DE3201769A1

DE3201769A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von stahlblechstrukturen

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Publication number: DE3201769A1
Application number: DE19823201769
Authority: DE
Inventors: Issei Funabashi Chiba Goto; Hiroshi Yokosuka Kanagawa Okita; Kuniaki Higashimurayama Tokyo Tanabe
Original assignee: Nihon Parkerizing Co Ltd
Current assignee: Nihon Parkerizing Co Ltd
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1983-07-28
Also published as: FR2520386A1; FR2520386B1

Description

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SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2*3, MDNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KABL LUDWIS SCHIFF (19G4-197O) DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER DIPL. ING. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL. INS. DIETER EBBINGHAUS DR. ING. DIETER FINCK

TELEFON (Ο8Θ) 48 3OS4 TELEX 5-33 666 AURO O TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Stahlblechstrukturen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Stahlblechstrukturen bzw. Stahlplatten-Strukturen, insbesondere von Stahlblechstrukturen für Automobilkarrosserien oder dergleichen.

Zur Behandlung von Stahlblechstrukturen, wie Automobil-Karosserien, wird im allgemeinen eine chemische Umsetzungsbehandlung mit Phosphat durchgeführt. Typische bekannte che- mische ümsetzungsbehandlimgen mit Phosphat sind die Tauchmethode und die Sprühinethode. Diese bekannten Methoden haben Vorteile und Nachteile. Zur Behandlung von Gegenständen, die auf automatischen Fertigungsstraßen hergestellt werden, wie von Automobil-Karosserien, wird wegen der beständigen Produktionsleistung und Qualität die Sprühmethode weitgehend angewendet.

Neuerdings wird in schneereichen Gegenden, wie in den nordamerikanischen und europäischen Ländern, ein Enteisungsmittel,

wie Steinsalz oder ein Gemisch aus Steinsalz mit Sand, auf die Oberfläche der Straßen gestreut. Dadurch werden die äußeren Platten der Automobil-Karosserie, die Radkasten und Schwellen sowie das Innere der Türen durch die Salzbestandteile stark korrodiert und es ist daher wünschenswert, eine Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Fleckenkorrosion (Rostfleckenbildung) und Perforationskorrosion zu erreichen.

Bei den Außenplatten der Automobilkarosserien wurde diese Widerstandsfähigkeit wesentlich verbessert, indem man die Zusammensetzung der Phosphatbehandlungslösung verbessert hat, um hauptsächlich einen niedrigeren Zinkgehalt (Zn/PO = 1/12 oder weniger) und eine geeignete Gesamtdicke des Anstrichfilms zu erreichen. Die Behandlungslösung kann jedoch nicht direkt auf die Innenplatte einer Automobilkarosserie mit kompliziertem Querschnitt aufgesprüht werden. Selbst wenn die Behandlungslösung direkt auf die Innenplatte gesprüht wird, kann keine zufriedenstellende Entfettung während der Reinigungsstufe und keine zufriedenstellende Ausbildung der chemischen Umsetzungsbeschxchtung erreicht werden, wenn es auch nicht sicher ist, ob dies auf eine kurze Behandlungsdauer oder auf eine unzureichende Menge der Behandlungslösung zurückzuführen ist.

Bei der Eintauchmethode beträgt die Behandlungszeit 300 Sekunden oder mehr im Vergleich mit 90 bis 150 Sekunden bei der Sprühmethode. Das Gewicht pro Flächeneinheit der Umsetzungsbeschichtung ist ebenfalls hoch, wie 5 g/m², im Gegensatz zu 1,5 bis 2,5 g/m². Auch die Haftung des Änstrichfilms, der in dem späteren Verfahren auf der Beschichtung ausgebildet wird, ist verschlechtert.

y-

Um bei der Tauchmethode die Behandlungsdauer zu verkürzen, das Gewicht des Umsetzungs-Überzugs bzw. der Umsetzungs-Beschichtung auf nur 2,0 bis 3,5 g/m² ein- . zustellen und um einen chemischen Phosphat-Umsetzungsüberzug mit gutem Haftvermögen an dem darauf auszubildenden Anstrichmittelfilm zu erhalten, ist es erforderlich, die Zusammensetzung der Phosphatbehandlungslösung und die Bedingungen für die Tauchbehandlung gut zu kontrollieren. So wird beispielsweise in der Literatür gezeigt, daß die Eigenschaften einer Zinkphosphatbeschichtung mit ausgezeichneter Qualität, die durch die Tauchbehandlungsmethode gebildet wurde, innerhalb der in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten Bereiche liegen :

