DE102008044143B4 - Wässrige Behandlungslösung und Verfahren zur Erzeugung von Konversionsschichten für zinkhaltige Oberflächen - Google Patents
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Abstract
Wässrige Behandlungslösung zur Erzeugung von im wesentlichen Chrom(VI)-freien Konversionsschichten auf Zink- oder Zinklegierungsschichten, wobei die Lösung enthält:
– Cr3+-Ionen und
– mindestens eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe enthaltend
wobei R1 bis R5 unabhängig voneinander
a) ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt oder
b) eine -NR2, -NO2, -COOR, -OR, -SO3R Gruppe mit R = -H oder Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt, darstellen,
und der Maßgabe, dass 0 bis 2 Reste R1 bis R5 ausgewählt sind aus der Gruppe b).
– Cr3+-Ionen und
– mindestens eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe enthaltend
a) ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt oder
b) eine -NR2, -NO2, -COOR, -OR, -SO3R Gruppe mit R = -H oder Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt, darstellen,
und der Maßgabe, dass 0 bis 2 Reste R1 bis R5 ausgewählt sind aus der Gruppe b).
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine wäßrige Behandlungslösung für den Korrosionsschutz von metallischen Werkstoffen, und ein Verfahren zur Erzeugung von Konversionsschichten.
- Hintergrund der Erfindung
- Zum Schutz metallischer Werkstoffoberflächen vor korrosiven Umwelteinflüssen stehen im Stand der Technik unterschiedliche Methoden zur Verfügung. Die Beschichtung des zu schützenden metallischen Werkstücks mit einem Überzug aus einem anderen Metall ist dabei eine in der Technik weit verbreitete und etablierte Methode. Das Beschichtungsmetall kann sich im korrodierenden Medium dabei entweder elektrochemisch edler oder unedler verhalten als das Werkstoffgrundmetall alleine. Verhält sich das Beschichtungsmetall unedeler, so fungiert es im korrodierenden Medium im Sinne eines kathodischen Korrosionsschutzes gegenüber dem Basismetall als Opferanode. Diese mit der Bildung von Korrosionsprodukten des Überzugmetalls verbundene Schutzfunktion ist damit zwar erwünscht, die Korrosionsprodukte des Überzugs führen aber oft selbst zu unerwünschten dekorativen und nicht selten auch zu funktionellen Beeinträchtigungen des Werkstücks. Um die Korrosion des Überzugmetalls zu reduzieren bzw. möglichst lange zu verhindern, werden speziell auf kathodisch schützenden unedlen Überzugsmetallen wie z. B. Zink sowie dessen Legierungen oft sogenannte Konversionsschichten eingesetzt. Hierbei handelt es sich um in wässrigen Medien in einem weiten pH-Bereich unlösliche Reaktionsprodukte des unedlen Beschichtungsmetalls mit der Reaktionslösung. Beispiele für diese sogenannten Konversionsschichten sind z. B. sogenannte Phosphatierungen und Chromatierungen. Im Falle von Phosphatierungen wird die zu schützende Schicht in eine Phosphationen enthaltende saure Lösung getaucht. Das saure Medium führt zur partiellen Auflösung von Zink aus der Beschichtung. Prinzipiell bilden die freigesetzten Zn2+-Kationen mit den Phosphationen der Reaktionslösung eine schwerlösliche Zinkphosphatschicht auf der Oberfläche aus. Da Zinkphosphatschichten selbst nur einen vergleichsweise schlechten Korrosionsschutz ausbilden, aber ein ausgezeichneter Haftgrund für hierauf aufgebrachte Lacke und Farben sind, liegt ihr Anwendungsschwerpunkt in der Funktion als Grundierung für Lackierungen und Anstriche.
