EP1230423A1 - Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten - Google Patents

Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten

Info

Publication number
EP1230423A1
EP1230423A1 EP00972661A EP00972661A EP1230423A1 EP 1230423 A1 EP1230423 A1 EP 1230423A1 EP 00972661 A EP00972661 A EP 00972661A EP 00972661 A EP00972661 A EP 00972661A EP 1230423 A1 EP1230423 A1 EP 1230423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ions
manganese
workpieces
phosphate
phosphating solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00972661A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1230423B1 (de
Inventor
Klaus-Dieter Nittel
Detlev Seifert
Ralf Stickler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chemetall GmbH
Original Assignee
Chemetall GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemetall GmbH filed Critical Chemetall GmbH
Publication of EP1230423A1 publication Critical patent/EP1230423A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1230423B1 publication Critical patent/EP1230423B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
    • C23C22/188—Orthophosphates containing manganese cations containing also magnesium cations

Definitions

  • the invention relates to a method for applying manganese phosphate layers on iron or steel surfaces with manganese, phosphate, iron (II) ions, and phosphating solutions containing nitroguanidine, and its use on workpieces which are exposed to sliding friction.
  • manganese phosphate layers have proven themselves well because of their high mechanical resistance. With the initially common manganese phosphate solutions, however, relatively thick, coarsely crystalline layers were obtained, which are particularly disadvantageous when precision mechanical parts are to be treated. Numerous proposals have therefore been made with the aim of producing thin, fine-crystalline manganese phosphate layers. For example, it is known to obtain a refinement of the phosphate layer by adding condensed phosphates.
  • phosphating solutions based on manganese phosphate are generally used at high temperatures, so that, owing to the considerable hydrolysis at high temperatures, the effectiveness of the condensed phosphates quickly decreases or the condensed phosphate must be replenished continuously.
  • the German layout specification 1109 484 describes another way of achieving fine-grained phosphate layers. Thereafter, nitrate-containing phosphate solutions are used in which the amount of nitrate exceeds the amount of phosphate. The solutions should have a ratio of nitrate to phosphate of approximately (1.5 to 4.5): 1. However, it was found that in many cases the intended effect is not achieved. Furthermore, a method is known in which an excessive proportion of free acid in the phosphating solution is used in order to produce particularly thin layers (DE-C-1246356). However, due to their low basis weight, these layers can only be used practically for special cases.
  • the object of the invention is to provide a method which leads to manganese phosphate layers with the lowest possible roughness depth, the layer thickness of which is nevertheless in the medium to high range.
  • the object is achieved by designing the method of the type mentioned at the outset in accordance with the invention in such a way that the workpieces are formed with a minimum thickness of 2.5 ⁇ m and to form a manganese phosphate layer an average maximum roughness depth (R z ) of 2.5 ⁇ m - measured after drying - in contact with a phosphating solution that
  • the average roughness depth is defined in accordance with DIN 4768, sheet 1 and represents the arithmetic mean of the individual roughness depths of five adjacent, equally long individual measuring sections
  • R z 0.2 (Z 1 + Z 2 + Z 3 + Z 4 + Z 5 )
