DE202008010569U1 - Anti-corrosion coating with two zinc layers - Google Patents
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Abstract
Gegenstand
mit einer Korrosionsschutzbeschichtung mit
einer ersten Zinkschicht
mit einer Dicke von mindestens 4 μm,
abgeschieden aus einem sauren galvanischen Bad, und
unmittelbar
auf der ersten einer zweiten Zinkschicht mit einer Dicke von mindestens
5 μm, abgeschieden
aus einem alkalischen galvanischen Bad.An article with a corrosion protection coating with
a first zinc layer having a thickness of at least 4 microns, deposited from an acid plating bath, and
directly on the first of a second zinc layer with a thickness of at least 5 microns, deposited from an alkaline galvanic bath.
Description
Die Erfindung betrifft eine Korrosionsschutzbeschichtung mit Zink.The The invention relates to a corrosion protection coating with zinc.
Zinkschichten als Korrosionsschutz von metallischen Gegenständen sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt, ebenso Verfahren zum Abscheiden einer solchen Zinkschicht aus einem galvanischen Bad.zinc coatings as corrosion protection of metallic objects are known in the art well known, as well as methods for depositing such Zinc layer from a galvanic bath.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Korrosionsschutzbeschichtung anzugeben.Of the Invention is based on the problem, an improved corrosion protection coating specify.
Die Erfindung löst das Problem mit einer Korrosionsschutzbeschichtung mit einer ersten Zinkschicht mit einer Dicke von mindestens 4 μm, abgeschieden aus einem sauren galvanischen Bad, und unmittelbar auf der ersten einer zweiten Zinkschicht mit einer Dicke von mindestens 5 μm, abgeschieden aus einem alkalischen galvanischen Bad.The Invention solves the problem with a corrosion protection coating with a first Zinc layer with a thickness of at least 4 μm, deposited from an acidic layer galvanic bath, and immediately on the first of a second layer of zinc with a thickness of at least 5 μm, deposited from an alkaline galvanic bath.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und ergeben sich des weiteren aus der folgenden Beschreibung. Die Offenbarung ist dabei auch im Hinblick auf die Verwendung eines Gegenstandes, der eine erfindungsgemäße Beschichtung aufweist, zu verstehen.preferred Embodiments of the invention are specified in the dependent claims and will be apparent from the following description. The Revelation is also with regard to the use of a Object, having a coating according to the invention to understand.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, mit einer gut haftenden und strapazierfähigen Zinkbeschichtung den Korrosionsschutz zu verbessern, indem direkt aufeinander folgend zwei Zinkschichten aus einem sauren und einem alkalischen galvanischen Bad jeweils von zumindest einer gewissen Dicke abgeschieden werden.Of the Invention is based on the idea, with a well-adhering and durable zinc coating to improve the corrosion protection by directly following each other two zinc layers of an acidic and an alkaline galvanic Bad are each deposited by at least a certain thickness.
Dabei kann eine solche Zinkbeschichtung dem Korrosionsschutz eines Gegenstandes mit metallischer Oberfläche, die vorzugsweise eisenhaltig, beispielsweise aus Stahl, ist, dienen.there Such a zinc coating can protect against corrosion of an object with a metallic surface, which is preferably ferrous, for example, steel, serve.
Die erfindungsgemäße Korrosionsschutzbeschichtung weist zwei unmittelbar aufeinander folgende Zinkschichten auf, von denen die erste Zinkschicht aus einem wäss rigen sauren und die zweite Zinkschicht aus einem wässrigen alkalischen galvanischen Bad abgeschieden wird. Diese beiden galvanischen Badtypen zur Abscheidung von Zinkschichten sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei die Erfindung maßgeblich in der angegebenen Kombination und Dicke der Schichten, abgeschieden aus jeweils unterschiedlichen Bädern, liegt.The Corrosion protection coating according to the invention has two directly successive zinc layers, from those the first zinc layer of a aqueous acidic and the second zinc layer from an aqueous alkaline galvanic bath is deposited. These two galvanic Bath types for the deposition of zinc layers are basically out known in the art, the invention being relevant in the specified combination and thickness of the layers deposited from each different bathrooms, lies.
