DE69607282T2 - Verwendung einer wasserlöslichen Zusammensetzung zur wasserabweisenden Behandlung von Zink und Zinklegierungen und Verfahren - Google Patents
Verwendung einer wasserlöslichen Zusammensetzung zur wasserabweisenden Behandlung von Zink und Zinklegierungen und VerfahrenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wasserlösliche Zusammensetzung für eine wasserabweisende Behandlung, die Zink und Zinklegierungen, insbesondere Zink und Zinklegierungen, die einer Umwandlungsbehandlung unterzogen werden, ein Wasserabweisungsvermögen verleihen kann, sowie auf ein Verfahren für eine wasserabweisende Behandlung dieser Materialien.
- Chromatbehandlungen, die sechswertiges Chrom verwenden, sind häufig angewandt worden, um die charakteristischen Eigenschaften von Zink und Zinklegierungen, insbesondere Zink- und Zinklegierungsfilmen, die auf die Oberfläche von Metallen wie Stahl aufgetragen sind, weiter zu verbessern. Die Chromatbehandlungen gestatten eine erhebliche Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Überzugsfilme aus Zink und Zinklegierungen, aber sie sollten im allgemeinen ferner einer Nachbehandlung unter Verwendung von Chromsäure und/oder der Anwendung einer Vielzahl von Beschichtungszusammensetzungen unterzogen werden, um ihre Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern. Außerdem haben die Chromatbehandlung und die Nachbehandlung unter Verwendung von Chromsäure einen schlechten Einfluß auf die Umwelt, da diese Behandlungen die Verwendung von schädlichem sechswertigen Chrom erfordern. Außerdem bringt die Anwendung einer Beschichtungszusammensetzung die Probleme mit sich, daß die Behandlungsverfahren ziemlich kompliziert sind und daß die Beschichtungszusammensetzung an sich ziemlich teuer ist.
- Aus diesem Grund wurde die Entwicklung eines neuen Verfahrens zum Behandelnder Oberfläche von mit Zink und Zinklegierungen überzogenen Metallen ohne Verwendung von schädlichem sechswertigen Chrom herbeigesehnt.
- JP-A-56069379 offenbart eine Oberflächenbehandlung, bei der eine überzogene Stahlplatte mit einer Lösung beschichtet wird, die durch Zugeben einer Siliciumdioxidlösung zu einer Chromsäurelösung erhalten wurde, gefolgt von Beschichten mit einer Polyvinylalkohollösung.
- GB-1027548 offenbart eine wäßrige saure Lösung zur Verwendung bei der Behandlung von Oberflächen von Metall, das ganz oder überwiegend aus Eisen, Zink oder Aluminium besteht, welche das Produkt der Reaktion einer wäßrigen Säurelösung von sechswertigen Chrom mit Formaldehyd und einen oder mehrere Bestandteile ausgewählt aus Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol und/oder Hydroxyethylethern von Cellulose umfaßt.
- Chemical Abstracts, Band 83 (Nr. 10), 8. September 1975, Columbus, Ohio, US, Abstract Nr. 83444 K offenbart eine wäßrige Lösung, die Chrom und Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidinon, Hydroxyethylcellulose oder Polyvinylbutyral umfaßt.
- Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verwendung einer wasserlöslichen Zusammensetzung für eine wasserabweisende Behandlung bereitzustellen, die Zink und Zinklegierungen durch ein einfaches Verfahren ein Wasserabweisungsvermögen verleihen kann.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum effizienten Verleihen eines Wasserabweisungsvermögens an Zink und Zinklegierungen bereitzustellen.
- Insbesondere ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Korrosionsbeständigkeit von umwandlungsbehandelten Filmen ohne Verwendung von sechswertigem Chrom zu verbessern:
- Diese und andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Beispielen hervor.
- Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage des Befundes zustandegebracht worden, daß die vorstehenden Nachteile, die mit den herkömmlichen Methoden verbunden sind, wirksam beseitigt werden können und Zink und Zinklegierungen ein Wasserabwei sungsvermögen verliehen werden kann durch einfaches Eintauchen dieser in eine wäßrige Lösung, die eine spezifische Polymerverbindung umfaßt.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung einer Zusammensetzung für die wasserabweisende Behandlung von Zink und Zinklegierungen bereitgestellt, wobei die Zusammensetzung einen wasserlöslichen Polyvinylalkohol, ein wasserlösliches Polyacrylsäuresalz und Wasser umfaßt, wobei die Zusammensetzung frei von sechswertigem Chrom ist.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die wasserabweisende Behandlung von Zink und Zinklegierungen bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte des Eintauchens von Zink oder einer Zinklegierung, welche(s) einer Umwandlungsbehandlung unterzogen worden ist, in eine Zusammensetzung, wie sie hier beschrieben ist, anschließend des Waschens des Zinks oder der Zinklegierung mit Wasser und des Trocknens dieser umfaßt.
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher erläutert.
- Das Molekulargewicht des wasserlöslichen Polyvinylalkohols ist nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt, sofern er in Wasser löslich ist, aber es ist wünschenswert, solche mit einer massegemittelten Molekülmasse in der Größenordnung von 10.000 bis 160.000 zu verwenden. In dieser Hinsicht weist der wasserlösliche Polyvinylalkohol vorzugsweise einen Verseifungsgrad von nicht mehr als 82 mol%, insbesondere im Bereich von 70 bis 80 mol% auf.
- Die Konzentration des wasserlöslichen Polyvinylalkohols in der wäßrigen Lösung ist ebenfalls nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt, liegt aber vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
- Das wasserlösliche Polyacrylsäuresalz ist vorzugsweise ein Alkalimetallsalz der Säure in der wasserlöslichen Zusammensetzung für wasserabweisende Behandlungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Das wasserlösliche Polyacrylsäuresalz kann ein beliebiges Molekulargewicht aufweisen, sofern sie in Wasser löslich sind, aber es ist wünschenswert, solche mit einer massegemittelten Molekülmasse in der Größenordnung von 250.000 bis 7.000.000 zu verwenden. Der Gehalt an wasserlöslichem Polyacrylsäuresalz der Zusammensetzung ist ebenfalls nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt, liegt aber wünschenswerterweise im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
- Außerdem kann die hier beschriebene wasserlösliche Zusammensetzung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, überdies z. B. wasserlösliche Melaminharze und/oder wasserlösliche Acrylharze als wahlfreie Komponenten enthalten. Außerdem kann der pH-Wert der wasserlöslichen Zusammensetzung willkürlich ausgewählt werden, er liegt aber vorzugsweise im Bereich von 6 bis 8.
- Bei dem Zink und den Zinklegierungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt werden sollen, kann es sich um Zink und Zinklegierungen an sich handeln, sowie um Produkte, die durch das Bilden von Zink- oder Zinklegierungsfilmen, vorzugsweise durch Auftragen bzw. Plattieren (plating), auf Substraten wie Stahl- und Kupfersubstraten erhalten wurden. Zu Beispielen für die Zinklegierungen gehören solche von Zink mit beispielsweise Eisen, Chrom, Zinn, Nickel, Cobalt und Mangan. Die Dicke der Zink- oder Zinklegierungsflme kann willkürlich ausgewählt werden, sie liegt aber vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 bis 25 um.
- In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, als zu behandelnde Materialien Zink und. Zinklegierungen, insbesondere Zink- und Zinklegierungsfilme zu verwenden, welche Umwandlungsbehandlungen unterzogen werden. Zu Beispielen für solche Umwandlungsbehandlungen gehören vorzugsweise solche, welche Umwandlungsbehandlungslösungen verwenden, die frei von sechswertigem Chrom sind, wie rostschutzfilmbildende Behandlungen, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 7-211585 beschrieben sind; und Phosphorsäuresalzbehandlungen, wie sie in J. P. KOKAI Nr. Sho 59-116383 beschrieben sind. In dieser Hinsicht ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf chromatbehandelte Substanzen anwendbar ist.
