DE4214992A1 - Copper-containing nickel-free phosphating process - Google Patents

Copper-containing nickel-free phosphating process

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Karl-Heinz Gottwald
Matthias Hamacher
Jan-Willem Brouwer
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Abstract

A process is disclosed for producing copper-containing, nickel-free phosphate layers with a defined copper content in the phosphate coatings. No pinholing is observed on the metal surface, in particular on electrolytically zinc coated steel, when an appropriate ratio between copper and nitrate is set in the phosphatizing bath.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kupfer­ haltigen nickelfreien Phosphatschichten auf Metalloberflächen sowie die Anwendung des Verfahrens als Vorbehandlung der Metalloberflä­ chen vor einer Lackierung, insbesondere einer kataphoretischen Tauchlackierung (KTL).The invention relates to a process for the production of copper containing nickel-free phosphate coatings on metal surfaces as well the application of the method as a pretreatment of Metalloberflä before painting, in particular a cataphoretic Dipcoating (KTL).

Die Qualität von Phosphatüberzügen vor einer kataphoretischen Tauch­ lackierung (KTL) hängt von einer Vielzahl von Parametern ab. Dazu zählen physikalische Größen wie Form und Größe der Kristalle, deren mechanische Stabilität und insbesondere die freie Metalloberfläche nach der Phosphatierung, die sogenannte Porenfläche. Bei den che­ mischen Parametern sind von besonderem Interesse die Alkalistabi­ lität während der kataphoretischen Beschichtung, die Bindefestig­ keit des Kristallwassers der Zinkphosphatkristalle beim Einbrennen der Lacke und das Rehydrationsvermögen.The quality of phosphate coatings before a cataphoretic immersion Paint (KTL) depends on a variety of parameters. To include physical quantities such as shape and size of the crystals whose mechanical stability and in particular the free metal surface after phosphating, the so-called pore surface. At the che mixing parameters are of particular interest to Alkalistabi quality during the cataphoretic coating, the bond-resistant Speed of the crystal water of the zinc phosphate crystals during firing varnishes and rehydration properties.

Durch Verwendung von Aktivierungsmitteln vor der Phosphatierung kann man das Schichtgewicht steuern, insbesondere reduzieren. Durch die in den Aktivierungsmitteln vorhandenen oligo-/polymeren Titan­ phosphate werden auf der Metalloberfläche aktive Zentren gebildet, von denen aus das Kristallwachstum fortschreitet. Als Ergebnis er­ hält man einerseits kleinere und mechanisch stabilere Kristalle, andererseits wird die Porenfläche verkleinert und damit der Angriff korrosiver Medien bei Verletzung der Lackierung erschwert.By using activating agents before phosphating you can control the coating weight, in particular reduce. By the oligomeric / polymeric titanium present in the activating agents phosphate are formed on the metal surface active centers, from which crystal growth proceeds. As a result he On the one hand, you keep smaller and more mechanically stable crystals, On the other hand, the pore area is reduced and thus the attack corrosive media in violation of the paint difficult.

Im Stand der Technik hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Nickel­ haltige Behandlungsbäder vorzusehen, um die Schichtqualität der nachfolgenden Phosphatierung insbesondere bei oberflächenveredeltem Material zu verbessern. In the prior art, it has proved to be advantageous nickel containing treatment baths to the layer quality of subsequent phosphating, especially in surface-refined Material to improve.  

Wegen der toxischen Wirkung Nickel-haltiger Stäube, die beim Schleifen phosphatierter Bleche entwickelt werden können, sowie der schärfer werdenden Auflagen beim Einleiten von Nickel-haltigen Ab­ wässern in die Kanalisation sucht man nach Nickel-freien Phospha­ tierungslösungen.Because of the toxic effect of nickel-containing dusts, the Grinding phosphated sheets can be developed as well as the sharpening requirements for the introduction of nickel-containing Ab Watering in the sewer you look for nickel-free phospha tierungslösungen.

Dabei wurden Zusätze von Magnesiumionen untersucht. Schon frühzei­ tig wurden die anwendungstechnisch positiven Effekte dieser Ionen erkannt (DE-A-39 20 296), die auf mehreren Effekten beruhen. We­ sentlich ist auch hier die hohe Kristallstabilität beim Erhitzen. Die Abgabe von Kristallwasser, die den Kristallverbund und damit das Gesamtsystem schwächt, wird mit steigendem Magnesiumeinbau zu höheren Temperaturen verschoben. Andererseits werden die Kristalle durch Zusätze von Mg2+-Ionen kleiner, die Phosphatschicht dichter und die freie Metalloberfläche nach der Phosphatierung wird mini­ miert. Die Schichtgewichtsreduzierung durch Magnesiumionen ist so stark, daß andere Steuerungsgrößen, die üblicherweise auch noch zur Schichtgewichtsreduzierung herangezogen werden, wie sehr niedrige Zinkkonzentrationen (0,6 g/l Zn2+), hohe Konzentrationen an Be­ schleunigern wie Natriumnitrit oder meta-Nitrobenzolsulfonat/Na- Salze nicht zusätzlich genutzt werden können, um die flächenbezo­ gene Masse nicht unter 1,5-2,0 g/m2 zu drücken.Additions of magnesium ions were investigated. Early on, the application-technically positive effects of these ions were recognized (DE-A-39 20 296), which are based on several effects. We considerably here is the high crystal stability during heating. The release of crystal water, which weakens the crystal composite and thus the overall system, is shifted to higher temperatures with increasing magnesium incorporation. On the other hand, the crystals are smaller by additions of Mg 2+ ions, the phosphate layer denser and the free metal surface after phosphating is mini mized. The layer weight reduction by magnesium ions is so strong that other control variables, which are usually also used for layer weight reduction, such as very low zinc concentrations (0.6 g / l Zn 2+ ), high concentrations of accelerators such as sodium nitrite or meta-nitrobenzenesulfonate / Na - Salts can not be used in addition, in order not to press the area-related mass below 1.5-2.0 g / m 2 .

Für Stahloberflächen konnten so nickelfreie Phosphatiersysteme auf Basis Zink-, Mangan- und Magnesiumionen entickelt werden, die den Spezifikationen der Anwender entsprechen. Bei oberflächenveredeltem Material waren die Ergebnisse mit diesen magnesiumhaltigen Verfah­ ren jedoch nicht immer befriedigend.For steel surfaces could so nickel-free phosphating on Based on zinc, manganese and magnesium ions, which Specifications of the users. For surface-finished Material were the results with these magnesium-containing methods However, they are not always satisfactory.