  • the claimed maximum value of 2.5 ⁇ m relates solely to the roughness of the manganese phosphate layer and does not take into account the depth of the untreated metal surface.
  • the above-mentioned total number of points is determined in a manner known per se by filtering 10 ml of the phosphating solution after dilution with water to about 50 ml using phenolphthalein as an indicator until the color changes from colorless to red.
  • the number of ml 0.1 n sodium hydroxide solution used for this gives the total number of points.
  • Other indicators suitable for titration are thymolphthalein and ortho-cresolphthalein.
  • the free acid points are determined in a similar way, using dimethyl yellow as the indicator and titrating until the color changes from pink to yellow.
  • Interfering metal ions are removed beforehand by adding hexacyanoferrate (II) or hexacyanocobaltate (III) ions.
  • the S value is defined as the ratio of free P 2 O 5 to total P 2 O 5 .
  • oxygen-containing gas such as compressed air
  • compressed air can be blown into the phosphating solution.
  • Can too Iron (II) oxidizing substances preferably potassium permanganate, are added.
  • a preferred embodiment of the invention provides for the workpieces to be brought into contact with a phosphating solution which contains 0.5 to 2 g / l of nitroguanidine. Cost reasons are particularly relevant for this.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides for complexing agents to be added to the phosphating solution to complex the alloying constituents of the steel.
  • Such an alloy component is especially chromium.
  • tartaric acid, but especially citric acid are suitable as complexing agents.
  • the addition of complexing agents intercepts the components of the steel that can have an adverse effect on the quality of the layer.
  • Another advantageous development of the invention is to bring the workpieces into contact with a phosphating solution, which additionally
  • magnesium ion content also reduces consumption in terms of total chemical consumption.
  • the work pieces come into contact with the phosphating solution preferably at a temperature in the range from 75 to 95 ° C.
  • the workpieces can be brought into contact with the phosphating solution in any way, preferably the immersion treatment.
  • the treatment time is generally 1 to 15 minutes.
  • Acidic, neutral or alkaline cleaners are used for this.
  • water is rinsed thoroughly between the cleaning of the workpieces and the phosphating.
  • the workpieces should be rinsed in an aqueous slurry of finely divided manganese phosphate in order to promote the formation of particularly uniform, fine crystalline layers in the subsequent phosphating.
  • phosphate layers with a layer weight of generally 5 to 30 girr. 2 scored.
  • the phosphate layers produced by the invention can be painted in a manner known per se or can be provided with plastic coatings. In conjunction with anti-corrosion oils, they serve to increase rust resistance.
  • the main application of the method according to the invention is, however, in the treatment of workpieces that are exposed to sliding friction. These are, for example, axles, gear parts and pistons of internal combustion engines and compressors.
  • the invention is illustrated by the following example.
  • the total score of the phosphating solution was 80, the score of free acid 11 (measured with 60 g of concentrate per 1 liter of water).
  • the score of free acid 11 was 60 g of concentrate per 1 liter of water.
  • Finely crystalline phosphate layers with a layer weight of 7 g / m 2 , corresponding to a layer thickness of 3 to 4 ⁇ m, and an average roughness depth R z of 1.3 to 2.4 ⁇ m were obtained.
  • the gas time was 2 to 3 minutes.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Description