- Gemäß dem wasserabweisenden Behandlungsverfahren der Erfindung werden Zink und Zinklegierungen, die Umwandlungsbehandlungen unterzogen wurden, in die wasserlösliche Zusammensetzung für die wasserabweisende Behandlung der vorliegenden Erfindung nach dem Wäschen mit Wasser oder ohne Waschen mit Wasser eingetaucht, gefolgt von einem Waschen mit Wasser und Trocknen. Genauer gesagt werden sie erwünschterweise in die wasserlösliche Zusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 15 bis 35ºC während ungefähr 5 bis 120 Sekunden eingetaucht, anschließend mit Wasser bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 30ºC während etwa 5 bis 60 Sekunden gewaschen und bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 60ºC während etwa 3 bis 20 Minuten getrocknet.
- Wie vorstehend ausführlich erörtert worden ist, gestattet die Verwendung der wasserlöslichen Zusammensetzung für wasserabweisende Behandlungen gemäß der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Verringerung der Kontaktfläche zwischen dem behandelten wasserabweisenden Metallmaterial und Feuchtigkeit, welche in der korrosiven Umgebung, in welcher Wasserstoff und Sauerstoff gleichzeitig vorkommen, zu einer Ursache für Korrosion wird, und dies führt entsprechend zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Metallmaterials.
- Die Verwendung der Zusammensetzung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die folgenden nichtbeschränkenden Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
- Eine Zn-Komponente, welche eine SPCC-Stahlplatte umfaßte, die darauf mit einem Zn-Überzugsfilm versehen war, wurde einer rostschutzfilmbildenden Behandlung bei 25ºC 60 Sekunden lang unterzogen, wobei eine Behandlungslösung verwendet wurde, wie sie in der japanischen Patentanmeldung Hei 7-211585 offenbart ist, d. h. eine wäßrige Lösung, welche 50 g/l 35% Wasserstoffperoxid, 10 g/l Kaliumsilicat und 10 g/l einer 20%igen Titanchloridlösung umfaßte und deren pH mit Schwefelsäure auf 1,6 eingestellt war.
- Die der rostschutzfilmbildenden Behandlung unterzogene Zn-Komponente würde anschließend bei 25ºC eine Minute lang in eine wäßrige Lösung für wasserabweisende Behandlungen eingetaucht, welche durch Auflösen von 4 g/l eines Polyvinylalkohols mit einem Verseifungsgrad im Bereich von 71,0 bis 82,0 mol% und einem Polymerisationsgrad im Bereich von 1.000 bis 1.500 hergestellt worden war, anschließend mit Wasser gewaschen und bei 50ºC getrocknet, um eine wasserabweisend behandelte Zn-Komponente zu ergeben.
- Es wurden die gleichen Arbeitsschritte verwendet wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Zn-Komponente einer Chromatbehandlung anstelle der rostschutzfilmbildenden Behandlung unterzogen würde, um so eine wasserabweisend behandelte Zn-Komponente zu ergeben. In diesem Zusammenhang war die verwendete Chromiatbehandlungslösung "Z-496" (Hauptbestandteile: wasserfreie Chromsäure, Salpetersäure), die von Dipsole Company erhältlich ist, und die Chromatbehandlung wurde bei 25ºC 20 Sekunden lang durchgeführt.
- Es wurden die gleichen Arbeitsschritte verwendet wie in Beispiel 1, mit der Ausnähme, daß die Zn-Komponente einer Phosphorsäuresalzbehandlung anstelle der rostschutzfilmbildenden Behandlung unterzogen wurde, um so eine wasserabweisend behandelte Zn-Komponente zu ergeben. In diesem Zusammenhang war die für die Phosphorsäuresalzbehandlung verwendete Lösung "P-670" (Hauptbestandteile: Phosphorsäure, Salpetersäure), die von Dipsole Company erhältlich ist, und die Behandlung wurde bei 5000 20 Sekunden lang durchgeführt.
- Es wurden die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 1 verwendet, mit der Ausnahme, daß als Lösung für die wasserabweisende Behandlung eine wäßrige Lösung verwendet wurde, die durch Auflösen von 4 g/l eines Polyvinylalkohols mit einem Verseifungsgrad im Bereich von 71,0 bis 82,0 mol% und einem Polymerisationsgrad im Bereich von 1.000 bis 1.500 hergestellt wurde und zu der 10 g/l Natriumpolyacrylat hinzugefügt wurden, um so eine wasserabweisend behandelte Zn-Komponente zu ergeben.
