EP2631333A1 - Pre-treatment of zinc surfaces before passivation - Google Patents

Pre-treatment of zinc surfaces before passivation Download PDF

Info

Publication number
EP2631333A1
EP2631333A1 EP12156863.8A EP12156863A EP2631333A1 EP 2631333 A1 EP2631333 A1 EP 2631333A1 EP 12156863 A EP12156863 A EP 12156863A EP 2631333 A1 EP2631333 A1 EP 2631333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
acid
soluble
component
composition according
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.)
Withdrawn
Application number
EP12156863.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Arnold
Michael Wolpers
Marcel Roth
Uta Sundermeier
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.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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 Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Priority to EP12156863.8A priority Critical patent/EP2631333A1/en
Priority to HUE16175371A priority patent/HUE038740T2/en
Priority to ES13705479.7T priority patent/ES2624195T3/en
Priority to EP16175371.0A priority patent/EP3093370B1/en
Priority to CA2864467A priority patent/CA2864467C/en
Priority to EP13705479.7A priority patent/EP2817434B1/en
Priority to ES16175371.0T priority patent/ES2658337T3/en
Priority to PL16175371T priority patent/PL3093370T3/en
Priority to JP2014558113A priority patent/JP6526968B2/en
Priority to PL13705479T priority patent/PL2817434T3/en
Priority to KR1020147026388A priority patent/KR102095832B1/en
Priority to HUE13705479A priority patent/HUE033958T2/en
Priority to CN201380010446.6A priority patent/CN104185693B/en
Priority to AU2013224115A priority patent/AU2013224115B2/en
Priority to PCT/EP2013/053522 priority patent/WO2013124400A1/en
Publication of EP2631333A1 publication Critical patent/EP2631333A1/en
Priority to US14/466,377 priority patent/US10227686B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/05Chemical 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
    • C23C22/06Chemical 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
    • C23C22/07Chemical 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
    • C23C22/08Orthophosphates
    • C23C22/18Orthophosphates containing manganese cations
    • C23C22/182Orthophosphates containing manganese cations containing also zinc cations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/05Chemical 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
    • C23C22/06Chemical 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
    • C23C22/34Chemical 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/05Chemical 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
    • C23C22/60Chemical 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 alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/73Chemical 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 characterised by the process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/78Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/82After-treatment
    • C23C22/83Chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/40Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium

Definitions

  • the present invention relates to a wet-chemical pretreatment of zinc surfaces prior to the application of a corrosion-protective coating.
  • the wet-chemical pretreatment causes the deposition of a thin inorganic coating consisting essentially of oxidic and / or metallic iron.
  • a layer of iron applied according to the invention - referred to below as icing - requires an improvement in the achievable corrosion protection of wet-chemical conversion coatings known from the prior art on zinc surfaces.
  • the icing causes both a reduction in the contact corrosion of assembled metallic components which have zinc and iron surfaces and a reduction of the corrosive paint infiltration at cutting edges of galvanized steel strip with lacquer layer structure.
  • the invention relates to an alkaline composition for icing containing a source of iron ions, a reducing agent based on oxo acids of the elements nitrogen and phosphorus and water-soluble organic carboxylic acids having an amino group in ⁇ -, ⁇ -, or ⁇ -position to the acid group and / or their water-soluble salts.
  • the metallic zinc coatings which are applied to the steel strip either electrolytically or by hot dip coating, impart a cathodic protective effect which permits active dissolution of the nobler core material by mechanically causing injuries to the material Zinc coating effectively prevented.
  • the prior art describes various pretreatments that address the problem of edge protection.
  • An essential strategy is to improve the paint adhesion of the organic barrier layer on the surface-treated steel strip.
  • the German Offenlegungsschrift teaches DE 197 33 972 A1 a process for the alkaline passivating pretreatment of galvanized and alloy-galvanized steel surfaces in strip lines.
  • the surface-treated steel strip is brought into contact with an alkaline treatment agent containing magnesium ions, iron (III) ions and a complexing agent.
  • the zinc surface is passivated thereby forming the corrosion protection layer.
  • Such a passivated surface offers according to the teaching of DE19733972 already a paint adhesion, which is comparable to nickel and cobalt-containing processes.
  • this pretreatment can be followed by further treatment steps such as chromium-free post-passivation to improve the corrosion protection before the paint system is applied.
  • the alkaline passivation serves primarily to improve the corrosion protection of chromium-free conversion coatings.
  • the aim is to achieve an alkaline cleaning step that leads to alkaline passivation and subsequent acidic passivation to provide a coating base which is comparable to zinc phosphating and protects against corrosion.
  • the pursued DE 10 2007 021 364 A1 the goal by means of electroless metal cations without electroless deposition to realize a thin metallic coating layer on galvanized steel surfaces, which together with a subsequent passivation to significantly reduce corrosion at cut edges and bimetallic contacts of cut and assembled surface-coated strip steel should make.
  • the icing and tinning of galvanized and alloy-galvanized steel strip is proposed to improve the edge protection.
  • the icing preferably acidic compositions containing iron ions, a complexing agent with oxygen and / or nitrogen ligands and phosphinic acid are used as the reducing agent.
  • the object of the present invention is to further develop the icing of metallic components having zinc surfaces such that, in conjunction with subsequent wet-chemical conversion coatings, improved corrosion protection and paint adhesion on the zinc surfaces results, in particular the edge protection is to be improved at cutting edges of galvanized steel surfaces ,
  • Water solubility in the context of the present invention means that the solubility of the compound at a temperature of 25 ° C and a pressure of 1 bar in deionized water with a conductivity of less than 1 ⁇ Scm -1 is greater than 1 g / l.
  • oxidation level is meant, according to the invention, the hypothetical charge of an atom resulting from the number of electrons of the atom compared to its atomic number that the corresponding atom hypothesizes when electrons are attributed due to the electronegativity of the elements forming the molecule or salt with the higher electronegativity element combining all the electrons it shares with the elements of lower electronegativity, while the electrons be shared by the same elements, each half be awarded to the one and the other half to the other atom.
  • surfaces of galvanized steel and alloy-galvanized steel are considered as zinc surfaces in addition to surfaces of metallic zinc if the zinc coating is at least 5 g / m 2 based on the element zinc and the proportion of zinc in the zinc layer on the steel is at least 40 at% ,
  • the source of iron ions dissolved in water are all compounds which release iron ions in water.
  • one or more water-soluble salts of di- or trivalent iron in a composition according to the invention serve as a source of iron ions dissolved in water, wherein the use of water-soluble salts of divalent iron ions is preferred, such as, for example, iron (II) nitrate or iron (II) sulfate.
  • Particularly suitable water-soluble compounds are the corresponding salts of the ⁇ -hydroxycarboxylic acids having not more than 8 carbon atoms, which in turn are preferably selected from salts of polyhydroxymonocarboxylic acid, polyhydroxydicarboxylic acid each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or ⁇ -hydroxybutyric acid.
  • compositions according to the invention for a sufficiently fast kinetics of icing from aqueous solution, preference is given to compositions according to the invention in which at least 0.1 g / l, preferably at least 1 g / l, particularly preferably at least 2 g / l, of iron ions dissolved in the aqueous phase are included.
  • additional amounts of dissolved iron ions initially cause a further increase in the deposition kinetics, so that, depending on the duration of the application process-related application, a different minimum amount of iron ions in the composition of the invention is opportune.
  • the composition preferably contains at least 3 g / l of iron ions.
  • the upper limit for the amount of iron ions is primarily determined by the stability of the composition and is preferably 50 g / l for a composition according to the invention.
  • the amounts with respect to the iron ions in a composition according to the invention of course relate to the amount of iron ions available for the icing and thus to the amount of iron ions dissolved in the aqueous phase, for example in hydrated and / or complexed form. Iron ions in non-freezing form, ie for example, bound in undissolved iron salts do not contribute to the proportion of iron ions in the composition of the invention.
  • the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is not greater than 2: 1. Above this molar ratio, the accelerating effect of the organic carboxylic acids according to component b) decreases Icing already noticeable. Particular preference is therefore given to compositions according to the invention in which the abovementioned molar ratio is not greater than 1: 1. Conversely, a reduction of the aforementioned molar ratio below 1: 12 with a constant amount of iron ions, ie a further increase in the proportion of component b), causes no appreciable additional acceleration in the icing of zinc surfaces. Therefore, such compositions according to the invention are preferred in which the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is at least 1: 12, preferably at least 1: 8.
  • compositions according to the invention are particularly suitable for producing uniform and adequate iron coating layers on zinc surfaces in a time interval typical for wet-chemical pretreatment.
  • those compositions are preferred according to the invention in which the organic carboxylic acids and / or their salts according to component b) are selected from water-soluble ⁇ -amino acids and their water-soluble salts, in particular from ⁇ -amino acids and their water-soluble salts, in addition to amino and carboxyl Groups have exclusively hydroxyl groups and / or carboxamide groups, wherein the ⁇ -amino acids preferably have not more than 7 carbon atoms.
  • a composition according to the invention contains as component b) lysine, serine, threonine, alanine, glycine, aspartic acid, glutamic acid, glutamine and / or their water-soluble salts, particularly preferably lysine, glycine, glutamic acid, glutamine and / or their water-soluble salts, especially preferred is glycine and / or its water-soluble salts.
  • an alkaline composition for the pretreatment of metallic surfaces having zinc surfaces is preferred according to the invention, for which the proportion of glycine and / or its water-soluble salts of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and / or their water-soluble salts at least 50 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, particularly preferably at least 90 wt .-% is.
  • compositions according to the invention have reducing properties and thus bring about rapid and homogeneous icing of the zinc surfaces brought into contact with the composition according to the invention.
  • compositions according to the invention are used for the icing, which contain at least one oxo acid of phosphorus with at least one phosphorus atom in a middle oxidation state and their water-soluble salts as component c).
  • the molar ratio of iron ions to oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) and their water-soluble salts is for economic reasons at least 1:10, preferably at least 1: 6.
  • the relative proportion of these compounds should be Component c) be sufficiently large for a sufficient icing of the zinc surfaces.
  • the aforementioned molar ratio in a composition according to the invention is not greater than 3: 1, more preferably not greater than 2: 1. It is further preferred if the proportion of oxo acids of phosphorus in a composition according to the invention based on the total amount of Components c) at least 50 mol .-%, particularly preferably at least 80 mol .-% is.
  • the compounds according to component c) of a composition according to the invention are preferably selected from hyposalphurous acid, hypos nitric acid, nitrous acid, hypophosphoric acid, hypodiphosphonic acid, diphosphoric (III, V) acid, phosphonic acid, diphosphonic acid and phosphinic acid and their water-soluble salts, phosphinic acid and their water-soluble salts are particularly preferred.
  • composition according to the invention therefore preferably additionally contains chelating complexing agents with oxygen and / or nitrogen ligands which do not contain water-soluble carboxylic acids according to component b) of the invention Compositions are.
  • Particularly preferred in this context are compositions according to the invention which contain as additional component d) one or more such complexing agents which are selected from water-soluble ⁇ -hydroxycarboxylic acids which have at least one hydroxyl and one carboxyl group and no water-soluble organic carboxylic acids according to component b ), as well as from their water-soluble salts.
  • the water-soluble ⁇ -hydroxycarboxylic acids according to component d) preferably have not more than 8 carbon atoms and are in particular selected from polyhydroxymonocarboxylic acids and / or polyhydroxydicarboxylic acids each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or ⁇ -hydroxybutyric acid and from their water-soluble salts, most preferably selected from lactic acid and / or 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoic acid and from their water-soluble salts.
  • a particularly effective formulation of the inventive composition with the aforementioned complexing agents according to component d) has a molar ratio of iron ions to water-soluble ⁇ -hydroxycarboxylic acids and their water-soluble salts of at least 1: 4, preferably of at least 1: 3, but not greater than 2: 1, preferably not greater than 1: 1.
  • reducing accelerators can be used, which are known to those skilled in the art in the phosphating. These include hydrazine, hydroxylamine, nitroguanidine, N-methylmorpholine N-oxide, glucoheptonate, ascorbic acid and reducing sugars.
  • the pH of the alkaline composition according to the invention is preferably not greater than 11.0, more preferably preferably not greater than 10.5, particularly preferably not greater than 10.0.
  • compositions according to the invention may additionally contain surface-active compounds, preferably nonionic surfactants, in order to bring about additional purification and activation of the metal surfaces, so that homogeneous icing on the zinc surfaces is additionally promoted.
  • the nonionic surfactants are preferably selected from one or more ethoxylated and / or propoxylated C 10 -C 18 fatty alcohols having a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, more preferably ethoxy and / or propoxy, some with an alkyl radical, more preferably with a Methyl, ethyl, propyl, butyl radical end-capped can.
  • the proportion of nonionic surfactants in a composition according to the invention is preferably at least 0.01 g / l, more preferably at least 0.1 g / l, for sufficient cleaning and activation of the metal surfaces, and for economic reasons preferably not more than 10 g / l nonionic surfactants are included.
  • compositions according to the invention do not contain zinc ions in an amount for which the ratio of the total molar fraction of zinc ions and iron ions to the total molar fraction of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and water-soluble organic ⁇ -hydroxycarboxylic acids according to component d) and their respective water-soluble salts greater than 1: 1, more preferably greater than 2: 3.
  • the present invention is further characterized in that no further heavy metals have to be added to a composition according to the invention in order to provide improved corrosion protection on the zinc surfaces as part of the icing in cooperation with a subsequent wet chemical conversion treatment.
  • a composition according to the invention therefore preferably contains less than 50 ppm total of metal ions of the elements Ni, Co, Mo, Cr, Ce, V and / or Mn, particularly preferably less than 10 ppm, particularly preferably less than 1 ppm of these elements.
  • composition according to the invention preferably contains less than 1 g / l of water-soluble or water-dispersible organic polymers, since carryover of polymeric constituents from the pretreatment for icing into subsequent baths for wet-chemical conversion treatment may adversely affect the formation of the conversion layer.
  • water-soluble or water-dispersible polymers are understood as meaning organic compounds which remain in the retentate in an ultrafiltration with a nominal cutoff limit (NMWC) of 10,000 ⁇ .
  • step ii) first of all, a coating layer consisting essentially of oxidic and / or metallic iron is produced on the zinc surfaces ("icing").
  • the metallic component which may be, for example, surfaces of iron, steel and / or aluminum, such an inorganic layer is not detectable.
  • the specific deposition of the passive layer on the zinc surfaces leads in the process according to the invention, in which the icing a passivating wet chemical conversion treatment, surprisingly to a significant improvement in paint adhesion properties of these surfaces and effectively prevents the corrosion of cut edges of galvanized steel and the contact corrosion of the zinc surfaces connected ferrous metals.
  • a passivating wet-chemical conversion treatment is a standard procedure in the steel and automotive industry for pre-treatment before an organic topcoat composition.
  • the metallic component has galvanized steel surfaces.
  • the method in the treatment of galvanized steel strip as it provides excellent edge corrosion protection, and of components consisting of mixed composite and / or assembled metallic components made of galvanized steel, iron and / or steel and possibly aluminum, as it the contact corrosion is greatly reduced.
  • the alkaline cleaning step i) in the process according to the invention is optional and necessary when the surfaces of zinc have impurities in the form of salts and fats, for example drawing fats and corrosion protection oils.
  • step ii) of the process according to the invention wherein the manner of bringing into contact with the alkaline composition according to the invention is not restricted in terms of process technology to a particular method.
  • the zinc surfaces are contacted by dipping or spraying with the composition according to the invention for freezing.
  • the metallic component is for at least 3 seconds, but not more than 4 minutes at a temperature of at least 30 ° C, more preferably at least 40 ° C, but not more than 70 ° C, more preferably not more than 60 ° C brought into contact with an alkaline composition according to the invention.
  • the compositions according to the invention cause an icing of the zinc surfaces.
  • the formation of icing is self-limiting, ie with increasing icing of the zinc surfaces, the deposition rate of iron decreases.
  • the preferred treatment or contact times should be selected in the method according to the invention so that the layer of iron is at least 20 mg / m 2 based on the element iron.
  • the treatment and contact times for the realization of such a minimum layer coverage vary depending on the type of application and depend in particular on the flow of the aqueous fluids acting on the metal surface to be treated.
  • the formation of icing in processes in which the composition is applied by spraying faster than in immersion applications.
  • the coating compositions according to the invention do not produce any layer deposits on iron significantly above 300 mg / m 2, based on the element iron, due to the self-limiting freezing.
  • the coating of iron on the zinc surfaces can be determined after dissolution of the coating by means of a spectroscopic method which is described in the examples of the present invention.
  • step ii) of the method according to the invention is preferably carried out without external current, ie without applying an external voltage source to the metallic component.
  • a passivating wet-chemical conversion treatment takes place subsequently to step ii) with or without an intermediate rinsing step.
  • Wet-chemical conversion treatment is understood according to the invention as bringing into contact at least the zinc surfaces of the metallic component with an aqueous composition which produces a passivating and substantially inorganic conversion coating on the treated zinc surfaces.
  • a conversion coating is any inorganic coating on the metallic zinc substrate which does not represent an oxide or hydroxide coating whose cationogenic main constituent is zinc ions.
  • a conversion coating may therefore be a zinc phosphate layer.
  • a passivating wet chemical conversion treatment is carried out in step iii) by bringing into contact with an acidic aqueous composition which has a total of at least 5 ppm but not more than 1500 ppm total of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti , Si and / or Hf based on the aforementioned elements, and preferably water-soluble inorganic compounds which release fluoride ions, for example, fluorocomplexes, hydrofluoric acid and / or metal fluorides.
  • step iii) of the process according to the invention which contain as water-soluble compounds of the elements zirconium, titanium and / or hafnium only water-soluble compounds of the elements zirconium and / or titanium, more preferably water-soluble compounds of the element zirconium.
  • both compounds which dissociate in aqueous solution into anions of fluorocomplexes of the elements titanium and / or zirconium for example H 2 ZrF 6 , K 2 ZrF 6 , Na 2 ZrF 6 and (NH 4 ) 2 ZrF 6 and the analogous titanium compounds, as well as fluorine-free compounds of the elements zirconium and / or titanium, for example (NH 4 ) 2 Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ), in acidic aqueous compositions used in step iii) of the method according to the invention.
  • fluorine-free compounds of the elements zirconium and / or titanium for example (NH 4 ) 2 Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ), in acidic aqueous compositions used in step iii) of the method according to the invention.
  • the acidic aqueous composition containing a total of at least 5 ppm but not more than 1500 ppm total of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti, Si and / or Hf with respect to the aforementioned elements is preferred chromium-free, ie it contains less than 10 ppm, preferably less than 1 ppm of chromium, in particular no chromium (VI).
  • a zinc phosphating is carried out in step iii), wherein the presence of the heavy metals Ni and / or Cu in the zinc phosphating can largely be dispensed with due to the previous icing of the zinc surfaces of the metallic component in step ii).
  • the icing of the zinc surfaces thus provides for subsequent zinc phosphating the unexpected advantage that results for such phosphated zinc surfaces corrosion protection and paint adhesion, which is comparable to the Zinkphosphatleiter of iron or steel surfaces.
  • the pretreated metallic components which have surfaces of zinc directly resulting from a method according to the invention, are then preferably provided with an organic covering layer, with or without an intermediate rinsing and / or drying step.
  • the first cover layer in the pretreatment of already cut, formed and assembled components is usually an electrodeposition paint, more preferably a cathodic dip.
  • organic primer coatings are preferably applied as the first organic cover layer in the anticorrosive or decorative coating of galvanized steel strip following the inventive method.
  • metallic components having surfaces of zinc find use in body construction in automotive manufacturing, shipbuilding, construction and for the production of white goods.
  • compositions (C1-C4) thin coatings of oxidic and / or metallic iron on the zinc surfaces ("icing") are obtained with all inventive compositions (C1-C4), but particularly homogeneous coatings are formed specifically by compositions (C1; C5) according to the invention comprising glycine.
  • concentration of the active components in a composition according to the invention has an immediate effect on the deposition rate, so that dilute compositions must be brought into contact with the galvanized steel surface for a longer time in order to obtain a homogeneously coated zinc surface (see C1 in comparison to C5).
  • Table 2 shows the corrosive infiltration of an immersion paint on electrolytically galvanized steel after the respective process chain for corrosion-protective pretreatment in
  • the coating weight of zinc phosphate results from the multiplication of the area-related amount of phosphorus with the factor 6.23. 3 quantitative determination of the amount of iron (III) ions by UV photometer (WTW, Photoflex®) in 300 ⁇ l sample volume of a 5 wt .-% nitric acid solution, which immediately after the process step "C" using a measuring cell ring ( Helmut-Fischer) was pipetted onto a defined area of the 1.33 cm 2 galvanized sheet and, after 30 seconds of action at a temperature of 25 ° C., picked up by the same pipette and placed in the UV measuring cuvette in which 5 ml of a 1 , 0% sodium thiocyanate solution were presented, to determine the absorption at a wavelength of 517 nm and temperature of 25 ° C was transferred.
  • WTW UV photometer
  • the calibration was carried out in a two-point method by determining the absorption values of identical volumes (300 ⁇ l) of two standard solutions of ferric nitrate in 5% strength by weight nitric acid, which was used to determine the absorption values at 25 ° C. in the measuring cuvette containing 5 ml of a 1.0% sodium thiocyanate solution.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

