EP2771499B1 - Method for coating metallic surfaces with a multi-component aqueous composition - Google Patents

Method for coating metallic surfaces with a multi-component aqueous composition Download PDF

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EP2771499B1
EP2771499B1 EP12775501.5A EP12775501A EP2771499B1 EP 2771499 B1 EP2771499 B1 EP 2771499B1 EP 12775501 A EP12775501 A EP 12775501A EP 2771499 B1 EP2771499 B1 EP 2771499B1
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coating
composition
aqueous
water
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Peter Schubach
Manfred Walter
Carola Komp
Michael DRÖGE
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Definitions

  • the invention relates to a process for coating metallic surfaces with aqueous compositions, wherein in a pretreatment step a silane-based aqueous composition comprising at least one silane and / or a silicon-containing compound related thereto and optionally further components, without drying the coating e.g. is further treated at temperatures above 70 ° C by using at least one aqueous rinsing step after this pretreatment step and then an electrodeposition coating is carried out, wherein in the aqueous rinsing steps, at least in the last rinsing step, at least one surfactant is added.
  • the first lacquer layer used is often an electrocoating with an electrodeposition coating (ETL), such as e.g. a cathodic electrodeposition paint (KTL) used.
  • ETL electrodeposition coating
  • KTL cathodic electrodeposition paint
  • silanes / silanols in aqueous compositions for the preparation of siloxane / polysiloxane-rich corrosion-protective coatings is known in principle.
  • silane / silanol / siloxane / polysiloxane is often referred to as silane in the following.
  • These coatings have been proven, but the methods for coating with a predominantly silane in addition to solvent (s) containing aqueous composition sometimes difficult to apply. Not always, these coatings are formed with excellent properties.
  • the corrosion protection and the paint adhesion of the formed siloxane or / and polysiloxane-rich coatings are often, but not always high and sometimes not sufficiently high for certain applications even with suitable application. It requires further methods using at least one silane, which have a high process safety and a high quality of the coatings produced herewith, in particular with regard to corrosion resistance and paint adhesion.
  • silane-containing aqueous compositions moreover, a small or large amount of addition of at least one component selected from the group of organic monomers, oligomers and polymers has been proven.
  • the type and amount of silane addition is in part of critical importance for success.
  • the addition amounts of silane for this purpose are comparatively low - usually only up to 5 wt .-% of all solids contents - and then act as a "coupling agent", the adhesion-promoting effect in particular between metallic substrate and paint and optionally between pigment and organic paint constituents should prevail, but subordinate partially also a low cross-linking effect can occur.
  • very little silane additives are added to thermosetting resin systems.
  • these coatings are generally insensitive to water, since the condensation of silanes / silanols / Siloxanes / polysiloxanes is more advanced.
  • the degree of drying associated with a condensation of the silanes / silanols / siloxanes / polysiloxanes and the rinse resistance of the siloxane / polysiloxane-containing coating will vary depending on the phase inventory, coating, and type of rinse.
  • DE 102005015576 A1 describes the effects during pre-rinsing and / or rinsing before and after the silane pretreatment according to the invention mentioned therein.
  • DE 20 17 327 A1 teaches a process in which on zinc-based metallic surfaces (a) the metal surfaces are treated with an aqueous conditioning liquid consisting of an aqueous solution of 1.5 to 10.0% by weight of sodium or potassium hydroxide together with at least 0.05% by weight each. % Iron ions and a masking agent for iron at a pH of at least 13 soaks, (b) the aqueous Rinsing conditioning fluid from the metal with water, (c) depositing a zinc phosphate conversion coating on the metal surface, and (d) electrophoretically depositing thereon a paint film.
  • an aqueous conditioning liquid consisting of an aqueous solution of 1.5 to 10.0% by weight of sodium or potassium hydroxide together with at least 0.05% by weight each. % Iron ions and a masking agent for iron at a pH
  • electrodeposition coating after a silane-based pretreatment has been a problem, especially in the automotive industry, to improve the quality of the electrodeposition coating, since in some situations it can be used on intricately shaped workpieces and constructions such as e.g. in housings and bodies is not sufficient to allow the same possible layer thicknesses of the electrodeposition coating outside and inside and thereby meet all other quality requirements for the paint.
  • aqueous compositions whose coatings have the most environmentally friendly chemical composition and ensure high corrosion resistance, including in multi-metal applications, such as steel and zinc-rich metallic surfaces and optionally also aluminum-rich metallic surfaces be treated or pretreated in the same bath, are suitable. It was also the task of proposing a sequence of processes from pre-treatment to electrocoating, in which the lowest possible low-quality coatings of silane-based pretreatment and electrodeposition coating can be applied in particular to bodies in the automotive series production. Furthermore, the object was to propose a method with silane-containing aqueous compositions, which can be implemented in existing systems of the automotive industry in principle and is particularly suitable for coating car bodies in the automotive industry. Here, a coating quality of the pretreatment coating and the electrodeposition coating is to be achieved on body surfaces, as in the high-quality corrosion-protective coatings of zinc manganese nickel phosphating is achieved in order not to endanger the quality standards.
  • complex fluoride in the silane-based pretreatment helps to minimize or avoid impairments of the attachment of silane to the metallic surface, so that the rinsing can have little or no effect.
  • a combination of at least two complex fluorides in the silane-based pretreatment composition, in particular of fluorotitanic acid and of fluorozirconic acid or salts thereof, also makes possible an extraordinary increase in the quality of the coatings.
