DE19935337A1

DE19935337A1 - Partially coating metallic workpieces comprises completely or partially removing the lacquer in the regions to be coated, and subjecting the workpiece to a cathodic electro-dip lacquering on the regions to be coated

Info

Publication number: DE19935337A1
Application number: DE1999135337
Authority: DE
Inventors: Volker Plinke; Ulf Muntau
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-01

Abstract

Process for partially coating metallic workpieces, already coated with an electrically conducting lacquer, comprises completely or partially removing the lacquer (12) in the regions (16) to be coated, and subjecting the workpiece to a cathodic electro-dip lacquering on the regions to be coated. Preferred Features: A resistance of the electrically conducting lacquer produced above its layer thickness and a layer thickness of the new lacquer is adjusted above a height of an applied voltage during electro-dip coating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Beschichten bereits mit einem elektrisch leitfähigen Lack beschichteter metallischer Werkstücke.The invention relates to a method for partial coating with a electrically conductive paint on coated metallic workpieces.

Metallische Werkstücke, insbesondere Kraftfahrzeuganbauteile wie Autofelgen, werden aus ästhetischen Gründen und zum Schutz gegen korrosive Prozesse üblicherweise beschichtet. Zum Beschichten eignen sich insbesondere Lacke, die nach bekannten Verfahren auf das metallische Werkstück aufgebracht werden. Exemplarisch sei hier eine kathodische Elektrotauchlackierung genannt, die in besonders einfacher Weise eine großserientaugliche Fertigung erlaubt. Ein Verfahrensablauf der Elektrotauchlackierung kann dabei zahlreiche Prozeßschritte umfassen, wie beispielsweise ein Entfetten, eine Spritzreinigung, Beizen, Passivieren und Aktivieren einer Oberfläche des Werkstücks sowie Trocknen oder Einbrennen des Lackes.Metallic workpieces, in particular motor vehicle attachments such as car rims, are usually for aesthetic reasons and to protect against corrosive processes coated. Varnishes are particularly suitable for coating, according to known ones Process applied to the metallic workpiece. Here is an example called a cathodic electrodeposition coating, which is particularly simple a large-scale production allowed. A procedure of the Electrocoating can include numerous process steps, such as for example degreasing, spray cleaning, pickling, passivation and activation a surface of the workpiece and drying or baking the paint.

Eine Oberfläche des Lackes kann in vielfältiger Weise beschädigt werden. So können durch mechanische Beanspruchung Kratzer oder auch Risse entstehen. Insbesondere bei der Fertigung derartiger lackierter metallischer Werkstücke treten zusätzlich häufig Lackfehler auf, die einen Ausschuß und damit die Fertigungskosten erhöhen.A surface of the paint can be damaged in a variety of ways. So can mechanical stress can cause scratches or cracks. In particular in the production of such lacquered metallic workpieces also occur frequently Paint defects that increase rejects and thus manufacturing costs.

Beispielhaft seien hier genannt Läufer und Tropfen, die während des Trocknens/Einbrennens des Lackes, insbesondere an senkrechten Flächen des Werkstückes, entstehen. Des weiteren können durch Staubpartikel, die sich auf der Oberfläche ablagern und beim Trocknen/Einbrennen in den Lack mit eingeschlossen werden, Schmutzeinschlüsse auftreten.Examples include runners and drops that fall during the Drying / baking of the paint, especially on vertical surfaces of the Workpiece. Furthermore, dust particles that are on the Store the surface and include it in the paint when drying / baking inclusions.

Eine nachträgliche Behebung derartiger Schäden des Lackes ist sehr zeitaufwendig und kostenintensiv, da im allgemeinen eine zumindest weitestgehende Entlackung des Werkstückes notwendig ist. Ein partielles Beschichten durch die Elektrotauchlackierung ist im Falle isolierend wirkender Lacke nur möglich, wenn der Lack in dem zu beschichtenden Bereich vollständig abgetragen ist. Jedoch ist häufig ein Übergang zwischen dem ursprünglichen Lack und dem durch Elektrotauchlackierung neu aufgetragenen Lack sichtbar und führt damit nur zu minderwertig lackierten Werkstücken.A subsequent repair of such damage to the paint is very time consuming and cost-intensive, since in general an at least extensive stripping of the Workpiece is necessary. A partial coating by electrocoating is only possible in the case of insulating varnishes if the varnish in the coating area is completely removed. However, there is often a transition between the original paint and the new one by electrocoating applied paint is visible and thus only leads to inferior painted Workpieces.

