DE3001658A1 - Nicht-waessriges mittel zur chemischen behandlung der oberflaeche von metallen - Google Patents

Nicht-waessriges mittel zur chemischen behandlung der oberflaeche von metallen

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DE3001658A1
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Masaharu Koganei
Akira Ushio
Hideo Wada
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    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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Description

3 00 ! e. . 8
Nicht-wässriges Mittel zur chemischen Behandlung der Oberfläche von Metallen
Die Erfindung betrifft ein für die Behandlung von Metallen bestimmtes nicht-wäßriges Mittel, das mit Leichtigkeit gehandhabt werden kann und der Metalloberfläche hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Haftfestigkeit eines darauf aufgebrachten Anstrichfilms verleiht.
Für die chemische Behandlung von Metallen und metallischen Werkstücken ist eine Anzahl von wäßrigen Massen und Mitteln bekannt, jedoch weisen sie gewisse Nachteile auf. Beispielsweise kann im Falle wäßriger Phosphatierungslösungen bei der Behandlung von Metallen die Bildung von Schlämmen als Nebenprodukte nicht vermieden werden. Ferner erfordert ihre Verwendung zusätzliche Arbeitsgänge einschließlich des Spülens mit Wasser. Außerdem ist eine Trockenstufe, die große Energiemengen erfordert, vor dem Auftrag eines Anstrichmittels erforderlich. Ferner ist die Regelung des Bades der Phosphatierungslösungen kompliziert, und eine befriedigende chemische Behandlung wird nicht immer erreicht. Hinzu kommt, daß durch einen durch eine Betriebsstörung verursachten Stillstand eines Fließbandes für die chemische Behandlung Anrostung der Metalle als Folge der wesentlichen Verwendung von Wasser in den Behandlungslösungen eintritt. Bei Chromatierungsmitteln sind beispielsweise zahlreiche Stufen zum Spülen mit Wasser erforderlich. Ferner wirft das bei diesen Wasserspülstufen anfallende Abwasser, das eine große Menge Chromionen enthält, ein ümweltverunreinigungsproblem auf. Besonders bemerkbar macht sich der Nachteil, daß ausreichende Haftfestigkeit eines" auf die behandelten Oberflächen aufgebrachten Anstrichfilms kaum gewährleistet ist.
Um die genannten Nachteile, die bei Verwendung von wäßrigen Mitteln auftreten, auszuschalten, wurde vorgeschlagen,
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die chemische Behandlung unter Verwendung von nichtwäßrigen Mitteln vorzunehmen, in denen ein chlorierter Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel (z.B. Trichloräthylen, Perchloräthylen und Methylenchlorid) und flüssiges Medium verwendet wird. Euren diese vorgeschlagene Arbeitsweise wird zwar die Bildung von Schlämmen als Nebenprodukte sehr wirksam unterdrückt und die Zahl der Arbeitsstufen verringert, jedoch weisen die hierbei gebildeten Überzüge verschiedene Nachteile hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Wirksamkeit auf. Beispielsweise ist im Falle des Phosphatierens die gebildete Schicht übermäßig dick und ungleichmäßig. Da die Reaktion mit der Oberfläche des metallischen Werkstücks ungenügend ist, ist die Schicht schwach und zuweilen klebrig und haftet nicht fest an der Oberfläche. Die Korrosionsbeständigkeit und die Haftfestigkeit an einem Anstrichfilm können daher den entsprechenden Eigenschaften bei Verwendung einer wäßrigen Lösung stark unterlegen sein. Beim Chromatieren ist die gebildete Schicht ebenfalls übermäßig dick und ungleichmäßig, und gute Haftfestigkeit an der Oberfläche des metallischen Werkstücks ist nicht sichergestellt. Ferner sind die Korrosionsbeständigkeit und die Haftfestigkeit an einem Anstrichfilm wesentlich schlechter als bei Verwendung wäßriger Behandlungslösungen. Zu den vorstehend genannten Nachteilen kommt der übliche Nachteil hinzu, der sich aus der Verwendung eines chlorierten Kohlenwasserstoffs als flüssiges Medium ergibt: Ein solches flüssiges Medium verursacht Korrosion des Tanks, in dem es enthalten ist, sowie Rostbildung auf dem metallischen Werkstück durch die durch das Medium gebildeten Zersetzungsprodukte.
Gegenstand der Erfindung ist ein nicht-wäßriges Mittel für die chemische Behandlung von Metallen, das einen nichtklebrigen, gleichmäßigen, fest an den Oberflächen haftenden Film und kaum Schlamm bildet und hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Haftfestigkeit an einem auf die be-
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handelte Oberfläche aufgebrachten Anstrichfilm verleiht.
