkaan päällystyskä-sittelyn kannalta käyttää dipolaarisia, aproottisia, orgaanisia yhdisteitä. Nämä yhdisteet vaikuttavat päällystysliuoksessa siten, että ne viivyttävät haitallisen rakeisen päällysteen muodostumista. Aproottinen orgaaninen yhdiste voi myös vaikuttaa siihen määrään, jossa tapahtuu tällaisen yhdisteen sisältävien fosfatoimisseosten kyllästymistä vedellä, erikoisesti kun sitä on läsnä huomattavassa määrin. Vaikkakin on esitetty, että tällaista yhdistettä on aina läsnä pienempi painomäärä fosfatoimisliuoksen painosta ja yleensä pienempi määrä kuin liuottavan nesteen määrä, voidaan valmistaa sellaisia käyttökelpoisia fosfatoimisliuoksia, jotka sisältävät 10-15 paino-?? tai enemmän tällaista aproottista orgaanista yhdistettä.

Aproottisen orgaanisen yhdisteen pitkäaikaisen pysymisen kannalta fosfatoimisliuoksessa fosfatoimiskäsittelyn aikana on edullista, että tämän yhdisteen kiehumispiste ylittää liuoksessa olevan orgaanisen liuottimen kiehumispisteen. Mahdollisimman pitkäaikaisen viipymisen kannalta päällystysliuoksessa on edullista, että tämä yhdiste kiehuu ίο 6 0 2 4 3 ainakin noin 20°C korkeammassa lämpötilassa kuin mainittu orgaaninen liuotin. Aproottinen, orgaaninen yhdiste on usein typpipitoinen yhdiste, ja näitä ja muita käyttökelpoisia yhdisteitä ovat mm. N,N-di-metyyliformamidi, dimetyylisulfoksidi, asetonitriili, asetoni, nitro-metaani, nitrobentseeni, tetrametyleenisulfoni ja niiden inertiset ja homogeeniset nestemäiset seokset mikäli tällaisia esiintyy. Iner-tisyydellä tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että nämä seokset eivät sisällä substituentteja, jotka reagoivat kemiallisesti fosfatoi-misliuoksessa siten, että ne hidastavat fosfatoimistapahtumaa siiloinkaan, kun liuoksen lämpötila on kiehumislämpötila. Dimetyylisulfoksidi on käyttökelpoinen aproottinen, orgaaninen yhdiste, mutta tällaisena voidaan käyttää myös jotain kiihdyttävää yhdistettä, kuten myöhemmin esitetään. Käytettäessä dimetyylisulfoksidia kiihdyttäjänä käytetään jotain muuta ainetta kuin dimetyylisulfoksidia aproottisen, orgaanisen yhdisteen aikaansaamiseksi.

Eräs toinen yhdiste, jota yleensä käytetään fosfatoimisseoksessa, on orgaaninen kiihdyttäjä. Tällainen yhdiste lisää päällystyksen muodos-tumisnopeutta fosfatoimiskäsittelyn aikana. Kiihdyttäminen aikaansaadaan vaikuttamatta haitallisesti päällysteen luonteeseen, esim. tarpeeksi tasalaatuiseen ja ei-rakeiseen, kiteiseen rakenteeseen. Sopivat yhdisteet vaikuttavat tavallisesti tällä tavoin vaikka niitä olisi läsnä seoksessa erittäin pieniä määriä, kuten esim. alle 1 paino-% koko seoksen painosta laskettuna. Tehokkaan käsittelyn kannalta on kiihdyttäjän kiehumispiste edullisesti suurempi kuin orgaanisen liuottimen kiehumispiste. Useat käyttökelpoiset kiihdyttäjät ovat typpipitoisia orgaanisia yhdisteitä. Tarkemmin sanoen ovat käyttökelpoisia ja tässä tarkoituksessa käytettyjä yhdisteitä mm. urea, pyridiini, tiourea, dimetyylisulfoksidi, dimetyyli-isobutyleeniamiini, etyleeni-diamiini, tetraetikkahappo ja dinitrotolueeni.

Stabiloimisaineiden käyttöä on esitetty jo aikaisemmin ja niiden käyttöä tarkastellaan myös tässä yhteydessä, kuten vetyä ja kloorivetyä sitovien aineiden käyttöä, jotka voivat vähentää fosfatoimisseos-ten syövyttävää luonnetta. Stabiloimisaineet, joita käytetään esim. halogeenihiilivetyjen hapettumisen estämiseksi, ovat myös tunnettuja. Nämä voivat myös auttaa vähentämään fosfatoimisseoksen syövyttävää luonnetta. Käyttökelpoisia yhdisteitä ovat mm. p-bentsokinoni, p-ter-tiäärinen amyylifenoli, tymoli, hydrokinoni ja hydrokinonomonometyyli-eetteri.

n 60243

Fosfatoiva seos on sopiva kaikissa niissä fosfatoimiskäsitlelyissä, joita voidaan käyttää tai on käytetty liuotin-fosfatoimisen yhteydessä. Liuotin-fosfatoimiskäsittelyt voivat aikaansaada nopeasti ja tehokkaasti kuivia päällystettyjä metallisubstraatteja ja täten nämä käsittelyt suoritetaan tavallisesti erittäin lyhyessä ajassa. Tämän jälkeen fosfatoidut metallituotteet voidaan käsitellä rasvan poistamiseksi rasvanpoistoliuoksessa ja upottaa sitten fosfatoimisseoksen kylpyyn, jolloin tämä kylpy kuumennetaan tavallisesti kiehumispisteeseen. Fosfatoitua tuotetta pidetään sitten tavallisesti kylvystä poistamisen jälkeen kylvyn yläpuolella olevassa kaasuvyöhykkeessä haihtuvien aineosien poistamiseksi päällystetystä tuotteesta päällystyskui-vuuteen saakka. Tämän aikana voidaan tuote huuhtoa suihkun avulla. Fosfatoimisseos voidaan myöskin suihkuttaa metallituotteelle, esim. kaasuvyöhykkeessä, joka voidaan muodostaa ja/tai täydentää suihkutetusta seoksesta muodostuneella kaasulla. Muita käyttökelpoisia tehokkaita käsittelytapoja ovat metallituotteen alustava huuhtominen lämpimällä nesteellä, esim. upottamalla tähän nesteeseen, jolloin tämä neste on muodostettu niistä aineosista, jotka ovat peräisin fos-fatoimisliuoksen kaasuista. Tätä huuhtomista seuraa sitten fosfatoi-minen ja tätä voi seurata edelleen lisähuuhtominen lämpimässä huuhto-misnesteessä. Kaikkien käsittelyjen tehokkuuden parantamiseksi pidetään fosfatoimisseoksen lämpötila kiehumislämpötilassa. Fosfatoimis-liuoksen ympäröivässä kaasukehässä voivat tällaisen liuoksen aineosat olla kaasumaisessa tilassa. Mukavuussyistä nimitetään tällaista kaasukehää tässä yhteydessä "kaasuvyöhykkeeksi".

