DE4403876A1 - Passivierungsschicht mit Polysiloxan für metallische Oberflächen und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Passivierungsschicht mit Polysiloxan für metallische Oberflächen und Verfahren zur Herstellung

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DE4403876A1
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Josef Dr Jostan
Kurt Nadolny
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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    • C23C—COATING 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
    • C23C22/00—Chemical 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
    • C23C22/05—Chemical 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 using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical 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 using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical 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 using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08—Orthophosphates
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Description

Die Erfindung betrifft eine Passivierungsschicht mit Poly­ siloxan für metallische Oberflächen und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Passivierungsschicht.
Solche Passivierungsschichten finden insbesondere Verwen­ dung bei Bauteilen mit metallischen Überzügen aus Zink, Zinklegierungen oder Zink/Eisen-Legierungen auf Stahl, die zusätzlich korrosionsgeschützt werden sollen.
Aus der DE-OS 34 07 093 A1 ist bekannt, Zinkoberflächen anstelle der umweltschädlichen und toxikologisch problematischen Chromatierung mit einer untoxischen Passivierungsschicht aus Siloxan zu versehen. Diese Passi­ vierungsschicht übt eine gute wasserabstoßende und korro­ sionshemmende Wirkung aus.
Zur Herstellung von Polysiloxanen ist aus W. Noll "Chemie und Technologie der Silicone", Verlag Chemie GmbH 1968, S. 188-190 beispielsweise die Polymerisation mit Protonensäu­ ren als Katalysatoren bekannt. In der DE-OS 8 41 506 ist die Polymerisation von Siloxanen unter Einsatz von Phos­ phorpentoxid als Katalysator beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Passivie­ rungsschicht für metallische Oberflächen sowie ein Verfah­ ren zur Herstellung einer solchen Schicht anzugeben, die verbesserte korrosionshemmende Eigenschaften besitzt.
Eine erfindungsgemäße Passivierungsschicht ist im Pa­ tentanspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung einer sol­ chen Schicht im Patentanspruch 5 beschrieben. Die Unteran­ sprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäßen Passivierungsschichten zeigen einen verbesserten Korrosionsschutz, insbesondere auch bei auf Reibung mechanisch beanspruchten Flächen wie beispiels­ weise bei Schrauben. Wesentlich ist, daß im Gegensatz zum an sich bekannten Einsatz von Phosphorverbindungen als Po­ lymerisations-Katalysatoren bei der Erfindung der Einbau von Phosphor-Sauerstoff-Baugruppen in das Polysiloxan vor­ gesehen ist. Insbesondere findet eine Verdichtung und Sta­ bilisierung der Passivierungsschicht durch Ausbildung von Phosphor-Sauerstoff-Zwischengliedern in den Polysiloxan­ schichten . . . Si-O-Si-O-P-O-Si . . . statt. Vorzugsweise ist das Atomverhältnis P:Si<0,01 in der Siloxanschicht. Beim Aufbringen des Siloxan-Vorpolymerisats auf die metallische Oberfläche noch vorhandene Phosphorsäure bzw. Phosphat führt vorteilhafterweise zu einer haftvermittelnden Phos­ phat-Zwischenschicht oder zu Phosphat-Brücken zwischen metallischer Oberfläche und Siloxan-Schicht. Die Zwischen­ schicht ist nicht notwendigerweise flächig geschlossen und kann insbesondere auf im wesentlichen eine oder wenige Mo­ leküllagen Dicke beschränkt sein.
Dadurch eignet sich die Erfindung insbesondere für Bau­ teile im Motorraum von Kraftfahrzeugen, die aus Stahl mit einer Zink oder Zinklegierungsschicht bestehen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Erfindung findet z. B. Verwendung bei Stahlschrauben mit einer galvanisch aufgebrachten, 8 bis 10 µm dicken Zink-Eisen-Legierungsschicht (mit 0,1 bis 0,3% Fe). Diese Schrauben werden - sofern erforderlich - nach bekannten Methoden gereinigt und anschließend unter Bewegung (z. B. in einer Trommel) in ein Bad getaucht, das vorher aus fol­ genden Stoffen hergestellt wird:
60 Volumteile
3-Methacryloxipropyltrimethoxisilan
200 Volumteile Methylglycol (Ethylenglycolmonomethylether)
20 Volumteile Methanol oder 2-Propanol
20 Volumteile Wasser (entionisiert)
0,05-10 vorzugsweise 0,1-1 Volumteile Phosphorsäure (25%ig)
Der Anteil der Phosphorsäure ist höher zu bemessen als zur bloßen Katalyse notwendig ist. Ein im Einzelfall besonders günstiger Anteil kann experimentell ermittelt werden.
Nach einer Tauchzeit von 1 Minute werden die Schrauben aus dem Bad herausgehoben; die überschüssige Badflüssigkeit kann während der Drehbewegung der Trommel durch Abtropfen über der Badoberfläche in das Bad zurückfließen und ist weiter verwendbar. Anschließend durchlaufen die Schrauben einen Trockenofen, wo sie bei 180° bis 200°C je nach Durchlaufgeschwindigkeit und Warmluftdurchsatz innerhalb 0,5 bis 1 Stunde getrocknet werden. Während der Lösungs­ mittelverdunstung werden die Schrauben mit einer transpa­ renten Phosphat/Polysiloxan-Schicht überzogen, deren Dicke durch den Gehalt des Bades an Lösungsmittel, z. B. Methyl­ glycol, eingestellt wird. Für o. a. Lösungsmittelanteil ergibt sich ein Schutzüberzug, der die Korrosion der Schrauben (Weiß- und Rotrostbildung) hemmt bzw. verhin­ dert.
Zur Erzeugung eines farbigen Überzuges wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 dem phosphorsäurehaltigen Silan- Bad ein Farbstoff zugesetzt, der im Bad gelöst oder fein­ dispergiert wird, beispielsweise Sudanschwarz B zur Erzeu­ gung schwarzer Korrosionsschutzüberzüge.
Alternativ zur Phosphorsäure entsprechend Ausführungsbei­ spiel 1 können wasserlösliche Phosphate, vorzugsweise Al­ kaliphosphate, Ammoniumphosphat oder deren Hydrogenphos­ phate, in jeweils stöchiometrischem Anteil im Bad einge­ setzt werden, sofern durch Zugabe einer leicht löslichen, halogenfreien Säure (Essigsäure, Zitronensäure) der pH- Wert des Bades bei <7, vorzugsweise 5 und 6, eingehalten wird.
Für das Bad sind jedoch auch andere halogenfreie, hydroly­ sierbare und polymerisierbare Silane wie 3-Glycidyloxipro­ pyltrimethoxisilan oder 3-Aminopropyltriethoxisilan in entsprechenden stöchiometrischen Anteilen verwendbar.

