DE3814391A1 - Activation of metal surfaces before zinc-phosphating - Google Patents

Activation of metal surfaces before zinc-phosphating

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DE3814391A1 DE19883814391 DE3814391A DE3814391A1 DE 3814391 A1 DE3814391 A1 DE 3814391A1 DE 19883814391 DE19883814391 DE 19883814391 DE 3814391 A DE3814391 A DE 3814391A DE 3814391 A1 DE3814391 A1 DE 3814391A1
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Juergen Dr Haerer
Peter Dr Christophliemk
Wolf-Achim Dr Roland
Matthias Hamacher
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • 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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Abstract

The invention relates to products based on aqueous solutions and/or dispersions of titanium phosphates for the activation of metal surfaces before zinc-phosphating, which are characterised in that they give a pH from 7 to 10 in water and contain titanium, phosphates and finely particulate layer silicates having a cation exchange capacity, of the type of alkali metal magnesium silicate or alkali metal silicate, whose primary particles predominantly have a diameter of less than 30 mu m, and, if appropriate, also further components usual in activating agents, and to a process for activating metal surfaces with such aqueous solutions and/or dispersions at temperatures in the range from 10 to 40@C.

Description

Die Erfindung betrifft Mittel und ein Verfahren zur Aktivierung von Metalloberflächen vor einer Zinkphosphatierung, wobei defi­ nierte Schichtsilicate verwendet werden.The invention relates to means and a method for activation of metal surfaces before zinc phosphating, whereby defi layered silicates can be used.

Die Zinkphosphatierung, d.h. die Behandlung von Metallober­ flächen mit Zinkionen enthaltenden wäßrigen Lösungen, ist ein seit langer Zeit verbreitetes Verfahren, mit dem Oberflächen aus Eisen, Stahl, Zink oder verzinktem Stahl oder Aluminium oder aluminiertem Stahl hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständig­ keit verbessert und damit gleichzeitig so vorbereitet werden, daß eine gleichmäßige Ausbildung und Haftung einer später auf­ gebrachten organischen Beschichtung auf den Metalloberflächen garantiert ist. Von anwendungstechnischem Interesse ist in diesem Zusammenhang besonders das sogenannte "Niedrigzink-Ver­ fahren", in dem das Verhältnis von Zink- zu Phosphationen in der Behandlungslösung 1 : (12 bis 110) ist und das Metallober­ flächen aus der oben geannnten Gruppe besonders für die Be­ schichtung mit Oberflächenlacken im Wege der kathodischen Elek­ trotauchlackierung (K(E)TL) vorbereitet.The zinc phosphating, i.e. the treatment of metal upper surfaces with aqueous solutions containing zinc ions is a long-used process with which surfaces made of iron, steel, zinc or galvanized steel or aluminum or aluminized steel with regard to their corrosion resistance be improved and thus be prepared at the same time that uniform training and liability later on brought organic coating on the metal surfaces is guaranteed. Is of interest in application technology In this context, the so-called "low zinc Ver drive ", in which the ratio of zinc to phosphate ions in of the treatment solution is 1: (12 to 110) and the metal surface areas from the above-mentioned group especially for the Be layering with surface lacquers by means of cathodic elec Trotauchlackierung (K (E) TL) prepared.

Die Vorbehandlung der jeweiligen metallischen Oberflächen vor dem eigentlichen Phosphätierungsschritt hat dabei einen eminent großen Einfluß auf die Ausbildung einer qualitativ hochwertigen Zinkphosphatschicht und nimmt damit auch unmittelbaren Einfluß auf die angestrebten Verfahrensziele, nämlich einen hohen Kor­ rosionsschutz der und eine gute Lackhaftung auf den metalli­ schen Oberflächen.Pretreat the respective metallic surfaces The actual phosphating step has an eminent part big influence on the training of a high quality Zinc phosphate layer and thus also has a direct influence  to the desired procedural goals, namely a high cor protection against corrosion and good paint adhesion on the metalli surfaces.

Daher kommt den Verfahrensschritten große Bedeutung zu, die der eigentlichen Zinkphosphatierung vorgelagert sind: Die Reinigung mit einem alkalischen und/oder sauren Reiniger und die an­ schließende Aktivierung der metallischen Oberflächen. Während saure Reiniger oft einen nachteiligen Einfluß auf die Ausbil­ dung der Zinkphosphatschichten haben, der u.a. zu einer Ver­ gröberung der Schichtstruktur sowie einer Verlängerung der Zeit führt, die für die Ausbildung einer die Oberflächen gleichmäßig bedeckenden Zinkphosphatschicht erforderlich ist, kann der Aktivierungsschritt den unerwünschten Effekten der Reinigungs­ reagenzien entgegenwirken. Üblicherweise werden heute beide Schritte voneinander getrennt, insbesondere dann, wenn die Phosphatierungslösung im Niedrigzink-Phosphatierverfahren in einem Tauchvorgang appliziert werden soll.Therefore, the procedural steps that the The actual zinc phosphating are upstream: The cleaning with an alkaline and / or acidic cleaner and the closing activation of the metallic surfaces. While acidic cleaners often have an adverse impact on training of the zinc phosphate layers, which i.a. to a ver coarsening of the layer structure and an extension of the time leads to the formation of a uniform surface covering zinc phosphate layer is required, the Activation step the undesirable effects of cleaning counteracting reagents. Usually both are today Steps separated, especially if the Phosphating solution in the low zinc phosphating process in to be applied to a diving process.

Man unterscheidet zwischen mechanischer Aktivierung der Metall­ oberflächen einerseits, die üblicherweise durch Bürsten, Schmirgeln oder Sandstrahlen der Oberflächen bewirkt wird, sowie einer chemischen Aktivierung andererseits. Im Zuge der chemischen Aktivierung werden durch spezielle Vorspüllösungen vor der eigentlichen Phosphatierung zunächst Kristallkeime auf den gereinigten Metalloberflächen gebildet, an denen die Kri­ stallisation des Zinkphosphats beginnen kann. In der Praxis haben sich als wirksame Keimbildner ausschließlich Titan(IV)­ orthophosphate bewährt. Diese Aktivierungsmittel werden bevor­ zugt in einem gesonderten Spülbad unmittelbar vor der Phospha­ tierung mit den Metalloberflächen in Kontakt gebracht. In Aus­ nahmefällen ist es auch möglich, Aktivierungsmittel einem ­ allenfalls mild alkalischen - Reinigerbad zuzusetzen. One differentiates between mechanical activation of the metal surfaces on the one hand, usually by brushing, Sanding or sandblasting the surfaces and chemical activation on the other. In the course of Chemical activation is achieved through special pre-rinse solutions before the actual phosphating, crystal seeds first the cleaned metal surfaces on which the Kri installation of zinc phosphate can begin. In practice only effective as nucleating agents are titanium (IV) proven orthophosphate. These activating agents will come before moves in a separate rinsing bath immediately in front of the phospha brought into contact with the metal surfaces. In out In some cases it is also possible to use an activating agent if necessary add a mildly alkaline detergent bath.  

Mit einer Aktivierung durch derartige Titanorthophosphatlösun­ gen wird bewirkt, daß sich auf der gesamten Metalloberfläche eine gleichmäßige und geschlossene Zinkphosphatschicht bildet. Dabei sollen sich möglichst schnell (Erhöhung der Keimbildungs­ geschwindigkeit) möglichst dicht nebeneinander befindliche Kristalle von Zinkphosphat bilden. Durch diese Schichtverfei­ nerung wird eine Verminderung der Porosität der resultierenden Phosphatschicht angestrebt. Auf diesem Wege läßt sich auch erreichen, daß die Flächengewichte (flächenbezogene Massen der Zinkphosphat-Schichten, oftmals auch als "Schichtgewicht" be­ zeichnet) sinken. Diese werden in g Zinkphosphat/m Metallober­ fläche angegeben; als Haftgrund für Lacke werden von der In­ dustrie Flächengewichte von 1,2 bis 4,0 g/m2 gefordert. Außer­ dem läßt sich durch die Aktivierung der Metalloberflächen die Mindestphosphatierungszeit, d.h. die Zeit bis zur vollständigen Bedeckung der Metalloberflächen mit einer geschlossenen Zink­ phosphatschicht, deutlich reduzieren.Activation by such titanium orthophosphate solutions causes a uniform and closed zinc phosphate layer to form on the entire metal surface. Crystals of zinc phosphate should form as close as possible to one another as quickly as possible (increase in the nucleation rate). This layer refinement is aimed at reducing the porosity of the resulting phosphate layer. In this way it can also be achieved that the weights per unit area (masses per unit area of the zinc phosphate layers, often also referred to as "layer weight") decrease. These are given in g zinc phosphate / m metal surface; The industry is demanding surface weights of 1.2 to 4.0 g / m 2 as a primer for paints. In addition, the minimum phosphating time, ie the time until the metal surfaces are completely covered with a closed zinc phosphate layer, can be significantly reduced by activating the metal surfaces.

Die Aktivierung von Metalloberflächen mit Titanorthophosphaten ist üblicherweise Bestandteil eines mehrstufigen Prozesses, in dem die Metalloberflächen mechanisch und chemisch gereinigt, gebeizt, aktiviert und phosphatiert werden. Dabei kann es vor­ teilhaft sein, die Schritte der Behandlung der Metalloberflä­ chen mit den unterschiedlichen Chemikalien durch Schritte des Spülens der Werkstücke mit Wasser voneinander zu trennen.Activation of metal surfaces with titanium orthophosphates is usually part of a multi-stage process, in where the metal surfaces are mechanically and chemically cleaned, pickled, activated and phosphated. It can be done before be partaking of the steps of treating the metal surface with the different chemicals through steps of Rinse the workpieces with water to separate them.

Die Stabilisierung von Badlösungen, in denen - getrennt vom Reinigungsschritt - Metalloberflächen durch Behandlung mit Titanorthophosphaten aktiviert werden sollen, ist bis zum heu­ tigen Tage ein noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem. Im Gegensatz zu Bädern, die die Reinigung, Entfettung und Akti­ vierung der Metalloberflächen miteinander kombinieren und deren Reinigungswirksamkeit über längere Zeit aufrechterhalten werden kann, konnten noch keine stabilen Aktivierungsbäder zur Verfü­ gung gestellt werden, die es ermöglichen, trotz konstant gehal­ tener Konzentration an Aktivierungsmittel im Bad eine gute Aktivierung von Metalloberflächen über eine längere Zeitspanne durchzuführen. Im praktischen Betrieb, d.h. bei einer Vielzahl aufeinanderfolgender Verfahrensschritte des Reinigens, Spülens, Aktivierens, Spülens und nachfolgenden Phosphatierens, erschop­ fen sich die Titanorthophosphat enthaltenden Aktivierungsbäder. Trotz Aufrechterhaltung des Gehalts an Aktivierungsmittel in der Badlösung läßt der Aktivierungseffekt relativ schnell nach.The stabilization of bathroom solutions in which - separately from the cleaning step - metal surfaces are to be activated by treatment with titanium orthophosphates is a problem that has not yet been solved satisfactorily to this day. In contrast to baths, which combine the cleaning, degreasing and activation of the metal surfaces with each other and whose cleaning effectiveness can be maintained over a long period of time, no stable activation baths could be made available that make it possible, despite a constant concentration of activating agent in the Bad to perform a good activation of metal surfaces over a long period of time. In practical operation, ie in a large number of successive process steps of cleaning, rinsing, activating, rinsing and subsequent phosphating, the activation baths containing titanium orthophosphate are exhausted. Despite maintaining the level of activating agent in the bath solution, the activating effect wears off relatively quickly.

Dies schlägt sich signifikant in einer Erhöhung der Flächenge­ wichte der sich auf den Metalloberflächen bildenden Zinkphos­ phatschichten nieder. Die erwünschten, zunächst geringen Flä­ chengewichte auf Metalloberflächen, die in frischen Aktivie­ rungsbädern aktiviert werden, steigen auf Werkstücken, die nach längerer Standzeit der Aktivierungsbäder aktiviert werden, auf für die Anwender nicht mehr akzeptable Werte an.This is significantly reflected in an increase in the area weight of the zinc phosphate formed on the metal surfaces phatschichten down. The desired, initially small areas ch weights on metal surfaces in fresh activation Activation baths are activated on workpieces that follow activation baths are activated for a longer period of time values that are no longer acceptable to users.

Zudem wurde immer wieder festgestellt, daß die in der nachfol­ genden Phosphatierung ausgebildeten Phosphatschichten dann große Rauhigkeit aufwiesen, wenn schon eine Vielzahl von Werk­ stücken in dem jeweiligen Aktivierungsbad behandelt worden waren. Auch dies deutete auf eine ungenügende bzw. schlechte Aktivierung der Metalloberflächen hin.In addition, it was repeatedly found that the following phosphate layers formed then phosphating had great roughness, if a lot of work pieces have been treated in the respective activation bath were. This also indicated an insufficient or bad one Activation of the metal surfaces.