T-_-J

Eigenschaften einer Zinkphosphatbeschichtung

Eigenschaft Wert bzw. Eigenschaft

Beschichtungsgewicht 2,5 bis 3,8 g/m²

P/(P + H) 0,9 bis 1,0

Kristallgröße 3,5 bis 10 um

Kristallform säulenförmig oder körnig

Anmerkungen :

(1) P/(P + H) : P bedeutet Phosphophyllit Zn₃Fe(PO₄)₂-4H₂O, und H bedeutet Hopeit

Zn₃(PO₄J₃-⁴H₂O, die in der Zinkphosphatbeschichtung vorliegen. Die in Tabelle 1 angegebene Eigenschaft bedeutet das Anteilsverhältnis von Phosphophyllit.

(2) Kristallgröße : bedeutet die größte Länge des -,_o Kristalls.

(3) Kristallform : Die Zinkphosphatbeschichtung, die mit Hilfe der Sprühmethode und der üblichen Tauchmethode ausgebildet ist, hat eine ausgeprägt spitze nadelartige Kristallform.

Selbst wenn die Zusammensetzung und die Temperatur der Behandlungslösung bei der Tauchbehandlung kontrolliert werden, schwanken die Eigenschaften des erhaltenen Überzugs bzw. der Beschichtung in Abhängigkeit von den Eintauchbedingungen.

Bei der Umsetzungsbehandlung einer Stahlblechstruktur zur Herstellung einer Phosphatbeschichtung durch Eintauchen ist es wünschenswert, um eine gute und gleichförmige Phosphatbeschichtung zu bilden, die als Substrat zur Erzeugung eines Anstriches durch Elektroabscheidung geeignet ist, vorher eine Flüssigkeitsschicht in gegebener Tiefe unterhalb der Oberfläche der Lösung in der Nachbarschaft des Bereiches,aus dem die Stahlblechstruktur in den Tank für die Umwandlungsbeschichtungsbehandlungslösung eintritt, zum Fließen zu bringen, bis eine StrÖ-mungsgeschwindigkeit von 20 m/min, vorzugsweise 10 m/min, erreicht ist und die Zeit des Passierens eines gegebenen Punktes des Körpers der Stahlblechstruktur auf 15 see oder weniger, vorzugsweise 10 see oder weniger, einzustellen.

Auch wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsschicht 20 min/min oder mehr beträgt, und die Zeit des Passierens 15 see oder mehr beträgt, wird in gleicher Weise eine gleichmäßige Phosphat-Umwandlungsbeschichtung bzw. Reaktionsbeschichtung ausgebildet. Die so gebildete Phosphatbeschichtung hat jedoch schlechte Qualität und ist ungeeignet als Substrat zur Erzeugung einer Anstrichschicht durch Elektroabscheidung, weil unter den Eigenschaften der Beschichtung die Kristallgröße mehr als 15 μΐη wird und die Kristallform nadelartig ist und weil

INCOMPLETE DOCUMENT

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Tauchbehandlung einer Oberfläche einer Stahlblechstruktur, die einen Phosphatbehandlungstank mit flachem Boden und eine oberhalb dieses Tanks angeordnete Fördervorrichtung zur Zuführung der Stahlblechstruktur aufweist, in der in der Fördervorrichtung eine Krümmung ausgebildet wird oder an der Fördervorrichtung ein Paar von Senk-Hebevorrichtungen angeordnet ist, so daß die Stahlblechstruktur nach oben oder nach unten geneigt werden kann.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen erläutert. In diesen Zeichnungen bedeuten :

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die den Hauptteil einer Tauchbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt ;

Fig. 2 eine schematische Ansicht, die den Hauptteil einer Tauchbehandlungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt ; Fig. 3 eine Schnittansicht längs Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Hauptteils einer Behandlungsvorrichtung des Eintauchtyps (duckingtype) gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung; Fig. 5 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften einer chemischen Reaktionsbeschichtung, die auf der Oberfläche des zu behandelnden Objekts ausgebildet ist, und der Strömungsrate der Phosphatbeharidlungslösung zeigt; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften (der Kristallform und der Kristallgröße) der chemischen Reaktionsbeschichtung und der Strömungsrate der Phosphatbehandlungslösung zeigt.