So wurde der Einfluß von Cu2+-Ionen untersucht. Aus der DE 40 13 483 A1 ist ein Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen bekannt, bei dem man mit Phosphatierlösungen arbeitet, die im we­ sentlichen frei von Nickel sind. Als wesentliche Badbestandteile werden Zink, Mangan und geringe Gehalte an Kupfer genannt. Darüber hinaus wird durch Sauerstoff und/oder andere gleich wirkende Oxi­ dationsmittel die Konzentration an Fe(II) unter einem Maximalwert gehalten. Das Verfahren dient insbesondere der Phosphatierung von Stahl, verzinktem Stahl, legierungsverzinktem Stahl, Aluminium und dessen Legierungen zur Vorbehandlung für eine anschließende Lackie­ rung, insbesondere eine Elektrotauchlackierung. Zusätze von kleinen Mengen Kupferionen zu Phosphatierungsbädern sind bereits seit 40 Jahren bekannt. So werden in der US-A 2 293 716 kleinste Mengen Cu2+-Ionen als "Beschleuniger" bzw. zur Verbesserung des Weißtons anodischer Elektrotauchlacke als "Farbneutralisator" zugesetzt. Dabei wurde beobachtet, daß Kupferzusätze das Schichtgewicht, ins­ besondere auf Stahl, erhöhen. Für verzinktes Material wird jedoch das Auftreten störender "Stippen" beschrieben. Unter "Stippen" wer­ den kleine, weiße Kristallausblühungen verstanden, die sich unter dem Mikroskop als Beizgrübchen mit am Rand angehäuften Zinkphosphat­ kristallen erweisen (vgl. W. Rausch: "Die Phosphatierung von Metal­ len", 2. Aufl., 1988, Leuze-Verlag, Saulgau, S. 108). Die Stippenbil­ dung ist bei längeren Behandlungszeiten, beispielsweise bei Anlagen­ stillstand, besonders ausgeprägt.Thus, the influence of Cu 2+ ions was investigated. From DE 40 13 483 A1 a process for the phosphating of metal surfaces is known, in which one works with phosphating, which we sentlichen are free of nickel. As essential bath constituents zinc, manganese and small amounts of copper are mentioned. In addition, the concentration of Fe (II) is kept below a maximum value by oxygen and / or other similarly acting Oxi dationsmittel. The method is used in particular for the phosphating of steel, galvanized steel, alloy-galvanized steel, aluminum and its alloys for pretreatment for subsequent Lackie tion, in particular an electrodeposition coating. Additions of small amounts of copper ions to phosphating baths have been known for 40 years. Thus, in US-A 2,293,716 small amounts of Cu 2+ ions are added as "accelerator" or to improve the white color tone anodic electrodeposition paints as "Farbneutralisator". It was observed that copper additives increase the coating weight, especially on steel. For galvanized material, however, the occurrence of disturbing "specks" is described. "Speckling" is understood to mean the small, white efflorescence of crystals which, under the microscope, turns out to be crystals of crystals of zinc phosphate accumulated at the edge (see W. Rausch: "The Phosphatization of Metals", 2nd ed., 1988, Leukze et al. Verlag, Saulgau, p. 108). The Stippenbil tion is particularly pronounced for longer treatment times, for example, in plants, standstill.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von kupferhaltigen nickelfreien Phosphatschichten zur Verfügung zu stel­ len, das bei Abwesenheit von Nickel auf Metalloberflächen wie Kalt­ walzstahl, elektrolytisch verzinktem Stahl und Aluminium sehr gute Lackhaftung und einen hervorragenden Korrosionsschutz gewährleistet und insbesondere die Bildung von Stippen auf verzinktem Stahl ver­ meidet. It was therefore the object of a process for the preparation of copper-containing nickel-free phosphate coatings available in the absence of nickel on metal surfaces such as cold rolled steel, electrolytically galvanized steel and aluminum very good Paint adhesion and excellent corrosion protection guaranteed and in particular the formation of specks on galvanized steel ver avoids.  

Die vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst mit Hilfe einer spe­ ziell ausgewählten Phosphatierlösung, mit der es möglich ist, kup­ ferhaltige Phosphatschichten mit einem definierten Kupfergehalt unter Vermeidung der Stippenbildung herzustellen.The above object is achieved by means of a spe originally selected phosphating solution, with which it is possible kup Ferated phosphate layers with a defined copper content while avoiding the formation of specks.

Bei den Untersuchungen hatte sich überraschenderweise gezeigt, daß das Auftreten der sog. "Stippen" sowohl von der Konzentration des Kupfers als auch der Konzentration des Nitrats im Phosphatierbad abhängt. Das Produkt der beiden Konzentrationen (in mg/l) darf ei­ nen Grenzwert nicht übersteigen, der bei Tauchverfahren 50 000 und bei Spritzverfahren 15 000 beträgt.The investigations had surprisingly shown that the occurrence of so - called "specks" both from the concentration of the Copper as well as the concentration of nitrate in the phosphating bath depends. The product of the two concentrations (in mg / l) may ei limit value not exceeding 50 000 for diving procedures and in spraying is 15,000.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit in einer ersten Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung von kupferhaltigen nickelfreien Phosphatschichten mit einem Gehalt an Kupfer im Be­ reich von 0,5-5 Gew.-% auf Metalloberflächen mit einer Phospha­ tierlösung enthaltendThe present invention is thus in a first Embodiment A method for producing copper-containing nickel-free phosphate layers containing copper in Be rich of 0.5-5 wt .-% on metal surfaces with a phospha animal solution containing

Zink|0,2 - 2 g/l,Zinc | 0.2 - 2 g / l, Kupfercopper 0,5 - 25 mg/l,0.5-25 mg / l, Phosphatphosphate 5,0 - 30 g/l (berechnet als P₂O₅),5.0 - 30 g / l (calculated as P₂O₅), Nitratnitrate 0,1 bis 15 g/l,0.1 to 15 g / l,

wobei das Produkt der in der Phosphatierlösung enthaltenen Anteile an Cu-Ionen (in mg/l) und Nitrationen (mg/l) bei Anwendung von Tauchverfahren kleiner als 50 000 und bei Anwendung von Spritzver­ fahren kleiner als 15 000 ist.wherein the product of the components contained in the phosphating solution on Cu ions (in mg / l) and nitrate ions (mg / l) when using Dipping process smaller than 50 000 and using spray gun drive is less than 15 000's.