Aus all diesem wird deutlich, daß die ständige Kontrolle der Konzentrationen aller Bestandteile eines Aktivierungsbades bzw. das Nachschärfen desselben mit einzelnen Komponenten allein nicht ausreichen, um eine gute Aktivierung der Metalloberflä­ chen über eine längere Laufzeit hinweg sicherzustellen. Dies ist besonders dann als nachteilig anzusehen, wenn - wie bei der sogenannten "Niedrigzink-Phosphatierung" von Zinkoberflächen bzw. verzinkten Stahloberflächen, wie sie neuerdings im Ka­ rosseriebau häufiger verwendet werden - eine schlechte Akti­ vierung unmittelbar zu rauhen, schlecht ausgebildeten Phosphat­ schichten führt. Die sofortige Folge sind nämlich auch Fehler in der Lackierung derartiger schlecht aktivierter und nach­ folgend ungenügend phosphatierter Metalloberflächen.From all this it is clear that the constant control of the Concentrations of all components of an activation bath or resharpening it with individual components alone not sufficient to activate the metal surface well ensure over a longer term. This is particularly disadvantageous if - as with the so-called "low zinc phosphating" of zinc surfaces or galvanized steel surfaces, such as those recently used in Ka rosseriebau are used more often - a bad act immediately to rough, poorly formed phosphate stratification leads. The immediate result is mistakes  in the painting of such poorly activated and after following insufficiently phosphated metal surfaces.

Eine der zahlreichen Ursachen für eine Destabilisierung der Titanphosphat-haltigen Aktivierungsbäder ist das Einschleppen von Erdalkalimetall-Ionen aus dem Spülbad, das im Gesamtver­ fahren zwischen der Reinigung der Metalloberflächen und der Aktivierung angeordnet ist. Das Einschleppen der sogenannten "Härtebildner" des Spülwassers ließe sich dadurch vermeiden, daß man für die Spülung vollentsalztes Wasser verwendet. Dies würde jedoch das Verfahren deutlich verteuern. Wird folglich Leitungswasser für den zwischengeschalteten Spülgang verwendet, muß mit unterschiedlichen Wasserhärten und damit unterschied­ lichem Gehalt an Erdalkalimetall-Ionen im Spülwasser gerechnet werden. Geeignete Komplexbildner, wie beispielsweise Phosphate, EDTA, Nitrilotriacetat, phosphonylierte organische Verbindungen oder Citrate müßten also in Konzentrationen dem Aktivierungsbad zugesetzt werden, die vom Gehalt an Härtebildnern im Spülwasser abhängig sind. Solche Zusätze stören jedoch die Aktivierung und nachfolgende Phosphatierung der Metalloberflächen in uner­ wünschter Weise. Außerdem erschweren sie eine Automatisierung des Gesamtverfahrens wegen der Notwendigkeit, die Rezeptur des Aktivierungsbades immer wieder den aktuellen Verfahrensparame­ tern anzupassen.One of the many causes of destabilization of the Activation baths containing titanium phosphate are introduced of alkaline earth metal ions from the rinsing bath, which in total ver drive between cleaning the metal surfaces and the Activation is arranged. The introduction of the so-called "Hardening agents" in the rinsing water could be avoided by that you use demineralized water for rinsing. This however, the procedure would be significantly more expensive. As a result Tap water used for the intermediate rinse cycle, must have different water hardness and therefore different content of alkaline earth metal ions in the rinsing water will. Suitable complexing agents, such as phosphates, EDTA, nitrilotriacetate, phosphonylated organic compounds or citrates would have to be in the activation bath in concentrations be added by the content of hardness in the rinse water are dependent. However, such additives interfere with activation and subsequent phosphating of the metal surfaces in un desirable way. They also complicate automation of the overall process because of the need to recipe the Activation bath always the current process parameter to adapt.

In der DE-PS 33 07 158 wird die Verwendung von natürlichen hochquellfähigen Natrium-Bentoniten zur Stabilisierung von Aktivierungsbädern beschrieben. Entscheidende anwendungstechni­ sche Nachteile dieser Stabilisierungsmittel liegen darin be­ gründet, daß die schichtverfeinernde Wirkung durch die genann­ ten Schichtsilicate stark vermindert wird. Grobkristalline, ungleichmäßige Zinkphosphatschichten resultieren bei deren Zugabe zu den titanphosphathaltigen Aktivierungsmitteln. Die weiteren Nachteile liegen darin begründet, daß die genannten Schichtsilicate wegen ihres mineralischen Ursprungs selbst bei hohem Reinigungsaufwand noch Beimengungen (beispielsweise Alu­ miniumsilicate) aufweisen, welche die Aktivierung insbesondere durch Herauslösen von Aluminiumionen durch die saure Phospha­ tierlösung zu stören vermögen.In DE-PS 33 07 158 the use of natural highly swellable sodium bentonites to stabilize Activation baths described. Crucial application technology The disadvantages of these stabilizing agents lie therein founds that the layer-refining effect by the named layered silicates is greatly reduced. Coarse crystalline, uneven zinc phosphate layers result in their Addition to the activating agents containing titanium phosphate. The  further disadvantages lie in the fact that the above Layer silicates themselves because of their mineral origin high cleaning effort and admixtures (e.g. aluminum minium silicates), which have the activation in particular by dissolving aluminum ions through the acidic phospha animal solution.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein gegen destabi­ lisierende Einflüsse stabiles Bad für die separate Aktivierung von Metalloberflächen vor einer Zinkphosphatierung, insbeson­ dere vor einer Niedrigzink-Phosphatierung, zur Verfügung zu stellen, das gegenüber bisher bekannten Aktivierungsbädern eine signifikant längere Standzeit bei gleicher Qualität der Akti­ vierung von Metalloberflächen aufweist. Die über längere Zeit gleichbleibend gute Aktivierung sollte nachfolgend eine schnel­ le und ökonomische Phosphatierung der Metalloberflächen erlau­ ben und damit den Korrosionsschutz der Phosphatschicht auf den behandelten Metalloberflächen verbessern. Eine weitere Aufgabe der Erfindung lag darin, die Qualität der Aktivierung von Me­ talloberflächen über eine große Zahl behandelter Bleche ohne Wechsel der Badflüssigkeit zu verbessern und damit die relativ engen Grenzen der Verfahrensparameter für die nachfolgende Phosphatierung auszuweiten.The object of the present invention was to fight against destabi Influencing influences stable bath for separate activation of metal surfaces before zinc phosphating, in particular prior to low-zinc phosphating make a compared to previously known activation baths significantly longer service life with the same quality of shares crossing of metal surfaces. The over a long time consistently good activation should be followed by a quick one le and economical phosphating of the metal surfaces possible ben and thus the corrosion protection of the phosphate layer on the improve treated metal surfaces. Another job the invention was the quality of the activation of Me tall surfaces over a large number of treated sheets without Change the bath fluid and thus improve the relative narrow limits of the process parameters for the following Expand phosphating.

Überraschend wurde nun gefunden, daß eine Aktivierung von Me­ talloberflächen durch Titanphosphat-haltige Aktivierungsbäder auf hohem Qualitätsniveau bei langer Standzeit der Bäder unab­ hängig von der Wasserhärte der hierfür verwendeten Ansetzwässer dann möglich ist, wenn man den separaten Aktivierungsbädern feinteilige synthetische, glimmerartige, trioktaedrische Al­ kalimagnesium- und/oder Alkalisilicate mit ausgeprägten Kat­ ionenaustauscheigenschaften und Säurebeständigkeiten zusetzt. Surprisingly, it has now been found that activation of Me metal surfaces through activation baths containing titanium phosphate at a high quality level with long service life of the bathrooms depending on the water hardness of the preparation water used for this is possible if you use the separate activation baths finely divided synthetic, mica-like, trioctahedral Al Potassium magnesium and / or alkali silicates with pronounced cat ion exchange properties and acid resistance added.  

Die Erfindung betrifft Mittel auf Basis wäßriger Lösungen und/- oder Dispersionen von Titan(IV)-Phosphaten zur Aktivierung von Metalloberflächen vor einer Zinkphosphatierung, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie in Wasser einen pH-Wert von 7 bis 10 aufweisen und 0,001 bis 0,2 g/l Titan, 0,1 bis 4 g/l eines oder mehrerer Phosphate und 0,05 bis 20 g/l eines oder mehre­ rer, Kationen austauschender synthetischer Alkalimagnesium- und/oder Alkalisilicate mit Schichtstruktur sowie gegebenen­ falls noch weitere, in derartigen Aktivierungsmitteln übliche Komponenten enthalten.The invention relates to compositions based on aqueous solutions and / - or dispersions of titanium (IV) phosphates to activate Metal surfaces before zinc phosphating caused by this are characterized in that they have a pH of 7 to in water Have 10 and 0.001 to 0.2 g / l titanium, 0.1 to 4 g / l one or more phosphates and 0.05 to 20 g / l one or more rer, cation-exchanging synthetic alkali magnesium and / or alkali silicates with layer structure and given if still more, usual in such activating agents Components included.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Aktivierung von Metalloberflächen unter Verwendung ein oder mehrere Titan­ phosphate enthaltender wäßriger Lösungen und/oder Dispersionen nach alkalischer Reinigung und Spülung mit Wasser und vor Phos­ phatierung mit Zinkphosphate enthaltenden wäßrigen Lösungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Metalloberflächen auf an sich bekannte Weise bei Temperaturen von 10 bis 40°C, bevorzugt bei 20 bis 40°C, besonders bevorzugt von 25 bis 30°C, mit wäßrigen Lösungen und/oder Dispersionen behandelt, die die obengenannte Zusammensetzung aufweisen.The invention also relates to a method for activation of metal surfaces using one or more titanium aqueous solutions and / or dispersions containing phosphates after alkaline cleaning and rinsing with water and before Phos phating with aqueous solutions containing zinc phosphates, which is characterized in that the metal surfaces in a manner known per se at temperatures from 10 to 40 ° C., preferably at 20 to 40 ° C, particularly preferably from 25 to 30 ° C, treated with aqueous solutions and / or dispersions, which have the above composition.

Metalloberflächen, die mit den erfindungsgemäßen Aktivierungs­ mitteln getrennt von einer alkalischen Reinigung und Entfettung für die nachfolgende Phosphatierung aktivierbar sind, können Oberflächen aus Eisen, Stahl, Zink, verzinktem Eisen oder Stahl, Aluminium oder aluminiertem Eisen oder Stahl sein. Be­ sonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel für die Aktivierung von Oberflächen aus Stahl, Zink, verzinktem Eisen oder verzinktem Stahl, wie sie neuerdings für die Her­ stellung von Kraftfahrzeugkarosserien zur Verfügung gestellt werden. Metal surfaces with the activation according to the invention detached from alkaline cleaning and degreasing can be activated for the subsequent phosphating Surfaces made of iron, steel, zinc, galvanized iron or Steel, aluminum or aluminized iron or steel. Be The activating agents according to the invention are particularly suitable for the activation of surfaces made of steel, zinc, galvanized Iron or galvanized steel, as has recently been used for provision of motor vehicle bodies will.  

Vor der Aktivierung werden üblicherweise derartige Metallober­ flächen in einem separaten Reinigungs- und Entfettungsschritt von oberflächlichen Verunreinigungen bzw. von Fettrückständen aus vorangehenden Bearbeitungsverfahren befreit. Derartige Reinigungs- und Entfettungslösungen weisen eine in der Technik heute gängige Zusammensetzung auf. Der pH-Wert 1%iger Lösungen liegt üblicherweise im Bereich von 6-13, wobei die mehr im alkalischen Bereich liegenden pH-Werte bevorzugt sind. Die Reinigungs- und Entfettungslösungen enthalten üblicherweise Builder, wie Phosphate, Carbonate, Silicate und/oder Hydroxide der Alkalimetalle. Auch entsprechende Ammonium-Verbindungen finden Verwendung. Zusätzliche Bestandteile derartiger gängiger Reinigungslösungen sind anionaktive oder nicht ionogene Netz­ mittel und Emulgatoren, wie beispielsweise Anlagerungsprodukte des Ethylenoxids an Fettalkohole, Alkylphenole, Fettamine und/ oder Polyoxypropylenglycole. Zur Komplexierung im Wasser ent­ haltener Erdalkalimetalle sind außerdem üblicherweise konden­ sierte Phosphate oder andere, an sich aus dem Stand der Technik bekannte Komplexbildner wie beispielsweise Polycarbonsäuren (Citronensäure, Nitrilotriessigsäure oder Ethylendiamintetra­ essigsäure), Phosphonsäuren oder sonstige gebräuchliche Kom­ plexbildner enthalten.Before activation, such metal surfaces are usually used surfaces in a separate cleaning and degreasing step of surface contamination or grease residues exempted from previous machining processes. Such Cleaning and degreasing solutions have one in technology common composition today. The pH of 1% solutions is usually in the range of 6-13, the more in alkaline pH values are preferred. The Cleaning and degreasing solutions usually contain Builders such as phosphates, carbonates, silicates and / or hydroxides the alkali metals. Corresponding ammonium compounds find use. Additional components of such common ones Cleaning solutions are anionic or non-ionic mesh agents and emulsifiers, such as addition products of ethylene oxide on fatty alcohols, alkylphenols, fatty amines and / or polyoxypropylene glycols. Ent for complexation in water alkaline earth metals are also usually condensate based phosphates or others, per se from the prior art known complexing agents such as polycarboxylic acids (Citric acid, nitrilotriacetic acid or ethylenediaminetetra acetic acid), phosphonic acids or other common com plexer included.

Nach der Reinigung der Metalloberflächen mit derartigen, meist alkalisch eingestellten Reinigern folgt eine Behandlung mit Wasser, um Reiniger-Rückstände mehr oder weniger vollständig von den Metalloberflächen zu entfernen und derartige Rückstände nicht in die Folge-Bäder einzuschleppen.After cleaning the metal surfaces with such, mostly alkaline cleaners are treated with Water to make cleaner residue more or less complete to remove from the metal surfaces and such residues not to be dragged into the subsequent baths.