- Im Falle von Chromatierungen wird die zu behandelnde Oberfläche in eine saure, Chrom(VI)-Ionen enthaltende Lösung getaucht. Handelt es sich beispielsweise um eine Zink-Oberfläche, so löst sich ein Teil des Zinks auf. Unter den hierbei herrschenden reduzierenden Bedingungen wird Chrom(VI) zu Chrom(III) reduziert, das in dem durch die Wasserstoffentwicklung alkalischeren Oberflächenfilm u. a. als Chrom(III)hydroxid bzw. als schwerlöslicher μ-Oxo- oder μ-Hydroxo-verbrückter Chrom(III)Komplex abgeschieden wird. Parallel wird schwerlösliches Zinkchromat(VI) gebildet. Insgesamt entsteht ein dicht geschlossener, sehr gut vor dem Korrosionsangriff durch Elektrolyte schützender Konversions-Überzug auf der Zinkoberfläche.
- Chrom(VI)-Verbindungen zeichnen sich neben ihrer akuten Toxizität durch ihr hohes karzinogenes Potential aus, so dass ein Ersatz der mit diesen Verbindungen einhergehenden Verfahren notwendig ist. Als Ersatz für Chromatierungsverfahren mit sechswertigen Chromverbindungen haben sich mittlerweile eine Vielzahl von Verfahren etabliert, die unterschiedliche Komplexe dreiwertiger Chromverbindungen verwenden. Ein entscheidender Schritt im Laufe der Abscheidung besteht in einer Reaktion, durch die der pH-Wert an der Grenzfläche der Zinkoberfläche oder zinkhaltigen Oberfläche zur Lösung soweit ansteigt, dass die Abscheidung der Konversionsschicht erfolgt.
- Chrom(III) eignet sich nicht im oben beschriebenen Sinne als Oxidationsmittel für Zink. Eine Reduktion zu Chrom(II) ist zwar aufgrund der Redoxpotentiale möglich, führt aber nicht zum Anstieg des pH-Wertes an der Grenzfläche. Es ist daher erforderlich, zum Aufbau einer Konversionsschicht aus einer wässrigen sauren Lösung von Chrom(III)-Ionen zusätzlich ein geeignetes Oxidationsmittel zuzugeben, das an der Grenzfläche Zink- bzw. Zinklegierung-Lösung die Konzentration von Zinkionen wie auch den pH-Wert soweit erhöht, dass die beim pH-Wert im Lösungsinneren löslichen Komponenten der Konversionsschicht auf der Metalloberfläche in eine schwerlösliche Hydrolyseform überführt werden.
- Um Chrom(VI)-freie Behandlungslösungen zu realisieren, wurden Peroxide wie Wasserstoffperoxid oder Peroxodisulfate als Oxidationsmittel vorgeschlagen (
US 4,384,902 A ,US 4,349,392 A - Breite Anwendung als Oxidationsmittel, das Zink oxidiert, zur Anhebung des pH-Wertes beiträgt und Chrom(III) unter den Bedingungen der Behandlungslösungen nicht oxidiert, hat Nitrat gefunden (
EP 0 907 762 B1 ,EP 1 318 214 A1 ,WO 2004/072325 A1 - Die Patentschrift
EP 1 816 234 A1 beschreibt wässrige Reaktionslösungen zur Passivierung von Zink- und Zinklegierungen, die als Wirkstoff Nicotinsäure, deren Salze und deren Derivate enthalten. - Die Patentschrift
EP 1 970 470 A1 beschreibt eine Chrom(VI)-freie Schwarzpassivierung für Zink-haltige Oberflächen, die mindestens zwei unterschiedliche Carbonsäuren enthält, wobei eine der verwendeten Carbonsäuren eine Pyridin-Dicarbonsäure sein kann. Die erfindungsgemäße Chrom(VI)-freie Schwarzpassivierung verwendet NO3 – Ionen als Oxidationsmittel und die genannten Carbonsäuren als Komplexbildner. - Die Patentschrift
EP 1 005 578 B1 beschreibt die, Verwendung von N-Oxiden als Beschleuniger in Behandlungslösungen für Phosphatierverfahren. - Die Patentschrift
GB 715,607 A - Nitrat wird unter den üblichen Reaktionsbedingungen der Behandlungslösungen zunächst zum Nitrit reduziert.