Ferner ist es bekannt, Lacke durch Beigabe von Additiven, wie beispielsweise Graphit, elektrisch leitfähig zu machen. Nach dem Beschichten des metallischen Werkstücks und Trocknen oder Einbrennen des elektrisch leitfähigen Lackes stellt die Lackschicht einen Widerstand dar. Eine Höhe des Widerstands läßt sich über die Schichtdicke des Lackes einstellen und ist selbstverständlich abhängig von den verwendeten Komponenten des Lackes und ihrer Zusammensetzung.It is also known to coat lacquers by adding additives, such as graphite, to make it electrically conductive. After coating the metallic workpiece and Drying or baking of the electrically conductive paint sets the paint layer Resistance represents. A level of resistance can be determined via the layer thickness of the lacquer adjust and is of course dependent on the components used Lacquer and its composition.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das, es erlaubt, Lack gezielt in ausgewählten Bereichen bereits lackierter metallischer Werkstücke in definierter Art und Weise aufzubringen.The invention has for its object to provide a method that it allows targeted painting of already painted metallic in selected areas Apply workpieces in a defined manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zum partiellen Beschichten bereits mit einem elektrisch leitfähigen Lack beschichteter metallischer Werkstücke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß
According to the invention, this object is achieved by the method for partial coating of metallic workpieces already coated with an electrically conductive lacquer with the features of claim 1. As a result of that

a) the paint in the areas to be coated in whole or in part is removed and
b) subsequently the workpiece of a cathodic electrocoating to the areas to be partially coated,

ist es möglich, nachträglich nach einer ersten Lackierung mit dem elektrisch leitfähigen Lack zumindest partiell einen neuen Lack mittels Elektrotauchlackierung aufzutragen.it is possible to retrofit after the first painting with the electrically conductive Apply at least partially a new coat of paint using electro-dip coating.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann dabei eine Schichtdicke des neuen Lackes in den partiell zu beschichtenden Bereichen durch eine Höhe einer angelegten Spannung während der Elektrotauchlackierung eingestellt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß ein Widerstand des bereits vorhandenen leitfähigen Lackes über seine Schichtdicke gegeben ist. Üblicherweise wird die Spannung dabei derart gewählt, daß in den nicht partiell zu beschichtenden Bereichen des Werkstückes noch kein Strom fließen kann, so daß ein Abscheidungsprozeß durch Koagulation von gelösten Lackpartikeln lediglich in den partiell zu beschichtenden Bereichen erfolgt. In a preferred embodiment of the method, a layer thickness of new paint in the areas to be coated by a height of one applied voltage can be set during electrocoating. this will thereby allowing a resistance of the existing conductive paint is given over its layer thickness. Usually, the tension becomes like this chosen that still in the areas of the workpiece not to be partially coated no current can flow, so a deposition process by coagulation of dissolved paint particles only in the areas to be coated.

Der Umfang des Abscheidungsprozesses in den partiell zu beschichtenden Bereichen ist wiederum abhängig von der Schichtdicke des gegebenenfalls noch vorhandenen elektrisch leitfähigen Lackes, denn diese bestimmt damit auch die Größe des die Koagulation initüerenden Stromes. So scheiden sich mit wachsendem Abstand einer Oberfläche des elektrisch leitfähigen Lackes von einer Oberfläche des Werkstückes weniger den neuen Lack bildende Partikel ab.The scope of the deposition process in the areas to be partially coated is again depending on the layer thickness of any still present electrically conductive paint, because this also determines the size of the Coagulation of initiating current. So, with increasing distance, one separates Surface of the electrically conductive paint from a surface of the workpiece less particles that form the new paint.

