NO170387B - Roekeartikkel - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til forbehandling av jern og stål før fosfatering med manganfosfatoppløsninger.

Utviklingsmåten for manganfosfatsjikt på stål ved fosfatering i sure, vandige manganfo»fatoppløsninger er i høy grad avhengig av forbehandlingen. Således fører ståldelenes forbehandling i vandige oppløsninger av sterkt alkaliske rensemidler til overordentlig grovkrystallinsk sjikt, som også etter lengere fosfateringstid ennå

kan ha storflatede feilsted uten sammenhengende krystallhud. En beising av materialene i salt- eller svovelsyre understøtter likeledes utskillelsen av grovkornede overtrekk. Finkrystallinske, jevnt dekkende sjikt fåes derimot når metalloverflåtene avfettes med et organisk opp-løsningsmiddel, f.eks. petroleum. Oen ugunstige effekt av en behand-ling i sterkt alkaliske eller sterkt sure vandige oppløsninger kan man igjen oppheve, idet man aellomtørker delene etter vannspyling, deretter

behandler med organiske oppløsninger og først deretter fosfaterer.

En ytterligere motforholdsregel består i å avstryke i de alkalisk av-fettede eller beisede deler etter vannspyling med en fille. På de avstrøkede steder danner det seg da omtrent uten unntagelse et meget finkrystallinsk overtrekk. Også på overflater behandlet ved andre mekaniske fremgangsmåter, f.eks. stråling med sand eller metallkorn, oppstår finkrystallinske tette dekksjikt.

Det har nå i lengere tid bestått ønske om en forbehand-lingsfremgangsmåte som forener i seg den grundige avfettende virkning av den alkaliske renser og/eller syrebeisningens oksydoppløsende egenskap med fordelene ved mekaniske fremgangsmåter, nemlig befordring av dannelse av finkrystallinske dekkende manganfosfatsjikt. En over-føring av den arbeidsmåte som er kjent fra fosfatering med sinkfos-fatoppløsninger, f.eks. ståloverflåtenes mellomspyling etter den alkaliske avfetting eller syrebeising med vandige oppløsninger som inneholder kondenserte fosfater, oksalsyre, titanfosfat og lignende, medførte ikke det ønskede resultat. Heller ikke forspyling med alkaliske permanganatoppløsninger gir over lengere tid helt tilfredsstillende resultater.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til forbehandling av overflater av jern og stål før fosfatering med mangan-fosf atoppløsninger , idet fremgangsmåten er karakterisert ved at materialene før fosfateringen bringes i berøring med en vandig forspyle-oppløsning som i findispergert form minst inneholder 2 milligram og fortrinnsvis ikke mer enn 5 g pr. liter av tungtoppløselig mangan-II-ortofosfat og i tillegg eventuelt en eller flere av følgende forbindelser, nemlig alkalipyrofosfat, tungtoppløselig jernortofosfat, tungtoppløselig kalsiumpyrofosfat og tensid.

Som tungtoppløselige manganortofosfater egner det seg eksempelvis slike som oppstår ved nøytralisasjon av fosforsure manganfosfatoppløsninger med alkali til pH 7»5i idet man kan sette syren til luten eller omvendt. Andre fremstillingsmetoder går ut fra en fosfatfri mangansaltoppløsning og bevirker manganfosfatutfellingen ved tilsetning av di- og/eller trinatriumfosfat. Molforholdet mellom Mn og i utfellingen bestemmes i det vesentlige ved utfellings-betingelsene og kan eksempelvis ligge mellom 1 mol Mn til 0,8 mol P20^ til 1 mol Mn til 0,33 mo1 ^2°5* Virkningen av forspylingen ifølge oppfinnelsen avhenger tydeligvis av det dispergerte mangan-fosfats krystallstruktur. Spesielt gunstige resultater oppnås når minst en del av manganfosfatet foreligger som hureaulit /~Mn^H2 (<p>o^)^ • 4 H2°-7* Påvisningen herav lykkes ganske enkelt med de kjente røntgenografiske metoder som Debye-Scherrer-opptak. Forspylingen med hureaulit-holdig manganfosfat gir ved den etter-følgende manganfosfatering finkrystallinske manganfosfatsjikt, som ved iakttagelse med det blotte øyet ofte ikke mer viser noen krystaller.

Manganfosfatets aktiverende virkning er videre avhengig av dets kornstørrelse og øker med økende utmalingsgrad. Meget gode resultater ble f.eks. oppnådd med et manganfosfat hvori ca. ^ 0% har en kornstørrelse under 3i5/u™ °S ca« 9tø> ligger i kornstørrelses-området under 30 /u"1* Tilfredsstillende resultater oppnår man imidlertid allerede med manganfosfater med noe grovere kornstørrelse.

Mengden hvori manganfosfatet anvendes retter seg alt etter den ønskede grad av sjiktfindannelse og kan ligge i området fra få mg pr. liter til ca. 5 £Pr« liter. Høyere innhold medfører vanligvis ingen ytterligere forbedring, men det forstyrrer heller ved at større mengder slam avleires på materialene.

