NO130484B - - Google Patents

Description

Sur vandig fosfatløsning til bruk ved overflatebehandling

av magnesium og dets legeringer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en sur vandig fosfat-løsning for anvendelse ved overflatebehandling av magnesium og magnesiumlegeringer, hvorved det kan tilveiebringes et forbedret underlag for et fotoresistent belegningssjikt.

For å oppnå en tilfredsstillende binding mellom magne-

sium og et belegg på dette, som for eksempel en maling eller et fotoresistent materiale, er det nødvendig å behandle metallover-

flaten før påføringen av belegget. Skjønt det er tilgjengelig

mange behandlingsmåter for forbehandling av et metall for påfø-

ring av belegg, var det et behov for en ny overflate-omformingsbe-handling for magnesium-fotograveringsplater eller autotypiplater,som

ville bevirke en effektiv vedhengning mellom magnesium og det fotoresistente øvre belegg.

Fotoresistente materialer er slike som er egnet for for-belegning på metall og som har en minimums levetid eller lag-ringstid av ca. 6 måneder. Fotoresistente materialer av polyvinyl-cinnamattypen er et eksempel på slike belegg. Fotoresistente materialer, slike som særlig anvendes ved pulverfrie etsebad, har uunn-gåelig en dårlig vedhengning og dårlig etsemotstandsevne når de på-føres udekkede magnesiumoverflater.

For å kunne anvendes på en tilfredsstillende måte som

et forbehandlingsmiddel før påføringen av et fotoresistent material, må overflateomformningspreparatet være i besittelse av visse egenskaper. Det viktigste blant disse er at omformningsoppløsnin-gen skal være slik at den kan påføres lett og hurtig på en ren magnesiumoverflate for å gi et lysfarvet belegg, som begunstiger vedhengningen mellom magnesiumoverflaten og det fotoresistente øv-re belegg. Omformnings-laget skal være i besittelse av den egen-skap å kunne tilveiebringe en tilstrekkelig vedhengning av det fotoresistente material slik at det kan utsettes for en rensemiddel-skurebehandling og påny-etsing med fortynnet salpetersyre uten at den resistente film ødelegges etter fjernelsen av platen fra et pulverfritt etsebad. Omformningslaget som dannes på magnesiumoverflaten, må videre være forlikelig med det fotoresistente lag slik at det ikke finner sted noen skadelig reaksjon mellom omformnings-iaget og det fotoresistente lag som i vesentlig grad vil innvirke på det belagte produkts levetid. Behandlingen skal også øke vedhengningsegenskapene mellom magnesiumoverflaten og det lag eller sjikt som påføres denne.

I overensstemmelse' med foreliggende oppfinnelse er det nu blitt tilveiebragt en sur vandig fosfatoppløsning for anvendelse ved overflatebehandling av magnesium og magnesiumlegeringer for å tilveiebringe et forbedret underlag for et fotoresistent beleg-ningslag. Oppløsningen i henhold til oppfinnelsen har en pH

av 3,0 til 4,5 og består av en vandig oppløsning av ammoni-amdihydrogenfosfat som inneholder 50 til 103 g/liter avPO^

og tilstrekkelig med kalsiumklorid, kalsiumnitrat, kalsium-

sulfat eller en kombinasjon av to eller flere av disse for å gi 1,0 til 2,8 g/liter av Ca<++>. Fortrinnsvis har oppløsningen en pH av 3,4 til 3,7 og inneholder 1,8 til 2,4 g/liter av Ca<++>.

Oppløsningen

i henhold til oppfinnelsen fremstilles hensiktsmessig ved å blan-

de sammen de forskjellige bestanddeler,og det dannes herunder en utfelning,som antas hovedsakelig å bestå av kalsiumfosfat, og som ■ fjernes fra oppløsningen før den anvendes for overflatebehand-

ling av magnesiumartikler. Denne utfelning kan nedsettes til et minimum i overensstemmelse med fremgangsmåten etter oppfinnelsen ved hvilken ammoniumdihydrogenfosfat oppløses i vann, til oppløs-ningen tilsettes ett eller flere kalsiumsalter utvalgt fra klori-

det, nitratet og sulfatet og pH reguleres med ammoniakk eller fosforsyre og saltene tilsettes i mengder for å tilveiebringe de nød-vendige fosfat- og kalsiumkonsentrasjoner. Fortrinnsvis oppløses fosfatet i vann, ansyret med fosforsyre, oppløsningen filtreres gjennom et filtermedium med en maksimumsåpning av 50 mikron og kalsiumsaltet tilsettes i form av en vandig oppløsning.