  • an aqueous silane-based pretreatment composition in a coating process according to at least one of claims 1 to 22 for metallic substrates for improving the encapsulation of an electrodeposition coating, in which an aqueous silane-based composition according to at least one of claims 1 to 16 is contacted with a metallic substrate in which the coating newly applied with this composition is rinsed at least once with water, rinsing at least once with water containing surfactant, after rinsing with water an electrodeposition paint Coating is applied, wherein the freshly applied with this composition coating is not dried until this rinsing, so that the at least one condensable compound a) until rinsing the pretreatment coating with water or / and until coating m it is not strongly condensed with an electrodeposition paint and an aqueous treatment containing a water-dissolved iron compound is carried out prior to treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition.
  • an aqueous silane-based pretreatment composition in a coating process according to at least one of claims 2 to 22 for metallic substrates to improve the application of an electrodeposition coating
  • the substrates before the aqueous silane-based pretreatment at least once with an aqueous iron composition in which an aqueous silane-based composition according to any one of claims 2 to 16 is brought into contact with a metallic substrate, wherein the freshly applied with this composition coating at least once with water is rinsed, wherein optionally rinsed at least once with water containing a surfactant in which after rinsing with water, an electrodeposition coating is applied
  • the pretreatment composition freshly applied Vorbehandlu ngs coating until application of a subsequent electrodeposition coating is not dried through, so that the at least one condensable compound a) is not strongly condensed until application of the subsequent electrodeposition coating and wherein prior to treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition aqueous treatment with a content of water-dissolved iron
  • a second conversion layer or / and a coating as a result of application of a rinsing solution can also be used in the middle of this process sequence.
  • the second conversion layer or coating as a result of application of a rinsing solution is preferably an aqueous composition based on at least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane, of at least one titanium, hafnium, zirconium, aluminum or / and boron-containing compound such as eg at least one complex fluoride, of at least one organic compound selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers or / and of at least one Phosphorus and oxygen containing compound.
  • the concentration of the aqueous composition for the second conversion layer or the rinsing solution is generally lower than a comparable aqueous composition for the first conversion layer, namely the silane-based pretreatment coating according to the invention.
  • the wet film of the silane-based pretreatment according to the invention can be rinsed without prior stronger drying of the wet film with water or / and with an aqueous composition which optionally contains surfactant.
  • a subsequent coating can then be applied to this wet film in the not yet dried state.
  • the rinsing of the wet film after the silane pretreatment is preferably carried out immediately after coating with the silane-containing aqueous composition, especially within one or two Minutes after coating with the silane pretreatment according to the invention, more preferably within 30 seconds or even within 10 seconds after this coating.
  • the electrodeposition paint is applied immediately after rinsing, especially within two or three minutes after rinsing the silane-based pretreatment coating, more preferably within 60 seconds or even within 20 seconds.
  • the paint may in this case be in particular an electrodeposition paint or a water-containing wet paint.
  • it can often happen, especially in industrial production, that the time from the end of rinsing with water until application of the electrodeposition paint is 1 to 120 minutes, but preferably only 2 to 60 or 3 to 40 or 4 to 20 minutes.
  • the at least one, still condensable silane / silanol / siloxane is even more chemically reactive and can react more intensively with the subsequently applied electrodeposition paint than an already thoroughly dried and thermally influenced strongly condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane. It is believed that even after a latency period of up to several hours, as long as no temperatures above 40 ° C. are used, the silane-based pretreatment coating dries out.
  • silane is used here for silanes, silanols, siloxanes, polysiloxanes and their reaction products or derivatives, which are often also "silane” mixtures.
  • condensation in the context of this application refers to all forms of crosslinking, further crosslinking and further chemical reactions of the silanes / silanols / siloxanes / polysiloxanes. Usually, this is based on an addition as silane, wherein the added at least one silane is often at least partially hydrolyzed, where it usually forms the first contact with water or moisture at least one silanol, formed from the at least one siloxane and later optionally also at least one polysiloxane will or can be.
  • the term "coating” refers to the coating formed with the aqueous composition, including the wet film, the dried film, the throughdried film, the elevated-temperature-dried film and the optionally thermally and / or irradiated further crosslinked film.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition is an aqueous solution, an aqueous dispersion or / and an emulsion.
  • its pH is greater than 1.5 and less than 9, more preferably in the range of 2 to 7, most preferably in the range of 2.5 to 6.5, in particular in the range of 3 to 6.
  • a pH Value of eg 2.5 can significantly reduce the deposition of titanium or zirconium compounds, e.g. occur from the complex fluoride, which can be affected by slight reduction of the layer properties.
  • the complex fluoride contained in the bath may become unstable and precipitation may occur.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition is particularly preferably at least one silane or / and at least one corresponding compound having at least one amino group, at least one urea group or / and at least one Ureido group (imino) added, since the coatings produced herewith often show a higher paint adhesion and / or a higher affinity to the subsequent electrodeposition coating layer.
  • care must be taken that the condensation may be very rapid at pH values below 2.
  • the proportion of aminosilanes, ureidosilanes or / and silanes having at least one urea group or / and corresponding silanols, siloxanes and polysiloxanes can be increased in the sum of all types of compounds selected from silanes, silanols, siloxanes and polysiloxanes, more preferably above 20 , over 30 or over 40 wt .-% are calculated as the corresponding silanols, most preferably above 50, above 60, above 70 or above 80 wt .-% are and optionally even up to 90, up to 95 or up to 100 Wt .-% amount.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition has a silane / silanol / siloxane / polysiloxane content a) in the range of 0.005 to 80 g / L, calculated on the basis of the corresponding silanols.
  • This content is particularly preferably in the range from 0.01 to 30 g / l, very particularly preferably in the range from 0.02 to 12 g / l, to 8 g / l or to 5 g / l, in particular in the range from 0, 05 to 3 g / L or in the range of 0.08 to 2 g / L or to 1 g / L.
  • These content ranges relate in particular to bath compositions.