Alkaline aqueous composition having a pH value of at least 8.5, comprises (a) at least 0.01 g/l of iron ions, (b) one or more water soluble organic carboxylic acids comprising at least one amino group at alpha -, beta - or gamma -position relative to the acid group and/or their water-soluble salts, and (c) one or more oxoacids of phosphorus or nitrogen and/or their water soluble salts, where at least one phosphorus atom or nitrogen atom is present in an average oxidation state. An independent claim is included for pretreating galvanized steel surfaces, comprising (i) optionally cleaning and degreasing the steel surfaces using an alkaline cleaning agent, (ii) contacting the steel surfaces with the alkaline composition, and (iii) subjecting the steel surfaces to passivating wet chemical conversion coatings.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nasschemische Vorbehandlung von Zinkoberflächen vor der Aufbringung einer korrosionsschützenden Beschichtung. Die nasschemische Vorbehandlung bewirkt die Abscheidung einer dünnen anorganischen Beschichtung, die im Wesentlichen aus oxidischem und/oder metallischem Eisen besteht. Eine erfindungsgemäß aufgebrachte Schichtauflage an Eisen - nachstehend Vereisenung genannt - bedingt eine Verbesserung des erreichbaren Korrosionsschutzes von im Stand der Technik bekannten nasschemischen Konversionsbeschichtungen auf Zinkoberflächen. Des Weiteren bewirkt die Vereisenung sowohl eine Verminderung der Kontaktkorrosion von zusammengefügten metallischen Bauteilen die Zink- und Eisenoberflächen aufweisen als auch eine Verminderung der korrosiven Lackunterwanderung an Schnittkanten von verzinktem Bandstahl mit Lackschichtaufbau. Die Erfindung betrifft insbesondere eine alkalische Zusammensetzung zur Vereisenung enthaltend eine Quelle für Eisen-Ionen, ein Reduktionsmittel auf Basis von Oxosäuren der Elemente Stickstoff und Phosphor sowie wasserlösliche organische Carbonsäuren mit einer Amino-Gruppe in α-, β-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe und/oder deren wasserlösliche Salze.The present invention relates to a wet-chemical pretreatment of zinc surfaces prior to the application of a corrosion-protective coating. The wet-chemical pretreatment causes the deposition of a thin inorganic coating consisting essentially of oxidic and / or metallic iron. A layer of iron applied according to the invention - referred to below as icing - requires an improvement in the achievable corrosion protection of wet-chemical conversion coatings known from the prior art on zinc surfaces. Furthermore, the icing causes both a reduction in the contact corrosion of assembled metallic components which have zinc and iron surfaces and a reduction of the corrosive paint infiltration at cutting edges of galvanized steel strip with lacquer layer structure. More particularly, the invention relates to an alkaline composition for icing containing a source of iron ions, a reducing agent based on oxo acids of the elements nitrogen and phosphorus and water-soluble organic carboxylic acids having an amino group in α-, β-, or γ-position to the acid group and / or their water-soluble salts.

In der Stahlindustrie wird eine Vielzahl oberflächenveredelter Stahlwerkstoffe hergestellt, wobei oberflächenveredelte Ausführungen zur Gewährleistung eines möglichst nachhaltigen Schutzes vor Korrosion stark nachgefragt werden. Für die Produktion von Erzeugnissen, beispielsweise Automobilkarosserien, werden insbesondere Feinblechprodukte aus unterschiedlichen metallischen Materialien und mit unterschiedlicher Oberflächenvergütung weiterverarbeitet. Für die Fertigung der Erzeugnisse werden die oberflächenveredelten Bandstähle zugeschnitten, umgeformt und mittels Schweiß- oder Klebeverfahren mit anderen metallischen Bauteilen zusammengefügt. In diesen Erzeugnissen liegen daher verschiedenste Kombinationen von metallischem Grund- und Oberflächenmaterial realisiert vor. Diese Fertigungsart ist im hohen Maße typisch für den Karosseriebau in der Automobilindustrie und wird häufig als Multimetallbauweise bezeichnet. Im Karosseriebau wird hauptsächlich verzinkter Bandstahl weiterverarbeitet und beispielsweise mit unverzinktem Bandstahl und/oder Bandaluminium zusammengefügt. So bestehen Autokarosserien aus einer Vielzahl von Blechteilen, die durch Punktschweißen miteinander verbunden werden.In the steel industry, a large number of surface-refined steel materials are produced, with surface-refined versions being in great demand to ensure the most sustainable possible protection against corrosion. For the production of products, such as automobile bodies, in particular thin sheet products made of different metallic materials and with different surface finish are processed. For the production of the products, the surface-treated steel strip is cut to size, formed and joined by welding or gluing process with other metallic components. In these products, therefore, a variety of combinations of metallic base and surface material are realized. This type of production is highly typical of the body shop in the automotive industry and is often referred to as multi-metal construction. In the body shop mainly galvanized steel strip is processed and joined together, for example, with non-galvanized steel strip and / or strip aluminum. Thus, car bodies consist of a large number of sheet-metal parts which are joined together by spot welding.

Die metallischen Zinküberzüge, die elektrolytisch oder im Schmelztauchverfahren auf das Stahlband aufgebracht werden, verleihen eine kathodische Schutzwirkung, die eine aktive Auflösung des edleren Kernmaterials durch mechanisch hervorgerufene Verletzungen des Zinküberzuges effektiv verhindert. Jedoch besteht ein wirtschaftliches Interesse die Korrosionsrate insgesamt zu minimieren, um die kathodische Schutzwirkung des unedleren Metallüberzugs möglichst nachhaltig aufrecht zu erhalten. Zu diesem Zweck werden beim Bandstahlhersteller oder vor einer Lackierung im Paint-Shop der Fertigungsstrasse von Karosserien beim Automobilhersteller Passivierungsschichten, die rein anorganischer oder gemischt organisch-anorganischer Natur sind, und/oder organische Primer als Barriereschicht zur weiteren Minimierung der Korrosion aufgebracht, die zudem als Lackhaftgrund für eine spätere Decklackierung des Erzeugnisses dienen.The metallic zinc coatings, which are applied to the steel strip either electrolytically or by hot dip coating, impart a cathodic protective effect which permits active dissolution of the nobler core material by mechanically causing injuries to the material Zinc coating effectively prevented. However, there is an economic interest in minimizing the overall corrosion rate in order to sustain the cathodic protection of the less noble metal coating as sustainably as possible. For this purpose, at the strip steel manufacturer or before painting in the paint shop of the production line of bodies at the car manufacturer Passivierungsschichten that are purely inorganic or mixed organic-inorganic nature, and / or organic primer applied as a barrier layer to further minimize the corrosion, which also Lackhaftgrund serve for a subsequent topcoat of the product.

