DE1621441A1 - Process for the corrosion protection of metals or metal alloys - Google Patents
Process for the corrosion protection of metals or metal alloysInfo
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Description
Verfahren zum Korrosionsschutz von Metallen oder Metalllegierungen .Process for the corrosion protection of metals or metal alloys .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrosionsschutz von Metallen oder Metallegierungen und/oder zur Erzeugung eines Haftgrundes für eine Lackierung oder Kunststoffabscheidung durch Aufbringen eines im wesentlichen organischen Überzugs unter Anwendung von Strom.The invention relates to a method for protecting metals or metal alloys from corrosion and / or for producing them a primer for painting or plastic deposition by applying an essentially organic one Plating using electricity.
Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, Metalle oder Metalllegierungen vor korrosiven Einflüssen zu schützen, indem ein im wesentlichen organischer Überzug, in der Regel ein lack- oder Kunststoffüberzug, aufgebracht wird. Ein solcher Überzug kann auch als Haftgrund.für eine insbesondere dekorative Lackierung oder Kunststoffabscheidung dienen. Ausgehend von mechanischen Auftragsmethoden sind in jüngerer Zeit Verfahren entwickelt worden, die die Abscheidung auf elektrochemischem V/ege bewirken (elektrophoretische Lackierung; anodische oder kathodische Kunststoffabscheidung). Für die in diesem Zusammenhang auftretenden speziellen Probleme sind verschiedene Loßungcvorschlage unterbreitet worden (vgl. z, B. englische Patentschrift.T 05Q 172).Numerous methods are known to protect metals or metal alloys from corrosive influences by an essentially organic coating, usually a lacquer or plastic coating, is applied. Such a Coating can also be used as a primer for a particular decorative painting or plastic deposition are used. Starting from mechanical application methods are more recent Time procedures have been developed that take the deposition on effect electrochemical V / ege (electrophoretic painting; anodic or cathodic plastic deposition). For the Various proposals for solutions have been made to the specific problems encountered in this connection (see e.g. English patent specification T 05Q 172).
Die vor.1 legend« Erfindung" steht infolge der Erzeugung eines im woiienfcliehon organischen tibersjugo zwar mit den voratönendThe previous 1 "invention" stands as a result of the creation of a in the common sense of organic tibersjugo, it is true with the pre-atonous
10 9 8 2 0/193310 9 8 2 0/1933
BADBATH
1621U11621U1
skizzierten Verfahren in einem gewissen technologischen Zusammenhang. Sie bezweckt jedoch nicht die Abscheidung von Kunstharzen oder Kunststoffen. Das Verfahren zum Korrosionsschutz von Metallen oder Metallegierungen und/oder zur Erzeugung eines Haftgrundes für eine Lackierung oder Kunststoff abscheidung durch Aufbringen eines im wesentlichen organischen Überzuges unter Anwendung von Strom ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die als Anode oder Kathode geschalteten Metalle oder Metallegierungen in einem ein oder mehrere Tenside enthaltenden wäßrigen Bad ein im wesentlichen aus Tensid bestehender Überzug aufgebracht wird.outlined procedure in a certain technological context. However, it is not intended to separate Synthetic resins or plastics. The process for the corrosion protection of metals or metal alloys and / or for their production a primer for a paint or plastic deposition by applying an essentially organic coating using electricity is characterized in that connected to the anode or cathode Metals or metal alloys in an aqueous bath containing one or more surfactants coating consisting of surfactant is applied.
Vorzugsweise wird der im wesentlichen aus Tensid bestehende überzug in der Wärme nachbehandelt, wobei Temperaturen im Bereich von 80 bis 2000C zweckmäßig sind.Preferably, the surfactant consists of substantially coating is post-treated in the heat, with temperatures ranging from 80 to 200 0 C are appropriate.
Pur die elektrochemische Abscheidung besonders geeignet sind ionogene, d. h. anionaktive oder kationaktive Tenside. Geeignete Tenside sindElectrochemical deposition is particularly suitable are ionogenic, i.e. H. anion-active or cation-active surfactants. Suitable surfactants are
a) anionaktive: FettSäurekondensationsprodukte,a) anion-active: fatty acid condensation products,
Salze von Alkylsulfosuccinaten,Salts of alkyl sulfosuccinates,
Salze von Rizinusölschwefelsäurehalbestern (Türkischrotöle),Salts of castor oil sulfuric acid half-esters (Turkish red oils),
Alkylsulfate, Alkylphosphate, Alkylsulfonate, Alkylarylnulfonate,Alkyl sulfates, alkyl phosphates, Alkyl sulfonates, alkyl aryl sulfonates,
-3—-3-
103 820/1933103 820/1933
BAD ORIGJNALBAD ORIGJNAL
b) kationaktive: Alkylpyridiniumsalze,b) cation-active: alkyl pyridinium salts,
Alkylammoniumsalze,Alkylammonium salts,
c) nichtioncgene: Polyoxyalk^lenaddukte.c) nonionic: polyoxyalkylene adducts.