  • a concentrate is used to prepare a corresponding bath composition, in particular by dilution with water and optionally by adding at least one further substance, it is advisable to separate, for example, a concentrate A containing silane / silanol / siloxane / polysiloxane a) to keep a concentrate B containing all or almost all other constituents and to bring these components together in the bathroom.
  • a concentrate A containing silane / silanol / siloxane / polysiloxane a
  • a concentrate B containing all or almost all other constituents and to bring these components together in the bathroom.
  • at least one silane, silanol, siloxane and / or polysiloxane are also partly or wholly in the solid state, are added in the solid state and / or are added as dispersion or solution.
  • the concentration ranges of the bath may have different salary ranges depending on the application.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition particularly preferably contains at least one silane, silanol, siloxane or / and polysiloxane a) each having at least one group selected from acrylate groups, amino groups, succinic anhydride groups, carboxyl groups, epoxy groups, glycidoxy groups, hydroxy groups, ureido groups (Imino), isocyanato groups, methacrylate groups and / or urea groups per molecule, wherein also aminoalkyl groups, alkylaminoalkyl groups and / or alkylamino groups can occur.
  • This composition particularly preferably contains at least one silane, silanol, siloxane or / and polysiloxane a) having at least two amino groups, at least three amino groups, at least four amino groups, at least five amino groups or / and at least six amino groups per molecule ,
  • the silanes, silanols, siloxanes or / and polysiloxanes in the aqueous silane-based pretreatment composition, or at least their compounds initially added to the aqueous composition, or at least a portion of them are preferably water-soluble.
  • the silanes are considered to be water-soluble if they have a solubility in water of at least 0.05 g / l, preferably of at least 0.1 g / l, at room temperature in the silane / silanol / siloxane / polysiloxane-containing composition. more preferably at least 0.2 g / L or at least 0.3 g / L.
  • At least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane is selected from fluorine-free silanes and the corresponding silanols / siloxanes / polysiloxanes each of at least one acyloxysilane, an alkoxysilane, a silane having at least one amino group such as an aminoalkylsilane, a silane having at least one succinic group and / or succinic anhydride group, a bis-silyl silane, a silane having at least one epoxy group such as a glycidoxysilane, a (meth) acrylato-silane, a multi-silyl-silane, a ureidosilane, a vinyl silane or / and at least one silanol
  • the at least one silane or the corresponding silanol / siloxane / polysiloxane has in each case at least one amino group, urea group or / and ureido group.
  • At least one silane and / or at least one corresponding silanol / siloxane / polysiloxane is contained or / and initially added selected from the group of or based on (3,4-epoxyalkyl) trialkoxysilane, (3,4-Epoxycycloalkyl) alkyltrialkoxysilane, 3-acryloxyalkyltrialkoxisilane, 3-Glycidoxyalkyltrialkoxysilan, 3-methacryloxyalkyltrialkoxysilane, 3- (trialkoxysilyl) alkylbernsteinklaklasilan, 4-amino-dialkylalkyltrialkoxysilan, 4-amino-dialkylalkylalkyldialkoxysilan, Aminoalkylaminoalkyltrialkoxysilan, Aminoalkylaminoalkylalkyldialkoxysilan, aminoalkyl, amine bis (trial
  • aqueous composition at least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane containing a fluorine-containing group.
  • silane compound (s) the hydrophilicity / hydrophobicity can be set purposefully.
  • At least one at least partially hydrolyzed, at least partially condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane is added to the aqueous silane-based pretreatment composition.
  • at least one pre-hydrolyzed, pre-condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane may optionally be added in each case. Such an additive is particularly preferred.
  • At least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane at least substantially or / and completely hydrolyzed and / or at least substantially or / and completely condensed may be added to the aqueous silane-based pretreatment composition.
  • an unhydrolyzed silane binds poorer to the metallic surface than an at least partially hydrolyzed silane / silanol.
  • a largely hydrolyzed and not or only slightly condensed silane / silanol / siloxane binds much better in many embodiments of the metallic surface than an at least partially hydrolyzed and largely condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane.
  • a completely hydrolyzed and largely condensed silanol / siloxane / polysiloxane shows in many embodiments only a slight tendency to be chemically bound to the metallic surface.
  • At least one silane that is multi-branched or / and has from three to twelve amino groups per molecule may be added to the aqueous silane-based pretreatment composition.
  • the silane-based aqueous pretreatment composition may additionally or alternatively and / or silane (s) / silanol (s) be added with at least one siloxane or / and polysiloxane containing no or only a minor amount - e.g. less than 20 or less than 40% by weight of the sum of silane / silanol / siloxane / polysiloxane - of silanes / silanols.
  • the siloxane or polysiloxane is preferably short-chain and is preferably applied by rollcoater treatment. If necessary, this will then have an effect on the coating due to greater hydrophobicity and higher blank corrosion protection.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition comprises at least two or even at least three compounds of titanium, hafnium and zirconium. These compounds may differ in their cations and / or in their anions.
  • the aqueous composition, in particular the bath composition preferably has a content of at least one complex fluoride b), more preferably at least two complex fluorides selected from complex fluorides of titanium, hafnium and zirconium. Preferably, their difference is not only in the nature of the complex.
  • the aqueous silane-based Pretreatment composition in particular the bath composition, a content of compounds b) selected from compounds of titanium, hafnium and zirconium in the range of 0.01 to 50 g / L calculated as the sum of the corresponding metals.
  • This content is particularly preferably in the range from 0.05 to 30 g / l, very particularly preferably in the range from 0.08 to 15 g / l, in particular in the range from 0.1 to 5 g / l.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one complex fluoride, wherein the content of complex fluoride (s) is in particular in the range of 0.01 to 100 g / L calculated as the sum of the corresponding metal complex fluorides as MeF 6 .