Aus der heute üblichen Kombinationsvielfalt von metallischen Bandmaterialien in einem Erzeugnis und der vornehmlichen Verwendung von oberflächenveredelten Bandstählen ergeben sich in den beschriebenen Fertigungsprozessen als besondere Korrosionsphänomene die Schnittkanten- und Bimetallkorrosion. An Schnittkanten und an durch die Bearbeitung oder sonstige Einflüsse auftretenden Verletzungen an der Zinkauflage bewirkt die galvanische Kopplung zwischen Kernmaterial und metallischem Überzug eine lokale Auflösung des Überzugsmaterials, die wiederum die korrosive Unterwanderung der organischen Barriereschichten an diesen Stellen zur Folge haben kann. Das Phänomen der Lackenthaftung oder des "Blistering" wird daher speziell an den Schnittkanten der Bleche beobachtet. Gleiches gilt prinzipiell für die Stellen eines Bauteils, an denen unterschiedliche metallische Materialien durch Fügetechniken unmittelbar miteinander verbundenen sind und Bimetallkorrosion die Folge ist. Die lokale Aktivierung eines solchen "Defektes" (Schnittkante, Verletzung im metallischen Überzug, Punktschweißstelle) und damit die korrosive Lackenthaftung, die von diesen "Defekten" ausgeht, ist umso ausgeprägter je größer der elektrische Potentialunterschied zwischen den Metallen im unmittelbaren Kontakt ist. Entsprechend gute Ergebnisse bezüglich der Lackhaftung an Schnittkanten bietet Bandstahl mit Zinküberzügen, die mit edleren Metallen legiert sind, z.B. eisenlegierte Zinküberzüge (Galvannealed Steel). Die Bandstahlproduzenten gehen verstärkt dazu über, neben der Oberflächenveredelung mit metallischen Überzügen die Applikation von anorganischen und/oder organischen Schutzschichten, insbesondere die Applikation von organischen Primern, in der Bandanlage zu integrieren. Diesbezüglich besteht in der weiterverarbeitenden Industrie ein großes wirtschaftliches Interesse darin, solche oberflächenveredelten Bandstähle zu erhalten, deren Prädisposition zur Schnittkanten- und Bimetallkorrosion nur gering ausgeprägt ist, so dass auch nach der Fertigung der Erzeugnisse, die das Stanzen, Schneiden, Umformen und/oder Fügen der Bandstähle umfasst, und einem nachfolgenden Lackschichtaufbau weiterhin ein guter Korrosionsschutz und eine gute Lackhaftung gewährleistet werden kann. Gleichermaßen besteht in der weiterverarbeitenden Industrie ein Bedarf die Oberflächen von aus unterschiedlichen metallischen Bandmaterialien zusammengesetzten Erzeugnissen derart vorzubehandeln, dass die bevorzugte Enthaftung von nachträglich aufgebrachten Lackschichten an Schnittkanten und Bimetallkontakten nivelliert wird.From today's usual combination of variety of metallic strip materials in a product and the primary use of surface-coated strip steel results in the described manufacturing processes as special corrosion phenomena Schnittkanten- and bimetallic corrosion. At cutting edges and at the zinc coating caused by machining or other influences, the galvanic coupling between the core material and the metallic coating causes a local dissolution of the coating material, which in turn may result in corrosive infiltration of the organic barrier layers at these locations. The phenomenon of Lackenthaftung or "blistering" is therefore observed especially at the cut edges of the sheets. The same applies in principle to the locations of a component on which different metallic materials are directly connected by joining techniques and bimetal corrosion is the result. The local activation of such a "defect" (cut edge, damage in the metallic coating, spot welding point) and thus the corrosive paint release resulting from these "defects" is all the more pronounced the greater the electrical potential difference between the metals in direct contact. Correspondingly, good results with regard to paint adhesion at cut edges are offered by steel strips with zinc coatings alloyed with nobler metals, eg iron-alloyed zinc coatings (galvannealed steel). The steel strip producers are increasingly turning to the integration of surface finishing with metallic coatings, the application of inorganic and / or organic protective layers, in particular the application of organic primers in the belt system. In this regard, in the processing industry, there is great economic interest in obtaining such surface-finished strip steels, whose predisposition to Schnittkanten- and bimetallic corrosion is only slightly pronounced, so that even after the production of the products, the punching, cutting, forming and / or joining the strip steel comprises, and a subsequent paint layer structure further good corrosion protection and a good paint adhesion can be ensured. Similarly, in the processing industry, there is a need for the surfaces of products composed of different metallic strip materials To pretreat that the preferred delamination of subsequently applied paint layers is leveled at cut edges and bimetallic contacts.

Im Stand der Technik sind verschiedene Vorbehandlungen beschrieben, die das Problem des Kantensschutzes adressieren. Als wesentliche Strategie wird dabei die Verbesserung der Lackhaftung der organischen Barriereschicht auf dem oberflächenveredelten Bandstahl verfolgt. Beispielsweise lehrt die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 33 972 A1 ein Verfahren zur alkalischen passivierenden Vorbehandlung von verzinkten und legierungsverzinkten Stahloberflächen in Bandanlagen. Hier wird das oberflächenveredelte Stahlband mit einem alkalischen Behandlungsmittel enthaltend Magnesium-Ionen, Eisen(III)-Ionen sowie einen Komplexbildner in Kontakt gebracht. Bei dem vorgegebenen pH-Wert von oberhalb von 9,5 wird die Zinkoberfläche dabei unter Ausbildung der Korrosionsschutzschicht passiviert. Eine derartig passivierte Oberfläche bietet gemäß der Lehre von DE19733972 bereits eine Lackhaftung, die mit Nickel- und Cobalt-haltigen Verfahren vergleichbar ist. Fakultativ können sich dieser Vorbehandlung zur Verbesserung des Korrosionsschutzes weitere Behandlungsschritte wie eine chromfreie Nachpassivierung anschließen, bevor das Lacksystem aufgetragen wird.The prior art describes various pretreatments that address the problem of edge protection. An essential strategy is to improve the paint adhesion of the organic barrier layer on the surface-treated steel strip. For example, the German Offenlegungsschrift teaches DE 197 33 972 A1 a process for the alkaline passivating pretreatment of galvanized and alloy-galvanized steel surfaces in strip lines. Here, the surface-treated steel strip is brought into contact with an alkaline treatment agent containing magnesium ions, iron (III) ions and a complexing agent. At the given pH of above 9.5, the zinc surface is passivated thereby forming the corrosion protection layer. Such a passivated surface offers according to the teaching of DE19733972 already a paint adhesion, which is comparable to nickel and cobalt-containing processes. Optionally, this pretreatment can be followed by further treatment steps such as chromium-free post-passivation to improve the corrosion protection before the paint system is applied.

Ebenso verfolgt die DE 10 2010 001 686 A1 die Passivierung von verzinkten Stahloberflächen unter Verwendung von alkalischen Zusammensetzungen enthaltend Eisen(III)-Ionen, Phosphat-Ionen und einen oder mehrere Komplexbildner, um die Zinkoberflächen für eine nachfolgende saure Passivierung und einen Lackschichtaufbau vorzubereiten. Die alkalische Passivierung dient dabei vornehmlich der Verbesserung des Korrosionsschutzes von chromfreien Konversionsbeschichtungen. Ziel ist es dort, mit einer alkalischen Reinigungsstufe, die die alkalische Passivierung herbeiführt, und einer nachfolgenden sauren Passivierung einen mit der Zinkphosphatierung vergleichbaren vor Korrosion schützenden Lackhaftgrund zu erzielen.Likewise pursues the DE 10 2010 001 686 A1 the passivation of galvanized steel surfaces using alkaline compositions containing ferric ions, phosphate ions and one or more complexing agents to prepare the zinc surfaces for subsequent acid passivation and resist buildup. The alkaline passivation serves primarily to improve the corrosion protection of chromium-free conversion coatings. The aim is to achieve an alkaline cleaning step that leads to alkaline passivation and subsequent acidic passivation to provide a coating base which is comparable to zinc phosphating and protects against corrosion.

Demgegenüber verfolgt die DE 10 2007 021 364 A1 zusätzlich das Ziel mittels außenstromloser Abscheidung elektropositiver Metall-Kationen eine dünne metallische Schichtauflage auf verzinkten Stahloberflächen zu realisieren, die zusammen mit einer nachfolgenden Passivierung eine deutlich verringerte Korrosion an Schnittkanten und Bimetallkontakten von geschnittenen und zusammengefügten oberflächenveredelten Bandstählen leisten soll. Dort wird insbesondere die Vereisenung und Verzinnung von verzinktem und legierungsverzinktem Bandstahl zur Verbesserung des Kantenschutzes vorgeschlagen. Für die Vereisenung werden vorzugsweise saure Zusammensetzungen enthaltend Eisen-Ionen, einen Komplexbildner mit Sauerstoff- und/oder Stickstoffliganden und Phosphinsäure als Reduktionsmittel eingesetzt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vereisenung von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, dahingehend weiter zu entwickeln, dass im Zusammenwirken mit nachfolgenden nasschemischen Konversionsbeschichtungen ein verbesserter Korrosionsschutz und Lackhaftgrund auf den Zinkoberflächen resultiert, insbesondere soll der Kantenschutz an Schnittkanten von verzinkten Stahloberflächen verbessert werden.In contrast, the pursued DE 10 2007 021 364 A1 In addition, the goal by means of electroless metal cations without electroless deposition to realize a thin metallic coating layer on galvanized steel surfaces, which together with a subsequent passivation to significantly reduce corrosion at cut edges and bimetallic contacts of cut and assembled surface-coated strip steel should make. There, in particular, the icing and tinning of galvanized and alloy-galvanized steel strip is proposed to improve the edge protection. For the icing, preferably acidic compositions containing iron ions, a complexing agent with oxygen and / or nitrogen ligands and phosphinic acid are used as the reducing agent. The object of the present invention is to further develop the icing of metallic components having zinc surfaces such that, in conjunction with subsequent wet-chemical conversion coatings, improved corrosion protection and paint adhesion on the zinc surfaces results, in particular the edge protection is to be improved at cutting edges of galvanized steel surfaces ,

Überraschenderweise konnte gezeigt werden, dass bei Verwendung von organischen Carbonsäuren mit einer Amino-Gruppe in α-, β-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe und/oder deren wasserlöslichen Salze in alkalischen Zusammensetzungen zur Vereisenung auf Zinkoberflächen äußerst homogene dünne Schichtauflagen bestehend im Wesentlichen aus oxidischem und/oder metallischem Eisen erzeugt werden ("Vereisenung"), die im Zusammenwirken mit einer nachfolgenden nasschemischen Konversionsbehandlung einen verbesserten Korrosionsschutz, insbesondere an Schnittkanten von verzinkten Stahloberflächen, und einen hervorragenden Lackhaftgrund bereitstellen.Surprisingly, it has been possible to demonstrate that, when organic carboxylic acids containing an amino group in the α, β or γ position to the acid group and / or their water-soluble salts in alkaline compositions for freezing on zinc surfaces are used, extremely thin film coatings consist essentially of oxidic and / or metallic iron ("icing") which, in conjunction with a subsequent wet chemical conversion treatment, provide improved corrosion protection, in particular at cut edges of galvanized steel surfaces, and an excellent lacquer adhesion.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher in einem ersten Aspekt eine alkalische Zusammensetzung zur Vorbehandlung von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, mit einem pH-Wert von zumindest 8,5 enthaltend

  1. a) zumindest 0,01 g/l an Eisen-Ionen,
  2. b) ein oder mehrere wasserlösliche organische Carbonsäuren, die zumindest eine Amino-Gruppe in α-, β-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe aufweisen, sowie deren wasserlösliche Salze,
  3. c) ein oder mehrere Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren wasserlösliche Salze, wobei mindestens ein Phosphoratom oder Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt.
The present invention therefore relates, in a first aspect, to an alkaline composition for the pretreatment of metallic components having zinc surfaces, having a pH of at least 8.5
  1. a) at least 0.01 g / l of iron ions,
  2. b) one or more water-soluble organic carboxylic acids which have at least one amino group in α, β or γ position to the acid group, and their water-soluble salts,
  3. c) one or more oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or nitrogen atom is present in a middle oxidation state.

Wasserlöslichkeit im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Löslichkeit der Verbindung bei einer Temperatur von 25 °C und einem Druck von 1 bar in entionisiertem Wasser mit einer Leitfähigkeit von weniger als 1μScm-1 größer als 1 g/l ist.Water solubility in the context of the present invention means that the solubility of the compound at a temperature of 25 ° C and a pressure of 1 bar in deionized water with a conductivity of less than 1μScm -1 is greater than 1 g / l.

Unter Oxidationsstufe wird erfindungsgemäß die hypothetische Ladung eines Atoms bezeichnet, die sich aus derjenigen Anzahl der Elektronen des Atoms im Vergleich zu seiner Kernladungszahl ergibt, die das entsprechende Atom hypothetisch hat, wenn Elektronen aufgrund der Elektronegativität der Elemente, die das Molekül oder Salz bilden, zugesprochen werden, wobei das Element mit der höheren Elektronegativität sämtliche Elektronen auf sich vereint, die es mit den Elementen niedrigerer Elektronegativität teilt, während Elektronen, die von gleichen Elementen geteilt werden, jeweils zur Hälfte dem einen und zur anderen Hälfte dem anderen Atom zugesprochen werden.By oxidation level is meant, according to the invention, the hypothetical charge of an atom resulting from the number of electrons of the atom compared to its atomic number that the corresponding atom hypothesizes when electrons are attributed due to the electronegativity of the elements forming the molecule or salt with the higher electronegativity element combining all the electrons it shares with the elements of lower electronegativity, while the electrons be shared by the same elements, each half be awarded to the one and the other half to the other atom.

Als Zinkoberflächen gelten erfindungsgemäß neben Oberflächen von metallischem Zink auch Oberflächen von verzinktem Stahl und legierungsverzinktem Stahl, wenn die Zinkauflage zumindest 5 g/m2 bezogen auf das Element Zink und der Anteil an Zink in der Zinkauflage auf dem Stahl zumindest 40 At.-% beträgt.According to the invention, surfaces of galvanized steel and alloy-galvanized steel are considered as zinc surfaces in addition to surfaces of metallic zinc if the zinc coating is at least 5 g / m 2 based on the element zinc and the proportion of zinc in the zinc layer on the steel is at least 40 at% ,

Als Quelle für in Wasser gelöste Eisen-Ionen kommen sämtliche Verbindungen in Betracht, die in Wasser Eisen-Ionen freisetzen. Vorzugsweise können ein oder mehrere wasserlösliche Salze von zwei- oder dreiwertigem Eisen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Quelle für in Wasser gelöste Eisen-Ionen dienen, wobei der Einsatz von wasserlöslichen Salzen zweiwertiger Eisen-Ionen bevorzugt ist, wie bspw. Eisen(II)nitrat oder Eisen(II)sulfat. Besonders geeignete wasserlösliche Verbindungen sind die entsprechenden Salze der α-Hydroxycarbonsäuren mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, die wiederum vorzugsweise ausgewählt sind aus Salzen der Polyhydroxymonocarbonsäure, Polyhydroxydicarbonsäure mit jeweils zumindest 4 Kohlenstoffatomen, Tartronsäure, Glykolsäure, Milchsäure und/oder α-Hydroxybuttersäure.The source of iron ions dissolved in water are all compounds which release iron ions in water. Preferably, one or more water-soluble salts of di- or trivalent iron in a composition according to the invention serve as a source of iron ions dissolved in water, wherein the use of water-soluble salts of divalent iron ions is preferred, such as, for example, iron (II) nitrate or iron (II) sulfate. Particularly suitable water-soluble compounds are the corresponding salts of the α-hydroxycarboxylic acids having not more than 8 carbon atoms, which in turn are preferably selected from salts of polyhydroxymonocarboxylic acid, polyhydroxydicarboxylic acid each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or α-hydroxybutyric acid.