Die Tensidkonzentration liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 100 g/l.The surfactant concentration is preferably in the range from 1 to 100 g / l.
Der pH-Y/ert beträgt vorzugsv/eise 3 - 14. Bei Eisen liegt er zweckmäßigerweise oberhalb 8, bei Aluminium, Magnesium oder deren Legierungen im Bereich von 6 - 14.The pH value is preferably 3 - 14. In the case of iron, is it is expediently above 8, in the case of aluminum, magnesium or their alloys in the range of 6-14.
Für die Ausbildung des wasserunlöslichen Überzugs können verschiedene Reaktionen verantwortlich sein.For the formation of the water-insoluble coating you can be responsible for different reactions.
Das Tensid kann mit dem anodisch oder kathodisch geschalteten metallischen Gegenstand unlösliche Verbindungen bilden.The surfactant can be connected to the anodically or cathodically metallic objects form insoluble compounds.
Die Ausbildung des unlöslichen Überzugs kann auch durch die Wärmebehandlung (Einbrennvorgang) herbeigeführt werden.The formation of the insoluble coating can also be achieved by the Heat treatment (stoving process) can be brought about.
Schließlich kann eine unlösliche Schicht erzeugt werden, indem nacheinander kationaktive und anionaktive Tenside abgeschieden werden. Hierbei kann die Abscheidung kathodisch und anodisch bzw. umgekehrt erfolgen. Es kann aber auch das 1. Tensid kathodisch oder anodisch auf dem Metall oder der Metallegierung niedergeschlagen und das 2. entgegengesetzt geladene Tensid durch eine chemische, d. h. stromlose Nachbehandlung aufgetragen werden und dadurch die unlösliche Verbindung bilden.Finally, an insoluble layer can be created by using cation-active and anion-active surfactants one after the other to be deposited. In this case, the deposition can take place cathodically and anodically or vice versa. But it can also the 1st surfactant is deposited cathodically or anodically on the metal or metal alloy and the 2nd oppositely charged surfactant by a chemical, d. H. electroless aftertreatment can be applied and thereby the insoluble Form connection.
109820/1933 bad ORIGINAL " A ' 109820/1933 bad ORIGINAL " A '
162H41162H41
Die elektrochemische Beschichtung erfolgt mit Gleichstrom, mit Wechselstrom oder mit überlagertem Gleichstrom. Die für die Abscheidung benötigten Spannungen liegen im allgemeinen zwischen 2 und 250 Volt, in bestimmten Ausnahmefällen bis 600 Volt. Die Anfangsstromdichte wird in dem Bereich zwischen 0,05 bis 20 A/dm2, in Ausnahmefällen bis auf 80 A/dm2 eingestellt. Die Abscheidungsdauer liegt in der Regel zwischen 2 und 60 Sek.The electrochemical coating is carried out with direct current, with alternating current or with superimposed direct current. The voltages required for the deposition are generally between 2 and 250 volts, in certain exceptional cases up to 600 volts. The initial current density is set in the range between 0.05 and 20 A / dm 2 , in exceptional cases up to 80 A / dm 2 . The deposition time is usually between 2 and 60 seconds.
Für eine gleichmäßige Schichtausbildung empfiehlt es sich, die Badflüssigkeit bzw. die zu behandelnden Gegenstände zu bewegen.For an even layer formation, it is advisable to to move the bath liquid or the objects to be treated.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Bad erhält vorzugsweise den Zusatz eines Komplexbildners, der mit den in Lösung gehenden Metallionen Komplexionen zu bilden vermag. Ebenfalls als zweckmäßig hat ee sich erwiesen, dem Bad zur Unterdrückung der Sauerstoff- bzw. WaBserstoffbildung an den zu überziehenden Gegenständen geeignete Verbindungen zuzusetzen. Das sind bei der anodischen überzugsbildung Sauerstoffakzeptoren, z. B. Hydrazin, oder bei der kathodischen Überzugsbildung Wasserstoffakzeptoren, wie z. B. Peroxyd.The bath to be used in the process according to the invention is retained preferably the addition of a complexing agent, the complex ions with the dissolving metal ions able to form. It has also proven to be useful to add the bath to suppress the oxygen resp. Hydrogen formation on the objects to be coated add suitable compounds. In the case of anodic coating formation, these are oxygen acceptors, e.g. B. hydrazine, or in the cathodic coating formation hydrogen acceptors, such as. B. peroxide.