NO3 – + Zn + 2H3O+ ⇄ NO2 – + Zn2+ + 3H2O 2NO2 – + 4H3O+ + Zn ⇄ 2NO↑ + 6H2O + Zn2+ 2NO3 – + 3Zn + 8H3O+ ⇄ 2NO↑ + 3Zn2+ + 12H2O - Weiterhin ist Nitrit im sauren Milieu der Behandlungslösungen, der pH-Wert liegt üblicherweise zwischen pH 1 und pH 3,5, nicht stabil sondern neigt zur Disproportionierung in Nitrat und Stickstoffmonoxid:
3NO2 – + 2H3O+ ⇄ NO3 – + 2NO↑ + 3H2O - Sowohl die Reduktion von Nitrit wie auch die Disproportionierung von Nitrit in der sauren Lösung führt damit zur Freisetzung von Stickstoffmonoxid. Stickstoffoxide sind toxische Gase und müssen unbedingt oberhalb der Lösungsoberfläche abgesaugt werden.
- Beschreibung der Erfindung
- Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Oxidationsmittel für wässrige Behandlungslösungen und ein Verfahren unter Verwendung dieser Oxidationsmittel enthaltenden wässrigen Behandlungslösung zur Erzeugung von Konversionsschichten auf zinkhaltigen Oberflächen zur Verfügung zu stellen, das die oben dargelegten Kriterien bezüglich Zinkoxidation, Oxoniumionenverbrauch sowie Reaktivität gegenüber Chrom(III) erfüllt, nicht aber zur Bildung toxischer Gase führt. Diese Kriterien werden durch die erfindungsgemäßen organischen Oxidationsmittel, ausgewählt aus aliphatischen Nitroverbindungen, aromatischen Nitroverbindungen, N-Oxiden und Chinonen erfüllt. Der Ersatz von Nitraten durch wasserlösliche, organische Oxidationsmittel führt nicht zu gasförmigen, toxischen Reaktionsprodukten.
- In geringer Konzentration können Nitrationen in der wässrigen Behandlungslösung vorliegen, ohne dass die negativen Eigenschaften problematisch sind. Bevorzugt enthält die Lösung jedoch kein Nitrat.
- Diese Aufgabe wird durch eine wässrige Behandlungslösung zur Erzeugung von im wesentlichen Chrom(VI)-freien schwarzen Konversionsschichten auf Zink- oder Zinklegierungsschichten, gelöst, die unter anderem die folgenden Komponenten enthält:
- – Cr3+-Ionen und
- – mindestens eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe enthaltend
- a) ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt oder
- b) eine -NR2, -NO2, -COOR, -OR, -SO3R Gruppe mit R = -H oder Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt, darstellen, wobei Methlyl-, Ethyl-, n-Propyl- und Isopropyl besonders bevorzugt sind
- Beispiele für geeignete Verbindungsklassen sind z. B. Nitrobenzoesäuren, Nitrosalicylsäuren, Nitrophenole, Dinitrophenole, Trinitrophenole, Nitropropionsäure, Pyridin-N-Oxide, Morpholin-N-Oxide sowie Benzochinone. Geeignete Verbindungen im Sinne der Erfindung sind daher z. B. m-Nitrobenzoesäure, 2-Hydroxy-5-nitrobenzoesäure, 3,5-Dinitrosalicylsäure, 2,4-Dinitrophenol, m-Nitrobenzolsulfonsäure, N-Methylmorpholin-N-Oxid, Pyridin-N-Oxid, Nikotinsäure-N-Oxid sowie p-Benzochinon.
