EP1929070A1 - Phosphatising solution with hydrogen peroxide and chelating carboxylic acids - Google Patents

Phosphatising solution with hydrogen peroxide and chelating carboxylic acids

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EP1929070A1
EP1929070A1 EP06776869A EP06776869A EP1929070A1 EP 1929070 A1 EP1929070 A1 EP 1929070A1 EP 06776869 A EP06776869 A EP 06776869A EP 06776869 A EP06776869 A EP 06776869A EP 1929070 A1 EP1929070 A1 EP 1929070A1
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EP
European Patent Office
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phosphating
ions
acid
hydrogen peroxide
phosphating solution
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06776869A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jan-Willem Brouwer
Jerzy-Tadeusz Wawrzyniak
Jens KRÖMER
Maximilian SCHÖNHERR
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Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP1929070A1 publication Critical patent/EP1929070A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C23C22/36Chemical 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 fluorides or complex fluorides containing also phosphates
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    • C23C22/365Chemical 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 fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing also manganese cations containing also zinc and nickel cations

Definitions

  • the invention relates to a phosphating solution and a process for phosphating metal surfaces with aqueous, acidic phosphating solutions containing zinc and phosphate ions and accelerators in free or bound form, and their use as a pretreatment of the metal surfaces for subsequent painting, in particular an electrodeposition coating.
  • the method is applicable for the treatment of steel, galvanized or alloy galvanized steel, aluminum, aluminized or alloy aluminised steel surfaces.
  • phosphating metals are to produce metal-phosphate layers on the metal surface that are inherently resistant to corrosion and, in combination with paints and other organic coatings, contribute significantly to adhesion and resistance to corrosion undercutting.
  • Such phosphating processes have long been known in the art.
  • the low-zinc phosphating in which the phosphating relatively low levels of zinc ions of z. B. have 0.5 to 2 g / l.
  • Phosphating solutions usually contain so-called “accelerators” which, on the one hand, accelerate film formation by “depolarizing” them by oxidizing the elementary hydrogen formed during the pickling attack to metal, although certain accelerators, such as hydroxylamine, can also alter the shape Oxidizing accelerators also cause iron (II) ions formed in the pickling reaction on steel surfaces to be oxidized to the trivalent state, so that they precipitate as iron (III) phosphate.
  • accelerators such as hydroxylamine
  • WO 97/16581 discloses a process for phosphating steel, galvanized or alloy galvanized steel and / or aluminum or its alloys by treatment with a zinc phosphating solution by dip, spray or spray dipping, characterized in that the zinc phosphating solution has a maximum nitrate ion content of 0, 5 g / l and is free of manganese, nickel and cobalt ions and that they contain 0.3 to 2 g / l of zinc ions,
  • the phos- phating solution if it contains hydroxylamine as the sole accelerator, should preferably additionally contain one or more aliphatic hydroxycarboxylic acids having 3 to 6 C atoms in a total amount of 0.5 to 1.5 g / l.
  • These hydroxycarboxylic acids are preferably selected from lactic acid, glycolic acid, tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid.
  • EP 154367 describes a zinc phosphating solution which contains nitrobenzenesulfonate as an accelerator and which may further contain citrate or titrate.
  • EP 287133 discloses a zinc phosphating solution containing as essential accelerator 5 to 30 g / l of nitrate. Preferably, it further contains 0.5 to 5 g / l of iron (II), precluding the presence of an oxidizing accelerator such as H 2 O 2 .
  • This phosphating solution may additionally contain up to 3 g / l of tartaric acid or citric acid.
  • a phosphating solution which contains nitrate ions, iron (II) - or iron (III) ions and at least one organic Chelatkomplextruckner.
  • This complexing agent may be a polyhydroxycarboxylic acid such as tartaric acid or citric acid.
  • WO 94/13856 deals with zinc phosphating solutions, in particular for belt processes, which have a relatively high content of free acid (for definition: see below) of 2 to 6 points.
  • These phosphating solutions contain water-soluble organic acids whose dissociation constant is between the dissociation constants of the first and second stages of phosphoric acid.
  • a whole series of corresponding acids are listed, including citric acid.
  • the phosphating solution can be an oxidizing agent selected from nitrite, chlorate, bromate, hydroxylamine, organic aromatic nitro compounds and hydrogen peroxide or peroxide compounds.
  • the concentration of the organic acids should be in the range of 0.008 to 0.15 mol / l, the concentration of hydrogen peroxide in the range of 0.01 to 0.1 g / l. In the embodiments, neither hydrogen peroxide nor citric acid are used.
  • the layer weight of the metal phosphate layer should be, for example, on steel in the range of 1 to 3, preferably in the range of 1, 5 to 2.5 g / m 2 .
  • the present invention represents a compromise between these different requirements.
  • the present invention relates, in a first aspect, to an acidic, aqueous phosphating solution containing from 0.2 to 3 g / l of zinc (II) ions,
  • Hydrogen peroxide-releasing substance a total of 0.3 to 1, 5 g / l, preferably 0.5 to 1 g / l of one or more aliphatic chelating carboxylic acids having 2 to 7, preferably - -
  • Chelating carboxylic acids are to be understood as meaning carboxylic acids having at least two functional groups (including the carboxyl group) which have atoms with at least one free electron pair.
  • Complexes with metal ions suitable for this purpose, in particular with transition metal cations, can be formed via the lone pairs of electrons of these functional groups.
  • Chelate complexes are formed when at least two such functional groups of the same carboxylic acid coordinate to the same metal cation, forming an annular structure including the metal cation.
  • these rings, including the metal cation have five to seven atoms.
  • the aliphatic chelating carboxylic acids have at least two carboxyl groups and at least one hydroxy group which is not part of a carboxyl group. They may be selected, for example, from tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid.
  • carboxylic acids are present in the phosphating solution as free acids or as acid anions depends on the acid constant of the carboxylic acid and on the pH of the phosphating solution. In general, a chemical balance will be established between free carboxylic acid and carboxylic acid anions. The above concentrations are by total concentration, i. as the sum of the concentrations of the free carboxylic acid and its anions.
  • Values of the free acid between about 0.3 and 1.0 points and the total acid between about 15 and about 35 points are useful in this invention.
  • the phosphating solution according to the present invention has a higher "free acid” content than a maximum of one point, there is an increasing risk of rusting on freshly phosphated steel surfaces when they are slowly drying in air, which may be the case, for example, after immersion phosphating the freshly phosphated parts are transported slowly or for a long time or when the system stops while freshly phosphated parts are in the air, the restriction of the "free acid” according to the invention reduces this danger and thereby increases the operational safety.
  • the phosphating solution preferably contains 20 to 35 mg / l of hydrogen peroxide or an equivalent amount of a hydrogen peroxide-releasing substance.
  • the phosphating solution additionally contains one or more cations which are incorporated into the crystalline phosphate layer. Accordingly, it is also preferred in the context of the present invention for the phosphating solution additionally to contain one or more of the following cations:
  • the phosphating solution is low in nickel or preferably nickel-free.
  • the positive effect of nickel ions on paint adhesion and corrosion protection is then taken over by the ecologically less questionable copper ions.
  • This embodiment is characterized in that the phosphating solution contains 0.1 to 4 g / l of manganese (II) ions, 0.002 to 0.2 g / l of copper ions and not more than 0.05 g / l of nickel ions.
  • the phosphating solution contains 0.1 to 4 g / l manganese (II) ions and 0.1 to 2.5 g / l nickel ions ,
  • the content of zinc ions is preferably 0.4 to 2 g / l and more preferably 0.5 to 1.5 g / l.
  • phosphating baths usually contain sodium, potassium and / or ammonium ions. Alkaline compounds of these cations are often added to phosphating solutions to adjust the "free acid".
  • the weight ratio of phosphate ions to zinc ions in the phosphating baths can vary within wide limits, provided it is in the range between 3.7 and 30. A weight ratio between 10 and 20 is particularly preferred.
  • nitrate content of the phosphating In the phosphating of zinc-containing surfaces, it has proved to be beneficial to limit the nitrate content of the phosphating to a maximum of 0.5 g / l. As a result, the problem of so-called specks is suppressed and the corrosion protection improved. Phosphating baths which contain less than 0.05 g / l and in particular no nitrate are particularly preferred. In the phosphatization of steel, however, nitrate contents of up to 2 g / l can be favorable.
  • hydrogen peroxide can be d. H. in free form, or else in bound form, for example as ionic peroxide or in the form of peroxo compounds such as, for example, peroxodisulfuric acid, Caro's acid or peroxo phosphoric acid.
  • Another carrier for hydrogen peroxide in bound form is sodium perborate.