Der hier gebrauchte Ausdruck "nicht-wäßrig" bedeutet nicht den absolut vollständigen Ausschluß der Anwesenheit einer gewissen Wassermenge, schließt jedoch die Anwesenheit einer wesentlichen oder erheblichen Wassermenge aus. Mit anderen Worten, die Anwesenheit von Wasser in einer geringen Menge, die nicht genügt, daß das Wasser allein als flüssiges Medium dient, ist zulässig.
Das nicht-wäßrige Mittel gemäß der Erfindung enthält einen chlorierten Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel, Chrom(VI)-oxid, Phosphorsäure, einen Lösungsvermittler und einen Stabilisator.
Als Lösungsmittel eignen sich chlorierte Kohlenwasserstoffe mit 1 oder 2 C-Atomen, z.B. Perchloräthylen, Trichloräthylen, 1,1,1- oder 1,1,2-Trichloräthan, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,1,1,2- oder 1,1,2,2-Tetrachloräthan, Pentachloräthan und Hexachloräthan. Der Ausdruck "chlorierter Kohlenwasserstoff" umfasst alle chlorierten und fluorierten Kohlenwasserstoffe. Geeignet sind somit auch solche Kohlenwasserstoffe, die den vorstehend als Beispiele genannten chlorierten Kohlenwasserstoffen entsprechen und in denen wenigstens eines der Wasserstoff- und Chloratome (wobei jedoch immer wenigstens ein Chloratom verbleibt) durch ein Fluoratom ersetzt ist. Beispielsweise kommen fluorierte Kohlenwasserstoffe mit 1 oder 2 C-Atomen, z.B. 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan und Trichlorfluormethan, in Frage. Von den speziellen chlorierten (und fluorierten) Kohlenwasserstoffen werden Methylenchlorid und 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan besonders bevorzugt. Die genannten chlorierten Kohlenwasserstoffe können allein oder in Kombination verwendet werden. Da die chlorierten Kohlenwasserstoffe im allgemeinen nicht entflammbar sind, sind die erhaltenen nicht-wäßrigen Behandlungslösungen schwer entflammbar und können sicher und unbedenklich in der
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... „BAD
Industrie verwendet werden.
Das Chrom(VI)-oxid wird auch als "Chromtrioxid" (CrO3=) bezeichnet. Es kann in einer Menge von 0,003 bis 0,03 Teilen pro 100 Gew.-Teile des chlorierten Kohlenwasserstoffs verwendet werden. Wenn die Menge unter der unteren Grenze liegt, sind Korrosionsbeständigkeit sowie die Haftfestigkeit an einem Anstrichfilm schlecht. Wenn die Menge über der oberen Grenze liegt, wird die Haftfestigkeit am Anstrichfilm verschlechtert.
Als Phosphorsäuren können Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Triphosphorsäure, Trimetaphosphorsäure, Tetrametaphosphorsäure Q.dgl. verwendet werden. Hiervon ist die Orthophosphorsäure besonders vorteilhaft. Im Handel erhältliche wäßrige Phosphorsäure mit einer Phosphorsäurekonzentration von 75% oder mehr kann als solche wirksam verwendet werden. Die zu verwendende Menge der Phosphorsäure kann 0,003 bis 0,12 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des als Lösungsmittel dienenden chlorierten Kohlenwasserstoffs betragen. Wenn die Menge unter der unteren Grenze liegt, sind Korrosionsbeständigkeit und Haftfestigkeit am Anstrichfilm schlecht.
Wenn die Menge über der oberen Grenze liegt, ist die Haftfestigkeit an einem Anstrichfilm ziemlich schlecht.
Der Lösungsvermittler muß als solcher in dem als Lösungsmittel dienenden Chlorkohlenwasserstoff löslich sein und muß das Chromtrioxid und die Phosphorsäure darin löslich machen. Als spezielle Beispiele geeigneter Lösungsvermittler sind einwertige gesättigte Alkohole mit 1 bis 7 C-Atomen, z.B. sek.-Propanol, t-Butanol und t-Pentanol zu nennen. Diese Lösungsvermittler können allein oder in Kombination verwendet werden. Die Menge des LösungsVermittlers wird so gewählt, daß die vorgesehenen Mengen des Chromtrioxids und der Phosphorsäure im chlorierten Kohlenwasserstoff löslich gemacht werden, und beträgt gewöhnlich 0,1 bis 2 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des chlorierten Kohlenwasserstoffs. Wenn die Menge unter der unteren Grenze liegt,
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kann die löslichmachende Wirkung ungenügend sein. Wenn sie über der oberen Grenze liegt, wird die Entflammbarkeit des erhaltenen nicht-wäßrigen Behandlungsmittels ungünstig gesteigert.