Im nachfolgenden Verfahrensschritt werden die zu behandelnden Metalloberflächen in einem separaten Bad mit Lösungen akti­ viert, die als aktivierende Komponente Titan(IV)-Phosphate in wäßrigen Lösungen und/oder Dispersionen enthalten. Derartige Titanphosphate können nach den aus dem Stand der Technik be­ kannten Verfahren hergestellt werden und stehen dem Fachmann dann zur Aktivierung von Metalloberflächen zur Verfügung.In the subsequent process step, those to be treated Activate metal surfaces in a separate bathroom with solutions fourth, the activating component titanium (IV) phosphate in contain aqueous solutions and / or dispersions. Such  Titanium phosphates can be according to the prior art known methods are prepared and are the expert then available to activate metal surfaces.

Die erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel, die ausnahmslos auf Basis wäßriger Systeme komponiert sind, weisen einen pH-Wert im Bereich von 7 bis 10 auf. Dieser Bereich darf nicht über- bzw. unterschritten werden, da bei pH-Werten < 7 und < 10 eine be­ friedigende Aktivierung der Metalloberflächen nicht möglich ist. Eine Unterschreitung des pH-Wertes hat zur Folge, daß aufgrund schlechter Aktivierung die im nachfolgenden Phospha­ tierungsschritt gebildeten Phosphatschichten nicht mehr ge­ schlossen sind. Außerdem steigt das Flächengewicht derartiger Phosphatschichten in unerwünschter Weise an. Eine Überschrei­ tung des pH-Wertes auf Werte oberhalb von 10 hat ebenfalls eine schlechte Aktivierungsleistung zur Folge, so daß in der nach­ folgenden Phosphatierung ebenfalls eine deutliche Verschlech­ terung der Qualität der aufgebrachten Phosphatschicht zu beob­ achten ist. Zudem verkürzt eine Überschreitung des pH-Wertes auf Werte oberhalb von 10 die Standzeiten des Aktivierungs­ bades, so daß eine wirksame Aktivierung der Metalloberflächen für die Phosphatierung über eine sehr viel kürzere Zeit möglich ist.The activating agents according to the invention, without exception Based on aqueous systems are composed, have a pH in Range from 7 to 10. This area must not over- or are below, because at pH values <7 and <10 a be peaceful activation of the metal surfaces not possible is. Falling below the pH value means that due to poor activation in the following phospha formation step no longer formed are closed. In addition, the weight per unit area increases Phosphate layers in an undesirable manner. An override The pH value also has a value above 10 poor activation performance, so that in the after subsequent phosphating also a significant deterioration to observe the quality of the applied phosphate layer pay attention. In addition, an overshoot of the pH value shortens to values above 10, the service life of the activation bathes, so that an effective activation of the metal surfaces for phosphating over a much shorter time possible is.

Außer durch ihren pH-Wert sind die erfindungsgemäßen Aktivie­ rungsmittel durch ihren Gehalt an den Komponenten Titan, Phos­ phat(e) und Kationen austauschenden Schichtsilicaten gekenn­ zeichnet. Erfindungsgemäß bewegt sich der Gesamtgehalt an Titan in den Aktivierungsmitteln im Bereich von 0,001 bis 0,2 g/l Titan in der Aktivierungslösung. Bevorzugt sind Aktivierungs­ mittel, die 1 bis 100 mg/l Titan, besonders bevorzugt 5 bis 30 mg/l Titan enthalten. Die Aktivierungslösungen enthalten dabei das Titan, das nahezu ausschließlich in der Oxidations­ stufe (IV) vorliegt, in gebundener Form. Die in den Aktivie­ rungslösungen enthaltenen Titan-Verbindungen sind hauptsächlich Titan-Phosphate, wobei solche Phosphate überwiegen, die zwei oder mehr Phosphatreste aneinander kondensiert enthalten.In addition to their pH, the activity according to the invention due to their content of the components titanium, phos phat (e) and cation-exchanging layered silicates draws. According to the invention, the total titanium content moves in the activating agents in the range of 0.001 to 0.2 g / l Titan in the activation solution. Activation are preferred medium containing 1 to 100 mg / l titanium, particularly preferably 5 to Contain 30 mg / l titanium. The activation solutions included the titanium, which is almost exclusively in the oxidation  stage (IV) exists, in bound form. Those in the asset Titanium compounds are mainly used Titanium phosphates, where such phosphates predominate, the two or contain more phosphate residues condensed together.

Weitere Komponente der erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel sind Phosphate, die in den Aktivierungslösungen sowohl in an Titan gebundenem Zustand, als auch in ionischer Form vorliegen können. Letztere sind in den Lösungen meistens als Orthophos­ phat-Ionen enthalten, die aus polymeren, zwei oder mehrere Phosphatgruppen aneinander kondensiert enthaltenen Phosphaten durch Hydrolyse entstehen. Daraus ergibt sich, daß die Akti­ vierungslösungen üblicherweise mehrere unterschiedliche Phos­ phat-Spezies enthalten, wobei es jedoch auch möglich ist, daß sowohl die gebundenen als auch die ionischen Phosphate aus­ schließlich einer Spezies zuzurechnen sind und beispielsweise Orthophosphate sein können.Another component of the activating agent according to the invention are phosphates that are present in the activation solutions in both Titan bound state, as well as in ionic form can. The latter are mostly in the solutions as Orthophos Contain phat ions made of polymer, two or more Phosphate groups condensed together contain phosphates arise through hydrolysis. It follows that the Akti vation solutions usually several different Phos contain phat species, but it is also possible that both the bound and the ionic phosphates finally are attributable to a species and for example Can be orthophosphates.

Der Gehalt an einem oder mehreren Phosphaten in erfindungsge­ mäßen Aktivierungsmitteln beträgt 0,1 bis 4 g eines oder meh­ rerer Phosphate/l Aktivierungslösung (100 bis 4000 ppm). Be­ vorzugte Mengenbereiche der Phosphate sind 0,1 bis 3 g/l, be­ sonders bevorzugt 0,2 bis 1,5 g/l eines oder mehrerer Phos­ phate. In besonders bevorzugten und hinsichtlich ihrer Akti­ vierungsergebnisse ausgezeichneten Aktivierungslösungen liegt der Gehalt an Phosphaten bei 0,2 bis 0,6 g eines oder mehrerer Phosphate/l Anwendungslösung. Von diesen sind die Orthophos­ phate mit besonderem Vorteil verwendbar.The content of one or more phosphates in Invention The activating agent is 0.1 to 4 g of one or more phosphate / l activation solution (100 to 4000 ppm). Be preferred quantity ranges of the phosphates are 0.1 to 3 g / l, be particularly preferably 0.2 to 1.5 g / l of one or more Phos phate. In particularly preferred and regarding their Akti result of excellent activation solutions the phosphate content is 0.2 to 0.6 g of one or more Phosphate / l application solution. Of these, the Orthophos phate can be used with particular advantage.

Eine weitere essentielle Komponente der erfindungsgemäßen Akti­ vierungsmittel sind Kationen austauschende Schichtsilicate. Erfindungsgemäß ist es möglich, in den Aktivierungsmitteln bestimmte Schichtsilicate mit für diesen Typ charakteristi­ schen, Kationen austauschenden Eigenschaften einzusetzen. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Schichtsilicate nebeneinander zu verwenden, wobei diese in ihren Eigenschaften übereinstimmen können oder ähnlich sein können oder auch in ihren Eigenschaf­ ten unterschiedlich sind, so daß sie sich in ihren Eigenschaf­ ten, insbesondere ihren Kationen austauschenden und quellenden Eigenschaften zu ergänzen vermögen.Another essential component of the shares according to the invention Cation-exchanging agents are layer silicates. According to the invention, it is possible in the activating agents certain layered silicates characteristic of this type  to use cation-exchanging properties. It However, it is also possible to use several layer silicates next to one another to be used, with the same properties can or may be similar or in their properties ten are different, so that they differ in their properties ten, especially their cations exchanging and swelling Ability to complement properties.

Der Mengenbereich, in dem das oder die Schichtsilicat(e) in den Aktivierungsmitteln enthalten sind, liegt im Bereich von 0,05 bis 20 g eines oder mehrerer, Kationen austauschender Schicht­ silicate pro Liter wäßriger Lösung und/oder Dispersion des Aktivierungsmittels. Der genau Gehalt ist abhängig von der Zusammensetzung und der Kombination der verwendeten Schichtsili­ cate, wobei deren Kationen austauschende Eigenschaften im Vor­ dergrund stehen.The quantity range in which the layered silicate (s) in the Activating agents are contained, is in the range of 0.05 up to 20 g of one or more layers that exchange cations silicates per liter of aqueous solution and / or dispersion of Activating agent. The exact salary depends on the Composition and combination of the layered grapes used cate, their cations exchanging properties in the foregoing the reason.

Die erfindungsgemäß verwendeten glimmerartigen Schichtsilicate leiten sich von Pyrophyllit und Talk ab. Durch isomorphe Sub­ stitutionen in der Tetraeder- und Oktaederschicht erhalten die Schichten negative Ladungen, die durch Zwischenschichtkationen kompensiert werden. Die allgemeine Formel hierfür istThe mica-like layered silicates used according to the invention are derived from pyrophyllite and talc. By isomorphic sub institutions in the tetrahedron and octahedron layer receive the Layers of negative charges caused by interlayer cations be compensated. The general formula for this is

Me x (H₂O) n {Mg2-3(OH)₂[Si4-y Al y O₁₀]} mit
Me = Na, K und Li; y = 0 bis 0,5 und x = 0 bis 1.
Me x (H₂O) n {Mg 2-3 (OH) ₂ [Si 4- y Al y O₁₀]} with
Me = Na, K and Li; y = 0 to 0.5 and x = 0 to 1.

In diesen synthetischen glimmerartigen Schichtsilicaten über­ wiegen in den Oktaederschichten als Kationen die Magnesium­ ionen. Der Al3O3-Gehalt liegt bei den erfindungsgemäß bean­ spruchten Schichtsilicaten unter 10 Gew.-%, bevorzugt unter 5 Gew.-%. In these synthetic mica-like layered silicates, the magnesium ions predominate as cations in the octahedral layers. The Al 3 O 3 content in the layered silicates claimed according to the invention is below 10% by weight, preferably below 5% by weight.

Aus der Reihe der trioktaderischen Magnesiumsilicate eignen sich synthetischer Hectorit und Saponit zur Stabilisierung der Aktivierlösungen besonders gut.Suitable from the series of trioctadic magnesium silicates synthetic hectorite and saponite to stabilize the Activation solutions particularly good.

Aus der Gruppe der Alkaliphyllosilicate werden Magadiit
= Na₂Si₁₄O₂₉ · 11 H₂O und Kanemit = NaHSi2O5 × 3 H2O sowie ähn­ lich silicatreiche, in der Natrium-Form vorliegende Species erfindungsgemäß bevorzugt.
The group of alkali metal phyllosilicates becomes magadiite
= Na₂Si₁₄O₂₉ · 11 H₂O and Kanemit = NaHSi 2 O 5 × 3 H 2 O and similar Lich silicate-rich species present in the sodium form preferred according to the invention.

Einzelheiten zur Klassifizierung, Struktur und Chemie technisch wichtiger Magnesium- und Alkaliphyllosilicate lassen sich der Literatur, beispielsweiseTechnical details of classification, structure and chemistry important magnesium and alkali phyllosilicates can be Literature, for example

  • - Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim (1982), Band 21, S. 365 ff;- Ullmann's Encyclopedia of Technical Chemistry, 4th edition, Verlag Chemie, Weinheim (1982), Volume 21, pp. 365 ff;
  • - Römpps Chemie-Lexikon, 8. Auflage, Franckh′sche Verlags­ buchhandlung, Stuttgart (1987), Band 5, S. 3845-3847;- Römpps Chemie-Lexikon, 8th edition, Franckh'sche Verlag Buchhandlung, Stuttgart (1987), Volume 5, pp. 3845-3847;
  • - Rex W. Grimshaw, The Chemistry and Physics of Clays and Allied Ceramic Materials, 4. Auflage, Ernest Benn Ltd., London (1971), S. 97-170;- Rex W. Grimshaw, The Chemistry and Physics of Clays and Allied Ceramic Materials, 4th edition, Ernest Benn Ltd., London (1971), pp. 97-170;
  • - R. C. Evans, Einführung in die Kristallchemie, Walter de Gruyter, Berlin (1976), S. 22-228;- R. C. Evans, Introduction to Crystal Chemistry, Walter de Gruyter, Berlin (1976), pp. 22-228;
  • - F. Liebau, Structural Chemistry of Silicates, Springer Verlag, Berlin (1985);- F. Liebau, Structural Chemistry of Silicates, Springer Verlag, Berlin (1985);
  • - H. Struntz, Mineralogische Tabellen, 6. Auflage, Akade­ mische Verlagsgesellschaft Geest & Protig KG, Leipzig (1977), S. 429-469;- H. Struntz, Mineralogische tables, 6th edition, Acade mix publishing company Geest & Protig KG, Leipzig (1977), pp. 429-469;

entnehmen.remove.

Prinzipiell lassen sich alle gut Kationen austauschenden nicht wasserlöslichen Silicate mit Schichtstruktur zur Hartwasser­ stabilisierung der Aktivierungsbäder einsetzen. Der hierbei beobachtete stabilisierende Effekt ist bei den erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Schichtsilicaten größer, als er durch das Kationenaustauschvermögen allein zu erwarten wäre. Daher ist das Kationenaustauschvermögen (z.B. das Calciumbindevermögen als Maßzahl hierfür) nur ein Auswahlkriterium.In principle, all good cations can not be exchanged water-soluble silicates with layer structure for hard water Use stabilization of the activation baths. The one here observed stabilizing effect is in accordance with the invention  preferably used layered silicates larger than that by the Cation exchange capacity alone would be expected. thats why the cation exchange capacity (e.g. calcium binding capacity as a measure of this) is only a selection criterion.