- Es wurden die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 4 verwendet, mit der Ausnahme, daß die Zn-Komponente einer Chromatbehandlung anstelle der rostschutzfilmbildenden Behandlung unterzogen wurde, um so eine wasserabweisend behandelte Zn- Komponente zu ergeben.
- Es wurden die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 4 verwendet, mit der Ausnahme, daß die Zn-Komponente einer Phosphorsäuresalzbehandlung anstelle der rostschutzfilmbildenden Behandlung unterzogen wurde, um so eine wasserabweisend behandelte Zn-Komponente zu ergeben.
- Die Zn-Komponente von Beispiel 1, die der rostschutzfilmbildenden Behandlung unterzogen worden war, wurde als Vergleichsprobe verwendet, ohne sie einer wasserabweisenden Behandlung zu unterziehen.
- Die Zn-Komponente von Beispiel 2, die der Chromatbehandlung unterzogen worden war, wurde als Vergleichsprobe verwendet, ohne sie einer wasserabweisenden Behandlung zu unterziehen.
- Die Zn-Komponente von Beispiel 3, die der Phosphorsäuresalzbehandlung unterzogen worden war, wurde als Vergleichsprobe verwendet, ohne sie einer wasserabweisenden Behandlung zu unterziehen.
- Die in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellten Zn-Komponenten wurden im Hinblick auf ihre Korrosionsbeständigkeit durch das folgende Verfahren untersucht.
- Jede Probe wurde der Salzsprühprüfung unterzogen, bei der eine 5%ige Kochsalzlösung gemäß JIS Z2371 verwendet wurde, um die Zeit. (Weißrostbildungszeit: WRZ) zu bestimmen, die erforderlich war, bis die weißen Rost aufweisende Oberfläche 5% der gesamten Oberfläche der Probe erreichte. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1
- 1* ~ 3*: Vergleichsbeispiele -
- Die Beispiele 1 bis 3 liegen nicht innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Claims (9)
1. Verwendung einer Zusammensetzung für die wasserabweisende Behandlung von
Zinklegierungen, wobei die Zusammensetzung einen wasserlöslichen
Polyvinylalkohol, ein wasserlösliches Polyacrylsäuresalz und Wasser umfaßt, wobei die
Zusammensetzung frei von sechswertigem Chrom ist.
2. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der wasserlösliche
Polyvinylalkohol einen Verseifungsgrad von nicht mehr als 82 mol% aufweist.
3. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei der wasserlösliche
Polyvinylalkohol einen Verseifungsgrad im Bereich von 70 bis 80 mol% aufweist.
4. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
der wasserlösliche Polyvinylalkohol in der Zusammensetzung in einer Menge von
0,1 bis 10 Gew.-% vorhanden ist.
5. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem
pH von 6 bis 8.
6. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
das wasserlösliche Polyacrylsäuresalz in der Zusammensetzung in einer Menge
von 0,01 bis 10 Gew.-% vorhanden ist.
7. Verfahren für die wasserabweisende Behandlung von Zink und Zinklegierungen,
wobei das Verfahren die Schritte des Eintauchens von Zink oder einer
Zinklegierung, welche(s) einer Umwandlungsbehandlung unterzogen worden ist, in eine
Zusammensetzung, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist, anschließend
des Waschens des Zinks oder der Zinklegierung mit Wasser und des Trocknens
dieser umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei es sich bei dem umwandlungsbehandelten Zink
oder der umwandlungsbehandelten Zinklegierung um ein(e) solche(s) handelt, das
(die) einer Umwandlungsbehandlung unter Verwendung einer
Umwandlungsbehandlungslösung, die frei von sechswertigem Chrom ist, unterzogen wurde.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin das Zink oder die Zinklegierung
in die Zusammensetzung bei einer Temperatur von 15 bis 30ºC während 5 bis
120 Sekunden eingetaucht wird, das sich dabei ergebende Material mit Wasser bei
einer Temperatur von 10 bis 30ºC 5 bis 60 Sekunden lang gewaschen und bei
einer Temperatur von 40 bis 60ºC 3 bis 20 Minuten lang getrocknet wird.
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