Fosfatoimisen aikana, joka tavallisesti tapahtuu rasvasta puhdistetussa laitteistossa, sisältää kaasuvyöhyke sen lisäksi, että se sisältää vähäisiä määriä muita aineita, yleensä orgaanisia liuotinkaasuja, kaasuja, jotka ovat peräisin siitä liuottavasta nesteestä, joka liuottaa fosforihapon orgaaniseen liuottimeen, sekä vesihöyryä. Koska näitä aineita on pidettävä kaasuvyöhykkeen pääaineosina, ovat ne fosfatoimisseoksen niitä pääaineosia, joiden voidaan olettaa kaasuuntuvan tällaisesta seoksesta. Tehokkaan käsittelyn kannalta on tämän johdosta edullista muodostaa korvaava nesteseos sellaiseksi, että se sisältää orgaanista liuotinta liuottavaa nestettä ja vettä. Edelleen tällaista korvaavaa liuosta voidaan käyttää fosfatoimisseoksen säilyttämiseksi tai varastoimiseksi ja se voi muodostaa tämän kanssa homogeenisen ja varastoimiskelpoisen seoksen ennen käyttöä. Mukavuussyistä tätä nestettä nimitetään tämän johdosta usein tässä selityksessä ”täydennysliuokseksi". Täydennys liuos voidaan valmistaa etukäteen 12 6024 3 myöhempää käyttöä varten sen varastoimisen ja/tai kuljetuksen jälkeen.

Täydennysliuosta valmistettaessa on orgaaninen liuotin pääaineosa, ja suurimman osan jäljellä olevasta määrästä muodostaa liuottava neste ja vesi muodostaa pienemmän määrän. Tällainen liuos sisältää tavallisesti noin 70 paino-?:sta alkaen aina yli 95 paino-?:iin saakka orgaanista liuotinta yhdessä yli noin 2 paino-?:sta alkaen, mutta ei enempää kuin noin 25 paino-?, liuottavaa nestettä. Täydennysliuokses-sa on vettä tavallisimmin noin 0,4-4 paino-?. Tehokkaan fosfatoimis-käsittelyn kannalta sisältää täydennysliuos edullisesti vettä, liuottavaa nestettä ja orgaanista liuotinta samoissa suhteissa, joissa näitä esiintyy fosfatoimisväliaineen kaasukehässä. Homogeenisen täy-dennysliuoksen tehokkaaksi valmistamiseksi on edullista esisekoittaa vesi liuottavan nesteen kanssa. Tämän jälkeen voidaan orgaaninen liuotin sekoittaa tämän esiseoksen kanssa, jolloin saadaan nopeasti homogeeninen täydennysliuos. Sitten lisätään yleensä muut aineosat mikäli tällaisia käytetään.

Tällaisia lisäaineosia on läsnä täydennysliuoksessa erittäin pieniä määriä. Tavallisesti niitä käytetään määrässä, joka on noin 1-2 paino-? laskettuna täydennysliuoksen painosta. Tällaisia aineosia voivat olla kiihdytysaine, stabiloimisaine, aproottinen orgaaninen yhdiste ja fosforihappo. Valmistettaessa tällaista täydennyssecsta pitempiaikaista varastoimista varten, ei fosforihappoa yleensä kuitenkaan käytetä, jotta voidaan välttää haponkestävien erikoissäiliöiden käyttö. Taloudelliselta kannalta on edullista, että näitä lisäaineosia käytetään vähemmän kuin noin 0,1 paino-? kutakin.

Esipakattuna seoksena voi täydennysliuoksella olla täydennystehtävän lisäksi käyttökelpoisuutta myös uusia fosfatoimisseoksia muodostettaessa. Käytettäessä täydennysliuosta uuden käsittelyliuoksen valmistamiseksi on todettu, että tavallisia lisäaineosia liuoksen muodostamiseksi voidaan myös valmistaa etukäteen varastoimiskelpoisen ja tasalaatuisen seoksen muodossa. Tämä lisäseos sisältää tavallisesti pää-aineosina liuottavaa liuotinta, aproottista orgaanista yhdistettä ja vettä. Tämä lisäseos sisältää myös usein kiihdyttäjää ja stabiloimis-ainetta. Tällaista seosta nimitetään tässä yhteydessä usein yksinkertaiseksi "esiseokseksi". Valmistettaessa esiseos tuoreen kylvyn valmistamiseksi sekoitetaan aineet tavallisesti yksinkertaisesti keskenään tämän esiseoksen muodostamiseksi ja seos pakataan sitten varastoimista ja/tai käsittelyä varten. Tavallisimmin sisältää tämä 13 60243 esiseos pääosan liuottavaa liuotinta, ja vettä ja aproottista orgaanista yhdistettä voi olla läsnä pääasiallisesti yhtä suuret määrät. Lisäaineosia, esim. kiihdyttäjää ja stabileimisainetta, on usein läsnä vähemmän kuin 1 paino-# tämän esiseoksen kokonaispainosta laskettuna. Tavallisesti tuoretta kylpyä valmistettaessa sekoitetaan esiseos ja täydennysliuos keskenään, jolloin toinen tai molemmat niistä sisältävät yleensä kiihdyttäjää ja stabiloimisainetta usein käyttöä varten rasvanpoistolaitteistossa, ja fosforihappo lisätään tämän sekoittamisen aikana. Täten tarvitaan fosfatoimisliuosta valmistettaessa ainoastaan näitä kahta liuosta plus fosforihappoa.

Sen jälkeen kun päällystys on muodostettu metallituotteelle, voidaan tämä tuote johtaa kaasuvyöhykkeeseen jota ylläpidetään ja korvataan fosfatoimisseoksesta kaasuuntuneiden aineosien avulla. Kuten edellä mainittiin, tällaisen kaasuvyöhykkeen voivat edullisesti muodostaa orgaanisen liuottimen kaasu, vesihöyry ja kaasumainen liuotusaine pääaineosina. Tavallisesti, esim. suoritettaessa fosfatoiminen kastamalla, voidaan päällystetty tuote yksinkertaisesti poistaa fosfatoi-miskylvystä kaasuvyöhykkeeseen, pitää tässä vyöhykkeessä siksi, kunnes tuote on kuiva, ja poistaa tämän jälkeen tästä vyöhykkeestä. Kaasuvyöhykkeen kokoomus voi sen lisäksi, että se aikaansaa usein halutun puhdistusaineen, muodostaa myös kondensoimisen jälkeen pysyvän tasalaatuisen nesteseoksen. Tämä ilmiö lisää uudelleenkiertojärjes-telmän yksinkertaisuutta, esim. kun päällystyskäsittely suoritetaan rasvanpoistolaitteistossa. Tällaisissa uudelleenkiertojärjestelmissä voidaan myös uudelleenkiertävä lauhtunut kaasu korvata tuoreella täydennysliuoksella, joka on aikaisemmin mainittu, jolloin saatu täydennetty neste kierrätetään sitten uudelleen fosfatoimisliuokseen.