  • the content is preferably in the range from 0.03 to 70 g / L, particularly preferably in the range from 0.06 to 40 g / L, very particularly preferably in the range from 1 to 10 g / L.
  • the complex fluoride can be present in particular as MeF 4 or / and as MeF 6 , but also in other stages or intermediates.
  • at least one titanium and at least one zirconium complex fluoride are present.
  • At least one MeF 4 and at least one MeF 6 complex in the composition at the same time, in particular at the same time a TiF 6 and a ZrF 4 complex. It may be advantageous to adjust these complex fluoride ratios already in the concentrate and to take over in this way in the bath.
  • the individual complex fluorides do not interfere negatively when combined, but exhibit an unexpected positive enhancement effect.
  • These complex fluoride-based additives appear to act in a similar or similar manner. If a combination of complex fluorides based on titanium and zirconium and not just a complex fluoride based only on titanium or only one based on zirconium is used, surprisingly, results are always noticeably better than with a single one of these additives. On the Surface deposits a complex fluoride based on titanium or zirconium probably as oxide or / and hydroxide.
  • a different type of titanium, hafnium and zirconium compound may also be added, for example, at least one hydroxycarbonate and / or at least one other water-soluble or slightly water-soluble compound, e.g. at least one nitrate and / or at least one carboxylate.
  • cations or corresponding compounds c) selected from the group of aluminum, barium, magnesium, calcium, indium, yttrium, lanthanum, cerium, vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, Lead, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, bismuth, tin and zinc, more preferably from the group of aluminum, magnesium, calcium, yttrium, lanthanum, cerium, vanadium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, Copper, bismuth, tin and zinc, if trace levels of less than 0.005 g / L in the bath composition except for copper and silver are excluded, calculated as metal.
  • cations and / or corresponding compounds c) in this case only types of cations or corresponding compounds selected from the group of magnesium, calcium, yttrium, lanthanum, cerium, manganese, iron, cobalt, copper, tin and zinc or selected from the group of calcium, yttrium, manganese, iron, cobalt, copper, tin and zinc, if from Trace levels of less than 0.005 g / L in the bath composition except for copper and silver, calculated as metal.
  • Individual ones of these cations or compounds may also be preferred here in order to increase the conductivity of the respective coating or / and an interface in order to improve a connection to a coating or / and to produce similar cations in the aqueous silane-based pretreatment composition, to be used in at least one water rinse and / or in the electrodeposition paint.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition in particular the bath composition, has a content of cations and / or corresponding compounds c) in the range from 0.01 to 20 g / L, calculated as the sum of the metals. It is particularly preferably in the range from 0.03 to 15 g / L, very particularly preferably in the range from 0.06 to 10 g / L, in particular in the range from 0.1 to 6 g / L.
  • the content of each individual type of cations or compounds c) in the aqueous silane-based pretreatment composition is in the range from 0.005 to 0.500 g / L, from 0.008 to 0.100 g / L or from 0.012 to 0.050 g / L is calculated as the metal, except for grades of cations of copper and silver, which may have a significant influence even in smaller quantities such as 0.001 to 0.030 g / L, where 1 ppm corresponds to 0.001 g / L.
  • the preferred levels in the aqueous silane-based pretreatment composition are of varying magnitude.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of cations selected from cations of cerium, chromium, iron, calcium, cobalt, copper, magnesium, manganese, molybdenum, nickel, niobium, tantalum, yttrium, zinc, tin and other lanthanides or / and at least one corresponding compound.
  • at least two, at least three, or at least four different types of cations are added, or at least three, at least four, or at least five different types of cations are found in the aqueous silane-based pretreatment composition.
  • Cations of aluminum, iron, cobalt, copper, manganese, tin and zinc 2.
  • Cations of cerium, iron, calcium, magnesium, manganese are particularly preferred in this case combinations of cations or their compounds selected from the group 1.) , Yttrium, zinc and tin, 3.) of cations of copper, manganese and zinc or 4.) of cations of aluminum, iron, calcium, copper, magnesium, manganese and zinc.
  • not all cations contained in the aqueous composition have not only been dissolved out of the metallic surface by the aqueous composition, but also at least partially or even substantially added to the aqueous composition. Therefore, a freshly prepared bath of certain cations or compounds may be free, which are released only from reactions with metallic materials or from reactions in the bath or arise.
  • manganese ions or of at least one manganese compound has surprisingly been found to be particularly advantageous. Although apparently no or almost no manganese compound is deposited on the metallic surface, this additive apparently promotes the Deposition of silane / silanol / siloxane / polysiloxane and thus significantly improves the properties of the coating.
  • An addition of magnesium ions or at least one magnesium compound has unexpectedly been found to be advantageous, since this addition promotes the deposition of titanium and / or zirconium compounds, presumably as oxide and / or hydroxide, on the metallic surface and thus the properties of the coating clearly improved. A combined addition of magnesium and manganese leads in part to even further improved coatings.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of cation or / and corresponding compounds selected from alkaline earth metal ions in the range of 0.01 to 50 g / L calculated as corresponding compounds, more preferably in the range of 0.03 to 35 g / L, most preferably in the range of 0.06 to 20 g / L, in particular in the range of 0.1 to 8 g / L or to 1.5 g / L.
  • the alkaline earth metal ions or corresponding compounds may help to enhance the deposition of compounds based on titanium or / and zirconium, which is often advantageous in particular for increasing the corrosion resistance.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of cation selected from cations of aluminum, iron, cobalt, magnesium, manganese, nickel, yttrium, tin, zinc and lanthanides or / and at least one corresponding compound c) , in particular in the range of 0.01 to 20 g / L, calculated as the sum of the metals.
