DE1951776A1 - Verfahren zur chemischen Behandlung von Oberflaechen aus Zink oder Zink-Eisen-Legierungen - Google Patents

Description

• Beschreibung zu der Patentanmeldung betreffend: Verfahren zur chemischen Behandlung von Oberflächen aus Zink oder Zink-Sisen-Legierungen Oberflächen aus Zink oder Zink-Eisen-Legierungen werden mit einer wässrigen Lösung1 die Bichromationen (Cr2O7--) ) Nitrationen (NO3), Triphophationen (PDO1o ), organische Säureionen und oberflächenaktive Stoffe enthält1 bei pH O,3-1,5 behandelt, wodurch die Oberflächen blank und korrosionsbeständig werden.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Behandlung von Oberflächen aus Zink oder Zink-Sisen-Legierungen , besonders von solchen, aie durch Feuerverzinken gebildet worden sind, das zu blanken und korrosionsbeständigen Oberflächen führt.
• Es ist seit langem bekannt, dass auf Zinkoberflächen viele unbeschichtete, abgeschürfte oder abgeschabte Stellen sind.
• Diese Fehler in der Zinkbeschichtung verschlechtern die Korrosionsbeständigkeit oder den Glanz der Zinkoberfläche.
• Es wurde bisher vorgeschlagen, diese Fehler durch Behandlung der Zinkoberflächen mit einer konzentrierten wässrigen Chromatlösung, die eine kleine Menge Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder Fuorwasserstoffsäure enthält, zu verbessern. Bei dieser üblichen Behandlung können nur Zinkoberflächen blank und korrosionsbeständig gemacht werden. Die Zink-Sisen-Legierungsflächen, die unter den Zinkoberflächen liegen und durch mechanische Risse oder Kratzer der Zinkoberfläche oder durch die Fehler in der Zinkbeschichtung an die Oberfläche kommen, werden dunkel und es entsteht ein grosser Unterschied in Glanz und Aussehen zwischen den Zink- und den Zink-z'isen-Legierungsoberflächen.
• Es wurde auch versucht, Zinkoberflächen, auf denen sich Oberflächen aus Zink-Eisen-Legierungen befinden, mit einer wässrigen Lösung, die Phosphationen entsprechend 0,5-2Gew%O Phosphorsäure und entweder Chromationen entsprechend 0,5 - 3 GefyO Chromsäure oder Nitritionen entsprechend 0,1 - 0,4 Geno Natriumnitrit enthält, bei pH 1,3 - 3,8 zu behandeln. Diese Behandlung kann jedoch keine vollständig befriedigenden Ergebnisse liefern so zeigt diese Lösung z.B. nur eine geringe blankmachende Wirkungund nicht nur die Zink-Eisen-Legierungsoberflächen sondern ebenso die Zinkoberflächen, werden fahlgelb und korrodieren leicht.
• wenn man sie 10 Tage lang kontinuierlich in eine 5dige Natriumchlorid Lösung taucht.
• Durch die vorliegende Erfindung sollen die oben erwahnten Probleme und Nachteile überwunden werden durch ein Verfahren, durch das sowohl die Zink- als auch die Zink-Eisenoberflächen gleichzeitig korrosionsbeständig gemacht werden und durch das glatte und glänzende Oberflächen erhalten und die. beim Feuerverzinken entstandenen fehlerhaften Oberflächen, die unbedeckte Stellen, hbschürfungen, Abriebstellen, Brandflecken und rauhe Stellen enthalten, einheitlich gemacht werden, ohne Flecken und Streifen. Ausserdem bekommen die Zink- oder Zink-Eisen-Legierungsoberflächen eine gute Haftfähigkeit gegenüber Farben, undder entstehende Glanz der Zink oder Zink-Eisen-Legierungsoberflächen ist sehr dauerhaft.
• Gemäss der Erfindung werden Zink oder Zink-Eisen-Legierungsoberflächen mit einer wassrigen Lösung, die 36 - 290 g/l Bichromationen (Cr207 ), entsprechend ungefähr 49 - 395 g/l Kaliumbichromat oder 33,3 - 268,5 1 Ohromtrioxid, 4,1 - 41 g/l Nitrationen (NO3), entsprechend 4,2 bis 42 g/l Salpetersäure, 0,7 - 21 g/l Tripolyphosphationen (r3o10-entsprechend ungefahr 1 - 30 g/l Natrium-tripolyphsophat, organische Säureionen und oberflächenaktive Stoffe enthält, 10 - 180 sec lang bei pH 0,3 - 1,5 und 10 - 50°C und gün-0 stigerweise 30 bis 60 sec lang bei ungefähr 25 - 35 C und pH 0,5 bis 1,3 behandelt. Anschliessend werden die Oberflächen mit Nasser abgespült und durch Erwärmen oder an der Luft getrocknet.