Die aus einem wässrigen sauren Bad abgeschiedene Zinkschicht weist zumindest im Vergleich zu der aus einem alkalischen Bad abgeschiedenen Schicht eine sehr gute Oberflächenhaftung, insbesondere auch auf Stahl auf, kann jedoch eine rissige, säulenartige Oberfläche zeigen. Dagegen weist eine aus einem alkalischen Bad abgeschiedene Zinkschicht eine quasiamorphe geschlossene Oberfläche von vergleichsweise hoher Härte jedoch geringerer Duktilität auf, die bei einer mechanischen Belastung vergleichsweise leicht aufreißen oder sich auch von dem beschichteten Material ablösen kann. Erst durch die erfindungsgemäße Kombination der ersten Zinkschicht mit der unmittelbar folgenden zweiten Zinkschicht kann bei den erfindungsgemäßen Schichtdicken ein deutlich verbesserter Korrosionsschutz erreicht werden. Dabei zeigt sich besonders deutlich ein Synergieeffekt, wobei die erste (duktile) Zinkschicht insbesondere eine sehr gute Haftung auf dem beschichteten Gegenstand gewährleistet, mechanische Stauchungen oder Dehnungen abfangen kann und als Haftvermittler für die zweite Zinkschicht dient, die eine geschlossene Oberfläche der gesamte Beschichtung von größerer Härte schafft.The from an aqueous acid bath deposited zinc layer exhibits, at least in comparison to the deposited from an alkaline bath layer a very good Surface adhesion, especially on steel, but may be a cracked, columnar surface demonstrate. In contrast, one deposited from an alkaline bath Zinc layer a quasi-amorphous closed surface of comparatively high hardness but lower ductility on, in a mechanical load comparatively easily rip or it may also detach from the coated material. Only by the combination according to the invention the first zinc layer with the immediately following second zinc layer can at the layer thicknesses according to the invention a significantly improved corrosion protection can be achieved. there shows particularly clearly a synergy effect, with the first (ductile) zinc layer in particular a very good adhesion to the coated Ensures the object can absorb mechanical compressions or strains and as a bonding agent for the second zinc layer serving a closed surface of entire coating of greater hardness creates.
Dabei beträgt die Dicke der ersten Zinkschicht mindestens 4 μm, 5 μm oder 6 μm und die Dicke der zweiten Zinkschicht in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 5 μm, 7 μm, 9 μm oder 10 μm.there is the thickness of the first zinc layer is at least 4 μm, 5 μm or 6 μm and the thickness of the second one Zinc layer in this order increasingly preferred at least 5 μm, 7 μm, 9 μm or 10 μm.
Für einen hinreichenden Korrosionsschutz und gute Schichtmorphologie kann die Schichtdicke der ersten Zinkschicht in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 15 μm, 12 μm, 10 μm oder 8 μm und die Dicke der zweiten Zinkschicht in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 25 μm, 22 μm, 20 μm oder 18 μm sein.For one adequate corrosion protection and good layer morphology can the layer thickness of the first zinc layer in this order increasingly preferably at most 15 microns, 12 microns, 10 microns or 8 microns and the Thickness of the second zinc layer in this order increasingly preferred be at most 25 microns, 22 microns, 20 microns or 18 microns.
Das wässrig saure galvanische Bad weist vorzugsweise einen pH-Wert von in diesen Reihenfolgen zunehmend bevorzugt mindestens 4,5, 4,8 oder 4,9 und höchstens 5,8, 5,5 oder 5,3 auf.The aqueous Acid plating bath preferably has a pH of in these Sequences increasingly preferred at least 4.5, 4.8 or 4.9 and at the most 5.8, 5.5 or 5.3.
