DE971056C - Verfahren zur Umwandlung von Rostschichten auf Stahl in Schutzschichten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Umwandlung von Rostschichten auf Stahl in Schutzschichten Phosphorsäurelösungen dienen für die verschiedensten Zwecke der Oberflächenbehandlung von Metallen, insbesondere von Stahl. Als wichtigste Anwendungsgebiete sind zu nennen: Beizen. Reinigen und Phosphatieren.
• Beim Beizen mit Phosphorsäure werden Lösungen verschiedener Konzentration - in der Hauptsache jedoch von 2 bis 15 °/o Phosphorsäure -angewandt. Es wird bezweckt, daß durch die Einwirkung der Säure oxydische od. dgl. Verunreinigungen von der Oberfläche abgelöst oder zum mindesten gelockert werden. Durch die Behandlung soll eine metallisch reine Oberfläche entstehen. Auf keinen Fall ist beabsichtigt, durch das Beizen dickere Schutzschichten auf Stahloberflächen zu erzeugen. Erwünscht ist jedoch vielfach, daß sich dünne, phosphathaltige Schichten ausbilden, die für beschränkte Zeiten bei schwachen chemischen Beanspruchungen Neurostbildung verhindern. Es ist allgemein bekannt, daß gerade in verdünnten Phosphorsäurelösungen derartige Schichten entstehen und daß darum verdünnte Phosphorsäurelösungen zum »Passivieren« von Stahloberflächen nach dem Beizen in Mineralsäuren dienen.
• Zum Reinigen werden gleichfalls phosphorsäurehaltige Mittel empfohlen, bei denen es im wesentlichen darauf ankommt, die auf Stahloberflächen vorhandenen Verunreinigungen in eine lockere, leicht zu entfernende Form umzuwandeln, so daß diese möglichst auf trockenem Wege entfernt werden können. Vielfach ist auch bei diesem Verfahren erwünscht, daß dünne, kaum sichtbare Schichten zurückbleiben, die nur einen kurzfristigen Rostschutz ausüben. Vielfach erfolgt auch ein Abwaschen derartiger Schichten mit alkalisch reagierenden Lösungen, so daß durch die Behandlung eine metallisch reine Oberfläche erhalten wird. In derartigen Reinigungsmitteln ist die Konzentration der Phosphorsäure verhältnismäßig gering.
• Beim Phosphatieren werden im Vergleich zum Beizen und Reinigen dickere Phosphatschichten erhalten, die als Schutzschichten anzusprechen sind und deren korrosionsschützende Wirkung durch Spülen in Lösungen mit bestimmten Zusätzen, durch Einölen od. dgl., erhöht werden kann. Die bekannten Phosphatierungsbäder enthalten im wesentlichen Metallphosphate und nur wenig freie Phosphorsäure. Die Menge an freier Phosphorsäure muß so gering sein, daß sich unmittelbar auf der Eisenoberfläche unlösliche Metallphosphate abscheiden. Durch diese nur schwach angreifende Wirkung des Bades besitzt es keine rostlösenden Eigenschaften. Deshalb kann die Behandlung nur an Teilen vorgenommen werden, die vor dem Phosphatieren gründlich entfettet und von denen Rost, Zunder u. dgl. vollständig - am besten durch Sandstrahlen oder Beizen - entfernt worden sind. Die Behandlung erfolgt in der Hauptsache in Bädern, so daß sich die Lösungen im großen Überschuß - bezogen auf die Werkstoffoberfläche -befinden. Beim Phosphatieren durch Spritzen wird die Lösung ständig erneuert, bis der Überzug ausgebildet ist. Der Reinheitsgrad der verwendeten Säure ist sehr wesentlich, da vor allem die schädlich wirkenden Aluminiumverbindungen nicht vorhanden sein dürfen. Nach dem Phosphatieren müssen die Teile sorgfältig gespült und getrocknet werden.
• Von den angeführten Verfahren zum Beizen, Reinigen und Phosphatieren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß es z. ohne vorheriges Beizen, Spülen oder sonstige Behandlung als Oberflächenschutz für verrostete Stahlteile geeignet ist und daß 2. in Reaktion mit dem Rost basische Aluminiumverbindungen abgeschieden werden.