Als Stabilisatoren werden Verbindungen verwendet, die zur Verhinderung der Zersetzung des chlorierten Kohlenwasserstoffs, zur Hemmung der Reduktion des Chromtrioxids und/ oder zur Stabilisierung des erhaltenen nicht-wäßrigen Behandlungsmittels beitragen. Beispiele geeigneter Stabilisatoren sind organische Säuren (z.B. Eisessig), aromatische Nitroso-, Nitro-, Azo- oder Azoxyverbindungen (z.B. 5-Nitroso-8-chinolinol, 5-Nitroso-2-aminoanisol, p-Nitrodimethy!anilin, 1-Nitroso-2-naphthol, N-Nitrosodiphenylamin, p-Nitrophenol, Azobenzol, Azoxybenzol, 3,3-Dinitroazoxybenzol, 1-o-Nitrophenylazonaphthylamin, 2,4-Dinitrotoluol), Chinone (z.B. Hydrochinon und p-Benzochinon), Thioharnstoffe, organische Nitrite (z.B. Dicyclohexylammoniumnitrit und Amylnitrit), Trialkylphosphite (z.B. Tributylphosphit, Trihexylphosphit, Tris(2-äthylhexyl)phosphit, Tridecylphosphit), substituierte oder unsubstituierte Triphenylphosphite (z.B. Triphenylphosph.it, Tris(p-methy1-phenyl)phosphit), organische Amine (z.B. Diisobutylamin, Diisopropylamin), Eugenole (z.B. Eugenol und Isoeugenol), aromatische Glycidylather (z.B. Glycidylphenyläther), Diene (z.B. Pentadien, Isopren und Chloropren), Dimethoxyalkane (z.B. Dimethoxymethan, 1,1-Dimethoxyäthen und Dimethylcarbonat), Methanol, cyclische Äther (z.B. 1,3-Dioxan, 1,4-Dioxan), Zinkoxid und Zinkfluorid. Besonders bevorzugt als Stabilisatoren werden die Kombination von Zinkoxid und p-Benzochinon, Zinkoxid und i-Nitroso-2-naphthol, Trialkylphosphit mit Methanol, die Kombination von Euganol mit Diisobutylamin, die Kombination "von Dimethoxyäthan mit Isopren usw. Die Menge des Stabilisators kann 0,001 bis 5 Gew.-Teile pro 100 gew.-Teile des chlorierten Kohlenwasserstoffs betragen. Wenn die Menge unter der unteren Grenze liegt, kann die stabilisierende Wirkung ungenügend sein. Wenn sie
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über der oberen Grenze liegt, wird die Entflammbarkeit des erhaltenen nicht-wäßrigen Behandlungsmittels erhöht.
Die nicht-wäßrige Behandlungslösung gemäß der Erfindung kann durch Mischen der vorstehend genannten Bestandteile in beliebiger Reihenfolge bis zur Gleichmäßigkeit hergestellt werden. Falls gewünscht, können verschiedene oberflächenaktive Mittel und Harze in das Gemisch eingearbeitet werden. Bei Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln ist mit einer entfettenden Wirkung auf einen gewissen Grad von Verunreinigung während der chemischen Behandlung zu rechnen, so daß die beiden Stufen der Entfettung und der chemischen Behandlung mit entsprechender Einsparung zu einer Stufe zusammengefaßt werden können. Als oberflächenaktive Verbindungen können nichtionogene Tenside verwendet werden. Bei Verwendung von Harzen ist ein Grundierungseffekt für den anschließenden Auftrag des Anstrichs zu erwarten, und die beiden Maßnahmen der chemischen Behandlung und der Grundierung können mit entsprechender Einsparung zu einer Stufe zusammengefasst werden. Beispiele geeigneter Harze sind Polyesterharze, Aminoharze, Epoxyharze, Polyurethanharze, Acrylharze und Vinylharze.
Die nicht-wäßrige Behandlungslösung gemäß der Erfindung kann auf verschiedene Arten von Metallen (z.B. Eisen, Zink, Zinklegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen und Zinn) aufgebracht werden. Durch Anwendung auf zinnplattiertes Eisen oder zinnplattierten Stahl, z.B. durch Ziehen und Walzen verarbeiteten zinnplattierten Stahl können besondere Vorteile erzielt werden.
Die chemische Behandlung mit dem nicht-wäßrigen Behandlungsmittel kann durchgeführt werden, indem die Oberfläche des metallischen Werkstücks, das gegebenenfalls vorher zur Entfernung von Öl, Fett, Staub und Schmutz entfettet worden ist, gewöhnlich etwa 1 bis 5 Sekunden mit dem nichtwäßrigen Behandlungsmittel bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis zum Siedepunkt der nicht-wäßigen
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Lösung in Berührung gebracht wird. Dann wird die flüssige Komponente auf der Oberfläche durch Abdampfen entfernt. Da das nicht-wäßrige Mittel einen niedrigen Siedepunkt, geringe spezifische Wärme und geringe latente Verdampfungswärme hat, ist keine spezielle Apparatur für das.Trocknen notwendig. Falls jedoch erforderlich, kann die Trocknungsbehandlung mit Hilfe von Warmluft oder Heißluft von etwa 150 C einige Sekunden durchgeführt werden, so weit sich hierdurch keine ungünstigen Auswirkungen auf die Produktionsstufen ergeben.
