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DE2312463B2 - Überzugsmittel und seine Verwendung - Google Patents

Überzugsmittel und seine Verwendung

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Publication number
DE2312463B2
DE2312463B2 DE2312463A DE2312463A DE2312463B2 DE 2312463 B2 DE2312463 B2 DE 2312463B2 DE 2312463 A DE2312463 A DE 2312463A DE 2312463 A DE2312463 A DE 2312463A DE 2312463 B2 DE2312463 B2 DE 2312463B2
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DE
Germany
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ions
mol
ammonium
chromate
phosphate
Prior art date
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Granted
Application number
DE2312463A
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English (en)
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DE2312463C3 (de
DE2312463A1 (de
Inventor
Edward George Pittsburgh Choby Jun.
Donald Franklin Natrona Heights Esler (Verstorben)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sunbeam Oster Co Inc
Original Assignee
Allegheny Ludlum Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Allegheny Ludlum Industries Inc filed Critical Allegheny Ludlum Industries Inc
Publication of DE2312463A1 publication Critical patent/DE2312463A1/de
Publication of DE2312463B2 publication Critical patent/DE2312463B2/de
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Publication of DE2312463C3 publication Critical patent/DE2312463C3/de
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    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Description

35
Die Erfindung betrifft ein Überzugsmittel, das durch Mischen von Phosphorsäure und/oder Phosphaten, Chromsäure und/oder Chromaten, Silicasolen und/oder Silicaten, Ammoniak und/oder Ammoniumsalzen, eines oder mehrerer Oxide, Nitrate, Hydroxyde, Silicate, Sulfate, Chloride, Carbonate, Hydrogencarbonate, Phosphate oder Chromate von wenigstens einem der Metalle Aluminium, Beryllium, Calcium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Eisen, Lithium, Nickel, Kalium, Natrium, Strontium oder Zink mit Wasser und ggf. Netzmitteln, Pigmenten und organischen Lösungsmitteln hergestellt worden ist, wobei in der fertigen Mischung die Gesamtkonzentration der Phosphat-, Chromat-, Ammonium- und Metallionen von 0,01 bis 1,0 mol/100 ml Wasser, davon 8 bis 78 Mol-% Phosphationen, 2 bis 45 Mol-% Chromationen, 1 bis 56 Mol-% Ammoniumionen und insgesamt 0,01 bis 55 Mol-% Metallkationen und die Silicationenkonzentration in der Lösung 0,01 bis Mol-%, bezogen auf die Gesamtkonzentration an Phosphat-, Chromat-, Ammonium· und Metallionen, beträgt
Die Erfindung betrifft femer die Verwendung dieses Überzugsmittels zum Überziehen von Glas- und m> Metalloberflächen.
Zahlreiche Gegenstände des täglichen Lebens, die dekorative Oberflächen aufweisen, wie beispielsweise Springbrunnendecken, Passadenplatten von Gebäuden, Verkleidungen aller Art oder Spiegel, sind der Abnutzung und dem Verschleiß ausgesetzt, so daß ihre Oberflachen unansehnlich, teilweise auch unbrauchbar werden, so daß sie durch Schutzüberzüge vor den mechanischen und chemischen Umwelteinflüssen geschützt werden müssen. Ungeschützte Oberflächen sind leicht der Verkratzung oder der Bildung von Fettschichten ausgesetzt, die beispielsweise bei Berührung mit den Händen durch Übertragung der Hautfette entstehen können. Auch sind dekorative Oberflächen häufig den verschiedensten atmosphärischen Einflüssen und den Einwirkungen von Lösungsmitteln und anderen Chemikalien ausgesetzt