Das wässrig alkalische galvanische Bad weist vorzugsweise einen pH-Wert von mindestens 12 und höchstens 14 auf, wobei hier ein pH-Wert von über 13 besonders bevorzugt ist.The aqueous alkaline galvanic bath preferably has a pH of at least 12 and at most 14, with a pH above 13 being particularly preferred is.
Die galvanische Behandlungsdauer zum Abscheiden der ersten Zinkschicht kann in diesen Reihenfolgen zunehmend bevorzugt mindesten 4 min, 6 min, 8 min oder 10 min und höchstens 30 min, 27 min, 24 min oder 20 min betragen. Dabei ist eine Badtemperatur von mindestens 12°C oder 20°C und höchstens 35°C oder 30°C bevorzugt.The Galvanic treatment time for depositing the first zinc layer may be more preferably at least 4 minutes in these orders, 6 min, 8 min or 10 min and at most 30 min, 27 min, 24 min or 20 min. This is a bath temperature of at least 12 ° C or 20 ° C and at most 35 ° C or 30 ° C preferred.
Die Behandlungsdauer zum Abscheiden der zweiten Zinkschicht aus dem alkalischen Bad kann in diesen Reihenfolgen zunehmend bevorzugt mindestens 15 min, 18 min oder 20 min und höchstens 45 min, 42 min oder 40 min betragen. Auch das alkalische Bad hat dabei vorzugsweise eine Temperatur von mindestens 15°C oder 20°C und höchstens 40°C oder 30°C.The treatment time for depositing the second zinc layer from the alkaline bath may be increasingly preferably at least 15 minutes, 18 minutes or 20 minutes and at most 45 minutes, 42 minutes or 40 minutes in these orders. Also, the alkaline bath preferably has a temperature of at least 15 ° C or 20 ° C and not more than 40 ° C or 30 ° C.
Die Stromdichte bei der galvanischen Abscheidung der ersten Zinkschicht in dem sauren Bad beträgt vorzugsweise mindestens 0,3 A/dm2 und höchstens 2,5 A/dm2, und zwar vorzugsweise bei einer Spannung zwischen 1,5 V und 5 V. Die Stromdichte in dem alkalischen Bad beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 A/dm2 und höchstens 5 A/dm2, und zwar bevorzugt bei einer Spannung von mindestens 3 V und höchstens 8 V.The current density in the electrodeposition of the first zinc layer in the acidic bath is preferably at least 0.3 A / dm 2 and at most 2.5 A / dm 2 , preferably at a voltage between 1.5 V and 5 V. The current density in the alkaline bath is preferably at least 0.5 A / dm 2 and at most 5 A / dm 2 , preferably at a voltage of at least 3 V and at most 8 V.
Das
saure galvanische Bad weist vorzugsweise in diesen Reihenfolgen
zunehmend bevorzugt
mindestens 10 g/l, 20 g/l, 25 g/l oder
30 g/l und höchstens
60 g/l, 45 g/l oder 40 g/l Zink,
mindestens 80 g/l, 100 g/l
oder 120 g/l und höchstens 200
g/l, 180 g/l oder 160 g/l Chlorid und
mindestens 10 g/l, 15
g/l, 20 g/l oder 25 g/l und höchstens
40 g/l oder 35 g/l Borsäure
auf.The acid plating bath is preferably increasingly preferred in these orders
at least 10 g / l, 20 g / l, 25 g / l or 30 g / l and at most 60 g / l, 45 g / l or 40 g / l zinc,
at least 80 g / l, 100 g / l or 120 g / l and not more than 200 g / l, 180 g / l or 160 g / l chloride and
at least 10 g / l, 15 g / l, 20 g / l or 25 g / l and at most 40 g / l or 35 g / l boric acid.