  • the phosphating solution at the place of use could be assembled by dissolving the individual components in water to the application concentration. However, this does not happen in practice. Rather, it is customary to provide concentrates for the first batch and for supplementing a phosphating solution. The batch concentrate is then diluted at the point of use with water to the use concentration, usually the content of free acid and / or the pH must be adjusted to the application. Free acid content ranges have already been indicated above. The pH is then usually between 2.7 and 3.6. Supplementary concentrates are used to maintain the active ingredients in a phosphating solution during operation in the desired range.
  • the present invention also relates to an aqueous concentrate which after diluting with water by a factor of between 10 and 100 and optionally adjusting the level of free acid to a maximum of one point, the pH to a range between 2.7 and 3.6 and optionally adjusting the concentration of H 2 O 2 or a hydrogen peroxide-releasing substance to the desired range results in a phosphating solution described above.
  • Phosphatizing bath concentrates are generally rendered strongly acidic for reasons of stability, so that the content of free acid after dilution with water is initially significantly above the desired working range.
  • an alkaline substance such as caustic soda or sodium carbonate solution, the value of the free acid is lowered to the desired range.
  • H 2 O 2 or a H 2 O 2 - releasing substance is usually required because these accelerators are not sufficiently stable in the concentration required for a Phosphatierbad- concentrate in such a concentrate.
  • the concentrate according to the invention contains the active ingredients of the phosphating solution with the exception of H 2 O 2 or a H 2 O 2 - releasing substance.
  • the present invention relates to a process for phosphating metal surfaces of steel, galvanized or alloy galvanized steel and / or aluminum, by spraying or dipping the metal surfaces or by a combination thereof for a time between 3 seconds and 8 Minutes with a phosphating solution described above in contact.
  • the temperature of the phosphating solution is in the range of about 30 to about 70 and in particular from about 40 to about 60 0 C. In particular, temperatures in the range of 50 to 55 ° C are set in practice.
  • the method according to the invention is suitable for phosphating surfaces of steel, galvanized or alloy-galvanized steel, aluminum, aluminized or alloy-aluminized steel.
  • the materials mentioned can - as is increasingly common in the automotive industry - also exist side by side.
  • parts of the body can also consist of pre-treated material, as it arises, for example, after the Granocoat ⁇ process.
  • the base material is first pretreated and then coated with a weldable coating of an organic resin.
  • the phosphating process according to the invention then leads to phosphating at damaged areas of this pretreatment layer or on untreated backsides.
  • the method can be used in particular in the automotive industry, where treatment times are usually between 1 and 8 minutes. It is intended in particular for the treatment of said metal surfaces before painting, in particular before a cathodic electrodeposition coating, as is customary in the automotive industry.
  • the phosphating process can be seen as a partial step of the technically customary pretreatment chain. In this chain, phosphating is usually preceded by the steps of cleaning / degreasing, intermediate rinsing and activating, wherein the activation is usually carried out with titanium phosphate-containing activating agents. However, the activation can also be carried out with a suspension of finely divided ( ⁇ 5 ⁇ m) particulate phosphates of divalent or trivalent metals in an alkali metal phosphate solution. This activation method is described for example in EP 1368508.
  • the phosphating according to the invention may, optionally after an intermediate rinse, be followed by a passivating after-treatment.
  • a passivating aftertreatment chromic acid-containing treatment baths were widely used. For reasons of labor and environmental protection as well as disposal reasons, however, there is a tendency to replace these chromium-containing passivation baths with chrome-free treatment baths.
  • an intermediate rinse with demineralized water is generally carried out.
  • the phosphating methods according to the invention and comparison methods were tested on cold-rolled steel sheets, such as those used in the automotive industry.
  • the following process, which is customary in bodywork, was carried out as a dipping process:
  • Free acidity 0.7 points or (as a comparison) 1, 2 points
  • Comparative Examples 16 and 17 show that when using nitrite or hydroxylamine as accelerator, a satisfactory phosphating result is obtained even without the addition of a chelating carboxylic acid. However, if it is desired, for example for ecological reasons, to use H2O2 as the accelerator, a satisfactory phosphating result is obtained with a free acid content of at most one point only with the addition of the chelating carboxylic acid. If the content of "free acid” is increased to 1, 2 points, rust formation also occurs with a combination of citric acid / H 2 O 2 (compare 13 to 15).
  • Figure 1 shows scanning electron micrographs of a phosphate layer according to Comparative Example 6
  • Figure 2 Scanning electron micrographs of a phosphate layer according to Example 1. In the latter case, significantly smaller and more compact phosphate crystals are obtained in a closed phosphate layer ,
  • Illustration 1

Abstract

An acid, aqueous phosphatising solution containing 0.2 to 3 g/l zinc(II) ions, 3 to 50 g/l phosphate ions, calculated as PO43-, 15 to 50 mg/l hydrogen peroxide or an equivalent amount of a hydrogen peroxide-cleaving substance, 0.5 to 1.5 g/l one or more aliphatic hydroxycarboxylic acids with 3-6 C atoms, has a free acid content of maximum one point; in a process for phosphatising metal surfaces made of steel, zinc-coated steel or alloyed zinc-coated steel and/or aluminium, the metal surfaces are brought into contact with this phosphatising solution by spraying or dipping, or by a combination of the same, for a period of 3 seconds to 8 minutes.

Description

07.08.067:08:06
„Phosphatierlösung mit Wasserstoffperoxid und chelatbildenden Carbonsäuren""Phosphating solution with hydrogen peroxide and chelating carboxylic acids"
Die Erfindung betrifft eine Phosphatierlösung und ein Verfahren zur Phos- phatierung von Metalloberflächen mit wäßrigen, sauren Phosphatierlösungen, die Zink- und Phosphationen sowie Beschleuniger in freier oder gebundener Form enthalten, sowie deren Anwendung als Vorbehandlung der Metalloberflächen für eine anschließende Lackierung, insbesondere eine Elektrotauchlackierung. Das Verfahren ist anwendbar zur Behandlung von Oberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl, Aluminium, aluminiertem oder legierungs- aluminiertem Stahl.The invention relates to a phosphating solution and a process for phosphating metal surfaces with aqueous, acidic phosphating solutions containing zinc and phosphate ions and accelerators in free or bound form, and their use as a pretreatment of the metal surfaces for subsequent painting, in particular an electrodeposition coating. The method is applicable for the treatment of steel, galvanized or alloy galvanized steel, aluminum, aluminized or alloy aluminised steel surfaces.
Die Phosphatierung von Metallen verfolgt das Ziel, auf der Metalloberfläche festverwachsene Metallphosphatschichten zu erzeugen, die für sich bereits Korrosionsbeständigkeit verbessern und in Verbindung mit Lacken und anderen organischen Beschichtungen zu einer wesentlichen Erhöhung der Haftung und der Resistenz gegen Unterwanderung bei Korrosionsbeanspruchung beitragen. Solche Phosphatierverfahren sind seit langem im Stand der Technik bekannt. Für die Vorbehandlung vor der Lackierung eignen sich insbesondere die Niedrig-Zink- Phosphatierverfahren, bei denen die Phosphatierlösungen vergleichsweise geringe Gehalte an Zinkionen von z. B. 0,5 bis 2 g/l aufweisen.The purpose of phosphating metals is to produce metal-phosphate layers on the metal surface that are inherently resistant to corrosion and, in combination with paints and other organic coatings, contribute significantly to adhesion and resistance to corrosion undercutting. Such phosphating processes have long been known in the art. For the pretreatment prior to painting, in particular the low-zinc phosphating, in which the phosphating relatively low levels of zinc ions of z. B. have 0.5 to 2 g / l.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Mitverwendung anderer mehrwertiger Kationen als Zink in den Phosphatierbädem Phosphatschichten mit deutlich verbesserten Korrosionsschutz- und Lackhaftungseigenschaften ausgebildet werden können. Beispielsweise finden Niedrig-Zink-Verfahren mit Zusatz von z. B. 0,5 bis 1 ,5 g/l Manganionen und z. B. 0,3 bis 2,0 g/l Nickelionen als so genannte Trikation- Verfahren zur Vorbereitung von Metalloberflächen für die Lackierung, beispielsweise für die kathodische Elektrotauchlackierung von Autokarosserien, weite Anwendung. - -It has been shown that the co-use of polyvalent cations other than zinc in the Phosphatierbädem phosphate layers can be formed with significantly improved corrosion protection and paint adhesion properties. For example, find low-zinc process with the addition of z. B. 0.5 to 1, 5 g / l manganese ions and z. B. 0.3 to 2.0 g / l nickel ions as a so-called Trikation- method for the preparation of metal surfaces for painting, for example, for the cathodic electrocoating of car bodies, wide application. - -
Phosphatierlösungen enthalten in der Regel so genannte „Beschleuniger". Diese beschleunigen zum einen die Schichtausbildung, da sie "depolarisierend" wirken, indem sie den beim Beizangriff an der Metalloberfläche entstehenden elementaren Wasserstoff zu Wasser oxidieren. Bestimmte Beschleuniger wie beispielsweise Hydroxylamin können jedoch auch die Form der entstehenden Phosphatkristalle beeinflussen. Oxidierend wirkende Beschleuniger führen weiterhin dazu, dass bei der Beizreaktion an Stahloberflächen entstehende Eisen(ll)-Ionen zur dreiwertigen Stufe oxidiert werden, so dass sie als Eisen(lll)-Phosphat ausfallen.Phosphating solutions usually contain so-called "accelerators" which, on the one hand, accelerate film formation by "depolarizing" them by oxidizing the elementary hydrogen formed during the pickling attack to metal, although certain accelerators, such as hydroxylamine, can also alter the shape Oxidizing accelerators also cause iron (II) ions formed in the pickling reaction on steel surfaces to be oxidized to the trivalent state, so that they precipitate as iron (III) phosphate.