Das mit dem nicht-wäßrigen Behandlungsmittel gemäß der Erfindung behandelte Metall zeigt als solches gute Korrosionsbeständigkeit ohne anschließenden Auftrag eines Anstrichmittels. Durch einen anschließenden Anstrich wird die Korrosionsbeständigkeit weiter gesteigert, und die Metalloberfläche wird infolge der guten Haftfestigkeit des Anstrichs widerstandsfähig gegen anschließende strenge Verarbeitungsbedingungen.
Nach der chemischen Behandlung mit dem nicht-wäßrigen Mittel gemäß der Erfindung ist anschließendes Spülen mit Wasser nicht erforderlich, so daß eine Abwasseraufbereitung überflüssig ist. Zur Durchführung der Entfettung kann ein chlorierter Kohlenwasserstoff verwendet werden, so daß das Wasserspülen nach dem Entfetten überflüssig ist. Hierdurch wird der Vorteil des nicht-wäßrigen Mittels gemäß der Erfindung weiter gesteigert.
Durch das Weglassen desWasserspülens in mehreren Zonen wird die Zahl der Arbeitsgänge bei der Behandlung verringert. Durch diese Abkürzung der Behandlungsstufen und den vorstehend genannten Ausfall der Abwasseraufbereitung kann der Raum, der für die Installation der Anlage, in der das nicht-wäßrige Mittel gemäß der Erfindung verwendet wird, erforderlich ist, im Vergleich zu der Kombination einer üblichen Anlage zur Metalloberflächenbehandlung unter Verwendung einer wäßrigen Lösung mit einer üblichen
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1ü -
Anlage zur Abwasseraufbereitung stark verkleinert werden.
Infolge der Verwendung des chlorierten Kohlenwasserstoffs als Lösungsmittel ist der Bedarf an Wärmeenergie in den Stufen der chemischen Behandlung und Trocknung gering. Durch Rückgewinnung des verdampften chlorierten Kohlenwasserstoffs kann eine Luftverunreinigung verhindert werden, und das zurückgewonnene Lösungsmittel kann wiederverwendet werden, wodurch zur Einsparung an Rohstoffen beigetragen wird.
Das nicht-wäßrige Mittel gemäß der Erfindung kann auf die Oberfläche der Metalle in einem einfachen Arbeitsgang aufgebracht werden. Die Behandlungsdauer ist extrem kurz und beträgt einige Sekunden. Durch die Verwendung dieses nicht-wäßrigen Mittels kann somit eine Vereinfachung und Verkürzung der chemischen Behandlung erreicht werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele weiter ausführlich erläurert. In diesen Beispielen beziehen sich die Teile und Prozentsätze auf das Gewicht.
Beispiele 1 bis 5 Bestandteile (Teile) Beispiele
1 2 3 4 5
Trichlorethylen 100 100 100 100 100
Chromtrioxid 0.015 0.001 0.015 0.015 0.015
75%ige Orthophosphor
säure
0.06 0.06 0.2 0.06 0.06
t-Pentanol 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Parabenzochinon 1 1 1 0 1
Zinkfluorid 0.005 0.005 0.005 0.005 0
Ein vorher mit Trichloräthyldämpfen entfettetes sauberes Stahlblech (150 χ 70 χ 0,8 mm) wurde 1 Sekunde in das auf C erhitzte nicht-wäßrige Behandlungsmittel getaucht.
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Das Blech wurde dann herausgenommen und an der Luft getrocknet. Auf das in dieser Weise behandelte Stahlblech wurde ein Anstrichmittel auf Acrylharzbasis ("Super Lac D-4TX-64 Enamel", hergestellt von der Anmelderin), durch Spritzauftrag in einer Dicke des trockenen Films von 30 pn aufgebracht und im Ofen 20 Minuten bei 16O°C eingebrannt, wobei ein lackiertes Blech mit den in Tabelle 2 genannten Eigenschaften erhalten wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Ein schwach alkalischer Reiniger ("Ridoline 75 N-1", hergestellt von der Anmelderin) wurde in Leitungswasser in einer Konzentration von 2% gelöst. Die Lösung wurde auf 600C erwärmt. Unter Verwendung dieser Entfettungslösung wurde ein Stahlblech der gleichen Größe wie in Beispiel 1-5 durch Aufspritzen für 2 Minuten entfettet und dann mit Wasser gespült.
iiine Lösung von 2 Teilen einer Zinkphosphatverbindung ("Granodine 164", hergestellt von der Anmelderin), 0,4 Teilen 20%igem Natriumhydroxid und 0,1 Teilen einer 20%igen riatriumnitr it lösung in 100 Teilen Leitungswasser wurde auf 45°C erwärmt und 2 Minuten auf das in der beschriebenen Weise gereinigte Stahlblech gespritzt, wobei ein Phosphat- !Überzug von 2,3 g/m gebildet wurde. Das in dieser Weise ^behandelte Blech wurde in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 5 lackiert. Die Eigenschaften des lackier— .ten Blechs sind in Tabelle 2 genannt.