Ferner
kann das saure galvanische Bad zusätzlich in den jeweiligen Reihenfolgen
zunehmend bevorzugt
mindestens 0,5 ml/l oder 0,8 ml/l und höchstens
2 ml/l oder 1,5 ml/l organischen Glanzzusatz und/oder
mindestens
30 ml/l und höchstens
80 ml/l oder 50 ml/l organische Tenside aufweisen.Furthermore, the acid plating bath may additionally be increasingly preferred in the respective orders
at least 0.5 ml / l or 0.8 ml / l and not more than 2 ml / l or 1.5 ml / l organic brightener additive and / or
at least 30 ml / l and not more than 80 ml / l or 50 ml / l of organic surfactants.
Dabei kann das saure Bad eine wässrige Lösung sein, die besonders bevorzugt bis auf eventuelle Verunreinigungen ausschließlich die zuvor genannten Komponenten aufweist.there the acid bath can be a watery solution which are particularly preferred except for any impurities exclusively having the aforementioned components.
Das
alkalische galvanische Bad kann in diesen Reihenfolgen zunehmend
bevorzugt
mindestens 5 g/l oder 10 g/l und höchstens
20 g/l oder 14 g/l Zink,
mindestens 50 g/l oder 100 g/l und
höchstens
200 g/l oder 140 g/l eines alkalischen Zusatzes aufweisen, wobei
der alkalische Zusatz beispielsweise NaOH sein kann.The alkaline plating bath may be increasingly preferred in these orders
at least 5 g / l or 10 g / l and not more than 20 g / l or 14 g / l zinc,
at least 50 g / l or 100 g / l and at most 200 g / l or 140 g / l of an alkaline additive, wherein the alkaline additive may be, for example, NaOH.
Ferner
kann das alkalische Bad in diesen Reihenfolgen zunehmend bevorzugt
zusätzlich
mindestens
8 ml/l oder 10 ml/l und höchstens
20 ml/l oder 15 ml/l eines organischen Glanzträgers und/oder
mindestens
0,5 ml/l und höchstens
3 ml/l oder 2 ml/l eines organischen Glanzverstärkers aufweisen.Further, the alkaline bath in these orders may be increasingly preferred in addition
at least 8 ml / l or 10 ml / l and not more than 20 ml / l or 15 ml / l of an organic luster carrier and / or
at least 0.5 ml / l and at most 3 ml / l or 2 ml / l of an organic gloss enhancer.
Auch das alkalische galvanische Bad liegt vorzugsweise als wässrige Lösung vor und kann in einer besonders bevorzugten Ausführung neben eventuellen Verunreinigungen höchstens die zuvor genannten Komponenten in wässriger Lösung aufweisen.Also the alkaline galvanic bath is preferably in the form of an aqueous solution and, in a particularly preferred embodiment, besides any impurities at the most having the aforementioned components in aqueous solution.
Vorzugsweise wird nach dem Abscheiden der ersten Zinkschicht der zu beschichtende Gegenstand gespült, und zwar günstigerweise zumindest mit Wasser. Ebenso kann ein Spülen nach dem Abscheiden der zweiten galvanischen Zinkschicht erfol gen. Ferner ist eine Reinigung des zu beschichtenden Gegenstandes vor dem Abscheiden der ersten Zinkschicht vorteilhaft, wobei hier, insbesondere auch in Abhängigkeit des Materials des zu beschichtenden Gegenstandes, aus dem Stand der Technik zahlreiche Reinigungsverfahren bekannt sind. Auch kann zur Verbesserung des galvanischen Abscheidungsprozesses jeweils das galvanische Bad und/oder auch der zu beschichtende Gegenstand in dem Bad bewegt werden.Preferably becomes after deposition of the first zinc layer to be coated Rinsed item, Conveniently at least with water. Likewise, a rinse after depositing the second galvanic zinc layer suc conditions. Furthermore, a cleaning of the article to be coated prior to depositing the first zinc layer advantageous, in which case, in particular also depending the material of the object to be coated, from the state The art of numerous cleaning methods are known. Also can for improving the electrodeposition process, respectively the galvanic bath and / or the object to be coated be moved in the bathroom.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Beschichtung kann (insbesondere unmittelbar) auf die zweite Zinkschicht eine Dickschichtpassivierung folgen, wobei diese in einem chemischen Prozess in einem weiteren Bad aufgetragen werden kann. Durch eine solche zusätzliche Dickschichtpassivierung kann die mechanische Widerstandsfähigkeit der gesamten Beschichtung zusätzlich erhöht werden. Ebenso kann ein zusätzlicher Schutz gegen chemische Einflüsse erzielt werden.at an advantageous embodiment the coating can (especially directly) to the second Zinc layer followed by a thick layer passivation, these in be applied to a chemical process in another bath can. By such an additional Thick film passivation can increase the mechanical resistance the entire coating in addition elevated become. Likewise, an additional Protection against chemical influences be achieved.