Im Bestreben, die dekorativen Oberflächen der genannten Art durch geeignete Überzüge zu schützen, insbesondere Oberflächen aus Metall oder Glas vor dem Unansehnlichwerden und vor der Abnutzung zu schützen, sind bereits eine Reihe von Anstrengungen seitens der Industrie unternommen werden. So ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten US-PS 37 03 419 ein entsprechender gehärteter Überzug beschrieben, der aus Magnesiumkationen undiv.Uenfö:- tnigen Heteropolyanionen aus Chrom-, Sauerstoff-, Phosphor- und Siliciumatomen bestehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Überzugsmaterials, durch das Oberflächen, insbesondere solche aus Metall oder Glas, dauerhaft und wirkungsvoll geschützt werden können, wobei die gebildeten Oberzugsschutzschichten durchsichtig, dauerhaft, fest auf dem Substrat haftend und praktisch wasserunlöslich sein sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das eingangs genannte Überzugsmittel gelöst
Weiterhin wird erfindungsgemäß die eingangs genannte Anwendung dieses Überzugsmittels vorgeschlagen, wobei der Auftrag 2 Sekunden bis 4 Stunden auf eine Temperatur von wenigstens 204° C erwärmt wird
Die auf diese Weise erhaltenen ausgehärteten OberflächenschutzüberzÜge bestehen aus den Kationen der genannten Metalle, wobei nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung für den Fall, daß die Kationen von mindestens zwei Metallen verwendet werden, eines dieser Metalle auch Magnesium sein kann, und aus Heteropolyanionenketten aus Phosphor-, Chrom-, Sauerstoff- und Siliciumatomen. Die gehärteten Oberflächenschutzschichten sind praktisch wasserunlöslich, klar und durchsichtig und können nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung gewünschtenfalls auch durch den Zusatz von Pigmenten oder Farben transparent eingefärbt sein. Vorzugsweise werden die Lösungen dabei so dünn auf die zu schützenden Oberflächen aufgetragen, daß die Dicke der gehärteten Schicht weniger als 13 μπι beträgt
Vorzugsweise beträgt die molare Konzentration von Phosphat-, Chromat-, Ammonium- und Metallionen 0,2-0,6 mol/100 ml Lösungsmittel, wobei die molare Konzentration der Silicationen vorzugsweise 0,5—20 Mol-%, bezogen auf die molare Konzentration der Phosphationen, Chromationen, Ammoniumionen und Kationen, betragt
Die obere Konzentrationsgrenze von 1,0 mol Phosphationen, Chromationen, Ammoniumionen und Kationen pro 100 ml Lösungsmittel ergibt sich daraus, daß Lösungen mit höheren Konzentrationen dieser Ionen zu wolkigen und blasigen Überzügen führen. Auf der anderen Seite ist die untere Grenze der Gesamtkonzentration dieser Ionen offensichtlich nicht besonders kritisch. Auch stark verdünnte Lösungen werden noch so lange zu klaren und durchsichtigen und auch dauerhaften Überzügen führen, solange nur die Menge an aufgetragener Lösung entsprechend erhöht wird. Eine stärkere Verdünnung führt also im wesentlichen
lediglich bei gleicher Auftragsstarke der Lösung zu einer Abnahme der Dicke der ausgehärteten Schutzschicht Nicht zuletzt kann durch solche Konzentrationsänderungen die jeweils gewünschte Schutzschichtdicke bequem eingestellt werden. Für die Zwecke der s Praxis hat sich die untere Konzentrationsgrenze von 0,01 mol/100 ml Lösungsmittel als sinnvoll erwiesen.
Im allgemeinen wird im Rahmen dieser Erfindung Wasser als Lösungsmittel verwendet werden, jedoch ist die Anwendung auch von organischen Lösungsmitteln ι ο möglich und soll nicht ausgeschlossen werden. Bei der Berechnung der molaren Konzentration wird nur das Wasser berücksichtigt, das als solches direkt zugegeben oder in Verbindung mit den Kationensalzen in Form von Kristallwasser zugegeben wird.
Die proportionalen molaren Anteile der Phosphat-, Chromat-, Ammonium- und Metallionen in der Lösung betragen vorzugsweise 33-73 Mol-% Phosphationen, 5-27 Mol-% Chromationen, 4—45 Mol-% Ammoniumionen und insgesamt 5—50 Mol-% Metallkationen.
Die Phosphatieren werden zum Ansäuern der Lösung benötigt Der Mindestanteil der Phosphationen von 8 Mol-% wird zur Erzielung einer ausreichenden Löslichkeit der anderen Ionen in der Lösung benötigt Die obere Grenze für die Phosphationen von 78 Mol-% ergibt sich daraus, daß die ausgehärteten Schutzüberzüge bei höheren Phosphatanteilen wasserlöslich werden.
