DE3443928A1

DE3443928A1 - Verfahren zur passivierung einer metallischen oberflaeche

Info

Publication number: DE3443928A1
Application number: DE19843443928
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Büttner; Josef L. Dr.rer.nat. 7900 Ulm Jostan
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-12-01
Publication date: 1986-06-05

Description

Beschreibung
"Verfahren zur Passivierung einer metallischen Oberfläche" Zusatz zu DBP . ... ... (Patentanmeldung p 34 07 095.8)) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Passivierung einer metallischen Oberfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus dem Hauptpatent DBP . ... ... (Patentanmeldung P 34 07 095.8).
Zur Passivierung einer metallischen Oberfläche, z.B. einer Al-, Zn-, Cu- oder Ag-Oberfläche, ist es bekannt, diese mit einer Chromatschicht zu überziehen. Die Schutzwirkung der Chromatierung, die auf der chemischen Umwandlung einer dünnen metallischen Oberflächenschicht durch Reaktion mit Chromsäure oder Chromaten zu Chromhydroxid-/Chromat beruht, basiert nicht nur auf dieser Konversionsschicht, sondern vor allem auch auf den herstellungsbedingt eingelagerten Cr-VI-Ionen, die als überschüssige Chromat-Anionen eine Reserve für die Passivierung durch Inhibition und Ausheilung von möglichen Verletzungen, z.B. Kratzern, der passivierten Oberfläche darstellen. Dieses Passivierungsverfahren hat den Nachteil, daß die vorhandenen freien sowie giftigen Cr-VI-Ionen löslich sind in wässrigen Medien und dadurch zu Gesundheits- und/oder Umwelt schäden führen können. Chromat(VI-Ionen) können insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, einem sauren Medium, Kontaktkorrossion, Elektrolyse und/oder Handschweißkorrosion in Lösung gehen.
Aus dem Hauptpatent DBP . ... ... (Patentanmeldung P 34 07 095.8) ist es bekannt, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß zur Passivierung insbesondere Heteropolysäuren und/oder Isopolysäuren verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weiterbildung für ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die reduzierende Wirkung der korrosionshemmenden Schicht in der nachfolgend aufgebrachten Chromat-haltigen Schicht ein erheblich verringerter giftiger Cr (VI)-Anteil vorhanden ist als in derzeit üblichen Chromatschichten.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, auf die zunächst aufgebrachte korrosionshemmende Schicht unmittelbar die Chromat-haltige Schicht aufzubringen. Ein sogenantes 'naß in naß'-Arbeiten wird vermieden, wodurch die Beschichtung kostengünstiger wird.
Ein dritter Vorteil besteht darin, daß die korrosionshemmende Schicht schon an sich als Korrosionsschutz geeignet ist oder als Haftgrund für learbanstriche oder dergleichen, die auf Chromatschichten beruhen.
Die Erfindung beruht auf einer Pasivierung durch Eintauchen in eine Lösung oder Besprühen oder Bepinseln oder Aufwalzen mit einer Lösung der schichtbildenden Substanz oder/ Substanzgemischen vorzugsweise in Wasser, oder auch einem anderen Lösemittel oder einem Gemisch von Lösemitteln. Dabei können die Lösungen sauer oder alkalisch sein und Zustäze enthalten, die die elektrischen, mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften der aufgetragenen Schichten günstig beeinflussen.
Beispiele für passivierende Substanzen sind: Wolframatophosphorsäure, Wolframtokieselsäure, Ammoniumheptamolybdat, Molybänsäure, Silicomolybdänsäure.
Beispiele für eigenschaftsverbessernde Zusätze sin: Oxidationsmittel wie Natriumperborat, 'Weichmacher' und Versiegelungsstoffe wie Polyglycol, metallspezifische Korrosionsinhibitoren wie Benzotriazol, Netzmittel wie langkettige aliphatische Sulfonsäuren.
Es wird zunächst eine Metalloberfläche mit einer (ebenfalls passivierenden) Schicht versehen, deren Bestandteile gegenüber dem toxischen Cr VI der Ohromatschicht reduzierend wirken, die daran anschließend aufgetragen wird.