- Überraschenderweise stellte sich weiterhin heraus, dass bei Verwendung organischer Oxidationsmittel wie Chinonen, N-Oxiden sowie aromatischer Nitroverbindungen wie Nitrobenzoesäuren, Nitrophenolen, insbesondere Nitrobenzolsulfonsäuren wie z. B. m-Nitrobenzolsulfonsäure der Korrosionsschutz der erzeugten Konversionsschichten signifikant über dem liegt, der durch entsprechende nitrathaltige Passivierungen erreicht werden kann. Dies gilt insbesondere für Konversionsschichten, die durch Einbau von Metallpartikeln von Eisen, Cobalt oder Nickel oder Partikeln schwarzer bzw. schwärzender Metallverbindungen von Verbindungen der genannten Metalle schwarz bzw. dunkel pigmentiert sind.
- Höchstwahrscheinlich ist dies neben einer anderen Kinetik der Zinkoxidation und damit des Konversionsschichtwachstums auch auf korrosionsinhibierende Eigenschaften der in der Passivierungsschicht mit abgeschiedenen bzw. adsorbierten Reduktionsprodukten der organischen Oxidationsmittel, die ihrerseits gute Reduktionsmittel sind, zurückzuführen. Beispiele für mögliche Reduktionsreaktionen sind in Gleichung 1 angegeben.
- Gleichung 1. Beispiele für Reduktionsreaktionen geeigneter organischer Oxidationsmittel im sauren Milieu.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Komponenten besteht darin, dass sie keine freies Nitrat aufweisen und damit in Lösungen zur Erzeugung von Konversionsschichten eingesetzt werden können, die Farbstoffe mit Aminogruppen enthalten. Der Nachteil der im Stand der Technik bekannten Verwendung von Nitrationen zur Erzeugung der Konversionsschicht besteht darin, dass das Nitrat zu Nitrit reduziert wird. Dieses Nitrit kann in der stark sauren Lösung zur Bildung der Konversionsschicht mit aminohaltigen Farbstoffen Diazotierungsreaktionen eingehen, die zu undefinierten Farbstoffprodukten reagieren, die nicht mehr die gewünschte Oberflächenfarbe der Konversionsschicht ergeben. Solche Reaktionen gehen organisch gebundene NO-Gruppen gemäß der Formeln I.–III. nicht ein.
- Erfindungsgemäße wässrige Behandlungslösungen enthalten zwischen 0,2 g/l und 20 g/l Chrom(III), bevorzugt zwischen 0,5 g/l und 15 g/l Chrom(III)-Ionen und besonders bevorzugt zwischen 1 g/l und 5 g/l Chrom(III)-Ionen. Zu der Lösung werden keine Cr(VI)-Salze gegeben. Als Anionen können beispielsweise Methansulfonat, Sulfat, Hydrogensulfat, Borste, sowie die Anionen saurer Borsäureester, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Nitrat, Nitrit, Chlorid, Iodid, Fluorid, Hexafluorosilikat, Hexafluorotitanat, Tetrafluoroborat, Hexafluoroantimonat, Hexafluorphosphat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat bzw. entsprechende Anionen von Estern der Phosphorsäure enthalten. Chrom(III) kann den Lösungen entweder in Form eines Chrom(III)-Salzes wie z. B. basisches Chrom(III)-sulfat, Chrom(III)-hydroxid, Chrom(III)-dihydrogenphosphat, Chrom(III)-chlorid, Kaliumchrom(III)-sulfat oder Chrom(III)-Salzen organischer Säuren wie z. B. Chrom(III)-methansulfonat, Chrom(III)-citrat zugegeben werden.