Die Chromationen fördern die Durchsichtigkeit der erhaltenen Schutzüberzüge und tragen wesentlich zur Wasserunlöslichkeit der gehärteten Oberzüge bei. Der jo Mindestanteil von 2 Mol-% für die Chromationen in der Lösung ist darauf i^rückzuführen, daß Lösungen mit noch geringerem Chromat?.oteil z«· milchigen und undurchsichtigen Schutzüberzügen führen. Der obere Chromationenanteil in der Lösung vo~ 45 Mol-% ist dadurch gegeben, daß höhere Chromationenkonzentrationen zu uneinheitlichen, fleckigen und buckligen Überzügen führen, die darüber hinaus außerordentlich lange Zeiten zum Härten benötigen.
Durch die Gegenwart der Ammoniumionen wird die Ausbildung klarer und durchsichtiger Oberzüge wesentlich gefördert Der Mindestanteil der Ammoniumionen in der Lösung ist auf 1 Mol-% festgesetzt worden, da Lösungen mit einem noch geringeren Anteil an Ammoniumionen zu Oberzügen führen, die nach dem Härten wolkig und undurchsichtig sind. Gleicherweise führen Lösungen mit einem Anteil von Ammoniumionen in der Lösung von über 56 Mol-% zu undurchsichtigen und milchig wolkigen Überzügen nach dem Härten.
Durch die Gegenwart der Metallisationen werden die ausgehärteten Überzüge vor allem wasserunlöslich und kann die zum Härten erforderliche Zeit verringert werden. Die obere Grenze der Kationenanteile in der Lösung von 55 Mol-% ist dabei durch die Lösliehkeitsgrenzen für die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung gegeben. Es können die Kationen sowohl nur eines der genannten Metalle als auch Kationen beliebiger Kombinationen mehrerer Metalle der genannten Gruppe verwendet werden. Darüber hinaus kanu für den Fall, daß die Lösungen Kationen von minuestens zwei verschiedenen Metallen enthalten, eines dieser Metalle auch Magnesium sein.
Durch die Gegenwart der Silicationen wird vor allem die mechanische Verschleißfestigkeit der Oberfläehenschutzüberzüge erfüllt Bereits mit einer Konzentration von 0,01 Mol-%, bezogen auf die Konzentration an Phosphat-, Chromat-, Ammonium- und Metallkaiionen, reicht zur deutlichen Verbesserung der mechanischen Festigkeit eine solche Lösung aus. Die obere Konzentrationsgrenze von 33 Mol-%, ebenfalls bezogen auf die Gesamtkonzentration der anderen Ionen, ergibt sich aus der Grenze der Löslichkeit für Silicate, berechnet als SiO* in der Oberzugslösung. Der Anteil der Silicate in der Lösung beträgt vorzugsweise 0,5—20 Mol-%, bezogen auf die Gesamtkonzentration von Phosphationen, Chromationen, Ammoniumionen und Metallkationen.
Eine Übersicht über die unteren und oberen Grenzen des molaren Konzentrationsanteils der Phosphationen, Chromationen und Ammoniumionen für die Gegenwart jeweils nur eines der genannten Kationen, ist in der nachstehenden Tabelle I gegeben. In dieser Tabelle sind ebenfalls die maximalen Anteile der Metallkationen in Mol-% sowie die maximalen molaren Gesamtkonzentrationen dieser Ionen in den jeweiligen Systemen angegeben. Wie vorstehend bereits ausgeführt Hegt die untere Grenze des Konzentrationsanieiis für jede der einzelnen Kationenarten bei 0,01 Mol-% und die kleinsten sinnvollen molaren Gesamtkonzentrationen dieser Ionen bei 0,01 mol/100 ml Lösungsmittel.