  • the composition contains a content of at least one organic compound d) selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers, in particular at least one compound based on acrylic, epoxy or / and urethane.
  • at least one organic compound having at least one silyl group can also be used.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of at least one organic compound d) selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers in the range of 0.01 to 200 g / L calculated as a solid additive.
  • the content is particularly preferably in the range from 0.03 to 120 g / L, very particularly preferably in the range from 0.06 to 60 g / L, in particular in the range from 0.1 to 20 g / L.
  • organic compounds may help in some embodiments to even out the formation of the coating.
  • These compounds may contribute to the formation of a more compact, denser, more chemically resistant or / and more water resistant coating compared to silane / silanol / siloxane / polysiloxane-based coatings, etc., without these compounds.
  • the hydrophilicity / hydrophobicity can be set purposefully.
  • a highly hydrophobic coating is problematic in some applications because of the required attachment of particular water-based paints.
  • an additive of at least one organic compound may combine with compounds prove particularly advantageous with a certain functionality such as compounds based on amines / diamines / polyamines / urea / imines / diimines / polyimines or their derivatives, compounds based on particular capped isocyanates / isocyanurates / melamine compounds, compounds with carboxyl or / and hydroxyl groups such as carboxylates, long-chain sugar-like compounds such as (synthetic) starch, cellulose, saccharides, long-chain alcohols or / and derivatives thereof.
  • long-chain alcohols in particular those having 4 to 20 C atoms are added, such as butanediol, butyl glycol, butyl diglycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol propyl ether, ethylene glycol hexyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol hexyl ether or a propylene glycol ether such as propylene glycol monomethyl ether , Dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol monopropyl ether,
  • the weight-based ratio of compounds based on silane / silanol / siloxane / polysiloxane calculated on the basis of the corresponding silanols to compounds based on organic polymers calculated as a solids addition in the composition is preferably in the range from 1: 0.05 to 1: 30, especially preferably in the range of 1: 0.1 to 1: 2, most preferably in the range of 1: 0.2 to 1: 20. In many embodiments, this ratio is in the range of 1: 0.25 to 1: 12, im Range of 1: 0.3 to 1: 8 or in the range of 1: 0.35 to 1: 5.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of silicon-free compounds having at least one amino, urea or / and ureido group, in particular compounds of amine / diamine / polyamine / urea / imine / diimine / polyimine and their Derivatives, preferably in the range of 0.01 to 30 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds.
  • the content is particularly preferably in the range from 0.03 to 22 g / L, very particularly preferably in the range from 0.06 to 15 g / L, in particular in the range from 0.1 to 10 g / L.
  • An addition to, for example, aminoguanidine significantly improves the properties of the coatings according to the invention.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of anions of nitrite and compounds having a nitro group, preferably in the range of 0.01 to 10 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds.
  • the content is particularly preferably in the range from 0.02 to 7.5 g / l, very particularly preferably in the range from 0.03 to 5 g / l, in particular in the range from 0.05 to 1 g / l.
  • This substance is preferably added as nitrous acid HNO 2 , as an alkali metal nitrite, as ammonium nitrite, as nitroguanidine or / and as paranitrotoluenesulphonic acid, in particular as sodium nitrite or / and nitroguanidine.
  • nitroguanidine an addition, in particular of nitroguanidine, to the aqueous silane-based pretreatment composition makes the appearance of the coatings according to the invention very uniform and noticeably increases the coating quality. This has a very positive effect especially on "sensitive" metallic surfaces such as sandblasted iron or steel surfaces. Addition of nitroguanidine markedly improves the properties of the coatings according to the invention.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains peroxide-based compounds such as hydrogen peroxide and / or at least one organic peroxide, preferably in the range of 0.005 to 5 g / L calculated as H 2 O 2 .
  • the content is particularly preferably in the range from 0.006 to 3 g / l, very particularly preferably in the range from 0.008 to 2 g / l, in particular in the range from 0.01 to 1 g / l.
  • the bath often yields a titanium-peroxo complex which dyes the solution or dispersion in orange. However, this color is typically not in the coating, as this complex does not appear to be incorporated as such into the coating. Therefore, the color of the bath can be used to estimate the titanium content or peroxide content.
  • the substance is added as hydrogen peroxide.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of phosphorus-containing compounds, preferably in the range of 0.01 to 20 g / L calculated as the sum of the phosphorus-containing compounds.
  • these compounds contain phosphorus and oxygen, especially as oxyanions and as corresponding compounds.
  • the content is particularly preferably in the range from 0.05 to 18 g / L, very particularly preferably in the range from 0.1 to 15 g / L, in particular in the range from 0.2 to 12 g / L.
  • at least one orthophosphate an oligomeric and / or polymeric phosphate and / or a phosphonate is added.
  • the at least one orthophosphate and / or salts thereof and / or their esters may be, for example, in each case at least one alkali phosphate, iron, manganese or / and zinc-containing orthophosphate and / or at least one of their salts and / or esters.
  • at least one metaphosphate, polyphosphate, pyrophosphate, triphosphate or / and their salts and / or their esters may also be added in each case.
  • the phosphonate for example, at least one phosphonic acid such as at least one alkyl diphosphonic acid and / or its salts and / or its esters can be added in each case.
  • the phosphorus-containing compounds of this substance group are not surfactants.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of anions selected from carboxylates such as acetate, butyrate, citrate, formate, fumarate, glycolate, hydroxyacetate, lactate, laurate, maleate, malonate, oxalate, propionate, stearate, Tartrate or / and at least one corresponding, non-or / and only partially dissociated compound.
