DE1521886C3 - Verfahren zum Aufbringen von Überzügen auf Oberflächen aus Zink oder Zinklegierungen - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents 1 521 854 ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs auf Oberflächen, die Zink oder Zinklegierungen enthalten, durch Behandlung mit einer wäßrigen alkalischen Lösung, die Ionen von einem Metall, das kein Alkalimetall ist, und komplexbildendes Mittel enthält, wobei die Oberflächen mit einer Lösung in Berührung gebracht werden, die als Nichtalkalimetallionen Ionen eines oder mehrerer der Metalle Silber, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zinn, Titan, Antimon, Molybdän, Chrom, Cer, Wolfram, Mangan, Kobalt, Eisen und Nickel, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,02 g/l. sowie organisches komplexbildendes Mittel in genügender Menge, um die genannten Nichtalkalimetallionen in Lösung zu halten, enthält.

Das Verfahren des Hauptpatents führt zu ausgezeichneten Überzügen, die zur Vorbereitung der Zinkoberflächen für die nachfolgende Lackierung ganz besonders geeignet sind.

Zuweilen wurde jedoch festgestellt, daß die Schichtbildungsfähigkeit der bei dem Verfahren des Hauptpatents benutzten Überzugslösung inhibiert wurde, wenn die Zinkoberflächen vor der Anwendung der Überzugslösungen alkalisch gereinigt worden waren. Diese Inhibierung ist gekennzeichnet durch eine Abnahme der visuellen Schichtbildung. Da die Überzüge jedoch nur auf Grund ihres visuellen Aussehens überwacht werden, macht eine durch eine alkalische Reinigung hervorgerufene Inhibierung der visuellen Schichtbildung eine Überwachung des Verfahrens im Fließverfahren sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich.

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die vorgenannten Störungen gerade bei Verwendung von alkalischen Reinigungsmitteln, die Silikate enthalten, auftreten. Der Grund hierfür ist nicht klar erkenntlich, zumal sich zeigte, daß dann, wenn die silikathaltige Reinigungslösung frisch angesetzt war, manchmal nur eine geringe oder gar keine Inhibierung der Schichtbildung auftritt. Mit zunehmender Alterung der Reinigungslösung während ihrer Verwendung tritt die Inhibiening der Überzugsbildung jedoch auf. Bei Anwendung von silikatfreien alkalischen Reinigern ließen sich die auftretenden Schwierigkeiten aber vermeiden.

Erfindungsgemäß werden die Oberflächen vor dem Aufbringen eines Überzugs nach Patent 1 521 854 mit einer silikatfreien alkalischen Reinigungslösung gereinigt.

Derartige Reinigungslösungen sind an sich bekannt und auch zur Vorbehandlung von Metalloberflächen vor dem Beschichten gebräuchlich.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene silikatfreie alkalische Reiniger verwendet werden, die Alkalihydroxide, z. B. Natriumhydroxid, Alkalicarbonate, z. B. Natriumcarbonat, Alkaliphosphate, z. B. Trinatriumphosphat, Tetranatriumpyrophosphat, Tetrakaliumpyrophosphat, Natriumtripolyphosphat, Dinatriumphosphat, Alkaliborate od. dgl. enthalten. Unter »Alkali«-Verbindungen werden hierbei Verbindungen von Natrium, Kalium, Lithium, Rubidium und Caesium verstanden. Die bevorzugten Verbindungen sind jedoch meistens die des Natriums.

Die alkalisierenden Mittel sind in dem Reinigergemisch zweckmäßig in einer Menge von mindestens 50 Gewichtsprozent vorhanden, vorzugsweise im Bereich von 70 bis 97 Gewichtsprozent der Mischung. Die angegebenen Mengen beziehen sich auf den Gesamtbetrag an Alkaliverbindung, der sich natürlich aus einem Gemisch von zwei oder mehreren Alkaliverbindungen zusammensetzen kann.

Obwohl es ausreichend ist, wenn die Reinigungslösungen alkalisch sind, d. h. einen pH-Wert über 7 aufweisen, ist es im allgemeinen vorzuziehen, die stärker alkalischen Lösungen, z. B. mit einem pH-Wert über 10, zu verwenden.

