CH231716A - Verfahren zur Erzeugung korrosionsbeständiger Überzüge auf Metallen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Erzeugung korrosionsbeständiger     Überzüge    auf     Netallen.       Die üblichen, Phosphorsäure     und        ChrGm-          säure        bezw.    deren Salze verwendenden Über  zugsverfahren bilden     zunächst    in einer     P'hos-          phatlösung    eine     Phosphatschicht    aus, die  dann in einer     Chromatlösung    nachbehandelt  wird.  



  Es ist auch ein Verfahren bekannt, das  eine aus     Phosphorsäure    und     Chromat    beste  hende Lösung auf der zu schützenden Ober  fläche auftrocknen lässt. Diese Lösungen sol  len so aufgebaut sein,     .dass    keine Ätzung der  zu behandelnden Oberfläche     eintreten    kann,  vielmehr nur eine Kruste der in der Lösung  befindlichen Salze auf der Oberfläche auf  trocknet (USA-Patent 203060l).

   Da die  verschiedenen     genannten    Lösungen ziemlich       konzentriert    sind, bereitet das Auftrocknen       .derselben        Schwierigkeiten.    In vielen Fällen  ist es nur bei hohen Temperaturen möglich,  während beim Auftrocknen bei     Raumtempe-          ratur    infolge der     Hygroskopizität    der ver  wandten Salze die Trocknung unvollständig  erfolgt und die zurückbleibenden Feuchtig-         keitsrelste    dann Herde bilden, von denen aus  eine     Unterrostung    eintreten kann.  



       Gegenstand    der Erfindung ist ein Ver  fahren zur Erzeugung korrosionsbeständiger       Überzüge    auf     Metallen,        insbesondere    Eisen  und Stahl,     bei    dem auf der Metalloberfläche  ein Film einer     wässrigen    Lösung zur Einwir  kung gebracht und     auftrocknen    gelassen  wird, das .dadurch gekennzeichnet     ist,    dass  hierzu eine     wässrige    Lösung     benützt    wird, die  eine Phosphorsäure und eine Verbindung des       sechswertigen    Chroms in solchen Konzentra  tionen enthält,

       däss    sie     die        metallene        Ober-          fl'äche    sichtbar ätzt, und zwar in ,einem     Ver-          hAltnis    von höchstens 0,25 Teilen der     Ver-          Bindung    des sechswertigen Chroms, berechnet  als Chromsäure     (Cr03),    auf einen Teil der       Phosphorsäure.     



  Bei solchen Lösungen ist infolge ihrer  Aggressivität     ein-    Arbeiten mit geringerer  Konzentration als. der bei dem     bekannten    Ver  fahren angewandten von etwa 10 bis     20,%          Phosphorsäure    möglich. Aus dem gleichen      Grunde ist die gute Ausbildung der Schicht  wesentlich weniger abhängig von der     Vor-          reinigung,    da durch die Ätzung die     Vorbe-          handlung,    wenn nötig, korrigiert wird.

   Die  angegebene Behandlungslösung lässt eine       grössere    Freiheit in der Anwendung der     Vor-          reinigungsbedingungen    zu, ohne dass dadurch  mit der Bildung von störenden grossen     Phos-          phatkristallen    im Überzug gerechnet werden  muss. Bei geringen     Konzentrationen    der Lö  sungen ist ausserdem ein Trocknen bei Raum  temperatur möglich, so dass dieses Verfahren  auch bei     ortsfesten    grossen     Konstruktionen,     beispielsweise Brücken, angewendet werden  kann.  



  Bei den in     vorliegendem    Verfahren ange  wandten Lösungen kann als für einen Rost  schutz     benötigte        Phosphorsäure        Orthophos-          phorsäure    und als Verbindung des sechswer  tigen     Chroms    entweder Chromsäure oder ein       Alkalichromat    oder     Dichromat    zugesetzt       -werden,    wobei der Zusatz von einem der  selben in     Gegenwart    von     Phosphorsäure     Chromsäure liefert.  