Utslagsgivende for virkningen av forspylingen ifølge oppfinnelsen er en høyest mulig fordelingsgrad av manganfosfatet i forspylingsbadet. Det lønner seg å dispergere manganfosfatet under intens omrøring i badet, og deretter også å holde badet i kraftig bevegelse oftest mulig, f.eks. ved omrøring, ompumpning eller inn-blåsing av pressluft. For oppnåelse av en høyest mulig fordelingsgrad og for å hindre en for hurtig avsetning av manganfosfatet har det vist seg egnet med en tilsetning av alkalipyrofosfat til badet. Foretrukket blir tetranatriumpyrofosfat, eventuelt i blanding med dinatriumpyrofosfat. Det må imidlertid frarådes med bare anvendelse av dialkalipyrofosfat, da dette allerede på grunn av dets lave pH-verdi kan utløse en fosfatsjiktdannelse i forspylingsbadet som føl-somt forstyrrer den egentlige sjiktdannelse i manganfosfatbadet. Høyere kondenserte fosfater, f.eks. tripolyfosfater er vesentlig mindre virksomme som pyrofosfat. Badets pyrofosfatinnhold utgjør fortrinnsvis 0,5 til 5 g pr. liter.

Ved tilsetning av tensider, spesielt ikke-ionogene stoffer til forspylingsbadet begunstiges dets stabilitet.

Til forspylingsbadet ifølge oppfinnelsen kan det dess-uten settes finfordelt tungtoppløselig jernortofosfat og/eller kalsiumpyrofosfat. Disse tilsetninger understøtter dannelsen av et finkrystallinsk manganfosfatsjikt. På samme måte som ved manganfosfat øker også ved disse tilsetninger virkningen med avtagende korn-størrelse. Jernortofosfat og/eller kalsiumpyrofosfat kan settes til badet 1 mengder fra få mg pr. liter inntil ca. 5 &Pr« liter.

Forspylebadet ifølge oppfinnelsen kan anvendes i dyppe-, strømnings- og sprøytefremgangsmåten mellom værelsetemperatur og 100°C. Vanligvis blir det mellom forspyling og fosfatering ikke mer spylt med vann enskjønt en slik mellomspyling ikke vesentlig influerer på virkningen.

For den etterfølgende manganfosfatering er alle kjente sjiktdannende manganfosfatfremgangsmåter egnet. De anvendes fortrinnsvis i dyppefremgangsmåten, kan imidlertid også gi gode sjikt ved strømning eller sprøyting.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av følgende eksempler: Prøver (stålblikk av kvalitet RRSt 1405 m og herdede tannhjul av stål) ble forbehandlet på forskjellige måter og deretter fosfatert i manganfosfatbadet. 1 detalj ble det anvendt følgende behandlingstrinn:

A. Petroleumsavfetting: 5 mi- n dypping ved 20°C.

B. Sterk alkalisk rensning: 25 g/l NaOH + 25 g/l Na2Si20s + 2,5 g/l

dodecylbenzensulfonat i HgO, 10 min. dypping ved 95 C»

C. Beising i svovelsyre: 150 g/l H9S0. + 3 g/l sparbeis i H,0,

10 min. dypping ved 60°C. <*> 4 d

D. Kaldtvannspyling.

E. Varmtvannspy1ing.

F. Manganfosfatering: 8,85 g/l Mn + 26,8 g/lP,0, + 2,88 g/l N0~ +

0,25 g/l Ni i HgO, 10 min. dypping ved 95°Ct

G. Forspyling: 2 g/l mangan-(II )-fosfat (36% Mn, 39# P?0,- hureaulit-holdig, kornstørrelse: 50% < 3,8 /um, 90% < 30 /umrPHpO, 1 m dypping ved 90 C, badet ble omrørt. '

H. Forspyling: 2 g/l mangan-(II)-fosfat (som ved G) + 2 g/l

Na^PgOy, 1 min. dypping ved 90 C, badet ble omrørt.

J. Forspyling: 1,5 g/l mangan-(II)-fosfat (som ved G) + 0,5 g/l jern-(II )-fosfat (finmalt) + 2 g/l Na.P907, 1 min. dypping ved 90°C, badet ble omrørt. * c 1

K. Forspyling: 1,5 g/l mangan-(II)-fosfat (som ved G) + 0,5 g/l dikalsiumpyrofosfat (finmalt) + 2 g/l Na/P907, 1 min. dypping ved 90°C, badet ble omrørt. ^ c <

I tabellen er det oppført de enkelte forsøk med de gjennomførte behandlingstrinn og de oppnådde resultater. Den gunstige effekt av forspylingen ifølge oppfinnelsen fremgår tydelig av sammen-ligningen av resultatene av forsøk 2 med resultatene av forsøkene 3-6 og av forsøk f med resultatene av forsøk 8 til 11. Blikk og tannhjul forholdt seg med hensyn til utseende og deres overflate etter fosfateringen praktisk talt likt i alle tilfeller.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til forbehandling av overflater av jern og stål før fosfatering med manganfosfatoppløsninger, karakterisert ved at jernmaterialene før fosfateringen bringes i berøring med en vandig forspyleoppløsning som i findispergert form minst inneholder 2 milligram og fortrinnsvis ikke mer enn 5 g pr. liter av tungtoppløselig mangan-II-ortofosfat og i tillegg eventuelt en eller flere av følgende forbindelser, nemlig alkalipyrofosfat, tungtoppløselig jernortofosfat, tungtoppløselig kalsiumpyrofosfat og tensid.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som manganortofosfat anvendes et slikt som helt eller delvis består av hureaulit.

3- Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved 'at det tungtoppløselige fosfat helt eller delvis foreligger med en kornstørrelse på under 5 /um.