Es wurde gefunden, daß diese Phosphatierlösungen auch bei Abwesen­ heit von Nickel auf Metalloberflächen wie oben genannt, ohne Stip­ penbildung sehr gute Lackhaftung und einen hervorragenden Korrosi­ onsschutz gewährleisten. Die so hergestellten Zinkphosphatschich­ ten sind aus kleinen (0,5-10 µm), kompakten, dichtgewachsenen Kristallen aufgebaut. Insbesondere wurde bei der Untersuchung kup­ ferionhaltiger Phosphatierbäder festgestellt, daß nur sehr kleine Mengen an Kupfer(II)-Ionen in der Lösung erforderlich sind, um den gewünschten Kupfergehalt der Phosphatschicht im Bereich von 0,5-5 Gew.-% einzustellen. Hierbei wurde gefunden, daß bei Überschreiten der Kupfermenge von mehr als 5 Gew.-% der Phosphatschicht Stippen­ bildung auf elektrolytisch verzinkten Stahloberflächen festgestellt wurde.It has been found that these Phosphatierlösungen also in Abwesen of nickel on metal surfaces as mentioned above, without stip very good paint adhesion and an excellent corrosi ensure protection. The Zinkphosphatschich thus prepared  Th are small (0.5-10 microns), compact, dense Built up crystals. In particular, was in the investigation kup Ferionhaltiger phosphatizing found that only very small Amounts of copper (II) ions in the solution are required to complete the desired copper content of the phosphate layer in the range of 0.5-5 Adjust% by weight. It was found that when exceeded the copper amount of more than 5 wt .-% of the phosphate layer specks education found on electrolytically galvanized steel surfaces has been.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher bevorzugt, daß die Phosphatierlösung 5-20 ppm Kupfer(II)- Ionen enthält, wenn die Metalloberfläche mittels Tauchverfahren mit der Phosphatierlösung in Kontakt gebracht wird. Bei Anwendung des Spritzverfahrens ist es in gleicher Weise bevorzugt, daß die Phos­ phatierlösungen 1-10 ppm Kupfer(II)-Ionen enthalten, um entspre­ chende Kupfergehalte in den Konversionsüberzug einzubauen, ohne die störenden Stippen auf elektrolytisch verzinkten Stahloberflächen zu erzeugen.In a further embodiment of the present invention it is Therefore, it is preferred that the phosphating solution contain 5-20 ppm copper (II) Contains ions when the metal surface by dipping with the phosphating solution is brought into contact. When using the Injection process, it is equally preferred that the Phos 1 to 10 ppm of copper (II) ions to give Incorporate the copper content in the conversion coating, without the disturbing specks on electrolytically galvanized steel surfaces too produce.

Um eine einwandfreie Phosphatschichtausbildung zu gewährleisten, ist es bekannt, den pH-Wert der Phosphatierlösung auf einen Wert zwischen 3,0 und 3,8 einzustellen. Falls erforderlich, werden zur Einstellung des pH-Wertes der Phosphatierlösung weitere Kationen, beispielsweise Alkalimetallkationen und/oder Erdalkalimetallkat­ ionen mit entsprechenden, im Stand der Technik bekannten Anionen eingesetzt. Korrekturen des pH-Wertes während der Phosphatierung können beispielsweise durch basische Zusätze oder Säuren vorgenom­ men werden.To ensure proper phosphate layer formation, It is known to increase the pH of the phosphating solution to a value between 3.0 and 3.8. If necessary, be to Adjusting the pH of the phosphating solution further cations, for example, alkali metal cations and / or alkaline earth metal cat ions with corresponding anions known in the art used. Corrections of pH during phosphating For example, may be vorgenom by basic additives or acids be men.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auf Stahl, ver­ zinktem Stahl, legierungsverzinktem Stahl, Aluminium und dessen Legierungen angewendet werden. Der Begriff Stahl im Sinne der vor­ liegenden Erfindung umfaßt neben niedriglegierten Stählen auch wei­ che, unlegierte Stähle und höher sowie hochfeste Stähle. Wesentli­ cher Inhalt der Erfindung ist, daß die wäßrigen, sauren Phospha­ tierlösungen frei von Nickel sind. Dies bedeutet jedoch, daß unter technischen Bedingungen eine kleine Menge an Nickel(II)-Ionen in den Phosphatierbädern enthalten sein kann. Diese Menge soll jedoch in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik DE 40 13 483 A1 we­ niger als 0,0002-0,01 g/l, insbesondere weniger als 0,0001 g/l betragen.The inventive method can in particular on steel, ver zinc-plated steel, alloy-galvanized steel, aluminum and its  Alloys are applied. The term steel in the sense of before underlying invention also includes white low alloyed steels unalloyed steels and higher and high-strength steels. Wesentli Contents of the invention is that the aqueous, acidic phospha Animal solutions are free of nickel. However, this means that under technical conditions a small amount of nickel (II) ions in may be included in the phosphating. However, this amount is intended in accordance with the prior art DE 40 13 483 A1 we less than 0.0002-0.01 g / l, especially less than 0.0001 g / l be.

Bei der Anwendung des Phosphatierverfahrens auf Stahloberflächen geht Eisen in Form von Eisen(II)-Ionen in Lösung. Durch Zugabe von geeigneten Oxidationsmitteln wird Eisen(II) in Eisen(III) überführt und kann so als Eisenphosphat-Schlamm ausgefällt werden.When applying the Phosphatierverfahrens on steel surfaces Iron is dissolved in the form of iron (II) ions. By adding suitable oxidizing agents iron (II) is converted into iron (III) and can be precipitated as iron phosphate sludge.