Aus EP 414296 ist ein Verfahren zur Zinkphosphatierung bekannt, bei dem als Beschleuniger eine Kombination von Nitrat und Wasserstoffperoxid eingesetzt wird. Die maximale Peroxidkonzentration soll 17 mg/l betragen. DE 4243214 beschreibt ein Phosphatierverfahren auf Basis Magnesiumphosphat, das frei sein soll von solchen anorganischen Substanzen, die nicht mit Calciumhydroxid im neutralen oder alkalischen Bereich fällbar sind. Hierbei kann als Beschleuniger H2O2 in Mengen von 0,02 bis 0,2 g/l enthalten sein. Gemäß EP 866888 können Zinkphosphatierlösungen Verwendung finden, die 0,005 bis 0,5 g/l H2O2 zusammen mit 0,01 bis 10 g/l Formiat enthalten.From EP 414296 a process for zinc phosphating is known in which a combination of nitrate and hydrogen peroxide is used as the accelerator. The maximum peroxide concentration should be 17 mg / l. DE 4243214 describes a phosphating process based on magnesium phosphate, which should be free of those inorganic substances that are not precipitated with calcium hydroxide in the neutral or alkaline range. H 2 O 2 may be present in amounts of 0.02 to 0.2 g / l as the accelerator. According to EP 866888, zinc phosphating solutions containing 0.005 to 0.5 g / l of H 2 O 2 together with 0.01 to 10 g / l of formate can be used.
WO 97/16581 offenbart ein Verfahren zum Phosphatieren von Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl und/oder von Aluminium oder dessen Legierungen durch Behandeln mit einer Zinkphosphatierlösung im Tauch-, Spritzoder Spritztauchverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkphosphatierlösung einen maximalen Gehalt an Nitrationen von 0,5 g/l aufweist und frei ist von Mangan-, Nickel- und Cobaltionen und dass sie 0,3 bis 2 g/l Zinkionen,WO 97/16581 discloses a process for phosphating steel, galvanized or alloy galvanized steel and / or aluminum or its alloys by treatment with a zinc phosphating solution by dip, spray or spray dipping, characterized in that the zinc phosphating solution has a maximum nitrate ion content of 0, 5 g / l and is free of manganese, nickel and cobalt ions and that they contain 0.3 to 2 g / l of zinc ions,
5 bis 40 g/l Phosphationen sowie einen oder mehrere der folgenden Beschleuniger enthält:5 to 40 g / l phosphate ions and one or more of the following accelerators:
0,1 bis 10 g/l Hydroxylamin in freier, ionischer oder komplex gebundener0.1 to 10 g / l of hydroxylamine in free, ionic or complexed
Form,Shape,
0,3 bis 5 g/l Chlorationen, 0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzolsulfonationen, - -0.3 to 5 g / l chlorate ions, 0.05 to 2 g / l m-nitrobenzenesulfonate ions, - -
0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzoationen0.05 to 2 g / l m-nitrobenzoate ion
0,05 bis 2 g/l p-Nitrophenol0.05 to 2 g / l p-nitrophenol
0,005 bis 0,15 g/l Wasserstoffperoxid in freier oder gebundener Form,0.005 to 0.15 g / l of hydrogen peroxide in free or bound form,
0,01 bis 10 g/l eines reduzierenden Zuckers.0.01 to 10 g / l of a reducing sugar.
Weiterhin offenbart dieses Dokument, dass die Phόsphatierlösung dann, wenn sie als einzigen Beschleuniger Hydroxylamin enthält, vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere aliphatische Hydroxycarbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen in einer Gesamtmenge von 0,5 bis 1 ,5 g/l enthalten soll. Diese Hydroxycarbonsäuren sind vorzugsweise ausgewählt aus Milchsäure, Glykolsäure, Tartronsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Zitronensäure.Furthermore, this document discloses that the phos- phating solution, if it contains hydroxylamine as the sole accelerator, should preferably additionally contain one or more aliphatic hydroxycarboxylic acids having 3 to 6 C atoms in a total amount of 0.5 to 1.5 g / l. These hydroxycarboxylic acids are preferably selected from lactic acid, glycolic acid, tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid.
Ein Zusatz von Hydroxycarbonsäuren zu Phosphatierlösungen ist auch an anderen Stellen erwähnt. Beispielsweise beschreibt EP 154367 eine Zink- phosphatierlösung, die als Beschleuniger Nitrobenzolsulfonat enthält und die weiterhin Citrat oder Tatrat enthalten kann. EP 287133 offenbart eine Zink- phosphatierlösung, die als essentiellen Beschleuniger 5 bis 30 g/l Nitrat enthält. Vorzugsweise enthält sie weiterhin 0,5 bis 5 g/l Eisen(ll), was die Anwesenheit eines oxidierenden Beschleunigers wie H2O2 ausschließt. Diese Phosphatier- lösung kann zusätzlich bis zu 3 g/l Weinsäure oder Zitronensäure enthalten. Aus EP 433118 ist eine Phosphatierlösung bekannt, die Nitrationen, Eisen(ll)- oder Eisen(lll)-Ionen sowie mindestens einen organischen Chelatkomplexbildner enthält. Dieser Komplexbildner kann eine Polyhydroxycarbonsäure wie beispielsweise Weinsäure oder Zitronensäure darstellen.Addition of hydroxycarboxylic acids to phosphating solutions is also mentioned elsewhere. For example, EP 154367 describes a zinc phosphating solution which contains nitrobenzenesulfonate as an accelerator and which may further contain citrate or titrate. EP 287133 discloses a zinc phosphating solution containing as essential accelerator 5 to 30 g / l of nitrate. Preferably, it further contains 0.5 to 5 g / l of iron (II), precluding the presence of an oxidizing accelerator such as H 2 O 2 . This phosphating solution may additionally contain up to 3 g / l of tartaric acid or citric acid. From EP 433118 a phosphating solution is known, which contains nitrate ions, iron (II) - or iron (III) ions and at least one organic Chelatkomplexbildner. This complexing agent may be a polyhydroxycarboxylic acid such as tartaric acid or citric acid.
WO 94/13856 hat Zinkphosphatierlösungen insbesondere für Bandverfahren zum Gegenstand, die einen relativ hohen Gehalt an freier Säure (zur Definition: siehe weiter unten) von 2 bis 6 Punkten aufweisen. Diese Phosphatierlösungen enthalten wasserlösliche organische Säuren, deren Dissoziationskonstante zwischen den Dissoziationskonstanten der ersten und der zweiten Stufe von Phosporsäure liegt. Beispielhaft werden eine ganze Reihe entsprechender Säuren aufgeführt, unter anderem Zitronensäure. Weiterhin kann die Phosphatierlösung ein Oxi- dationsmittel ausgewählt aus Nitrit, Chlorat, Bromat, Hydroxylamin, organischen aromatischen Nitroverbindungen sowie Wasserstoffperoxid oder Peroxid- Verbindungen enthalten. Die Konzentration der organischen Säuren soll im Bereich von 0,008 bis 0,15 mol/l, die Konzentration von Wasserstoffperoxid im Bereich von 0,01 bis 0,1 g/l liegen. In den Ausführungsbeispielen werden weder Wasserstoffperoxid noch Zitronensäure eingesetzt.WO 94/13856 deals with zinc phosphating solutions, in particular for belt processes, which have a relatively high content of free acid (for definition: see below) of 2 to 6 points. These phosphating solutions contain water-soluble organic acids whose dissociation constant is between the dissociation constants of the first and second stages of phosphoric acid. By way of example, a whole series of corresponding acids are listed, including citric acid. Furthermore, the phosphating solution can be an oxidizing agent selected from nitrite, chlorate, bromate, hydroxylamine, organic aromatic nitro compounds and hydrogen peroxide or peroxide compounds. The concentration of the organic acids should be in the range of 0.008 to 0.15 mol / l, the concentration of hydrogen peroxide in the range of 0.01 to 0.1 g / l. In the embodiments, neither hydrogen peroxide nor citric acid are used.