Ein maximaler Widerstand des elektrisch leitfähigen Lackes ist über die Schichtdicke in den nicht partiell zu beschichtenden Bereichen gegeben. Beim Überschreiten der angelegten Spannung während der Elektrotauchlackierung über eine Grenzspannung kann auch dieser Widerstand überwunden werden, und es ist demnach möglich, eine Lackabscheidung auch in den nicht partiell zu beschichtenden Bereichen zu initiieren (Überbeschichtung). Auf diese Weise ist es möglich, die Lackierung des metallischen Werkstückes optisch noch einheitlicher zu gestalten beziehungsweise zusätzliche Lackschichten zur Erzielung optischer Effekte oder zur Erhöhung einer Korrosionsbeständigkeit aufzubringen.A maximum resistance of the electrically conductive lacquer is over the layer thickness in given the areas not to be partially coated. When exceeding the applied voltage during electrodeposition painting via a limit voltage this resistance can also be overcome and it is therefore possible to Initiate paint deposition also in the areas that cannot be partially coated (Overcoating). In this way it is possible to paint the metallic To make the workpiece optically even more uniform or additional Lacquer layers to achieve optical effects or to increase one Apply corrosion resistance.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred refinements of the invention result from the remaining ones in the features mentioned in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described in an exemplary embodiment based on the associated Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein mit einem elektrisch leitfähigen Lack beschichtetes metallisches Werkstück in einem partiell zu beschichtenden Bereich während einer Elektrotauchlackierung und Fig. 1 is a schematic sectional view through a metallic workpiece coated with an electrically conductive paint in an area to be partially coated during an electrocoat and

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des Werkstückes mit einem weiteren partiell zu beschichtenden Bereich. Fig. 2 is a schematic sectional view of the workpiece with a further area to be partially coated.

Die Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch ein metallisches Werkstück 10, das bereits mit einem elektrisch leitfähigen Lack 12 an seiner Oberfläche 14 beschichtet ist. Als metallische Werkstücke 10 eignen sich insbesondere Kraftfahrzeuganbauteile, wie beispielsweise Autofelgen aus Stahl. Fig. 1 shows a sectional view through a metallic workpiece 10, which is already coated with an electrically conductive coating 12 on its surface 14. Motor vehicle attachments such as steel car rims are particularly suitable as metallic workpieces 10 .

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der elektrisch leitfähige Lack 12 in einem partiell zu beschichtenden Bereich 16 zunächst ganz oder teilweise abgetragen. Der Bereich 16 kann dabei derart gewählt werden, daß beispielsweise während einer Fertigung auftretende Lackschäden abgetragen werden. Die Abtragung kann beispielsweise von Hand mit einem geeigneten Schleifsystem erfolgen.According to the method according to the invention, the electrically conductive lacquer 12 is initially completely or partially removed in a region 16 to be partially coated. The area 16 can be selected such that, for example, paint damage occurring during production is removed. The removal can be done, for example, by hand using a suitable grinding system.

Fertigungsbedingte Lackschäden sind beispielsweise Läufer oder Tropfen, die während einer Trocknung oder eines Einbrennens des Lackes durch über senkrechte Flächen des Werkstückes 10 fließende Lacktropfen entstehen können. Weiterhin bilden sich durch Staubpartikel und sogenannte Kocher (kleine Bläschen) Unebenheiten im Bereich des Lackes, die einerseits einen Angriffspunkt für korrosive Prozesse bieten und andererseits als optisch störend empfunden werden können. Neben diesen fertigungsbedingten Lackschäden können selbstverständlich auch Lackschäden behoben werden, die zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise infolge mechanischer Beanspruchung (Kratzer, Risse), entstanden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch zur gezielten Auftragung von zusätzlichen Lacken genutzt werden, als Mittel der optischen Gestaltung oder zur Erhöhung einer Korrosionsbeständigkeit. Es ist somit nicht notwendig, zur Abscheidung einen Lack gleicher Zusammensetzung mit dem bereits auf dem Werkstück 10 vorhandenen elektrisch leitfähigen Lack 12 einzusetzen.Manufacturing-related paint damage is, for example, runners or drops, which can occur during drying or baking of the paint due to paint drops flowing over vertical surfaces of the workpiece 10 . Furthermore, dust particles and so-called stoves (small bubbles) form bumps in the area of the paint, which on the one hand offer a point of attack for corrosive processes and on the other hand can be perceived as optically disturbing. In addition to this paint damage caused by production, it is of course also possible to repair paint damage that occurred later, for example as a result of mechanical stress (scratches, cracks). However, the method according to the invention can also be used for the targeted application of additional paints, as a means of optical design or to increase corrosion resistance. It is therefore not necessary to use a lacquer of the same composition with the electrically conductive lacquer 12 already present on the workpiece 10 for the deposition.

