DE10055215A1

DE10055215A1 - Passivierungsverfahren

Info

Publication number: DE10055215A1
Application number: DE10055215A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Walter Hillebrand
Original assignee: WALTER HILLEBRAND GALVANOTECHN
Current assignee: WALTER HILLEBRAND GMBH & CO.GALVAOTECHNIK, 58739 W
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-08
Also published as: JP2004513240A; CZ20031237A3; US20040011431A1; SK5442003A3; WO2002038829A1; CA2428138A1; MXPA03004019A; AU2002221819A1; CN1478155A; EP1346081A1; BR0115161A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Passivieren von Zink, Cadmium oder deren Legierungen, insbesondere Zink-Nickel-Legierungen mit einer Chrom(VI)-freien, einen schwachen Komplexbildner, vorzugsweise Di- oder Tricarbonsäuren, bevorzugt Chrom(III)-Oxalat-Komplex und Co·2+· enthaltenden Lösung, wobei die Co·2+·-Konzentration mehr als 30 g/l beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Passivieren von Zink- und Zinklegie rungsschichten sowie Cadmium- und Cadmiumlegierungsschichten.

Es ist bekannt, metallische Oberflächen zur Erhöhung der Korrosionsbe ständigkeit galvanisch mit Metallen oder Metallegierungen zu beschichten. Darüber hinaus ist es bekannt, die Korrosionsschutzwirkung der Beschich tung wiederum durch deren Modifikation sowie durch weitere Beschich tungssysteme zu erhöhen. Ein System mit guten Korrosionsschutzeigen schaften stellt eine galvanisch aufgebrachte Zink-Nickellegierung dar, die anschließend chromatiert wird und des weiteren mit einer organischen oder anorganischen Schicht behandelt werden kann. Eine gute Korrosionsbe ständigkeit wird dabei unter Verwendung von Chrom(VI) zur Passivierung der Zink/Nickel-Schicht erreicht.

Der guten Korrosionsbeständigkeit steht die Giftigkeit von Chrom(VI)-Verbin dungen gegenüber. Dementsprechend wird seit längerem versucht, Systeme zu etablieren, die unter Vermeidung von Chrom(VI) eine ausreichend gute Korrosionsbeständigkeit gewährleisten.

Dazu ist es bekannt, Chrom(III)-haltige Passivierungslösungen einzusetzen, wie beispielsweise in der US 4 171 231 beschrieben, die aber aufgrund der des weiteren in der Lösung vorhandenen Oxidationsmittel im Ergebnis nicht zu Chrom(VI)-freien Passivierungsschichten führen, da Chrom(III) im Pro zess oxidiert wird.

Aus der DE 41 35 524 C2, die zum Gegenstand der vorliegenden Beschrei bung gemacht wird und auf die voll inhaltlich Bezug genommen wird, ist ein Passivierungsverfahren bekannt, bei dem mit einer Chrom(III)-enthaltenden Passivierungslösung mit einer Oxalat-Komplexierung verbesserte Korrosi onsschutzwerte erreicht werden (Tabelle II; Tabelle III). Verschiedene Bei spiele von Chrom(III)-Passivierungsverbindungen sind in Tabelle IV der ge nannten Druckschrift wiedergegeben. Die gute Korrosionsschutzwirkung des in dieser Druckschrift beschriebenen Passivierungsverfahrens ist darauf zu rückzuführen, daß die Verwendung von Oxalat zur Komplexierung den Ein bau von Chrom in die Passivierungsschicht gegenüber den bekannten Kom plexbildnern begünstigt.

Mit einem solchen Passivierungsverfahren lassen sich bereits gute Korrosi onsschutzwerte erreichen. Des weiteren ist es bekannt, die Korrosions schutzwirkung Chrom(III)-basierender Passivierungsverfahren durch die Verwendung von Cobalt zu erhöhen.

Die korrosionsschutzerhöhende Wirkung der Verwendung von Cobalt ist in der WO 97/40208 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.

Wie sich auch aus dieser Druckschrift ergibt, besteht in der Fachwelt das Bestreben, eine möglichst kompakte Konversionsschicht zu erzeugen, um die gewünschte Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit der Beschichtung zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Passivierung bereitzustellen, die weiter verbesserte Korrosionsschutzeigenschaften er laubt sowie ein entsprechendes Beschichtungssystem.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Passivierungslösung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die Abkehr von dem Bestreben nach einer kompakten Konversionsschicht, und damit das An streben einer porösen Konversionsschicht zu verbesserten Endprodukten führt, wenn die Porösität für die Verbindung mit mindestens einer weiteren Schicht genutzt wird.