  • carboxylates such as acetate, butyrate, citrate, formate, fumarate, glycolate, hydroxyacetate, lactate, laurate, maleate, malonate, oxalate, propionate, stearate, Tartrate or / and at least one corresponding, non-or / and only partially dissociated compound.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of carboxylate anions and / or carboxylate compounds in the range of 0.01 to 30 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds.
  • the content is particularly preferably in the range from 0.05 to 15 g / L, very particularly preferably in the range from 0.1 to 8 g / L, in particular in the range from 0.3 to 3 g / L.
  • At least one citrate, lactate, oxalate or / and tartrate can particularly preferably be added as carboxylate in each case.
  • the addition of at least one carboxylate can help to complex a cation and to keep it more easily in solution, whereby a higher bath stability and controllability of the bath can be achieved.
  • it has been found that the binding of a silane to the metallic surface can be partially facilitated and improved by a carboxylate content.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition also contains a level of nitrate.
  • a content of nitrate in the range of 0.01 to 20 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds.
  • the content is particularly preferably in the range from 0.03 to 12 g / l, very particularly preferably in the range from 0.06 to 8 g / l, in particular in the range from 0.1 to 5 g / l.
  • Nitrate can help to even out the formation of the coating, especially on steel. If necessary, nitrite can convert, usually only partially, into nitrate.
  • Nitrate may in particular be added as alkali metal nitrate, ammonium nitrate, heavy metal nitrate, as nitric acid and / or corresponding organic compound.
  • the nitrate can significantly reduce the tendency to rust, especially on surfaces of steel and iron.
  • the nitrate may contribute to the formation of a defect-free coating or / and an exceptionally level coating which may be free of optically detectable marks.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition preferably contains at least one kind of cation selected from alkali metal ions, ammonium ions and corresponding compounds, in particular potassium or / and sodium ions or at least one corresponding compound.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains a free fluoride content in the range of 0.001 to 3 g / L, calculated as F - .
  • the content is preferably in the range from 0.01 to 1 g / l, particularly preferably in the range from 0.02 to 0.5 g / l, very particularly preferably in the range up to 0.1 g / l. It has been found that in many embodiments it is advantageous to have a low level of free fluoride in the bath because the bath can then be stabilized in many embodiments. Excessive free fluoride content can sometimes negatively affect the rate of deposition of cations.
  • non-dissociated or / and not complex-bound fluoride in particular in the range of 0.001 to 0.3 g / L occur.
  • Such an additive is preferably added in the form of hydrofluoric acid and / or its salts.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one fluoride-containing compound and / or fluoride anions, calculated as F - and without the inclusion of complex fluorides, in particular at least one fluoride of an alkali fluoride (s), ammonium fluoride and / or Hydrofluoric acid, more preferably in the range of 0.001 to 12 g / L, most preferably in the range of 0.005 to 8 g / L, in particular in the range of 0.01 to 3 g / L.
  • s alkali fluoride
  • Hydrofluoric acid more preferably in the range of 0.001 to 12 g / L, most preferably in the range of 0.005 to 8 g / L, in particular in the range of 0.01 to 3 g / L.
  • the fluoride ions or corresponding compounds can help to control the deposition of the metal ions on the metallic surface, so that, for example, the deposition of the at least one zirconium compound can be enhanced or reduced if necessary.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition may contain at least one compound selected from alkoxides, carbonates, chelates, surfactants and additives, such as e.g. Biocides and / or defoamers.
  • a catalyst for the hydrolysis of a silane e.g. Acetic acid are added.
  • the blunting of the pH of the bath can be carried out, for example, with ammonia / ammonium hydroxide, an alkali hydroxide or / and an amine-based compound such as e.g. Monoethanolamine occur while the pH of the bath is preferably lowered with acetic acid, hydroxyacetic acid and / or nitric acid.
  • Such contents are among the pH-affecting substances.
  • the abovementioned contents or additives generally have a beneficial effect in the aqueous silane-based pretreatment compositions according to the invention in that they further improve the good properties of the inventive aqueous base composition comprising components a), b) and solvent (s).
  • These additives usually work in the same way if only one titanium or only one zirconium compound or a combination of these is used.
  • the combination of at least one titanium and at least one zirconium compound, in particular as complex fluorides significantly improves the properties, in particular of the coatings produced therewith.
  • the various additives thus surprisingly act as in a modular system and contribute to the optimization of the respective coating significantly.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition has proven very useful, since it can be specifically optimized with the various additives to the respective multi-metal mix and its characteristics and requirements.
  • a mix of various metallic materials may be coated with the aqueous silane-based pretreatment composition in the same bath, e.g. in bodies or in different small parts.
  • substrates with metallic surfaces selected from cast iron, steel, aluminum, aluminum alloys, magnesium alloys, zinc and zinc alloys in any mix can be coated simultaneously and / or sequentially according to the invention, wherein the substrates can be at least partially metallically coated and / or at least partially can consist of at least one metallic material.
  • the remainder is 1000 g / L of water or of water and at least one organic solvent such as e.g. Ethanol, methanol, isopropanol or dimethylformamide (DMF).
  • organic solvents e.g. Ethanol, methanol, isopropanol or dimethylformamide (DMF).
  • the content of organic solvents is particularly low or zero in most embodiments. Due to the hydrolysis of the at least one silane contained, a content in particular of at least one alcohol, e.g. Ethanol or / and methanol occur. It is particularly preferred to add no organic solvent.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition is free of or substantially free of all types of particles or particles larger than 0.02 micron mean diameter, which could be optionally added, for example, based on oxides such as SiO 2 . It is also free from additives in some compositions organic monomers, oligomers, polymers, copolymers or / and block copolymers.
  • the applied siloxane / polysiloxane-containing coating is preferably applied fresh or / and may not or only slightly dry when rinsed.