Verfahren zum Aufbringen von Manganphosphatschichten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Manganphosphatschichten auf Eisen- oder Stahloberflächen mit Mangan-, Phosphat-, Eisen (II) - Ionen, sowie Nitroguanidin enthaltenden Phosphatierungslösungen sowie dessen Anwendung auf Werkstücke, die einer gleitenden Reibung ausgesetzt sind.
Für verschiedene Anwendungszwecke, z.B. die Verminderung der Reibung aufeinander gleitender Metallflächen oder die Erleichterung der Kaltumformung von Metallen, haben sich Manganphosphatschichten wegen ihrer hohen mechanischen Beständigkeit gut bewährt. Mit den anfänglich gebräuchlichen Manganphosphatlösungen erhielt man jedoch verhältnismäßig dicke, grobkristalline Schichten, die insbesondere dann nachteilig sind, wenn feinmechanische Teile behandelt werden sollen. Mit dem Ziel, dünne feinkristalline Manganphosphatschichten zu erzeugen, sind daher zahlreiche Vorschläge unterbreitet worden. So ist es beispielsweise bekannt, durch Zusatz von kondensierten Phosphaten eine Verfeinerung der Phosphatschicht zu erhalten. Phosphatierungslösungen auf Basis Manganphosphat werden jedoch im allgemeinen bei hohen Temperaturen eingesetzt, so daß infolge der bei hohen Temperaturen beträchtlichen Hydrolyse die Wirksamkeit der kondensierten Phosphate schnell nachläßt bzw. ständig kondensiertes Phosphat nachdosiert werden muß.
Einen anderen Weg beschreibt die deutsche Auslegeschrift 1109 484, um zu feinkörnigen Phosphatschichten zu gelangen. Danach werden nitrathaltige Phosphatlösungen eingesetzt, bei denen die Nitratmenge die Phosphatmenge übersteigt. Die Lösungen sollen ein Verhältnis von Nitrat zu Phosphat von etwa (1 ,5 bis 4,5): 1 aufweisen. Es zeigte sich jedoch, daß in vielen Fällen die beabsichtigte Wirkung nicht erzielt wird. Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem gezielt mit einem überhöhten Anteil an Freier Säure der Phosphatierungslösung gearbeitet wird, um besonders dünne Schichten zu erzeugen (DE-C-1246356). Diese Schichten sind jedoch wegen ihres niedrigen Flächengewichts nur für Spezialfälle praktisch anwendbar.
Schließlich ist es bekannt, einer Phosphatierungslösung auf Basis Manganphosphat bzw. Mangan-Eisenphosphat, bei der die Konzentrationen hinsichtlich Mangan-, Eisen (II) -, Phosphat- und Nitrat-Ionen innerhalb bestimmter Grenzen liegen, mehr Freies P2O5 im Verhältnis zum Gesamt P2O5 zuzuführen als dem Phosphatierungsgleichgewicht in der arbeitenden Phosphatierungslösung entspricht. Durch die vorgenannte Maßnahme soll als Vorteil erzielt werden, daß eine deutliche Verminderung des bei der Phosphatierung gebildeten Schlammes und eine Herabsetzung der zur Erzeugung einer bestimmten Überzugsmenge erforderlichen Chemikalien erzielt wird (DE-B-22 13781 ).
Den bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß Manganphosphatschichten mit beträchtlichen Rauhtiefen entstehen. Der Grund ist darin zu sehen, daß der Beizangriff bei Manganphosphat-Systemen bereits von Beginn an stark ist und nach äußerst kurzer Einwirkungszeit zu einem punktförmigen Metallabtrag führt. Demgegenüber setzt die Schichtausbildung - verglichen mit Zinkphosphat-Systemen - vergleichsweise verzögert ein. Starker Beizangriff und verzögerte Schichtausbildung sind optisch durch eine starke Gasentwicklung von längerer Dauer, der sogenannten Gaszeit, erkennbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, daß zu Manganphosphatschichten mit möglichst geringer Rauhtiefe führt, deren Schichtdicke dennoch im mittleren bis hohen Bereich liegt.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs genannten Art entsprechend der Erfindung derart ausgestaltet wird, daß man die Werkstücke zwecks Ausbildung einer Manganphosphatschicht mit einer Mindestdicke von 2,5 μm und einer gemittelten maximalen Rauhtiefe (Rz) von 2,5 μm - gemessen nach dem Trocknen - mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, die