• Um Schutzschichten auf verrostetem Stahl in der vorstehend beschriebenen Weise herzustellen, wird eine Phosphorsäure entsprechender Konzentration, die höher ist als in den zum Reinigen und Phosphatieren benutzten Lösungen, in Verbindung mit gelösten hydratisierten Aluminiumsalzen - vorzugsweise Aluminiumphosphat - gewählt. Durch die saure Lösung werden die Rostschichten auf Stahl nach ihrem Anlösen bzw. Durchdringen in mit dem Untergrund gut verankerte, nicht pulverförmige, glatte und harte Schichten umgewandelt. Das in der sauren Lösung enthaltene phosphorsaure Aluminium tritt mit dem Rost in chemische Wechselwirkung, wobei weißliche, aluminiumhaltige Reaktionsprodukte abgeschieden werden. Die Menge dieser basischen Aluminiumphosphate nimmt mit der Dauer zu. Es entsteht so auf der Stahloberfläche bzw. auf und innerhalb der durchdrungenen Rostschicht eine durch chemische Reaktion mit dem Untergrund fest verbundene, dünne aluminiumphosphathaltige Schicht. Die entstandenen Aluminiumverbindungen zeigen wasserabweisende Wirkung.
• Derartige Reaktionen können nicht durch Aluminiumverbindungen hervorgerufen werden, die in der Phosphorsäure nicht löslich sind. Außerdem sollen durch die Behandlung nicht leicht entfernbare, pulverförmige Schichten entstehen, -sondern solche, die eine genügend große Haftfestigkeit aufweisen. Aus den beschriebenen Gründen sind Tone, Kieselsäure oder Fremdstoffe enthaltende Aluminiumverbindungen, Quell- oder Füllmittel, die beiläufig Aluminiumverbindungen enthalten, nicht geeignet.
• Als Lösung wird eine 20- bis q.oo/oige - vorzugsweise 30 °/oige - wäßrige Phosphorsäure verwendet, der 5 bis 15 Gewichtsprozent säurelösliches hydratisiertes Aluminiumoxyd, -hydroxyd bzw. -phosphat zugesetzt wird. Ausführungsbeispiel Von dem zu behandelnden verrosteten Stahlteil wird der lose anhaftende Rost durch Abbürsten mittels Stahlbürste od. dgl. entfernt. Hierauf wird die Oberfläche mit der Rostumwandlungslösung gut, aber nicht triefend, durchfeuchtet.
• Im Freien ist bei der Behandlung, z. B. von Eisenkonstruktionen, neben der Rostbeschaffenheit die Wetterlage auf den Reaktionsablauf von Einfluß. Bei trockenem und wärmerem Wetter empfiehlt es sich, die zu behandelnden Flächen kühlend, gegebenenfalls mit netzmittelhaltigem Wasser, vorzufeuchten, um so eine zu rasche Trocknung zu verhindern und ein möglichst tiefgehendes Durchdringen des Rostes mit der Behandlungslösung zu ermöglichen. Bei kaltem Wetter wirkt ein Zusatz von Spiritus bis zu etwa 2o Volumprozent günstig auf den Reaktionsablauf. Zu vermeiden ist ein übermäßiger Chemikalienauftrag. Zufällig entstehende Flüssigkeitsansammlungen sind zu entfernen. Nachdem die Reaktion zwischen Lösung und verrosteter Stahloberfläche zum Stillstand gekommen und die Oberfläche trocken ist, können auf die so erhaltene Schicht ein oder mehrere Anstriche aufgebracht werden.
• Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist es somit möglich, auf verrosteten Stahloberflächen ohne besondere chemische Vorbehandlung Schutzschichten zu erzeugen, die für nachfolgende Anstriche einen besonders geeigneten Untergrund ergeben. Dadurch, daß der Phosphorsäure lösliche Aluminiumverbindungen zugesetzt sind, wird eine besondere Abdichtung des Untergrundes, eine gute Verankerung der Schicht auf dem Untergrund und ein erhöhter Rostschutz erreicht. Bisher werden aluminiumhaltige Lösungen zum Nachdichten von Oberflächenschichten, die auf chemische oder elektrochemische Weise erzeugt worden sind, benutzt. Bei dem; erfindungsgemäßen Verfahren befinden sich die Aluminiumverbindungen bereits in der Reaktionslösung; sie sind unmittelbar an dein Entstehen und dem Aufbau der Schicht beteiligt. Die guten Eigenschaften der Aluminiumverbindungen wirken sich auch dann noch aus, wenn der Anstrich verletzt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Umwandlung von Rostschichten auf Stahl in Schutzschichten unter Belassung der Reaktionsprodukte auf der Stahloberfläche - gegebenenfalls als Untergrund für weitere Behandlungen bzw. Anstriche - dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu behandelnde, verrostete Stahloberfläche eine wäßrige, wenigstens 2o °/o Phosphorsäure enthaltende Lösung, die säurelösliche hydratisierte Aluminiumverbindungen enthält, aufgebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 579 862, 582 139, 591 242, 597 365; britische Patentschrift Nr. 53o oo6; USA.-Patentschrift Nr. 2 o67 2 15.