Ebenso kann auch unmittelbar auf die zweite Zinkschicht oder auch unmittelbar auf die Dickschichtpassivierung folgend ein Lack aufgetragen werden. Dadurch lassen sich in bekannter Weise ebenfalls die mechanische Widerstandsfähigkeit und/oder der Schutz gegen chemische Einflüsse verbessern. Dabei kann der Lack durch elektrochemisches Tauchlackieren aufgetragen werden, vorzugsweise durch kathodisches Tauchlackieren, das auch als KTL-Beschichtung bezeichnet wird und aus dem Stand der Technik bekannt ist.As well can also directly on the second zinc layer or directly Following the thick-film passivation following a paint are applied. This can be in a known manner also the mechanical Resilience and / or the protection against chemical influences improve. In this case, the paint by electrochemical dip coating be applied, preferably by cathodic dip coating, which is also referred to as KTL coating and from the state the technique is known.
Ein Gegenstand, der zumindest die beiden erfindungsgemäßen galvanischen Zinkschichten aufweist, kann als Bestandteil eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden, und zwar besonders bevorzugt als ein Bauteil, das von unterhalb des Fahrzeuges aus frei zugänglich ist. Dabei kann es ein Fahrzeugteil aus nicht rostfreiem Stahl sein und erfindungsgemäß vor Feuchtigkeit, korrosiven Substanzen wie beispielsweise Salz, aber auch mechanischen Einwirkungen auf seine Oberfläche geschützt sein. Besonders bevorzugt kann dabei ein Bestandteil einer Kfz-Bodengruppe, insbesondere ein Teil eines Antriebssystems oder einer Radaufhängung, beispielsweise ein Fahrschemel, eine erfindungsgemäße Beschichtung aufweisen.One Subject, the at least the two inventive galvanic Zinc layers, can be used as part of a motor vehicle be particularly preferred as a component from below of the vehicle from freely accessible is. It may be a vehicle part made of stainless steel and according to the invention from moisture, corrosive substances such as salt, but also mechanical Impacts on its surface protected be. Particularly preferred may be a component of a motor vehicle floor, in particular a part of a drive system or a suspension, for example a subframe, have a coating according to the invention.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen, insbesondere auch mit der vorhergehenden Beschreibung, erfindungswesentlich sein können.in the Below, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments, in which the individual features in other combinations, in particular also with the preceding description, be essential to the invention can.
Ein aus einem nicht rostfreien Stahlblech gefertigter Fahrschemel wird in einer ersten Behandlung gereinigt, insbesondere entfettet und von Oberflächenoxiden befreit. Nach einem Spülvorgang in Wasser wird er in einem sauren galvanischen Bad bei 28°C mit einem Strom von 0,6 A/dm2 unter einer Spannung von 2,7 V bei einer Behandlungsdauer von 15 min verzinkt. Das Bad mit einem pH-Wert von 5,0 besteht hier aus einer wässrigen Lösung von 35 g/l Zink, 140 g/l Chlorid, 30 g/l Borsäure, 1,2 ml/l organischem Glanzzusatz und 40 ml/l organischen Tensiden. In diesem Bad wird eine erste duktile gut haftende Zinkschicht von oberflächenrissiger Struktur von etwa 7 μm aufgetragen und der Achsschemel anschließend in Wasser gespült.A subframe made of a non-stainless steel sheet is cleaned in a first treatment, in particular degreased and freed from surface oxides. After rinsing in water, it is galvanized in an acid plating bath at 28 ° C with a current of 0.6 A / dm 2 under a voltage of 2.7 V at a treatment time of 15 min. The bath with a pH of 5.0 consists here of an aqueous solution of 35 g / l zinc, 140 g / l chloride, 30 g / l boric acid, 1.2 ml / l organic brightener and 40 ml / l organic surfactants. In this bath, a first ductile well-adhering zinc layer of surface-cracked structure of about 7 microns is applied and then rinsed the steering column in water.