Zur Begrenzung der Eisen(II)-Ionenkonzentration sind eine Reihe von Oxidationsmitteln im Stand der Technik bekannt. So dient beispiels­ weise der Kontakt der Phosphatierlösung mit Sauerstoff, beispiels­ weise Luftsauerstoff und/oder der Zusatz geeigneter Oxidationsmit­ tel zur Begrenzung der Eisen(II)-Ionenkonzentration. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Oxidationsmittel der Phosphatier­ lösungen ausgewählt aus Nitrit, Chlorat, Hydroxylamin und dessen Salzen, Bromat, Permanganat, Peroxid-Verbindungen (insbesondere Wasserstoffperoxid, Perborat, Percarbonat, Perphosphat) und orga­ nische Nitroverbindungen, insbesondere Nitrobenzolsulfonat. Die Mengen an einzusetzenden Oxidationsmitteln sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sei genannt Natriumnitrit 0,1-0,5 g/l, Peroxid-Verbindung berechnet als Wasserstoffperoxid: 0,005- 0,1 g/l, Nitrobenzolsulfonat: 0,005-1 g/l. Diese als "Beschleu­ niger" bekannten Oxidationsmittel haben weiterhin die Aufgabe, die Metalloberfläche beim Säureangriff zu "depolarisieren", d. h. die Bildung von elementarem Wasserstoff dadurch zu verhindern, daß an­ stelle der Wasserstoffionen die Beschleuniger reduziert werden.To limit the iron (II) ion concentration are a number of Oxidizing agents known in the art. Thus, for example example, the contact of the phosphating with oxygen, for example Wise atmospheric oxygen and / or the addition of suitable Oxidationsmit tel for limiting the iron (II) ion concentration. In the sense of the present invention are the oxidizing agents of phosphating solutions selected from nitrite, chlorate, hydroxylamine and its Salts, bromate, permanganate, peroxide compounds (in particular Hydrogen peroxide, perborate, percarbonate, perphosphate) and orga niche nitro compounds, in particular nitrobenzenesulfonate. The Amounts of oxidizing agents to be used are known from the prior art Technique known. For example, sodium nitrite may be 0.1-0.5 g / l, peroxide compound calculated as hydrogen peroxide: 0.005- 0.1 g / l, nitrobenzenesulfonate: 0.005-1 g / l. These as "Beschleu niger "known oxidizing agents continue to have the task To "depolarize" metal surface during acid attack, d. H. the  Prevent formation of elemental hydrogen thereby preventing the hydrogen ions the accelerators are reduced.

Durch den Zusatz von Mangan(II)-Ionen werden insbesondere im Sprit­ zen auf oberflächenveredelten Materialien feine Kristalle ausge­ bildet, die kaum mehr die bekannte Nadelstruktur zeigen, sondern eine wesentlich kompaktere granulare Morphologie aufweisen. Der Einsatz von Manganionen neben Zinkionen in Niedrig-Zink-Phospha­ tierverfahren verbessert den Korrosionsschutz, insbesondere bei Verwendung oberflächenveredelter Feinbleche. Der Einbau von Mangan in die Zinkphosphatüberzüge führt zu kleineren und kompakteren Kristallen mit erhöhter Alkalistabilität. Dementsprechend besteht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung darin, daß die Phosphatierlösung 0,1-5 g/l, insbesondere 0,5- 1,5 g/l Mangan(II)-Ionen enthält.The addition of manganese (II) ions are particularly in the fuel zen on surface refined materials fine crystals out forms, which hardly show the known needle structure, but have a much more compact granular morphology. The Use of manganese ions besides zinc ions in low-zinc-phospha animal method improves corrosion protection, especially at Use of surface-refined thin sheets. The installation of manganese in the zinc phosphate coatings leads to smaller and more compact Crystals with increased alkali stability. Accordingly exists a particularly preferred embodiment of the present invention in that the phosphating solution contains 0.1-5 g / l, in particular 0.5- Contains 1.5 g / l manganese (II) ions.

Die Qualität der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens herge­ stellten kupferhaltigen nickelfreien Phosphatschichten wird nicht beeinträchtigt, wenn die Phosphatierlösung bis zu 2,5 g/l, Erdal­ kalimetallkationen, insbesondere Magnesium- und/oder Calciumionen, beispielsweise aus dem Betriebswasser enthält.The quality of herge with the aid of the method according to the invention copper-containing nickel-free phosphate coatings will not impaired if the phosphating solution up to 2.5 g / l, Erdal potassium cations, in particular magnesium and / or calcium ions, for example, contains from the process water.

Aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt ist die Verwendung von modifizierend wirkenden Verbindungen aus der Gruppe Tenside, Hydroxycarbonsäuren, Tartrat, Citrat, Flußsäure, Alkalimetallfluo­ ride, Bortetrafluoride, Silicofluoride. Während der Zusatz von Ten­ siden (beispielsweise 0,05-0,5 g/l) zu einer Verbesserung der Phosphatierung von leicht befetteten Metalloberflächen führt, ist es bekannt, daß Hydroxycarbonsäuren, insbesondere Weinsäure, Ci­ tronensäure sowie deren Salze in einem Konzentrationsbereich von 0,03-0,3 g/l zu einer deutlichen Verminderung des Phosphatschicht­ gewichtes beitragen. Fluorid-Ionen begünstigen die Phosphatierung von schwerer angreifbaren Metallen und führt dabei zu einer Ver­ kürzung der Phosphatierzeit und darüber hinaus zu einer Erhöhung der Flächendeckung der Phosphatschicht. Bekanntermaßen setzt man etwa 0,1-1 g/l der genannten Fluoride ein. Durch die kontrol­ lierte Zugabe der Fluoride wird auch die Ausbildung kristalliner Phosphatschichten auf Aluminium und dessen Legierungen möglich. Salze von Bortetrafluorid und Siliciumhexafluorid erhöhen die Ag­ gressivität der Phosphatierbäder, was sich insbesondere bei der Behandlung von feuerverzinkten oder Aluminiumoberflächen bemerkbar macht, weshalb diese komplexen Fluoride beispielsweise in Mengen von 0,4-3 g/l eingesetzt werden können.The use is known in principle from the prior art of modifying compounds from the group of surfactants, Hydroxycarboxylic acids, tartrate, citrate, hydrofluoric acid, alkali metal fluoro ride, Bortetrafluoride, Silicofluoride. While the addition of Ten siden (for example, 0.05-0.5 g / l) to improve the Phosphation of slightly greased metal surfaces leads is it is known that hydroxycarboxylic acids, in particular tartaric acid, Ci tronensäure and their salts in a concentration range of 0.03-0.3 g / L to a significant reduction of the phosphate layer contribute weight. Fluoride ions promote phosphating  of more vulnerable metals, leading to a Ver shortening of the phosphatizing and beyond to an increase the area coverage of the phosphate layer. As you know, you bet about 0.1-1 g / l of said fluorides. Through the kontrol The added addition of fluorides will also make the training more crystalline Phosphate layers on aluminum and its alloys possible. Salts of boron tetrafluoride and silicon hexafluoride increase the Ag Gressivität the phosphating, which is particularly in the Treatment of hot-dip galvanized or aluminum surfaces noticeable makes why these complex fluorides, for example, in amounts of 0.4-3 g / l can be used.