Fosfatoimisseos aikaansaa tavallisesti edullisen fosfaattipäällysteen, . . . . p so, sellaisen, jonka paino on 2,2 mg tai suurempi dm kohden, rautapitoisella metallilla, ja se aikaansaa myös nopean käsittelyn. Vaikkakin rautametallituotteiden ja fosfatoimisseoksen kosketusajat voivat olla niinkin lyhyet kuin 15 sek. suihkuttamista käytettäessä, ovat ne tavallisesti suuruusluokkaa noin 45 sekunnista 3 minuuttiin upotuspäällystystä käytettäessä, tai voivat olla vieläkin pidemmät. Päällystyspainot milligrammoissa dm2 kohden voivat olla niinkin alhaiset kuin 1,1-2,2 mg, jotka aikaansaavat alustavan korroosiosuojan ja lisäävät päällyskerroksen kiinnittymistä, ja ne ovat yleensä suuruusluokkaa aina 11-17 mg, vaikkakin voidaan käyttää vieläkin pai- ιί 60243 navampia kerroksia esim. noin 33 mg:aan saakka. Parhaiden päällystys-ominaisuuksien aikaansaamiseksi, kuten ylimmän kerroksen hyvän kiinnittymisen ja korroosiosuojan aikaansaamiseksi, on päällysteen määrä p tavallisesti noin 2-11 mg dnr kohden. Tällaisia päällysteitä voidaan valmistaa helposti ja niillä on hyvä tasalaatuisuus.

Sellaisilla päällysteillä, jotka aikaansaadaan rautapitoiselle metallille, on ainakin oleellinen veteen liukenemattomuus, ja tämän johdosta niitä nimitetään myös "vedenkestäviksi päällysteiksi". Veteen liukenemattomuuden määräämiseksi on käytetty koe joko kvalitatiivinen "vedenkestokoe" tai enemmän kvantitatiivinen "vedessä pehmenemiskoe". Kumpaakin koetta kuvataan yksityiskohtaisemmin esimerkkien yhteydessä. Vedessä pehmenemiskokeessa tai veteen liukenemiskokeessa, kuten sitä joskus nimitetään, päällystetty rautapitoinen tuote punnitaan ja upotetaan tislattuun veteen. Poistamisen jälkeen vedestä se huuhdellaan asetonilla ja kuivataan ilmassa. Uudelleenpunnitsemisen jälkeen ilmenee päällysteen vesiliukoisuus mahdollisena painon menetyksenä. Tämä menetys esitetään yleisesti prosentteina päällysteen alkuperäisestä painosta. Menetelmää, jota käytetään alkuperäisen päällysteen painon määräämsieksi, on kuvattu tarkemmin esimerkkien yhteydessä.

On edullista parantuneen korroosiosuojan aikaansaamiseksi, että päällyste joko läpäisee vedenkestävyyskokeen tai siitä liukenee vähemmän kuin 20 % veteen määrättynä liuottamiskckeen avulla vedessä. Tällaista päällystettä nimitetään tässä yhteydessä mukavuussyistä tavallisesti "fosfatoiduksi päällysteeksi, joka on oleellisesti veteen liukenematon". Parhaiden päällysteiden aikaansaamiseksi on edullista, ottaen huomioon päällysteen kyvyn vastaanottaa pintapäällyste, joka lisätään vesiperusteisten pintapäällysteseosten avulla, että päällysteen liukoisuus veteen on pienempi kuin 5 % alkuperäisen päällysteen kokonaispainosta laskettuna. Eräässä tyypillisessä menetelmässä aikaansaa keksinnön mukainen fosfatointikäsittely sellaisia fosfatoituja päällysteitä rautapitoisille pinnoille, jotka eivät oleellisesti liukene ollenkaan veteen liuotuskokeen avulla määrättynä vedessä.

Johtuen fosfaattipäällysteen vedenkestävästä luonteesta, soveltuvat saadut päällystetyt metallisubstraatit erikoisesti edelleenkäsitte-lyä varten vesiperusteisten päällystys- ja käsittelyjärjestelmien avulla. Esimerkiksi päällystettyjä substraatteja voidaan käsitellä edelleen hapotetuilla vesiliuoksilla, jotka tavallisesti sisältävät i5 6024 3 liuoksessa moniarvoisen metallisuolan, tai hapon, kuten kromihapon, laimealla vesiliuoksella. Tällaiset käsittelyliuokset voivat olla aivan yksinkertaisia kuusiarvoista kromia sisältäviä huuhtomisseok-sia, esim. sellaisia kromihapon vesiliuoksia, jotka on esitetty U3-patenttijulkaisuissa 3 116 178 ja 2 882 189, samoin kuin niiden ekvi-valenttisia liuoksia, kuten sellaisia molybdeeni- ja vanadiinihappo-liuoksia, jotka on esitetty US-patenttijulkaisussa 3 351 504. Käsitte-lyliuokset voivat edelleen olla vettä sisältämättömiä, jolloin on sopivaa käyttää kromihappoliuoksia, kuten esim. US-patenttijulkaisussa 2 927 046 on esitetty. Käsittely voi käsittää sellaiset liuokset, jotka sisältävät lisäksi reaktiokykyisiä aineosia, kuten kromihapon ja formaldehydin yhdistelmän, kuten US-patenttijulkaisussa 3 063 877 on esitetty. Muita soveliaita käsittelytapoja ovat käsittely kompleksisilla kromi-kromaateilla sellaisia liuoksia käyttäen, jotka tavallisesti sisältävät kolmiarvoista kromia, kuten US-patenttijulkaisussa 3 279 958 on esitetty. Muita käyttökelpoisia käsittelytapoja ovat käsittely sekoitetuilla kromaatti-kompleksisuoloilla, kuten US-patenttijulkaisussa 3 864 175 on esitetty, samoin kuin sellaisilla liuoksilla, jotka sisältävät muiden metallien suoloja, kuten US-patenttijulkaisussa 3 720 547 on esitetty, jolloin käsittelyliuoksissa käytetään mangaanisuoloja. Kaikkien näiden käsittelyjen avulla saadaan yleensä p sellainen päällyste, jonka paino on noin 0,2-4,5 mg/dm tai vielä enemmän. Mukavuussyistä nimitetään näitä käsittelyjä ja liuoksia yhteisellä nimellä "ei-fosfatoivat liuokset metallisubstraattien käsittelemiseksi" .