  • the coating is preferably rinsed within 20 seconds of application. Since the silane-containing aqueous composition when applied preferably has a temperature in the range of 10 to 50 ° C, more preferably in the range of 15 to 35 ° C, and also because the object to be coated preferably has a temperature in the range of 10 to 50 ° C. , more preferably in the range of 15 to 35 ° C, these temperatures are usually not so high and usually not so different that rapid drying of the wet film occurs.
  • the aqueous silane-based pretreatment composition is poor, substantially free, or free of higher levels or levels of water-hardening agents, such as calcium contents above 1 g / L.
  • water-hardening agents such as calcium contents above 1 g / L.
  • it is free or low in lead, cadmium, chromate, cobalt, nickel or / and other toxic heavy metals.
  • such substances are not intentionally added, but at least one heavy metal dissolved out of a metallic surface, for example, be introduced from another bath can and / or can occur as an impurity.
  • the composition is poor in, substantially free of, or wholly free of bromide, chloride, and iodide, as they may possibly contribute to corrosion.
  • the layer thickness of the coatings prepared with the aqueous silane-based pretreatment composition is preferably in the range of 0.005 to 0.3 .mu.m, more preferably in the range of 0.01 to 0.25 .mu.m, most preferably in the range of 0.02 to 0.2 ⁇ m, many at about 0.04 ⁇ m, at about 0.06 ⁇ m, at about 0.08 ⁇ m, at about 0.1 ⁇ m, at about 0.12 ⁇ m, at about 0.14 ⁇ m, at about 0.16 ⁇ m or about 0.18 ⁇ m.
  • the organic monomer, oligomer, polymer, copolymer or / and block copolymer containing coatings are often somewhat thicker than those free or nearly free thereof.
  • a coating is formed having a coating weight based on only the content of titanium and / or zirconium in the range of 1 to 200 mg / m 2 calculated as elemental titanium.
  • This layer weight is particularly preferably in the range from 5 to 150 mg / m 2 , very particularly preferably in the range from 8 to 120 mg / m 2 , in particular at about 10, about 20, about 30, about 40, about 50, about 60, about 70, about 80, about 90, about 100 or about 110 mg / m 2 .
  • a coating is formed having a coating weight which, based on only siloxanes / polysiloxanes, is in the range from 0.2 to 1000 mg / m 2 calculated as the corresponding largely condensed polysiloxane.
  • This layer weight is particularly preferably in the range from 2 to 200 mg / m 2 , very particularly preferably in the range from 5 to 150 mg / m 2 , in particular at about 10, about 20, about 30, about 40, about 50, about 60, about 70, about 80, about 90, about 100, about 110, about 120, about 130 or about 140 mg / m 2 .
  • the fluid used is preferably a liquid particle-free fluid, in particular water or a solution.
  • the fluid is particularly preferably water of city water quality, a pure water quality such as fully demineralized water (deionized water) or a water quality with a content of eg at least one surfactant.
  • a surfactant can cause homogenization of the wet film.
  • the surfactant may be added to the water, which may also be an aqueous rinse solution, as surfactant mixture, wherein preferably an aqueous solution containing at least one surfactant and optionally also containing at least one additive such as at least one solubilizer, at least one surface-active substance such as a phosphonate, can be used on at least one of the electrodeposition coating and / or the electrodeposition coating substance.
  • a surfactant it is obvious that basically any surfactant can be added, nonionic surfactants such as, for example, fatty alcohol polyglycol ethers being particularly preferred.
  • the at least one surfactant can in principle be selected from the group of anionic, cationic, nonionic, amphoteric and other surfactants such as low-foam block copolymers. It may be advantageous to use a combination of at least two surfactants or at least three surfactants.
  • a combination of surfactants from different classes of surfactants can be selected, for example, one or two nonionic surfactants together with a cationic surfactant. At least two chemically different surfactants are particularly preferably selected from the nonionic surfactants.
  • a combination of at least one surfactant per class selected from the classes of anionic, cationic, nonionic, amphoteric and other surfactants is particularly preferred, in particular a combination of at least one nonionic surfactant with at least one surfactant from a different surfactant class.
  • only nonionic surfactants can be used in combination.
  • the nonionic surfactants are selected from straight-chain ethoxylates and / or propoxylates and preferably those having alkyl groups of 8 to 18 carbon atoms.
  • surfactants are used with a cloud point, ie surfactants nonionic nature, it is advantageous that these surfactants are no longer above the cloud point in dissolved form in the washing medium of the washing process to minimize foaming, especially during spraying.
  • a mixture of an ethoxylated alkylamine together with at least one ethoxylated or ethoxylated-propoxylated alkyl alcohol to set a low foaming tendency be particularly advantageous.
  • the wetting and defoaming properties such as the rinsing of the rinse water and low foaming can be optimized, but surprisingly also the same properties of electrocoating as visual impression of the electrodeposition coating such as unevenness and streaking, uniformity of the layer thicknesses of Electrocoating, Improvement of the Lackumgriffs in the electrocoating especially at hintergriffigen points to coating substrate and the avoidance of markings are favorably influenced.
  • At least one solubilizer such as, for example, cumene sulfonate or a glycol, in particular a dipropylene glycol, a polyglycol, a polyacrylamide or / and a modified polyacrylamide, a biocide, a fungicide or / and a means for adjusting the pH.
  • a solubilizer such as, for example, cumene sulfonate or a glycol, in particular a dipropylene glycol, a polyglycol, a polyacrylamide or / and a modified polyacrylamide, a biocide, a fungicide or / and a means for adjusting the pH.
  • Value such as an amine or an inorganic or / and organic acid used in the rinse water.
  • a method is preferred in which an addition to the rinse water is used for rinsing the silane-based pretreatment coating, wherein the wetting and defoaming properties are simultaneously improved by the combination of at least two different surfactants and optionally further additives such as solubilizers.