  Ob eine Lösung die Metalloberfläche ätzt  oder nicht, hängt sowohl von der Konzentra  tion<I>.der</I> Phosphorsäure und der     Verbindung     ,des     sechswertigen,    Chroms als auch von dem  Mengenverhältnis dieser     beiden    zueinander  ab.  



  Es ist bekannt, dass Chromsäure in ge  wissen Grenzen eine ausgesprochen hindernde  Wirkung auf den Angriff der     Phosphorsäure     auf eiserne     Oberflächen    hat. Da. ein Ätzen  eintreten soll, müssen bestimmte Bedingungen  ,der Lösung ausgewählt werden. Zum Beispiel.  wenn eine Konzentration der     Orthophosphor-          säure    von 0,5 % angewandt wird, wird ein  Verhältnis von Chromsäure zu Phosphorsäure  wie     0,35    : 1 kein Ätzen des Metallei be  wirken. Das Verfahren nach der Erfindung       kann    daher mit einer solchen Lösung nicht  durchgeführt werden.

   Erniedrigt     man:    jedoch  das Verhältnis auf beispielsweise 0,25 : 1, so  tritt eine erkennbare Reaktion mit dem Me  tall ein, die eine Schutzschicht von     Eisen-          phosphat,dreiwertigem    Chrom und möglicher  weise etwas sechswertigem Chrom, das nicht    reduziert worden ist, bildet.     Bei    der gegebe  nen     Phosphorsäurekonzentration    von<B>0,5%</B>  wird daher jedes     Verhältnis    von 0,25: 1 oder       weniger    eine Ätzung und die Bildung er  wünschter     Reaktionsprodukte    bewirken.  



  Als;     weiteres    Beispiel .sei folgendes     ge-          nannt:     Bei einer Konzentration der     Orthophos-          phorsäure    von 4     %    tritt bei einem Verhältnis  von Chromsäure zu Phosphorsäure von  0,25 : 1 keine Ätzung ein, während bei einem  Verhältnis von 0,15 : 1 der gewünschte Vor  gang sich abspielt.  



  Hierbei     ist        unter    "Ätzen"     verstanden          "sichtbares    Ätzen". Das Verhältnis von  Phosphorsäure zu     Chromsäure    soll so     einge-          gestellt.    werden, dass eine sichtbare Atzung  auf der     Oberfläche    erreicht     wird.     



  Vor der     Oberflächenbehandlung    mit der       ätzenden    Lösung ist das zu behandelnde Me  tall     zweckmässigerweise    zunächst durch ein  geeignetes. Mittel zu reinigen. Verfahren, wie  Abwischen mit einem     Lösungsmittel    oder  Dampfentfettung können gewöhnlich     bei     kleinen Gegenständen angewandt     werden     oder da, wo nur eine begrenzte Menge durch  gesetzt wird.

       Alkalireinigung    wird     zweck-          mä.ssigerweise    meist angewandt in Verfah  rensgängen,     bei    denen     Automobilteile    oder  Blechmaterial oder ähnliche grosse Gegen  stände zu behandeln sind. In     diesen    Fällen  kann an die Reinigung eine     Wasserspülung     angeschlossen werden, um das Alkali zu ent  fernen.  



  Bei grossen Gegenständen, wie Konstruk  tionsteilen von Gebäuden, muss ausser Fett  gewöhnlich eine     'beträchtliche    Menge von       losem    Glühzunder und     Rost    entfernt werden.  Nach der Reinigung     ist        das        Metall    für das       erfindungsgemässe    Verfahren bereit.  



  Wenn rückständiges Fett oder 01 auf den  Oberflächen     vorhanden    ist, kann es schwierig  sein, eine gleichmässige Benetzung zu erhal  ten und daher ist es,     umschlechte    Ergebnisse  zu vermeiden, gewöhnlich     ratsam,    der     Be-          handlungslösung    ein     Benetzungsmittel    zuzu  fügen.

   Es gibt eine grosse Auswahl von sol  chen Materialien, die für diesen Zweck ge-           eignet    sind; z.     B.        ist        Natriumlaurylsulfat    sehr  wirksam, desgleichen     Natriumsalze    der       Lauryl-Arylsulfoneäuren,        beispielsweise    Na  triumlaurylbenzolsulfonat und     einige    der  freien     Sulfonsäuren.     