Fosfatoitu päällyste soveltuu myös pintapäällysteeksi käytettäessä sähköisesti saostettuja pohjavärejä, kuten sähkön avulla tapahtuvaa kalvon muodostavien materiaalien saostamista hyvin tunnetun galvaanisen menetelmän avulla. Fosfatoidut päällysteet voivat muodostaa edelleen peruspäällysteen vettä kestäviä pintapäällysteitä varten. Tällaiset pintapäällysteseokset sisältävät tavallisesti liuotettuja polymeerejä, kuten tavanomaisia alkydi-, polyesteri-, akryyli- ja epoksityyppisiä polymeerejä, jotka tavallisesti liuotetaan pieneen määrään orgaanista amiinia. Myös saatu fosfaatilla päällystetty substraatti voidaan pintapäällystää edelleen millä hyvänsä muulla sopivalla hartsipitoisella maalilla yms, so. maalilla, pohjamaalilla, emalilla, vernissalla tai lakalla liuottimena laimennetut maalit mukaanlukien.

Muita sopivia maaleja ovat öljymaalit ja maalijärjestelmä voidaan Lisätä valmiiksi tehtaalla.

i6 6024 3

Ennen fosfaattipäällysteen lisäämistä on edullista poistaa vieraat aineet metallipinnalta puhdistamisen ja rasvanpoiston avulla. Vaikkakin rasvanpoisto voidaan toteuttaa käyttäen kaupallisia aikalisiä puhdistusaineita, joissa yhdistyy pesu ja hellävarainen bankauskäsit-tely, käsittää puhdistaminen tavallisesti sellaisen rasvanpoiston, joka toteutetaan käyttäen tavanomaisia rasvaliuottimia.

Seuraavat esimerkit kuvaavat niitä menetelmiä, joiden avulla keksintö on toteutettu, mutta nämä esimerkit eivät rajoita keksintöä. Esimerkeissä ovat kaikki osat paino-osia ellei muuta ole mainittu. Esimerkeissä käytettiin seuraavia menetelmiä.

Koelevyjen valmistus

Paljaat teräslevypaneelit, joiden koko oli 15 x 10 cm ja jotka, ellei muuta ole mainittu, olivat kaikki kylmävalssattua, vähän hiiltä sisältävää terästä olevia paneeleja, valmistettiin fosfatoimista varten poistamalla rasva 15 sek kuluessa tavanomaisessa rasvanpoistoliuok-sessa, jota pidettiin kiehumispisteessä. Kuivat paneelit poistettiin liuoksesta, niiden annettiin kuivua liuoksen yläpuolella kaasukehässä ja ne olivat tämän jälkeen valmiit fosfatointia varten.

Koelevyjen fosfatoiminen ja päällysteen paino

Ellei muuta ole mainittu, fosfatoitiin puhdistetut ja rasvasta vapautetut teräslevyt upottamalla ne sellaiseen fosfatoimisliuokseen, jota pidettiin kiehumispisteessä 1 min ajan. Liuoksesta poistetut levyt johdettiin sitten fosfatoimisliuoksen yläpuolella olevan kaasukehän kautta siksi, kunnes neste valuu pois levystä. Kuivat levyt poistetaan sitten kaasuvyöhykkeestä.

Fosfatoidun päällysteen paino levyissä, esitettynä painona pinta-alayksikköä kohden, määrätään punnitsemalla ensin päällystetty levy ja käsittelemällä sitten päällystettä upottamalla päällystetty levy vesiliuokseen, joka sisältää 5 % kromihappoa, joka on kuumennettu lämpötilaan 71-82°C upottamisen aikana. Kun levyä on pidetty upotettuna kromihappoliuoksessa 5 min, poistetaan käsitelty levy, huuhdotaan ensin vedellä, sitten asetonilla ja kuivataan ilmassa. Uudelleen punnitsemisen jälkeen voidaan helposti laskea päällysteen paino. Päällysteen paino esitetään milligrammoina dm2 kohden (mg/dm2).

i7 60243

Esimerkki 1 219,7 osaan bentseeniä lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 118,7 osaa metanolia, 3,64 osaa ortofosforihappoa ja 23,6 osaa N,N-dimetyy-liformamidia. Näitä sekoitettuja aineosia keitetään tämän jälkeen 1 tunti käyttäen palautusjäähdyttäjää ja liuoksen annetaan jäähtyä. Saadun keitetyn liuoksen vesipitoisuuden voidaan todeta olevan noin 0,1 paino-?. Tämä vesipitoisuus määrätään suoraan näytteen kaasukromatografisen analyysin avulla, jolloin patsaan täytteenä on "Porapak Q", jota valmistaa Waters Associates, Inc. Saatu liuos kuumennetaan sitten kiehumispisteeseen ja levyt fosfatoidaan edellä kuvatulla tavalla.

Muutamat saaduista päällystetyistä levyistä, jotka on valittu kahden levyn sarjoihin, jolloin kunkin sarjan levy on päällystetty samoissa olosuhteissa kuin sarjan toinen levy, käsitellään sitten määrättyjen kokeiden avulla. Yhtä sarjan levyä käytetään päällystepainon määräämiseen edellä kuvatulla tavalla. Sarjan toista levyä käytetään vesi-liukoisuuskokeessa. Tätä koetta varten levy punnitaan ja upotetaan sitten tislattuun veteen 10 minuutiksi, jolloin vettä pidetään ympäristön lämpötilassa eikä sitä sekoiteta. Koelevy poistetaan sitten vedestä, huuhdotaan asetonissa ja kuivataan ilmassa. Tämän jälkeen uudelleenpunnitsemisen tapahduttua esitetään päällysteen liukoisuus veteen painonmenetyksen avulla. Tämä menetys laskettuna päällysteen alkuperäisestä kokonaispainosta on esitetty alla olevissa taulukoissa painonmenetysprosenttina tai -asteena.

Päällysteen painot ja päällysteiden vesiliukoisuus määrätään alusta-vaasti koelevyjen avulla, jotka on fosfatoitu edellä kuvatussa fos-fatoimisseoksessa. Nämä arvot määrätään tämän jälkeen käyttäen muita päällystettyjä levyjä, jotka on fosfatoitu seoksissa, joilla on erilaiset vesipitoisuudet, kuten taulukossa on esitetty. Nämä vaihtele-van vesipitoisuuden omaavat kylvyt valmistetaan jaksottaisesti lähtien edellä kuvatusta kylvystä ja lisäämällä sitten noin 1 paino-? vettä kylpyyn, jota seuraa keittäminen saadussa liuoksessa tunnin ajan. Tämä menetelmä toistetaan käyttäen jälleen 1 paino-? lisää vettä, kuten taulukosta ilmenee. Fosfatoimispäällystekäsittely kussakin erilaisen vesipitoisuuden omaavassa kylvyssä on kuvattu jäljempänä. Kutakin fosfatoimiskylpyä varten on suoritettu vesipitoisuuden määräykset ennen fosfatoimisen suorittamista edellä kuvatulla menetelmällä.