0,2 bis 4 g/1 Eisen (ll)-lonen
10 bis 25 g/l Manganionen
25 bis 50 g/l Phosphationen (ber. als P2Os)
3 bis 35 g/l Nitrationen
0,5 bis 5 g/l Nitroguanidin
enthält, 7 bis 24 Punkte Freie Säure, 50 bis 140 Punkte Gesamtsäure sowie einen S- Wert von 0,2 bis 1 aufweist.
Die gemittelte Rauhtiefe ist gemäß DIN 4768, Blatt 1 definiert und stellt das arithmetische Mittel aus den Einzelrauhtiefen fünf aneinander grenzender, gleichlanger Einzelmeßstrecken entsprechend
Rz = 0,2 (Z1 + Z2 + Z3 +Z4 +Z5)
dar.
Der beanspruchte Maximalwert von 2,5 μm bezieht sich allein auf die Rauhtiefe der Manganphosphatschicht und läßt die Tiefe der unbehandelten Metalloberfläche unberücksichtigt.
Die vorstehend genannte Gesamtpunktezahl wird in an sich bekannter Weise ermittelt, indem 10 ml der Phosphatierungslösung nach Verdünnung mit Wasser auf etwa 50 ml unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator bis zum Farbumschlag von farblos nach rot filtriert werden. Die Anzahl der hierfür verbrauchten ml 0,1 n Natronlauge ergeben die Gesamtpunktezahl. Andere für die Titration geeignete Indikatoren sind Thymolphthalein und ortho-Kresolphthalein. In ähnlicher Weise werden die Freien Säuren-Punkte bestimmt, wobei als Indikator Dimethylgelb verwendet wird und bis zum Umschlag von rosa nach gelb titriert wird. Zuvor werden störende Metallionen durch Zugabe von Hexacyanoferrat (II) - oder Hexacyanocobaltat (III) - Ionen beseitigt. Der S-Wert ist als Verhältnis von Freiem P2O5 zu Gesamt P2O5 definiert. (Näheres ist bei W. Rausch, „Die Phosphatierung von Metallen,,, Eugen G. Leuze Verlag, Stuttgart 1974, Seiten 273 ff, ausgeführt)
Zwar ist es aus der GB-A-510684 bekannt, Manganphosphatschichten mit Hilfe von Phosphatierungslösungen zu erzeugen, die neben zahlreichen anderen Oxidationsmitteln auch Nitroguanidin enthalten können. Jedoch ist aus den Angaben zur Punktezahl an Freier Säure und Gesamtsäure errechenbar, daß die Phosphatierungslösungen erheblich geringere Konzentrationen an phosphatierungswirksamen Komponenten enthalten und - entsprechend dem mit dem bekannten Verfahren verfolgten Ziel, die Korrosionsbeständigkeit von Metallen zu verbessern - Schichten mit sehr geringem Schichtgewicht entstehen lassen. Einen irgendwie gearteten Hinweis auf die Rauhtiefe der Phosphatschicht enthält die Patentschrift nicht.
Die zur Konzeption der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, daß bei Einsatz von Nitrat als Beschleuniger, das infolge der gebräuchlichen hohen Phosphatiertemperaturen autokatalytisch Nitrit bildet, oder bei Einsatz von Nitrit oder Chlorat wegen des fehlenden Eisen (II) - Gehaltes die Schichtausbildung gestört ist bzw. Schichten mit nur sehr geringem Schichtgewicht bzw. sehr geringer Schichtdicke gebildet werden. Demgegenüber ermöglicht der Einsatz von Nitroguanidin die Eisen (II) - Konzentration unterhalb bestimmter Grenzen zu halten, ohne daß eine unerwünschte starke Absenkung des für die Ausbildung einer qualitativ hochwertigen Schicht erforderlichen Eisen (II) - Gehaltes erfolgt.
Zur Unterstützung der Oxidation von Eisen (II) kann in die Phosphatierungslösung sauerstoffhaltiges Gas, zum Beispiel Druckluft, eingeblasen werden. Auch können Eisen (II) oxidierende Substanzen, vorzugsweise Kaliumpermanganat, zugegeben werden. Es ist jedoch darauf zu achten, daß eine Eisen (II) - Konzentration von 0,2 g/l keinesfalls unterschritten wird. Anderenfalls wird das gewünschte Schichtgewicht nicht erzielt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt zu bringen die 0,5 bis 2 g/l Nitroguanidin enthält. Hierfür sind insbesondere Kostengründe maßgebend.
Weiterhin ist es von Vorteil, die Konzentration an Eisen (II) - Ionen in der Phosphatierungslösung auf maximal 2,5 g/l einzustellen. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei schwierig zu phosphatierenden Werkstücken mit Sicherheit feinkristalline Schichten mit geringer Rauhtiefe entstehen.