Det ovennevnte sure vandige preparat påføres som en væs-

ke på den rene overflate av magnesiumlegeringene ved en temperatur av opptil 50°C (120°F). Med det.her anvendte uttrykk ren skal forståes at overflaten er i alt vesentlig fri for oksyd og olje-

aktige materialer. Når en ren magnesiumoverflate bringes i kon-

takt med preparatet, finner det sted en reaksjon jevnt over hele magnesiumoverflaten. Reaksjonen viser seg ved at det utvikles en kontinuerlig lysfarvet metallisk eller hvitt overflatebelegg på magnesiumet. For å oppnå fordelene ved denne behandling må mag-nesiumlegeringsoverflaten skylles i vann ved en temperatur av opp-

til 55°C. Skyllevannet kan enten være vanlig ledningsvann eller destillert vann uten i nevneverdig grad å endre effektiviteten av oppfinnelsen.

Ved en foretrukket utførelsesform omfatter det van-

dige preparat 60-100 g/liter av enbasisk ammoniumfosfat; tilstrekkelig kalsiumsalt av en sterk syre for å gi en Ca<++>konsentrasjon av 1,0 til 2,8 g/liter, og tilstrekkelig med pH-reguleringsmiddel utvalgt ettersom det kreves for gruppen bestående av fosforsyre og ammoniumhydroksyd for å gi en pH av 3,0 til 4,5. Forskjellige kalsiumsalter av sterke mineralsyrer kan inngå i dette preparat. Hen-siktsmessige kalsiumsalter er kalsiumklorid, kalsiumnitrat og kalsiumsulfat. De hydratiserte produkter av ovennevnte forbindelser er også egnet, f.eks. ca. 4 til 10 g/liter av CaC1^2H90 gir tilstrekkelig Ca og Cl for a gi et tilfredsstillende behandlingsprepa-

rat. Videre kan også brukes vannfritt kalsiumklorid og hydratiserte

former av kalsiumklorid, som monohydratet, dihydratet eller heksa-hydratet når de anvendes i mengder som er tilstrekkelig til å gi den krevede mengde av Ca<++->ioner.

Tilstrekkelig med kalsiumioner kan oppnås ved tilsetning av et eneste kalsiumsalt av en sterk mineralsyre, som f.eks. kalsiumklorid, kalsiumnitrat og kalsiumsulfat. Videre kan en hvilken som helst kombinasjon av disse kalsiumforbindelser anvendes i en mengde som er tilstrekkelig for å tilveiebringe Ca<++>ioner innen-for det angitte område.

En for lav pH-verdi resulterer i et utilstrekkelig overflatebelegg og en dårlig vedhengning av det fotoresistente materiale til magnesiumoverflaten. En for høy pH resulterer imidlertid i en sterk pulveraktig overflate som vil absorbere farvestoff fra det fotoresistente materiale og forårsaker en dårlig kontrast og et uønsket ru belegg av det fotoresistente materiale.

Aluminium, magnesium, sink og forskjellige kromater kan være tilstede, sammen med andre forurensninger som normalt ledsa-ger de kommersielle kilder for bestanddelene som anvendes i preparatet, uten at herved den effektive utnyttelse av oppløsningen hindres.

Blandingsmåten for preparatet er uvesentlig og kan utfø-res ved hjelp av en rekke arbeidsmåter. Blanding ved omrøring, ved føring av luft gjennom oppløsningen, vibrering av beholderen for preparatet eller omrøring med en røreinnretning er blant de tilfredsstillende måter for å blande preparatet.

Varierende mengder av en utfelning vil vanligvis dannes under den ovennevnte blanding. For å redusere mengden av utfelning som antas særlig å bestå av kalsiumfosfat, kan et arbeidstrinn for å fjerne utfelningen fra det ferdige preparat innskytes etter at blandingen eller omrøringen er blitt avsluttet. Utfelningen kan lett fjernes ved hjelp av en sentrifuge, men det foretrekkes å fjerne utfelningen ved å filtrere preparatet gjennom et medium med porer ikke større enn ca. 50 mikron i diameter. Anvendelse av det nevnte filtrerte preparat for behandling av metalloverflater forut for påstrykning eller belegg med et fotoresistent materiale vil resultere i en glatt overflate som er fri for kalsiumfosfatutfel-ning.