18 60243 TAULUKKO 1 Päällystyskylvyn vesipitoisuus, Levyn päällystys- Päällysteen liuke- paino-# paino: mg/dm2 nemisaste veteen 0,1 2,0 82 # 1.1 3,1 11 # 2.1 2,9 <5 # 3.1 3,0 <5 % 4.1 2,3 <5 % 5.1 3,9 <5 %

Taulukossa esitetyt tulokset esittävät fosfaattipäällysteen liukene-mattomuuden lisääntymistä veteen fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden kasvaessa. Silmämääräisesti tarkasteltaessa voidaan myös todeta, että fosfaattipäällysteen tasalaatuisuus paranee fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden lisääntuessä yli noin 1 #:n. Tämän esimerkin mukaisessa järjestelmässä voidaan toivottavana vesipitoisuutena pitää noin 1,5~5 paino-#. Arvossa 1,1 paino-# ja sen alapuolella voidaan päällystettyjen levyjen veteen liukoisuusastetta pitää huonona koska päällyste voidaan helposti poistaa. Jatkamalla edellä esitettyä jaksottaista veden lisäämistä on tämän järjestelmän todettu erottavan vapaata vettä so. nestefaasin homogeenisuus katoaa vesipitoisuuden saavuttaessa arvon 6,1 paino-#.

Esimerkki 2 205,1 osaan n-heptaania lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 94,7 osaa t-butanolia, 3 osaa ortofosforihappoa ja 17,3 osaa N,N-dimetyyliformamidia. Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla sellaisen fosfatoimisliuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-#.

Rasvasta vapautetut teräslevyt fosfatoidaan seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joilla kuitenkin on erilaiset vesipitoisuudet, kuten alla olevassa taulukossa on esitetty, valmistettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Fosfatoimiskäsittely, käytettäessä tällaisia erilaisen vesipitoisuuden omaavia kylpyjä, suoritetaan myös edellä kuvatulla tavalla. Kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, on kunkin fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden määräys suoritettu ennen fosfatoimista, ja päällystyspainot ja päällysteiden vesi liukoisuuskokeet on määrätty käyttäen kaikkia fosfatoituja levyjä.

19 60243 TAULUKKO 2 Pää1lystysky Ivyn vesipitoisuus, Levyn päällystys- Päällysteen liukoi- paino-# paino, mg/dm2 suus veteen 0,1 1,0 36 # 1,1 1,8 <5 # 2,1 2,9 <5 #

Taulukossa olevista tuloksista ilmenee fosfaattipäällysteen parantunut liukenemattomuus veteen fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden lisääntyessä. Edelleen voidaan silmämääräisesti todeta, että fosfaattipäällysteen tasalaatuisuus paranee päällysteen liukenemattomuuden lisääntyessä. Päällystyksen paino lisääntyy myös huomattavasti kun kylvyn vesipitoisuus saavuttaa oleellisen arvon. Tämän esimerkin mukaisessa järjestelmässä voidaan edullisena vesipitoisuutena pitää noin 1-2 paino-#. Lisättäessä vettä edelleen kylpyyn, voidaan tämän järjestelmän todeta erottavan vapaata vettä, so. nestefaasin homogeenisuus menetetään vesipitosuuden saavuttaessa arvon 3,2 paino-#.

Esimerkki_3 434 osaan triklooritrifluorietaania lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 95 osaa metanolia, 2,7 osaa ortofosforihappoa ja 17 osaa N,N-dimetyyliformamidia. Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla sellaisen fosfatoimis-liuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-#.

Rasvasta vapautetut teräslevyt fosfatoidaan seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joilla kuitenkin on erilaiset vesipitoisuudet, kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, käsitellään esimerkissä 1 esitetyllä tavalla. Posfatoimiskäsittely kutakin erilaisen vesipitoisuuden omaavaa kylpyä käyttäen suoritettiin samalla tavoin kuin edellä on kuvattu. Kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, niin kunkin fosfatoimiskylvyn vesipitoisuus määrätään ennen fosfatoimista, ja päällystyspainot ja päällysteiden vesiliukoisuus-kokeet määrätään käyttäen kaikkia fosfatoituja levyjä.

TAULUKKO 3 Päällystyskylvyn Levyn päällysteen Päällysteen liukoi- vesipitoisuus, paino, mg/dm2 suus veteen paino-# 0,1 2,8 52 # 1,1 3,9 14 # 1.3 4,3 <5 # 1.4 4,1 <5 # 20 60243

Tulokset osoittavat, että fosfaattipäällysteen liukenemattomuus veteen pienenee fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden kasvaessa. Silmämääräisesti voidaan myös todeta, että fosfaattipäällysteen tasalaatuisuus lisääntyy fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden kasvaessa. Tässä määrätyssä järjestelmässä on edullisen vesipitoisuuden alue erittäin kapea, jolloin on todettu, että lisättäessä kylpyyn lisää vettä erottuu vapaata vettä vesipitoisuuden saavuttaessa vain arvon 1,6 paino-$S.

Esimerkki 4 264 osaan 1,1,1-trikloorietaania lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 180 osaa 2-butoksietanolia, 4,4 osaa ortofosforihappoa ja 37,8 osaa Ν,Ν-dimetyyliformamidia. Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla rellaisen fos-fatoimisliuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-%.

Rasvasta vapautetut teräslevyt fosfatoidaan tässä seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joilla on erilaiset vesipitoisuudet, jotka ilmenevät alla olevasta taulukosta, valmistetaan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Fosfatoimiskäsittely kutakin erilaisen vesipitoisuuden omaavaa kylpyä varten toteutetaan edellä kuvatulla tavalla. Kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, niin kutakin fosfatoimiskylpyä varten suoritetaan vesipitoisuuden määräykset ennen fosfatoimista, ja päällysteiden painot ja niiden vesiliukoisuus määrätään käyttäen kaikkia fosfatoituja levyjä.

TAULUKKO 4 Päällystyskylvyn vesipitoisuus, Levyn päällystys- Päällysteen liukoi- paino-$ paino, mg/dm2 suus veteen 1.1 0,1 N.A.

2.1 17,1 <5 % 3.1 16,3 <5 % 4.1 35,0 <5 % H.A. = ei toteutettavissa

Taulukossa esitetyistä kokeista ilmenee edullinen vesipitoisuusalue, jossa fosfaattipäällysteen veteen liukenemattomuus yhtyy edulliseen päällystyspainon lisääntymiseen. Silmämääräisesti tarkasteltaessa ei minkäänlaista päällystettä voida todeta vesipitoisuuden ollessa 2i 60243 0,1 paino-#, so. alustavaa vesipitoisuutta käytettäessä, ja tätä ei ole myöskään taulukossa esitetty, koska minkäänlaista liukoisuutta veteen ei myöskään voitu täten aikaansaada. Päällysteen painoa voidaan lisätä erittäin jyrkästi vesipitoisuuksien kasvaessa. 1,1 paino-#:n määrää käytettäessä on päällysteen paino niin pieni, että vesiliukoisuuden määräys ei ollut toteutettavissa. Lisättäessä lisää vettä kylpyyn todettiin, että järjestelmässä erottui vettä vesipitoisuuden kasvaessa arvoon 5,1 paino-#.