Nach der Abtragung des Lackes 12 in dem partiell zu beschichtenden Bereich 16 wird das Werkstück 10 zur Vorbereitung der kathodischen Elektrotauchlackierung dem üblichen Verfahrensablauf unterworfen. Eine solche Vorbehandlung kann beispielsweise aufeinanderfolgende Prozeßschritte umfassen, wie eine Entfettung mittels heiß- und hochalkalischer Reiniger, ein Tauchspülen mit sauberem Wasser, ein Beizen der Oberfläche 14 mit einer auf Phosphorsäure basierenden Metallbeize, ein Aktivieren der Oberfläche 14 zur Erhöhung einer Keimbildung, eine Phosphatierung mit wäßrig-sauren phosphathaltigen Lösungen zur Erzeugung einer festhaftenden Schicht aus Phosphaten und ein Passivieren der Oberfläche 14.After the removal of the paint 12 in the area 16 to be partially coated, the workpiece 10 is subjected to the usual process sequence in preparation for the cathodic electrocoating. Such a pretreatment can include, for example, successive process steps, such as degreasing using hot and highly alkaline cleaners, immersion rinsing with clean water, pickling the surface 14 with a metal pickle based on phosphoric acid, activating the surface 14 to increase nucleation, and phosphating aqueous acidic phosphate-containing solutions for producing a firmly adhering layer of phosphates and passivating the surface 14 .

Das Abscheiden des neu aufzubringenden Lackes erfolgt durch kathodische Elektrotauchlackierung. Die Fig. 1 zeigt das Werkstück 10 während eines solchen Prozeßschrittes. Das Werkstück 10 wird ganz oder teilweise in ein die Lackpartikel 18 enthaltenes Wassergemisch getaucht. Die in dem Bereich 16 abzuscheidenden Lackpartikel 18 werden dabei zunächst durch eine sogenannte Neutralisationsreaktion mit organischen Säuren (zum Beispiel Essigsäure) ionisiert und damit in einen wasserlöslichen Zustand überführt. An das Werkstück 10 und einer hier nicht dargestellten Gegenelektrode wird eine Spannung angelegt, in deren Folge ein elektrischer Strom durch Elektrophorese das Wasser zersetzt. Das Werkstück 10 wird als Kathode geschaltet, und an einer Grenzfläche 20 entstehen sofern ein Strom fließt Hydroxylionen, die eine Umkehrung der Neutralisationsreaktion bewirken und damit zu einer Koagulation der Partikel 18 führen.The new paint to be applied is deposited by cathodic electrocoating. Fig. 1 shows the workpiece 10 during such a process step. The workpiece 10 is wholly or partially immersed in a water mixture containing the paint particles 18 . The paint particles 18 to be separated in the region 16 are first ionized by a so-called neutralization reaction with organic acids (for example acetic acid) and thus converted into a water-soluble state. A voltage is applied to the workpiece 10 and a counter electrode, not shown here, as a result of which an electrical current decomposes the water by electrophoresis. The workpiece 10 is switched as a cathode and hydroxyl ions are formed at an interface 20 if a current flows, which reverses the neutralization reaction and thus leads to a coagulation of the particles 18 .