Phosphatierlösungen, die gemäß EP 414296 geringe Gehalte an Wasserstoffperoxid aufweisen, sind in der Praxis schwierig zu steuern, da die aktuelle H2O2-Konzentration sehr exakt gemessen und eingestellt werden muss. Höhere Konzentrationen von H2O2 haben den Nachteil, dass sich dieses in den Schwermetallionen-haltigen Phosphatierlösungen von selbst zersetzt, ohne seine beschleunigende Wirkung zu entfalten. Der hierdurch erhöhte Verbrauch von H2O2 ist wirtschaftlich nachteilig.Phosphating solutions, which according to EP 414296 have low contents of hydrogen peroxide, are difficult to control in practice, since the actual H 2 O 2 concentration has to be measured and adjusted very precisely. Higher concentrations of H 2 O 2 have the disadvantage that this self-decomposes in the heavy metal ion-containing phosphating without developing its accelerating effect. The resulting increased consumption of H 2 O 2 is economically disadvantageous.
Demnach würde man einerseits höhere Konzentrationen von H2O2 als Beschleuniger vorziehen, da diese in der Praxis leichter einzustellen sind als Konzentrationen unterhalb von etwa 20 mg/l. Andererseits muss man aber eine zu starke Selbstzersetzung von H2O2 verhindern und eine ausreichend gute Beschleunigerwirkung garantieren. Diese zeigt sich in der Ausbildung geschlossener, aber feinkristalliner Metallphosphatschichten. Das Schichtgewicht der Metallphosphatschicht soll beispielsweise auf Stahl im Bereich von 1 bis 3, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 bis 2,5 g/m2 liegen. Die vorliegende Erfindung stellt einen Kompromiss zwischen diesen unterschiedlichen Anforderungen dar.Accordingly, one would prefer on the one hand higher concentrations of H 2 O 2 as an accelerator, since they are easier to adjust in practice than concentrations below about 20 mg / l. On the other hand, one has to prevent excessive self-decomposition of H 2 O 2 and guarantee a sufficiently good accelerator effect. This manifests itself in the formation of closed but finely crystalline metal phosphate layers. The layer weight of the metal phosphate layer should be, for example, on steel in the range of 1 to 3, preferably in the range of 1, 5 to 2.5 g / m 2 . The present invention represents a compromise between these different requirements.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt eine saure, wässrige Phosphatierlösung, enthaltend 0,2 bis 3 g/l Zink(ll)ionen,The present invention relates, in a first aspect, to an acidic, aqueous phosphating solution containing from 0.2 to 3 g / l of zinc (II) ions,
3 bis 50 g/l Phosphationen, berechnet als PO43 to 50 g / l phosphate ions, calculated as PO4
15 bis 50 mg/l Wasserstoffperoxid oder eine äquivalente Menge einer15 to 50 mg / l of hydrogen peroxide or an equivalent amount of a
Wasserstoffperoxid-abspaltenden Substanz, insgesamt 0,3 bis 1 ,5 g/l, vorzugsweise 0,5 bis 1 g/l einer oder mehrerer alipha- tischer chelatbildender Carbonsäuren mit 2 bis 7, vorzugsweise - -Hydrogen peroxide-releasing substance, a total of 0.3 to 1, 5 g / l, preferably 0.5 to 1 g / l of one or more aliphatic chelating carboxylic acids having 2 to 7, preferably - -
mit 3 bis 6 C-Atomen, die einen Gehalt an freier Säure von maximal einem Punkt aufweist.with 3 to 6 carbon atoms, which has a maximum free acid content of one point.
Unter chelatbildenden Carbonsäuren sind Carbonsäuren mit mindestens zwei funktionellen Gruppen (einschließlich der Carboxylgruppe) zu verstehen, die Atome mit mindestens einem freie Elektronenpaar aufweisen. Über die freien Elektronenpaare dieser funktionellen Gruppen können Komplexe mit hierfür geeigneten Metallionen, insbesondere mit Übergangsmetall-Kationen gebildet werden. Chelatkomplexe entstehen, wenn mindestens zwei solcher funktioneller Gruppen derselben Carbonsäure an dasselbe Metallkation koordinieren, so dass sich eine ringförmige Struktur unter Einschluss des Metallkations bildet. Vorzugsweise weisen diese Ringe einschließlich des Metallkations fünf bis sieben Atome auf.Chelating carboxylic acids are to be understood as meaning carboxylic acids having at least two functional groups (including the carboxyl group) which have atoms with at least one free electron pair. Complexes with metal ions suitable for this purpose, in particular with transition metal cations, can be formed via the lone pairs of electrons of these functional groups. Chelate complexes are formed when at least two such functional groups of the same carboxylic acid coordinate to the same metal cation, forming an annular structure including the metal cation. Preferably, these rings, including the metal cation, have five to seven atoms.
Vorzugsweise weisen die aliphatischen chelatbildenden Carbonsäuren mindestens zwei Carboxylgruppen sowie mindestens eine Hydroxygruppe auf, die nicht Teil einer Carboxylgruppe ist. Sie können beispielsweise ausgewählt sein aus Tartronsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Zitronensäure.Preferably, the aliphatic chelating carboxylic acids have at least two carboxyl groups and at least one hydroxy group which is not part of a carboxyl group. They may be selected, for example, from tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid.
Ob die Carbonsäuren in der Phosphatierlösung als freie Säuren oder als Säure- Anionen vorliegen, hängt von der Säurekonstante der Carbonsäure und vom pH- Wert der Phosphatierlösung ab. Im allgemeinen wird sich ein chemisches Gleichgewicht zwischen freier Carbonsäure und Carbonsäure-Anionen einstellen. Die vorstehenden Konzentrationsangaben verstehen sich als Gesamtkonzentration, d.h. als Summe der Konzentrationen der freien Carbonsäure und ihrer Anionen.Whether the carboxylic acids are present in the phosphating solution as free acids or as acid anions depends on the acid constant of the carboxylic acid and on the pH of the phosphating solution. In general, a chemical balance will be established between free carboxylic acid and carboxylic acid anions. The above concentrations are by total concentration, i. as the sum of the concentrations of the free carboxylic acid and its anions.
Als übliche Parameter zur Steuerung von Phosphatierbädern sind dem Fachmann die Gehalte an „freier Säure" und an Gesamtsäure bekannt. Der Begriff der „freien Säure" ist dem Fachmann auf dem Phosphatiergebiet geläufig. Die in dieser Schrift gewählte Bestimmungsmethode (= Definition) der „freien Säure" sowie der Gesamtsäure wird im Beispielteil angegeben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Gehalt an „freier Säure" auf maximal einen Punkt begrenzt. - -The usual parameters for the control of phosphating baths are known to the person skilled in the art, the contents of "free acid" and of total acid The term "free acid" is familiar to the person skilled in the phosphating art. The determination method (= definition) of the "free acid" and of the total acid chosen in this document is given in the examples section In the context of the present invention, the "free acid" content is limited to a maximum of one point. - -
Werte der freien Säure zwischen etwa 0,3 und 1 ,0 Punkten und der Gesamtsäure zwischen etwa 15 und etwa 35 Punkten sind im Rahmen dieser Erfindung geeignet.Values of the free acid between about 0.3 and 1.0 points and the total acid between about 15 and about 35 points are useful in this invention.
Wenn die ansonsten erfindungsgemäße Phosphatierlösung einen höheren Gehalt an „freier Säure" als maximal einen Punkt aufweist, besteht zunehmend die Gefahr der Rostbildung auf frisch phosphatierten Stahloberflächen, wenn diese an der Luft langsam trocknen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn nach einer Tauchphosphatierung die frisch phosphatierten Teile langsam oder lange weitertransportiert werden oder wenn die Anlage stoppt, während sich frisch phosphatierte Teile an der Luft befinden. Die erfindungsgemäße Beschränkung der „freien Säure" vermindert diese Gefahr und erhöht dadurch die Betriebssicherheit.If the phosphating solution according to the present invention has a higher "free acid" content than a maximum of one point, there is an increasing risk of rusting on freshly phosphated steel surfaces when they are slowly drying in air, which may be the case, for example, after immersion phosphating the freshly phosphated parts are transported slowly or for a long time or when the system stops while freshly phosphated parts are in the air, the restriction of the "free acid" according to the invention reduces this danger and thereby increases the operational safety.
Als günstigen Kompromiss zwischen Beschleunigungswirkung, Steuerbarkeit und Zersetzungsverluste enthält die Phosphatierlösung vorzugsweise 20 bis 35 mg/l Wasserstoffperoxid oder eine äquivalente Menge einer Wasserstoffperoxidabspaltenden Substanz.As a favorable compromise between acceleration effect, controllability and decomposition losses, the phosphating solution preferably contains 20 to 35 mg / l of hydrogen peroxide or an equivalent amount of a hydrogen peroxide-releasing substance.