Üblicherweise werden Phosphatierverfahren bei Temperaturen des Bades zwischen 40 und 60°C angewendet. Diese Temperaturbereiche werden sowohl im Spritzen als auch bei Spritz-Tauch- und Tauch-Ap­ plikationen eingesetzt.Typically, phosphating at temperatures of Baths applied between 40 and 60 ° C. These temperature ranges are used in both spraying and spraying diving and diving ap plications used.

Aus wirtschaftlichen Aspekten heraus wird die Behandlung der Ober­ flächen möglichst kurz gewählt; beispielsweise sind Einwirkungs­ zeiten von 1 bis 5 Minuten ausreichend, um eine gleichmäßig decken­ de Phosphatschicht zu erzeugen. Bei verzinktem Stahl ist es be­ kannt, daß schon Kontaktzeiten von weniger als 1 Minute ausreichend sind, um gleichmäßig deckende Phosphatschichten herzustellen. Dem­ entsprechend ist das Verfahren auch in schnell laufenden Bandan­ lagen einsetzbar. In derartigen Anlagen treten jedoch relativ häu­ fig Stillstandszeiten auf, so daß es vorkommt, daß die Metallober­ flächen sehr viel längere Zeit mit der Phosphatierlösung in Kontakt bleiben. Dies kann bei verzinkten Substraten zu der oben erwähnten schädlichen Stippenbildung führen. Bei Anwendung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens lassen sich jedoch diese Nachteile vermeiden.For economic reasons, the treatment of the upper areas chosen as short as possible; for example, are impact times of 1 to 5 minutes are sufficient to cover an evenly de phosphate layer to produce. For galvanized steel it is be know that even contact times of less than 1 minute is sufficient are to produce uniformly covering phosphate layers. the Accordingly, the method is also in fast-running Bandan lay usable. In such systems, however, occur relatively frequently fig downtime, so that it happens that the Metallober make contact with the phosphating solution for a much longer time stay. This can be the case with galvanized substrates to the above lead to harmful specks. When applying the erfindungsge However, these disadvantages can be avoided according to the method.

Die zu phosphatierenden Metalloberflächen werden nach an sich im Stand der Technik bekannten Verfahren vor der Phosphatierung ge­ reinigt, gespült und sofern erforderlich mit Aktivierungsmitteln, insbesondere auf der Basis von Titanphosphaten behandelt. The to be phosphated metal surfaces are in per se im Prior art known prior to phosphating ge cleans, rinses and if necessary with activating agents, especially treated on the basis of titanium phosphates.  

BeispieleExamples Verfahrensgangprocess transition

  • 1. Entfetten mit einem mildalkalischen Reiniger (RIDOLINE® 1558)
    Ansatz: 2%
    Temperatur: 55°C
    Zeit: 4 Min.
    1. Degrease with a mild alkaline cleaner (RIDOLINE® 1558)
    Approach: 2%
    Temperature: 55 ° C
    Time: 4 min.
  • 2. Spülen mit Betriebswasser
    Temperatur: Raumtemperatur
    Zeit: 1 Min.
    2. Rinse with process water
    Temperature: room temperature
    Time: 1 min.
  • 3. Aktivieren mit einem oligo-/polymeren Titanphosphat enthaltenden Aktivierungsmittel (Fixodine® 950)
    Ansatz: 0,1% in vollentsalztem Wasser
    Temperatur: Raumtemperatur
    Zeit: 1 Min.
    3. Activation with an oligomeric / polymeric titanium phosphate-containing activating agent (Fixodine® 950)
    Approach: 0.1% in demineralized water
    Temperature: room temperature
    Time: 1 min.
  • 4. Phosphatieren mit der jeweils in den Beispielen und Vergleichs­ beispielen genannten Lösung
    Ansatz: siehe Beispiele
    Temperatur: 53°C
    Zeit: laut Beispiel.
    4. phosphating with each of the examples and comparative examples mentioned solution
    Approach: see examples
    Temperature: 53 ° C
    Time: according to example.
  • 5. Spülen mit Betriebswasser
    Temperatur: Raumtemperatur
    Zeit: 1 Min.
    5. Rinse with process water
    Temperature: room temperature
    Time: 1 min.
  • 6. Nachpassivieren mit einer handelsüblichen chromhaltigen Nachpassivierung (DEOXYLYTE® 41)
    Ansatz: 0,1 Vol%
    Temperatur: 40°C
    Zeit: 1 Min.
    6. Post-passivation with a commercially available chromium-containing post-passivation (DEOXYLYTE® 41)
    Approach: 0.1% by volume
    Temperature: 40 ° C
    Time: 1 min.
  • 7. Spülen mit voll entsalztem Wasser7. Rinse with demineralized water
Beispiel 1example 1

Ausgehend von einer wäßrigen Lösung mit einer Badzusammensetzung im Schritt 4 des obengenannten Verfahrensganges ausStarting from an aqueous solution with a bath composition in Step 4 of the above procedure from

Zn(II)|1,1 g/lZn (II) | 1,1 g / l Mn(II)Mn (II) 0,8 g/l0.8 g / l Cu(II)Cu (II) 0,015 g/l0.015 g / l PO₄³⁻PO₄³⁻ 17,5 g/l17.5 g / l NO3- NO 3- 2,0 g/l2.0 g / l SiF₆²⁻SiF₆²⁻ 0,95 g/l0.95 g / l F⁻ 0,2 g/l @F⁻ 0.2 g / l @ Beschleuniger:Accelerator: Hydroxylammoniumsulfat 1,7 g/lHydroxylammonium sulfate 1.7 g / l Gesamtsäure:Total acidity: 22,7 Punkte22.7 points Freie Säure:Free acid: 0,9 Punkte0.9 points

wurden bei einer Temperatur im Bereich von 52 bis 54°C im Verlauf von 3 min eine Oberfläche aus Stahlblech (Sidca) (Beispiel 1a) und elektrolytisch verzinktes Feinblech (ZE) (Beispiel 1b) phosphatiert und die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Korrosionsschutzdaten er­ halten.were at a temperature in the range of 52 to 54 ° C in the course of 3 minutes a surface of sheet steel (Sidca) (Example 1a) and electrolytically galvanized sheet (ZE) (Example 1b) phosphated and the corrosion protection data shown in Table 1 hold.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Ausgehend von einer wäßrigen Lösung mit einer Badzusammensetzung im Schritt 4 des obengenannten Verfahrensganges ausStarting from an aqueous solution with a bath composition in Step 4 of the above procedure from