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30U ;6Γ
Tabelle Beispiele
Prüfung
Schlagfestigkeit 1
Beständi (J-keit in SalzsprJhtest^
30 cm
50 cm
24 0 Std.
500 Std.
Säurebeständig- ~"
keit
Vergleichsbeispiel
<3r
Du Pont-Schlagfestigkeitsprüfgerät, 6,4 mm R, 30 cm, 50 cm
o: Anstrichfilm löst sich nicht. Δ: Anstrichfilm teilweise gelöst x: Anstrichfilm zu 50% oder mehr gelöst.
K2) Salzsprüh-Testgerät, 5%ige wäßrige Natriumchloridlösung, 35°C, Gitterschnittprüfung auf Anstrichfilm, 240 Stunden, 500 Stunden.
o: Quellung des Anstrichfilms innerhalb von 1 mm von der Ritzlinie beobachtet.
Δ: Quellung des Anstrichfilms innerhalb von 3 mm von der
Ritzlinie beobachtet, x: Quellung des Anstrichfilms außerhalb von 3 mm von der Ritzlinie beobachtet, x 72 Stunden in 5%ige Essigsäure bei 200C getaucht; Gitterschnittprüfung, Ablösung des Anstrichfilms mit Klebstreifen:
ο: Anstrichfilm zu 2% oder weniger abgelöst. Δ: Anstrichfilm zu 2 bis 20% agelöst. x: Anstrichfilm zu 20% oder mehr abgelöst.
Beispiele 6 und
Nicht-wäßrige Mittel für die chemische Behandlung wurden aus den in Tabelle 3 genannten Bestandteilen hergestellt.
0 3 C 0 3 0 / 0 8 A P-
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_ 13 - 30ÜiCr-8
Tabelle 3
Bestandteile (Teile)
Beispiel 6 7
100 100
0,001 0,005
0,01 0,02
0,3 0,3
1 1
0,005 0,005
1,1,1-Trichloräthan 5 Chromtrioxid
75%ige Orthophosphorsäure t-Butanol
1-Nitroso-2-naphthol Zinkoxid
Ein vorher gezogenes und gewalztes, zinnplattiertes Stahlblech (100 χ 70 χ 0,25 mm) wurde auf die in Beispiel 1 bis 5 beschriebene Weise entfettet und 2 Sek. in die auf 72°C erhitzte nicht-wäßrige Lösung getaucht. Das Blech wurde dann herausgenommen und 5 Minuten im Trockner bei 800C getrocknet« Auf das so behandelte Blech wurde ein Epoxyharz-Klarlack in einer Dicke des trockenen Films von 4 um
durch Spritzauftrag aufgebracht und im Ofen 5 Minuten bei 2000C eingebrannt. Die Eic
sind in Tabelle 4 genannt.
200 C eingebrannt. Die Eigenschaften des lackierten Blechs
Vergleichsbeispiel 2
Der gleiche schwach alkalische Reiniger wie in Vergleichsbeispiel 1 wurde in Leitungswasser in einer Konzentration von 1% gelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf 600C erwärmt. Mit dieser Entfettungslösung wurde das gleiche zinnplattierte Stahlblech wie in den Beispielen 6 und 7 durch Aufspritzen für 1 Minute entfettet und dann mit Wasser gewaschen.
Eine Lösung von 1,2 Teilen eines Behandlungsmittels auf Basis von Phosphorsäure und Chromat ("Alodine 401", hergestellt von der Anmelderin) in 100 Teilen Leitungswasser wurde auf 40 C erwärmt und 30 Sekunden auf das in der beschriebenen Weise gereinigte zinnplattierte Stahlblech gespritzt. Das Blech wurde dann mit Wasser gewaschen und 3 Minuten bei 150°C getrocknet. Das Blech wurde auf die in Beispiel 6 und 7 beschriebene Weise lackiert. Die Eigen-
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schäften des lackierten Blechs sind in Tabelle 4 genannt.
Tabelle 4
Prüfung Beispiel Vergleichs-6 7 beispiel 2
Ferro-Tests1^ ο ο Δ
Kochendwasser- „.
beständigkeit ' ο ο °
"3)
Säurebeständigkeit ' . ο ο χ
Κ1) Test des verzinnten Stahlblechs vor dem Anstrich:
Testlösung: Die Lösung wird hergestellt durch Auflösen von 0,1 Teil eines oberflächenaktiven Mittels "FC-126" (Anutioniumperfluorcaprylat, Hersteller Sumitomo 3M Co. , Ltd.), 4 Teilen Natriumchlorid und 3 Teilen Kaliumferricyanid in 100 Teilen reinem Wasser, Stehenlassen für 24 Stunden an einem dunklen Ort und Filtration durch Filterpapier (Toyo-Filterpapier Nr. 22) .