Sofern Werkstücke mit Stahloberflächen phosphatiert werden sollen, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, der Phosphatierungslösung Komplexbildner zur Komplexierung der Legierungsbestandteile des Stahles zuzusetzen. Ein derartiger Legierungsbestandteil ist insbesondere Chrom. Als Komplexbildner sind zum Beispiel Weinsäure, insbesondere aber Zitronensäure geeignet. Durch den Zusatz von Komplexbildnern werden die Bestandteile des Stahles, die eine Beeinträchtigung der Schichtqualität zur Folge haben können, abgefangen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt zu bringen, die zusätzlich
0,2 bis 4 g/l Nickelionen oder
0,2 bis 4 g/l Magnesiumionen enthalten. Durch diese Zusätze wird eine Vergleichmäßigung des Beizangriffes auf die zu behandelnde Metalloberfläche und dadurch bedingt eine stärkere Haftung der Phosphatschicht erzielt. Außerdem wird das Aussehen der Phosphatschicht infolge der im allgemeinen erwünschten Dunkelfärbung verbessert. Der Gehalt an Magnesiumionen wirkt sich zudem verbrauchsmindernd hinsichtlich des gesamten Chemikalienverbrauchs aus.
Schließlich ist es zweckmäßig die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt zu bringen, in die zwecks Abstumpfung der Freien Säure mindestens ein Teil der Manganionen durch Mangankarbonat ergänzt wird.
Der Kontakt der Werkstücke mit der Phosphatierungslösung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 75 bis 95° C.
Die Werkstücke können mit der Phosphatierungslösung in beliebiger Weise in Kontakt gebracht werden, bevorzugt ist die Tauchbehandlung. Als Behandlungsdauer sind im allgemeinen 1 bis 15 min angemessen.
In der Regel ist es erforderlich, die Werkstücke vor der Phosphatierung zu reinigen. Hierzu dienen saure, neutrale oder alkalische Reiniger. Im allgemeinen wird zwischen der Reinigung der Werkstücke und der Phosphatierung gründlich mit Wasser gespült. Insbesondere nach einer Behandlung mit Alkalien und Säuren sollten die Werkstücke in einer wäßrigen Aufschlämmung von feinverteiltem Manganphosphat vorgespült werden, um bei der anschließenden Phosphatierung die Ausbildung besonders gleichmäßiger feinkristalliner Schichten zu fördern.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Phosphatschichten mit einem Schichtgewicht von im allgemeinen 5 bis 30 girr.2 erzielt. Die mit der Erfindung erzeugten Phosphatschichten können in an sich bekannter Weise lackiert oder mit Kunststoffüberzügen versehen werden. In Verbindung mit Korrosionsschutzölen dienen sie zur Erhöhung der Rostbeständigkeit. Der Hauptanwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt jedoch in der Behandlung von Werkstücken, die einer gleitenden Reibung ausgesetzt werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Achsen, Getriebeteile und Kolben von Verbrennungsmotoren und Kompressoren.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es, Manganphosphatschichten mit mittleren bis hohen Schichtdicken zu erzeugen, die dennoch eine nur sehr geringe gemittelte Rauhtiefe aufweisen. Sie liegt um ca. 30 bis 50% unter den bisher üblicherweise erhaltenen Werten. Infolge der geringen Rauhtiefe ist bei Werkstücken, die einer gleitenden Reibung ausgesetzt sind, der Reibungswiderstand erheblich reduziert. Die Verkürzung der sogenannten Gaszeit auf etwa die Hälfte des bisher Üblichen zeigt, daß die Dauer des Beizangriffes der Phosphatierungslösung und damit der Metallabtrag vom Werkstück erheblich herabgesetzt wird. Es wird angenommen, daß der Gehalt der Phosphatierungslösung an Nitroguanidin zu einer gewissen Passivierung der Metalloberfläche führt, die jedoch einen reduzierten Beizangriff zuläßt bzw. eine früher einsetzende Schichtausbildung bewirkt.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert.