Esimerkki 5 242,8 osaan tolueenia lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 89,8 osaa isopropanolia, 1,7 osaa ortofosforibappoa ja 10,6 osaa N,N-di-metyyliformamidia. Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla sellaisen fosfatointiliuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-#.

Rasvasta vapautetut teräslevyt fosfatoidaan tässä seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joilla on kuitenkin erilaiset vesipitoisuudet, kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, valmistetaan esimerkissä 1 esitetyllä tavalla. Fosfatoimiskä-sittely kussakin erilaisen vesipitoisuuden omaavassa kylvyssä suoritetaan myös edellä kuvatulla tavalla. Kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, niin kutakin fosfatoimiskylpyä varten suoritetaan vesipitoisuuksien määräykset ennen fosfatoimista, ja päällysteiden painot ja niiden vesiliukoisuuskokeet määrätään käyttäen kaikkia fosfatoituja levyjä.

TAULUKKO 5 Päällystyskylvyn Levyn päällystys- Päällysteen liukoi- vesipitoisuus, paino, mg/dnr suus veteen paino-# 0,1 0,9 30 # 1.1 1,1 25 # 2.1 2,1 <5 # 3,0 12,2 11 # 4,0 24,2 24 #

Tulokset osoittavat, että alhainen vesiliukoisuusaste voidaan saavuttaa, mutta sitä ei voida säilyttää. Tämä osoittaa sen, että järjestelmän muuntaminen on välttämätöntä päällysteen kasvavan painon aikaansaamiseksi niin, että vesipitoisuus on yli noin 2,1 paino-#, jota lisäystä seuraa edullinen alhainen vesiliukoisuus. Lisäämällä 22 6 0 2 4 3 N,Ν-dimetyyliformamidin määrää tai käyttämällä metanolin ja isopropanolin seosta isopropanolin sijasta tai käyttäen näitä molempia tapoja, voidaan tätä menetelmää toteuttaa sellaisten järjestelmien suhteen, jotka sisältävät enemmän kuin noin 2,1 paino-# vettä, koska silmämääräisesti tarkastellen voidaan taulukossa esitettyjen raskaampien päällysteiden todeta olevan ulkonäöltään rakeisia ja tuntuvan tahmeilta. Kuitenkin kasvaa tutkitussa järjestelmässä päällysteen paino oleellisesti. Vettä edelleen lisättäessä voidaan todeta, että järjestelmästä erottuu vapaata vettä vesipitoisuuden ollessa 5,0 paino-#.

Esimerkki 6 374,8 osaan triklooritrifluorietaania lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 132,8 osaa isopropanolia, 2,55 osaa ortofosforihappoa, 15,1 osaa N,N-dimetyyliformamidia ja 0,35 osaa dinitrotolueenia.

Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla sellaisen fosfatoimisliuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-#.

Rasvasta vapautetut teräslevyt fosfatoidaan seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joilla kuitenkin on erilaiset vesipitoisuudet, kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, valmistetaan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Fosfatoimiskäsittely käyttäen kutakin erilaisen vesipitoisuuden omaavaa kylpyä suoritetaan myös edellä kuvatulla tavalla. Kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, niin kunkin fosfatoimiskylvyn suhteen suoritetaan vesipitoisuuden määräys ennen fosfatoimista ja päällystepainot ja päällysteiden vesiliukoisuus määrätään kaikkia fosfatoivia levyjä käyttäen.

TAULUKKO 6 Päällystyskylvyn vesipitoisuus, Levyn päällystys- Päällysteen liukoi- paino-# paino, mg/dm^ suus veteen 0,1 0,7 N.A.

1.1 0,7 N.A.

2.1 9,3 <5 # 3.1 10,1 13 # 4.1 20,1 9 # N.A. = ei sovellettavissa 23 6024 3 Tässä järjestelmässä näyttää edullinen tasapaino vesiliukoisuuden ja fosfaattipäällysteen painon kasvun välillä olevan toteutettavissa. Myös päällysteen painon kasvu lisääntyy päällystyskylvyn vesipitoisuuden lisääntyessä. Vettä edelleen kylpyyn lisättäessä on kuitenkin todettu, että järjestelmään erottuu vapaata vettä ja nestefaasin homogeenisuus menetetään vesipitoisuuden ollessa 5,1 paino-?.

Esimerkki 7 350,4 osaan 50/50 paino-osaa sisältävää metyleenikloridin ja trikloo-rifluorietaanin seosta lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 122,7 osaa metanolia, 2,5 osaa ortofosforihappoa, 15,1 osaa N,N-dime-tyyliformamidia ja 0,35 osaa dinitrotolueenia. Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla sellaisen fosfatoimisliuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-?.

Rasvasta vapautetut teräslevyt fosfatoidaan tässä seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joilla kuitenkin on erilaiset vesipitoisuudet, kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, valmistetaan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Fosfatoimiskäsittely kussakin erilaisen vesipitosuuuden omaavassa kylvyssä on kuvattu edellä. Kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, on kunkin fosfatoi-miskylvyn vesipitoisuus määrätty ennen fosfatoimista ja päällysteiden painot ja vesiliukoisuudet on määrätty käyttäen kaikkia fosfatoituja levyjä.

TAULUKKO 7 Päällystyskylvyn vesipitoisuus, Levyn päällystys- Päällysteen liukoi- paino-? paino, mg/dm2 suus veteen 0,1 1,6 35 ? 1.1 2,9 16 % 2.1 3,8 <5 ? 3.1 4,3 <5 ? 4.1 4,6 <5 ? 5.1 5,1 12 %

Myös tässä tapauksessa fosfaattipäällysteen vesiliukoisuus pienenee fosfatoimiskylvyn vesipitoisuuden kasvaessa liuotinjärjestelmässä siksi, kunnes on saavutettu kyllästymispiste vedellä. Tämä kyllästys saavutettiin tässä järjestelmässä ja nestefaasi menetti homogeenisuutensa vesipitoisuuden kasvaessa 6,1 paino-?:ksi.

60243 24

Esimerkki 8 486 osaan perkloorietyleeniä lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 237,4 osaa metanolia, 44,8 osaa 2-butoksietanolia, 4,2 osaa ortofosforihappoa ja 19,4 osaa asetonitriiliä. Näitä sekoitettuja aineosia käsitellään tämän jälkeen esimerkissä 1 kuvatulla tavalla sellaisen fosfatoimisliuoksen valmistamiseksi, jonka vesipitoisuus on noin 0,1 paino-%.

Rasvasta vapautettuja teräslevyjä fosfatoidaan tässä seoksessa esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Muita fosfatoimisseoksia, joissa on kuitenkin erilaiset vesipitoisuudet, kuten alla olevasta taulukosta ilmenee, valmistetaan edellä kuvatulla tavalla. Kuten tästä taulukosta ilmenee, niin kunkin fosfatoimiskylvyn vesipitoisuus määrätään ennen fosfatoimista ja päällysteiden painot ja niiden vesiliukoisuus määrätään käyttäen kaikkia fosfatoituja levyjä.