Wie einleitend bereits erläutert, ist es auf dem Gebiet der Zinkphosphatierung üblich, dass die Phosphatierlösung zusätzlich ein oder mehrere Kationen enthält, die in die kristalline Phosphatschicht mit eingebaut werden. Denn gemäß ist es auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Phosphatierlösung zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Kationen enthält:As already explained in the introduction, it is customary in the field of zinc phosphating that the phosphating solution additionally contains one or more cations which are incorporated into the crystalline phosphate layer. Accordingly, it is also preferred in the context of the present invention for the phosphating solution additionally to contain one or more of the following cations:
0,1 bis 4 g/l Mangan(ll),0.1 to 4 g / l manganese (II),
0,2 bis 2,5g/l Magnesium(ll)I 0.2 to 2.5 g / l magnesium (II) I
0,2 bis 2,5g/l Calcium(ll),0.2 to 2.5 g / l calcium (II),
0,002 bis 0,2g/l Kupfer(ll),0.002 to 0.2 g / l copper (II),
0,1 bis 2 g/l Cobalt(ll),0.1 to 2 g / l cobalt (II),
0,1 bis 2,5 g/l Nickel(ll). - -0.1 to 2.5 g / l nickel (II). - -
In einer besonderen Ausführungsform hiervon ist die Phosphatierlösung nickelarm oder vorzugsweise nickelfrei. Die positive Wirkung der Nickelionen auf Lackhaftung und Korrosionsschutz wird dann von den ökologisch weniger bedenklichen Kupferionen übernommen. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatierlösung 0,1 bis 4 g/l Mangan(ll)ionen, 0,002 bis 0,2 g/l Kupferionen und nicht mehr als 0,05 g/l Nickelionen enthält.In a particular embodiment thereof, the phosphating solution is low in nickel or preferably nickel-free. The positive effect of nickel ions on paint adhesion and corrosion protection is then taken over by the ecologically less questionable copper ions. This embodiment is characterized in that the phosphating solution contains 0.1 to 4 g / l of manganese (II) ions, 0.002 to 0.2 g / l of copper ions and not more than 0.05 g / l of nickel ions.
Man kann aber auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei der bewährten „Trikation-Technologie" bleiben. In dieser Ausführungsform enthält die Phosphatierlösung 0,1 bis 4 g/l Mangan(ll)ionen und 0,1 bis 2,5 g/l Nickelionen.However, in the context of the present invention, it is also possible to stick to the proven "trication technology." In this embodiment, the phosphating solution contains 0.1 to 4 g / l manganese (II) ions and 0.1 to 2.5 g / l nickel ions ,
Der Gehalt an Zinkionen liegt vorzugsweise bei 0,4 bis 2 g/l und insbesondere bei 0,5 bis 1 ,5 g/l.The content of zinc ions is preferably 0.4 to 2 g / l and more preferably 0.5 to 1.5 g / l.
Außer den genannten Kationen, die in die Metallphosphatschicht mit eingebaut werden, enthalten Phosphatierbäder in der Regel Natrium-, Kalium- und/oder Ammoniumionen. Alkalisch reagierende Verbindungen dieser Kationen werden Phosphatierlösungen häufig zur Einstellung der „freien Säure" zugesetzt.In addition to the cations mentioned, which are incorporated into the metal phosphate layer, phosphating baths usually contain sodium, potassium and / or ammonium ions. Alkaline compounds of these cations are often added to phosphating solutions to adjust the "free acid".
Das Gewichtsverhältnis Phosphationen zu Zinkionen in den Phosphatierbädern kann in weiten Grenzen schwanken, sofern es im Bereich zwischen 3,7 und 30 liegt. Ein Gewichtsverhältnis zwischen 10 und 20 ist besonders bevorzugt.The weight ratio of phosphate ions to zinc ions in the phosphating baths can vary within wide limits, provided it is in the range between 3.7 and 30. A weight ratio between 10 and 20 is particularly preferred.
Bei der Phosphatierung zinkhaltiger Oberflächen hat es sich als günstig erwiesen, den Nitratgehalt des Phosphatierbads auf maximal 0,5 g/l zu begrenzen. Hierdurch wird das Problem der so genannten Stippenbildung unterdrückt und der Korrosionsschutz verbessert. Besonders bevorzugt sind dann Phosphatierbäder, die weniger als 0,05 g/l und insbesondere kein Nitrat enthalten. Bei der Phosphatierung von Stahl können jedoch Nitratgehalte bis 2 g/l günstig sein.In the phosphating of zinc-containing surfaces, it has proved to be beneficial to limit the nitrate content of the phosphating to a maximum of 0.5 g / l. As a result, the problem of so-called specks is suppressed and the corrosion protection improved. Phosphating baths which contain less than 0.05 g / l and in particular no nitrate are particularly preferred. In the phosphatization of steel, however, nitrate contents of up to 2 g / l can be favorable.
Bei Phosphatierbädern, die für unterschiedliche Substrate geeignet sein sollen, ist es üblich geworden, freies und/oder komplexgebundenes Fluorid in Mengen bis zu 2,5 g/l Gesamtfluorid, davon bis zu 750 mg/l freies Fluorid, jeweils berechnet als - -In the case of phosphating baths which are to be suitable for different substrates, it has become customary to calculate free and / or complexed fluoride in amounts of up to 2.5 g / l of total fluoride, of which up to 750 mg / l of free fluoride, in each case - -
F', zu zusetzen. Die Anwesenheit solcher Fluoridmengen ist auch für die erfindungsgemäßen Phosphatierbäder von Vorteil. Bei Abwesenheit von Fluorid soll der Aluminiumgehalt des Bades 3 mg/1 nicht überschreiten. Bei Gegenwart von Fluorid werden infolge der Komplexbildung höhere AI-Gehalte toleriert, sofern die Konzentration des nicht komplexierten AI 3 mg/1 nicht übersteigt.F ' , too. The presence of such amounts of fluoride is also advantageous for the phosphating baths according to the invention. In the absence of fluoride, the aluminum content of the bath should not exceed 3 mg / l. In the presence of fluoride, higher Al contents are tolerated as a result of complex formation, provided that the concentration of the non-complexed Al does not exceed 3 mg / l.
Wasserstoffperoxid kann als solches d. h. in freier Form, oder auch in gebundener Form, beispielsweise als ionisches Peroxid oder in Form von Peroxoverbindungen wie beispielsweise Peroxodischwefelsäure, Carosche Säure oder auch Peroxo- phosphorsäure eingesetzt werden. Als weiterer Träger für Wasserstoffperoxid in gebundener Form kommt Natriumperborat in Betracht.As such, hydrogen peroxide can be d. H. in free form, or else in bound form, for example as ionic peroxide or in the form of peroxo compounds such as, for example, peroxodisulfuric acid, Caro's acid or peroxo phosphoric acid. Another carrier for hydrogen peroxide in bound form is sodium perborate.
Prinzipiell könnte die Phosphatierlösung am Anwendungsort durch Lösen der einzelnen Komponenten in Wasser auf Anwendungskonzentration zusammengestellt werden. Dies geschieht in der Praxis jedoch nicht. Vielmehr ist es üblich, Konzentrate zum Erstansatz und zur Ergänzung einer Phosphatierlösung zur Verfügung zu stellen. Das Ansatzkonzentrat wird dann am Anwendungsort mit Wasser auf die Anwendungskonzentration verdünnt, wobei in der Regel der Gehalt an freier Säure und/oder der pH-Wert auf den Anwendungsbereich eingestellt werden müssen. Bereiche für den Gehalt an freier Säure wurden vorstehend bereits angegeben. Der pH-Wert liegt dann in der Regel zwischen 2,7 und 3,6. Ergänzungskonzentrate werden dazu verwendet, die Wirkstoffe in einer Phosphatierlösung während des Betriebs im Sollbereich zu halten.In principle, the phosphating solution at the place of use could be assembled by dissolving the individual components in water to the application concentration. However, this does not happen in practice. Rather, it is customary to provide concentrates for the first batch and for supplementing a phosphating solution. The batch concentrate is then diluted at the point of use with water to the use concentration, usually the content of free acid and / or the pH must be adjusted to the application. Free acid content ranges have already been indicated above. The pH is then usually between 2.7 and 3.6. Supplementary concentrates are used to maintain the active ingredients in a phosphating solution during operation in the desired range.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt auch ein wässriges Konzentrat, das nach Verdünnen mit Wasser um einen Faktor zwischen 10 und 100 und gegebenenfalls Einstellen des Gehalts an freier Säure auf einen Wert von maximal einem Punkt, des pH-Wertes auf einen Arbeitsbereich zwischen 2,7 und 3,6 sowie gegebenenfalls Einstellen der Konzentration von H2O2 oder einer Wasserstoffperoxid-abspaltenden Substanz auf den Sollbereich eine vorstehend beschriebene Phosphatierlösung ergibt. - -Therefore, in another aspect, the present invention also relates to an aqueous concentrate which after diluting with water by a factor of between 10 and 100 and optionally adjusting the level of free acid to a maximum of one point, the pH to a range between 2.7 and 3.6 and optionally adjusting the concentration of H 2 O 2 or a hydrogen peroxide-releasing substance to the desired range results in a phosphating solution described above. - -
Phosphatierbad-Konzentrate sind in der Regel aus Stabilitätsgründen stark sauer eingestellt, so dass der Gehalt an freier Säure nach Verdünnen mit Wasser zunächst deutlich oberhalb des gewünschten Arbeitsbereiches liegt. Durch Zugabe einer alkalischen Substanz wie beispielsweise Natronlauge oder Natriumcarbonat-Lösung wird der Wert der freien Säure auf den erwünschten Bereich abgesenkt.Phosphatizing bath concentrates are generally rendered strongly acidic for reasons of stability, so that the content of free acid after dilution with water is initially significantly above the desired working range. By adding an alkaline substance such as caustic soda or sodium carbonate solution, the value of the free acid is lowered to the desired range.