  In Fällen, in denen der Gehalt an Chrom  säure nicht so hoch ist, dass er störende Reak  tionen verursachen könnte,     ist    der Gebrauch       von:    Alkohol erlaubt.     Tertiärer        Butylalkohol     ist einer der     weni:gst    reaktionsfähigen und  .daher gegenüber den     niedrigeren    Alkoholen  vorzuziehen.  



       Obgleich;    einige Unterschiede in ,der Wirk  samkeit der verschiedenen     Benetzungsmitteln     vorhanden sind, genügen gewöhnlich Zusätze  in Mengen von     0,5--1    % der     Ätzlösung.     Wenn Alkohol     benutzt    wird,     können        Mengen     bis zu 5 % oder mehr nötig sein.  



  Die     Behandlungslösung    kann in verschic  Jener Weise aufgebracht werden. In allen       Fällen    ist es vorteilhaft, wenn. die Oberfläche    mit der Lösung gleichmässig benetzt wird, so  dass ;die Ätzung gleichmässig über die     ganze     Oberfläche erfolgt. Die Lösung kann mit  einer Bürste oder mit einer     Spritzei    tote auf  gebracht werden, oder der Metallgegenstand  kann kurz in ein Lösungsbad     eingetaucht          werden.     



  Nach der Benetzung wird die Lösung auf  der Oberfläche auftrocknen gelassen. Der so  entstehende     Überzug    kann dann Eisenphos  phat,     3-wertiges    Chrom und möglicherweise  etwas     6-wertiges    Chrom     enthalten.    Bei den       schwächeren    Lösungen genügt     meistens    Luft  trocknung, jedoch bei höheren Konzentratio  nen kann es ratsam .sein, eine stärkere Trock  nung heranzuziehen. Nach der     Trocknung    ist  ,der     behandelte        Gegenstand    ohne besondere  weitere Behandlung     bereit,    mit Farbe.

         Emaille,    Lack usw. fertiggemacht zu werden.  



  In folgendem werden     Lösungsbeispiele     gegeben, die in     Ausübung    der Erfindung \be  nutzt werden können,:  
EMI0003.0042     
  
     Ein besonderes Beispiel, das die Anwen  dung :des Verfahrens zeigt, sei im folgenden  gegeben:

    Ein Gegenstand aus kalt     gewalztem    Stahl  wird durch     Abreiben    mit     Benzin,    und     an-          schliessendes    Trocknen der Oberfläche mit  reinen Tüchern von<B>01</B>     und    Fett befreit,  Dann wird eine     Lösung,    die 10 %     Phosphor-          säure,    1,5 % Chromsäure und 0,5 % einer       natriumlauryls,ulfathalti    gen Paste als     Be-          netzungsmittel    enthält, mittels.     einer    Bürste  auf die Oberfläche aufgebracht:

   Wenn die  Oberfläche gleichmässig benetzt ist, wird der  Gegenstand in einen Ofen -eingebracht und    3 Minuten bei l50  C :getrocknet. Er wird  dann herausgenommen und erkalten gelassen  und ist ohne     weitere        Behandlung    bereit für       ,dass        Anbringen    von jedem     gewünschten        Farb-          überzug.     



  Man kann, wenn dies gewünscht     wird,          das    Metall oder die Lösung oder 'beide vor       Anwendung    dieses.     Rostschutzverfahrens        er-          hitzeu;        um,die    chemische Reaktion zu     erleich-          tern        und    das Trocknen zu beschleunigen.  



  Auch     können    andere Konzentrationen und  andere     Verhältnisse    zwischen .der     Phosphor-          oäure    und der Verbindung !des     sechswertigen          Chroms,    jedoch     höch!sten@e    0,25     Teile    der      Verbindung des sechswertigen Chroms, be  rechnet als Chromsäure     (Cr0,),    auf einen  Teil Phosphorsäure angewandt werden. In  allen Fällen ist es nötig, dass die     herrschenden     Bedingungen eine sichtbare Ätzung der  eisernen Oberfläche durch de anwesende  Lösung ergeben.  