Die Ursachen der beobachteten Zusatzeffekte sind noch nicht aufgeklärt. Überraschend ist aber, daß insbesondere die Alkali­ schichtsilicate und die glimmerartigen trioktaedrischen Schichtsilicate diesen Zusatzeffekt zeigen.The causes of the observed additional effects are not yet enlightened. It is surprising, however, that in particular the alkali phyllosilicates and the mica-like trioctahedral Layer silicates show this additional effect.

Wie ebenfalls aus der oben genannten Literatur bekannt ist, unterscheiden sich die Schichtsilicate in ihren Festkörper­ eigenschaften und insbesondere bezüglich ihres Quell- und Kat­ ionenaustauschvermögens erheblich voneinander.As is also known from the literature mentioned above, the layered silicates differ in their solids properties and especially with regard to their swelling and cat ion exchange ability significantly different.

Bevorzugt werden in den Aktivierungsmitteln gemäß der vorlie­ genden Erfindung solche Schichtsilicate verwendet, deren Kat­ ionenaustauschvermögen bei Raumtemperatur 20 mg CaO/g Aktivsub­ stanz überschreitet, wobei dieses Kationenaustauschvermögen hier als Calciumbindevermögen angegeben ist. Besonders bevor­ zugt werden solche Schichtsilicate, deren Calciumbindevermögen bei Raumtemperatur 50 mg/g Aktivsubstanz überschreitet.Are preferred in the activating agents according to the Invention used layered silicates whose cat ion exchange capacity at room temperature 20 mg CaO / g active sub punch exceeds, this cation exchange ability is given here as calcium binding capacity. Especially before Layer silicates whose calcium binding capacity are added at room temperature exceeds 50 mg / g of active substance.

Einen erheblichen Einfluß auf das Kationenaustauschvermögen des Schichsilicats weist die Art des Kations auf, das vom Schicht­ silicat an die wäßrige Phase abgegeben wird, während gleichzei­ tig anwendungstechnisch störende, härtebildende Kationen des Wassers gebunden werden. Bevorzugt werden daher Schichtsilicate in ihrer Natrium- oder Kaliumform in den Aktivierungsmitteln verwendet; ganz besonders bevorzugt sind die Schichtsilicate des Natriumtyps.A significant influence on the cation exchange capacity of the Layered silicate has the type of cation that the layer silicate is released to the aqueous phase, while at the same time Application-disturbing, hardness-forming cations of the Water bound. Layer silicates are therefore preferred in their sodium or potassium form in the activating agents used; Layer silicates are very particularly preferred of the sodium type.

Na⁺- oder K⁺-Ionen werden in die wäßrige Phase abgegeben, wäh­ rend Calciumionen in die Schichtzwischenräume der Silicate eingelagert werden. Na⁺ or K⁺ ions are released into the aqueous phase, wäh calcium ions in the interstices of the silicates be stored.  

Die genannten Schichtsilicate sind allein oder nebeneinander erfindungsgemäß verwendbar.The layered silicates mentioned are alone or side by side usable according to the invention.

Da es eine der Aufgaben der Kationen austauschenden Schicht­ silicate ist, die Härtebildner aus dem Wasser zu entfernen, ergibt sich die optimale Einsatzmenge des bzw. der Schicht­ silicate aus deren Calciumbindevermögen und der Wasserhärte der wäßrigen Phase. Aktivierungsmittel gemäß der Erfindung enthal­ ten eine derartige Menge Schichtsilicate, daß das Gesamtkat­ ionenbindevermögen des bzw. der Schichtsilicate pro Liter Ak­ tivierungsbad die Menge an Härtebildnern im Wasser um min­ destens 50 mg, bevorzugt um 10 bis 30 mg pro Liter Bad, über­ schreitet. Die Menge an Schichtsilicaten ist dabei berechnet auf die Menge an CaO im Wasser, die der Menge an Härtebildnern in der wäßrigen Phase äquivalent ist. Bevorzugte Ausführungs­ formen der erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel enthalten als Schichtsilicat-Komponente Magadiit, Kanemit, Saponit und/oder Hectorit in einer Menge von 0,05 bis 20 g des Schichtsilicats pro Liter Aktivierungsbad.Since it is one of the tasks of the cation exchange layer silicate is to remove the hardness from the water, the optimal application quantity of the layer or layers results silicates from their calcium binding capacity and the water hardness of the aqueous phase. Activating agents according to the invention contain such an amount of layered silicates that the total cat ion binding capacity of the layer silicate (s) per liter Ak tivierungsbad the amount of hardness in the water by min at least 50 mg, preferably by 10 to 30 mg per liter of bath steps. The amount of layered silicates is calculated on the amount of CaO in the water, the amount of hardness is equivalent in the aqueous phase. Preferred execution forms of the activating agent according to the invention contain as Layered silicate component magadiite, kanemite, saponite and / or Hectorite in an amount of 0.05 to 20 g of the layered silicate per liter of activation bath.

Ergänzend zu den oben näher aufgeführten Komponenten können die erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel gegebenenfalls auch noch weitere Komponenten enthalten, die in derartigen Aktivierungs­ mitteln üblich und allgemein bekannt sind. Beispiele dafür sind bekannte Zusätze wie polykondensierte Phosphate, Citrate und ähnliche Verbindungen. Der Zusatz derartiger Komponenten ist jedoch nicht zwingend erforderlich, verschlechtert jedoch die mit den erfindungsgemäßen Aktivierungsmitteln erzielbaren Er­ gebnisse der Aktivierung von Metalloberflächen nicht. Gerade die Möglichkeit, derartige sonst essentielle Zusätze in den erfindungsgemäßen Aktivierungsmitteln nicht einsetzen zu müs­ sen, macht einen der Vorteile der Erfindung aus. In addition to the components listed above, the Activating agents according to the invention optionally also contain other components in such activation are common and generally known. Examples of this are known additives such as polycondensed phosphates, citrates and similar connections. The addition of such components is but not absolutely necessary, but worsens the achievable with the activating agents according to the invention results of the activation of metal surfaces. Just the possibility of adding such otherwise essential additives in the Not to have to use activating agents according to the invention sen is one of the advantages of the invention.  

Deutliche Verbesserungen in der Aktivierung von Metallober­ flächen vor dem Schritt des Phosphatierens lassen sich mit den oben näher beschriebenen wäßrigen Aktivierungsmitteln durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielen. Nach einer alkalischen Reinigung und Spülung mit Wasser und vor dem Schritt des Phos­ phatierens mit Zinkphosphate enthaltenden wäßrigen Lösungen lassen sich Metalloberflächen, insbesondere Stahloberflächen, Zinkoberflächen oder verzinkte Stahloberflächen, unter Verwen­ dung ein oder mehrerer Titanphosphate enthaltender wäßriger Lösungen und/oder Dispersionen dadurch aktivieren, daß man diese Metalloberflächen auf an sich bekannte Weise bei Tempe­ raturen von 10 bis 40°C mit wäßrigen Lösungen und/oder Disper­ sionen in Kontakt bringt, die im Detail oben näher beschrieben wurden und einen pH-Wert im Bereich von 7-10 aufweisen sowie 0,001 bis 0,2 g/l Titan, 0,1 bis 4 g/l eines oder mehrerer Phosphate und 0,05 bis 20 g/l an Kationen austauschenden Schichtsilicaten enthalten, deren Primärteilchen zum überwie­ genden Teil einen Durchmesser von unter 30 µm aufweisen.Significant improvements in the activation of metal upper surfaces before the step of phosphating can be Aqueous activating agents described in more detail above by the achieve method according to the invention. After an alkaline Clean and rinse with water and before the step of the phos phatens with aqueous solutions containing zinc phosphates metal surfaces, especially steel surfaces, Zinc surfaces or galvanized steel surfaces, under use aqueous one containing one or more titanium phosphates Activate solutions and / or dispersions by these metal surfaces in a manner known per se at Tempe temperatures from 10 to 40 ° C with aqueous solutions and / or dispersers sions in contact, which is described in detail above and have a pH in the range of 7-10 and 0.001 to 0.2 g / l titanium, 0.1 to 4 g / l one or more Phosphates and 0.05 to 20 g / l of cations exchanging Contain layer silicates, the primary particles of which predominantly part have a diameter of less than 30 microns.

Ein bevorzugter Temperaturbereich für die Behandlung der Me­ talloberflächen mit derartigen wäßrigen Lösungen und/oder Dis­ persionen liegt bei 20 bis 40°C, wobei der Bereich von 25 bis 30°C besonders bevorzugt ist. Die Aufbringung der Aktivie­ rungslösungen und/oder Aktivierungsdispersionen erfolgt nach aus dem Stand der Technik an sich bekannten Verfahren. So kön­ nen Spritzverfahren, Tauchverfahren oder auch kombinierte Spritz-/Tauchverfahren angewendet werden, um die Aktivierungs­ mittel mit den Metalloberflächen in Kontakt zu bringen.A preferred temperature range for the treatment of the Me talloberflächen with such aqueous solutions and / or dis persions is 20 to 40 ° C, the range of 25 to 30 ° C is particularly preferred. The raising of the asset Solutions and / or activation dispersions follows processes known per se from the prior art. So can NEN spraying process, immersion process or combined Spraying / dipping procedures are applied to the activation to bring medium into contact with the metal surfaces.

Auch in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aktivierung der Metalloberflächen können übliche, an sich aus dem Stand der Technik bekannte Einzelschritte zusätzlich vollzogen werden, um besondere Ergebnisse zu erzielen. So ist es erfindungsgemäß möglich, nach dem Aktivierungsschritt und vor der eigentlichen Phosphatierung eine Spülung der aktivierten Werkstücke mit Wasser vorzunehmen. Diese Spülung ist jedoch meist unerwünscht und trägt zu den vorteilhaften Effekten der Anwendung des er­ findungsgemäßen Verfahrens nicht bei. Es ist daher im Sinne der Erfindung bevorzugt, den Phosphatierungsschritt unmittelbar an den erfindungsgemäßen Aktivierungsschritt anzuschließen.Also in the inventive method for activating the Metal surfaces can be customary, per se from the prior art Technically known individual steps can also be carried out in order to to achieve special results. So it is according to the invention  possible after the activation step and before the actual one Phosphating rinsing the activated workpieces with Water. However, this flushing is usually undesirable and contributes to the beneficial effects of using the he inventive method not. It is therefore in the sense of Invention preferred, the phosphating step immediately to connect the activation step according to the invention.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt zu deut­ lichen Verbesserungen in der Aktivierung von Metalloberflächen. Dies zeigt sich bei der nachfolgenden Phosphatierung. Der Phos­ phatierungsschritt kann - verglichen mit Aktivierungs-Verfahren nach dem Stand der Technik - schneller ablaufen und er bringt Phosphatschichten, die deutlich feinteiliger als bei herkömm­ licher Aktivierung sind. Außerdem sind die Schichtgewichte der Phosphatschichten nach der erfindungsgemäßen Aktivierung deut­ lich niedriger. Dieser Vorteil macht sich insbesondere bei der sogenannten "Niedrig-Zink-Phosphatierung bemerkbar. Gerade für derartige Phosphatierungs-Verfahren sind niedrige Schichtge­ wichte immer wieder angestrebt worden, konnten jedoch nur in wenigen Fällen dauerhaft verwirklicht werden.The application of the method according to the invention leads to significant improvements in the activation of metal surfaces. This is shown in the subsequent phosphating. The Phos phatierungsschritt can - as compared with activation processes of the prior art - are faster and brings phosphate layers that are much more finely divided than in herkömm Licher activation. In addition, the layer weights of the phosphate layers are significantly lower after the activation according to the invention. This advantage is particularly noticeable in the so-called "low-zinc phosphating. Low coating weights have always been sought for such phosphating processes in particular, but could only be achieved permanently in a few cases.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Aktivierungs­ bäder selbst stabiler gegen äußere Einflüsse sind, beispiels­ weise resultiert aus der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Aktivierungsbäder eine erhöhte Stabilität gegen den Einfluß irgendwelcher Härtebildner, die aus dem der Aktivierung voran­ gehenden Spül-Schritt der Metalloberflächen eingeschleppt wer­ den. Auch aus vorangehenden Reinigungsschritten eingeschlepptes Alkali bzw. lose auf den Metalloberflächen haftender Schmutz, der in die Aktivierungsbäder eingeschleppt wird, destabilisiert diese nicht. Ein Nachschärfen der Aktivierungsbäder, d.h. die nachträgliche Zufuhr aktivierender Komponenten (Titan, Phospha­ te und/oder Schichtsilicate) und/oder die nachträgliche Zugabe von Wasser, sind für die Aufrechterhaltung der hervorragenden aktivierenden Wirkung der erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel nur insoweit erforderlich, als das Badvolumen bzw. der Gehalt an Aktiv-Komponente bei größerem Durchsatz von Metall-Werk­ stücken ergänzt wird.Another advantage is the fact that the activation bathrooms themselves are more stable against external influences, for example wise results from the composition of the invention Activation baths an increased stability against the influence any hardships that advance from the activation who rinsed in going rinsing step of the metal surfaces the. Also brought in from previous cleaning steps Alkali or loose dirt adhering to the metal surfaces, which is carried into the activation baths destabilizes not this one. A re-sharpening of the activation baths, i.e. the subsequent supply of activating components (titanium, phospha  te and / or layered silicates) and / or the subsequent addition of water, are excellent for maintaining activating effect of the activating agents according to the invention only required to the extent that the bath volume or content of active components with greater throughput of metal works pieces is added.