- Daneben können Komplexbildner eingesetzt werden wie z. B. Polycarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Hydroxypolycarbonsäuren, Aminocarbonsäuren oder Hydroxyphosphonsäuren. Beispiele für mögliche Carbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Maleinsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure, Weinsäure, Citronensäure, Apfelsaure, Ascorbinsäure, Ethylendinitrilotetraessigsäure, Tetrahydrofuran-2-carbonsäure, Maleinsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylendiaminpentaessigsäure, Nitrilotriessigsäure, Milchsäure, Adipinsäure, 4-Aminohippursäure, 4-Aminobezoesäure, 5-Aminoisophthalsäure, L-Asparaginsäure, L-Glutamin, L-Glutaminsäure, Alanin, beta-Alanin, L-Arginin, L-Asparagin, L-Alanin, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-glycin, L-Cystein, L-Cystin, Glutathion, Glycin, Glycylglycin, L-Histidin, L-Hydroxyprolin, L-Isoleucin, L-Leucin, L-Lysin, L-Methionin, L-Ornithin, L-Phenylalanin, L-Prolin, L-Serin, L-Tyrosin, L-Tryptophan, L-Threonin, L-Valin, N-[Tris(hydroxymethyl)-methyl]-glycin, L-Citrullin, N-Acetyl-L-cystein, N-(2-Acetamindo)-iminodiessigsäure, 1,2-Cyclohexeylen-dinitrilotetraessigsäure, D(+)-Biotin, L-Norleucin, 5-Aminolävulinsäure, DL-Methionin, 3-Aminobenzoesäure, 6-Aminohexansäure, Acetylendicarbonsäure, Pyridin-2,3-dicarbonsäure, (–)-Chinasäure, 4-Amino-2-hydroxybenzoesäure, Pyridin-2,6-dicarbonsäure, Pyridin-2-carbonsäure, Pyrazin-2,3-dicarbonsäure, Pyrazin-2-carbonsäure, Pyridin-4-carbonsäure, 3,5-Diyhdroxybenzoesäure, 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Sebacinsäure, Benzol-1,3,5-tricarbonsäure, Furan-2-carbonsäure, Methylenbernsteinsäure, DL-Mandelsäure, DL-alpha-Aminophenylessigsäure, DL-Tropasäure, 2,2'-Thiodiessigsäure, 3,3'-Thiodipropionsäure, 3-(2-Furyl)-acrylsäure, Piperidin-4-carbonsäure, 4-Guanidinobenzoesäure, L-Homoserin, trans-Propen-1,2,3-tricarbonsäure, (R)-(–)-Citramalsäure, (3-Hydroxyphenyl)-essigsäure, 4-Hydroxychinolin-2-carbonsäure, N-Acetyl-L-glutaminsäure, N-Acetyl-DL-valin, 4-Aminohippursäure, 2,6-Dihydroxybenzoesäure, 4-(Dimethylamino)-benzoesäure, Glucuronsäure, Citrazinsäure, Indol-3-carbonsäure, Indol-5-carbonsäure, Butan-1,2,3,4-tetracarbonsure, DL-Leucin, 2,2-Bis-(hydroxymethyl)-propionsäure, Chinlin-2,4-dicarbonsäure, 2-Aminopyridin-3-carbonsäure, 5-Amino-2-hydroxybenzoesäure, Anthranilsäure, Benzol-1,2,4-tricarbonsäure, 3,5-Diaminobenzoesäure, 4,8-Dihydroxychinolin-2-carbonsäure, 3,3-Dimethylglutarsäure, trans,trans-2,4-Haxadiensäure, 3-Hydroxybuttersäure, o-hydroxyhippursäure, (4-Hydroxyphenyl)-essigsäure, Imidazol-4-acrylsäure, Indol-2-carbonsäure, Indol-3-propionsäure, Mercaptobernsteinsäure, 3-Oxoglutarsäure, Pyridin-2,4-dicarbonsäure, Pyridin-3,5-dicarbonsäure, 2-Methylalanin, 2-Sulfobenzoesäure, Pyridin-2,5-dicarbonsäure, Gluconsäure, 4-Aminobenzoesäure, (–)-Shikiminsäure, Chinaldinsäure, 5-Hydroxyisophthalsäure, Pyrazol-3,5-dicarbonsäuren, Pyridin-3,4-dicarbonsäure,1,2-Diaminopropantetraessigsäure, 2-Pyridylessigsäure,D-Norvalin, 2-Methylglutarsäure, 2,3-Dibrombernsteinsäure, 3-Methylglutarsäure, (2-Hydroxyphenyl)essigsäure, 3,4-Dihydroxybenzoesäure, Diglycolsäure, Propan-1,2,3-tricarbonsäure, 2,3-Dimethylaminopropionsäure, 2,5-Dihydroxybenzoesäure, 2-Hydroxyisobuttersäure, Phenylbernsteinsäure, N-Phenylglycin, 1-Aminocylcohexancarbonsäure, Sarcosin, Tropasäure, Azelainsäure, Ascorbinsäure, Sebazinsäure, Brenzschleimsäure, sowie Schleimsäure. Es können neben den Säuren auch alle Anhydride, Salze, Nitrile u. a. Verbindungen, die im sauren Milieu als Quelle für die Carbonsäuren fungieren können eingesetzt werden. Beispiele chiraler Verbindungen sind nicht auf die angegebene Konfiguration beschränkt; es können auch Diasteromere, Enantiomere oder Racemate der angegebenen Verbindungen eingesetzt werden.