Eine getrennte Zugabe von H2O2 oder einer H2O2- abspaltenden Substanz ist in der Regel erforderlich, da diese Beschleuniger in der für ein Phosphatierbad- Konzentrat erforderlichen Konzentration in einem solchen Konzentrat nicht ausreichend stabil sind. Dies heißt, dass das erfindungsgemäße Konzentrat die Wirkstoffe der Phosphatierlösung mit Ausnahme von H2O2 oder einer H2O2- abspaltenden Substanz enthält.A separate addition of H 2 O 2 or a H 2 O 2 - releasing substance is usually required because these accelerators are not sufficiently stable in the concentration required for a Phosphatierbad- concentrate in such a concentrate. This means that the concentrate according to the invention contains the active ingredients of the phosphating solution with the exception of H 2 O 2 or a H 2 O 2 - releasing substance.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl und/oder aus Aluminium, bei dem man die Metalloberflächen durch Spritzen oder Tauchen oder durch eine Kombination hiervon für eine Zeit zwischen 3 Sekunden und 8 Minuten mit einer vorstehend beschriebenen Phosphatierlösung in Kontakt bringt.Finally, in a further aspect, the present invention relates to a process for phosphating metal surfaces of steel, galvanized or alloy galvanized steel and / or aluminum, by spraying or dipping the metal surfaces or by a combination thereof for a time between 3 seconds and 8 Minutes with a phosphating solution described above in contact.
Hierbei liegt die Temperatur der Phosphatierlösung im Bereich von etwa 30 bis etwa 70 und insbesondere von etwa 40 bis etwa 600C. Insbesondere werden in der Praxis Temperaturen im Bereich von 50 bis 55°C eingestellt.Here, the temperature of the phosphating solution is in the range of about 30 to about 70 and in particular from about 40 to about 60 0 C. In particular, temperatures in the range of 50 to 55 ° C are set in practice.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet zur Phosphatierung von Oberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl, Aluminium, aluminiertem oder legierungsaluminiertem Stahl. Die genannten Materialien können - wie es im Automobilbau zunehmend üblich wird - auch nebeneinander vorliegen. Dabei können Teile der Karosserie auch aus bereits vorgebehandeltem Material bestehen, wie es beispielsweise nach dem Granocoat^-Verfahren entsteht. Hierbei wird das Grundmaterial zunächst vorbehandelt und anschließend mit einem schweißbaren Überzug eines organischen Harzes beschichtet. Das - -The method according to the invention is suitable for phosphating surfaces of steel, galvanized or alloy-galvanized steel, aluminum, aluminized or alloy-aluminized steel. The materials mentioned can - as is increasingly common in the automotive industry - also exist side by side. In this case, parts of the body can also consist of pre-treated material, as it arises, for example, after the Granocoat ^ process. Here, the base material is first pretreated and then coated with a weldable coating of an organic resin. The - -
erfindungsgemäße Phosphatierverfahren führt dann zu einer Phosphatierung an Schadstellen dieser Vorbehandlungsschicht oder an unbehandelten Rückseiten.The phosphating process according to the invention then leads to phosphating at damaged areas of this pretreatment layer or on untreated backsides.
Das Verfahren kann insbesondere im Automobilbau eingesetzt werden, wo Behandlungszeiten zwischen 1 und 8 Minuten üblich sind. Es ist insbesondere zur Behandlung der genannten Metalloberflächen vor einer Lackierung, insbesondere vor einer kathodischen Elektrotauchlackierung gedacht, wie sie im Automobilbau üblich ist. Das Phosphatierverfahren ist als Teilschritt der technisch üblichen Vorbehandlungskette zu sehen. In dieser Kette sind der Phosphatierung üblicherweise die Schritte Reinigen/Entfetten, Zwischenspülen und Aktivieren vorgeschaltet, wobei die Aktivierung üblicherweise mit Titanphosphat-haltigen Aktiviermitteln erfolgt. Die Aktivierung kann jedoch auch mit einer Suspension feinteiliger (< 5 μm) partikelförmiger Phosphate 2- oder 3-wertiger Metalle in einer Alkalimetallphosphat-Lösung erfolgen. Dieses Aktivierungsverfahren ist beispielsweise in EP 1368508 beschrieben.The method can be used in particular in the automotive industry, where treatment times are usually between 1 and 8 minutes. It is intended in particular for the treatment of said metal surfaces before painting, in particular before a cathodic electrodeposition coating, as is customary in the automotive industry. The phosphating process can be seen as a partial step of the technically customary pretreatment chain. In this chain, phosphating is usually preceded by the steps of cleaning / degreasing, intermediate rinsing and activating, wherein the activation is usually carried out with titanium phosphate-containing activating agents. However, the activation can also be carried out with a suspension of finely divided (<5 μm) particulate phosphates of divalent or trivalent metals in an alkali metal phosphate solution. This activation method is described for example in EP 1368508.
Der erfindungsgemäßen Phosphatierung kann, gegebenenfalls nach einer Zwischenspülung, eine passivierende Nachbehandlung folgen. Für eine solche passivierende Nachbehandlung waren chromsäure-haltige Behandlungsbäder weit verbreitet. Aus Gründen des Arbeits- und Umweltschutzes sowie aus Entsorgungsgründen besteht jedoch die Tendenz, diese chromhaltigen Passivier- bäder durch chromfreie Behandlungsbäder zu ersetzen. Hierfür sind rein anorganische Bäder, insbesondere auf der Basis von Zirkonverbindungen, oder auch organische Bäder, beispielsweise auf Basis von Poly(vinylphenolen), bekannt. Zwischen dieser Nachpassivierung und der sich üblicherweise anschließenden Elektrotauchlackierung wird in der Regel eine Zwischenspülung mit vollentsalztem Wasser durchgeführt.The phosphating according to the invention may, optionally after an intermediate rinse, be followed by a passivating after-treatment. For such a passivating aftertreatment, chromic acid-containing treatment baths were widely used. For reasons of labor and environmental protection as well as disposal reasons, however, there is a tendency to replace these chromium-containing passivation baths with chrome-free treatment baths. For this purpose, purely inorganic baths, in particular based on zirconium compounds, or organic baths, for example based on poly (vinylphenols), known. Between this post-passivation and the usually subsequent electrocoating, an intermediate rinse with demineralized water is generally carried out.
Wie die nachfolgenden experimentellen Ergebnisse zeigen, ist die Wirksamkeit von H2O2 als Beschleuniger im Tauchphosphatierverfahren für Stahl nicht ausreichend. Auf Stahl werden keine einwandfreien geschlossenen Phosphatschichten erzeugt. Ein Zusatz einer aliphatischen chelatbildenden Carbonsäure, hier beispielsweise von Zitronensäure, verbessert die Beschleunigerwirkung - -As the following experimental results show, the effectiveness of H 2 O 2 as an accelerator in the immersion phosphating process for steel is not sufficient. On steel, no perfect closed phosphate layers are produced. Addition of an aliphatic chelating carboxylic acid, here for example citric acid, improves the accelerator effect - -
beträchtlich. Ab einer H2θ2-Konzentration von 15 mg/l werden Schichtgewichte im besonders erwünschten Bereich unterhalb von 2,5 g/m2 erhalten. Rostbildung wird nicht beobachtet. Der Zusatz der Hydroxycarbonsäure mit ihren komplexbildenden Eigenschaften stabilisiert also nicht nur das H2O2, sondern unterstützt gleichzeitig dessen Beschleunigerwirkung.considerably. Starting at an H 2 O 2 concentration of 15 mg / l, layer weights in the particularly desired range below 2.5 g / m 2 are obtained. Rust formation is not observed. The addition of hydroxycarboxylic acid with its complex-forming properties thus not only stabilizes the H 2 O 2 , but also supports its accelerator effect.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die erfindungsgemäßen Phosphatierverfahren sowie Vergleichsverfahren wurden an kaltgewalzten Stahlblechen, wie sie im Automobilbau Verwendung finden, überprüft. Dabei wurde folgender, in der Karosseriefertigung üblicher, Verfahrensgang als Tauchverfahren ausgeführt:The phosphating methods according to the invention and comparison methods were tested on cold-rolled steel sheets, such as those used in the automotive industry. The following process, which is customary in bodywork, was carried out as a dipping process:
1. Reinigen mit einem alkalischen Reiniger (Ridoline^ 1562, Henkel KGaA), Ansatz 4 % in Stadtwasser, 6O0C, 5 Minuten Tauchen.1. Clean with an alkaline cleaner (Ridoline ^ 1562, Henkel KGaA), approach 4% in city water, 6O 0 C, 5 minutes of dipping.