Für eine hinreichend schnelle Kinetik der Vereisenung aus wässriger Lösung sind solche erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bevorzugt, in denen zumindest 0,1 g/l, vorzugsweise zumindest 1 g/l, besonders bevorzugt zumindest 2 g/l, von in der wässrigen Phase gelösten Eisen-Ionen enthalten sind. Grundsätzlich bewirken zusätzliche Mengen an gelösten Eisen-Ionen zunächst eine weitere Erhöhung der Abscheidekinetik, so dass je nach der verfahrenstechnisch bedingten Applikationsdauer eine andere Mindestmenge an Eisen-Ionen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung opportun ist. Wenn die Vereisenung verfahrenstechnisch bedingt innerhalb weniger Sekunden durchzuführen ist, wie es beispielsweise bei der Vorbehandlung von verzinktem Bandstahl in einer Bandbeschichtungsanlage der Fall ist, so enthält die Zusammensetzung vorzugsweise zumindest 3 g/l an Eisen-Ionen. Die Obergrenze für die Menge an Eisen-Ionen wird vornehmlich durch die Stabilität der Zusammensetzung bestimmt und liegt für eine erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise bei 50 g/l. Die Mengenangaben bezüglich der Eisen-Ionen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung beziehen sich selbstverständlich auf die Menge von für die Vereisenung verfügbaren Eisen-Ionen und damit auf die Menge der in der wässrigen Phase gelösten Eisen-Ionen, bspw. in hydratisierter und/oder komplexierter Form. Eisen-Ionen in für die Vereisenung nicht verfügbarer Form, also beispielsweise gebunden in ungelösten Eisen-Salzen, tragen nicht zum Anteil an Eisen-Ionen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei.For a sufficiently fast kinetics of icing from aqueous solution, preference is given to compositions according to the invention in which at least 0.1 g / l, preferably at least 1 g / l, particularly preferably at least 2 g / l, of iron ions dissolved in the aqueous phase are included. In principle, additional amounts of dissolved iron ions initially cause a further increase in the deposition kinetics, so that, depending on the duration of the application process-related application, a different minimum amount of iron ions in the composition of the invention is opportune. If the icing process procedural is to be carried out within a few seconds, as is the case for example in the pretreatment of galvanized steel strip in a coil coating plant, the composition preferably contains at least 3 g / l of iron ions. The upper limit for the amount of iron ions is primarily determined by the stability of the composition and is preferably 50 g / l for a composition according to the invention. The amounts with respect to the iron ions in a composition according to the invention of course relate to the amount of iron ions available for the icing and thus to the amount of iron ions dissolved in the aqueous phase, for example in hydrated and / or complexed form. Iron ions in non-freezing form, ie for example, bound in undissolved iron salts do not contribute to the proportion of iron ions in the composition of the invention.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und deren wasserlöslichen Salzen nicht größer als 2 : 1. Oberhalb dieses molaren Verhältnisses verringert sich die beschleunigende Wirkung der organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) auf die Vereisenung bereits merklich. Besonders bevorzugt sind daher erfindungsgemäße Zusammensetzungen, in denen das zuvor genannte molare Verhältnis nicht größer als 1 : 1 ist. Umgekehrt bewirkt eine Absenkung des zuvor genannten molaren Verhältnisses unterhalb von 1 : 12 bei gleich bleibender Menge an Eisen-Ionen, also eine weitergehende Erhöhung des Anteils an der Komponente b), keine nennenswerte zusätzliche Beschleunigung in der Vereisenung von Zinkoberflächen. Es sind daher solche erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bevorzugt, in denen das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 12, vorzugsweise zumindest 1 : 8 beträgt.In a preferred composition according to the invention, the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is not greater than 2: 1. Above this molar ratio, the accelerating effect of the organic carboxylic acids according to component b) decreases Icing already noticeable. Particular preference is therefore given to compositions according to the invention in which the abovementioned molar ratio is not greater than 1: 1. Conversely, a reduction of the aforementioned molar ratio below 1: 12 with a constant amount of iron ions, ie a further increase in the proportion of component b), causes no appreciable additional acceleration in the icing of zinc surfaces. Therefore, such compositions according to the invention are preferred in which the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is at least 1: 12, preferably at least 1: 8.

Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass bestimmte organische Carbonsäuren und/oder deren Salze gemäß der Komponente b) in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besonders geeignet sind, gleichmäßige und hinreichende Schichtauflagen an Eisen auf Zinkoberflächen in einem für die nasschemische Vorbehandlung typischen Zeitintervall zu erzeugen. So sind solche Zusammensetzungen erfindungsgemäß bevorzugt, in denen die organischen Carbonsäuren und/oder deren Salze gemäß der Komponente b) ausgewählt sind aus wasserlöslichen α-Aminosäuren und deren wasserlösliche Salze, insbesondere aus α-Aminosäuren und deren wasserlösliche Salze, die neben Amino- und Carboxyl-Gruppen ausschließlich Hydroxyl-Gruppen und/oder Carbonsäureamid-Gruppen aufweisen, wobei die α-Aminosäuren vorzugsweise nicht mehr als 7 Kohlenstoffatome aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße Zusammensetzung als Komponente b) Lysin, Serin, Threonin, Alanin, Glycin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Glutamin und/oder deren wasserlösliche Salze, besonders bevorzugt Lysin, Glycin, Glutaminsäure, Glutamin und/oder deren wasserlösliche Salze, insbesondere bevorzugt Glycin und/oder seine wasserlöslichen Salze.Furthermore, it has been found that certain organic carboxylic acids and / or their salts according to component b) in compositions according to the invention are particularly suitable for producing uniform and adequate iron coating layers on zinc surfaces in a time interval typical for wet-chemical pretreatment. Thus, those compositions are preferred according to the invention in which the organic carboxylic acids and / or their salts according to component b) are selected from water-soluble α-amino acids and their water-soluble salts, in particular from α-amino acids and their water-soluble salts, in addition to amino and carboxyl Groups have exclusively hydroxyl groups and / or carboxamide groups, wherein the α-amino acids preferably have not more than 7 carbon atoms. In a preferred embodiment, a composition according to the invention contains as component b) lysine, serine, threonine, alanine, glycine, aspartic acid, glutamic acid, glutamine and / or their water-soluble salts, particularly preferably lysine, glycine, glutamic acid, glutamine and / or their water-soluble salts, especially preferred is glycine and / or its water-soluble salts.

In diesem Zusammenhang ist eine alkalische Zusammensetzung zur Vorbehandlung metallischer Oberflächen, die Zinkoberflächen aufweisen, erfindungsgemäß bevorzugt, für die der Anteil von Glycin und/oder seinen wasserlöslichen Salzen an wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und/oder deren wasserlöslichen Salzen zumindest 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 80 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zumindest 90 Gew.-% beträgt.In this connection, an alkaline composition for the pretreatment of metallic surfaces having zinc surfaces is preferred according to the invention, for which the proportion of glycine and / or its water-soluble salts of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and / or their water-soluble salts at least 50 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, particularly preferably at least 90 wt .-% is.

Die Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komponente c) der erfindungsgemäßen Zusammensetzung haben reduzierende Eigenschaften und bewirken so eine schnelle und homogene Vereisenung der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Kontakt gebrachten Zinkoberflächen. Bevorzugt werden dabei solche erfindungsgemäßen Zusammensetzungen für die Vereisenung eingesetzt, die zumindest eine Oxosäure von Phosphor mit zumindest einem Phosphoratom in einer mittleren Oxidationsstufe sowie deren wasserlöslichen Salze als Komponente c) enthalten.The oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) of the composition according to the invention have reducing properties and thus bring about rapid and homogeneous icing of the zinc surfaces brought into contact with the composition according to the invention. Preferably, such compositions according to the invention are used for the icing, which contain at least one oxo acid of phosphorus with at least one phosphorus atom in a middle oxidation state and their water-soluble salts as component c).

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komponente c) und deren wasserlöslichen Salzen aus wirtschaftlichen Gründen zumindest 1 : 10, vorzugsweise zumindest 1 : 6. Andererseits sollte der relative Anteil an diesen Verbindungen gemäß Komponente c) für eine ausreichende Vereisenung der Zinkoberflächen hinreichend groß sein. Vorzugsweise ist daher das zuvor genannte molare Verhältnis in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht größer als 3 : 1, besonders bevorzugt nicht größer als 2 : 1. Hierbei ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Anteil an Oxosäuren von Phosphor in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung bezogen auf den Gesamtanteil an Komponenten c) zumindest 50 Mol.-%, besonders bevorzugt zumindest 80 Mol.-% beträgt.In a preferred composition according to the invention, the molar ratio of iron ions to oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) and their water-soluble salts is for economic reasons at least 1:10, preferably at least 1: 6. On the other hand, the relative proportion of these compounds should be Component c) be sufficiently large for a sufficient icing of the zinc surfaces. Preferably, therefore, the aforementioned molar ratio in a composition according to the invention is not greater than 3: 1, more preferably not greater than 2: 1. It is further preferred if the proportion of oxo acids of phosphorus in a composition according to the invention based on the total amount of Components c) at least 50 mol .-%, particularly preferably at least 80 mol .-% is.

Zur Erhöhung der Abscheidungsrate sind die Verbindungen gemäß Komponente c) einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise ausgewählt aus Hyposalpetriger Säure, Hyposalpetersäure, Salpetriger Säure, Hypophosphorsäure, Hypodiphosphonsäure, Diphosphor(III, V)-säure, Phosphonsäure, Diphosphonsäure und Phosphinsäure sowie deren wasserlöslichen Salze, wobei Phosphinsäure sowie deren wasserlöslichen Salze besonders bevorzugt sind.To increase the deposition rate, the compounds according to component c) of a composition according to the invention are preferably selected from hyposalphurous acid, hypos nitric acid, nitrous acid, hypophosphoric acid, hypodiphosphonic acid, diphosphoric (III, V) acid, phosphonic acid, diphosphonic acid and phosphinic acid and their water-soluble salts, phosphinic acid and their water-soluble salts are particularly preferred.

Für eine hinreichende Stabilität der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltend Eisen-Ionen ist es zudem vorteilhaft bestimmte Komplexbildner einzusetzen, um das Ausfällen von Eisenhydroxiden zu unterbinden und einen möglichst hohen Anteil an Eisen-Ionen in der wässrigen Phase in hydratisiserter und/oder komplexierter Form aufrecht zu erhalten.For a sufficient stability of the inventive composition containing iron ions, it is also advantageous to use certain complexing agents to prevent the precipitation of iron hydroxides and to maintain the highest possible proportion of iron ions in the aqueous phase in a hydrated and / or complexed form.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält daher zur Stabilisierung vorzugsweise zusätzlich chelatisierende Komplexbildner mit Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Liganden, die keine wasserlöslichen Carbonsäuren gemäß der Komponente b) der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind. Insbesondere bevorzugt sind in diesem Zusammenhang erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die als zusätzliche Komponente d) ein oder mehrere solcher Komplexbildner enthalten, die ausgewählt sind aus wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren, die zumindest eine Hydroxyl- und eine Carboxyl-Gruppe aufweisen und keine wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) sind, sowie aus deren wasserlöslichen Salze. Weiterhin besitzen die wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) vorzugsweise nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome und sind insbesondere ausgewählt aus Polyhydroxymonocarbonsäuren und/oder Polyhydroxydicarbonsäuren mit jeweils zumindest 4 Kohlenstoffatomen, Tartronsäure, Glykolsäure, Milchsäure und/oder α-Hydroxybuttersäure sowie aus deren wasserlöslichen Salze, ganz besonders bevorzugt ausgewählt aus Milchsäure und/oder 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexansäure sowie aus deren wasserlöslichen Salzen.The composition according to the invention therefore preferably additionally contains chelating complexing agents with oxygen and / or nitrogen ligands which do not contain water-soluble carboxylic acids according to component b) of the invention Compositions are. Particularly preferred in this context are compositions according to the invention which contain as additional component d) one or more such complexing agents which are selected from water-soluble α-hydroxycarboxylic acids which have at least one hydroxyl and one carboxyl group and no water-soluble organic carboxylic acids according to component b ), as well as from their water-soluble salts. Furthermore, the water-soluble α-hydroxycarboxylic acids according to component d) preferably have not more than 8 carbon atoms and are in particular selected from polyhydroxymonocarboxylic acids and / or polyhydroxydicarboxylic acids each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or α-hydroxybutyric acid and from their water-soluble salts, most preferably selected from lactic acid and / or 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoic acid and from their water-soluble salts.

Eine besonders effektive Formulierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit vorstehend genannten Komplexbildnern gemäß Komponente d) weist ein molares Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren und deren wasserlöslichen Salzen von zumindest 1 : 4, vorzugsweise von zumindest 1 : 3, jedoch von nicht größer als 2 : 1, vorzugsweise von nicht größer als 1 : 1 auf.A particularly effective formulation of the inventive composition with the aforementioned complexing agents according to component d) has a molar ratio of iron ions to water-soluble α-hydroxycarboxylic acids and their water-soluble salts of at least 1: 4, preferably of at least 1: 3, but not greater than 2: 1, preferably not greater than 1: 1.

Des Weiteren können in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung als optionale Komponente e) reduzierende Beschleuniger eingesetzt werden, die dem Fachmann aus dem Stand der Technik in der Phosphatierung bekannt sind. Hierzu gehören Hydrazin, Hydroxylamin, Nitroguanidin, N-Methylmorpholin-N-oxid, Glucoheptonat, Ascorbinsäure und reduzierende Zucker.Furthermore, in a composition according to the invention as an optional component e) reducing accelerators can be used, which are known to those skilled in the art in the phosphating. These include hydrazine, hydroxylamine, nitroguanidine, N-methylmorpholine N-oxide, glucoheptonate, ascorbic acid and reducing sugars.