  Jede ;der verschiedenen Phosphorsäuren  kann an Stelle. der     Orthophosphorsäure    tre  ten, wie beispielsweise     Meta.-    und     Pyrophos-          phorsäure.    Die     Anhydride,    wie Phosphor  pentoxyd, können auch angewandt werden,  da.

   diese Verbindungen beim Zusatz zu     wäss-          rigen    Lösungen     Säureeigenschaften        erhaltc-n.     Um den Transport zu verbilligen,     können    die  Mittel in     konzentrierter    Form angesetzt und  erst vor dem Gebrauch auf die     geeignete          Stärke    verdünnt werden.

   In Fällen, in     dene        n     .die     Verwendung    eines     Benetzungsmittels    oder  von Alkohol erwünscht ist, ist es vorzuziehen,  diese nach der Verdünnung zuzusetzen,      >eil     sie mit der Chromsäure reagieren     würden,     so lange diese in k     onzentrierterForm        vorliegt.     



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren     ermöc)--          licht    es, eiserne Oberflächen zu behandeln.  wie es bisher unmöglich war. Die Lösungen  können bei     ortsfesten    Gegenständen, wie       Brücken,    Konstruktionsteilen von Gebäuden,  grossen Öltanks, ferner bei Wagen usw. an  gewandt werden, ohne dass hierzu Tanks oder  Sprühkammern grosser Ausmasse notwendig  wären. Auf die Anwendung von Hitze kann.  für das ganze Verfahren verzichtet werden.  was     bei    bisher bekannten     Phosphatverfahren     unmöglich ist.

   Der     entstehende    Überzug ist  im Vergleich zu den bekannten     Phosphat-          überzü.gen    als     Farbgrundlage    günstig zu     be-          urteilen.    Es wurde gefunden, dass manchmal  der Zusatz eines     Benetzungsmittels.    zu einer  Lösung, die Chromsäure und Phosphorsäure  enthält,     bewirkt,    dass die Lösung die Metall  oberfläche ätzt, während ohne     Benetzungs-          mittel    keine Ätzung     auftritt.    Der wahre  Grund hierfür ist nicht ganz sicher, aber  derartige Lösungen, sofern höchstens 0,

  25  Teile Chromsäure auf 1 Teil der Phosphor  säure vorhanden sind, sind in der Erfindung  inbegriffen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erzeugung korrosionsbe ständiger Überzüge auf Metallen, insbeson dere Eisen und Stahl, bei dem auf der Metalloberfläche ein Film einer wässrigen Lösung zur Einwirkung gebracht und auf trocknen gelassen wird, dadurch gekennzeich net, dass hierzu eine wässrige Lösung benützt wird, die eine Phosphorsäure und eine Ver brodung des sechswertigen Chroms in solchen Konzentrationen enthält, dass sie .die metal lene Oberfläche sichtbar ätzt, und zwar in einem Verhältnis von höchstens 0,25 Teilen der Verbindung des sechtswertigen Chroms,

   berechnet als Chromsäure (Cr03), auf einen Teil der Phosphorsäure. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Lösung ver- @vendet wird, die höchstens<B>0,15</B> Teile Chrom säure auf 1 Teil Phosphorsäure enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Lösung ver wendet wird, der Benetzungsmittel zugesetzt sind.

   3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Benetzungsmittel Natriumlaurylsul- fat verwendet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Benetzungsmittel Natriumlaurylben- zolsulfonat verwendet wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 3; dadurch gekenn zeichnet, dass eine Lösung verwendet wird, die 10% Phosphorsäure,<B>1,5%</B> Chromsäure und<B>0,5%</B> eines Natriumlaurylsulfathaltigen Benetzungsmittels enthält. 6. Verfahren nach Patentanspruch, da= durch gekennzeichnet, dass der Lösung ein Alkohol zugesetzt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass tertiärer Butylalkohol verwendet wird.