2. Spülen mit Stadtwasser, Raumtemperatur, 1 Minute.2. Rinse with city water, room temperature, 1 minute.
3. Aktivieren mit einem Titanphosphat-haltigen Aktiviermittel (Fixodine^ 950, Henkel KGaA), Ansatz 0,5 % in vollentsalztem Wasser, Raumtemperatur, 1 Minute Tauchen.3. Activate with a titanium phosphate-containing activator (Fixodine ^ 950, Henkel KGaA), batch 0.5% in demineralized water, room temperature, 1 minute dipping.
4. Phosphatieren (3 Minuten Tauchen) mit Phosphatierbäder gemäß Tabelle 1. Temperatur 52°C. Außer den in Tabelle 1 genannten Kationen enthielten die Phosphatierbäder lediglich Natriumionen zum Einstellen der freien Säure. Unter Punktzahl der freien Säure wird der Verbrauch in ml an 0,1-normaler Natronlauge verstanden, um 10 ml Badlösung bis zu einem pH-Wert von 3,6 zu titrieren. Analog gibt die Punktzahl der Gesamtsäure den Verbrauch in ml bis zu einem pH-Wert von 8,5 an.4. Phosphate (3 minutes dipping) with phosphating baths according to Table 1. Temperature 52 ° C. In addition to the cations listed in Table 1, the phosphating baths contained only sodium ions to adjust the free acid. Free acid score is taken to mean the consumption in ml of 0.1 N sodium hydroxide to titrate 10 ml of bath solution to a pH of 3.6. Analogously, the total acid score indicates consumption in ml up to a pH of 8.5.
5. Spülen mit vollentsalztem Wasser.5. Rinse with demineralized water.
6. Trocknen an der Luft6. Drying in the air
Die flächenbezogene Masse ("Schichtgewicht" = SG) wurde durch Ablösen in 5 böiger Chromsäurelösung bestimmt gemäß DIN 50942. - -The basis weight ("layer weight" = SG) was determined by peeling in 5 greasy chromic acid solution according to DIN 50942. - -
Tabelle 1 : Phosphatierparameter und Ergebnisse Zusammensetzung Phosphatierbad:Table 1: Phosphating parameters and results Composition of phosphating bath:
Zn: 1 ,1 g/lZn: 1, 1 g / l
Mn: 0,6 g/lMn: 0.6 g / l
Ni: 0,8 g/lNi: 0.8 g / l
PO4 3": 17 g/l (alle Phosphate sowie freie Phosphorsäure als PO4 3" gerechnet)PO 4 3 " : 17 g / l (all phosphates and free phosphoric acid calculated as PO 4 3" )
NO3 ": 0,5 g/lNO 3 " : 0.5 g / l
SiF6 2": 1 ,0 g/lSiF 6 2 " : 1, 0 g / l
Beschleuniger und Zitronensäure gemäß nachfolgender TabelleAccelerator and citric acid according to the following table
Freie Säure: 0,7 Punkte oder (als Vergleich) 1 ,2 PunkteFree acidity: 0.7 points or (as a comparison) 1, 2 points
Gesamtsäure: 25 Punkte Total acidity: 25 points
H 06807 T -IS-H 06807 T-IS
Schichtgewichtsbestimmung und Phosphatschicht-Beurteilung bei verschiedenen Verfahrenseinstellungen:Coating weight determination and phosphate layer assessment at different process settings:
- - - -
*' FS = „freie Säure"; n.g. = nicht geschlossen. / i.O. = in Ordnung. * 'FS =' free acid '; ng = not closed. / OK = fine.
Vergleichsbeispiele 16 und 17 zeigen, dass bei Verwendung von Nitrit oder Hydroxylamin als Beschleuniger auch ohne Zusatz einer chelatbildenden Carbonsäure ein zufriedenstellendes Phosphatierergebnis erhalten wird. Wünscht man jedoch, beispielsweise aus ökologischen Gründen, als Beschleuniger H2O2 einzusetzen, erhält man bei einem Gehalt an freier Säure von maximal einem Punkt nur mit Zusatz der chelatbildenden Carbonsäure ein zufriedenstellendes Phosphatierergebnis. Erhöht man den Gehalt an „freier Säure" auf 1 ,2 Punkte, tritt auch bei einer Kombination Zitronensäure/ H2O2 Rostbildung auf (Vergl. 13 bis 15).Comparative Examples 16 and 17 show that when using nitrite or hydroxylamine as accelerator, a satisfactory phosphating result is obtained even without the addition of a chelating carboxylic acid. However, if it is desired, for example for ecological reasons, to use H2O2 as the accelerator, a satisfactory phosphating result is obtained with a free acid content of at most one point only with the addition of the chelating carboxylic acid. If the content of "free acid" is increased to 1, 2 points, rust formation also occurs with a combination of citric acid / H 2 O 2 (compare 13 to 15).
Der Unterschied in der Beschleunigerwirkung wird auch in Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen deutlich: Abbildung 1 zeigt Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen einer Phosphatschicht nach Vergleichsbeispiel 6, Abbildung 2 Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen einer Phosphatschicht nach Beispiel 1. In letzterem Fall werden deutlich kleinere und kompaktere Phosphatkristalle in einer geschlossenen Phosphatschicht erhalten. The difference in the accelerator effect is also evident in scanning electron micrographs: Figure 1 shows scanning electron micrographs of a phosphate layer according to Comparative Example 6, Figure 2 Scanning electron micrographs of a phosphate layer according to Example 1. In the latter case, significantly smaller and more compact phosphate crystals are obtained in a closed phosphate layer ,
- -- -
Abbildungsunterschriften:Captions:
Abbildung 1 :Illustration 1 :
Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen einer Phosphatschicht nach Vergleichsbeispiel 6Scanning electron micrographs of a phosphate layer of Comparative Example 6
Abbildung 2:Figure 2:
Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen einer Phosphatschicht nach Beispiel 1 Scanning electron micrographs of a phosphate layer according to Example 1

Claims

- -Patentansprüche - Patent claims
1. Saure, wässrige Phosphatierlösung, enthaltend 0,2 bis 3 g/l Zink(ll)ionen,1. Acid, aqueous phosphating solution containing 0.2 to 3 g / l of zinc (II) ions,
3 bis 50 g/l Phosphationen, berechnet als PO43 to 50 g / l phosphate ions, calculated as PO4
15 bis 50 mg/l Wasserstoffperoxid oder eine äquivalente Menge einer Wasserstoffperoxid-abspaltenden Substanz,15 to 50 mg / l of hydrogen peroxide or an equivalent amount of hydrogen peroxide-releasing substance,
0,3 bis 1 ,5 g/l einer oder mehrerer aliphatischer chelatbildender Carbonsäuren mit 2 bis 7 C-Atomen, die einen Gehalt an freier Säure von maximal einem Punkt aufweist.0.3 to 1, 5 g / l of one or more aliphatic chelating carboxylic acids having 2 to 7 carbon atoms, which has a free acid content of not more than one point.
2. Phosphatierlösung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aliphatische chelatbildende Carbonsäure mindestens zwei Carboxylgruppen sowie mindestens eine Hydroxygruppe aufweist, die nicht Teil einer Carboxylgruppe ist.2. phosphating solution according to claim 1, characterized in that the aliphatic chelating carboxylic acid has at least two carboxyl groups and at least one hydroxyl group which is not part of a carboxyl group.
3. Phosphatierlösung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aliphatische chelatbildende Carbonsäure ausgewählt ist aus Tartronsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Zitronensäure.3. phosphating solution according to claim 2, characterized in that the aliphatic chelating carboxylic acid is selected from tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid.
4. Phosphatierlösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 20 bis 35 mg/l Wasserstoffperoxid oder eine äquivalente Menge einer Wasserstoffperoxid-abspaltenden Substanz enthält. 4. phosphating according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that it contains 20 to 35 mg / l of hydrogen peroxide or an equivalent amount of a hydrogen peroxide-releasing substance.