- Diese Aufzählung möglicher Komplexbildner gibt lediglich Beispiele für geeignete Verbindungen, begrenzt die Gruppe der erfindungsgemäß einsetzbaren Substanzen aber nicht auf die genannten Substanzen. Die Konzentration der Komplexbildner in den Behandlungslösungen kann zwischen 0,05 g/l und der Löslichkeitsgrenze der Komplexbildner liegen.
- Die Behandlungslösungen können ferner weiterhin eine oder mehrere oberflächenaktive Substanzen wie z. B. Oxo-alkoholethoxylate (z. B. Lugalvan ON110, BASF), Fettalkoholethoxylate (z. B. Ethylan CPG 660, Julius Hoesch GmbH), oder Tenside mit fluorierten Resten (z. B. Novec FC-4432, 3M) und zwischen 0,01 g/l und 10 g/l eines weiteren Metallions oder Metalloidion wie z. B. Sc, Y, Ti, Zr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, B, Al, Si, P enthalten.
- Beispiele
- Allgemeine Versuchsvorschrift
- Es wird eine wässrige Behandlungslösung angesetzt, die 3,0 g/l Cr3+ (aus Chrom(III)-chlorid Hexahydrat), 2 g/l Co2+ (aus Cobaltsulfat Heptahydrat) sowie 8 g/l PO43– (aus ortho-Phosphorsäure) und 2,5 g/l Fe2+ (aus Eisen(III)-sulfat Heptahydrat) sowie eine erfindungsgemäße Verbindung bzw. Nitrat gemäß Vergleichsbeispiel gemäß Tabelle 1 enthält. Die Behandlungslösung wird mit Salpetersäure/Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 1,6 eingestellt. In einem alkalischen Verzinkungsverfahren (Protolux 3000, Atotech Deutschland GmbH) wird ein Blech aus niedriglegiertem Stahl mit 10 μm Zink beschichtet. Das Blech wird in 0,3 Gew.%iger Salpetersäure für 10 s aktiviert, dreifach mit demin. Wasser gespült und für 60 s in die oben beschriebene Behandlungslösung getaucht. Die Lösung wird hierbei gerührt. Nach Entnehmen des Bleches wird dieses mit demin. Wasser dreifach gespült und bei 80°C für 10 min im Umluftofen getrocknet. Das schwarze Blech zeigt im neutralen Salzsprühnebeltest nach DIN EN ISO 9227 nach 6 h erste Ansätze zur Zinkkorrosion. Ein analog hergestelltes Blech wird mit einer organisch-silikatischen Versiegelung (z. B. Corrosil Plus 501, Atotech Deutschland GmbH) behandelt und im Umluftofen bei 80°C für 10 min getrocknet. Das Blech wird im neutralen Salzsprühnebeltest nach DIN EN ISO 9227 geprüft. Die Zeitdauer in h, bis erste Anzeichen von Zinkkorrosion erkennbar sind, ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1: Versuche mit Konversionsschichten
Versuch Nr. Erfindungsgemäße Verbindung Menge/g/l Korrosionstest 1 Nitrobenzolsulfonsäure (Natriumsalz) 9,3 96 h 2 Pyridin-N-oxid 10,0 96 h 3 Benzochinon 6,0 96 h 4 (Vergleich) Natriumnitrat 3,5 48 h
Claims (11)
- Wässrige Behandlungslösung zur Erzeugung von im wesentlichen Chrom(VI)-freien Konversionsschichten auf Zink- oder Zinklegierungsschichten, wobei die Lösung enthält: – Cr3+-Ionen und – mindestens eine organische Verbindung ausgewählt aus der Gruppe enthaltendwobei R1 bis R5 unabhängig voneinander a) ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt oder b) eine -NR2, -NO2, -COOR, -OR, -SO3R Gruppe mit R = -H oder Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, linear oder verzweigt, darstellen, und der Maßgabe, dass 0 bis 2 Reste R1 bis R5 ausgewählt sind aus der Gruppe b).