Beispiel:
Tassenstößel aus Stahl wurden zunächst mit einem stark alkalischen, wässerigen Reiniger im Tauchen entfettet, anschließend mit Wasser gespült, danach in einer Aufschlämmung von feinverteiltem Manganphosphat vorgespült und schließlich in einer Phosphatierungslösung von 80 °C für die Dauer von zehn Minuten im Tauchen phosphatiert. Die Phosphatierungslösung enthielt
11 ,8 g/ Mangan,
0,5 g/ Nickel,
1 g/ Eisen (II),
36 g/ Phosphat (berechnet als P2O5),
4,6 g/ Nitrat und
0,36 g/ Citrat (berechnet als Citronensäure)
Die Gesamtpunktezahl der Phosphatierungslösung betrug 80, die Punktezahl der Freien Säure 11 (gemessen mit 60 g Konzentrat pro 1 I Wasser). Zur Bestimmung der Gesamtsäurepunktezahl und der Freien Säure-Punktezahl wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Zum Ansatz der Phosphatierungslösung diente ein Konzentrat, das 6,45 Gew.-% Mangan, 0,28 Gew.-% Nickel, 0,05 Gew.-% Eisen (II), 19,8 Gew.-% P2O5, 2,5 Gew.-% Nitrat und 0,2 Gew.-% Citronensäure enthielt, in einer Menge von 183 g, das auf einen Liter mit vollentsalztem Wasser aufgefüllt wurde.
Es wurden feinkristalline Phosphatschichten mit einem Schichtgewicht von 7 g/m2, entsprechend einer Schichtdicke von 3 bis 4 μm, und einer gemittelten Rauhtiefe Rz von 1 ,3 bis 2,4 μm erhalten. Die Gaszeit betrug 2 bis 3 Minuten.
In einem Vergleichsversuch wurde unter identischen Bedingungen mit der obigen Phosphatierungslösung, die jedoch kein Nitroguanidin enthielt, gearbeitet. Es entstanden Phosphatschichten, die zwar ebenfalls feinkristallin waren, jedoch eine gemittelte Rauhtiefe Rz von 5 bis 6 μm aufwiesen. Das Schichtgewicht lag bei 6 g/m2. Die Gaszeit betrug 6 bis 10 Minuten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen von Manganphosphatschichten auf Eisen- oder Stahloberflächen mit Mangan-, Phosphat-, Eisen (II) - Ionen sowie Nitroguanidin enthaltenden Phosphatierungslösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke zwecks Ausbildung einer Manganphosphatschicht mit einer Mindest-dicke von 2μm und einer gemittelten maximalen Rauhtiefe (Rz) von 2,5 μm gemessen nach dem Trocknen - mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, die
0,2 bis 4 g/l Eisen (II) - Ionen
10 bis 25 g/l Manganionen
25 bis 50 g/l Phosphationen (ber. als P2O5)
3 bis 35 g/l Nitrationen
0,5 biS 5 g/l Nitroguanidin
enthält, 7 bis 24 Punkte Freie Säure, 50 bis 140 Punkte Gesamtsäure sowie einen S-Wert von 0,2 bis 1 aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, die 0,5 bis 2 g/l Nitroguanidin enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, die maximal 2,5 g/l Eisen (II) - Ionen enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, die im Falle der Behandlung von Stahl einen Komplexbildner für die Legierungsbestandteile des Stahls, vorzugsweise Zitronensäure, enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, die zusätzlich
0,2 bis 4 g/l Nickelionen oder
0,2 bis 4 g/l Magnesiumionen enthält.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit einer Phosphatierungslösung in Kontakt bringt, in die zwecks Abstumpfung der Freien Säure mindestens ein Teil der Manganionen durch Mangankarbonat ergänzt wird.
7. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 auf Werkstücke, die einer gleitenden Reibung, wie Achsen, Getriebeteile, Motorkolben, ausgesetzt sind.
EP00972661A 1999-09-30 2000-09-20 Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten Expired - Lifetime EP1230423B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19947232 1999-09-30
DE19947232A DE19947232A1 (de) 1999-09-30 1999-09-30 Verfahren zum Aufbringen von Manganphosphatschichten
PCT/EP2000/009193 WO2001023638A1 (de) 1999-09-30 2000-09-20 Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1230423A1 true EP1230423A1 (de) 2002-08-14
EP1230423B1 EP1230423B1 (de) 2004-08-11