Handelt es sich bei der ursprünglichen Metalloberfläche um eine solche, die nur ein 'naß in naß'-Arbeiten bei der Chromatierung zuläßt, entfällt dieser Zwang nach der Beschichtung mit der korrosionshemmenden Schicht, da die entstandene Oberfläche nahezu beliebig lagerbar ist, ohne daß sie vor einer späteren Chromatierung irgendwie aktiviert werden müßte, um die Bildung und Haftung der Chromatschicht zu gewährleisten.
Die Schichtbildungsreaktionen laufen jeweils innerhalb kurzer Zeit bei Raumtemperatur ab. Erwärmen beschleunigt jedoch die Abscheidung und Passivierung. Es ist zweckmäßig die Schichten nach ihrer Abscheidung gut zu spülen und z.B. mit Preßluft zu trocknen. Es ist weiterhin möglich die Schichten bei erhöhter Temperatur zu tempern, um sie zu verfestigen sowie möglicherweise gebildete Reaktionsprodukte und restliches Wasser zu beseitigen. Der in der Chromatierungsschicht verbleibende Restgehalt an CrVI kann durch die Wahl der Dicke dieser Schicht beeinflußt werden.
Die Erfindung wird durch das folgende Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Eine galvanisch verzinkte Stahlprobe wird 10 min lang bei 80-900C alkalisch gereinigt, z.B. in einem Reinigungsmittel, das derzeit unter dem Handelsnamen 'Bonder V341M' erhältlich ist, gründlich mit Frischwasser und demineralisiertem Wasser gespült und 0,5-1 min bei Raumtemperatur mit O,3%iger Salpetersäure gebeizt. Danach wird wieder gründlich gespült und anschließend getrocknet. Der so erzielte Oberflächenzustand entspricht ungefähr demjenigen nach dem Verzinken. Alsdann wird die Probe bei Raumtemperatur und unter Bewegung in ein Bad getaucht, das in wässriger Lösung 2% Wolframatophosphorsäure enthält. Die Probe wird nach 1 min aus dem Bad genommen, gründlich gespült und mit ölfreier Preßluft getrocknet. Die Zinkoberfläche ist nun mit einer ersten bläulich irisierenden, korrosionshemmenden Schicht überzogen, die einen Durchgangswiderstandswert von ungefähr 0,8 besitzt. Diese Probe bleibt nun beispielsweise eine Woche an der Luft liegen, also bei Bedingungen, bei denen eine reine Zinkschicht gegenüber einer konventionellen Chromatierung inaktiv geworden ist.
Nun wird die Probe 15 s bei Raumtemperatur bei leichter Bewegung in ein derzeit handelsübliches Chromatierungsbad getaucht. Nach gründlichem Spülen in Leitungswasser und Nachspülen in deionisiertem Wasser wird mit Preßluft getrocknet und dann im Wärmeschrank bei 1400C 30 min getempert. Es liegt jetzt eine Chromatierungsschicht mit einem ungefähr auf die Hälfte reduzierten Or Gehalt und - damit verbunden - geringerer Toxizität vor.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Passivierung einer metallischen Oberfläche, bei welchem die Oberfläche mit einer korrosionshemmenden Schicht überzogen wird und bei welchem die Schicht in einem Bad erzeugt wird, das mindestens eine chemische Verbindung einer Heteropolysäure und/oder einer Isopolysäure und/oder einer Fluorokomplec-Verbindung mit einem Element aus einer der Nebengruppen IVa oder Va oder VIa des Periodensystems der Elemente mit Ausnahme von Chrom enthält, nach DBP. ... ... (Patentanmeldung P 34 07 095.8), dadurch gekennzeichnet, daß für die korrosionshemmende Schicht mindestens eine reduzierend wirkende Substanz ausgewählt wird für eine nachfolgend aufgebrachte Chromat-haltige Schicht.
2. Verfahren zur Passivierung einer metallischen Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die reduzierend wirkende Substanz Wolframatophosphorsäure und/oder Wolframtokieselsäure und/oder Ammoniumheptamolybdat und/oder Molybdänsäure und/oder Silicomolybdänsäure gewählt wird.
3. Verfahren zur Passivierung einer metallischen Oberfläche nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der korrosionshemmenden Schicht mindestens ein eigenschaftsverbessernder Zusatz hinzugefügt wird.