Für den dem erfindungsgemäßen Verfahren nachfolgenden Phospha­ tierungsschritt kommen generell alle Phosphatierungsbäder auf der Basis von Zinkphosphat in Frage, die gegebenenfalls auch noch andere schichtbildende Kationen enthalten können. Insbe­ sondere zeigt das erfindungsgemäße Verfahren der Aktivierung von Metalloberflächen gute Auswirkungen bei einer nachfolgenden "Niedrigzink-Phosphatierung". Diese ist aus dem Stand der Tech­ nik bekannt und beispielsweise in der DE-PS 22 32 067 beschrie­ ben. Die in derartigen Verfahren der "Niedrigzink-Phosphatie­ rung" verwendeten Badlösungen sind gekennzeichnet durch ein Gewichtsverhältnis von Zink : Phasphat von 1 : 12 bis 110.For the phospha following the process according to the invention All phosphating baths generally occur the base of zinc phosphate in question, which may also be can also contain other layer-forming cations. In particular in particular, the method of activation according to the invention shows of metal surfaces have a good impact on a subsequent one "Low zinc phosphating". This is from the state of the art nik known and described for example in DE-PS 22 32 067 ben. Those in such processes of "low zinc phosphate bathroom solutions are identified by a Weight ratio of zinc: phasphate from 1:12 to 110.

Besonders gute Ergebnisse werden in der Aktivierung und nach­ folgenden Phosphatierung von Zinkoberflächen oder verzinkten Stahloberflächen erzielt. Der Korrosionsschutz auf Zinkober­ flächen wird besonders deutlich verbessert. Die wiederholt beobachtete sogenannte "Stippenbildung", d.h. das Auftreten schlecht phosphatierter - weil schlecht aktivierter - Flecken auf den Metalloberflächen, tritt nach Aktivierung mit den er­ findungsgemäßen Aktivierungsmitteln nicht mehr auf.Particularly good results are in the activation and after following phosphating of zinc surfaces or galvanized Steel surfaces achieved. The corrosion protection on zinc top areas are particularly significantly improved. The repeated observed so-called "speck formation", i.e. the appearance badly phosphated - because poorly activated - stains on the metal surfaces, after activation with the he occurs activating agents according to the invention no longer.

Die Charakterisierung und Eignungsermittlung von Mitteln zur Aktivierung von Metalloberflächen, insbesondere der erfin­ dungsgemäßen, Titan, ein oder mehrere Phosphate, Kationen aus­ tauschende Schichtsilicate und gegebenenfalls noch weitere übliche Komponenten enthaltender Lösungen bzw. Dispersionen setzt anwendungstechnische Erfahrung voraus. Sie ist anwen­ dungsnah nur möglich und sinnvoll, wenn unter Verwendung der erfindungsgemäßen Produkte wäßrige Dispersionen hergestellt, Prüfbleche damit behandelt, d.h. aktiviert und anschließend phosphatiert werden. Erst die sich durch diese Phosphatierung ergebende Qualität der Zinkphosphat-Schichten bei einer Viel­ zahl von Blechen über eine Vielzahl von Aktivierungs- und Phos­ phatierungs-Zyklen ergibt eine sichere Basis für die Beur­ teilung der aktivierenden Wirkung derartiger Aktivierungsmit­ tel. Die Prüfbedingungen sind in den nachfolgenden Beispielen genau beschrieben und verdeutlichen, daß die erfindungsgemäßen und in dem beschriebenen Verfahren eingesetzten Aktivierungs­ mittel eine reproduzierbar hohe Aktivierungsleistung garantie­ ren.The characterization and suitability assessment of means for Activation of metal surfaces, especially inventions according to the invention, titanium, one or more phosphates, cations exchanging layered silicates and possibly other ones Solutions or dispersions containing customary components requires experience in application technology. It is used  only possible and sensible when using the products according to the invention prepared aqueous dispersions, Test sheets treated with it, i.e. activated and then be phosphated. Only through this phosphating resulting quality of the zinc phosphate layers at a lot Number of sheets over a variety of activation and phos Phating cycles provide a secure basis for the appraisal sharing the activating effect of such Activationsmit tel. The test conditions are in the examples below described in detail and clarify that the invention and activation used in the described method medium a reproducibly high activation performance guarantee ren.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.The following examples illustrate the invention explained.

1. Allgemeine Angaben1. General information

Um die Wirkung der erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens im Vergleich zu Pro­ dukten des Standes der Technik zu bestimmen, wurden die Ober­ flächen von Stahlcoupons (Werkstoff St 1405 m, Abmessungen 10 cm × 20 cm× 0,75 mm) bzw. von elektrolytisch verzinkten Stahl­ blechen gleicher Abmessungen in einen genormten Zustand ge­ bracht und anschließend mittels eines standardisierten Tauch­ phosphatierverfahrens phosphatiert.To the effect of the activating agents according to the invention Application of the proposed method compared to Pro To determine products of the prior art, the waiters surfaces of steel coupons (material St 1405 m, dimensions 10 cm × 20 cm × 0.75 mm) or of electrolytically galvanized steel sheet metal of the same dimensions in a standardized condition brought and then by means of a standardized dive phosphating process phosphated.

2. Einzelschritte des Phosphatierverfahrens2. Individual steps of the phosphating process

  • a) Mechanische Reinigung und Entfettung mit saugfähigem Papier;a) Mechanical cleaning and degreasing with absorbent paper;
  • b) Chemische Reinigung und Entfettung unter Verwendung eines stark alkalischen Reinigers bei 80°C über 5 min.; b) Dry cleaning and degreasing using a strongly alkaline cleaner at 80 ° C for 5 min .;  
  • c) Spülen mit Leitungswasser (unbehandeltes Stadtwasser mit 18°d) bei 20°C, 1 min,;c) Rinsing with tap water (untreated city water with 18 ° d) at 20 ° C, 1 min ,;
  • d) Aktivierung mit Titanphosphaten (übliche Konzentrationen der Dispersionen in demineralisiertem Wasser: 20 mg Titan/l; 1300 mg Phosphat/l; pH-Wert = 8,5; die Dispersionen wurden hergestellt durch Dispergieren von Titanphosphat-Pulver in Wasser), Anwendung: 2 min bei 25°C.d) Activation with titanium phosphates (usual concentrations the dispersions in demineralized water: 20 mg titanium / l; 1300 mg phosphate / l; pH = 8.5; the dispersions were made by dispersing titanium phosphate powder in Water), application: 2 min at 25 ° C.
  • e) Tauchphosphatierung mit einem handelsgängigen Phosphatie­ rungsmittel einer Konzentration von ca. 4 Vol.-%; Behand­ lungsdauer: 3 min bei 55°C;e) Dip phosphating with a commercially available phosphate 4% by volume; Treat duration of the treatment: 3 min at 55 ° C;
  • f) Spülen mit Leitungswasser (siehe (c)) über 1 min bei 20°C;f) rinsing with tap water (see (c)) for 1 min at 20 ° C;
  • g) Spülen mit vollentsalztem, d.h. demineralisiertem Wasser über 1 min bei 20°C; undg) rinsing with fully desalinated, i.e. demineralized water over 1 min at 20 ° C; and
  • h) Trocknen mit Druckluft bei 20°C bis zur Trockene.h) Drying with compressed air at 20 ° C to dryness.

In den nachfolgenden Beispielen sind Abweichungen von den ge­ nannten Verfahrensschritten gesondert aufgeführt.In the following examples there are deviations from the ge named process steps listed separately.

Das für dieses wie die nachfolgenden Beispiele benutzte Phos­ phatierungsmittel (siehe obige Aufstellung der Verfahrens­ schritte, Schritt (e)) wurde so ausgewählt, daß der Einfluß des Aktivierungsmittels auf die Schichtgewichte der Phosphatierung, die Morphologie der Zinkphosphat-Kristalle und die Badkapazität der Aktivierungsbäder (zur Badkapazität: siehe unten) besonders deutlich wurde und die Wirksamkeit der Aktivierungsmittel be­ reits unter Standardbedingungen deutlich sichtbar wurde. Die in diesem, wie in den nachfolgenden Beispielen erhaltenen Befunde lassen sich verallgemeinern und sind somit auch für andere Verfahren der Zinkphosphatierung, insbesondere für die soge­ nannten "Niedrig-Zink"-Verfahren, gültig.The Phos used for this and the following examples Phating agent (see above list of procedures steps, step (s)) was selected so that the influence of the Activating agent on the layer weights of the phosphating, the morphology of the zinc phosphate crystals and the bath capacity the activation baths (for bath capacity: see below) in particular it became clear and the effectiveness of the activating agents was already clearly visible under standard conditions. In the this, as obtained in the examples below  can be generalized and are therefore also for others Process of zinc phosphating, especially for the so-called called "low-zinc" process, valid.

Die zu prüfenden Stahlcoupons wurden im Rahmen des oben be­ schriebenen Standard-Phosphatierungs-Verfahrens unter Verwen­ dung von Aktivierungslösungen behandelt, welche Schichtsilicate entsprechend der in Tabelle 1 angegebenen Charakteristik ent­ hielten. Das Ansatzwasser für die erfindungsgemäßen Aktivie­ rungsmittel wies eine Härte von 10°d auf. Art und Menge der zugesetzten Schichtsilicate sowie die aus dem Zusatz resul­ tierenden pH-Werte sind der nachfolgenden Tabelle 2 zu ent­ nehmen. Das Phosphatierbad für die nach der Aktivierung ange­ wendete Phosphatierung der Metallbleche enthielt (pro Liter):The steel coupons to be checked were part of the above be described standard phosphating method using Activation solutions treated, which layer silicates according to the characteristics given in Table 1 stopped. The preparation water for the activity according to the invention The hardness was 10 ° d. Type and amount of layered silicates added and those from the addition resul Table 2 below shows the pH values to take. The phosphating bath for the after activation used phosphating of the metal sheets contained (per liter):

  • - 12,8 g Phosphat,- 12.8 g phosphate,
  • - 1,56 g Zink,- 1.56 g zinc,
  • - 1,35 g Chlorat und- 1.35 g of chlorate and
  • - 0,012 g Nitrit.- 0.012 g nitrite.

Die Punktzahl an freier Säure betrug 1 bis 2,3, die Punktzahl an Gesamtsäure 16 bis 18, die Tonerpunktzahl 1 bis 2.The free acid score was 1 to 2.3, the score of total acid 16 to 18, the toner point number 1 to 2.

Die Punktzahl an freier Säure bzw. an Gesamtsäure entspricht der in ml gemessenen Menge n/10 Natronlauge, die bei der Titra­ tion von 10 ml einer Probe des Phosphatierungsbades gegen 0,1%ige wäßrige Methylorange-Lösung-(freie Säure) bzw. 0,1%ige alkoholische Phenolphthaleinlösung (Gesamtsäure) ver­ braucht wurde.The score of free acid or total acid corresponds the amount n / 10 sodium hydroxide solution measured in ml, which is used for the Titra tion of 10 ml of a sample of the phosphating bath against 0.1% aqueous methyl orange solution (free acid) or 0.1% alcoholic phenolphthalein solution (total acid) ver was needed.

3. Charakterisierung der verwendeten Schichtsilicate3. Characterization of the layer silicates used

Die erfindungsgemäßen Aktivierungsmittel wurden beispielhaft mit den vier unterschiedlichen Schichtsilicattypen Hectorit, Saponit, Kanemit und Magadiit hergestellt. The activating agents according to the invention have been exemplified with the four different layer silicate types hectorite, Saponite, Kanemite and Magadiite made.  

Zu Vergleichszwecken wurden Aktivierungsmittel auch mit nicht erfindungsgemäßen, d.h. im Sinne der Erfindung ungeeigneten,For comparison purposes, activating agents were also not used according to the invention, i.e. unsuitable in the sense of the invention,

Schichtsilicaten (Montmorillonit enthaltendem Bentonit, einem nicht kationenaustauschenden Magnesiumschichtsilicat-Talk sowie einem als "Dis-Thix-Extra" bezeichneten Schichtsilicat-Typ) hergestellt.Layered silicates (bentonite containing montmorillonite, a non-cation exchanging magnesium layer silicate talc as well a layer silicate type called "Dis-Thix-Extra") produced.

Die mittleren Partikelgrößen wurden in wäßriger Aufschlämmung der Schichtsilicate mittels eines Laserstrahlgerätes Typ SYM PATEC HELOS® bestimmt. Die Aufschlämmungen wurden hierzu 20 sec mit Ultraschall behandelt, dann im geschlossenen Kreislauf innerhalb von 20 sec unter schwachem Rühren vermessen. Mittels computergestützter Auswertung läßt sich dem Diagramm dann un­ mittelbar entnehmen. Die Angabe der gewählten Bestimmungs­ methode ist gerade bei Teilchengrößenmessungen von besonderer Bedeutung. Mit anderen Methoden werden im Regelfall wegen man­ gelnder Berücksichtigung von Überkorngrößen zu niedrige mitt-­ lere Teilchengrößen ermittelt. The average particle sizes  were in aqueous slurry the layer silicate using a laser beam device type SYM PATEC HELOS® determines. The slurries were for 20 sec treated with ultrasound, then in a closed circuit measure within 20 sec with gentle stirring. Means computer-aided evaluation of the diagram can then un indirectly  remove. The indication of the chosen destination method is particularly special for particle size measurements Importance. Other methods are usually used because of man if oversize sizes are taken into account too low average determined particle sizes.  