Family

ID=7924098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00972661A Expired - Lifetime EP1230423B1 (de) 1999-09-30 2000-09-20 Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1230423B1 (de)
AT (1) ATE273404T1 (de)
DE (2) DE19947232A1 (de)
ES (1) ES2223598T3 (de)
PL (1) PL196365B1 (de)
WO (1) WO2001023638A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2213803C2 (ru) * 2001-07-10 2003-10-10 Закрытое акционерное общество Фирма "Химстар" Концентрат для получения защитного марганец-фосфатного покрытия и корректирующий состав для него
DE102017207594A1 (de) 2017-05-05 2018-11-08 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Thermische Isolierung eines Stahlkolbens mittels einer Mangan-Phosphat- und einer Polysilazan-Schicht
CN115698380A (zh) * 2020-07-01 2023-02-03 凯密特尔有限责任公司 用于磷酸锰处理方法的改进活化剂

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2375468A (en) * 1938-02-04 1945-05-08 Parker Rust Proof Co Phosphate coating of metals
DE1246356B (de) * 1963-07-30 1967-08-03 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Erzeugung von Manganphosphatueberzuegen auf Eisen und Stahl
US3860455A (en) * 1973-03-16 1975-01-14 Oxy Metal Finishing Corp Method for phosphatizing ferrous surfaces
DE3023479A1 (de) * 1980-06-24 1982-01-14 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Phosphatierverfahren
DE4440300A1 (de) * 1994-11-11 1996-05-15 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Aufbringen von Phosphatüberzügen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0123638A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001023638A1 (de) 2001-04-05
ATE273404T1 (de) 2004-08-15
EP1230423B1 (de) 2004-08-11
PL196365B1 (pl) 2007-12-31
DE19947232A1 (de) 2001-04-05
DE50007405D1 (de) 2004-09-16
ES2223598T3 (es) 2005-03-01
PL354447A1 (en) 2004-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE972727C (de) Verfahren zur Behandlung von Metalloberflaechen vor dem Aufbringen von UEberzuegen
DE3689442T2 (de) Saure, wässrige Phosphatüberzugslösungen für ein Verfahren zum Phosphatbeschichten metallischer Oberfläche.
EP0478648B1 (de) Verfahren zur herstellung von mangan- und magnesiumhaltigen zinkphosphatüberzügen
EP0269138B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Phosphatüberzügen auf Metallen
EP0327153B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Phosphatüberzügen auf Metallen
EP0328908B1 (de) Verfahren zum Aufbringen von Konversionsüberzügen
EP0186823B1 (de) Verfahren zur Erleichterung der Kaltverformung
EP0288853B1 (de) Verfahren zur Vorbereitung von Werkstücken aus Titan oder Titanlegierungen
EP0111223B1 (de) Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen sowie hierfür geeignete Badlösungen
DE3245411C2 (de)
EP0603921B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Phosphatüberzügen
DE19634685A1 (de) Wässrige Lösung und Verfahren zur Phosphatierung metallischer Oberflächen
DE19808440C2 (de) Wässrige Lösung und Verfahren zur Phosphatierung metallischer Oberflächen sowie eine Verwendung der Lösung und des Verfahrens
DE4228470A1 (de) Verfahren zur Phospatierung von einseitig verzinktem Stahlband
EP0711849B1 (de) Verfahren zum Aufbringen von Phosphatüberzügen
DE3780078T2 (de) Korrosionsbestaendige beschichtung.
EP1230423B1 (de) Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten
EP0121274A1 (de) Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen
EP0213590A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Konversionsschichten auf Zink und/oder Zink/Aluminium-Legierungen
DE2213781C3 (de) Verfahren zur Phosphatierung von Stahl
DE19808755A1 (de) Schichtgewichtsteuerung bei Bandphosphatierung
DE2506349A1 (de) Phosphatierungsmittel und verfahren zu seiner anwendung
EP0866888B1 (de) Verfahren zur phosphatierung von metalloberflächen
DE2333049C3 (de) Verfahren zur Phosphatierung von Eisen und Stahl
DE2241798C2 (de) Verfahren zur Phosphatierung von Eisen und Stahl

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20020502

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20030211

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040811

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040811

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040811

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 50007405

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20040916

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040920

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040930

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040930

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040930

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20041111

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20041111

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20041208

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2223598

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

ET Fr: translation filed
26N No opposition filed

Effective date: 20050512

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050111

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150920

PGRI Patent reinstated in contracting state [announced from national office to epo]

Ref country code: IT

Effective date: 20160711

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 17

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 18

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 19

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 20

Ref country code: NL

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 20

Ref country code: IT

Payment date: 20190923

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20190930

Year of fee payment: 20

Ref country code: AT

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20191129

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20191021

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 50007405

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MK

Effective date: 20200919

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20200919

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MK

Effective date: 20200920

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20200919

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MK07

Ref document number: 273404

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20200920

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20200921