Skjønt den ovennevnte blandingsprosess er helt tilstrekkelig, er det dog ofte ønskelig å få et preparat som inneholder en minimumsmengde av utfelning før filtreringen. Dette kan være av økonomisk fordel når betydelige mengder av omformningsvæsken skal fremstilles. Utfelningen av kalsiumfosfat kan nedsettes til et minimum ved å blande de ovennevnte bestanddeler i en bestemt rekke-følge sammen med vann. En ytterligere reduksjon i utfelning kan oppnås ved å oppløse kalsiumforbindelsen i vann forut for sammen-blanding med de gjenværende bestanddeler av preparatet. Regulering av volumet og konsentrasjonen av oppløsningen kan oppløses ved hvilket som helst arbeidstrinn ved en ytterligere tilsetning av vann.

Ved behandling av magnesiumoverflater med oppløsningen ifølge oppfinnelsen bringes i praksis en ren magnesiumoverflate i kontakt med det vandige preparat ved en væsketemperatur på opptil 50°C i en tilstrekkelig tid for å tillate at det på overflaten dannes et lysfarvet metallisk eller hvitt belegg. Etter at magnesium er fjernet fra det vandige bad, skylles overflaten som har rea-gert med vann ved en temperatur av opptil 55°C. Temperaturer høye-re enn de angitte skal unngås, da fosfatbelegget begynner i merk-bar grad å oppløse seg påny i vann ved høyere temperaturer. Hvil-ke som helst midler for å rense metalloverflaten før reaksjonen med nevnte preparat er tilfredsstillende. Eksempler på arbeidsmåter er å bringe overflaten i kontakt med roterende slipebørster, alkaliske oppløsninger, et pimpestenslam og lignende. Skylling av platen etter rensningen bør hensiktsmessig utføres med vann. • Den nøyeaktige arbeidsmåte som anvendes for å behandle magnesiumet med preparatet er ikke av avgjørende betydning såfremt preparatet kommer i jevn kontakt med metalloverflaten. Fremgangs-måter som påsprøytning, neddypning, påbørstning eller påpensling er blant de arbeidsmåter som er helt tilfredsstillende.

Før påføringen av et fotoresistent materiale til den behandlede metalloverflate for å danne en fotograveringsplate eller en autotypiplate, eller for påføring av et belegg eller maling på den behandlede metalloverflate, er det å foretrekke at den skyllede overflate tørkes. Den behandlede og skyllede overflate kan hensiktsmessig tørkes i luften eller ved hjelp av opphetningsinnret-ninger som elektriske spoler, eller et antall av opphetningslamper„

Et jevnt fosfatbelegg kan påføres en magnesiumoverflate, som f.eks. en plate, i løpet av 1 minutt ved reaksjonstemperaturer opptil 50°C , når kontaktbehand.lingen utføres ved neddypning eller påsprøytning av oppløsningen på magnesiumoverflaten. Reaksjonsti-der så korte som 15-sekunder og opptil 45 sekunder har vist seg å være tilstrekkelig og er å foretrekke. Generelt er det ønskelig at reaksjonen utføres ved en lav temperatur og det er derfor ønskelig at temperaturer av fra 21 til 32°C opprettholdes under reaksjon sper ioden.

EKSEMPEL 1

Et overflate-omformnings- eller behandlingspreparat ble fremstilt i en polyetylen-utforet trommel av 208 liters rominnhold under anvendelse av følgende rekkefølge av arbeidstrinn:

a - trommelen fylles 3/4 full med vann,

b - det tilsettes 50 ml fosforsyre (H3P04), c - 11,8 kg av enbasisk ammoniumfosfat (NH^I^PO^) oppløses i opp-løsningen som erholdes etter arbeidstrinn b under omrøring med

en rører av turbintypen,

d - 935 g av dihydratisert kalsiumklorid (CaCl2-2H20) tilsettes

mens omrøringen fortsettes,

e - det tilsettes tilstrekkelig vann til trommelen for å få et

totalt oppløsningsvolum av 170 liter

f - oppløsningen som man får etter arbeidstrinn e oppbevares over natten for å tillate at en utfelning som er dannet, kan av-sette seg,

g - oppløsningen filtreres inn i en ren trommel gjennom et 25

mikron filter..

Det ferdige preparats pH ble testet og funnet å være

3 ,89.

Behandling av en magnesiumlegeringsplate med dette preparat

gav et synlig jevnt overflatebelegg.