Durchführung der Prüfung: Ein Filterpapier (Toyo Filter Paper No. 52, 50 χ 22 mm) wird in die Testlösung getaucht. Überschüssige Testlösung wird durch Abstreifen des Filterpapiers am Rand einer Flasche entfernt= Das Filterpapier wird auf eine Prüfplatte gelegt, nach 2 Minuten abgestreift und in Wasser gewaschen und getrocknet.
o: Blaue Farbe auf dem Filterpapier kaum beobachtet. A: Etwa 6 bis 20 blaue Flecken auf dem Filterpapier beobachtet.
x: Mehr als 20 blaue Flecken auf dem Filterpapier beobachtet; die ganze Oberfläche hat sich blau gefärbt.
K2) Leitungswasser von 98 bis 100°C, 1 Stunde; Gitterschnittprüfung mit Abreißen eines Klebstreifens:
o: Anstrichfilm zu 2% oder weniger abgelöst. Δ: Anstrichfilm zu 2 bis 20% abgelöst, x: Anstrichfilm zu 20% oder mehr abgelöst.
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.< Ü Ü
X3) Eintauchen in 5%ige Essigsäure von 98 bis 100°C, 1 Std, Gitterschnittprüfung mit Abreißen des Klebstreifens.
o: Anstrichfilm zu 2% oder weniger abgelöst. Δ: Anstrichfilm zu 2 bis 20% abgelöst, x: Anstrichfilm zu 20% oder mehr abgelöst.
Beispiele 8 bis 12
Nicht-wäßrige Lösungen für die chemische Behandlung wurden aus den in Tabelle 5 genannten Bestandteilen hergestellt.
Bestandteile I Beispiel
8 9 10 11 12
Methylenchlorid 100 100 100 100 100
Chromtrioxid 0.015 0.001 0.Of 0.015 0.015
75%ige Orthophosphor
säure
0.06 0.06 0.06 0.001 0.3
t-Butanol 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Trialkylphosphit 1 1 1 1
Methanol 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Ein vorher mit Methyleachloriddämpfen entfettetes sauberes Stahlblech (150 χ 70 χ 0,8 mm) wurde 1 Sekunde in die auf 4O°C erhitzte nicht-wäßrige Lösung getaucht. Das Blech wurde dann herausgenommen und an der Luft getrocknet. Auf das behandelte Stahlblech wurde eine Acrylharzlackfarbe ("Super Lac D-4TX-64 Enamel", hergestellt von der Anmelderin) durch Spritzauftrag aufgetragen, wobei ein Film mit einer trockenen Dicke von 30 pm gebildet wurde. Der Film wurde im Ofen 20 Minuten bei 16O°C eingebrannt. Die Eigenschaften des Anstrichfilms sind in Tabelle 6 genannt.
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Tabelle 6
10
15
20 25
Prüfung 30 cm 8 Beispiel 10 11 12
50 cm ' O 9 ο ο Δ
Schlagfestig 2'40 Std. O O Δ Δ χ
keit X1) 500 Std. O Δ ο ο ο
Beständigkeit im
Salzsprühtest X2)
X3) O O ο Δ Δ
Säurebeständigkeit O Δ O ο ο
Δ
Die Hinweiszeichen auf die Fußnoten haben die gleiche Bedeutung,wie unter Tabelle 2 angegeben.
Beispiele 13 bis 17
Nicht-wäßrige Lösungen für die chemische Behandlung wurden aus den in Tabelle 7 genannten Bestandteilen hergestellt.
Tabelle 7
Bestandteile (Teile) E 13 e i s 14 P^ i e 1 16 .015 17 .015
100 100 15 100 .006 100 .06
Methylenchlorid 0 0 100 0 5 0 5
Chromtrioxid 0 0 0.06 0 0
75%ige Orthophosphor
säure
0 0 0.2 0 005 0
t-Butanol 1 1 0.5 0 1
p-Benzochinon 0. 0. 1 0 0
Zinkfluorid .015 .001 0.005
.06 06
5 5
005 005
Ein vorher mit Methylenchloriddämpfen entfettetes sauberes Stahlblech (150 χ 70 χ 0,8 mm) wurde 1 Sekunde in die auf 40°C erhitzte nicht-wäßrige Behandlungslösung getaucht. Das Blech wurde dann herausgenommen und an der Luft getrocknet. Auf das behandelte Stahlblech wurde eine Acrylharzlackfarbe ("Super Lac D-4TX-64 Enamel", hergestellt von der Anmelde-
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rin) durch Spritzauftrag in einer Filmdicke (trocken) von 30 pm aufgetragen und im Ofen 20 Minuten bei 160°C eingebrannt. Die Eigenschaften des Anstrichfilms sind in Tabelle 9 genannt.