Bei der Herstellung von : überzügen auf Aluminium, Magnesium oder deren Legierungen hat sich als anionaktives Tensid das Natriumsalz des Hzinusölschwefelsäureestere (Türkischrotöl) und als kationaktives Tensid das Octadecyloxymethylen-In the production of: coatings on aluminum, magnesium or their alloys, the sodium salt of Hzinus oil sulfuric acid ester (Turkish red oil) has proven to be an anionic surfactant and as a cationic surfactant, octadecyloxymethylene
10 9 8 2 0/193310 9 8 2 0/1933
- 5 - BAD ORlQiNAL- 5 - BAD ORlQiNAL
- 5 - I b 214- 5 - I b 214
pyridiniumchlorid als besonders zweckmäßig- erwiesen. Der Zusatz von Fluorid, wie Kaliumfluorid, uni die Einstellung auf einen pH-Wert im Bereich von 6 bis 14 führt zu einer weiter verbesserten Ausführungsform. .pyridinium chloride proved to be particularly useful. Of the Addition of fluoride, such as potassium fluoride, uni the setting to a pH in the range from 6 to 14 leads to a further improved embodiment. .
Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Möglichkeit, zusammen mit den Tensiden untergeordnete Mengen niedermolekularer bzw. hochmolekularer Substanzen mit organischer, metall— organischer oder anorganischer Struktur einzubauen. Beispiele hierfür sind öle, Fette, Wachse, Kunststoffe und Pigmente. Diese VerfahrensVariante ist möglich, da die Tenside ein sehr gutes Benetzungsvermögen für Fremdstoffe besitzen, diese in Schwebe halten und zu einer Wanderung innerhalb eines elektrischen Peldes zwingen.The process according to the invention gives the possibility, together with the surfactants, of subordinate amounts of low molecular weight or high-molecular substances with organic, organometallic or inorganic structure. Examples these include oils, fats, waxes, plastics and pigments. This process variant is possible because the Surfactants have a very good wetting power for foreign substances, keep them in suspension and cause them to migrate force within an electric field.
Bei der kathodischen oder anodischen Überzugsbildung von Metallen oder Metallegierungen kann eine starke Wärmeentwicklung eintreten, die einen Einfluß auf Aussehen und Dichte des Überzugs ausübt. Das Auftreten einer Schicht mit lackähnlicher Erscheinung kann z. B, eine Folge der Wärmeentwicklung sein.In the cathodic or anodic coating formation of Metals or metal alloys can generate a lot of heat, which has an influence on their appearance and density of the coating. The appearance of a layer with a paint-like appearance can, for. Legs Be a consequence of the heat development.
Durch Zusatz von Verlaufmitteln und/oder Weichmahern kann bei Mitverwendung organischer, metallorganischer bzw. anorganischer Verbindungen die Glätte der Schicht erhöht werden·By adding leveling agents and / or softeners, organic, organometallic or inorganic compounds the smoothness of the layer can be increased
10 9 8 2 0/1933 BAD ORIGINAL10 9 8 2 0/1933 BAD ORIGINAL
~6 " . 162H41~ 6 ". 162H41
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, Überzüge hoher Korrosionsbeständigkeit zu erzeugen. Außerdem stellenThe method according to the invention makes it possible to produce coatings with high corrosion resistance. In addition, ask
die Überzüge einen vorzüglichen Haftgrund für lacke oderThe coatings are an excellent primer for paints or
z. B. Kunststoffe dar, die nach herkömmlichen Verfahr en,/auf .z. B. plastics are, according to conventional procedures, / on.
mechanischem oder auch auf elektrochemischem Wege, aufgebracht werden können. ■mechanical or electrochemical means applied can be. ■
Die Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Ausführungsbe!spiele The examples explain the process according to the invention. Execution examples
Pur die Versuche wurden Bleche mit den Abmessungen 100 χ 100 χ 1 mm verwendet. Sie bestanden aus Eisen mit 0,05 $> Kohlenstoff bzw. Aluminium der Qualität 99,7 (weich).Sheets with the dimensions 100 100 χ 1 mm were used for the tests. They consisted of iron with $ 0.05> carbon or aluminum of quality 99.7 (soft).