Zusätzlich zu den vorgenannten alkalischen Stoffen können die silikatfreien Reinigungsmittel auch Aldon- oder Zuckersäure-Verbindungen, z. B. Gluconsäure, Heptagluconsäure, wasserlösliche und/oder wasserdispergierbare Abkömmlinge von Gluconsäure und Heptagluconsäure, wie z. B. Alkaligluconate, insbesondere Natriumgluconat. Glucono-delta-Lacton, direkte Oxydationsprodukte von Gluconsäure, Heptagluconsäure und ähnlichen Aldonsäuren, u. dgl. enthalten. Derartige Verbindungen werden zweckmäßig in dem Reiniger in einer Menge bis zu etwa 10 Gewichtsprozent in der Mischung eingesetzt, wobei Mengen im Bereich von etwa 2 bis etwa 7 Gewichtsprozent der Mischung bevorzugt werden.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten silikatfreien Reiniger können außerdem oberflächenaktive oder Netzmittel enthalten, zweckmäßig

.55 in Mengen bis zu 10 Gewichtsprozent des Reinigergemischs, wobei Mengen im Bereich von etwa 0,1 bis 7 Gewichtsprozent der Mischung bevorzugt werden. Verschiedene geeignete oberflächenaktive Mittel aus den Gruppen der anionenaktiven, nichtionogenen und kationaktiven Typen können verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie mit der alkalischen Lösung verträglich und in ihr wirksam sind. Beispiele für geeignete oberflächenaktive Stoffe sind die sulfatierten und sulfonierten Fettsäure-Derivate, sulfatierte und sulfonierte Fettsäureamid-Derivate, Phosphatester u. dgl.

Weiterhin können der Reinigermischung noch andere verbessernde Zusätze zugefügt werden, z. B. borhaltige Stoffe, wie Alkaliborate und insbesondere

Natriumtetraborat; Alkylenglykole, wie Tripropylenglykol u. dgl. Wenn solche Zusätze verwendet werden, liegen sie üblicherweise in Mengen bis zu etwa 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 7 Gewichtsprozent, im Reinigergemisch vor.

Eine bevorzugte Reinigermischung weist folgende Zusammensetzung auf:

425 Teile Natriumhydroxid
450 Teile Natriumtripolyphosphat
25 Teile Natriumgluconat

100 Teile nichtionogenes Netzmittel

Zur Herstellung von wäßrigen Reinigungslösungen für die Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Reiniger-Gemisch im Wasser gelöst, wobei pro 100 1 Wasser im allgemeinen etwa 0,2 bis 1,8 kg, vorzugsweise 0,6 bis 0,9 kg, Gemisch eingesetzt werden.

Diese wäßrigen Reinigungslösungen können mit den Zinkoberflächen auf übliche Weise in Berührung gebracht werden, z. B. dufch Tauchen, Bespritzen, Überfluten u. dgl. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, die Reinigungslösungen bei erhöhter Temperatur, z. B. im Bereich von etwa 65 bis 8O⁰C, anzuwenden. Die Berührungsdauer der Reinigungslösung mit der Zinkoberfläche muß natürlich ausreichend sein, um die erwünschte Reinigung zu bewirken. Eine Behandlungsdauer bis zu etwa 5 min ist üblich, je nachdem in welchem Zustand sich die zu reinigende Metalloberfläche befindet. Eine Behandlungsdauer von etwa 10 see bis etwa 2 min wird bevorzugt. Wenn es erwünscht ist, können die Oberflächen im Anschluß an die Reinigungsstufe mit Wasser gespült werden, um alle anhaftende Reinigungslösung zu entfernen.

Nach der Reinigung werden die Oberflächen aus Zink oder Zinklegierungen in der im Hauptpatent angegebenen Weise mit einem Überzug versehen.

Beispiel 1

40

Feuerverzinkte Bleche wurden gereinigt, indem man sie 2 min lang eintauchte in eine wäßrige Reinigungslösung, die 20 g/l Natriumtripolyphosphat und 20 g/l Natriumcarbonat enthielt. Die Reinigungslösung wies eine Temperatur von etwa 7O⁰C auf. Die gereinigten Bleche wurden dann 10 see durch Tauchen in heißem Wasser gespült. Die gespülten Bleche wurden dann 15 see lang bespritzt mit einer wäßrigen alkalischen Überzugslösung, die 7,6 g/l Natriumhydroxid, 1 g/l Natriumhexahydroxyheptoat, 0,037 g/l Eisen (zügefügt als Ferrinitrat · 9 H₂O) und 0,024 g/l Kobalt (zugefügt als Kobaltnitrat · 6 H₂O) enthielt. Die Spritzlösung wurde bei einer Temperatur von etwa 70° C angewendet. Danach wurden die mit dem Überzug versehenen Bleche mit Luft trocken geblasen. Die Bleche wiesen danach einen gelben Überzug auf, der eine ausgezeichnete Grundlage für Lacke darstellte.