Tabelle 1 Table 1

Chemische Zusammensetzung, mittlerer Teilchendurchmesser Chemical composition, average particle diameter

dd

, Calciumbindevermögen und Quellvermögen der verwendeten Schicht­ silicate; die unter a bis d genannten Typen sind erfindungsge­ mäß, die unter e bis g genannten Typen sind im Sinne der Erfin­ dung ungeeignet., Calcium binding capacity and swelling capacity of the layer used silicates; the types mentioned under a to d are fiction moderate, the types mentioned under e to g are in the sense of the Erfin unsuitable.

Zur weiteren Charakterisierung der Schichtsilicate wurden diese zunächst 15 h bei 100°C im Vakuum getrocknet. Die Proben wurden anschließend gut verrieben. Von den so erhaltenen Pul­ verproben wurden Röntgenbeugungsspektren aufgenommen. Alle Produkte zeigten die für den jeweiligen Typ charakteristischen Röntgenbeugungsreflexe, die mit den in der Literatur angegebe­ nen Reflexen hinsichtlich Lage und relativer Intensität der einzelnen Reflexe übereinstimmen. Als Maß für das Kationenaus­ tauschvermögen des jeweiligen kristallinen Schichtsilicats wurde das Calciumbindevermögen von 1 g Schichtsilicat (Aktiv­ substanz "AS")/l bei einer Ausgangshärte von 30°d herange­ zogen. Zur Bestimmung des Calciumbindevermögens wurde 1 l einer wäßrigen, 0,594 g CaCl2 enthaltenden Lösung (entsprechend 300 mg CaO/l=30°d) mit verdünnter Natronlauge auf einen pH-Wert von 10 eingestellt und mit 1 g des Schichtsilicats versetzt. Die gebildete Suspension wurde anschließend für die Dauer von 15 min. bei einer Temperatur von 22±2°C kräftig gerührt. Nach Abfiltrieren des Schichtsilicats wurde die Rest­ härte X im Filtrat durch komplexometrische Titration mit Ethylendiamintetraessigsäure ermittelt. Das Calciumbindever­ mögen, angegeben in mg CaO/g AS, errechnete sich aus dem Ti­ trationsergebnis nach der FormelTo further characterize the layered silicates, they were first dried in vacuo at 100 ° C. for 15 h. The samples were then triturated well. X-ray diffraction spectra were recorded from the powder samples obtained in this way. All products showed the X-ray diffraction reflections characteristic of the respective type, which correspond to the reflections specified in the literature with regard to the position and relative intensity of the individual reflections. The calcium binding capacity of 1 g of layered silicate (active substance "AS") / l at an initial hardness of 30 ° d was used as a measure of the cation exchange capacity of the respective crystalline layered silicate. To determine the calcium binding capacity, 1 l of an aqueous solution containing 0.594 g of CaCl 2 (corresponding to 300 mg of CaO / l = 30 ° d) was adjusted to a pH of 10 with dilute sodium hydroxide solution and 1 g of the layered silicate was added. The suspension formed was then for a period of 15 min. stirred vigorously at a temperature of 22 ± 2 ° C. After the layered silicate had been filtered off, the residual hardness X in the filtrate was determined by complexometric titration with ethylenediaminetetraacetic acid. The calcium binding like, expressed in mg CaO / g AS, was calculated from the titration result using the formula

CabV = (30-X) · 10CabV = (30- X) · 10

4. Bestimmung der Flächengewichte (flächenbezogene Massen, auch "Schichtgewichte" genannt)4. Determination of the basis weights (area-related masses, also called "layer weights")

Die Flächengewichte einer nach der Aktivierung aufgebrachten Zinkphosphatschicht (angegeben in g Zinkphosphat/m2 Metall­ oberfläche) geben leicht zu ermittelnde, quantitative Hinweise auf die Wirksamkeit von Aktivierungsmitteln. Je besser die Aktivierung ist, umso niedriger sind nach dem Schritt des Phos­ phatierens die resultierenden Flächengewichte. Dies wird auf die schichtverfeinernde Wirkung (kleinere Kristalle, dünnere Schichten) des Aktivierungsmittels zurückgeführt. Wie bereits oben erwähnt wurde, sind dünne, feinkristalline Schichten an­ wendungstechnisch besonders erwünscht, da sie eine besonders gute Grundlage für nachfolgend aufzubringende organische Be­ schichtungen bzw. Decklacke bilden. In der Praxis liegen die Flächengewichte nicht aktivierter, ansonsten aber nach Standard­ verfahren phosphatierter Stahloberflächen erfahrungsgemäß zwi­ schen 4,5 und 6 g/m2. Nach Aktivierung gemäß aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren liegen die Flächengewichte von auf Stahloberflächen abgeschiedenen Zinkphosphatschichten zwischen 3,0 und 4 g/m2, im Falle sehr gut aktivierter Stahloberflächen bei 1,6 bis 3 g/m2.The weights per unit area of a zinc phosphate layer applied after activation (given in g zinc phosphate / m 2 metal surface) provide easily determinable, quantitative indications of the effectiveness of activating agents. The better the activation, the lower the resulting basis weights after the phosphating step. This is attributed to the layer-refining effect (smaller crystals, thinner layers) of the activating agent. As already mentioned above, thin, finely crystalline layers are particularly desirable in terms of application technology, since they form a particularly good basis for organic coatings or topcoats to be applied subsequently. In practice, the weights per unit area that are not activated but are otherwise based on the standard process of phosphated steel surfaces are between 4.5 and 6 g / m 2 . After activation according to methods known from the prior art, the basis weights of zinc phosphate layers deposited on steel surfaces are between 3.0 and 4 g / m 2 , in the case of very well activated steel surfaces 1.6 to 3 g / m 2 .

Zur Bestimmung der Flächengewichte wurden die oben beschrie­ benen Stahlcoupons nach Aktivierung und Phosphatierung sowie anschließender Konditionierung gemäß dem obengenannten Stan­ dardverfahren gewogen. Danach wurden sie 10 min. lang mit 5%iger Chromsäurelösung (Chromtrioxid) in vollentsalztem Was­ ser) bei 70°C behandelt. Dadurch wurden die gebildeten Zink­ phosphatschichten vollständig abgelöst. Die Stahlcoupons wurden danach sofort wieder gewogen. Aus der Gewichtsdifferenz zwi­ schen phosphatierten und chromsäurebehandelten, d.h. von der gebildeten Phosphatschicht wieder befreiten Prüfblechen wurden die Flächengewichte ermittelt. Wegen der experimentellen Schwankungsbreite (±0,3 g/m2) wurden jeweils 10 Bestimmungen ausgeführt. Die Werte wurden über alle 10 Bestimmungen gemit­ telt.To determine the grammages, the steel coupons described above were weighed after activation and phosphating and subsequent conditioning in accordance with the above-mentioned standard method. Then they were 10 min. long with 5% chromic acid solution (chromium trioxide) in demineralized water) at 70 ° C. As a result, the zinc phosphate layers formed were completely removed. The steel coupons were then immediately weighed again. The weights per unit area were determined from the weight difference between the phosphated and chromic acid-treated test sheets, ie the phosphate layer which had been removed. Because of the experimental fluctuation range (± 0.3 g / m 2 ), 10 determinations were carried out in each case. The values were averaged over all 10 determinations.

Beispiele 1 bis 8Examples 1 to 8

In der vorbeschriebenen Weise wurden Aktivierungsbäder herge­ stellt, die den erfindungsgemäßen Schichtsilicat-Typ in zwei unterschiedlichen Konzentrationen enthielten. Die nach Aktivie­ rung mit derartigen Aktivierungsmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung erzielten Flächengewichte der Phosphatschichten bei der Phosphatierung sind der Tabelle 2 zu entnehmen, mit experi­ mentell üblichen Abweichungen von etwa 0,1 g/m2 wurden derar­ tige Flächengewichte auch nach einer Betriebszeit des Aktivie­ rungsbades von 8 Stunden noch erreicht, ohne daß das Bad hin­ sichtlich irgendeiner seiner Komponenten hätte ergänzt werden müssen. Die Phosphatschichten waren feinkristallin und ge­ schlossen.Activation baths were prepared in the manner described above which contained the layered silicate type according to the invention in two different concentrations. The basis weights of the phosphate layers obtained after activation with such activating agents according to the present invention during the phosphating are shown in Table 2, with experimental deviations of about 0.1 g / m 2 such basis weights were also after an operating time of the activation bath still reached by 8 hours, without having to visually add any of its components to the bath. The phosphate layers were finely crystalline and closed.

Vergleichsbeispiele 9 bis 16Comparative Examples 9 to 16

Bei Aktivierungsbädern mit nicht erfindungsgemäßen, d.h. unge­ eigneten, Schichtsilicaten traten bereits nach einer Stunde Betriebszeit Störungen auf: die Phosphatschichten wurden zu­ nehmend grobkristallin und waren nicht mehr geschlossen. Sie wiesen Flächengewichte < 3,5 g/m2 auf.In the case of activation baths with layer silicates which are not according to the invention, ie unsuitable, faults occurred after just one hour of operation: the phosphate layers became increasingly coarsely crystalline and were no longer closed. They had basis weights of <3.5 g / m 2 .

Aktivierungsbäder ohne Schichtsilicat-Zusatz führten schon nach drei Stunden zu den gleichen Störungen.Activation baths without the addition of layered silicate already followed three hours on the same faults.

Ohne Aktivierungsmittel wurden von Anfang an nur grobkristal­ line, inhomogene, nicht geschlossene Phosphatschichten mit Flächengewichten < 5 g/m2 erzielt. Without activating agent, only coarsely crystalline, inhomogeneous, not closed phosphate layers with basis weights <5 g / m 2 were obtained from the beginning.

Tabelle 2Table 2

Phosphatierungsergebnisse in Abhängigkeit vom Schichtsilicat- Zusatz zum titanphosphathaltigen Aktivierungsbad
Beispiele 1 bis 8: Aktivierungsmittel mit erfindungsgemäßen Schichtsilicaten
Beispiele 9 bis 14: Aktivierungsmittel mit ungeeigneten Schichtsilicaten (Vergleichsbeispiele)
Beispiel 15: Aktivierungsmittel ohne Schichtsilicat­ zusatz (Vergleichsbeispiel)
Beispiel 16: ohne Aktivierungsmittel (Vergleichsbeispiel)
Phosphating results depending on the addition of layered silicate to the activation bath containing titanium phosphate
Examples 1 to 8: Activating agents with layered silicates according to the invention
Examples 9 to 14: Activating Agents with Unsuitable Layered Silicates (Comparative Examples)
Example 15: Activating agent without layered silicate additive (comparative example)
Example 16: Without Activating Agent (Comparative Example)

Beispiele 17 bis 24Examples 17 to 24

Analog den Beispielen 1 bis 8 wurden Aktivierungsbäder ange­ setzt, die neben den in der obengenannten allgemeinen Verfah­ rensbeschreibung angegebenen Mengen an Titan und Phosphat (Schritt (d)) noch in der nachfolgenden Tabelle 3 angegebene Mengen an unterschiedlichen Schichtsilicaten enthielten. Die Mengen an Schichtsilicat sowie die nach dem Schichtilicat-Zu­ satz im Aktivierungsbad gemessenen pH-Werte entsprechen den Angaben in Tabelle 2 für die Beispiele 1 bis 8.Activation baths were prepared analogously to Examples 1 to 8 sets that in addition to those in the general procedure mentioned above amounts of titanium and phosphate (Step (d)) indicated in Table 3 below Contained amounts of different layered silicates. The Amounts of layered silicate and those after the layered silicate addition pH values measured in the activation bath correspond to the Data in Table 2 for Examples 1 to 8.

In Abänderung der Beispiele 1 bis 8 wurden die Stahlcoupons nach der Aktivierung mit einem Phosphatierungsbad (Normal- Zink-Verfahren) behandelt, das 5,6 g/l Zn, 9,85 g/l Phosphat, 6,6 g/l Nitrat sowie 0,38 g/l Nitrit enthielt.In a modification of Examples 1 to 8, the steel coupons after activation with a phosphating bath (normal Zinc process), which contains 5.6 g / l Zn, 9.85 g / l phosphate, Contained 6.6 g / l nitrate and 0.38 g / l nitrite.

Die nach Aktivierung mit den erfindungsgemäßen Aktivierungs­ mitteln bei der Phosphatierung erhaltenen Flächengewichte der Phosphatschichten sind der nachfolgenden Tabelle 3 zu entneh­ men. Die bei der Phosphatierung gebildeten Phosphatschichten waren durchgehend feinkristallin, geschlossen und sehr gleich­ mäßig, was eine gute Aktivierung belegt.The after activation with the activation according to the invention averaged basis weights obtained in the phosphating Phosphate layers are shown in Table 3 below men. The phosphate layers formed during the phosphating were consistently fine crystalline, closed and very similar moderate, which shows good activation.