Der pH-Wert der erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung ist vorzugsweise nicht größer als 11,0, besonders bevorzugt vorzugsweise nicht größer als 10,5, insbesondere bevorzugt nicht größer als 10,0.The pH of the alkaline composition according to the invention is preferably not greater than 11.0, more preferably preferably not greater than 10.5, particularly preferably not greater than 10.0.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können zudem oberflächenaktive Verbindungen, vorzugsweise nichtionische Tenside, enthalten, um eine zusätzliche Reinigung und Aktivierung der Metalloberflächen zu bewirken, so dass eine homogene Vereisenung auf den Zinkoberflächen zusätzlich begünstigt wird. Die nichtionischen Tenside sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren ethoxylierten und/oder propoxylierten C10-C18 Fettalkoholen mit insgesamt zumindest zwei aber nicht mehr als 12 Alkoxygruppen, besonders bevorzugt Ethoxy- und/oder Propoxygruppen, die teilweise mit einem Alkylrest, besonders bevorzugt mit einem Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-Rest endgrupppenverschlossen vorliegen können. Der Anteil an nichtionischen Tensiden in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt für eine hinreichende Reinigung und Aktivierung der Metalloberflächen vorzugsweise zumindest 0,01 g/l, besonders bevorzugt zumindest 0,1 g/l, wobei aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise nicht mehr als 10 g/l an nichtionischen Tensiden enthalten sind.The compositions according to the invention may additionally contain surface-active compounds, preferably nonionic surfactants, in order to bring about additional purification and activation of the metal surfaces, so that homogeneous icing on the zinc surfaces is additionally promoted. The nonionic surfactants are preferably selected from one or more ethoxylated and / or propoxylated C 10 -C 18 fatty alcohols having a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, more preferably ethoxy and / or propoxy, some with an alkyl radical, more preferably with a Methyl, ethyl, propyl, butyl radical end-capped can. The proportion of nonionic surfactants in a composition according to the invention is preferably at least 0.01 g / l, more preferably at least 0.1 g / l, for sufficient cleaning and activation of the metal surfaces, and for economic reasons preferably not more than 10 g / l nonionic surfactants are included.

Zur Unterbindung von Ausfällungen ist es weiterhin bevorzugt, dass erfindungsgemäße Zusammensetzungen Zink-Ionen nicht in einer solchen Menge enthalten, für die das Verhältnis des molaren Gesamtanteils an Zink-Ionen und Eisen-Ionen zum molaren Gesamtanteil an wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und wasserlöslichen organischen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) und deren jeweiligen wasserlöslichen Salzen größer als 1 : 1, besonders bevorzugt größer als 2 : 3 ist.To prevent precipitation, it is further preferred that compositions according to the invention do not contain zinc ions in an amount for which the ratio of the total molar fraction of zinc ions and iron ions to the total molar fraction of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and water-soluble organic α-hydroxycarboxylic acids according to component d) and their respective water-soluble salts greater than 1: 1, more preferably greater than 2: 3.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich ferner darin aus, dass einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung keine weiteren Schwermetalle hinzugesetzt werden müssen, um auf den Zinkoberflächen als Bestandteil der Vereisenung im Zusammenwirken mit einer nachfolgenden nasschemischen Konversionsbehandlung einen verbesserten Korrosionsschutz bereitzustellen. Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält daher vorzugsweise insgesamt weniger als 50 ppm von Metall-Ionen der Elemente Ni, Co, Mo, Cr, Ce, V und/oder Mn, besonders bevorzugt jeweils weniger als 10 ppm, insbesondere bevorzugt jeweils weniger als 1 ppm an diesen Elementen.The present invention is further characterized in that no further heavy metals have to be added to a composition according to the invention in order to provide improved corrosion protection on the zinc surfaces as part of the icing in cooperation with a subsequent wet chemical conversion treatment. A composition according to the invention therefore preferably contains less than 50 ppm total of metal ions of the elements Ni, Co, Mo, Cr, Ce, V and / or Mn, particularly preferably less than 10 ppm, particularly preferably less than 1 ppm of these elements.

Des Weiteren enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise weniger als 1 g/l an wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren organischen Polymeren, da sich eine Verschleppung von polymeren Bestandteilen aus der Vorbehandlung zur Vereisenung in nachfolgende Bäder zur nasschemischen Konversionsbehandlung nachteilig auf die Ausbildung der Konversionsschicht auswirken kann. Unter wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Polymeren werden erfindungsgemäß organische Verbindungen verstanden, die bei einer Ultrafiltration mit einer nominellen Ausschlussgrenze (NMWC" Nominal Molecular Weight Cut-Off") von 10.000 u im Retentat verbleiben.Furthermore, the composition according to the invention preferably contains less than 1 g / l of water-soluble or water-dispersible organic polymers, since carryover of polymeric constituents from the pretreatment for icing into subsequent baths for wet-chemical conversion treatment may adversely affect the formation of the conversion layer. According to the invention, water-soluble or water-dispersible polymers are understood as meaning organic compounds which remain in the retentate in an ultrafiltration with a nominal cutoff limit (NMWC) of 10,000 μ.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Konzentrat, das durch Verdünnung um den Faktor 5-50 eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße alkalische Zusammensetzung liefert. Ein erfindungsgemäßes Konzentrat hat einen pH-Wert oberhalb von 8,5 und enthält vorzugsweise

  1. a) 5-100 g/l an Eisen-Ionen,
  2. b) 15-200 g/l an wasserlöslichen organischem Carbonsäuren, die zumindest eine Amino-Gruppe in α-, β-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe aufweisen, sowie deren wasserlösliche Salze,
  3. c) 20-300 g/l an Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren wasserlösliche Salze, wobei mindestens ein Phosphoratom oder Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt.
The present invention also includes a concentrate which, by dilution by a factor of 5-50, provides a previously described alkaline composition of the invention. A concentrate according to the invention has a pH above 8.5 and preferably contains
  1. a) 5-100 g / l of iron ions,
  2. b) 15-200 g / l of water-soluble organic carboxylic acids which have at least one amino group in α-, β-, or γ-position to the acid group, as well as their water-soluble salts,
  3. c) 20-300 g / l of oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or nitrogen atom is present in a middle oxidation state.

In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Vorbehandlung ("Vereisenung") von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, wobei zumindest die Zinkoberflächen des Bauteils

  1. i) ggf. zunächst mit einem alkalischen Reiniger gereinigt und entfettet,
  2. ii) mit einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung in Kontakt gebracht, und
  3. iii) anschließend einer passivierenden nasschemischen Konversionsbehandlung unterzogen werden.
In a second aspect, the present invention relates to a method for pretreatment ("icing") of metallic components having zinc surfaces, wherein at least the zinc surfaces of the component
  1. i) if necessary, first cleaned and degreased with an alkaline cleaner,
  2. ii) contacted with a previously described inventive alkaline composition, and
  3. iii) subsequently subjected to a passivating wet chemical conversion treatment.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird im Schritt ii) zunächst eine Schichtauflage bestehend im Wesentlichen aus oxidischem und/oder metallischem Eisen auf den Zinkoberflächen erzeugt ("Vereisenung"). Auf den übrigen Oberflächen des metallischen Bauteils, die bspw. Oberflächen von Eisen, Stahl und/oder Aluminium sein können, ist eine derartige anorganische Schicht nicht nachweisbar. Die spezifische Abscheidung der Passivschicht auf den Zinkoberflächen führt im erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem sich der Vereisenung eine passivierende nasschemische Konversionsbehandlung anschließt, überraschenderweise zu einer deutlichen Verbesserung der Lackhaftungseigenschaften dieser Oberflächen und unterbindet effektiv die Korrosion an Schnittkanten von verzinktem Stahl und die Kontaktkorrosion von mit den Zinkoberflächen verbundenen Eisenmetallen. Eine passivierende nasschemische Konversionsbehandlung ist eine in der Stahl- und Automobilindustrie übliche Maßnahme zur Vorbehandlung vor einem organischen Decklackaufbau.In the process according to the invention, in step ii), first of all, a coating layer consisting essentially of oxidic and / or metallic iron is produced on the zinc surfaces ("icing"). On the other surfaces of the metallic component, which may be, for example, surfaces of iron, steel and / or aluminum, such an inorganic layer is not detectable. The specific deposition of the passive layer on the zinc surfaces leads in the process according to the invention, in which the icing a passivating wet chemical conversion treatment, surprisingly to a significant improvement in paint adhesion properties of these surfaces and effectively prevents the corrosion of cut edges of galvanized steel and the contact corrosion of the zinc surfaces connected ferrous metals. A passivating wet-chemical conversion treatment is a standard procedure in the steel and automotive industry for pre-treatment before an organic topcoat composition.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das metallische Bauteil verzinkte Stahloberflächen auf. Insbesondere vorteilhaft ist das Verfahren bei der Behandlung von verzinktem Bandstahl, da es einen hervorragenden Kantenkorrosionsschutz liefert, und von Bauteilen bestehend aus von in Mischbauweise zusammengesetzten und/oder zusammengefügten metallischen Bauelementen aus verzinktem Stahl, Eisen und/oder Stahl und ggf. Aluminium, da es die Kontaktkorrosion stark reduziert.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the metallic component has galvanized steel surfaces. Particularly advantageous is the method in the treatment of galvanized steel strip, as it provides excellent edge corrosion protection, and of components consisting of mixed composite and / or assembled metallic components made of galvanized steel, iron and / or steel and possibly aluminum, as it the contact corrosion is greatly reduced.

Der alkalische Reinigungsschritt i) im erfindungsgemäßen Verfahren ist optional und dann erforderlich, wenn die Oberflächen von Zink Verunreinigungen in Form von Salzen und Fetten, beispielsweise Ziehfette und Korrosionsschutzöle, aufweisen.The alkaline cleaning step i) in the process according to the invention is optional and necessary when the surfaces of zinc have impurities in the form of salts and fats, for example drawing fats and corrosion protection oils.

Die Vereisenung erfolgt im Schritt ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Art des In-Kontakt-bringens mit der erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung verfahrenstechnisch nicht auf eine bestimmte Methode beschränkt ist. Vorzugsweise werden die Zinkoberflächen durch Tauchen oder Spritzen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Vereisenung in Kontakt gebracht.The icing takes place in step ii) of the process according to the invention, wherein the manner of bringing into contact with the alkaline composition according to the invention is not restricted in terms of process technology to a particular method. Preferably, the zinc surfaces are contacted by dipping or spraying with the composition according to the invention for freezing.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das metallische Bauteil für zumindest 3 Sekunden, aber nicht mehr als 4 Minuten bei einer Temperatur von zumindest 30°C, besonders bevorzugt zumindest 40°C, aber nicht mehr als 70°C, besonders bevorzugt nicht mehr als 60°C mit einer erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung in Kontakt gebracht. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bewirken, wie bereits geschildert, eine Vereisenung der Zinkoberflächen. Die Ausbildung der Vereisenung erfolgt dabei selbst-limitierend, d.h. mit zunehmender Vereisenung der Zinkoberflächen nimmt die Abscheiderate an Eisen ab. Die bevorzugten Behandlungs- bzw. Kontaktzeiten sollten im erfindungsgemäßen Verfahren so gewählt sein, dass die Schichtauflage an Eisen zumindest 20 mg/m2 bezogen auf das Element Eisen beträgt. Die Behandlungs- und Kontaktzeiten für die Realisierung einer solchen Mindestschichtauflage variieren je nach Applikationsart und hängen insbesondere von der auf die zu behandelnde Metalloberfläche einwirkenden Strömung der wässrigen Fluids ab. So erfolgt die Ausbildung der Vereisenung in Verfahren, bei denen die Zusammensetzung durch Spritzen aufgebracht wird, rascher als in Tauchapplikationen. Unabhängig von der Applikationsart werden durch die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen aufgrund des selbst-limitierenden Vereisenung keine Schichtauflagen an Eisen deutlich oberhalb von 300 mg/m2 bezogen auf das Element Eisen erzielt.In a preferred embodiment of the method, the metallic component is for at least 3 seconds, but not more than 4 minutes at a temperature of at least 30 ° C, more preferably at least 40 ° C, but not more than 70 ° C, more preferably not more than 60 ° C brought into contact with an alkaline composition according to the invention. As already described, the compositions according to the invention cause an icing of the zinc surfaces. The formation of icing is self-limiting, ie with increasing icing of the zinc surfaces, the deposition rate of iron decreases. The preferred treatment or contact times should be selected in the method according to the invention so that the layer of iron is at least 20 mg / m 2 based on the element iron. The treatment and contact times for the realization of such a minimum layer coverage vary depending on the type of application and depend in particular on the flow of the aqueous fluids acting on the metal surface to be treated. Thus, the formation of icing in processes in which the composition is applied by spraying, faster than in immersion applications. Irrespective of the mode of application, the coating compositions according to the invention do not produce any layer deposits on iron significantly above 300 mg / m 2, based on the element iron, due to the self-limiting freezing.

Für eine hinreichende Schichtausbildung und einen optimalen Kantenschutz bei der Behandlung von verzinkten Stahloberflächen sollten unmittelbar nach der Vereisenung im Schritt ii) mit oder ohne nachfolgendem Spülschritt Schichtauflagen an Eisen von vorzugsweise zumindest 20 mg/m2, besonders bevorzugt zumindest 50 mg/m2, insbesondere bevorzugt mehr als 100 mg/m2. aber vorzugsweise nicht mehr als 250 mg/m2 jeweils bezogen auf das Element Eisen realisiert vorliegen.For a sufficient layer formation and an optimal edge protection in the treatment of galvanized steel surfaces immediately after the icing in step ii) with or without subsequent rinsing layer coatings of iron preferably at least 20 mg / m 2 , more preferably at least 50 mg / m 2 , in particular preferably more than 100 mg / m 2 . but preferably not more than 250 mg / m 2 in each case based on the element iron realized realized.

Die Schichtauflage an Eisen auf den Zinkoberflächen kann nach Auflösen der Beschichtung mittels eines spektroskopischen Verfahrens ermittelt werden, dass im Beispielteil der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.The coating of iron on the zinc surfaces can be determined after dissolution of the coating by means of a spectroscopic method which is described in the examples of the present invention.