Tabelle I
Kationen Ionen (Mol-%) Min. Chromat Min. Ammonium Min. Kationen Maximale molare
35 2 3 Gesamtkonzen
26 Max. 6 Max. 8 Max. tration ohne Silicat
Phosphat 17 28 7 33 6 41 (mol/100 ml
34 32 2 33 1 41 Lösungsmittel)
Alumimium Max. 27 32 4 34 5 17 0,87
Beryllium 74 17 45 7 56 7 41 0,80
Calcium 76 18 36 4 37 2 43 0,80
Chrom 74 16 32 6 34 1 31 1,0η
Kobalt 74 36 32 2 37 1 41 0,90
Kupfer 70 41 33 8 29 3 36 0,80
Eisen 73 39 34 55 0,80
Lithium 71 35 24 36 0,80
Nickel 71 0,85
Kalium 77 0,80
67
5 43 23 12 9 463 Min. 6 Maximale molare
Gesamtkonzen
tration ohne Silicat
(mol/IOO ml
Lösungsmittel)
Forlsetzung 8 7 3 0,80
Kationen 29 Chromai
Max. Min. 		9 Ammonium
Max. 		7 Kationen
Max. 		0,90
Natrium 41 22 1 36 1,00
Strontium Ionen (Mol-%)
Phosphat
Max. Min. 		36 35 28
Zink 72 40 33 18
74
78
Die bevorzugten minimalen und maximalen Anteile an Phosphationen, Chromationen und Ammoniumionen in Mol-% und der bevorzugte maximale Anteil in Mol-% für jede Kationenart sind in der nachstehenden Tabelle II dargestellt Der Mindestgehalt für jede Kationenart ist vorzugsweise 5 Mol-%, die bevorzugte mindeste molare Gesamtkonzentration dieser Anionen und Kationen ohne Silicate liegt itn Bereich von 0,2 - 0,6 mol/100 ml Lösungsmittel.
Tabelle II Ionen (Mol-%) Min. Chromat Min. Ammonium Min. Kationen
Kationen Phosphat 40 Max. 5 Max. 7 Max.
Max. 33 27 8 25 15 25
68 33 27 9 29 10 25
Aluminium 63 36 27 5 29 4 12
Beryllium 70 40 27 10 45 10 25
Calcium 69 33 27 10 29 10 25
Chrom 68 33 27 7 27 5 25
Kobalt 66 33 27 10 32 5 25
Kupfer 70 38 27 5 27 5 25
Eisen 66 43 27 10 27 6 50
Lithium 73 45 27 Il 19 5 33
Nickel 63 33 27 10 19 10 25
Kalium 66 33 27 12 26 4 25
Natrium 69 27 25 16
Strontium 68
Zink
Der im Rahmen dieser Beschreibung benutzte Ausdruck »Phosphation« bzw. »Phosphat« umfaßt alle Ionen, die mit der Phosphorsäure in wäßriger Lösung in Beziehung stehen, einschließlich der undissoziierten so Phosphorsäure, also beispielsweise H3PO4, H2PO4-, HPO/- und PO43- sowie alle polymeren Phosphor-Sauerstoff-Anionen, die im allgemeinen unter der Sammelbezeichnung Phosphationen zusammengefaßt werden.
In gleicher Weise soll der Ausdruck »Chromationen« bzw. »Chromat« OO3 und die in Lösung vorliegenden Formen CKV-, Cr3O;2" usw. sowie die verschiedenen protonisierten Formen dieser Ionen umfassen.
Der Ausdruck »Silicationen« bzw. »Silicate« umfaßt im Rahmen dieser Beschreibung alle Formen komplexer Silicationen, wobei jedoch diese Ionen unabhängig von ihrer tatsächlichen chemischen Struktur für die Berechnung der Molzahlen als S1O2 berechnet werden.
Die Kationen der Metalle Chrom, Kobalt, Nickel, Eisen und Kupfer können in mehr als nur einer stabilen Oxidationsstufe auf're ten. So ist das Chrom in den Oxidationsstufen H- 3 und +6 beständig, wobei als Kationen im Rahmen dieser Erfindung die Chrom(lll)· Ionen gemeint sind. Das Chrom in der Oxidationsstufe + 6 liegt in den Lösungen gemäß der Erfindung jedoch auch vor, und zwar, wie vorstehend beschrieben, als Chromat(VI).
Das Eisen kann in den kationischen Oxidationssaifen + 2 und +3 auftreten, wobei jedoch die Ionen der Oxidationsstufe +2 in Gegenwart von Chromat(VI) rasch zu Eisen/Ml) oxidiert werden. Überzugslosungen gemäß der Erfindung können also mit zweiwertigem Eisen nicht hergestellt werden. Versuche, solche Lösungen herzustellen, wurden zu Lösungen führen, die Ionen des art;wertigen Eisens und des dreiwertigen Chroms als Kationen enthielten.