— X5 —

Wie aus der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform hervorgeht, bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Behandlungstank., dessen Gesamtforra im wesentlichen schalenartig ist und dessen Bodenfläche 2 flach ausgebildet ist. Die während der Behandlung in diesem Tank 1 gezeigte Stahlplattenstruktur ist eine Automobilkarosserie 3. Die Automobilkarosserie 3 wird von einem Fördergerät 4 getragen und kontinuierlich durch das Innere des Tanks 1 geführt. Eine wellenförmige Krümmung 5 ist in dem Fördergerät ausgebildet, so daß die Automobilkarosserie (3) im wesentlichen in der Mitte des Tanks 1 nach oben und nach unten geneigt wird. Diese Krümmung 5 hat einen aufsteigenden Teil 5a, einen absteigenden Teil 5b und einen weiterführenden Teil 5c. Die Automobilkarosserie 3 wird mit vorbestimmter Geschwindigkeit durch die in dem Tank befindliche Phosphatbehandlungslösung 7 geleitet und dort zur Behandlung vollständig untergetaucht, während sie von zwei mit dem Fördergerät 4 verbundenen Aufhängelementen 6a und 6b hängend gehalten wird. Die Automobilkarosserie wird in der Richtung geführt, die durch einen Pfeil 8 angezeigt ist. Behandlungslösung, die durch das Eintauchen der Automobilkarosserie 3 überfließt, fließt durch einen Überfließtank 9 nach außen oder wird zurückgeführt. Für jede Station ist oberhalb des Fördergerätes 4 und in übereinstimmung mit dessen Gestalt eine Decke 10 ausgebildet. Obwohl in Fig. 1 nur ein Teil der Vorrichtung für die chemische Umwandlungsbehandlung gezeigt ist, umfaßt diese Vorrichtung in der Praxis vor dem Eintauchtank angeordnete Reinigungsstationen des Sprühtyps und des Tauchtyps, mehrere Spülstufen und einen Oberflächenbehandlungstank vom Eintauchtyp. Die Vorrichtung umfaßt außerdem nach dem Tauchtank Spülstufen des Sprühtyps und des Eintauchtyps, Trocknungsstufen und eine angeschlossene Vorrichtung zur Beschichtung mit Anstrichmittel.

Die Serie der Verfahrensschritte des Reinigens, Spülens, Oberflächen-Konditionierens und der Beschichtung mit

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Anstrichmittel können daher in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die durch das Fördergerät 4 geführte Stahlblechstruktur, d.h. die Automobilkarosserie 3, geneigt und in die Phosphatbehandlungslösung eingetaucht. Der Neigungswinkel der Automobilkarosserie 3 liegt in diesem Fall vorzugsweise im Bereich von 20 bis 30°. Während die Automobilkarosserie, eingetaucht in die Behandlungslösung, durch die chemische Umsetzungsbehandlung zur Ausbildung eines Phosphatüberzuges behandelt wird, werden gasförmiger Wasserstoff etc. durch die Reaktion der Lösung mit der Oberfläche der Stahlplatte erzeugt. Außerdem sammeln sich Luftblasen, die zusammen mit der Automobilkarosserie 3 eingeführt wurden, auf der Innenseite des oberen Teils der Automobilkarosserie an und können nicht entfernt werden. Dort wo sich das Gas oder die Luftblasen ansammeln, kann die Oberfläche der Automobilkarosserie nicht in Kontakt mit der Behandlungslösung gebracht werden und daher nicht behandelt werden, was zu einer ungleichförmigen Behandlung führt. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß die Automobilkarosserie nach einer vorbestimmten Zeit von dem Eintauchen der Automobilkarosserie 3 in die Phosphatbehandlungslösung an nach oben und unten geneigt, wenn die Aufhängeelemente 6a und 6b die Krümmung 5 passieren. Wenn sich die Aufhängeelemente 6a und 6b in dem aufsteigenden Teil 5a befinden, werden die Gase, wie Wasserstoffgas etc., aus der vorderen Öffnung der Karosserie entfernt. Wenn die Aufhängeelemente 6a und 6b den absteigenden Teil 5b passieren, werden gasförmiger Wasserstoff etc. aus der rückwärtigen Öffnung der Karosserie entfernt und auf diese Weise die unterhalb des oberen Teils der Karosserie angesammelten Gase vollständig ausgetrieben, so daß ein gleichförmiger Kontakt der Behandlungslösung mit der Karosserie erreicht werden kann.