Zur Vorbehandlung für die elektrochemische Beschichtung mit Tensiden wurden die Bleche zunächst in einem Bad der Zusammenset zungFor the pretreatment for the electrochemical coating with surfactants, the sheets were first placed in a bath Composition
15 g/l Natriumhydroxyd,
5 g/l Natriumkarbonat,
5 g/l Natriumeyanid,15 g / l sodium hydroxide,
5 g / l sodium carbonate,
5 g / l sodium yanide,
Hest Wasser,Have water
kathodisch entfettet. Die Prozeßdaten für die kathodische Entfettung waren:cathodically degreased. The process data for the cathodic Degreasing goods:
Spannung 10 Volt Voltage 10 volts
Stromdichte 8 A/dm2 Current density 8 A / dm 2
EntfettungBzeit 60 seeDegreasing time 60 seconds
BAD ORIGINAL Badtemperatur 20 CBATH ORIGINAL bath temperature 20 C
109820/1933109820/1933
Badvolumen 2 1 Gegenelektrode (Anode) V2A.Bath volume 2 1 counter electrode (anode) V2A.
Im Anschluß an die Entfettung wurden die Bleche mit Wasser geepült. 'Following the degreasing, the sheets were washed with water washed. '
Die elektrochemische Beschichtung mit Tensid erfolgte unter den in der Tabelle angegebenen Bedingungen· Beispiel 1 veranschaulicht die anodische Beschichtung von Aluminium mit dem Natriumsalz des Kizinusölschwefelsäurehalbesters (Türkischrotöl), einem anionaktiven Tensid· Beispiel 2 gibt die anodische Abscheidung eines höheren Alkylphosphorsäureesters eines anionaktiven Tenside auf Eisen wieder. Das Bad enthält außerdem als Sauerstoffakzeptor Hydrazin·The electrochemical coating with T enside was carried out under the conditions given in the table.Example 1 illustrates the anodic coating of aluminum with the sodium salt of the castor oil sulfuric acid half-ester (Turkish red oil), an anionic surfactant.Example 2 shows the anodic deposition of a higher alkyl phosphoric acid ester of an anionic surfactant on iron again. The bath also contains hydrazine as an oxygen acceptor
Beispiel 5 enthält die kathodische Abscheidung eines kationaktiven Fett Säurekondensationsproduktes auf Eisen. ■ ."■ ■ Example 5 contains the cathodic deposition of a cationic fatty acid condensation product on iron. ■. "■ ■
Beispiel 4 verdeutlicht die Beschichtung von Eisen. Es kommt ein wäßriges Bad zur Anwendung, das als nichtionogenea lensid ein Kondensationsprodukt aus Polyoxyäthylen und Polyoxypropylen enthält. Das Bad weist außerdem einen Zusatz von Hydrazin als Sauerstoffakzeptor auf. Beispiel 5 gibt die lensidabscheidung auf Aluminium in 2 Stufen wieder. In der X. Stufe wird das anionaktive Dinatriumoctadecylsulfosuccinat anodisch niedergeschlagen. In der nachfolgenden 2. Stufe erfolgt die kathodische Abscheidung von Octadecyloxymethylenpyridiniumchlorid, Example 4 illustrates the coating of iron. An aqueous bath is used which contains a condensation product of polyoxyethylene and polyoxypropylene as a nonionic lensid. The bath also has an addition of hydrazine as an oxygen acceptor. Example 5 shows the lenside deposition on aluminum in two stages. In the X. Stage the anion-active disodium octadecylsulfosuccinate is deposited anodically. In the following 2nd stage, the cathodic deposition of octadecyloxymethylene pyridinium chloride takes place,
einem kationaktiven Tensid.a cationic surfactant.
1098 20/19331098 20/1933
.- BAD.- BATH
Beispiel 6 beschreibt eine ebenfalls zweistufige Beschichtung, bei der in der 1. Stufe das anionaktive Dinatriumoctadecylsulfosuceinat unter Anwendung von Strom abgeschieden wird. In der 2. Stufe geschieht dann die Behandlung stromlos mit einem Bad, das das kationalctive Octadecyloxymethylenpyridiniumchlorid enthält. .Example 6 describes a two-stage coating, in the first stage the anion-active Disodium octadecyl sulfosuceinate is deposited using electricity. In the 2nd stage happens then electroless treatment with a bath containing the kationalctive octadecyloxymethylene pyridinium chloride contains. .
ßAD ORIGINALßAD ORIGINAL
„ , „, ■ 109820/1933",", ■ 109820/1933
'Jabelle « 9 -.'Jabelle' 9 -.
Bades (in°C)! Temperature of
Baths (in ° C)
(in Α/άη2)Initial current density
(in Α / άη 2 )
diche (in/u)
■ /Shift achieved
you (in / u)
■ /
• - ίο - 162H41• - ίο - 162H41
Bei den beschriebenen Versuchen wurden Schichten erzeugt,In the experiments described, layers were created
die haftfestg gleichmäßig und geschlossen ausgebildetthe haftfestg formed evenly and closed
sind und die einen vorzüglichen Korrosionsschutz aufweisen.and which have excellent corrosion protection.
BAD ORIGINAL - 11BATH ORIGINAL - 11
109820/1933109820/1933
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