DE1269753B - Verfahren zum gleichzeitigen Phosphatieren und Aufbringen eines organischen UEberzugs auf Metalle - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C09d

C23f

Deutsche Kl.: 22 g-7/02
48 dl-7/10

Nummer: 1269 753

Aktenzeichen: P 12 69 753.9-43

Anmeldetag: 16. September 1960

Auslegetag: 6. Juni 1968

Es ist bekannt, daß man die Lackhaftung auf Metalloberflächen durch Aufbringen von Phosphatüberzügen auf das zu lackierende Metall verbessern kann. Hierdurch wird gleichzeitig der Korrosionsschutz erhöht. Zur Aufbringung derartiger Phosphatüberzüge wurden saure Phosphatlösungen benutzt, sei es von dem Typ der sogenannten schichtbildenden Phosphate, bei denen auch das Kation in den Überzug geht, oder von dem Typ der nicht schichtbildenden Phosphate, bei denen das Kation aus dem behandelten Metall stammt, und erst nach Fertigstellung, gegebenenfalls Nachbehandlung, und Trocknung der Phosphatüberzüge wurde im Tauchen, Fluten oder Spritzen lackiert. Hierbei sind nacheinander mindestens die Behandlungsstufen Phosphatieren und Lackieren erforderlich unter Zwischenschaltung einer Reihe von Spül- und Trockenoperationen.

Es sind auch bereits wäßrige saure Phosphatierungsmittel bekannt, die zusätzlich stark polare polymere organische Substanzen enthalten, welche mit der Metalloberfläche unter Ausbildung wasserunlöslicher Produkte reagieren und auf diese Weise die Poren der gebildeten Phosphatschicht versiegeln. Die gleichzeitige Ausbildung einer phosphatierten und lackierten Oberfläche ist mit diesen Mitteln nicht möglich.

Weiterhin sind stark saure Grundierungsmittel bekannt, die aus Dispersionen einer wäßrigen Phosphorsäure und einem in einem organischen Lösungsmittel gelösten modifizierten Ölalkydharz unter Zusatz von Netzmitteln und Pigmenten bestehen.

Andere bekannte Grundierungsmittel sind sogenannte »Eintopf-Primer« in Form von nichtwäßrigen Dispersionen aus basischem Zinkchromat, Harz, Harzlösungsmittel und Ammoniumphosphat mit einem pH-Wert von 6 bis 9.

Zur Behandlung von verrosteten Oberflächen sind wäßrige saure Lösungen bekannt, die Phosphorsäure und Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte enthalten und auf die Oberflächen aufgetrocknet werden.

Zum Aufbringen von organischen Überzügen sind in neuerer Zeit wasserlösliche Kunstharze bekanntgeworden, die aus wäßriger, neutraler oder alkalischer Lösung auf die Metalloberfläche aufgebracht werden und nach Verdampfen des Lösungsmittels und Einbrennen des Harzes einen wasserunlöslichen Überzug bilden. Zur Verbesserung der Lackhaftung und des Korrosionsschutzes dieser Überzüge werden die Oberflächen häufig in einer Vorbehandlungsstufe phosphatiert.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleich-Verfahren zum gleichzeitigen Phosphatieren und
Aufbringen eines organischen Überzugs auf
Metalle

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,

6000 Frankfurt

Als Erfinder benannt:

Dr. Werner Rausch, 6372 Stierstadt;

Dr. Friedrich Kaysser, 6000 Frankfurt

zeitigen Phosphatieren und Aufbringen eines organischen Überzugs auf phosphatierbare Metalle, ins-

ao besondere Eisen und Stahl, mit Hilfe von wäßrigen Überzugslösungen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine neutrale oder alkalische wäßrige Lösung, die mindestens eine anorganische und/oder organische Phosphorsäureverbindung und mindestens ein wasserlösliches, in der Hitze härtbares Kunstharz enthält, auf die Werkstücksoberfläche aufgebracht, getrocknet und eingebrannt wird.