Danach, wenn die Aufhängelemente 6a und 6b den weiterführenden Teil 5c passieren, wirci die Automobilkarosserie 3 im untergetauchten Zustand eine-r endgültigen weiteren Behandlung unterworfen. Das Fördergerät 4 führt die Automobilkarosserie 3 mit einer Geschwindigkeit von bis 8 m/min und die Automobilkarcsserie 3 wird dann allmählich aus dem Behandlungstank 1 herausgenommen.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zusätzlich mit einer Einrichtung zur Kreislaufführung der Behandlungslösung und einer Einrichtung zur Schlammentfernung versehen. Eine Außlaßöffnung zur Entnahme der Behandlungslösung ist im Boden des Behandlungstanks 1 ausgebildet. Eine Kreislaufleitung 14, die ein Ventil 12 und eine Pumpe 13 aufweist, ist mit dieser Auslaßöffnung 11 verbunden. Eine Schlammentfernungsvorrichtung 15 steht mit der Kreislaufleitung 14 in Verbindung. Die Behandlungslösung, aus der der Schlamm mit Hilfe dieser Schlammentfernungsvorrichtung 15 entfernt wurde, flLeßt durch eine Zuführungsleitung 16 zu dem überfließtank 9.·

Eine andere Kreislaufleitung 18 ist durch eine Pumpe mit dem Überfließtank 9 verbunden. Die Kreislaufleitung ist nach dem Wärmetauscher 19 in zwei Leitungszweige unterteilt, eine Kreislaufleitung 18a ist durch ein Ventil 20 mit dem unteren Einleitungsrohr 23 verbunden und die andere Kreislaufleitung 18b erstreckt sich zu der Zuführungsseite des Behandlungstanks 1, an der die Automobilkarosserie eintritt, und diese Seite ist mit der Kreislaufleitung 18b verbunden und steht somit in Verbindung mit einem oberen Einleitungsrohr 22 und dem unteren Einleitungsrohr 23 des Behandlungstanks 1.

Das obere Einleitungsrohr 22 erstreckt sich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels an der Oberfläche der Behandlungslösung und ist in Düsen verzweigt, die in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind. Die Behandlungslösung wird aus Einspritzöffnungen der Düsendie einander gegenüberstehen, eingesprüht, wodurch am Flüssigkeitsspiegel eine vorbestimmte Strömung der Lösung und kleine Wellen erzeugt werden. Das untere Einleitungsrohr 23 erstreckt sich längs des Bodens des Behandlungstanks 1 und sprüht die Behandlungslösung nach unten ein, so daß das Absetzen von Schlamm am Boden des Tanks verhindert wird. Auf diese Weise bleibt der im Behandlungstank 1 gebildete Schlamm nicht in dem Tank 1, sondern wird durch die Auslaßöffnung 11 und die Kreislaufleitung 14 zusammen mit der Behandlungslösung in die Schlammentfernungsvorrichtung 15 geführt. In der Schlammentfernungsvorrichtung 15 setzt sich der Schlamm ab und die überstehende Flüssigkeit wird in den Überfließtank 9 übergeführt. Die Behandlungslösung wird dann in dem Wärmetauscher 19 erhitzt und dann durch das obere Einleitungsrohr 22 und das untere Einleitungsrohr 23 dem Behandlungstank 1 zugeführt. Der Wärmetauscher 19 ist ein Wärmetauscher mit bekanntem Aufbau, wie er allgemein zum Erhitzen von Flüssigkeiten gebräuchlich ist. Ein Heizmedium, wie heißes Wasser, wird durch eine Wärmezirkulationsleitung 24 dem Wärmetauscher 19 zugeführt.