In gleicher Weise werden Kupfer(I)-Ionen in Gegenwart von Chromat(VI) augenblicklich zu KupR-rf!) oxidiert, so daß im Rahmen dieser Erfindung Kupfer(l!) verwendet wird.
Auch Nickel und Kobalt können in Lösungen zweiwertig oder dreiwertig auftreten, wobei im Gegensatz zu den vorstehend behandelten Fällen die Oxidationsstufen +2 jedoch auch in Gegenwart von
Chromat(Vl) nicht in die Oxidationsstufe +3 überführt werden. Abgesehen von einigen komplexen Oxiden sind auch die Oxidationsstufen + 3 für die Metalle Nickel und Kobalt recht selten. Im Rahmen dieser Erfindung werden die Kobalt- und Nickelionen daher als > zweiwertige Kationen verwendet.
Die Ionen können der Lösung in den verschiedensten Formen zugesetzt werden. Die Phosphationen werden der Lösung am geeignetsten als Orthophosphorsäure zugesetzt, können aber auch als Phosphate eines oder in mehrerer Kationen, als Ammoniumphosphat oder als ein Ammoniumphosphat eines oder mehrerer Kationen zugegeben werden. Das Chromat kann als Chromtrioxid, als Chromat oder als Dichromat des Ammoniums oder eines oder mehrerer Kationen zugesetzt werden. r> Die Kationen selbst können in Form ihrer Oxide. Nitrate, Hydroxide, Silicate, Sulfate, Chloride, Carbonate. Hydrogencarbonate. Phosphate oder Chromate eingeführt werden. Die Ammoniumionen können in Form von Ammoniak (NHj), als wäßrige Ammoniumhy- -'» droxidlösung oder als Phosphate, Chromate. Carbonate oder Hydrogencarbonate eingeführt werden. Die Silicationen können in Form beliebiger wasserlöslicher Silicatverbindungen zur Verfügung gestellt werden, d. h. in Form aller Silicium-Saiierstoff-Verbindungen, die mit r> Wasser eine reine Lösung oder ein Sol bilden. Als Beispiele für wasserlösliche Silicate seien die Alkalimetallsilicate, insbesondere die Lithiumsilicate, Natriumsilicate und Kaliumsilicate sowie die kolloidalen Silicasole genannt. w
Erforderlichenfalls oder gewünschtenfalls kann den Oberflächenschutzmittellösungen gemäß der Erfindung zur Verbesserung der Benetzbarkeit der zu schützenden Oberflächen, insbesondere von Metalloberflächen, ein Benetzungsmittel zugesetzt werden. Der Zusatz solcher r> oberflächenaktiver Benetzungsmittel ist wahlweise und nicht unbedingt erforderlich. Als Benetzungsmittel können prinzipiell beliebige im Handel erhältliche Mittel verwendet werden, beispielsweise ein modifiziertes Natriumlaurylsulfat oder ein Natriumalkylnaphtha- -in linsulfat.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung der Oberflächenschutzmittel sieht das Auftragen der Lösungen auf die zu schützende Oberfläche, die insbesondere aus Metall oder Glas bestehen kann, und 4", das anschließende Härten des aufgetragenen Mittels vor. so daß eine in Wasser praktisch unlösliche Schutzschicht auf der Oberfläche erhalten wird.
Zum Auftragen des Oberflächenschutzmittels können die verschiedensten, an sich bekannten Verfahren zum >o Auftragen von Flüssigkeiten unterschiedlichsten Viskositätsgrades auf Oberflächen verwendet werden. So kann beispielsweise mit Tauchverfahren oder mit einem Aufgießen, Aufsprühen oder Aufwalzen der Lösungen gearbeitet werden.
Das Härten der aufgetragenen Schichten ist zeit- und temperaturabhängig. Je kürzer die Zeit für das Aushärten wird, um so höher müssen die Temperaturen, bei denen ausgehärtet wird, sein, bzw. umgekehrt, je länger die zum Härten zur Verfügung stehende Zeit ist, eo um so geringer können die Härttemperaturen gewählt werden. Als bevorzugte Richtgrößen für metallische oder gläserne Oberflächen kommen Temperaturen zwischen 204° C und der Schmelztemperatur der Oberfläche in Betracht, wobei die für die Härtung b5 vorzusehende Zeit im Bereich zwischen 2 s und 4 h liegen kann.