Die Vereisenung im Schritt ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise außenstromlos durchgeführt, d.h. ohne Anlegen einer äußeren Spannungsquelle an das metallische Bauteil.The icing in step ii) of the method according to the invention is preferably carried out without external current, ie without applying an external voltage source to the metallic component.

Im Schritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nachfolgend dem Schritt ii) mit oder ohne dazwischenliegendem Spülschritt eine passivierende nasschemische Konversionsbehandlung. Unter nasschemischer Konversionsbehandlung versteht man erfindungsgemäß das In-Kontakt-bringen zumindest der Zinkoberflächen des metallischen Bauteils mit einer wässrigen Zusammensetzung, die eine passivierende und im Wesentlichen anorganische Konversionsbeschichtung auf den behandelten Zinkoberflächen erzeugt. Eine Konversionsbeschichtung ist dabei jede anorganische Beschichtung auf dem metallischen Zinksubstrat, die keine oxidische oder hydroxidische Beschichtung darstellt, deren kationogener Hauptbestandteil Zink-Ionen sind. Eine Konversionsbeschichtung kann daher eine Zinkphosphatschicht sein.In step iii) of the method according to the invention, a passivating wet-chemical conversion treatment takes place subsequently to step ii) with or without an intermediate rinsing step. Wet-chemical conversion treatment is understood according to the invention as bringing into contact at least the zinc surfaces of the metallic component with an aqueous composition which produces a passivating and substantially inorganic conversion coating on the treated zinc surfaces. In this case, a conversion coating is any inorganic coating on the metallic zinc substrate which does not represent an oxide or hydroxide coating whose cationogenic main constituent is zinc ions. A conversion coating may therefore be a zinc phosphate layer.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Schritt iii) eine passivierende nasschemische Konversionsbehandlung durch In-Kontakt-bringen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung, die insgesamt zumindest 5 ppm, jedoch insgesamt nicht mehr als 1500 ppm an wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Si und/oder Hf bezogen auf die vorgenannten Elemente und vorzugsweise wasserlösliche anorganische Verbindungen, die Fluorid-Ionen freisetzen, beispielsweise Fluorokomplexe, Flusssäure und/oder Metallfluoride, enthält.In a preferred embodiment of the process according to the invention, a passivating wet chemical conversion treatment is carried out in step iii) by bringing into contact with an acidic aqueous composition which has a total of at least 5 ppm but not more than 1500 ppm total of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti , Si and / or Hf based on the aforementioned elements, and preferably water-soluble inorganic compounds which release fluoride ions, for example, fluorocomplexes, hydrofluoric acid and / or metal fluorides.

Diesbezüglich bevorzugt sind solche sauren wässrigen Zusammensetzungen im Schritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens, die als wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zirconium, Titan und/oder Hafnium lediglich wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zirconium und/oder Titan, besonders bevorzugt wasserlösliche Verbindungen des Elements Zirconium enthalten. Als wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zirconium und/oder Titan können sowohl Verbindungen, die in wässriger Lösung in Anionen von Fluorokomplexen der Elemente Titan und/oder Zirconium dissozieren, beispielsweise H2ZrF6, K2ZrF6, Na2ZrF6 und (NH4)2ZrF6 und die analogen Titan-Verbindungen, als auch fluorfreie Verbindungen der Elemente Zirconium und/oder Titan, beispielsweise (NH4)2Zr(OH)2(CO3)2 oder TiO(SO4), in sauren wässrigen Zusammensetzungen im Schritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.Preferred in this regard are those acidic aqueous compositions in step iii) of the process according to the invention which contain as water-soluble compounds of the elements zirconium, titanium and / or hafnium only water-soluble compounds of the elements zirconium and / or titanium, more preferably water-soluble compounds of the element zirconium. As water-soluble compounds of the elements zirconium and / or titanium, both compounds which dissociate in aqueous solution into anions of fluorocomplexes of the elements titanium and / or zirconium, for example H 2 ZrF 6 , K 2 ZrF 6 , Na 2 ZrF 6 and (NH 4 ) 2 ZrF 6 and the analogous titanium compounds, as well as fluorine-free compounds of the elements zirconium and / or titanium, for example (NH 4 ) 2 Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ), in acidic aqueous compositions used in step iii) of the method according to the invention.

Im Schritt iii) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens ist die saure wässrige Zusammensetzung, die insgesamt zumindest 5 ppm, jedoch insgesamt nicht mehr als 1500 ppm an wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Si und/oder Hf bezogen auf die vorgenannten Elemente enthält, vorzugsweise chromfrei, d.h. sie enthält weniger als 10 ppm, vorzugsweise weniger als 1 ppm Chrom, insbesondere kein Chrom(VI).In step iii) of the preferred process according to the invention, the acidic aqueous composition containing a total of at least 5 ppm but not more than 1500 ppm total of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti, Si and / or Hf with respect to the aforementioned elements is preferred chromium-free, ie it contains less than 10 ppm, preferably less than 1 ppm of chromium, in particular no chromium (VI).

In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Schritt iii) eine Zinkphosphatierung, wobei in der Zinkphosphatierung auf die Anwesenheit der Schwermetalle Ni und/oder Cu aufgrund der vorherigen Vereisenung der Zinkoberflächen des metallischen Bauteils im Schritt ii) weitgehend verzichtet werden kann. Die Vereisenung der Zinkoberflächen erbringt für eine nachfolgende Zinkphosphatierung also den unerwarteten Vorteil, dass für derart phosphatierte Zinkoberflächen ein Korrosionsschutz und eine Lackhaftung resultiert, die mit der Zinkphosphatierung von Eisen- oder Stahloberflächen vergleichbar ist.In an alternative preferred embodiment of the process according to the invention, a zinc phosphating is carried out in step iii), wherein the presence of the heavy metals Ni and / or Cu in the zinc phosphating can largely be dispensed with due to the previous icing of the zinc surfaces of the metallic component in step ii). The icing of the zinc surfaces thus provides for subsequent zinc phosphating the unexpected advantage that results for such phosphated zinc surfaces corrosion protection and paint adhesion, which is comparable to the Zinkphosphatierung of iron or steel surfaces.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die passivierende nasschemische Konversionsbehandlung im Schritt iii) darin, dass die im Schritt ii) vorbehandelten verzinkten Stahloberflächen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht werden, die einen pH-Wert im Bereich von 2,5-3,6 aufweist und

  1. a) 0,2 bis 3,0 g/L Zink(II)-Ionen,
  2. b) 5,0 bis 30 g/L Phosphat-Ionen berechnet als P2O5, und
  3. c) vorzugsweise jeweils weniger als 0,1 g/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element enthält.
In a preferred embodiment of the method according to the invention, the passivating wet-chemical conversion treatment in step iii) consists in contacting the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition having a pH in the range of 2.5-3 , 6 and
  1. a) 0.2 to 3.0 g / L zinc (II) ions,
  2. b) 5.0 to 30 g / L of phosphate ions calculated as P 2 O 5 , and
  3. c) preferably each less than 0.1 g / L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt in each case based on the metallic element.

Die aus einem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar hervorgehenden vorbehandelten metallischen Bauteile, die Oberflächen von Zink aufweisen, werden sodann mit oder ohne dazwischenliegendem Spül- und/oder Trocknungsschritt vorzugsweise mit einer organischen Deckschicht versehen. Die erste Deckschicht bei der Vorbehandlung von bereits zugeschnitten, umgeformten und zusammengefügten Bauelementen ist üblicherweise ein Elektrotauchlack, besonders bevorzugt ein kathodischer Tauchlack ist. Demgegenüber werden organische Primerbeschichtungen vorzugsweise als erste organische Deckschicht bei der korrosionsschützenden oder dekorativen Beschichtung von verzinktem Bandstahl im Anschluss an das erfindungsgemäße Verfahren aufgebracht.The pretreated metallic components, which have surfaces of zinc directly resulting from a method according to the invention, are then preferably provided with an organic covering layer, with or without an intermediate rinsing and / or drying step. The first cover layer in the pretreatment of already cut, formed and assembled components is usually an electrodeposition paint, more preferably a cathodic dip. In contrast, organic primer coatings are preferably applied as the first organic cover layer in the anticorrosive or decorative coating of galvanized steel strip following the inventive method.

Die in einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten metallischen Bauteile, die Oberflächen von Zink aufweisen, finden Verwendung im Karosseriebau bei der automobilen Fertigung, im Schiffsbau, im Baugewerbe sowie für die Herstellung Weißer Ware.The treated in a process according to the invention metallic components having surfaces of zinc, find use in body construction in automotive manufacturing, shipbuilding, construction and for the production of white goods.

Der Einfluss verschiedener α-Aminosäuren hinsichtlich der Homogenität der Vereisenung nach dem In-Kontakt-bringen von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mit elektrolytisch verzinktem Stahl durch Tauchen ist in Tabelle 1 wiedergegeben.The influence of various α-amino acids with respect to the homogeneity of the icing after contacting of inventive compositions with electrolytically galvanized steel by dipping is reproduced in Table 1.

Zunächst erhält man mit allen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen (C1-C4) dünne Überzüge aus oxidischem und/oder metallischem Eisen auf den Zinkoberflächen ("Vereisenung"), wobei jedoch besonders homogene Beschichtungen speziell von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen (C1; C5) enthaltend Glycin gebildet werden. Tab.1 Erfindungsgemäße alkalische Zusammensetzungen zur Vereisenung Komponente: C1 C2 C3 C4 C5 a) Eisen(II)-gluconat 12,50 12,50 12,50 12,50 1,25 Eisen(II)-lactat 18,75 18,75 18,75 18,75 1,87 b) Glycin 45,00 - - - 4,50 L-Glutamin - 87,61 - - - L-Glutaminsäure - - 88,20 - - L-Lysin - - - 87,63 - c) NaH2PO2 45,00 45,00 45,00 45,00 4,50 NaOH 50 Gew.-% 25,00 32,60 76,70 25,00 2,50 Wasser 853,75 803,54 758,85 811,12 985,38 pH 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 Verfahrensparameter: C1 C2 C3 C4 C5 Tauchapplikation1 10s @ 50°C 10s @ 50°C 10s @ 50°C 10s @ 50°C 60s @ 50°C Optische Beurteilung 2 ++ + + O ++ 1 auf elektrolytisch verzinktem Stahlblech (Gardobond® MBZE7) 2 hinsichtlich Homogenität der Vereisenung: ++ homogene dunkelgraue Beschichtung + nahezu vollständige Bedeckung mit dunkelgrauer Beschichtung O unvollständige Bedeckung mit dunkelgrauer bis bräunlicher Beschichtung - inhomogene Bedeckung mit überwiegend hellgrauer bis bräunlicher Beschichtung First of all, thin coatings of oxidic and / or metallic iron on the zinc surfaces ("icing") are obtained with all inventive compositions (C1-C4), but particularly homogeneous coatings are formed specifically by compositions (C1; C5) according to the invention comprising glycine. Tab.1 Alkaline compositions according to the invention for icing Component: C1 C2 C3 C4 C5 a) Iron (II) gluconate 12.50 12.50 12.50 12.50 1.25 Iron (II) lactate 18.75 18.75 18.75 18.75 1.87 b) glycine 45,00 - - - 4.50 L-glutamine - 87.61 - - - L-glutamic acid - - 88,20 - - L-lysine - - - 87.63 - c) NaH 2 PO 2 45,00 45,00 45,00 45,00 4.50 NaOH 50% by weight 25,00 32,60 76.70 25,00 2.50 water 853.75 803.54 758.85 811.12 985.38 pH 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 Process parameters: C1 C2 C3 C4 C5 Dive application 1 10s @ 50 ° C 10s @ 50 ° C 10s @ 50 ° C 10s @ 50 ° C 60s @ 50 ° C Optical assessment 2 ++ + + O ++ 1 on electrolytically galvanized sheet steel (Gardobond® MBZE7) 2 regarding homogeneity of icing: ++ homogeneous dark gray coating + almost complete coverage with dark gray coating O incomplete coverage with dark gray to brownish coating - Inhomogeneous coverage with predominantly light gray to brownish coating

Die Konzentration der Aktivkomponenten in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung wirkt sich unmittelbar auf die Abscheiderate aus, so dass verdünnte Zusammensetzungen entsprechend länger mit der verzinkten Stahloberfläche in Kontakt gebracht werden müssen, um eine homogen beschichtete Zinkoberfläche zu erhalten (siehe C1 im Vergleich zu C5).The concentration of the active components in a composition according to the invention has an immediate effect on the deposition rate, so that dilute compositions must be brought into contact with the galvanized steel surface for a longer time in order to obtain a homogeneously coated zinc surface (see C1 in comparison to C5).

Im Folgenden soll die Wirkung der Vereisenung bei Verwendung erfindungsgemäßer Zusammensetzungen anhand von Prozessketten zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von Zinkoberflächen dargestellt werden. Tabelle 2 gibt die korrosive Unterwanderung eines Tauchlackes auf elektrolytisch verzinktem Stahl nach der jeweiligen Prozesskette zur korrosionsschützenden Vorbehandlung im Wechselklimatest und Steinschlagtest wieder.In the following, the effect of icing when using compositions according to the invention on the basis of process chains for the corrosion-protective pretreatment of zinc surfaces will be illustrated. Table 2 shows the corrosive infiltration of an immersion paint on electrolytically galvanized steel after the respective process chain for corrosion-protective pretreatment in Wechselklimatest and stone impact test again.