TAULUKKO 8 Päällystyskylvyn vesipitoisuus, Levyn päällystys- Päällysteen liukoi- paino-ίδ paino, mg/dm^ suus veteen 0,1 1,6 13 % 1,0 1,8 33 % 2,0 2,0 23 % 3,0 2,2 6 % Tässä järjestelmässä aikaansaadaan edullinen alhainen liukoisuus veteen myös käyttäen kaupallisesti tärkeätä perkloorietyleeni-liuotin-ta. Tämä toteutetaan käyttäen yhdistelmänä orgaanisia liuottavia nesteitä, so. metanolia ja 2-butoksietanolia. Koska järjestelmästä kuitenkin erottuu vapaata vettä vesipitoisuuden ollessa hieman yli 3 paino-%, on tällä järjestelmällä ainoastaan kapea edullinen alue hyvälaatuisten päällysteiden valmistamiseksi.

Esimerkki 9 450,5 osaan perkloorietyleeniä lisätään samalla voimakkaasti sekoittaen 349,6 osaa t-butanolia, 87,3 osaa asetonitriiliä, 58,4 osaa vettä, 43,9 osaa asetonia, 10 osaa fosforihappoa ja 0,3 osaa dinitroto-lueenia. Nämä sekoitetut aineosat saatetaan palautusjäähdytyslämpö-tilaan.

Liuoksen kuumentamisen jälkeen fosfatoidaan puhdistettu ja rasvasta 25 60243 vapautettu teräslevy saadussa fosfatoimisliuoksessa upottamalla levy liuokseen edellä kuvatulla tavalla, so. siten kuin edellä esitetyssä esimerkissä 1 on kuvattu, lukuunottamatta sitä, että levyä liuotetaan kuumassa liuoksessa 5 sek. Saatu päällystetty levy saatetaan sitten kvalitatiiviseen vesiliukoisuuskokeeseen tai "vedenkestävyyskokee-seen". Kokemukset ovat osoittaneet, että kvalitatiivinen vedenkestä-vyyskoe on vaativampi päällysteen vesiliukoisuutta osoittava koe verrattuna esimerkissä 1 kuvattuun vesiliukoisuuskokeeseen.

Kvalitatiivisessa vedenkestävyyskokeessa paperipyyhe kyllästetään vesijohtovedellä ja tämän jälkeen sillä hangataan kuivatun levyn päällystettyä pintaa noin 10 sek. Tämän jälkeen pyyhkeen sitä kohtaa, joka on ollut kosketuksissa päällysteen kanssa hankauksen aikana, tarkastellaan silmämääräisesti sen seikan toteamiseksi onko päällystettä jäänyt pyyhkeeseen. Kostean koelevyn annetaan kuivua ja sitä tarkastellaan silmämääräisesti paljastuneen metallin toteamiseksi. Tällainen päällystettävän metallin paljastuminen voidaan tavallisesti todeta päällysteen värin muuttumisen perusteella tai levyn pinnalla olevista naarmuista. Tässä kokeessa levyt joko hyväksytään tai hylätään ja hyväksyttyjen levyjen määrä merkitään muistiin, ja tällaisen kokeen tuloksia verrataan esimerkissä 1 kuvatun vesiliukoisuusko-keen tuloksiin.

Edellä kuvatulla tavalla päällystetyn levyn voidaan todeta läpäisevän kvalitatiivisenvedenkestävyyskokeen. Täten fosfatoimisliuoksen, joka perustuu perkloorietyleeniin ja jota käytetään yhdessä dipolaa-risten aproottisten yhdisteiden kanssa, voidaan todeta aikaansaavan tyydyttäviä fosfatoituja päällysteitä.

Esimerkki 10

Kolmen fosfatoimisliuoksen sarja valmistetaan seuraavalla tavalla:

Liuos A valmistetaan sekoittamalla keskenään 62,6l osaa triklooriety-leeniä, 30,64 osaa metanolia, 4,3 osaa vettä, 2,02 osaa N,N-dimetyy-liformamidia, 0,39 osaa ortofosforihappoa ja 0,04 osaa dinitrotoluee-nia.

Liuos B valmistetaan sekoittamalla keskenään 69,88 osaa kloroformia, 22,41 osaa etanolia, 4,44 osaa Ν,Ν-dimetyyliformamidia, 2,84 osaa vettä, 0,38 osaa fosforihappoa ja 0,05 osaa dinitrotolueenia.

26 60243

Liuos C valmistetaan sekoittamalla keskenään 55,83 osaa klooribent-seeniä, 35,94 osaa metanolia, 4,75 osaa Ν,Ν-dimetyyliformamidia, 3,03 osaa vettä, 0,4 osaa fosforihappoa ja 0,05 osaa dinitrotolueenia.

Kukin näistä liuoksista A, B ja C valmistetaan esimerkissä 9 kuvatulla tavalla ja levyt päällystetään kussakin liuoksessa kuten esimerkissä 9 on kuvattu, lukuunottamatta sitä, että kutakin liuosta käytettäessä levyä pidetään upotettuna 2 min. Kullakin liuoksella A, B ja C käsitellyt levyt kokeillaan sitten kvalitatiivisen vedenkestä-vyyskokeen avulla, joka on kuvattu esimerkissä 9· Kaikkien kokeiltujen levyjen todettiin läpäisevän tämä vedenkestävyyskoe.

Esimerkki 11

Esimerkissä 9 kuvatulla tavalla valmistettiin fosfatoimisliuos 494,3 osasta etyylibutyyliketonia, 334,7 osasta metanolia, 96,7 osasta vettä, 62,8 osasta Ν,Ν-dimetyyliformamidia, 10,8 osasta fosforihappoa ja 0,06 osasta dinitrotolueenia. Puhdistettu ja rasvasta vapautettu teräslevy päällystetään saadulla fosfatoimisliuoksella esimerkissä 9 kuvatulla tavalla lukuunottamatta sitä, että levyn upotusaika on 2 min. Tämän jälkeen levyä kokeiltiin kvalitatiivisen vedenkestävyys-kokeen avulla esimerkin 9 mukaisesti ja sen todettiin läpäisseen tämän koneen.

Esimerkki 12

Fosfatoimisliuos valmistetaan esimerkissä 9 kuvatulla tavalla seu-raavista aineosista: 39,5 osaa hiilidisulfidia, 24,6 osaa t-butanolia, 23,54 osaa 2-butoksietanolia, 2,5 osaa metanolia, 6,89 osaa vettä, 2,38 osaa Ν,Ν-dimetyyliformamidia, 0,56 osaa fosforihappoa ja 0,03 osaa dinitrotolueenia. Esimerkissä 9 kuvatulla tavalla fosfatoidaan puhdas ja rasvasta vapautettu teräslevy upottamalla mainittuun liuokseen 2 min ajaksi.