- Wässrige Behandlungslösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend m-Nitrobenzoesäure, 2-Hydroxy-5-nitrobenzoesäure, 3,5-Dinitrosalicylsäure, 2,4-Dinitrophenol, m-Nitrobenzolsulfonsäure, N-Methylmorpholin-N-oxid, Pyridin-N-oxid, Nikotinsäure-N-oxid, m-Nitrobenzolsulfonsäure und p-Benzochinon.
- Wässrige Behandlungslösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der organischen Verbindungen I.–V. zwischen 30 mg/l und 30 g/l der Substanz bevorzugt 5 g/l und 15 g/l liegt.
- Wässrige Behandlungslösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Behandlungslösung Chrom(III)-Ionen zwischen 0,2 g/l und 20 g/l Chrom(III), bevorzugt zwischen 0,5 g/l und 15 g/l Chrom(III)-Ionen und besonders bevorzugt zwischen 1 g/l und 5 g/l Chrom(III)-Ionen enthält.
- Wässrige Behandlungslösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Behandlungslösung weiterhin mindestens ein Anion ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Methansulfonat, Sulfat, Hydrogensulfat, Borat, saure Borsäureester, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Chlorid, Iodid, Fluorid, Hexafluorosilikat, Hexafluorotitanat, Tetrafluoroborat, Hexafluoroantimonat, Hexafluorphosphat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat und Anionen von Estern der Phosphorsäure enthält.
- Wässrige Behandlungslösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Behandlungslösung weiterhin mindestens ein Metall oder Metalloid ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Sc, Y, Ti, Zr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, B, Al, Si, P in einer Konzentration zwischen 0,01 und 10 g/l enthält.
- Wässrige Behandlungslösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Behandlungslösung zwischen 0,05 g/l 20 g/l mindestens einen Komplexbildner ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polycarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Hydroxypolycarbonsäure, Aminocarbonsäuren oder Hydroxyphosphonsäuren enthält.
- Wässrige Behandlungslösung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Behandlungslösung einen pH-Wert zwischen pH 0,1 und pH 7, bevorzugt zwischen pH 1,0 und pH 4 und besonders bevorzugt zwischen pH 1 und 3 aufweist.
- Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen Chrom(VI)-freien Konversionsschichten auf Zink- oder Zinklegierungsschichten, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnde Oberfläche in eine wässrige Behandlungslösung gemäß einem der Ansprüche 1–8 eingetaucht wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Behandlungslösung eine Temperatur zwischen 10°C und 90°C aufweist, bevorzugt zwischen 15°C und 80°C und besonders bevorzugt zwischen 20°C und 30°C
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9–10 dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsdauer in der wässrigen Behandlungslösung zwischen 0,5 s und 180 s liegt, bevorzugt zwischen 5 s und 120 s und besonders bevorzugt zwischen 45 s und 90 s.
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