DE3239088C2

DE3239088C2 -

Info

Publication number: DE3239088C2
Application number: DE19823239088
Authority: DE
Inventors: Thomas 6955 Aglasterhausen De Heck
Original assignee: Chemische Werke Kluthe & Co 6900 Heidelberg De GmbH
Current assignee: Chemische Werke Kluthe & Co 6900 Heidelberg De GmbH
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1987-09-10
Also published as: DE3239088A1

Description

Die Erfindung betrifft ein wäßriges Phosphatierungsmittel für Metalloberflächen mit einem Gehalt an Zink-, Nickel-, ortho-Phosphat-, Chlorat-, Nitrat- und Nitritionen.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieses wäßrigen Phosphatierungsmittels vor der Elektro- Tauchlackierung, insbesondere vor der kathodischen Elektro- Tauchlackierung.

Die Qualität organischer Überzüge auf metallischen Anstrichuntergründen kann hinsichtlich Korrosionsschutz, Lackhaftung und dekorativem Wert durch eine entsprechende Vorbehandlung des Untergrundes wesentlich verbessert werden.

Vor der eigentlichen Vorbehandlung müssen Verunreinigungen, wie Korrosionsprodukte (Rost, Zunder), Staub, Öle, Fette, Schmierstoff- und anorganische Flußmittelreste von der Oberfläche entfernt werden.

In Abhängigkeit von der Art des Grundmaterials (Stahl, verzinkter Stahl, Aluminium, usw.), von seinem Oberflächenzustand (verrostet, verzundert, geölt, usw.) sowie von der Art der aufzubringenden organischen Beschichtung und der späteren Verwendung, werden verschiedene Methoden des Reinigens und der Vorbehandlung angewendet.

Zu den Oberflächenbehandlungen zählen das Phosphatieren und das Chromatieren. Das Phosphatieren von Oberflächen aus Eisen, Zink und deren Legierungen sowie Aluminium dient zur Erhöhung der Haftfestigkeit von Lackschichten und zur Verbesserung des Korrosionsschutzes. Diese chemische Oberflächenbehandlung ist auch unter firmenspezifischen Bezeichnungen, wie Atramentieren, Bondern, Granodine-Verfahren oder Parker-Verfahren bekannt.

Die wichtigsten Phosphatierverfahren sind das Zink- und das Alkaliphosphatieren. Ein Zinkphosphatier-Bad kann z. B. Monozinkphosphat, freie Phosphorsäure, Zinknitrat und ein Oxidationsmittel als Hauptkomponenten enthalten.

Der pH-Wert solcher Lösungen liegt meist zwischen 2,8 3,4. Der Verfahrensablauf besteht aus einer Beizreaktion und der Bildung einer Zinkphosphat-Schicht.

Die Alkaliphosphatierverfahren reinigen und entfetten die Metalloberfläche und bilden eine korrosionsschützende Deckschicht aus, die hauptsächlich aus Eisenphosphat besteht. Für die Reinigung enthalten die Bäder in der Regel niedrig schäumende, nicht ionogene Tenside. Hauptkomponenten sind saure Alkaliphosphate, der pH- Wert liegt zwischen 4 und 6. Die Schichtbildung wird durch eine Beizreaktion eingeleitet, bei der eine geringe Menge des Grundmetalls aufgelöst wird. Der überwiegende Teil des gelösten Eisens reagiert mit dem Phosphation der Lösung unter Bildung von schwer löslichem Eisenphosphat, das sich als festhaftender Überzug auf der Fläche abscheidet. Im Gegensatz zur Zinkphosphatierung stammt hier das schichtbildende Kation aus dem Grundmetall.

Zum nächstkommenden Stand der Technik ist die DE-OS 30 04 927 zu nennen, die sich auf ein Verfahren zur Phosphatierung von Metallen, die anschließend elektroplattiert werden, bezieht, wobei man die Metalle mit einer sauren Phosphatierungslösung, die eine Zinkverbindung in einer Konzentration von 0,5 bis 1,5 g/l als Zinkion, ein Phosphat in einer Konzentration von 5 bis 30 g/l als Phosphation und ein Nitrit in einer Konzentration von 0,01 bis 0,2 g/l als Nitrition und/oder eine aromatische Nitroverbindung in einer Konzentration von 0,05 bis 2 g/l in Wasser bei einer Temperatur von 40 bis 70°C behandelt, indem man das Werkstück nicht weniger als 15 Sekunden in die Lösung taucht und dann die Lösung nicht weniger als 2 Sekunden auf das Werkstück spritzt.