Ein Umfang der Abscheidung hängt damit stark von den an der Grenzfläche 20 fließenden Strömen ab. Aus den Fig. 1 und 2 wird ersichtlich, daß hierbei auch im Bereich einer Oberfläche 22 des elektrisch leitfähigen Lackes 12 eine Abscheidung der Partikel 18 erfolgt. Der Lack 12 stellt damit einen Widerstand dar, dessen Höhe durch eine Schichtdicke d des Lackes 12 gegeben ist. So muß gemäß der Fig. 2 zur Initiierung der Koagulation der Partikel 18 die angelegte Spannung zumindest derart hoch gewählt werden, daß sich der aus der Schichtdicke d₁ ergebende Widerstand im partiell zu beschichtenden Bereich 16 überwunden werden kann. Deutlich wird dabei auch, daß die Abscheidung an der Oberfläche 22 des Lackes 12 in ihrem Umfang mit zunehmender Schichtdicke d bei einer gegebenen Spannung abfällt. Somit findet mit wachsendem Abstand der Oberfläche 22 des Lackes 12 zur Oberfläche 14 des Werkstückes 10 eine verminderte Abscheidung der Partikel 18 statt. Letztendlich ist es auf diese Weise möglich, die Abscheidung des neuen Lackes derart zu steuern, daß der partiell zu beschichtende Bereich 16 nach dem Trocknen/Einbrennen die gleiche Schichtdicke aufweist wie der bereits vorhandene Lack 12.The extent of the deposition thus depends strongly on the currents flowing at the interface 20 . It can be seen from FIGS. 1 and 2 that the particles 18 are also deposited in the area of a surface 22 of the electrically conductive lacquer 12 . So that the varnish 12 represents a resistor whose height with a layer thickness d of the coating material 12 is provided. Thus, FIG. 2, the applied voltage must be at least so high chosen to initiate the coagulation of the particles 18, that the layer thickness d from the ₁ resultant resistance can be partially overcome to be coated region 16 in accordance with. It also becomes clear that the deposition on the surface 22 of the lacquer 12 decreases in scope with increasing layer thickness d at a given voltage. Thus, with increasing distance between the surface 22 of the lacquer 12 and the surface 14 of the workpiece 10, there is less separation of the particles 18 . Ultimately, it is possible in this way to control the deposition of the new paint in such a way that the area 16 to be partially coated after drying / baking has the same layer thickness as the paint 12 already present.

Ein maximaler Widerstand des elektrisch leitfähigen Lackes 12 ist über die Schichtdicke d_max in den nicht partiell zu beschichtenden Bereichen 24 gegeben. Überschreitet die angelegte Spannung während der Elektrotauchlackierung eine Grenzspannung, bei der auch dieser maximale Widerstand überwunden werden kann, so erfolgt eine Lackabscheidung zusätzlich in den nicht partiell zu beschichtenden Bereichen 24 (Überbeschichtung). Dies kann beispielsweise vorteilhaft zur Erhöhung einer optischen Einheitlichkeit genutzt werden.A maximum resistance of the electrically conductive lacquer 12 is given via the layer thickness d _max in the areas 24 which are not to be partially coated. If the voltage applied during the electrocoating process exceeds a limit voltage at which this maximum resistance can also be overcome, then a paint is additionally deposited in the areas 24 which are not to be partially coated (overcoating). This can be used advantageously, for example, to increase optical uniformity.

An die Elektrotauchlackierung schließen sich die üblichen, dem Verfahrensablauf der Elektrotauchlackierung gängigen Prozeßschritte an, wie ein Trocknen oder Einbrennen des Lackes.The electrodeposition coating is followed by the usual process sequence of Electrocoating involves common process steps such as drying or baking of the paint.

Claims

1. A method for partial coating of metallic workpieces already coated with an electrically conductive lacquer, characterized in that

a) the paint ( 12 ) in the areas to be coated ( 16 ) is completely or partially removed and
b) the workpiece ( 10 ) is subsequently subjected to cathodic electrocoating at the areas ( 16 ) to be partially coated.

2. The method according to claim 1, characterized in that a resistance of the electrically conductive lacquer ( 12 ) is given over its layer thickness (d) and a layer thickness of the new lacquer is set via a level of an applied voltage during the electrocoating.

3. The method according to claim 2, characterized in that a maximum resistance of the electrically conductive lacquer ( 12 ) over a layer thickness (d _max ) is given in the areas ( 24 ) not to be partially coated, and when the voltage is exceeded, a lacquer separation via a limit voltage also takes place in the areas ( 24 ) which are not to be partially coated (overcoating).

4. Use of the method according to one of the preceding claims, characterized in that motor vehicle attachments, in particular car rims, are used as metallic workpieces ( 10 ).