Es ist nicht erforderlich, daß alle Stoffe quantitativ gelöst sind. Sie können zum Teil auch in disperser Form vorliegen.

Als anorganische und/oder organische lösliche Phosphorsäureverbindungen können z. B. Phosphate des Ammoniums und/oder von organischen Aminen und/oder von organischen Amiden verwendet werden.

Mit diesen Verbindungen lassen sich wäßrige Lösungen von neutraler bis alkalischer Reaktion herstellen, wobei gegebenenfalls der erwünschte pH-Wert der Lösung durch zusätzliche Zugabe von Ammoniak oder, vorzugsweise flüchtigen, Aminen oder Amiden eingestellt wird.

Es ist auch möglich, als Phosphorsäureverbindungen primäre und/oder sekundäre Phosphorsäureester, vorzugsweise solche mit einer Kettenlänge von 1 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Veresterungskomponente, zu verwenden.

Als Phosphorsäureverbindungen sind mit Ammoniak und/oder organischen Aminen löslich gemachte Zinkphosphatverbindungen besonders geeignet, die pro Mol Zink mindestens 0,03 Mol P₂O₅ enthalten.

Derartige Lösungen liefern Zinkphosphatüberzüge, wie sie sonst nur aus sauren Lösungen aufgebracht werden können, so daß es auf diese Weise möglich

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ist, die als Haftgrund für Anstriche bestens bewährten Zinkphosphatüberzüge in einem Arbeitsgang mit einer organischen Deckschicht aufzubringen. Besonders gute Ergebnisse erhält man dann, wenn das Molverhältnis Zn: P₈O₅ weniger als 3 beträgt.

Vorzugsweise verwendet man als Phosphorsäureverbindungen bzw. als löslichmachende Gruppe für das Zinkphosphat solche, deren mit der Phosphorsäure verbundener bzw. löslichmachender Rest sich beim Einbrennen verflüchtigt, beispielsweise Ammo- ίο niak, Mono-, Di- oder Trimethyl-, -äthyl-, -propylamine. Es können aber auch solche Amine verwendet werden, die mehrfunktionellen Charakter haben, beispielsweise Diamine oder Hydroxylgruppen enthaltende Amine. Die letztgenannten mehrfunktionellen Amine bewirken eine zusätzliche Vernetzung und Härtung des Kunstharzes beim Einbrennen.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungen können zusätzlich noch Netzmittel, vorzugsweise solche, die sich beim Einbrennen verflüchtigen, ent- so halten. Es sind dies insbesondere Netzmittel mit einem Siedepunkt im Bereich 130 bis 300⁰C. Als solche Netzmittel sind beispielsweise geeignet 3,5-Dimethyl-l-hexin-3-ol mit der Strukturformel

CXI3 CH

CH₃-CH-CH₂-C-Cs C-H

OH oder ditertiäre Acetylenglykole der allgemeinen Formel

R "D

35

OH

OH

Auch ein Zusatz von Verbindungen des sechswertigen Chroms hat sich als günstig erwiesen, beispielsweise von Ammoniumchromat. Sofern durch diesen Zusatz der pH-Wert der Lösung aus dem wirksamen Bereich gebracht wird, ist die Mitverwendung von Neutralisationsmitteln, beispielsweise Ammoniak sowie Aminen, erforderlich. • Als hitzehärtbare wasserlösliche Kunstharze sind beispielsweise geeignet in alkalischer wäßriger Lösung lösliche mittelfette, trocknende Alkydharze, in wäßrigen Alkalien lösliche feste Phthalatharze, mit einem wasserlöslichen Melammharz modifizierte Acrylpolymerisate sowie in wäßrigen Alkalien lösliche Phenolharze und wasserlösliche Melaminharze.