Tämän jälkeen päällystettyä levyä tutkitaan esimerkin 9 mukaisen kvalitatiivisen vedenkestävyyskokeen avulla. Päällystetyn levyn voidaan todeta läpäisevän tämän kokeen käsiteltäessä sitä erilaisilla orgaanisilla liuottavilla nesteillä.

27 60243

Esimerkki 13

Valmistettiin koeliuos, joka sisälsi 74,5 paino-osaa kaupallista 1.1.1- trikloorietaania, 15 paino-osaa 2-butoksietanolia ja 2 paino-osaa isopropanolia, 0,4 paino-osaa ortofosforihappoa, 5 paino-osaa vettä ja 3,5 paino-osaa asetonitriiliä. Nämä ainekset sekoitettiin keskenään voimakkaasti hämmentäen.

Valmistettiin toinen koeliuos, joka sisälsi paino-osina 72,7 osaa 1.1.1- trikloorietaania, 20,5 osaa metanolia, 2,6 osaa vettä, 3*9 osaa dimetyylisulfoksidia ja 0,24 osaa vettä. Nämä ainekset sekoitettiin toisiinsa voimakkaasti. Lopuksi valmistettiin koeliuos, joka sisälsi paino-osina 62 osaa 1,1,1-trikloorietaania, 17,5 osaa metanolia, 11,7 osaa asetonia, 0,2 osaa ortofosforihappoa ja 8,8 osaa vettä.

Valmistettiin fosfatointikylvyt kustakin koeliuoksesta ja kussakin liuoksessa fosfatoitiin teräslevyt, joista oli poistettu rasva. Kokeet suoritettiin edellisissä esimerkeissä esitetysti . Päällys-tepainot määritettiin, samoin edellisissä esimerkeissä esitetysti. Tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon.

TAULUKKO

Aproottinen orgaaninen Keskimääräinen levyn päällystys- aine ainemäärä p-% paino x mg/dnr

Asetonitriili 3,5 3,76

Dimetyylisulfoksidi 3,9 3,02

Asetoni 11,7 2,96 xKeskimäärin 6 levyä.

Kaikissa tapauksissa saatiin aikaan hyväksyttävä fosfaattipäällys-te.

Claims (13)

28 6024 3

1. Orgaaninen fosfatoimisseos, jossa on jatkuva homogeeninen nestefaasi ja joka soveltuu metallifosfatointiin ainakin oleellisesti veteen liukenemattomalla päällysteellä, nestefaasin sisältäessä pienemmän määrän vettä, tunnettu siitä, että seos sisältää: (A) enemmän kuin n. HO paino-? orgaanista liuotinta nestefaasin homogenisoimiseksi orgaanisen liuottavan nesteen kanssa, muttei ole fosforihapon fosfatoivan osan liuotin tässä seoksessa, jolloin tämä orgaaninen liuotin ei reagoi mainitussa seoksessa olevan fosforihapon kanssa; (B) korkeintaan n. 50 paino-? liuottavaa nestettä, joka kykenee liuottamaan seoksessa olevan fosforihapon säilyttäen samalla neste-faasiseoksen homogeenisuuden, jolloin tämä liuottava neste ei reagoi seoksessa olevan fosforihapon kanssa; (C) fosforihapon fosfatoivan osan; (D) aproottista, polaarista, orgaanista yhdistettä, joka liukenee tähän seokseen säilyttäen samalla nestefaasin homogeenisuuden; ja (E) enemmän kuin n. 2 paino-? vettä ylittäen mainitun fosfori-happomäärän j a kuitenkin riittävästi oleellisesti'veteen·, liukenemattoman fosfatoidun päällysteen aikaansaamiseksi seoksesta rautapitoiselle metallisubstraatille fosfatoimiskosketuksessa mainitun seoksen kanssa ja säilyttäen samalla nestefaasin homogeenisuuden .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että orgaanista liuotinta on läsnä suuremmassa määrässä kuin vettä, molemmat painoprosentteina laskettuna.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että orgaaninen liuotin on neste normaalissa lämpötilassa ja paineessa, ja että sen kiehumispiste normaalipaineessa on yli noin 35°C.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen seos, tunnettu siitä, että orgaaninen liuotin valitaan ryhmästä, jonka muodostavat hiilivety liuottimet , jotka sisältävät ainoastaan vety- ja hiiliatomeja, halogenoidut hiilivetyliuottimet, joissa on kloori-, fluori- tai sekä kloori- että fluoriatomeja, hiilidisulfidi, alifaattiset keto-nit, joiden molekyylipaino on· yli noin 100 ja alle 200 ja kaikkien edellä mainittujen yhdisteiden inertiset ja homogeeniset nestemäi set seokset, mikäli tällaisia esiintyy. 29 6 0 2 4 3

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että liuottava neste on valittu ryhmästä, jonka muodostavat metanoli, etanoli, isopropanoli, n-pentanoli, 2-butoksietanoli, n-propanoli, n-butanoli, allyylialkoholi, sek-butanoli, tert-butanoli ja näiden seokset.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että aproottinen orgaaninen yhdiste on valittu ryhmästä, jonka muodostavat Ν,Ν-dimetyyliformamidi, dimetyylisulfoksidi, asetonitriili, asetoni, nitrometaani, nitrobentseeni, tetrametyleenisulfoni ja niiden inertiset ja homogeeniset nesteseokset.

7- Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää orgaanista kiihdytysainetta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen seos, tunnettu siitä, että kiihdytysaine on typpipitoinen orgaaninen yhdiste.

9· Patenttivaatimuksen 7 mukainen seos, tunnettu siitä, että kiihdytysaine on valittu ryhmästä, jonka muodostavat urea, pyridiini, tiourea, dimetyylisulfoksidi, dimetyyli-isobutyleeni-amiini, typpiryhmän sisältävät nitratut aromaattiset yhdisteet, etyleeni-diamiinitetraetikkahappo ja näiden seokset, sillä edellytyksellä, että kun dimetyylisulfoksidi on mainittu kiihdyttäjä, niin muut yhdisteet kuin dimetyylisulfoksidi muodostavat mainitun aproottisen, polaarisen, orgaanisen yhdisteen.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seos fosfatoimi-sen ylläpitämiseksi orgaanista liuotinta ja vettä sisältävän nestemäisen fosfatoimisväliaineen avulla, tunnettu siitä, että se sisältää kutakin kolmea pääainestaan, orgaanista liuotinta, liuottavaa nestettä ja vettä kutakin oleellisesti yli noin 0,1 % seoksen painosta laskettuna.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen seos, tunnettu siitä, että liuottava neste on alkoholi, jossa on vähemmän kuin 6 hiiliatomia. < 30 6 0 2 4 3

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen seos, tunnettu siitä, että se sisältää fosfatoimisainetta stabiloivaa yhdistettä.

13· Patenttivaatimuksen 10 mukainen seos, tunnettu siitä, että mainittujen aineosien määrä fosfatoimista edistävässä liuoksessa vastaa näiden aineosien määriä fosfatoimisväliaineen höyry-kehässä .