Auf Blatt 7, Absatz 2 dieser DE-OS 30 04 927 wird davor gewarnt eine Zinkkonzentration von mehr als 1,5 g/l im Phosphatierungsmittel einzusetzen.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es bei Einhaltung der folgenden Zusammensetzung

Zink: 1,6 g/l Nickel: 0,4 g/l Ortho-Phosphat:19,0 g/l Chlorat: 2,8 g/l Nitrat: 2,3 g/l Nitrit: 0,09 g/l Rest:Wasser

eine besonders wirkungsvolle Phosphatierung möglich ist.

Zum weiteren Stand der Technik ist die DE-OS 31 01 866 zu nennen, die ein Verfahren zur Phosphatierung von Metallen, insbesondere Eisen und Stahl mit wäßrigen, sauren chlorathaltigen Zinkphosphatlösungen bei Temperaturen von 30 bis 60°C beschreibt, wobei die Metalloberflächen mit Lösungen in Berührung gebracht werden, die

0,5 bis 1,5 g/l Zn
0,4 bis 1,3 g/l Ni
10 bis 26 g/l P₂O₅
0,8 bis 5 g/l ClO₃

enthalten, denen kein Nitrit zugesetzt wird und in denen das Gewichtsverhältnis von Zn zu Ni auf einen Wert zwischen 1 : (0,5 bis 1,5), Zn zu P₂O₅ auf einen Wert zwischen 1 : (8 bis 85) und freiem P₂O₅ zu Gesamt-P₂O₅ auf einen Wert zwischen (0,005 [bei ca. 30°C] bis 0,06 [bei ca. 60°C]) : 1 eingestellt ist.

Im Gegensatz zu diesem Verfahren des Standes der Technik gemäß DE-OS 31 01 866 bei dem ausdrücklich kein Nitrit zugesetzt wird, kommt es beim erfindungsgemäßen Phosphatierungsmittel darauf an, daß das Nitrit in der angegebenen Menge zugegen ist.

Mit vorliegender Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein vereinfachtes, kostengünstigeres Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen zu schaffen, daß bei geringem Oxidationsmittelaufwand auch bei schwer phosphatierbaren Metalloberflächen eine feste Schichtbildung bei hoher Phosphatiergeschwindigkeit, eine gute Naßkorrosionsbeständigkeit und ein gutes späteres Lackverhalten ergibt.

Das Wesen vorliegender Erfindung wird im beiliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin erläutert:

Ausführungsbeispiel

Es wurden Eisenbleche mit Hilfe eines mittelstarken alkalischen Reinigers durch Bespritzen innerhalb einer Minute bei 50°C entfettet, sodann gespült und hierauf 1,5 Minuten bei 53°C mit dem erfindungsgemäßen wäßrigen Phosphatierungsmittel der folgenden Zusammensetzung gespritzt:

Zn 1,6 g/l Ni 0,4 g/l PO₄ 19,0 g/l ClO₃ 2,8 g/l NO₃ 2,3 g/l NO₂ 0,09 g/l RestWasser

Das Schichtgewicht betrug 1,8 g/m². Die Schichtausbildung war einheitlich und geschlossen.

Nach 500 Stunden Steinschlag-Salzsprühtest (standardisierter Test) hatten die kathodisch lackierten Bleche einen Kennwert von 2 in der Kennwertskala von 1 bis 5, also einen guten Kennwert.

Dieser Steinschlag-Test stellt bekanntlich eine Nachahmung der in der Praxis häufig auftretenden Beanspruchung von Lackierungen durch Steinschlag dar und gibt eine zusammengefaßte Beurteilung mehrerer Eigenschaften eines Anstriches, insbesondere der Härte und Haftfestigkeit.

Claims

1. Wäßriges Phosphatierungsmittel für Metalloberflächen mit einem Gehalt an Zink-, Nickel-, ortho-Phosphat-, Chlorat-, Nitrat- und Nitritionen gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: Zink: 1,6 g/l Nickel: 0,4 g/l ortho-Phosphat:19,0 g/l Chlorat: 2,8 g/l Nitrat: 2,3 g/l Nitrit: 0,09 g/l Rest:Wasser.

2. Verwendung des wäßrigen Phosphatierungsmittels nach Anspruch 1, vor der Elektro-Tauchlackierung, insbesondere vor der kathodischen Elektro-Tauchlackierung.