Unmittelbar im Anschluss erfolgt eine weitere galvanische Behandlung in einem alkalischen Bad mit einem pH-Wert von etwa 14 und bei einer Temperatur von 26°C. Hierbei wird eine zweite Zinkschicht während einer Behandlungsdauer von 30 min bei einer Stromdichte von 1 A/dm2 bei einer angelegten Spannung von 5,5 V abgeschieden. Dieses zweite galvanische Bad weist hierbei eine wässrige Lösung von 12 g/l Zink, 120 g/l NaOH, 12 ml/l organische Glanzträger und 1,2 ml/l organische Glanzverstärker auf. Insgesamt wird hier eine Schichtdicke von etwa 16 μm eines quasiamorphen Zinkgefüges abgeschieden, wobei nach der galvanischen Beschichtung der Fahrschemel nochmals mit Wasser gespült wird.Immediately afterwards, a further galvanic treatment takes place in an alkaline bath with a pH of about 14 and at a temperature of 26 ° C. Here, a second zinc layer is deposited during a treatment period of 30 minutes at a current density of 1 A / dm 2 at an applied voltage of 5.5 V. This second galvanic bath in this case has an aqueous solution of 12 g / l zinc, 120 g / l NaOH, 12 ml / l organic gloss and 1.2 ml / l organic gloss enhancer on. Overall, a layer thickness of about 16 microns of a quasi-amorphous zinc structure is deposited here, wherein after the galvanic coating of the subframe is rinsed again with water.
Bei einem weiteren Beispiel wird auf einem beschichteten Fahrschemel in einem weiteren Bad unmittelbar auf der zweiten Zinkschicht eine Dickschichtpassivierung chemisch abgeschieden und anschließend der Gegenstand wieder in einem Wasserbad gespült. Der so hergestellte Fahrschemel weist also eine Korrosionsschutzbeschichtung mit zwei unmittelbar aufeinander folgenden Zinkschichten und einer äußeren Dickschichtpassivierung auf.at Another example is on a coated subframe in another bath immediately on the second zinc layer one Thick film passivation chemically deposited and then the Rinse the object again in a water bath. The subframe produced in this way So has a corrosion protection coating with two directly successive zinc layers and an outer thick film passivation on.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel liegt in der Korrosionsschutzbeschichtung eines Fahrschemels, die sich von dem zuvor beschriebenen durch eine KTL-Beschichtung anstatt der Dickschichtpassivierung unterscheidet.One another embodiment lies in the corrosion protection coating of a subframe, the instead of the previously described by a KTL coating the thick-film passivation differs.
Ein viertes Ausführungsbeispiel entspricht dem ersten, weist also zwei aufeinanderfolgende erfindungsgemäße Zinkschichten auf. Zusätzlich ist unmittelbar auf der zweiten Zinkschicht eine Dickschichtpassivierung und unmittelbar auf dieser eine KTL-Beschichtung aufgetragen. Dieses Ausführungsbeispiel hat also eine Korrosionsschutzbeschichtung mit diesen vier aufeinander folgenden Schichten.One fourth embodiment corresponds to the first, thus has two successive zinc layers according to the invention on. additionally is directly on the second zinc layer a thick-film passivation and applied directly to this a KTL coating. This embodiment So has a corrosion protection coating with these four on each other following layers.
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2008
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