Durch Veränderung der Härttemperatur, der relati
ven Anteile der Ionen in der Lösung, der Dicken der nach dem Aushärten erhaltenen Schichten oder durch den Zusatz von Pigmenten, Farben oder anderen chemischen Reagenzien können die erhaltenen Schutzschichten in verschiedenen Färbungen erhalten v/erden. Auf diese Weise können beispielsweise Glas- oder eine Reihe von Metalloberflächen ohne zusätzlich erforderliche Spezialverfahren farbig getönt werden. Insbesondere können beispielsweise Oberflächen aus rostfreiem Stahl farbig ausgebildet werden, ohne daß ein Einbrennen von Lacken oder irgendein anderes farbgebendes Spezialverfahren zusätzlich erforderlich wäre.
Die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Schutzüberzüge, die ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein können und praktisch wasserunlöslich sind, sind klar und durchsichtig, dauerhaft und fest und haften entweder direkt auf der zu schützenden Oberfläche oder über die Vermittlung einer Zwischenschicht. Die ausgehärteten Überzüge aus den Oberflächenschutzmitteln gemäß der Erfindung bestehen aus den Metallkationen und Heteropolyanionen aus Phosphor-, Chrom-, Sauerstoff- und Sihciumatomen. Die Dicke der so erhaltenen gehärteten Überzugsschichten ist an sich nicht besonders kritisch, jedoch werden Schichten bevorzugt, die dünner als 13 um sind. Schichten, die dicker als Ι3μιη sind, erfordern ungerechtfertigt große Mengen an Material und erhalten auch leicht ein reifartiges Aussehen.
Die zu schützenden dekorativen Oberflächen können prinzipiell aus beliebigen Materialien bestehen, wobei jedoch Oberflächen aus Glas oder Metall vorzugsweise in Betracht kommen werden, und zwar von den Metalloberflächen unter anderen solche aus rostfreiem Stahl, Messing, Aluminium. Silber. Zink. Kupfer, einfachem Kohlenstoffstahl, Blei, Chrom, Nickel. Gold und Walzgold sowie Golddublee, Schwarzchrom und Platin, insbesondere solche aus rostfreiem Stahl, Messing, Aluminium oder Silber. Aufgrund seiner großen Verbreitung und wirtschaftlichen Bedeutung wird der wichtigste Anwendungsbereich jedoch der Schutz von dekorativen Oberflächen aus rostfreiem Stahl sein. Aus diesem Grund sind die nachstehend beschriebenen Beispiele mit solchem Stahl durchgeführt worden. Darüber hinaus sind bekannterweise insbesondere polierte Oberflächen aus Edelstahl empfindlich gegen Kratzer und Abnutzungsspuren, die ohne eine Beeinträchtigung des einheitlichen Aussehens der gesamten Oberfläche nicht entfernbar sind, es sei denn, daß man unter erheblichem Aufwand die gesamte η Frage stehende Oberfläche aufarbeitete.
Die Erfindung ist zum besseren Verständnis nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Durch Mischen von 85%iger Orthophosphorsäure mit Chromtrioxid, konzentriertem Ammoniumhydroxid und Salzen der entsprechenden Kationen sowie Kaliumsilicat in Wasser wurden die Oberflächenschutzmittellösungen gemäß der Erfindung hergestellt Die Analysen der so hergestellten Lösungen sind in der Tabelle III zusammen mit einer Obersicht über die verwendeten Salze dargestellt Bei der Berechnung der molaren Konzentrationen der Ionen wurde das Wasser der konzentrierten wäßrigen AmmoniumhydroxidlösüTig und der Phosphorsäure auSer acht gelassen, ebenso das durch die Neutralisationsreaktion entstandene Wasser. Dagegen wurde das Kristallwasser der Salze berücksichtigt.