Claims (9)

1. Passivierungsschicht mit Polysiloxan für metallische Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysiloxan eingebaute Phosphor-Sauerstoff-Baugruppen enthält.
2. Passivierungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Phosphor-Sauerstoff-Baugruppen als Zwi­ schenglieder in Polysiloxan-Ketten (Si-O-Si-O-P-O-Si . . . ) eingebaut sind.
3. Passivierungsschicht nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphor-Sauerstoff-Bau­ gruppen als Phosphatreste eingebaut sind.
4. Passivierungsschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Phosphat-Haftvermittlungsschicht an der Grenzfläche zwischen der metallischen Oberfläche und dem darauf aufgebrachten Siloxan.
5. Verfahren zur Herstellung einer Passivierungsschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Phosphorsäure und/oder Phosphat enthaltenden Silanbad ein Vorpolymerisat hergestellt wird, welches als Schicht auf eine metallische Oberfläche aufgebracht und einer Tempera­ turbehandlung unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Silan-Bad ein Farbstoff zugesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Vorpolymerisat mit einem unverbrauchten An­ teil von Phosphorsäure und/oder Phosphat auf die metalli­ sche Oberfläche aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserlösliches Phosphat enthal­ tendes Silan-Bad verwendet wird, das durch Zugabe von leichtlöslichen halogenfreien Säuren auf einem pH-Wert <7 gehalten wird.
9. Verwendung einer Pasivierungsschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Deckschicht auf einer metal­ lischen Oberfläche aus Zink, einer Zink-Legierung oder ei­ ner Zink/Eisen-Legierung.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728203A (en) * 1995-10-26 1998-03-17 Lord Corporation Aqueous protective and adhesion promoting composition
DE10245088B3 (de) * 2002-09-27 2004-01-08 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Pulvermetallurgisch hergestelltes weichmagnetisches Formteil mit hoher Maximalpermeabilität, Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung
DE102005045034A1 (de) * 2005-09-21 2007-03-29 Rasselstein Gmbh Verfahren zur Passivierung der Oberfläche von beschichteten Metallbändern und Vorrichtung für das Aufbringen der Passivschicht auf ein metallisch beschichtetes Stahlband
CN109455962A (zh) * 2018-11-22 2019-03-12 深圳陶金材料科技有限公司 一种中性磷酸盐复合粘结剂及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1056979B (de) * 1956-09-13 1959-05-06 Licentia Gmbh Verfahren zur Verbesserung der Haftfaehigkeit von Siliconkautschuk auf metallischen Oberflaechen
US5205874A (en) * 1990-11-13 1993-04-27 Crews Iv Nathan C Process of protecting metallic and wood surfaces using silicate compounds

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1056979B (de) * 1956-09-13 1959-05-06 Licentia Gmbh Verfahren zur Verbesserung der Haftfaehigkeit von Siliconkautschuk auf metallischen Oberflaechen
US5205874A (en) * 1990-11-13 1993-04-27 Crews Iv Nathan C Process of protecting metallic and wood surfaces using silicate compounds

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728203A (en) * 1995-10-26 1998-03-17 Lord Corporation Aqueous protective and adhesion promoting composition
US5902645A (en) * 1995-10-26 1999-05-11 Lord Corporation Aqueous protective and adhesion promoting composition
DE10245088B3 (de) * 2002-09-27 2004-01-08 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Pulvermetallurgisch hergestelltes weichmagnetisches Formteil mit hoher Maximalpermeabilität, Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung
DE102005045034A1 (de) * 2005-09-21 2007-03-29 Rasselstein Gmbh Verfahren zur Passivierung der Oberfläche von beschichteten Metallbändern und Vorrichtung für das Aufbringen der Passivschicht auf ein metallisch beschichtetes Stahlband
CN109455962A (zh) * 2018-11-22 2019-03-12 深圳陶金材料科技有限公司 一种中性磷酸盐复合粘结剂及其制备方法与应用

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