Die Lösung kann außerdem Pigmente, beispielsweise Eisenoxydrot, Titandioxyd, zur Anfärbung der organischen Überzüge sowie Sikkative, Z. B. organische Mangantrockner, zur Beschleunigung des Aushärtungsvorganges des organischen Überzuges, Lösungsvermittler und organische Lösungsmittel, beispielsweise Butylglykol und niedrige Alkohole, Verlaufmittel und Verdickungsmittel zur Erhöhung der Viskosität der Lösung und damit der Schichtdicke des aufzubringenden Lösungsfilms, beispielsweise Bentonit, enthalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglieh, unter Anwendung von neutralen oder alkalischen wäßrigen Lösungen Phosphatüberzüge zu erzeugen, die in ihrer Qualität den aus sauren Lösungen ausgebildeten Phosphatüberzügen vergleichbar sind, und zusätzlich mit der gleichen wäßrigen Lösung einen organischen Überzug aufzubringen. Dieser kombinierte Überzug kann als Endbehandlung dienen. Er kann jedoch auch die Grundlage für weitere Anstriche bilden. Das Verfahren ist anwendbar insbesondere auf Eisen und Stahl, aber auch auf andere phosphatierbare Metalle, wie Zink, Kadmium, Aluminium und Magnesium.

Die Konzentration der Lösung an wasserlöslichem Kunstharz beträgt, um eine wirksame Abdeckung der Oberfläche zu erzielen, vorzugsweise mindestens 1 Gewichtsprozent. Je nach der gewählten Konzentration des Kunstharzes erhält man nur eine Abdichtung des Phosphatüberzuges oder einen mehr oder weniger dicken Lacküberzug im eigentlichen Sinn.

Der Gehalt an Phosphatverbindungen, gerechnet als P₈O₅, beträgt vorzugsweise 0,05 bis 5 Gewichtsprozent. Der Gehalt an basisch reagierenden Komponenten soll mindestens so hoch sein, daß die Lösung alkalisch oder neutral reagiert.

Die Lösungen können in bekannter Weise durch Tauchen, Fluten oder Spritzen auf die reine, d. h. staub-, fett-, rost- und zunderfreie Metalloberfläche aufgebracht werden. Es ist auch möglich, die Lösungen auf bereits mit einem chemischen Überzug versehene Metalloberflächen aufzubringen. Ein bereits vorhandener nichtmetallischer überzug braucht also vorher nicht entfernt zu werden. Insbesondere ist es auch möglich, die Lösungen auf phosphatierte oder chromatierte Oberflächen anzuwenden.

Die Lösungen werden vorzugsweise bei Raumtemperatur aufgebracht und anschließend, im allgemeinen nach einer Ablüftzeit von 5 bis 20 Minuten bei 50 bis 95° C, während deren der Lösungsfilm vortrocknet, bei vorzugsweise 100 bis 200 ⁰C 60 bis 5 Minuten eingebrannt. Die Einbrenntemperatur richtet sich im wesentlichen nach der Art des Kunstharzes und seinen Aushärtungsbedingungen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichzeitigen Phosphatieren und Aufbringen eines organischen Überzugs auf phosphatierbare Metalle, insbesondere Eisen und Stahl, mit Hilfe von wäßrigen Überzugslösungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine neutrale oder alkalische wäßrige Lösung, die mindestens eine anorganische und/oder organische Phosphorsäureverbindung und mindestens ein wasserlösliches, in der Hitze härtbares Kunstharz enthält, auf die Werkstücksoberfläche aufgebracht, getrocknet und eingebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die als Phosphorsäureverbindung eine mit Ammoniak und/oder einem organischen Amin löslich gemachte Zinkphosphatverbindung enthält, wobei die Verbindung pro Mol Zink mindestens 0,03 Mol P₂O₅ enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die eine Verbindung des sechswertigen Chroms enthält. \

In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 188 822; französische Patentschriften Nr. 807111, 982 722; USA.-Patentschriften Nr. 2 692 840, 2 885 312.

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