Vergleichsbeispiele 25 bis 31Comparative Examples 25 to 31

Analog den vorangehenden Beispielen 9 bis 15 wurden Aktivie­ rungslösungen angesetzt, die jedoch im Sinne der Erfindung ungeeignete Schichtsilicate (Beispiele 25 bis 30) bzw. keiner­ lei Zusatz (Beispiel 31) enthielten. Die Stahlcoupons wurden mit derartigen Aktivierungslösungen wie in den vorangehenden Beispielen 17 bis 24 behandelt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 3 zusammengefaßt. Die Phosphatschichten zeigten grobkristalline, inhomogene und daher anwendungstechnisch un­ geeignete Schichtbilder. Analogous to Examples 9 to 15 above, activations tion solutions set, but in the sense of the invention unsuitable layered silicates (Examples 25 to 30) or none lei additive (Example 31) contained. The steel coupons were with such activation solutions as in the previous Examples 17 to 24 treated. The results are also summarized in Table 3. The phosphate layers showed coarse-crystalline, inhomogeneous and therefore technically un suitable slices.  

Tabelle 3Table 3

Phosphatierungsergebnis in Abhängigkeit vom Schichtsilicat­ zusatz zum Aktivierungsbad
Beispiele 17 bis 24 Aktivierungsmittel mit erfindungsgemäßem Schichtsilicat-Zusatz;
Vergleichsbeispiele 25 bis 30 Aktivierungsmittel mit ungeeig­ neten Schichtsilicaten
Vergleichsbeispiel 31: Aktivierungsmittel ohne Schichtsilicat- Zusatz.
Phosphating result depending on the layer silicate additive to the activation bath
Examples 17 to 24 Activating Agents with Layered Silicate Addition According to the Invention;
Comparative Examples 25 to 30 Activating Agents with Unsuitable Sheet Silicates
Comparative Example 31: Activating agent without layered silicate additive.

Beispiele 32 bis 35Examples 32 to 35

Elektrolytisch verzinkte Stahlcoupons wurden unter Verwendung erfindungsgemäßer Aktivierungsbäder nach Standardreinigung aktiviert und anschließend mit unter den Beispielen 17 bis 24 beschriebenen Phosphatierungsmitteln phosphatiert.Electrolytically galvanized steel coupons were used Activation baths according to the invention after standard cleaning activated and then with under Examples 17 to 24 described phosphating agents phosphated.

Die nach der Aktivierung mit den erfindungsgemäßen Aktivie­ rungsmitteln ausgebildeten Phosphatschichten waren feinkristal­ lin, geschlossen und sehr gleichmäßig. Sie wiesen außerdem die in der nachfolgenden Tabelle 4 angegebenen Flächengewichte auf. Diese Ergebnisse konnten auch noch nach längerer Verwendungs­ zeit des Aktivievirungsbades unverändert erhalten werden.The after activation with the activation according to the invention phosphate layers were finely crystalline lin, closed and very even. They also rejected the basis weights given in Table 4 below. These results could still be seen after long use time of the activation bath can be retained unchanged.

Vergleichsbeispiele 36 bis 39Comparative Examples 36 to 39

Analog den Beispielen 32 bis 35 wurden Aktivierungsbäder mit nicht erfindungsgemäßen, d.h. ungeeigneten Schichtsilicaten (Beispiele 36 bis 38) bzw. schichtsilicatfrei (Beispiel 39) verwendet. Die Ergebnisse sind ebenfalls der nachfolgenden Tabelle 4 zu entnehmen.Analogously to Examples 32 to 35, activation baths were used not according to the invention, i.e. unsuitable layered silicates (Examples 36 to 38) or layered silicate-free (Example 39) used. The results are also the following Table 4.

Bei Einsatz der in den Vergleichsbeispielen 36 bis 39 beschrie­ benen Aktivierungsmittel wurden nach der Phosphatierung nur grobkristalline und ungleichmäßige Phosphatschichten erhalten. Diese wiesen Schichtgewichte um 4,0 g/m2 auf.When using the activating agents described in Comparative Examples 36 to 39, only coarsely crystalline and uneven phosphate layers were obtained after the phosphating. These had layer weights of around 4.0 g / m 2 .

Ein Vergleich der Ergebnisse aus den Beispielen 32 bis 35 mit den Vergleichsbeispielen 36 bis 39 zeigt deutlich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens: Bei Zusatz der erfindungsge­ mäßen Schichtsilicate zu den Aktivierungsmitteln wurden auch elektrolytisch verzinkte Stahlteile so gut aktiviert, daß die in der nachfolgenden Phosphatierung gebildeten Zinkphosphat­ schichten das erwünschte Schichtgewicht aufwiesen.A comparison of the results from Examples 32 to 35 with Comparative Examples 36 to 39 clearly show the advantages of the method according to the invention: When adding the fiction  Layered silicates were also used as activators electrolytically galvanized steel parts activated so well that the zinc phosphate formed in the subsequent phosphating layers had the desired layer weight.

Tabelle 4Table 4

Phosphatierungsergebnisse in Abhängigkeit vom Schichtsilicat- Zusatz zum Aktivierungsbad
Beispiele 32 bis 35 Aktivierungsmittel mit erfindungsgemäßen Schichtsilicaten;
Beispiele 36 bis 38 Aktivierungsmittel mit nicht erfindungs­ gemäßen Schichtsilicaten (Vergleichsbei­ spiele);
Beispiel 39: Aktivierungsmittel ohne Schichtsilicat­ zusatz (Vergleichsbeispiel).
Phosphating results depending on the addition of layered silicate to the activation bath
Examples 32 to 35 activating agents with layered silicates according to the invention;
Examples 36 to 38 activating agents with layer silicates according to the invention (comparative examples);
Example 39: Activating agent without layered silicate additive (comparative example).

Vergleichsbeispiele 40 bis 43Comparative Examples 40 to 43

Bei einer ansonsten gegenüber den Beispielen 1 bis 8 unverän­ derten Verfahrensweise wurden die pH-Werte der erfindungsge­ mäßen Aktivierungsbäder mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 11,5 eingestellt. Wie sich der nachfolgenden Tabelle 5 entnehmen läßt, wiesen nach der Phosphatierung die erhaltenen Phosphatschichten deutlich zu hohe und anwendungstechnisch unerwünschte Flächengewichte auf. Außerdem waren die ausgebil­ deten Phosphatschichten grobkristallin und nicht geschlossen.In an otherwise unchanged compared to Examples 1 to 8 procedure, the pH values of the fiction  activation baths with sodium hydroxide to a pH value set from 11.5. As shown in Table 5 below can be removed, the obtained after phosphating Phosphate layers clearly too high and application technology unwanted basis weights. They were also trained The phosphate layers coarsely crystalline and not closed.

Vergleichsbeispiele 44 bis 47Comparative Examples 44 to 47

Entsprechend den in Tabelle 5 aufgeführten Vergleichsbeispielen 40 bis 43 wurden bei ansonsten unveränderter Vorgehensweise Stahlcoupons mit Aktivierungslösungen bzw. Aktivierungsdisper­ sionen aktiviert, deren pH-Wert vor der Aktivierung mit Phos­ phorsäure auf 6,0 eingestellt worden war. Die Ergebnisse sind ebenfalls der Tabelle 5 zu entnehmen. Wie sich zeigte, waren bei der nachfolgenden Phosphatierung die erhaltenen Phosphat­ schichten grobkristallin und nicht geschlossen.Corresponding to the comparative examples listed in Table 5 40 to 43 were otherwise unchanged Steel coupons with activation solutions or activation disper sions activated, their pH before activation with Phos phosphoric acid had been set to 6.0. The results are also see table 5. As it turned out, were the phosphate obtained in the subsequent phosphating layers coarsely crystalline and not closed.

Wie die Vergleichsbeispiele 40-47 zeigen, kann mit Aktivie­ rungslösungen, deren pH-Wert außerhalb des essentiellen Be­ reichs von 7-10 liegt, keine Aktivierung von Stahloberflächen erreicht werden, die zu einer befriedigenden nachfolgenden Phosphatierung führt. Vielmehr werden bei ansonsten unverän­ derten (standardisierten) Bedingungen Phosphatschichten er­ halten, die nicht nur grobkristallin und nicht geschlossen sind, sondern auch unerwünscht hohe Flächengewichte haben.As the comparative examples 40-47 show, with activation solutions with a pH value outside the essential loading ranges from 7-10, no activation of steel surfaces be achieved to a satisfactory subsequent Phosphating leads. Rather, they are otherwise unchanged different (standardized) conditions of phosphate layers keep that not only coarsely crystalline and not closed are, but also have undesirably high basis weights.

Beim Arbeiten innerhalb des pH-Wert-Bereichs von 7-10 werden ausnahmslos Phosphatschichten mit niedrigen Flächengewichten und feinen Kristallen über die gesamte Metalloberfläche erhal­ ten. When working within the pH range of 7-10 without exception phosphate layers with low basis weights and fine crystals over the entire metal surface ten.  

Tabelle 5 Table 5

Vergleichsbeispiele unter Verwendung Schichtsilicat-haltiger Aktivierungsbäder mit zu niedrigen bzw. zu hohen pH-Werten Comparative examples using layered silicate-containing activation baths with too low or too high pH values

Beispiel 48Example 48

Die bei den vorstehenden Beispielen 1 bis 47 erhaltenen Flä­ chengewichte stellen allein noch kein ausreichendes Kriterium für die aktivierende Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Akti­ vierungsmittel dar. Ein weiteres Kriterium ergibt sich aus der optischen Beurteilung der Zinkphosphatschichten mittels raster­ elektronenmikroskopischer Aufnahmen der auf den Metalloberflä­ chen abgeschiedenen Zinkphosphat-Kristalle. Die Aufnahmen sind erfahrungsgemäß von hoher Schärfentiefe und lassen die Unter­ schiede in der Form und Morphologie der Kristalle, die makro­ skopisch eine geschlossene Zinkphosphatschicht bilden, deutlich erkennen. Unterschiede zwischen gut aktivierten und schlecht aktivierten Oberflächen werden aus solchen Aufnahmen deutlich sichtbar. The areas obtained in Examples 1 to 47 above Weight alone is not yet a sufficient criterion for the activating effectiveness of the shares according to the invention means of supply. Another criterion results from the optical assessment of the zinc phosphate layers using a grid electron micrographs of those on the metal surface Chen deposited zinc phosphate crystals. The recordings are Experience has shown that the depth of field is high and leaves the under differ in the shape and morphology of the crystals, the macro form a closed zinc phosphate layer, clearly detect. Differences between well activated and bad activated surfaces become clear from such recordings visible.  

Insbesondere wird die Größe der Kristalle durch die Wirkung der Aktivierungsmittel bestimmt und kann daher als weiterer Para­ meter für die Wirksamkeit der Aktivierungsmittel herangezogen werden. Bei gut aktivierten Metalloberflächen geht das Kri­ stallwachstum von sehr vielen Einzelpunkten aus, die als Kri­ stallisationskeime wirken. Bei nicht oder nur schlecht akti­ vierten Metalloberflächen ist nur an vereinzelten Punkten ein Kristallwachstum zu beobachten.In particular, the size of the crystals is affected by the effect of Activating agent determined and can therefore be a further para meters for the effectiveness of the activating agents will. The Kri works with well activated metal surfaces stable growth from a large number of individual points, which as Kri installation germs act. With no or only poorly active fourth metal surfaces is only at isolated points Watch crystal growth.

Die Kristallitgröße ist bei gut aktivierten Metalloberflächen sehr einheitlich. Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen solcher vor der Phosphatierung gut aktivierter Metalloberflä­ chen zeigen Zinkphosphatkristalle in Kubus- oder Plättchenform, die entweder parallel oder senkrecht zur Oberfläche aufgewach­ sen sind. Im "Niedrig-Zink-Verfahren" werden bei Tauchapplika­ tion Phosphatschichten erhalten, die in den rasterelektronen­ mikroskopischen Aufnahmen den Eindruck von Blöcken und/oder Quadern vermitteln.The crystallite size is with well activated metal surfaces very uniform. The scanning electron micrographs metal surface well activated before phosphating Chen show zinc phosphate crystals in the form of cubes or platelets, who either woke up parallel or perpendicular to the surface are. In the "low-zinc process" at diving applications tion of phosphate layers obtained in the scanning electrons microscopic images give the impression of blocks and / or Convey cuboids.

Bei nicht bzw. unzureichend aktivierten Prüfblechen erkennt man auf den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen freie Metall­ oberflächen. Die auf den Oberflächen ausgebildeten Kristalle sind stark verästelt und ohne charakteristische Form.If the test sheets are not activated or not activated sufficiently, you can see free metal on the scanning electron micrographs surfaces. The crystals formed on the surfaces are heavily branched and have no characteristic shape.

Repräsentative chrakteristische rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen sowohl gut aktivierter als auch schlecht aktivierter Metalloberflächen mit folglich befriedigenden oder nicht geeig­ neten Zinkphosphatschichten finden sich bei S. Maeda, "Progress in Organic Coatings", 11, 11 (1983).Representative characteristic scanning electron microscopic Recordings both well activated and poorly activated Metal surfaces with consequent satisfactory or unsuitable Zinc phosphate layers can be found in S. Maeda, "Progress in Organic Coatings ", 11, 11 (1983).

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zinkphosphatierter Stahloberflächen, die mit Aktivierungsmitteln im Sinne der Erfindung gemäß den Beispielen 1 bis 8 (Tab. 2), 17 bis 24 (Tab. 3) und 32 bis 35 (Tab. 4) aktiviert wurden, zeigen die Morphologie von Zinkphosphatschichten hervorragender Qualität. Die Einzelkristalle weisen Kubus- bzw. Plättchenform auf und sind parallel bzw. senkrecht zur Oberfläche aufgewachsen.Scanning electron micrographs of zinc phosphated Steel surfaces covered with activating agents in the sense of Invention according to Examples 1 to 8 (Tab. 2), 17 to 24 (Tab. 3) and 32 to 35 (Tab. 4) have been activated, show the  Morphology of zinc phosphate layers of excellent quality. The single crystals have a cube or plate shape and grew up parallel or perpendicular to the surface.