Zn(II)|1,0 g/lZn (II) | 1.0 g / l Mn(II)Mn (II) 1,4 g/l1.4 g / l PO₄³⁻PO₄³⁻ 16,9 g/l16.9 g / l NO3- NO 3- 2,0 g/l2.0 g / l SiF₆²⁻SiF₆²⁻ 1,0 g/l1.0 g / l F- F - 0,2 g/l0.2 g / l Beschleuniger:Accelerator: (Hydroxylammoniumsulfat 1,8 g/l,(Hydroxylammonium sulphate 1.8 g / l, Gesamtsäure:Total acidity: 21,8 Punkte21.8 points Freie Säure:Free acid: 0,9 Punkte0.9 points

wurden bei einer Temperatur im Bereich von 52 bis 54°C im Verlauf von 3 min eine Oberfläche aus Stahlblech (Sidca) (Vergl.-Beispiel 1a) und elektrolytisch verzinktes Feinblech (ZE) ( Vergl.-Beispiel 1b) phosphatiert und die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Korro­ sionsschutzdaten enthalten.were at a temperature in the range of 52 to 54 ° C in the course of 3 minutes a surface of sheet steel (Sidca) (Comparative Example 1a) and electrolytically galvanized sheet (ZE) (Comparative Example 1b) phosphated and reproduced in Table 1 Korro protection data.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Ausgehend von einer wäßrigen Lösung einer Badzusammensetzung im Schritt 4 des obengenannten Verfahrensganges ausStarting from an aqueous solution of a bath composition in Step 4 of the above procedure from

Zn(II)|1,0 g/lZn (II) | 1.0 g / l Mn(II)Mn (II) 0,7 g/l0.7 g / l Ni(II)Ni (II) 0,9 g/l0.9 g / l PO₄³⁻PO₄³⁻ 17,3 g/l17.3 g / l NO3- NO 3- 3,5 g/l3.5 g / l SiF₆²⁻SiF₆²⁻ 0,25 g/l0.25 g / l Beschleuniger:Accelerator: (NaNO₂) 0,15 g/l(NaNO₂) 0.15 g / l Gesamtsäure:Total acidity: 21,7 Punkte21.7 points Freie Säure:Free acid: 1,1 Punkte1.1 points

wurden bei einer Temperatur im Bereich von 52 bis 54°C im Verlauf von 3 min eine Oberfläche aus Stahlblech (Sidca) (Vergl.-Beispiel 2a) und elektrolytisch verzinktes Feinblech (ZE) (Vergl.-Beispiel 2b) und die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Korrosionsschutzdaten erhalten.were at a temperature in the range of 52 to 54 ° C in the course of 3 minutes a surface of sheet steel (Sidca) (Comparative Example 2a) and electrolytically galvanized sheet (ZE) (Comparative Example 2b) and the anti-corrosion data presented in Table 1 receive.

Die Korrosionsschutzwirkung der erfindungsgemäßen Phospatierung wurde entsprechend der Normen des Verbandes der Automobilindustrie e.V. (VDA 621-414 (Freibewitterung) und VDA 621-415 (Wechselklima)) bestimmt.The corrosion protection effect of the phosphating according to the invention was in accordance with the standards of the Association of the Automotive Industry e.V. (VDA 621-414 (outdoor weathering) and VDA 621-415 (alternating climate)) certainly.

Die Prüfung des Korrosionsschutzes von Kraftfahrzeuglackierungen durch Freibewitterung dient der Ermittlung der Korrosionsschutz­ wirkung von Kraftfahrzeuglackierungen unter dem Einfluß der natür­ lichen Bewitterung mit zusätzlicher Beanspruchung durch Besprühen mit Salzlösung.The examination of the corrosion protection of automotive coatings by weathering the determination of the corrosion protection serves effect of automotive coatings under the influence of the natural weathering with additional stress by spraying with saline.

Probeanstriche bestehend aus einem automobiltypischen Aufbau aus KTL, Füller, Decklack weiß, jeweils mit Fordspezifikation werden parallel zur Längsseite mit einer geraden, kontrolliert bis zum Metalluntergrund durchgehenden Ritzspur versehen. Die Probean­ striche werden auf geeigneten Gestellen gelagert. Sie werden wö­ chentlich einmal mit einer verdünnten Natriumchloridlösung reich­ lich besprüht.Test struts consisting of a typical car body design KTL, filler, topcoat white, each with a specification parallel to the long side with a straight, controlled until the Metal background provided by continuous Ritzspur. The trial  strokes are stored on suitable racks. They will be rich once in a while with a dilute sodium chloride solution sprayed.

Die Prüfzeit im vorliegenden Fall betrug 6 Monate.The test time in the present case was 6 months.

Zur Endbeurteilung werden die Probeanstriche mit klarem, fließenden Wasser abgespült, gegebenenfalls mit Preßluft oberflächlich trocken geblasen und auf sichtbare Veränderungen betrachtet. Die vom Ritz nach beiden Seiten ausgehende sichtbare Unterrostung wird festge­ stellt. Die Breite der neben dem Ritz durch Rost beschädigten Me­ tallfläche ist im allgemeinen auf der Anstrichoberfläche leicht zu erkennen. Zur Auswertung wird die durchschnittliche Gesamtbreite der Unterrostungszone in mm gemessen. Dazu wird die Breite an meh­ reren Stellen gemessen und der arithmetische Mittelwert gebildet.For final evaluation, the test strokes with clear, flowing Rinsed with water, possibly dry with compressed air on the surface blown and looked at visible changes. The Ritz to both sides outgoing visible rust is fixed provides. The width of the next to the Ritz damaged by rust Me tall surface is generally easy on the paint surface recognize. For evaluation, the average total width of the undercut zone measured in mm. This is the width of meh measured and the arithmetic mean.