9 Salz Ionen (Mol
Phosphat		 23 1 2 463 Kationen 10 Molare Konzen
tration der Silicat-
ionen in Mol-%
der anderen Ionen
Tabelle HI AI(NOj)3 · 9 H2O 53 Il 2,0
Kationen Be(NO,)., - 3 H2O 62 -%)
Chroma!		 Ammo
nium		 12 Molare Konzen
tration der Ionen
in der Lösung
(mol/IOO ml
Wasser)		 1,7
Aluminium Ca(NO,)., · 2 11,0 29 IO 26 14 0,711 7,7
Beryllium Cr(NO1), ■ 9 H2O 70 IO 15 14 0,517 3,6
Calcium Co(NOj)2 · 6 H2O 65 28 29 5 0,301 }J
Chrom Cu(NOj)2 · 3 H2O 45 15 I Il 0,546 6,0
Kobalt Ic(NO1), · 9 11,0 68 13 16 12 0,335 3,1
Kupfer Li2CO., 16 21 22 22 0,459 6,7
Eisen Ni(NO,), · 6 H2O 36 IO IO 50 0,505 2,6
Lithium KOH 52 i3 2l> 33 0,253 2.2
Nickel NaOH 62 8 (> 18 0,183 2,0
Kalium Sr(NO,), 55 Il 4 19 0.450 3,6
Natrium ZnO 29 Il 9 15 0,641 7,3
Strontium 14 13 0,617
Zink 31 25 0,417
Proben aus Edelstahl wurden mit den verschiedenen in der Tabelle III im einzelnen angeführten Lösungen überzogen und anschließend ausgehärtet. Der Überzug wurde durch Eintauchen mit einer Geschwindigkeit von 7,6 chi/min aufgebracht. Lediglich die Kobaltionen enthaltende Lösung wurde mit einer Walze aufgetragen, und die Nickelionen enthaltende Lösung wurde auf die zu überziehende Oberfläche aufgesprüht. Das Härten wurde in einem Ofen durchgeführt, der eine Temperatur von 316° C hatte, lediglich für die Kobalt enthaltende Schicht wurde bei einer Ofentemperatur von 427°C gehärtet. Die Proben wurden zum Härten so lange im Ofen gelassen, daß die mit dem Überzug versehenen Oberflächen zumindest eine Minute lang et ^a Ofentemperatur hatten. Anschließend wurden die Proben aus dem Ofen genommen, abgekühlt und untersucht.
Sämtliche auf diese Weise erhaltenen Oberflächenschutzüberzüge waren klar und durchsichtig und wasserbeständig. Die Dicken der Schichten betrugen 0,5— 1,6 μιη. Die Schichten zeigten eine feste Haftung auf der Substratoberfiäche und eine gute Beständigkeit gegen mechanische und chemische Einflüsse.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Oberzugsmittel, das durch Mischen von Phosphorsäure und/oder Phosphaten, Chromsäure und/oder Chromaten, Silicasolen und/oder Silicaten, Ammoniak und/oder Ammoniumsalzen, eines oder mehrerer Oxide, Nitrate, Hydroxyde, Silicate, Sulfate, Chloride, Carbonate, Hydrogencarbonate, Phosphate oder Chromate von wenigstens einem der Metalle Aluminium, Beryllium, Calcium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Eisen, Lithium, Nickel, Kalium, Natrium, Strontium oder Zink mit Wasser und ggf. Netzmitteln, Pigmenten und organischen Lösungsmitteln hergestellt worden ist, wobei in der fertigen Mischung die Gesamtkonzentration der Phosphat-, Chromat-, Ammonium- und Metallionen von 0,01 bis 1,0 mol/100 ml Wasser, davon 8 bis 78 Mol-% Phosphationen, 2 bis 45 Mol-% Chromationen, 1 bis 56 Mol-% Ammoniumionen und insgesamt 0,01 bis 55 Mol-% MctaUkationen und die Silicationenkonzentration in der Lösung 0,01 bis 33 Mol-%, bezogen auf die Gesamtkonzentration an Phosphat-, Chromat-, Ammonium- und Metallionen, beträgt
2. Oberzugsmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwesenheit von wenigstens zwei Arten von Metallkationen, von denen eine auch aus Magnesiumkationen bestehen kann.
3. Verwendung des Oberzugsmittels nach Anspruch 1 oder 2 zum Überziehen von Glas- und Metalloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag 7 Sekunden bis 4 Stunden auf eine Temperatur von wenigstens 204" C erwärmt wird.
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