Beispiel 2

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß die verwendete Reinigungslösung 13 g/l Dinatriumphosphat und 9,7 g/l Mononatriumphosphat enthielt.

Wie in Beispiel 1 wurde nach dem Spritzen mit der alkalischen Überzugslösung ein ausgezeichneter gelber und für die Lackgrundierung geeigneter Überzug erhalten.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß die verwendete Reinigungslösung hergestellt wurde durch Auflösung der folgenden Mischung in Wasser in einer Menge von etwa 15 g/l:

425 Teile Natriumhydroxid,
450 Teile Natriumtripolyphosphat,
25 Teile Natriumgluconat,
100 Teile nichtionogenes Netzmittel.

Wie in Beispiel 1 wurde nach dem Bespritzen mit der wäßrigen alkalischen Überzugslösung ein ausgezeichneter gelber Überzug, der als Lackgrundierung geeignet ist, erhalten.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß das zur Bildung der alkalischen Reinigungslösung in Wasser gelöste alkalische Gemisch folgende Zusammensetzung aufwies:

425 Teile Natriumhydroxid,

450 Teile Natriumtripolyphosphat,

25 Teile Natriumgluconat,

50 Teile Tripropylenglycol,

50 Teile anionaktives Netzmittel.

Wie in dem vorigen Beispiel wurde nach dem Besprühen nach der alkalischen Überzugslösung ein ausgezeichneter gelber, als Lackgrundierung geeigneter Überzug erhalten.

Beispiel 5

Zum Vergleich wurde das Verfahren des Beispiels 1 wiederholt mit der Abänderung, daß die verwendete wäßrige Reinigungslösung 20 g/l Natriummetasilikat und 15 g/l Natriumcarbonat enthielt. Nach dem Bespritzen der gereinigten Oberfläche mit der alkalischen Überzugslösung wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde festgestellt, daß die erhaltene Oberfläche farblos war und fast keinen Überzug aufwies.

Beispiel 6

Das Verfahren des Beispiels 5 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß die verwendete alkalische Reinigungslösung hergestellt wurde, indem etwa 15 g des folgenden Gemische pro Liter Wasser gelöst wurden:

45 Teile Na₂SiO₃ · 5 H₂O,

45 Teile Na₅P₃O₁₀,

10 Teile Dinatriumphosphat-Titan-Gemisch

(hergestellt nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 874 081).

Die erhaltene Reinigungslösung wurde nach Alterung zum Reinigen der Zinkoberflächen verwendet. Wie in dem vorstehenden Beispiel war die Oberfläche nach dem Bespritzen mit der wäßrigen alkalischen Überzugslösung im wesentlichen farblos, und sie wies fast keinen Überzug auf.

Das Verfahren der Beispiele 1 bis 4 wurde wiederholt unter Verwendung anderer wäßriger alkalischer Über-

zugslösungen, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind. Es wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erzielt.

Aus den bei den obigen Beispielen erzielten Ergebnissen ergab sich, daß bei Verwendung einer silikatfreien Reinigungslösung und anschließender Anwendung der wäßrigen alkalischen Überzugslösung ein ausgezeichneter Lackgrundierungsüberzug auf den behandelten Oberflächen erzeugt wurde. Im Gegensatz dazu traf bei Anwendung eines juBliÖffön Silikat enthaltenden Reinigers eine stäffc#iyfnhibierung der Schichtbildungswirkung der waBrigenafkfclischen Überzugslösung auf, und es wurden unbefriedigende Lackgrundierungsüberzüge erzeugt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Aufbringen eines Überzugs auf Oberflächen, die Zink oder Zinklegierungen enthalten, durch Behandlung mit einer wäßrigen alkalischen Lösung, die Ionen von einem Metall, das kein Alkalimetall ist, und komplexbildendes Mittel enthält, wobei die Oberflächen mit einer Lösung in Berührung gebracht werden, die als Nichtalkalimetallionen Ionen eines oder mehrerer der Metalle Silber, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zinn, Titan, Antimon, Molybdän, Chrom, Cer, Wolfram, Mangan, Kobalt, Eisen und Nickel, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,02 g/l, sowie organisches komplexbildendes Mittel in genügender Menge, um die genannten Nichtalkalimetallionen in Lösung zu halten, enthält, nach Patent 1 521 854, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen vor dem Aufbringen des Überzugs mit einer silikatfreien alkalischen Reinigungslösung gereinigt werden.