- -- -
5. Phosphatierlösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein oder mehrere der folgenden Kationen enthält:5. phosphating solution according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that it additionally contains one or more of the following cations:
0,1 bis 4 g/l Mangan(ll),0.1 to 4 g / l manganese (II),
0,2 bis 2,5 g/l Magnesium(ll),0.2 to 2.5 g / l magnesium (II),
0,2 bis 2,5 g/l Calcium(ll),0.2 to 2.5 g / l calcium (II),
0,002 bis 0,2 g/l Kupfer(ll),From 0.002 to 0.2 g / l of copper (II),
0,1 bis 2 g/l Cobalt(ll),0.1 to 2 g / l cobalt (II),
0,1 bis 2,5 g/l Nickel(ll).0.1 to 2.5 g / l nickel (II).
6. Phosphatierlösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 4 g/l Manganionen, 0,002 bis 0,2 g/l Kupferionen und nicht mehr als 0,05 g/l Nickelionen enthält.6. phosphating solution according to claim 5, characterized in that it contains 0.1 to 4 g / l manganese ions, 0.002 to 0.2 g / l copper ions and not more than 0.05 g / l nickel ions.
7. Phosphatierlösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 4 g/l Manganionen und 0,1 bis 2,5 g/l Nickelionen enthält.7. phosphating solution according to claim 5, characterized in that it contains 0.1 to 4 g / l manganese ions and 0.1 to 2.5 g / l nickel ions.
8. Phosphatierlösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,4 bis 2 g/l, vorzugsweise 0,5 bis 1 ,5 g/l Zinkionen enthält.8. phosphating according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that it contains 0.4 to 2 g / l, preferably 0.5 to 1, 5 g / l zinc ions.
9. Phosphatierlösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich freies und/oder komplexes Fluorid in Mengen bis zu 2,5 g/l Gesamtfluorid, davon bis zu 750 mg/l freies Fluorid, jeweils gerechnet als F", enthält.9. phosphating according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that they additionally free and / or complex fluoride in amounts up to 2.5 g / l of total fluoride, of which up to 750 mg / l of free fluoride, each calculated as F " , contains.
10. Wässriges Konzentrat, das nach Verdünnen mit Wasser um einen Faktor zwischen 10 und 100 und gegebenenfalls Einstellen der feien Säure auf einem Wert von maximal einem Punkt, des pH-Wertes auf einen Arbeitsbereich zwischen 2,7 und 3,6 und Einstellen der Konzentration von H2O2 oder einer H2O2-abspaltenden Substanz eine Phosphatierlösung nach einem oder - -10. Aqueous concentrate which, after dilution with water, has a factor of between 10 and 100 and where appropriate adjusts the acidity to a maximum of one point, the pH to a working range between 2.7 and 3.6 and adjusting the concentration of H 2 O 2 or a H 2 O 2 -sabspenden substance a phosphating solution after one or - -
mehreren der Ansprüche 1 bis 9 ergibt.several of claims 1 to 9 results.
11. Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl und/oder aus Aluminium, bei dem man die Metalloberflächen durch Spritzen oder Tauchen oder durch eine Kombination hiervon für eine Zeit zwischen 3 Sekunden und 8 Minuten mit einer Phosphatierlösung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 in Berührung bringt. 11. A method of phosphating metal surfaces of steel, galvanized or alloy galvanized steel and / or aluminum, comprising spraying or dipping the metal surfaces or by a combination thereof for a time between 3 seconds and 8 minutes with a phosphating solution according to one or more of of claims 1 to 9 brings into contact.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2503025T3 (en) * 2011-03-22 2013-12-31 Henkel Ag & Co Kgaa Multi-step corrosion-resistant treatment of metallic workpieces having at least partially zinc or zinc alloy surfaces
CN104278261B (en) * 2013-07-12 2017-11-07 王恩栋 Environment-friendly type Phosphoric Acid Concentration liquid and application for derusting and phosphatization
RU2572688C1 (en) * 2014-09-10 2016-01-20 Закрытое акционерное общество "ФК" Solution for metal surface phosphating
US10113070B2 (en) 2015-11-04 2018-10-30 Ppg Industries Ohio, Inc. Pretreatment compositions and methods of treating a substrate
CN109504838A (en) * 2018-12-25 2019-03-22 宁波淡水谷金属制线有限公司 A kind of wire heat treatment process
CN109504958A (en) * 2018-12-25 2019-03-22 宁波淡水谷金属制线有限公司 A kind of steel surface acid washing phosphorization technique
WO2022135778A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 M-M-Morant-Gmbh Chromium(vi)-free coating agent for metals
CN113817973B (en) * 2021-09-23 2022-12-27 马鞍山钢铁股份有限公司 Surface treatment liquid for improving surface oxidation and coating performance of alloyed galvanized hot forming steel, hot forming steel plate, preparation method and application
CN113832425B (en) * 2021-09-23 2022-12-27 马鞍山钢铁股份有限公司 Zinc-magnesium-aluminum plated steel plate with excellent blackening resistance and adhesive property and preparation method thereof
CN113755777B (en) * 2021-09-23 2023-01-24 马鞍山钢铁股份有限公司 Environment-friendly surface-treated galvanized steel sheet and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1591039A (en) * 1977-05-03 1981-06-10 Pyrene Chemical Services Ltd Processes and compositions for coating metal surfaces
US5268041A (en) * 1990-04-27 1993-12-07 Metallgesellschaft Ag Process for phosphating metal surfaces
EP0866888A1 (en) * 1995-11-30 1998-09-30 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Method of phosphating metal surfaces

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2516139A (en) * 1948-12-08 1950-07-25 American Chem Paint Co Method of and material for treating ferriferous metal surfaces with manganese phosphate coating solutions
DE805343C (en) * 1950-01-31 1951-05-17 American Chem Paint Co Process for the production of phosphate coatings on metals, especially iron and steel
DE1208599B (en) * 1959-11-27 1966-01-05 Metallgesellschaft Ag Process for applying phosphate coatings to metals
US3307979A (en) * 1965-10-11 1967-03-07 Lubrizol Corp Phosphating solutions
US3458364A (en) * 1968-05-01 1969-07-29 Lubrizol Corp Method for phosphating ferrous metals
DE2342558C3 (en) * 1973-08-23 1982-11-11 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Process for phosphating metals
GB1415999A (en) * 1973-05-29 1975-12-03 Pyrene Chemical Services Ltd Process for forming phosphate coatings
JPS5935681A (en) * 1982-08-24 1984-02-27 Nippon Paint Co Ltd Method for phosphating metallic surface for coating by cationic electrodeposition
DE3244715A1 (en) * 1982-12-03 1984-06-07 Gerhard Collardin GmbH, 5000 Köln METHOD FOR PHOSPHATING METAL SURFACES, AND BATH SOLUTIONS SUITABLE FOR THIS
DE3408577A1 (en) * 1984-03-09 1985-09-12 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt METHOD FOR PHOSPHATING METALS
US5236565A (en) * 1987-04-11 1993-08-17 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process of phosphating before electroimmersion painting
DE4013483A1 (en) * 1990-04-27 1991-10-31 Metallgesellschaft Ag METHOD FOR PHOSPHATING METAL SURFACES
DE4243214A1 (en) * 1992-12-19 1994-06-23 Metallgesellschaft Ag Process for the production of phosphate coatings
US6023103A (en) * 1994-11-15 2000-02-08 Formfactor, Inc. Chip-scale carrier for semiconductor devices including mounted spring contacts
DE19511573A1 (en) * 1995-03-29 1996-10-02 Henkel Kgaa Process for phosphating with metal-containing rinsing
DE19538778A1 (en) * 1995-10-18 1997-04-24 Henkel Kgaa Layer weight control in hydroxylamine-accelerated phosphating systems
CA2300276A1 (en) * 1997-08-06 1999-02-18 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Phosphating method accelerated by n-oxides
DE10110833B4 (en) * 2001-03-06 2005-03-24 Chemetall Gmbh Process for applying a phosphate coating and use of the thus phosphated metal parts
DE10310680A1 (en) * 2003-03-12 2004-09-23 Henkel Kgaa Phosphating by spraying with an aqueous acid phosphating solution useful for phosphating metal surfaces
DE10323305B4 (en) * 2003-05-23 2006-03-30 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces with a phosphating solution containing hydrogen peroxide, phosphating solution and use of the treated articles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1591039A (en) * 1977-05-03 1981-06-10 Pyrene Chemical Services Ltd Processes and compositions for coating metal surfaces
US5268041A (en) * 1990-04-27 1993-12-07 Metallgesellschaft Ag Process for phosphating metal surfaces
EP0866888A1 (en) * 1995-11-30 1998-09-30 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Method of phosphating metal surfaces

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2007039015A1 *

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Publication number Publication date
CN101278075A (en) 2008-10-01
CN101278075B (en) 2012-05-16
RU2008116542A (en) 2009-11-10
US20090071573A1 (en) 2009-03-19
RU2428518C2 (en) 2011-09-10
WO2007039015A1 (en) 2007-04-12
ZA200802778B (en) 2008-12-31
DE102005047424A1 (en) 2007-04-05

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