Es folgen die einzelnen Verfahrensschritte der in Tabelle 2 aufgeführten Prozessketten zur korrosionsschützenden Behandlung einzelner verzinkter Stahlbleche (Gardobond® MBZE7):

  • A. Alkalische Reinigung (pH 11):
    • 3 Gew.-% Ridoline® 1574A (Fa. Henkel);
    • 0,4 Gew.-% Ridosol® 1270 (Fa. Henkel)
    • Behandlungsdauer bei 60 °C: 180 Sekunden
  • B. Spülen mit vollentsalztem Wasser (κ<1 μScm-1)
  • C. Vereisenung unter Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1:
    • Behandlungsdauer bei 50 °C: 60 Sekunden
  • D. Aktivierung:
    • 0,1 Gew.-% Fixodine® 50CF (Fa. Henkel)
    • Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μScm-1)
    • Behandlungsdauer bei 20 °C: 60 Sekunden
  • E1. Saure Passivierung:.9
    • 0,34 g/L H2ZrF6
    • 0,12 g/L Ammoniumbifluorid
    • 0,08 g/L Cu(NO3)2·3H2O
    • Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μScm-1)
    • pH-Wert 4
    • Behandlungsdauer bei 30 °C: 120 Sekunden
  • E2. Nickelfreie Phosphatierung:
    • 0,13 Gew.-% Zink
    • 0,09 Gew.-% Mangan
    • 0,12 Gew.-% Nitrat
    • 1,63 Gew.-% Phosphat
    • 0,25 Gew.-% Hydroxylaminsulfat
    • 0,02 Gew.-% Ammoniumbifluorid
    • 0,10 Gew.-% H2SiF6
    • Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μScm-1)
    • Freies Fluorid: 40 mg/L
    • Freie Säure: 1,3 Punkte (pH 3,6)
    • Gesamtsäure : 26 Punkte (pH 8,5)
    • Behandlungsdauer bei 50 °C: 180 Sekunden
  • E3. Nickelhaltige Phosphatierung (Trikationen-Phosphatierung):
    • 0,13 Gew.-% Zink
    • 0,09 Gew.-% Mangan
    • 0,10 Gew.-% Nickel
    • 0,32 Gew.-% Nitrat
    • 1,63 Gew.-% Phosphat
    • 0,25 Gew.-% Hydroxylaminsulfat
    • 0,02 Gew.-% Ammoniumbifluorid
    • 0,10 Gew.-% H2SiF6
    • Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μScm-1)
    • Freies Fluorid: 40 mg/L
    • Freie Säure: 1,3 Punkte (pH 3,6)
    • Gesamtsäure : 26,5 Punkte (pH 8,5)
    • Behandlungsdauer bei 50 °C : 180 Sekunden
  • F. Lackaufbau: EV2007 (Fa. PPG): Schichtdicke 17 - 19 μm
The individual process steps of the process chains listed in Table 2 for the corrosion-protective treatment of individual galvanized steel sheets (Gardobond® MBZE7) follow:
  • A. Alkaline Purification (pH 11):
    • 3% by weight of Ridoline® 1574A (Henkel);
    • 0.4% by weight of Ridosol® 1270 (Henkel)
    • Treatment time at 60 ° C: 180 seconds
  • B. Rinsing with demineralized water (κ <1 μScm -1 )
  • C. icing using a composition according to Table 1:
    • Treatment time at 50 ° C: 60 seconds
  • D. Activation:
    • 0.1% by weight of Fixodine® 50CF (Henkel)
    • Remaining deionized water (κ <1 μScm -1 )
    • Duration of treatment at 20 ° C: 60 seconds
  • E1. Acid Passivation: .9
    • 0.34 g / LH 2 Zr F 6
    • 0.12 g / L ammonium bifluoride
    • 0.08 g / L Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O
    • Remaining deionized water (κ <1 μScm -1 )
    • pH 4
    • Treatment time at 30 ° C: 120 seconds
  • E2. Nickel-free phosphating:
    • 0.13% by weight of zinc
    • 0.09 wt .-% manganese
    • 0.12 wt.% Nitrate
    • 1.63% by weight of phosphate
    • 0.25% by weight of hydroxylamine sulfate
    • 0.02% by weight of ammonium bifluoride
    • 0.10% by weight of H 2 SiF 6
    • Remaining deionized water (κ <1 μScm -1 )
    • Free fluoride: 40 mg / L
    • Free acid: 1.3 points (pH 3.6)
    • Total acidity: 26 points (pH 8.5)
    • Treatment time at 50 ° C: 180 seconds
  • E3. Nickel-containing phosphating (trication-phosphating):
    • 0.13% by weight of zinc
    • 0.09 wt .-% manganese
    • 0.10 wt.% Nickel
    • 0.32 wt% nitrate
    • 1.63% by weight of phosphate
    • 0.25% by weight of hydroxylamine sulfate
    • 0.02% by weight of ammonium bifluoride
    • 0.10% by weight of H 2 SiF 6
    • Remaining deionized water (κ <1 μScm -1 )
    • Free fluoride: 40 mg / L
    • Free acid: 1.3 points (pH 3.6)
    • Total acid: 26.5 points (pH 8.5)
    • Treatment time at 50 ° C: 180 seconds
  • F. Coating structure: EV2007 (PPG): layer thickness 17-19 μm

Aus der Tabelle 2 geht deutlich hervor, dass die Vereisenung in einer erfindungsgemäßen Prozesskette, die die nasschemische Konversion mittels wässriger Zirconium-haltiger Passivierungslösungen (B1) im Vergleich zu einer analogen Prozesskette, in der auf die Vereisenung verzichtet wird (V1) einen verbesserten Korrosionsschutz bewirkt.It is clear from Table 2 that the icing in a process chain according to the invention, which effects the wet-chemical conversion by means of aqueous zirconium-containing passivation solutions (B1) in comparison to an analog process chain in which the icing is omitted (V1), an improved corrosion protection ,

Gleiches kann für die Verbesserung des Korrosionsschutzes derjenigen verzinkten Stahlbleche festgestellt werden, die einer nickelfreien Zinkphosphatierung unterzogen wurden. Auch hier resultieren mit der vorausgehenden Vereisenung (B2) wesentlich verbesserte Korrosionswerte im Vergleich zur reinen Zinkphosphatierung (V2). Die mit der Vereisenung erzielten Korrosionsergebnisse (B2) sind sogar verbessert im Vergleich mit der im Stand der Technik zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von in Mischbauweise gefertigten Bauteilen häufig eingesetzten Trikation-Phosphatierung (V3). Tab.2 Verschiedene Verfahrensabfolgen zur korrosionsschützenden Behandlung von elektrolytisch verzinktem Bandstahl (Gardobond® MBZE7, Fa. Chemetall) und die Ergebnisse hinsichtlich Unterwanderung am Ritz und im Steinschlagtest Verfahrensfolge Unterwanderung am Ritz1 in mm K-Wert1 Schichtauflage3ZnPO4 in g/m2 Schichtauflage2 Eisenin g/m2 B1 A-B-C5-B-E1-B-F 2.0 3,5 - 193 B2 A-B-C5-B-D-E2-B-F 1,9 2,5 2,6 202 V1 A-B-E1-B-F 4,0 4,5 - - V2 A-B-D-E2-B-F 3,9 5,0 2,9 - V3 A-B-D-E3-B-F 2,3 3,5 3,0 - 1 Steinschlag und Unterwanderung am Ritz gemäß DIN EN ISO 20567-1 nach Auslagerung gemäß Wechselklimatest VDA 621-415 (10 Wochen)
2 bestimmt durch Ablösen der Zinkphosphatschicht mit wässriger 5 Gew.-% CrO3, die unmittelbar nach Verfahrensschritt E2 bzw. E3 bei 25 °C für 5 min mit einer definierten Fläche des verzinkten Bleches in Kontakt gebracht wurde, und Bestimmung des Phosphorgehaltes in derselben Beizlösung mit ICP-OES. Das Schichtgewicht an Zinkphosphat ergibt sich aus der Multiplikation der flächenbezogenen Menge an Phosphor mit dem Faktor 6,23.
3 quantitative Bestimmung der Menge an Eisen(III)-Ionen mittels UV-Fotometer (Fa. WTW, Photoflex®) in 300 µl Probevolumen einer 5 Gew.-%igen Salpetersäurelösung, die unmittelbar nach dem Verfahrensschritt "C" unter Verwendung eines Messzellenringes (Fa. Helmut-Fischer) auf einer definierten Fläche des verzinkten Bleches von 1,33 cm2 aufpipettiert wurde und nach 30 Sekunden Einwirkzeit bei einer Temperatur von 25 °C von derselben Pipette aufgenommen und in die UV-Messküvette, in der 5 ml einer 1,0 %igen Natrium-Thiocyanat-Lösung vorgelegt wurden, zur Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 517 nm und Temperatur von 25 °C überführt wurde. Die Kalibrierung erfolgte im Zweipunkt-Verfahren durch Bestimmung der Absorptionswerte identischer Volumina (300μl) zweier Standardlösungen von Eisen(III)-nitrat in 5 Gew.-%iger Salpetersäure, die zur Bestimmung der Absorptionswerte bei 25°C in die Messküvette enthaltend 5 ml einer 1,0 %igen Natrium-Thiocyanat-Lösung überführt wurden.
The same can be said for the improvement of the corrosion protection of those galvanized steel sheets subjected to nickel-free zinc phosphating. Here, too, the previous freezing (B2) results in significantly improved corrosion values compared to pure zinc phosphating (V2). The corrosion results (B2) achieved with the icing are even improved in comparison with the trication-phosphating (V3) frequently used in the prior art for the corrosion-protective pretreatment of components manufactured in mixed construction. Tab.2 Different process sequences for the corrosion-protective treatment of electrolytically galvanized steel strip (Gardobond® MBZE7, Chemetall) and the results of undercutting at the scribe and in the stone impact test process sequence Infiltration at the Ritz 1 in mm K value 1 Layer layer 3 ZnPO 4 in g / m 2 Coating 2 iron in g / m 2 B1 AB-C5-B-E1-BF 2.0 3.5 - 193 B2 AB-C5-BD-E2-BF 1.9 2.5 2.6 202 V1 AB-E1-BF 4.0 4.5 - - V2 ABD-E2-BF 3.9 5.0 2.9 - V3 ABD-E3-BF 2.3 3.5 3.0 - 1 rockfall and infiltration at the Ritz in accordance with DIN EN ISO 20567-1 after removal according to the climate test VDA 621-415 (10 weeks)
2 determined by removing the zinc phosphate layer with aqueous 5 wt .-% CrO 3 , which was brought immediately after process step E2 or E3 at 25 ° C for 5 min with a defined surface of the galvanized sheet in contact, and determining the phosphorus content in the same pickling solution with ICP-OES. The coating weight of zinc phosphate results from the multiplication of the area-related amount of phosphorus with the factor 6.23.
3 quantitative determination of the amount of iron (III) ions by UV photometer (WTW, Photoflex®) in 300 μl sample volume of a 5 wt .-% nitric acid solution, which immediately after the process step "C" using a measuring cell ring ( Helmut-Fischer) was pipetted onto a defined area of the 1.33 cm 2 galvanized sheet and, after 30 seconds of action at a temperature of 25 ° C., picked up by the same pipette and placed in the UV measuring cuvette in which 5 ml of a 1 , 0% sodium thiocyanate solution were presented, to determine the absorption at a wavelength of 517 nm and temperature of 25 ° C was transferred. The calibration was carried out in a two-point method by determining the absorption values of identical volumes (300 μl) of two standard solutions of ferric nitrate in 5% strength by weight nitric acid, which was used to determine the absorption values at 25 ° C. in the measuring cuvette containing 5 ml of a 1.0% sodium thiocyanate solution.

Claims (15)