Während des Führens der zu behandelnden Automobilkarosserie 3 in das Innere des Behandlungstanks 1 gemäß dieser Ausführungsform wird die Behandlungslösung aus den Düsen des oberen Einleitungsrohrs 22 gesprüht. Auf diese Weise wird die Automobilkarosserie in die Behandlungslösung eingetaucht, während die Lösung in vorbestimmter Geschwindigkeit strömt und kleine Wellen am Flüssigkeitsspiegel der Behandlungslösung ausgebildet werden. Wenn

diese Maßnahmen angewendet werden, wird der Flüssigkeitsspiegel der Behandlungslösung nicht an der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes, d.h. der Automobilkarosserie 3, markiert, selbst wenn während der Zuführungsoperation des Fördergerätes 4 eine Unterbrechung von etwa 10 Sekunden eintritt. Wenn die Automobilkarosserie in die Behandlungslösung eingetaucht wird, beträgt die Zuführungsgeschwindigkeit des Fördergerätes etwa 2 bis 8 m/min. Die Automobilkarosserie 3 wird im wesentlichen in der gleichen Geschwindigkeit wie vorstehend angegeben und in einem kontinuierlichen Verfahren in die Behandlungslösung eingetaucht, wobei kontinuierlicher Kontakt der Automobilkarosserie mit der Behandlungslösung erzielt wird. Die Reaktion zwischen der Stahloberfläche und der Behandlungslösung schreitet in der Anfangsstufe rascher fort. Wenn daher eine Unterbrechung in der Zuführungsoperation des Fördergerätes eintritt, wird die Begrenzungslinie zwischen dem eingetauchten Teil des Körpers und dem nichteingetauchten Teil des Körpers, d.h. der Oberflächenspiegel, deutlich an der Oberfläche des Körpers bzw. der Karosserie markiert. Da jedoch in dieser Ausführungsform an der Oberfläche der Behandlungslösung kleine Wellen erzeugt werden, wird die Begrenzungslinie verwaschen. Darüber hinaus wird durch Sprühen der Behandlungslösung aus dem Einleitungsrohr 22 die örtliche Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungslösung an der Beschickungsseite des Tanks unter 20 m/min, vorzugsweise unter 10 m/min gehalten, so daß an einem gegebenen Punkt an der Automobilkarosserie 3 diese in weniger als 15 Sekunden, vorzugsweise weniger als 10 Sekunden, durch den Flüssigkeitsspiegel durchtritt. Wenn diese Maßnahmen durchgeführt werden, wird eine ungleichmäßige Reaktionsbeschichtungsbehandlung der Automobilkarosserie vermieden und die Dicke des später durch Elektroabscheidung aufgetragenen Überzugs wird gleichmäßig. Dxe chemische Umwandlungsreaktion wird bei

der kontinuierlichen Behandlung des zu behandelnden Gegenstandes in der Anfangsstufe unterdrückt, da die Qualität der fertigen Automobilkarosserie hauptsächlich von der Bildung der chemischen Umsetzungsbehandlung durch gleichmäßige Kristallbildung anhängt. Die Automobilkarosserie wird im eingetauchten Zustand mindestens einmal nach oben und nach unten geneigt, um das unterhalb des oberen Teils der Automobilkarosserie 3 angesammelte Gas zu entfernen.

In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform wird eine Behandlungsvorrichtung des Eintauch-Typs (ducking-type) verwendet. Der Behandlungstank 31 hat einen im wesentlichen rechtwinkeligen Querschnitt. Ein Fördergerät 32 zur Einführung des zu behandelnden Gegenstandes, d.h. der Automobilkarosserie 3, ist oberhalb des Behandlungstanks 31 wie auch im Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen angeordnet. Ein Paar von Hebe-Senk-Elementen 33 und 34 sind in vorbestimmtem Abstand an dem Fördergerät 32 befestigt. Eintauchkabel 35 und 36 sind in der Weise an den Hebe-Senk-Elementen 33 und 34 angebracht, daß die Eintauchkabel 35 und 35 aufgewickelt und abgewickelt werden können. Ein Rahmen 37 ist mit den unteren Enden der Eintauchkabel 35 und 36 verbunden. Die Automobilkarosserie 3 wird auf den Rahmen 37 gelegt. Wie auch im Fall der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind auch bei dieser Tauchbehandlungsvorrichtung vor dem Behandlungstank Reinigungs- und Spülstufen und nach dem Behandlungstank Sp¹Ul-, Trocknungs-Stufen und eine Stufe zur Beschichtung mit Anstrichmittel vorgesehen.