• Wenn der pH-lGert der wässrigen Lösung niedriger als 0,3 ist, kann kein guter Glanz auf den Zink-Eisen-Legierungsoberflächen entstehen und oberhalb von pH 1,5 werden die Zink- und Zink-Eisen-Legierungsoberflächen mit einem dünnen Chromatfilm überzogen. Nach einer andauernden Behandlung, wenn die Acidität der wässrigen Lösung durch Verbrauch.-der Bestandteile sinkt und die Lösung viele verschiedene Verunreinigungen oder fremae Elemente von den behandelten Gegenständen enthält, können Bichromationen, Nitrationen oder andere notwendige Bestandteile wieder zu der wässrigen Lösung zugesetzt werden, um die angegebene Zusammensetzung und den pH-Bereich zu erhalten. Viele verschiedene Verunreinigungen oder fremde Elemente, die von den behandelten Gegenständen in die Lösung gekommen sind, haben einen geringen Einfluss auf die Vlirksamkeit der Behandlung.
• kationen haben keinen Einfluss auf die Wirkung der Behandlung,~Kaliumionen (K+) in einer Menge von 1,3 - 26,6 g/l vermindern jedoch die Menge von Zink, die sich iii der wässrigen Lösung löst, auf weniger als die Hälfte der Menge, die in Abwesenheit von Kaliumionen gelöst wird.
• Für die Behandlung können Tauch- oder Sprühverfahren angewendet werden und alle Gegenstände, die Zink- oder Zink-Eisen-Legierungsoberflächen besitzen, wie galvanisiertes Eisenblech, Gegenstände aus Legierungen auf Zinkgrundlage oder Zinkgegenstände, können erfolgreich behandelt werden.
• Als Reagenzien können normale handelsübliche Produkte verwendet werden.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die wässrigen Lösungen hergestellt, indem man 30 - 200 g/l Chromtrioxid, 5 - 50 ml/l 60%ige Salpetersäure, 1 - 30 g/l Natriumtripolyphosphat, 5 - 100 g/l Kaliumbichromat, eine kleine Menge von Salzen von organischen Säuren und oberflächenaktive Stoffe in Wasser gibt.
• Chromsäure-anhydrid oder Chromtrioxid kann als Quelle für en die Bichromation verwendet werden, sowie verschiedene Salze, wie Kaliumbichromat, Nätriumbichromat und Ammoniumbichromat. Kaliumbichromat wird als bevorzugte Quelle für die Bichromat- und die Kaliumionen verwendet.
• Tripolyphosphat besitzt die blankmachende 'vVirkung nur, wenn es in Gegenwart von Bichromat- und Titrationen verwendet wird, obwohl es fast nicht wirkt, wenn es in Abwesenheit entweder von Bichromat- oder von Nitrationen verwendet wird.
• viele Als organiscne saurelonen können organische Säuren oder Salze, wie Ameisensäure, Oxalsäure, Weinsäure, Citronensäure, Propionsäures Essigsäure und deren K&lium- oder Natriumsalze verwendet werden. Gs oberflächenaktive Stoffe können Polyoxy-äthylen-alkyl-äther, Polyoxy-äthylen-alkylphenol, Polyoxy-äthylen-fettsäureester, Polyoxy-äthylen-sorbitanfettsäureester, Polyoxy-äthylen-alkyl-amin oder i>olyoxyäthylenamid verwendet werden und sie tragen mit dazu bei, die Löslichkeit von Zink zu vermindern, und die Zink-oder Zink-Legierungsoberflächen zu glätten.
• Die Vorteile dieser Erfindung sind zahlreich.
• Zinkoberflächen und Zink-Eisen-Oberflächen werden gleichmässig blank gemacht und zeigen keinen Unterschied im Aussehen und die behandelten Zink- oder Zink-Eisen-Oberflächen besitzen eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion.
• Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
• Beispiel 1 Feuerverzinkte Stahlröhren von 16 mm Durchmesser und 300 mm Länge, die einige Kratzer und Fehler in dem Überzug besassen, wurden mit wässriger zeiger Natriumhydroxidlösung (NaOH) 30 sec bei 700C entfettet und dann mit einer wässrigen 3çoigen Phosphorsäurelösung (H3PO4)5 sec bei 700abgebist. Die Stahlröhren wurden nach dieser Vorbehandlung in ein Bad aus einer wässrigen Lösung, die die folgende Zusammensetzung besass, bei 3Ö0C 30 sec eingetaucht.