Im Gegensatz dazu sind Zinkphosphatkristalle nach Aktivierung von Metalloberflächen gemäß den Vergleichsbeispielen ohne Schichtsilicatzusatz in den Aktivierungsmitteln (Beispiel 15, Tab. 2; Beispiel 31, Tab. 3; Beispiel 39, Tab. 4) bzw. mit nicht erfindungsgemäßen Schichtsilicaten (Beispiele 9 bis 14, Tab. 2; Beispiele 25 bis 30, Tab. 3; Beispiele 36 bis 38, Tab. 4) sowie solche Zinkphosphatkristalle, die ohne Aktivierung erhalten wurden (Beispiel 16, Tab. 2) grob und ungleichmäßig.In contrast, zinc phosphate crystals are after activation of metal surfaces according to the comparative examples without Layered silicate addition in the activating agents (Example 15, Tab. 2; Example 31, Tab. 3; Example 39, Tab. 4) or with Layer silicates not according to the invention (Examples 9 to 14, Tab. 2; Examples 25 to 30, Tab. 3; Examples 36 to 38, tab. 4) as well as those zinc phosphate crystals that have no activation were obtained (Example 16, Table 2) coarse and uneven.

Beispiele 49-56 und Vergleichsbeispiele 57-60Examples 49-56 and Comparative Examples 57-60

Die Meßgröße "Badkapazität" soll angeben, wieviel Metallober­ fläche pro Masse Aktivierungsmittel aktiviert werden kann, ehe das Aktivierungsbad erschöpft ist. Aktivierungsbäder gelten dann als "erschöpft", wenn 10 aufeinanderfolgende Stahlbleche nach der anschließenden Phosphatierung Fehlstellen oder grob­ kristalline Bereiche aufweisen. Die Meßgröße "Badkapazität" ist also ebenfalls ein Maßstab für die Qualität der aktivierenden Wirkung der erfindungsgemäßen Mittel, insbesondere aber für die Dauerhaftigkeit der aktivierenden Wirkung der erfindungsgemäßen Mittel.The measurand "bath capacity" should indicate how much metal surface area per mass of activating agent can be activated before the activation bath is exhausted. Activation baths apply then as "exhausted" when 10 consecutive steel sheets missing or rough after the subsequent phosphating have crystalline areas. The measurand "bath capacity" is also a measure of the quality of the activators Effect of the inventive agents, but especially for Durability of the activating effect of the invention Medium.

Zur Bestimmung der Meßgröße "Badkapazität" wurden erfindungsge­ mäße Aktivierungsmittel (Beispiele 49-56), analoge Aktivie­ rungsbäder ohne Schichtsilicat (Vergleichsbeispiel 60) sowie Aktivierungsmittel, die nicht erfindungsgemäße Schichtsilicate (Beispiele 57-59) enthielten, mit Prüfblechen der oben ange­ gebenen Größe kontinuierlich belastet. Die Bleche wurden nach üblicher Reinigung in die mit voll entsalztem Wasser angesetz­ ten Aktivierungsbäder getaucht und anschließend im Rahmen des Standardphosphatierungsverfahrens mit den in den Beispielen 1 bis 8 (Niedrigzinkverfahren) bzw. den in den Beispielen 17 bis 24 (Normalzinkverfahren) beschriebenen Verfahren phosphatiert. Dieser Vorgang wurde ohne Zugabe aktivierender Komponenten zu den Aktivierungsbädern solange durchgeführt, bis in der nach­ folgenden Phosphatierung 10 aufeinanderfolgende Bleche Fehl­ stellen oder grobkristalline Bereiche aufwiesen.In order to determine the measurand "bath capacity", fiction, ge moderate activation agent (Examples 49-56), analog activation tion baths without layered silicate (Comparative Example 60) and Activating agents, the layer silicates not according to the invention (Examples 57-59) contained, with test plates of the above given size continuously charged. The sheets were after usual cleaning in the with demineralized water  Activation baths immersed and then within the scope of the Standard phosphating process with those in Examples 1 to 8 (low zinc process) or those in Examples 17 to 24 (normal zinc process) described phosphated process. This process occurred without the addition of activating components the activation baths carried out until in the after following phosphating 10 consecutive sheets failed places or showed coarse crystalline areas.

Die Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle 6 zu entnehmen. Wie die Angaben über die Badkapazität zeigen, war die Badkapa­ zität bei Verwendung von erfindungsgemäßen Aktivierungsmitteln in allen Fällen höher als mit nicht-erfindungsgemäßen, d.h. ungeeigneten Aktivierungsmitteln. The results are shown in Table 6 below. As the information about the bath capacity shows, the Badkapa was zity when using activating agents according to the invention in all cases higher than with non-inventive, i.e. unsuitable activating agents.  

Tabelle 6Table 6

Badkapazitäten (in m2 Bathroom capacities (in m 2

aktivierte Stahloberflächen pro 1 Ak­ tivierungsbad) in Abhängigkeit vom Schichsilicat-Zusatz zum Aktivierungsbad
Beispiele 49 bis 56 Aktivierungslösungen mit erfindungsgemäßen Schichtsilicaten;
Vergleichsbeispiele 57 bis 59 Aktivierungslösungen mit nicht erfindungsgemäßen Schichtsilicaten;
Vergleichsbeispiel 60 Aktivierungslösung ohne Schichtsilicat
activated steel surfaces per 1 activation bath) depending on the addition of layered silicate to the activation bath
Examples 49 to 56 activation solutions with layered silicates according to the invention;
Comparative Examples 57 to 59 Activation Solutions with Layered Silicates Not According to the Invention;
Comparative Example 60 Activation solution without layered silicate

Beispiele 61-64 und Vergleichsbeispiele 65-68Examples 61-64 and Comparative Examples 65-68

Diese Beispiele sollen verdeutlichen, daß auch bei Verwendung von nicht enthärtetem Wasser (Wasserhärte: 10°d) zum Ansetzen der Aktivierungsbäder durch erfindungsgemäßen Zusatz von Schichtsilicaten höhere Badkapazitäten erzielt werden, also die befriedigende Aktivierung einer größeren Zahl von Stahlblechen mit gleicher Badmenge möglich ist.These examples are intended to illustrate that even when used of non-softened water (water hardness: 10 ° d) for preparation the activation baths by adding Layered silicates can achieve higher bath capacities, i.e. the satisfactory activation of a large number of steel sheets is possible with the same amount of bath.

Diese signifikante Erhöhung der Badkapazität durch die erfin­ dungsgemäßen Mittel (Beispiele 61 bis 64) gegenüber den Ver­ gleichsbeispielen (65-68) tritt sowohl bei Anwendung des Normalzink- als auch des Niedrigzinkverfahrens auf. Die Ergeb­ nisse sind der nachfolgenden Tabelle 7 zu entnehmen. This significant increase in bath capacity by the inventor agents according to the invention (Examples 61 to 64) compared to Ver Similar examples (65-68) occur both when using the Normal zinc as well as the low zinc process. The results Table 7 below.  

Tabelle 7Table 7

Badkapazitäten (in m2 Bathroom capacities (in m 2

aktivierte Stahloberfläche pro 1 Aktivie­ rungsbad) in Abhängigkeit vom Schichtsilicat-Zusatz zum Akti­ vierungsbad.
Beispiele 61 bis 64 Aktivierungslösungen mit erfindungsge­ mäßen Schichtsilicaten;
Vergleichsbeispiele 65 bis 67 Aktivierungslösungen mit nicht erfindungsgemäßen, d.h. ungeeigneten Schichtsilikaten
Vergleichsbeispiel 68 Aktivierungslösung ohne Schichtsilicat
activated steel surface per 1 activation bath) depending on the layer silicate additive to the activation bath.
Examples 61 to 64 activation solutions with layered silicates according to the invention;
Comparative Examples 65 to 67 Activation Solutions with Layered Silicates Not Appropriate According to the Invention, ie Unsuitable
Comparative Example 68 Activation Solution Without Layered Silicate

Claims (8)

1. Mittel auf Basis wäßriger Lösungen und/oder Dispersionen von Titan(IV)phosphaten zur Aktivierung von Metalloberflächen vor einer Zinkphosphatierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Wasser
  • a) einen pH-Wert von 7 bis 10 aufweisen und
  • b) 0,001 bis 0,2 g/l Titan,
    0,1 bis 4 g/l eines oder mehrerer Phosphate,
    0,05 bis 20 g/l eines oder mehrerer Kationen austauschender quellfähiger und/oder nicht quellfähiger Alkalimagnesium­ silicate und/oder Alkalisilicate mit Schichtstruktur sowie
  • c) gegebenenfalls noch weitere in derartigen Aktivierungsmit­ teln übliche Komponenten enthalten.
1. Agent based on aqueous solutions and / or dispersions of titanium (IV) phosphates for activating metal surfaces before zinc phosphating, characterized in that they are in water
  • a) have a pH of 7 to 10 and
  • b) 0.001 to 0.2 g / l titanium,
    0.1 to 4 g / l of one or more phosphates,
    0.05 to 20 g / l of one or more cations exchanging swellable and / or non-swellable alkali magnesium silicates and / or alkali silicates with a layer structure and
  • c) optionally also contain other components customary in such activating agents.
2. Aktivierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Wasser 1 bis 100 mg/l Titan, bevorzugt 5 bis 30 mg/l Titan enthalten.2. Activating agent according to claim 1, characterized in that that they are in water 1 to 100 mg / l titanium, preferably 5 to 30 mg / l Titan included. 3. Aktivierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Wasser 0,1 bis 3 g/l eines oder mehrerer Phosphate, bevorzugt 0,2 bis 1,5 g/l Phosphate, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,6 g/l Phosphate enthalten.3. Activating agent according to claim 1, characterized in that that they contain 0.1 to 3 g / l of one or more phosphates in water, preferably 0.2 to 1.5 g / l phosphates, particularly preferably 0.2 contain up to 0.6 g / l phosphates. 4. Aktivierungsmittel nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie in Wasser 0,2 bis 0,6 g/l Orthophosphate enthalten.4. Activating agent according to claims 1 and 3, characterized records that they are in water 0.2 to 0.6 g / l orthophosphates contain. 5. Aktivierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Wasser quellfähige und/oder nicht quellfähige Al­ kalimagnesiumsilicate und/oder Alkalisilicate mit Schichtstruk­ tur enthalten, deren Kationenaustauschvermögen, angegeben als Calciumbindevermögen bei Raumtemperatur, 20 mg CaO/g Aktivsub­ stanz, bevorzugt 50 mg CaO/g Aktivsubstanz, überschreitet, deren Al2O3-Gehalt < 10% und vorzugsweise < 5% und deren mitt­ lerer Teilchendurchmesser < 30 µm beträgt.5. Activating agent according to claim 1, characterized in that they contain water-swellable and / or non-swellable alkali magnesium silicates and / or alkali silicates with layer structure whose cation exchange capacity, given as calcium binding capacity at room temperature, 20 mg CaO / g active substance, preferably 50 mg CaO / g active substance, whose Al 2 O 3 content is <10% and preferably <5% and whose mean particle diameter is <30 µm. 6. Aktivierungsmittel nach Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie Schichtsilicate der Typen Saponit, Hectorit, Kanemit und/oder Magadiit enthalten.6. Activating agent according to claims 1 and 5, characterized records that they are layered silicates of the types saponite, hectorite, Kanemite and / or Magadiite included. 7. Aktivierungsmittel nach Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie in Wasser eine derartige Menge an Schichtsilicat enthalten, daß das Gesamtkationenbindevermogen der Schichtsilicate pro Liter Aktivierungsbad die Menge an Härtebildnern im Wasser um 50 mg, bevorzugt um 10 bis 30 mg überschreitet, berechnet auf die Menge CaO im Wasser, die der Menge an Härtebildnern äquivalent ist.7. Activating agent according to claims 1, 5 and 6, characterized ge indicates that they have such an amount in water Layered silicate contain total cation binding capacity the layered silicate the amount per liter of activation bath Hardness formers in water by 50 mg, preferably by 10 to 30 mg calculated on the amount of CaO in the water that the Amount of hardness is equivalent. 8. Verfahren zur Aktivierung von Metalloberflächen unter Ver­ wendung ein oder mehrere Titanphosphate enthaltender wäßriger Lösungen und/oder Dispersionen nach alkalischer Reinigung und Spülung und vor Phosphatierung mit Zinkphosphate enthaltenden wäßrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metall­ oberflächen auf an sich bekannte Weise bei Temperaturen von 10 bis 40°C, bevorzugt bei 20 bis 40°C, besonders bevorzugt bei 25 bis 30°C, mit wäßrigen Lösungen und/oder Dispersionen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 behandelt.8. Method for activating metal surfaces under Ver water-containing one or more titanium phosphates Solutions and / or dispersions after alkaline cleaning and Rinsing and before phosphating with zinc phosphates aqueous solutions, characterized in that the metal surfaces in a manner known per se at temperatures of 10 to 40 ° C, preferably at 20 to 40 ° C, particularly preferably at 25 to 30 ° C, with aqueous solutions and / or dispersions treated one or more of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1566465A1 (en) 2004-02-20 2005-08-24 Nippon Paint Co., Ltd. Concentrated solution for preparing a surface conditioner, surface conditioner and method of surface conditioning
EP1566465B1 (en) * 2004-02-20 2015-11-04 Chemetall GmbH Concentrated solution for preparing a surface conditioner

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