Nachdem die Automobilkarosserie 3 in die Behandlungslösung eingetaucht worden ist, werden bei dieser Ausführungsform die Hebe- und Senk-Elemente 33 und 34 abwechselnd abgewickelt und wieder aufgewickelt, um die Automobilkarosserie 3 in eine geneigte Lage zu bringen

und auf diese Weise die Gase, das öl usw., die sich unterhalb des oberen Endes der Automobilkarosserie angesammelt haben, zu entfernen, so daß die innere Oberfläche der Karosserie in gleichförmigen Kontakt mit der Behandlungslösung gebracht werden kann. Daher kann auch mit Hilfe einer Behandlungsvorrichtung des Tauch-Typs durch Neigen der AutoraobiIkaros serie im eingetauchten Zustand die innere Oberfläche der Automobilkarosserie gleichförmig behandelt werden.

Um eine Phosphatbeschichtung mit den in der vorstehenden Tabelle 1 gezeigten Eigenschaften zu erhalten, wird als Behandlungslösung eine Zinkphosphat-Behandlungslösung der folgenden Zusammensetzung angewendet: '

Zn	0,5	bis	2,0 g/l
Ni	0	bis	1,5 g/l
NO₃	3	bis	25 g/l
"PO	10	' bis	18 g/l
F	0	bis	1,3 g/l
ClO₃	0	bis	2,0 g/l
NO₂	0,06	bis	0,14 g/l

Die Zinkphosphat-Behandlungslösung dieser Zusammensetzung wird durch kaustische Soda bzw. Natriumhydroxid (NaOH) oder Natriumcarbonat (Na₂CO₃) neutralisiert, so daß der Gesamtsäuregehalt der Behandlungslösung 15 bis 20 Punkten entspricht (15 bis 20 Points) und das Verhältnis von Gesamtsäure zu freier Säure kann Werte von 12 bis 26 annehmen. Die Behandlungstemperatur wird auf 40 bis 60⁰C eingestellt. Die Abweichungen der Behandlungstemperatur werden so geregelt, daß sie - 3⁰C entsprechen. Selbst mit einer Behandlungslösung der gleichen Zusammensetzung werden, in Abhängigkeit von den Eintauchbedxngungen, Phosphatüberzüge mit unter-

schiedlichen Eigenschaften erhalten.

Die Figuren 5 und 6 zeigen die Eigenschaften des Phosphatüberzugs in Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß die Eigenschaften des Überzugs in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kontakts zwischen der Behandlungslösung und der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstands, d.h. der Automobilkarosserie, variieren. Wenn auch verschiedene Gründe für diese Tatsache angenommen werden können, wird jedoch als wichtigster Faktor dafür die Differenz in der Rate des Anstiegs des pH-Werts der Schicht an der Reaktions-Grenzfläche betrachtet. Speziell bei der Behandlung mit Hilfe der Untertauchmethode (immersion method) kann ein Überzug mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten werden, indem man die relative Geschwindigkeit zwischen dem zu behandelnden Gegenstand und der Behandlungslösung auf einen Wert im Bereich von 2 bis 10 m/min, vorzugsweise 2 bis 5 m/min, einstellt (obwohl der zu behandelnde Gegenstand in der Praxis weitergeführt wird, wird in den Figuren diese Geschwindigkeit als Strömungsgeschwindigkeit der Lösung dargestellt, da nur die relative Geschwindigkeit zwischen den beiden betrachtet werden muß). Wenn die Strömungsrate der Lösung 10 m/min oder weniger beträgt, werden Kristalle mit säulenförmiger oder körniger Gestalt erhalten, was bevorzugt wird. Wenn die Strömungsrate der Lösung 20 m/min überschreitet, werden spitze nadelähnliche Kristalle erhalten', die nicht zu einem Überzug mit vorteilhaften Eigenschaften führen. Anders ausgedrückt, wenn die Fließrate der Lösung 20 m/min überschreitet, nimmt die Kristallgröße als eine charakteristische Eigenschaft der Beschichtung bzw. des Überzugs einen Wert von 15 ρ oder mehr an (vgl. Fig. 6) und das Verhältnis P/(P + H) wird 0,8 oder weniger (Fig. 5),

wodurch ein Überzug mit schlechterer Qualität gebildet wird.