• Zusammensetzung des Bades: CrO3 70 g K2Cr207 40 g pH 0,7 HN03 (60%) 20 ml Na5P3O10 10 g Na-Acetat 2 g oberflächenaktiver Stoff 0,05 g Wasser 1000 ml Nach der Behandlung wurden die Stahlrphren mit Wasser abgespült und getrocknet. Ein schöner metallischer Glanz konnte sowohl auf den Zink- als auch auf den Zink-Eisen-Legierungsoberflächen erhalten werden und die Fehler der Oberfläche wurden nahezu unsichtbar.
• Beispiel 2 Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass ein Bad aus einer'wässrigen Lösung mit der folgenden Zusammensetzung 60 sec bei 30°C verwendet wurde.
• Zusammensetzung des Bades: CrO3 50 g K2Cr207 30 g pH 0,9 HN03 (60in) 15 ml Na5P3010 7g Na-Acetat 1 g oberflächenaktiver Stoff 0,05g (Polyoxy-äthylen-alkylphenol) Wasser 1000 ml Ein schöner metallischer Glanz konnte ebenso wie in Beispiel 1 erhalten werden.
• Beispiel 3 3 Beispiel 1 wurde für fehlerfrei galvanisiertes Eisenblech wiederholt. Die Korrosionsbeständigkeit wurde ausserordentlich erhöht und ein schöner metallischer Glanz konnte erhalten werden.
• Korrosionstest 1 Feuerverzinkte Stahlröhren von 16 mm Durchmesser und 300mm Länge wurden bei 300C in eine 50e0ige wässrige Lösung von Natriumchlorid eingetaucht. Eine unbehandelte Röhre wurde innerhalb eines Tages korrodiert und eine entsprechend Beispiel 1 behandelte Röhre überstand die Behandlung 30 Tage lang und am 31. Tag wurden 3 Punkte von Grübchenkorrosion entdeckt, aber der Glanz der Oberfläche war nahezu erhalten geblieben.
• Eine Röhre, die mit dem üblichen Verfahren, wie es anschliessend beschrieben wird, behandelt worden war, wurde zunächst an dem Teil der Zink-Eisen-Legierungsoberflächen innerhalb von 10 Tagen korrodiert und nach 15 Tagen breitete sich die Korrosion über die gesamte Oberfläche aus.
• Das übliche Verfahren: Der Gegenstand wurde 20 sec bei Zimmertemperatur in ein erstes Bad getaucht, das die folgende Zusammensetzung besass.
• CrO3 200 g HNO3 (60%) 40 ml HF ( 5%o) 30 ml H2S°4 (98%) 10 ml Wasser 920 ml Anschliessend wurde er 20 sec bei Zimmertemperatur in ein zweites Bad getaucht, das 50 g/l CrO3 enthielt.
• Korrosionstest 2 Eine 5C>ige wässrige Natriumchloridlösung wurde auf feuerverzinkte Stahlröhren aufgesprüht.
• Hierbei trat bei einer nach Beispiel 1 behandelten Stahlröhre nach 120 Stunden Grübchenkorrosion auf und bei einer nichtbehandelten Stahlröhre nach 10 Stunden.
• Korrosionstet 3 Ein galvanisiertes Eisenblech wurde einem Schnellbewitterungstest unterworfen. Nach einer 700 h langen kontinuierlichen Belichtung war der Glanz der Oberfläche noch vorhanden.
• -Patentansprüche-

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur chemischen Behandlung von Oberflächen aus Zink oder Zink-Eisen-Legierungen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass man die Oberflächen mit einer wässrigen Lösung die Bichromationen (Cr2O7:), Nitrationen (NO,-), Tripolyphosphationen (P3010 ''), organische Säure ionen und oberflächenaktive Stoffe enthält bei pH 0,3 - 1,5 behandelt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass man 36 - 290 g/l Bichromationen (Cr207), 4,1 - 41 g/l Nitrationen (NO) ), 0,7 - 21 g/l Tripolyphosphationen (PDO1o ) verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass man 1,3 - 26,6 g/l Kaliumionen (K+) verwendet. ~ 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -.
4. k e n n z e i c h n e t, dass man Chromtrioxid als Quelle für die Bichromationen und Kaliumbichromat sowohl als Quelle für die Kaliumionen als auch für die Bichromationen verwendet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass man Gegenstande mit Zinkoberflächen 10 - 180 sec bei 10 bis 500C in die wässrige Lösung taucht.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass man die Gegenstände mit Zinkoberflächen 30 - 60 sec bei ungefähr 300C eintaucht.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g e -k e n n æ e i c h n e t, dass man als Quelle für die organischen Säureionen Ameisensäure, Oxalsäure, Weinsäure, Citronensäure, Propionsäure, Essigsäure und/oder deren Natrium- oder Kaliumsalze verwendet.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dass man nichtiionische oberflächenaktive Stoffe verwendet.