Die Prüfung des Korrosionsschutzes von Kraftfahrzeuglackierungen bei zyklisch wechselnder Beanspruchung dient dazu, den Korrosions­ schutz von Kraftfahrzeuglackierungen mit einem zeitraffenden Labor­ verfahren zu beurteilen, welches Korrosionsvorgänge und Korrosions­ bilder bewirkt, die mit den im Fahrbetrieb entstehenden gut ver­ gleichbar sind. Die Kurzprüfung simuliert insbesondere die von ei­ ner Anstrichverletzung ausgehende Unterrostung, sowie die Rand- und Kantenrostung bei speziellen Korrosionsprüfblechen oder Bauteilen mit bekannten Schwachstellen des Anstriches und den Flächenrost.The examination of the corrosion protection of automotive coatings cyclically changing stress serves to prevent corrosion Protection of automotive coatings with a time-lapse laboratory Procedures to assess which corrosion processes and corrosion images causes the resulting with the driving operation well ver are equal. The short test simulates in particular those of ei undermining, as well as the marginal and Edge rusting on special corrosion test sheets or components with known weak spots of the paint and the surface rust.

Analog zu den Untersuchungen der Freibewitterung wurden auch hier Probeplatten parallel zur Längsseite mit einer geraden bis zum Me­ talluntergrund durchgehenden Ritzspur versehen.Analogous to the investigations of the outdoor weathering were also here Test plates parallel to the longitudinal side with a straight to the Me provided talluntergrund continuous scratch track.

Die Probeplatten wurden im Prüfgerät in einem Winkel von 60° bis 75° zur Waagerechten aufgestellt. The test plates were placed in the tester at an angle of 60 ° to Set at 75 ° to the horizontal.  

Ein Prüfzyklus dauert 7 Tage und besteht ausA test cycle lasts 7 days and consists of

1 Tag=24 h Salzsprühnebelprüfung SS DIN 50 021
4 Tage=4 Zyklen Kondenzwasser-Wechselklima KFW DIN 50 017 und
2 Tage=48 h Raumtemperatur 18° bis 28° C nach DIN 50 014.
1 day = 24 h salt spray test SS DIN 50 021
4 days = 4 cycles of condensed water exchange climate KFW DIN 50 017 and
2 days = 48 h room temperature 18 ° to 28 ° C according to DIN 50 014.

Die Prüfzeit beträgt 10 Zyklen entsprechend 70 Tagen.The test time is 10 cycles corresponding to 70 days.

Nach Beendigung der Prüfung werden die Probeplatten mit klarem, fließenden Wasser abgespült, gebenenfalls mit Preßluft oberfläch­ lich trocken geblasen und auf sichtbare Veränderungen betrachtet. Die vom Ritz nach beiden Seiten ausgehende sichtbare Unterrostung wird festgestellt.After completion of the test, the test plates are given a clear, rinsed with running water, if necessary with compressed air surface blown dry and looked at visible changes. The visible from the Ritz to both sides outgoing visible rust is determined.

Im allgemeinen ist die Breite der neben dem Ritz durch Rost be­ schädigten Rostoberfläche als Blasen- oder Rostspur auf der Lack­ oberfläche leicht erkennbar. Ergänzend kann mit einer schräg ge­ haltenen Messerklinge, z. B. mit einem Radiermesser, der unterroste­ te Anstrichfilm bis zur noch fest haftenden Zone vorsichtig ent­ fernt werden.In general, the width of next to the scratch by rust be damaged rust surface as a blister or rust trace on the paint surface easily recognizable. In addition, with an oblique ge holding knife blade, z. B. with an eraser, the unterroste Carefully remove the paint film until it is still firmly adhering be removed.

Zur Auswertung wird auch hier die durchschnittliche Gesamtbreite der Unterrostungszone in mm gemessen. Dazu wird die Breite an meh­ reren Stellen gemessen und der ariethmetische Mittelwert gebildet. For evaluation, the average total width is also used here of the undercut zone measured in mm. This is the width of meh reren places measured and formed the ariethmetische mean.  

Tabelle 1 Table 1

Korrosionstestergebnisse Corrosion Test Results

3-Schicht-Lacksystem 3-layer paint system

Beispiel 2Example 2

Zur Untersuchung des Einflusses der Cu- und Nitrat-Konzentration sowie der Phosphatierzeit auf die Stippenbildung im Tauchen bei verlängerten Behandlungszeiten wurden Stahlblech (Sidca) und elektrolytisch verzinktes Feinblech (ZE) mit Phosphatierlösungen folgender Zusammensetzung bei einer Temperatur von 53°C für 10 Minuten phosphatiert:To investigate the influence of Cu and nitrate concentrations and the Phosphatierzeit on the speckling in diving at prolonged treatment times were sheet steel (Sidca) and electrolytically galvanized sheet (ZE) with phosphating solutions of the following composition at a temperature of 53 ° C for 10 Phosphated for a few minutes:

Zn(II)|1,0 g/lZn (II) | 1.0 g / l Mn(II)Mn (II) 0,8 g/l0.8 g / l PO₄³⁻PO₄³⁻ 17,5 g/l17.5 g / l SiF₆²⁻SiF₆²⁻ 0,95 g/l0.95 g / l F⁻F⁻ 0,2 g/l0.2 g / l Cu(II)Cu (II) 0 - 35 ppm0 - 35 ppm NO3- NO 3- 0 - 10 g/l0-10 g / l Beschleuniger:Accelerator: Natriumnitrit 0,15 g/lSodium nitrite 0.15 g / l Freie Säure bei pH 3,6:Free acid at pH 3.6: 0,9 Punkte0.9 points Gesamtsäure:Total acidity: 21,5 Punkte21.5 points

Hierbei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten, die in Tabelle 2 wiedergegeben sind. Hereby, the following results were obtained which are shown in Table 2.  

Tabelle 2 Table 2

Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3

Tabelle 3 zeigt einen Vergleichsversuch ohne Nitrat bei 4 min Be­ handlungszeit. Table 3 shows a comparative experiment without nitrate at 4 min Be treatment time.  