Alkalische wässrige Zusammensetzung zur Vorbehandlung von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, mit einem pH-Wert von zumindest 8,5 enthaltend a) zumindest 0,01 g/l an Eisen-Ionen, b) ein oder mehrere wasserlösliche organische Carbonsäuren, die zumindest eine Amino-Gruppe in α-, β-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe aufweisen, sowie deren wasserlösliche Salze, c) ein oder mehrere Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren wasserlösliche Salze, wobei mindestens ein Phosphoratom oder Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt. An alkaline aqueous composition for pretreatment of metallic components having zinc surfaces, having a pH of at least 8.5 a) at least 0.01 g / l of iron ions, b) one or more water-soluble organic carboxylic acids which have at least one amino group in α, β or γ position to the acid group, and their water-soluble salts, c) one or more oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or nitrogen atom is present in a middle oxidation state. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 1 g/l, bevorzugt zumindest 2 g/l, jedoch insgesamt nicht mehr als 10 g/l an Eisen-Ionen enthalten sind.A composition according to claim 1, characterized in that at least 1 g / l, preferably at least 2 g / l, but in total not more than 10 g / l of iron ions are contained. Zusammensetzung nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 12, vorzugsweise zumindest 1 : 8 beträgt, jedoch nicht größer als 2 : 1, vorzugsweise nicht größer als 1 : 1 ist.Composition according to one or both of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is at least 1: 12, preferably at least 1: 8, but not greater than 2: 1, preferably not greater than 1: 1. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) ausgewählt sind aus α-Aminosäuren, die vorzugsweise neben Amino- und Carboxyl-Gruppen ausschließlich Hydroxyl-Gruppen aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus Lysin, Serin, Threonin, Alanin, Glycin, Asparaginsäure und/oder Glutaminsäure.
Composition according to one or more of the preceding claims,
characterized in that the water-soluble organic carboxylic acids according to component b) are selected from α-amino acids which preferably have hydroxyl groups in addition to amino and carboxyl groups, and are particularly preferably selected from lysine, serine, threonine, alanine, glycine, Aspartic acid and / or glutamic acid.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komonente c) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 10, vorzugsweise zumindest 1 : 6, jedoch nicht größer als 3 : 1, vorzugsweise nicht größer als 2 : 1 ist.
Composition according to one or more of the preceding claims,
characterized in that the molar ratio of iron ions to oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) and their water-soluble salts at least 1:10, preferably at least 1: 6, but not greater than 3: 1, preferably not greater than 2: 1 is.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komponente c) ausgewählt sind aus Hyposalpetriger Säure, Hyposalpetersäure, Salpetriger Säure, Hypophosphorsäure, Hypodiphosphonsäure, Diphosphor(III, V)-säure, Phosphonsäure, Diphosphonsäure und/oder Phosphinsäure sowie deren wasserlösliche Salze.
Composition according to one or more of the preceding claims,
characterized in that the oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) are selected from hyposalpetriger acid, hypo nitric acid, nitrous acid, hypophosphorous acid, hypodiphosphonic acid, diphosphoric (III, V) acid, phosphonic acid, diphosphonic acid and / or phosphinic acid and their water-soluble salts.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente d) zusätzlich ein oder mehrere wasserlösliche α-Hydroxycarbonsäuren, die zumindest eine Hydroxyl- und eine Carboxyl-Gruppe aufweisen und keine wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) sind, sowie deren wasserlösliche Salze enthalten sind.
Composition according to one or more of the preceding claims,
characterized in that as component d) additionally one or more water-soluble α-hydroxycarboxylic acids which have at least one hydroxyl and one carboxyl group and are not water-soluble organic carboxylic acids according to component b), and their water-soluble salts are contained.
Zusammensetzung Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 4, vorzugsweise zumindest 1 : 3 beträgt, jedoch nicht größer als 2 : 1, vorzugsweise nicht größer als 1 : 1 ist.Composition according to claim 7, characterized in that the molar ratio of iron ions to water-soluble α-hydroxycarboxylic acids according to component d) and their water-soluble salts is at least 1: 4, preferably at least 1: 3, but not greater than 2: 1, preferably not is greater than 1: 1. Zusammensetzung nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome aufweisen und vorzugsweise ausgewählt sind aus Polyhydroxymonocarbonsäuren und/oder Polyhydroxydicarbonsäuren mit jeweils zumindest 4 Kohlenstoffatomen, Tartronsäure, Glykolsäure, Milchsäure und/oder α-Hydroxybuttersäure.Composition according to one or both of the preceding claims 7 and 8, characterized in that the water-soluble α-hydroxycarboxylic acids according to component d) have not more than 8 carbon atoms and are preferably selected from polyhydroxymonocarboxylic acids and / or polyhydroxydicarboxylic acids each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid , Lactic acid and / or α-hydroxybutyric acid. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert nicht größer als 11,0, vorzugsweise nicht größer als 10,5, besonders bevorzugt nicht größer als 10,0 ist.Composition according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pH is not greater than 11.0, preferably not greater than 10.5, more preferably not greater than 10.0. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zink-Ionen nicht in einer solchen Menge enthalten sind, für die das Verhältnis des molaren Gesamtanteils an Zink- und Eisen-Ionen zum molaren Gesamtanteil an wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und wasserlöslichen organischen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) und deren jeweiligen wasserlöslichen Salzen größer als 1 : 1, vorzugsweise größer als 2 : 3 ist.Composition according to one or more of the preceding claims, characterized in that zinc ions are not contained in an amount for which the ratio of the total molar fraction of zinc and iron ions to the total molar fraction of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and water-soluble organic α-hydroxycarboxylic acids according to component d) and their respective water-soluble salts is greater than 1: 1, preferably greater than 2: 3. Verfahren zur Vorbehandlung von verzinkten Stahloberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die verzinkten Stahloberflächen i) ggf. zunächst mit einem alkalischen Reiniger gereinigt und entfettet, ii) mit einer alkalischen Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche in Kontakt gebracht, und iii) anschließend einer passivierenden nasschemischen Konversionsbehandlung unterzogen werden. Process for the pretreatment of galvanized steel surfaces, characterized in that the galvanized steel surfaces i) if necessary, first cleaned and degreased with an alkaline cleaner, ii) contacted with an alkaline composition according to one or more of the preceding claims, and iii) subsequently subjected to a passivating wet chemical conversion treatment. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt ii) außenstromlos erfolgt.A method according to claim 12, characterized in that step ii) takes place without external power. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die passivierende nasschemische Konversionsbehandlung darin besteht, die im Schritt ii) vorbehandelten verzinkten Stahloberflächen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung in Kontakt zu bringen, die insgesamt zumindest 5 ppm, jedoch insgesamt nicht mehr als 1500 ppm an wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Si und/oder Hf bezogen auf die vorgenannten Elemente und vorzugsweise wasserlösliche anorganische Verbindungen, die Fluorid-Ionen freisetzen, enthält.Method according to one or both of Claims 12 and 13, characterized in that the passivating wet-chemical conversion treatment consists in bringing into contact the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition which is at least 5 ppm in total but no more in total as 1500 ppm of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti, Si and / or Hf based on the aforementioned elements and preferably water-soluble inorganic compounds which release fluoride ions. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die passivierende nasschemische Konversionsbehandlung darin besteht, die im Schritt ii) vorbehandelten verzinkten Stahloberflächen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung in Kontakt zu bringen, die einen pH-Wert im Bereich von 2,5-3,6 aufweist und a) 0,2 bis 3,0 g/L Zink(II)-Ionen, b) 5,0 bis 30 g/L Phosphat-Ionen berechnet als P2O5 und c) vorzugsweise jeweils weniger als 0,1 g/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element enthält. Method according to one or both of Claims 12 and 13, characterized in that the passivating wet-chemical conversion treatment comprises contacting the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition having a pH in the range of 2, Has 5-3.6 and a) 0.2 to 3.0 g / L zinc (II) ions, b) 5.0 to 30 g / L of phosphate ions calculated as P 2 O 5 and c) preferably each less than 0.1 g / L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt in each case based on the metallic element.
EP12156863.8A 2012-02-24 2012-02-24 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation Withdrawn EP2631333A1 (en)

Priority Applications (16)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12156863.8A EP2631333A1 (en) 2012-02-24 2012-02-24 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
PL16175371T PL3093370T3 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before zinc phosphating
KR1020147026388A KR102095832B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process
EP16175371.0A EP3093370B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before zinc phosphating
CA2864467A CA2864467C (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process
EP13705479.7A EP2817434B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
ES16175371.0T ES2658337T3 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreatment of zinc surfaces before zinc phosphating
HUE16175371A HUE038740T2 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before zinc phosphating
JP2014558113A JP6526968B2 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surface before passivation process
PL13705479T PL2817434T3 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
ES13705479.7T ES2624195T3 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreatment of zinc surfaces prior to passivation
HUE13705479A HUE033958T2 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
CN201380010446.6A CN104185693B (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreatment zinc surface before passivation technology
AU2013224115A AU2013224115B2 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process
PCT/EP2013/053522 WO2013124400A1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process
US14/466,377 US10227686B2 (en) 2012-02-24 2014-08-22 Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12156863.8A EP2631333A1 (en) 2012-02-24 2012-02-24 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2631333A1 true EP2631333A1 (en) 2013-08-28

Family

ID=47747626

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12156863.8A Withdrawn EP2631333A1 (en) 2012-02-24 2012-02-24 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
EP13705479.7A Active EP2817434B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
EP16175371.0A Active EP3093370B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before zinc phosphating

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13705479.7A Active EP2817434B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
EP16175371.0A Active EP3093370B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Pre-treatment of zinc surfaces before zinc phosphating

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10227686B2 (en)
EP (3) EP2631333A1 (en)
JP (1) JP6526968B2 (en)
KR (1) KR102095832B1 (en)
CN (1) CN104185693B (en)
AU (1) AU2013224115B2 (en)
CA (1) CA2864467C (en)
ES (2) ES2658337T3 (en)
HU (2) HUE033958T2 (en)
PL (2) PL2817434T3 (en)
WO (1) WO2013124400A1 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016120670A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Arcelormittal Method for the production of a coated metal sheet, comprising the application of an aqueous solution containing an amino acid, and associated use in order to improve compatibility with an adhesive
WO2016120671A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Arcelormittal Method for the production of a coated metal sheet, comprising the application of an aqueous solution containing an amino acid, and associated use in order to improve tribological properties
WO2016120669A1 (en) 2015-01-30 2016-08-04 Arcelormittal Method for the production of a coated metal sheet, comprising the application of an aqueous solution containing an amino acid, and associated use in order to improve corrosion resistance
US10882771B2 (en) 2015-02-06 2021-01-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Use of phosphino polymer and polyhydroxypolycarboxylic acid as corrosion inhibitor
WO2017109541A1 (en) 2015-12-21 2017-06-29 Arcelormittal Method for producing a high strength coated steel sheet having improved ductility and formability, and obtained coated steel sheet
US10683576B2 (en) * 2017-03-27 2020-06-16 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Corrosion inhibitors for passivation of galvanized coatings and carbon steel
US10655217B2 (en) * 2018-05-01 2020-05-19 Spts Technologies Limited Method of forming a passivation layer on a substrate
EP3569734A1 (en) 2018-05-18 2019-11-20 Henkel AG & Co. KGaA Passivation composition based on trivalent chromium
EP3663435B1 (en) 2018-12-05 2024-03-13 Henkel AG & Co. KGaA Passivation composition based on mixtures of phosphoric and phosphonic acids
WO2021139955A1 (en) 2020-01-06 2021-07-15 Henkel Ag & Co. Kgaa Passivation composition suitable for inner surfaces of zinc coated steel tanks storing hydrocarbons
EP4274865A1 (en) 2021-01-06 2023-11-15 Henkel AG & Co. KGaA Improved cr(iii)-based passivation for zinc-aluminum coated steel
GB2603194A (en) 2021-02-01 2022-08-03 Henkel Ag & Co Kgaa Improved cr(iii) based dry-in-place coating composition for zinc coated steel
CN113913827B (en) * 2021-09-09 2023-05-16 东风汽车集团股份有限公司 Quenching and tempering state zinc-plated carbon steel metallographic corrosive agent and application thereof
EP4174211A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-03 Henkel AG & Co. KGaA Multistage treatment for activated zinc phosphating of metallic components with zinc surfaces

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1496683A (en) * 1965-10-19 1967-09-29 Parker Ste Continentale Metal coating process
FR1538274A (en) * 1967-10-02 1968-08-30 Parker Ste Continentale Method and composition for the treatment of metals
US3444007A (en) * 1967-03-13 1969-05-13 Hooker Chemical Corp Process of forming paint-base coatings on zinc and zinc alloy surfaces
FR2352070A1 (en) * 1975-05-21 1977-12-16 Parker Ste Continentale Pre-phosphating treatment for zinc alloys - with an aq soln contg metal ions, such as iron, antimony or manganese etc.
US4381203A (en) * 1981-11-27 1983-04-26 Amchem Products, Inc. Coating solutions for zinc surfaces
US5294266A (en) * 1989-07-28 1994-03-15 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for a passivating postrinsing of conversion layers
DE19733972A1 (en) 1997-08-06 1999-02-11 Henkel Kgaa Alkaline band passivation
WO2008055726A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-15 Henkel Ag & Co. Kgaa Zr-/ti-containing phosphating solution for passivation of metal composite surfaces
DE102007021364A1 (en) 2007-05-04 2008-11-06 Henkel Ag & Co. Kgaa Metallizing pretreatment of zinc surfaces
DE102010001686A1 (en) 2010-02-09 2011-08-11 Henkel AG & Co. KGaA, 40589 Composition for the alkaline passivation of zinc surfaces

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220880A (en) * 1985-07-19 1987-01-29 Nippon Parkerizing Co Ltd Surface treatment of zinc-aluminum alloy plated steel sheet
JP2901341B2 (en) * 1990-11-29 1999-06-07 日本鋼管株式会社 Pretreatment method for chromate treatment of zinc or zinc alloy
EP2519658A4 (en) * 2009-12-28 2017-12-13 Henkel AG & Co. KGaA Metal pretreatment composition containing zirconium, copper, zinc, and nitrate and related coatings on metal substrates

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1496683A (en) * 1965-10-19 1967-09-29 Parker Ste Continentale Metal coating process
US3444007A (en) * 1967-03-13 1969-05-13 Hooker Chemical Corp Process of forming paint-base coatings on zinc and zinc alloy surfaces
FR1538274A (en) * 1967-10-02 1968-08-30 Parker Ste Continentale Method and composition for the treatment of metals
FR2352070A1 (en) * 1975-05-21 1977-12-16 Parker Ste Continentale Pre-phosphating treatment for zinc alloys - with an aq soln contg metal ions, such as iron, antimony or manganese etc.
US4381203A (en) * 1981-11-27 1983-04-26 Amchem Products, Inc. Coating solutions for zinc surfaces
US5294266A (en) * 1989-07-28 1994-03-15 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for a passivating postrinsing of conversion layers
DE19733972A1 (en) 1997-08-06 1999-02-11 Henkel Kgaa Alkaline band passivation
WO2008055726A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-15 Henkel Ag & Co. Kgaa Zr-/ti-containing phosphating solution for passivation of metal composite surfaces
DE102007021364A1 (en) 2007-05-04 2008-11-06 Henkel Ag & Co. Kgaa Metallizing pretreatment of zinc surfaces
DE102010001686A1 (en) 2010-02-09 2011-08-11 Henkel AG & Co. KGaA, 40589 Composition for the alkaline passivation of zinc surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
CA2864467C (en) 2020-05-05
EP3093370B1 (en) 2018-01-17
HUE033958T2 (en) 2018-01-29
CN104185693A (en) 2014-12-03
KR102095832B1 (en) 2020-04-01
EP2817434A1 (en) 2014-12-31
PL3093370T3 (en) 2018-07-31
JP2015510550A (en) 2015-04-09
KR20140129238A (en) 2014-11-06
AU2013224115B2 (en) 2017-02-02
JP6526968B2 (en) 2019-06-12
EP3093370A1 (en) 2016-11-16
PL2817434T3 (en) 2017-07-31
AU2013224115A1 (en) 2014-09-11
CA2864467A1 (en) 2013-08-29
US10227686B2 (en) 2019-03-12
ES2624195T3 (en) 2017-07-13
CN104185693B (en) 2016-06-29
ES2658337T3 (en) 2018-03-09
WO2013124400A1 (en) 2013-08-29
EP2817434B1 (en) 2017-02-01
HUE038740T2 (en) 2018-11-28
US20140360630A1 (en) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2817434B1 (en) Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
EP2145031B1 (en) Preliminary metallizing treatment of zinc surfaces
EP2507408B1 (en) Multi-stage pre-treatment method for metal components having zinc and iron surfaces
EP2534279B1 (en) Composition for the alkaline passivation of zinc surfaces
EP0700452B1 (en) Chromium-free conversion-coating treatment of aluminium
EP1390564B1 (en) Method for coating metallic surfaces and use of the substrates coated in this manner
EP2503025B1 (en) Multi-step corrosion-resistant treatment of metallic workpieces having at least partially zinc or zinc alloy surfaces
EP1235949B1 (en) Method for applying a phosphate covering and use of metal parts thus phospated
WO2005061761A1 (en) Two-stage conversion treatment
WO2017194187A1 (en) Conversion coatings for metal surfaces
DE19834796A1 (en) Process for phosphating, rinsing and cathodic electrocoating
DE19933189A1 (en) Process for the protection against corrosion or aftertreatment of metal surfaces
EP3728693B1 (en) Method for the corrosion protection and cleaning pretreatment of metallic components
EP2726650B1 (en) Electrolytic iron plating on zinc surfaces
EP3456864A1 (en) Two stage pre-treatment of aluminium, in particular aluminium casting alloys, comprising a pickle and a conversion treatment
WO2023227522A1 (en) Method for alkaline cleaning of zinc-magnesium-alloyed strip steel

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

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

17P Request for examination filed

Effective date: 20130930

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

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140301