Im Fall der Methode des Untertauchens, bei der die Automobilkarosserie kontinuierlich in den Behandlungstank eingeführt wird, bildet sich jedoch auch dann, wenn eine Unterbrechung von etwa 0,5 bis 1 Sekunde während des Zuführungsvorgangs der Automobilkarosserie in der anfänglichen Reaktionsstufe eintritt, eine Grenzlinie durch den Lösungs-Flüssigkeitsspxegel an der Oberfläche

TO der Automobilkarosserie und es wxrd ein ungleichmäßiger Überzug gebildet. Infolgedessen führt diese ungleichförmige Dicke zu einem ungleichmäßigen Potential oder anderen Bedingungen an der Oberfläche der Automobilkarosserie während der nachfolgenden Elektroabscheidung. Dies wiederum führt zu einer ungleichmäßigen Abscheidung des durch Elektroabscheidung aufzutragenden Anstriches und zu einem ungleichmäßigen Überzug aus dem Anstrichmittel. Um in der anfänglichen Reaktionsstufe die ungleichförmige Bildung der Phosphatbeschichtung zu verhindern, werden, wenn die Strömungsrate der Lösung an der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels bei etwa 20 m/min gehalten wird, die abrupte Erhöhung des pH-Werts an der Reaktions-Grenzfläche und die Abscheidung der Kristalle wesentlich unterdrückt, indem frische Behandlungslösung an der Reaktionsgrenzfläche zugeführt wird.

Auch wenn daher die Automobilkarosserie nichtkontinuierlich zugeführt wird, wird keine Grenzlinie an der Oberfläche der Automobilkarosserie markiert und es bildet sich ein Phosphatüberzug mit gleichförmiger Dicke, was durch die Strömungswirkung der Behandlungslösung, die durch das Einleitungsrohr zugeführt wird, bewirkt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Eintauchmethode können die Automobilkarosserien in einer Rate von 20 bis 60 Automobilkarosserien pro Stunde behandelt werden. Wenn man annimmt, daß die zu behandelnde Fläche pro Automobilkarosserie 00 m² beträgt, so ist die behandelte Fläche

an Stahlblech 1600 bis 1800 m² pro Stunde. In diesem Fall beträgt die in der Reaktion gebildete Menge an Schlamm 3 bis 4 g/m². Wenn daher die Automobilkarosserien in einer Rate von 20 Automobilkarosserien pro Stunde behandelt werden, bilden sich 4,8 bis 6,4 kg Schlamm. Der so gebildete Schlamm ist fein und schwimmt auf. Im Verlauf der Zeit wachsen die Schlammteilchen zu Partikel einer Größe von etwa 50 bis 500 um, deren Sedimentationsrate 0,08 bis 0,13 m/min beträgt.

Gemäß der Erfindung wird jedoch die Behandlungslösung kontinuierlich entnommen, um den Schlamm in der Schlammentfernungsvorrichtung zu entfernen. Der Schlamm setzt sich daher nicht auf der Bodenfläche des Behandlungstankes ab. Indem man die Bodenfläche des Behandlungstankes flach ausbildet, körinen die Abführung des Schlammes und die gleichförmige Bewegung der Behandlungslösung in dem Behandlungstank erleichtert werden, so daß das Absetzen oder die Anlagerung des Schlammes an dem zu behandelnden Gegenstand vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird zur Durchführung der chemischen Reaktionsbehandlung zur Herstellung eines Phosphatüberzugs die Tauchmethode angewendet. Obwohl sich öl und Gase, wie Wasserstoff, im Inneren der Automobilkarosserie ansammeln, insbesondere unterhalb des oberen Teils der Automobilkarosserie, werden diese durch Neigen der Automobilkarosserie in Aufwärtsrichtung und in Abwärtsrichtung entfernt, so daß die Gesamtoberfläche der Automobilkarosserie in gleichförmigen Kontakt mit der Behandlungslösung gebracht werden kann. Auf diese Weise wird die Schwierigkeit der ungleichförmigen Behandlung gelöst und die Behandlung der Stahlbleche kann in der Weise durchgeführt werden, daß ausgezeichnete Beständigkeit gegen Rostfleckenbildung und Durchbruchs-

korrosion erhalten werden.