Tabelle 3 Table 3

Beispiel 3Example 3

Zur Untersuchung des Einflusses der Cu- und Nitrat-Konzentration auf die Stippenbildung in Spritzverfahren wurden elektrolytisch verzinkte Stahlbleche (ZE) 2 min bei 50-55°C mit den folgenden Phosphatier-Badkonzentrationen behandelt:To investigate the influence of Cu and nitrate concentrations on the speckling by spraying were electrolytic Galvanized steel sheets (ZE) 2 min at 50-55 ° C with the following Phosphating bath concentrations treated:

Zn²⁺|0,8 g/lZn²⁺ | 0.8 g / l Mn²⁺Mn²⁺ 0,7 g/l0.7 g / l PO₄³⁻PO₄³⁻ 16,5 g/l16.5 g / l SiF₆²⁻SiF₆²⁻ 0,2 g/l0.2 g / l F⁻ (freies Fluorid)F⁻ (free fluoride) 0,1 g/l0.1 g / l Cu²⁻Cu²⁻ 0 - 35 mg/l0-35 mg / l NO3- NO 3- 2-5 g/l2-5 g / l Beschleuniger:Accelerator: Natriumnitrit 200 mg/l Sodium nitrite 200 mg / l   Freie Säure bei pH 3,6:Free acid at pH 3.6: 0,60.6 Gesamtsäure bei pH 8,5:Total acid at pH 8.5: 22,022.0

Dabei wurden die in Tab. 4 aufgeführten Ergebnisse erzielt:The results listed in Tab. 4 were obtained:

Tabelle 4 Table 4


Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von kupferhaltigen nickelfreien Phosphatschichten mit einem Gehalt an Kupfer im Bereich von 0,5 bis 5,0 Gew.-% auf Metalloberflächen mit einer Phosphatierlösung ent­ haltend Zink|0,2 - 2 g/l Kupfer 0,5 - 25 mg/l Phosphat 5,0 - 30 g/l (berechnet als P₂O₅) Nitrat 0,1 - 15 g/l,
wobei das Produkt der in der Phosphatierlösung enthaltenen Anteile an Kupferionen (in mg/l) und Nitrationen (in mg/l) bei Anwendung von Tauchverfahren kleiner als 50 000 und bei Anwendung von Spritz­ verfahren kleiner als 15 000 ist.
1. A process for the preparation of copper-containing nickel-free phosphate layers containing copper in the range of 0.5 to 5.0 wt .-% on metal surfaces with a phosphating ent holding Zinc | 0.2 - 2 g / l copper 0.5-25 mg / l phosphate 5.0 - 30 g / l (calculated as P₂O₅) nitrate 0.1-15 g / l,
the product of the amounts of copper ions (in mg / l) and nitrate ions (in mg / l) contained in the phosphating solution being less than 50,000 when using dipping processes and less than 15,000 when spraying is used.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung bei Anwendung von Tauchverfahren 5-20 ppm Kup­ fer(II)-Ionen und bei Anwendung von Spritzverfahren 1-10 ppm Kupfer(II)-Ionen enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the Phosphating solution using dipping method 5-20 ppm Kup Fer (II) ions and when using spraying 1-10 ppm Contains copper (II) ions. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung 0,15-5 g/l, insbesondere 0,5-1,5 g/l Mangan(II)-Ionen enthält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized that the phosphating solution 0.15-5 g / l, in particular 0.5-1.5 g / l Contains manganese (II) ions. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung Erdalkalimetall­ ionen, insbesondere Magnesium und/oder Calciumionen in einer Menge von bis zu 2,5 g/l enthält. 4. Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the phosphating alkaline earth metal ions, in particular magnesium and / or calcium ions in an amount of up to 2.5 g / l.   5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel der Phosphatier­ lösung ausgewählt ist aus Nitrit, Chlorat, Hydroxylamin und dessen Salze, Bromat, Peroxid-Verbindungen, organischen Nitroverbindungen, insbesondere Nitrobenzolsulfonat.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the oxidizing agent of the phosphating solution is selected from nitrite, chlorate, hydroxylamine and its Salts, bromate, peroxide compounds, organic nitro compounds, in particular nitrobenzenesulfonate. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche ausgewählt ist aus Stahl, verzinktem Stahl, legierungsverzinktem Stahl, Aluminium und dessen Legierungen.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the metal surface is selected from Steel, galvanized steel, alloy galvanized steel, aluminum and its alloys. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalloberfläche mit der Phos­ phatierlösung durch Spritzen, Tauchen oder Spritz-Tauchen in Kon­ takt bringt.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the metal surface with the Phos phatierlösung by spraying, dipping or spray diving in Kon clock brings. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche aus verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl besteht.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the metal surface of galvanized or alloy-galvanized steel. 9. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 8 als Vorbehandlung der Metalloberfläche vor einer Lackierung, insbesondere einer kataphoretischen Tauchlackierung.9. Application of the method according to one or more of Proverbs 1 to 8 as a pretreatment of the metal surface in front of a Painting, in particular a cataphoretic dip painting.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10110834A1 (en) * 2001-03-06 2002-10-10 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces and use of the substrates coated in this way

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG55084A1 (en) * 1992-12-22 1998-12-21 Henkel Corp Substantially nickel-free phosphate conversion coating composition and process
IT1274594B (en) * 1994-08-05 1997-07-18 Itb Srl ACID WATER PHOSPHATIC SOLUTION AND METALLIC SURFACE PHOSPHATION PROCESS USING IT
US5597465A (en) * 1994-08-05 1997-01-28 Novamax Itb S.R.L. Acid aqueous phosphatic solution and process using same for phosphating metal surfaces
DE19540085A1 (en) * 1995-10-27 1997-04-30 Henkel Kgaa Low nitrate, manganese-free zinc phosphating
DE19606017A1 (en) * 1996-02-19 1997-08-21 Henkel Kgaa Zinc phosphating with low copper and manganese contents

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE729262C (en) * 1939-12-20 1942-12-14 Metallgesellschaft Ag Process for the production of phosphate coatings on iron and steel
DE881138C (en) * 1943-05-30 1953-06-29 Metallgesellschaft Ag Phosphating process
US2813812A (en) * 1952-06-24 1957-11-19 Parker Rust Proof Co Method for coating iron or zinc with phosphate composition and aqueous solution therefor
US3467589A (en) * 1966-10-19 1969-09-16 Hooker Chemical Corp Method of forming a copper containing protective coating prior to electrodeposition of paint
US3597283A (en) * 1969-10-08 1971-08-03 Lubrizol Corp Phosphating solutions for use on ferrous metal and zinc surfaces
IT975560B (en) * 1972-10-20 1974-08-10 Sec Accomandita Semplice Fosfa PROCEDURE FOR PHOSPHATING ON METALLIC SURFACES INTENDED FOR PAINTING ESPECIALLY FOR ELETROPHORESIS AND SOLUTION RELATING TO THIS PROCEDURE
DE4013483A1 (en) * 1990-04-27 1991-10-31 Metallgesellschaft Ag METHOD FOR PHOSPHATING METAL SURFACES

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10110834A1 (en) * 2001-03-06 2002-10-10 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces and use of the substrates coated in this way
DE10110834B4 (en) * 2001-03-06 2005-03-10 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces and use of the substrates coated in this way

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