Die Erfindung kann durch Passivierung mit einer Chrom(III) und einen weni ger stabilen Komplexbildner - vorzugsweise eine Di- oder Tricarbonsäure - wie Oxalsäure enthaltenden Passivierungslösung unter Verwendung von Cobalt verwirklicht werden.

Durch die Verwendung einer Cobaltkonzentration von über 30 g/l, vorzugs weise von 70 g/l bis 100 g/l, insbesondere ca. 90 g/l, (Konzentrat - 12%) werden bereits überraschende Korrosionsschutzwerte von 240 h bis Erstan griff nach DIN 50961 im Salzsprühschrank nach DIN 50021 SS in der Pro duktion erreicht. Vorzugsweise beträgt das Chrom-Cobalt-Verhältnis 1,7 : 20 = 0,85.

Das Verfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur bis 55°C und einem pH-Wert von 0,5 bis 5, 5 durchgeführt. Bevorzugt wird die Passivierung bei pH 4 durchgeführt. Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit einer sulfat freien Lösung erreichen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ver wendung von Sulfat zu einer Störung der katalytischen Reaktion und Behin derung des Aufbaus einer korrosionsschützenden Chromschicht führt.

Die passivierte Schicht wird mit einer organischen oder anorganischen Be schichtung nachbehandelt, die in die poröse Konversionsschicht eindringt. Vorzugsweise wird auf die Passivierungsschicht eine Aquares™-Schicht der Firma Enthone-OMI GmbH, Neuss aufgebracht. Ein besonders guter Korro sionsschutz läßt sich durch eine doppelte Aquares-Schicht erreichen. Er staunlicherweise ist die Aquares-Schicht im REM in einigen Varianten der Erfindung nicht mehr nachweisbar.

Die Korrosionsschutzeigenschaften sowie die Chemikalienbeständigkeit läßt sich durch einen einen Trockenschmierstoff enthaltenden Topcoat weiter verbessern. Auch dieser geht erfindungsgemäß eine besondere Bindung mit der porösen Konversionsschicht ein. Hiermit lassen sich gleichzeitig die er wünschten Reibungs- und Fließwerte erzielen.

Überraschende Eigenschaften weist die Kombination des Trockenschmier stoffs Molykote®D-7100 der Firma Dow Corning, mit der erfindungsgemäß passivierten Zink-Nickellegierung auf. Gegenüber bekannten Beschich tungssystemen ist dieses System besonders chemikalienbeständig und weist eine Unempfindlichkeit gegen Felgenreiniger auf. Es eignet sich somit besonders für Radschrauben. Gleichzeitig ist eine überraschende Tempe raturunempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Kombination festzustellen.

Vorzugsweise wird diese Trockenschmierstoffschicht auf eine zweifache Aquares-Schicht aufgebracht.

Claims

1. Verfahren zum Passivieren von Zink, Cadmium oder deren Legierun gen, insbesondere Zink-Nickel-Legierungen mit einer Chrom(VI)-freien, einen schwachen Komplexbildner, vorzugsweise Di- oder Tricarbonsäu ren, bevorzugt Chrom(III)-Oxalat-Komplex und Co²⁺ enthaltenden Lö sung, dadurch gekennzeichnet, daß die Co²⁺-Konzentration mehr als 30 g/l beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Co²⁺- Konzentration 70 bis 110 g/l beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Co²⁺- Konzentration ca. 90 g/l beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Passivierung bei 20°C bis 55°C durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Passivierung bei pH 0,5 bis 5, 5 durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Passivierung bei pH 4 durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Verhältnis von Chrom: Cobalt 1,7 : 2,0 beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lösung sulfatfrei ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die passivierte Schicht mit einer weiteren Be schichtung behandelt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch eine Beschichtung mit Aquares™.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich net durch eine zweifache Beschichtung mit Aquares™.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die passivierte Schicht mit einem Trockenschmier stoff behandelt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die passivierte Schicht mit einem organischen Top coat beschichtet wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die passivierte Schicht mit einer PTFE-haltigen Schicht behandelt wird.

15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, daß die passivierte Schicht mit Molykote®D-7100 beschich tet wird.