EKSEMPEL 2

Et annet overflateomformningspreparat ble fremstilt i en

595 liters tank ved i rekkefølge å utføre følgende arbeidstrinn:

a - 473 liter vann tilsettes tanken og en sirkulasjonspumpe

igangsettes for omrøring,

b - det tilsettes 250 ml fosforsyre til vannet i tanken,

c - 52,1 kg av enbasisk ammoniumfosfat oppløses i oppløsningen

etter trinn b,

d - 425 g dihydratisert kalsiumklorid tilsettes, hvilket på for-hånd var oppløst i 15 liter vann, til oppløsningen etter

trinn c ,

e - det tilsettes en tilstrekkelig mengde vann for å gi 595 liter oppløsning,

f - mens omrøringen ble fortsatt, ble oppløsningen filtrert gjennom et 25 mikron filterlag i 1 time.

Det ferdige preparat viste seg å ha en pH av 3,75.

BEHANDLING AV MAGNESIUMPLATER

En magnesiumlegeringsplate av dimensjonene 45,8 x 61 x0,16 cm ble behandlet med preparatet i henhold til eksempel 2.Magnesiumlegeringsplaten hadde en nominell kjemisk sammensetning av 3, 2% aluminium og 1,1% sink, mens resten bestod av magnesium.

Platen ble først renset ved at den ble bragt i kontakt med roterende slipebørster som var belagt med 320 grit silisium-karbidpartikler. Platen ble skyllet med vann under rensetrinnet. Etter rensningen med slipebørstene ble magnesiumplaten påny skyllet.

Behandlingen med preparatet i henhold til eksempel 2 bestod i at platen ble neddykket i behandlingspreparatet i en perio-de av 20 sekunder. Under neddykningstrinnet ble preparatet holdt ved en temperatur av fra 21 til 24°C, og omrørt kontinuerlig ved at preparatet ble pumpet gjennom et system av resirkuleringstypen. Det tilbakeførte preparat ble rettet mot den neddykkede magnesium-plate gjennom åpninger i to rør under badoverflaten.

Ved fjernelse av magnesiumplaten fra preparatet ble platen skyllet ved påsprøytning av vann som ble holdt ved en temperatur av fra 18 til 24°C , og derpå tørket ved opphetning til en temperatur av 121°C i en infrarød tørkeovn. Etter tørkning av overflaten ble den påført et fotoresistent material av polyvinylcinne-mattypen for dannelse av en fotograveringsplate.

Ved den videre behandling kunne det fastslåes at fosfatbelegget begunstiget en tilstrekkelig vedhengning mellom magnesiumplaten og det fotoresistente materiale slik at det fotoresistente øvre belegg kunne motstå syreangrep i billedområdene til fotogra-veringsplaten. Videre var vedhengningsegenskapene tilstrekkelige til å tillate børsting eller skrubbing med et rensemiddel og påny-etsing med fortynnet salpetersyre etter at den behandlede fotograveringsplate var fjernet fra et pulverfritt etsebad uten ødeleggel-se eller tap av den resistente film fra billedområdene. Fotograveringsplater som fremstilles på denne måte, har en levetid av minimum seks måneder.

På lignende måte ble magnesiumlegeringsplaten behandlet med oppløsningen etter eksempel 2, og påført et belegg av sort emalje etter at magnesiumoverflaten var blitt tørket. Den belagte overflate ble undersøkt med hensyn på vedhengning av malingen eller belegget til platen, og videre undersøkt med henblikk på korrosjonsbeskyttelse ved 5% saltpåsprøytning og blæredannelse ved 35 c i en atmosfære med en relativ fuktighet av 95%. De ut-førte forsøk viste at fosfatomformningsbelegget tilveiebragte et tilfredsstillende underlag for påføring av maling eller belegg på metalloverflaten„

Claims (3)

1. Sur, vandig fosfatoppløsning for anvendelse ved overflatebehandling av magnesium og magnesiumlegeringer, hvorved det kan tilveiebringes et forbedret underlag for et fotoresistent belegningssjikt,karakterisert vedat oppløsningen har en pH av 3,0 til 4,5 og består av en vandig oppløsning av ammoniumdihydrogenfosfat som inneholder 50 til 103 g av PO^ pr. liter og tilstrekkelig med kalsiumklorid, kalsiumnitrat, kalsiumsulfat eller en kombinasjon av to eller flere av disse stoffer til å gi 1,0 til 2,8 g Ca<++>pr. liter.

2. Oppløsning som angitt i krav 1,karakterisertved at den er gitt en pH av 3,4 til 3,7.

3. Oppløsning som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat den inneholder 1,3 til 1,6 g Ca<++>pr. liter.