Vergleichsbeispiele 3 und 4
Nicht-wäßrige Mittel für die chemische Behandlung wurden aus den in Tabelle 8 genannten Bestandteilen hergestellt«
Tabelle 8 Trichloräthylen " Vergleichsbeispiel 100 4 100
75%ige Orthophosphorsäure 3 0,5 -
Chromtrioxid - 0,35
Primäres Butanol 5 -
Tertiäres Butanol - 5
p-Ben ζ ochinon 1 -
Zinkfluorid - 0,005
Ein vorher mit Trichloräthylendämpfen entfettetes Stahlblech (150 χ 70 χ 0,8 mm) wurde 1 Minute in die auf 84°C erhitzte nicht-wäßrige Lösung getaucht, aus der Lösung genommen und im Ofen 2 Minuten bei 2000C getrocknet (Vergleichsbeispiel 3). Als Alternative wurde das in der gleichen Weise entfettete saubere Stahlblech 10 Sekunden in die auf 60 C erhitzte nicht-wäßrige Behandlungslösung getaucht, aus der Lösung genommen und im Ofen 2 Minuten bei 200 C getrocknet (Vergleichsbeispiel 4)„ Das behandelte Stahlblech wurde auf die in Beispiel 13 bis 17 beschriebene Weise lackiert. Die Eigenschaften des Lackfilms sind in Tabelle 9 genannt.
Vergleichsbeispiel 5
Ein schwach alkalischer Reiniger ("Ridoline 75 N-1", hergestellt von der Anmelderin) wurde in Leitungswasser in einer Konzentration von 2% gelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf 60°C erhitzt. Mit dieser Entfettungslösung wurde ein Stahl-
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blech der in Beispiel 13 bis 17 genannten Größe durch Aufspritzen für 2 Minuten entfettet und dann mit Wasser gespült.
Eine Lösung von 2 Teilen einer Zinkphosphatverbindung ("Granodine 164", hergestellt von der Anmelderin), 0,4 Teilen 20%iger Natriumhydroxidlösung und 0,1 Teil 20%iger Natriumnitritlösung in 100 Teilen Leitungswasser wurde auf 45°C erwärmt und 2 Minuten auf das in der beschriebenen Weise gereinigte Stahlblech gespritzt, wobei eine Phosphatschicht von 2,3 g/m^ gebildet wurde. Das behandelte Blech wurde wie in Beispiel 13 bis 17 im Spritzauftrag lackiert. Die Eigenschaften des Lackfilms sind in Tabelle 9 genannt.
Tabelle 9
Prüfung
50
cm
cm
13 14 Beispiel 16 17 Vergleichs-
beispiel
5
240
500
Std.
Stdo
O
O
O
Δ
15 ο
Δ
ο
ο
3 4 ο
Δ
Schlagzähigkeit
X1)
Säurebeständigkeitx3) O
O
O
Δ
ο
Δ
Δ
χ
Δ
χ
Δ Δ
χ χ
ο
Δ
Beständigkeit
im Salzsprüh-
testx2)
O ο ο
ο
Δ Δ Δ ο
χ Δ
Δ
Δ χ Δ
Die Hinweiszeichen auf die Fußnoten haben die gleiche Bedeutung, wie unter Tabelle 2 angegeben.
Beispiele 18 bis 21
Nicht-wäßrige Mittel für die chemische Behandlung wurden aus den in Tabelle 10 genannten Bestandteilen hergestellt.
030030/0848
19 Methylenchlorid B e i ,01 S P i ,005 e 1 21
Tabelle 10 Chromtrioxid 18 ,01 19 ,02 20 100
75%ige Orthophosphorsäure 100 ,3 100 ,3 100 0,003
t-Butanol 0 0 0,005 0,01
Trialkylphosphit 0 ,5 0 ,5 0,02 0,3
Methanol 0 0 0,3 -
Eugenol 1 1 - -
Diisobutylamin 0 0 - -
Dimethoxyäthan - - 0,1 -
Isopren - - 0,1 0,03
- - - 0,01
- - -
Ein vorher durch Ziehen und Walzen verarbeitetes verzinntes Stahlblech (100 χ 70 χ 0,25 mm) wurde auf die in Beispiel 13 bis 17 beschriebene Weise entfettet und 2 Sekunden in das auf 40°C erhitzte Behandlungsmittel getaucht. Das Blech wurde dann herausgenommen und im Trockner 5 Minuten bei 80°C getrocknet. Auf das behandelte Blech wurde ein Epoxyharz-Klarlack im Spr.itzauftrag in einer Dicke von 4 tun (trocken) aufgebracht und im Ofen 5 Minuten bei 200 C eingebrannt. Die Eigenschaften des Lackfilms sind in Tabelle 11 genannt.