Claims

PAT € M TA-ISI WALTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SC H Ü B E L-H O PF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8O00 MÖNCHEN 95

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ARL LUDWIG SCHIFF (1964-1978)

IPL. CHEM. OR. ALEXANDER V. FÜNER

IPL. ING. PETER STREHL

IPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

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DEA-13 643

Patentansprüche

1 ./' Verfahren zur Eintauchbehandlung der Oberfläche einer Stahlblechstruktur, insbesondere einer Automobilkarosserie, zur Erzeugung eines Phosphatüberzugs, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stahlblechstruktur, insbesondere die Automobilkarosserie, in eine Behandlungslösung eintaucht, die in einem Phosphatbehandlungstank mit flacher Bodenfläche gehalten wird, und die Automobilkarosserie mindestens einmal in Aufwärtsrichtung und in Abwärtsrichtung neigt, um Öl, Reaktionsgase und Luft, die sich im Inneren der Automobilkarosserie angesammelt haben, zu entfernen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für den Kontakt zwischen der Automobilkarosserie und der Behandlungslösung in dem Phosphatbehandlungstank eine relative Geschwindigkeit im Bereich von 2 bis 10 m/min einhält.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Behandlungslösung auf der Zuführungsseite des Phosphatbehandlungstanks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels einspritzt, um kleine Wellen und eine Strömung der Behandlungslösung mit vorbestimmter Geschwindigkeit auszubilden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekejnnzeichnet, daß man die Behandlungslösung mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 5 m/min in den Phosphatbehandlungstank strömen läßt und dadurch den durch die Reaktion gebildeten Schlamm in dar Behandlungslösung gleichförmig verteilt, daß man eine festgelegte Menge der Behandlungslösung kontinuierlich aus dem Phosphatbehandlungstank entnimmt, in eine Schlammentfernungsvorrichtung einleitet, und den Schlamm entfernt und die überstehende Flüssigkeit in den Phosphatbehandlungstank zurückführt.
5. Vorrichtung zur Tauchbehandlung der Oberfläche einer Stahlblechstruktur, insbesondere einer Automobilkarosserie, zur Erzeugung eines Phosphatüberzugs, geke;nnzeichnet durch ein Fördergerät (4) zur Zuführung der Automobilkarosserie (3), das oberhalb eines Phosphatbehandlungstanks (1) mit flacher Bodenfläche (2) angeordnet ist, wobei in dem Fördergerät (4) eine wellenförmige Krümmung (5) ausgebildet ist oder an dem Fördergerät (4) ein Paar von Hebe-Senk-Elementen (33, 34) angeordnet ist, so daß die Automobilkarosserie nach oben oder nach unten geneigt werden kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Phosphatbehandlungstanks (1) eine Einspritzleitung (22) zum Ein-

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spritzen der Behandlungslösung angeordnet ist, um kleine Wellen und eine Strömung der Behandlungslösung in vorbestimmter Geschwindigkeit zu verursachen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e kennzeichnet, daß in der Nähe des Bodens des Phosphatbehandlungstanks ein Einleitungsrohr (23) zum Erzeugen einer Bewegung in der Behandlungslösung angeordnet ist, um zu bewirken, daß die Behandlungslösung in dem Phosphatbehandlung.stank in vorbestimmter Geschwindigkeit strömt und dadurch das Absetzen von Schlamm auf dem Boden des Phosphatbehandlungstanks ver hindert wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kreislaufleitung (14) über eine Pumpe (13) und ein Ventil (12) mit dem Phosphatbehandlungstank (1) verbunden ist, durch die kontinuierlich Behandlungslösung aus dem Phosphatbehandlungstank (1) entnommen wird, und daß mit der Kreislaufleitung (14) eine Schlammentfernungsvorrichtung (15) und ein Wärmetauscher (19) in Verbindung stehen.

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