Vergleichsbeispiele 6 und 7
Die chemische Behandlung und die anschließende Lackierung wurden wie in Beispiel 18 bis 21 durchgeführt, wobei jedoch die in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 genannten nichtwäßrigen Behandlungslösungen (Tabelle 8) verwendet wurden. Die Eigenschaften der lackierten Stahlbleche sind in Tabelle 11 genannt.
Vergleichsbeispiel 8
Der gleiche schwach alkalische Reiniger wie in Vergleichsbeispiel 5 wurde in einer Konzentration von 1 % in Leitungswasser gelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf 60°C erhitzt. Mit dieser Entfettungslösung wurde das gleiche verzinnte
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Stahlblech wie in den Beispielen 18 bis 21 durch Aufspritzen für 1 Minute entfettet und dann mit Wasser gewaschen.
Eine Lösung von 1,2 Teilen eines Mittels für die chemisehe Behandlung auf Basis von Phosphorsäure und Chromat ("Alodine 401", hergestellt von der Anmelderin) wurde auf 4O°C erwärmt und 30 Sekunden auf das in der beschriebenen Weise gereinigte verzinnte Stahlblech gespritzt. Das Blech wurde dann mit Wasser gewaschen und 3 Minuten bei 150 C getrocknet. Das behandelte Blech wurde auf die in den Beispielen 18 bis 21 beschriebene Weise lackiert. Die Eigenschaften des Lackfilms sind in Tabelle 11 genannt.
Tabelle 11
U ViT fiin rr
κ)
Prüfung 18 Beispiel 21 Vergleichs
beispiel
FerrotestK1) ο 19 20 O 6 7 8
Ko chendwas ser-
beständigkeit 2) ο
ο ο O χ Δ Δ
Säurebeständigkeitx3) ο ο ο O <4 ο ο
ο ο χ Δ χ
Die Hinweiszeichen auf die Fußnoten haben die gleiche Bedeutung, wie unter Tabelle 4 angegeben.
030030/0848
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Claims (10)

-S- VON KREISLER SCHÖNWALD FFSHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler+ 1973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN \ AvK/Ax 17.Jan. 198o Nippon Paint Co., Ltd., No. 2-1-2, Oyodokita, Oyodo-ku, Osaka-shi, Osaka-fu (Japan). Patentansprüche
1... Im wesentlichen nicht-wäßriges Mittel zur chemischen Behandlung der Oberfläche von Metallen, enthaltend einen chlorierten Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel, Chromtrioxid, Phosphorsäure, einen Lösungsvermittler und einen Stabilisator.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als chlorierten Kohlenwasserstoff Methylenchlorid oder 1,1,2-Trichlor-i,2,2-trifluoräthan enthält.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Phosphorsäure Orthophosphorsäure enthält.
4. Mittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Lösungsvermittler einen einwertigen gesättigten Alkohol mit 1 bis 7 C-Atomen enthält, der als solcher im chlorierten Kohlenwasserstoff löslich ist und das Chromtrioxid und die Phosphorsäure darin löslich zu machen vermag.
5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der LösungsVermittler sek.-Propanol, t-Butanol oder t-Pentanol ist.
030030/0848
Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln
_ 2 —
6. Mittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Stabilisator wenigstens eine Verbindung aus der aus organischen Säuren, Nitroso-, Nitro-, aromatischen Azo- oder Azoxyverbindungen, Chinonen, Thioharnstoff, organischen Nitriten, organischen Phosphiten, organischen Aminen, Eugenolen, aromatischen Glycidyläthern,Dienen, Dimethoxyalkanen, Methanol, cyclischen. Äthern, Zinkoxid und Zinkfluorid bestehenden Gruppe enthält.
7.Mittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des chlorierten Kohlenwasserstoff lösungsmittels, des Chromtrioxids, der Phosphorsäure, des Lösungsvermittlers und des Stabilisators 100 : 0,003 - 0,03 : 0,003 - 0,12 : 0,1 - 2 : 0,001 beträgt.
8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als chlorierten Kohlenwasserstoff Methylenchlorid oder 1,1,2-Trichlor-i,2,2-trifluoräthan, als Phosphorsäure Orthophosphorsäure und als LösungsVermittler t-Butanol enthält.
9. Verwendung des Mittels zur chemischen Behandlung der Oberfläche von metallischen Werkstücken, wobei man die Oberfläche mit dem nicht-wäßrigen Mittel behandelt und ihr hohe Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichnete Haftfestigkeit an einem darauf aufgebrachten Anstrichfilm verleiht.
10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei man die Oberfläche von Dosen aus durch Ziehen und Walzen verarbeitetem, verzinntem Eisen- oder Stahlblech behandelt.
030030/0848
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