  • an additive with a content of surfactant in the rinse water is used for rinsing the silane-based pretreatment coating, by means of which the properties of the electrodeposition coating and of the electrodeposition coating are advantageously influenced.
  • the electrocoated substrates, the aqueous silane-based pretreatment coating were rinsed with a surfactant-containing water, also showed a much better Lackumgriff than the non-surfactant-containing water rinsed electrocoated substrates.
  • the content of the surfactants in the rinse water for rinsing after the silane-based pretreatment is preferably in the range from 0.001 to 1.6 g / L, particularly preferably in the range from 0.01 to 1.0 g / L or from 0.05 to 0.6 g / L.
  • any type of electrodeposition paint can be used as electrodeposition paint in the process according to the invention.
  • the coatings prepared with the aqueous silane-based pretreatment composition according to the invention and then with an electrodeposition paint can then be coated with at least one primer, lacquer, adhesive or / and with a lacquer-like organic composition, where appropriate at least one of these further coatings is cured by heating and / or irradiation.
  • an aqueous treatment containing at least one water-dissolved iron compound may be carried out before the pretreatment with the silane-based composition.
  • This composition is preferably alkaline, in particular in a pH range of 9 to 14.
  • This composition can be, for example, an alkaline cleaner which is used in at least one process stage and which has a content of at least one iron compound in at least one process stage.
  • this composition may also be free of some or all of the additives of a typical cleaner, for example, as an iron-containing aqueous rinse; this can then be used before, in between or after cleaning steps.
  • this composition When applied to metallic surfaces, this composition may in principle have a temperature> 0 ° C. and ⁇ 100 ° C., in particular, as a cleaning composition, it may have a temperature in the range from 32 to 78 ° C. and particularly preferably in the range from 38 to 70 ° C or in the range of 40 to 60 ° C.
  • the at least one iron compound is preferably at least one water-dissolved Fe 2+ compound or / and at least one water-soluble Fe 3+ compound.
  • the total water-dissolved Fe content of the aqueous composition and the total Fe content of the aqueous composition are preferably in a range of 0.005 to 1 g / L.
  • the contents of water-dissolved Fe 2+ compound are particularly preferably in the range from 0 to 0.5 g / L and the contents of water-dissolved Fe 3+ compound in the range from 0.003 to 0.5 g / L.
  • the water-soluble Fe compounds may be added in particular as water-soluble salts such as sulfates and nitrates.
  • the pretreatment step it is possible to reduce the pretreatment step from 3 to 5 minutes in phosphating to about 2 minutes when coating with silane-based coatings and to heating as in phosphating to temperatures often in the range of 50 to 60 ° C without.
  • the bath temperature is preferably heated to temperatures in the range of 15 to 25 ° C.
  • An addition of manganese to the aqueous silane-based pretreatment composition has surprisingly been found to be particularly advantageous: Although apparently no or almost no manganese compound is deposited on the metallic surface, the additive promotes the deposition of silane / silanol / siloxane / polysiloxane on the strong metallic surface. With the addition of nitroguanidine, it was surprisingly found that the appearance of the coated sheets is very uniform, especially on sensitive surfaces such as sandblasted iron or steel surfaces. An addition of nitrite has unexpectedly significantly reduced the potential for steel substrates.
  • each additive having a significant positive effect which is mentioned in this application, has an additive effect for improving the coating according to the invention:
  • the various properties, in particular of a multimetal system can be further optimized.
  • the aqueous bath compositions are prepared as mixtures according to Table 2 using pre-hydrolyzed silanes. They each contain a silane and optionally also low levels of at least one similar further silane, which is also simplistic silane and not silane / silanol / siloxane / polysiloxane is spoken of and usually being this variety of compounds, sometimes in larger numbers similar compounds, also pulls into the formation of the coating, so that there are often several similar compounds in the coating. Depending on the silane, prehydrolyzing may also take several days at room temperature with vigorous stirring, as long as the silanes to be used are not already prehydrolyzed.
  • the silane is added in excess to water and optionally catalysed with acetic acid.
  • acetic acid was added only in some embodiments.
  • acetic acid is already included as a catalyst for the hydrolysis. Ethanol is formed during hydrolysis but is not added. The finished mixture is used fresh.
  • the sheets of the inventive examples are rinsed immediately after the aqueous silane-based pretreatment and immersed in the KTL bath immediately after rinsing. Afterwards, these sheets were provided with a complete, commercially used automotive paint finish (electrodeposition paint, filler, topcoat or clearcoat, total including KTL about 105 ⁇ m thickness of the layer package) and tested for their corrosion protection and their paint adhesion.
  • the compositions and properties of the treatment baths as well as the properties of the coatings are summarized in Table 2.
  • the organofunctional silane A is an amino-functional trialkoxysilane and has one amino group per molecule. Like all of the silanes used in this case, it is largely or approximately completely hydrolyzed in the aqueous solution.
  • the organofunctional silane B has one terminal amino group and one ureido group per molecule.
  • the non-functional silane C is a bis-trialkoxysilane; the corresponding hydrolyzed molecule has up to 6 OH groups on two silicon atoms.
  • the complex fluorides of titanium or zirconium are used largely on the basis of a MeF x complex such as MeF 6 complex.
  • Manganese and optionally low levels of at least one other cation, which is not mentioned in the table are added as metallic manganese of the respective complex fluoride solution and dissolved therein. This solution is mixed into the aqueous composition. If no complex fluoride is used, manganese nitrate is added.
  • the silylated epoxy polymer has a low content of OH-- and isocyanate groups and is therefore subsequently also chemically crosslinkable at temperatures above 100 ° C.
  • the silanes contained in the aqueous composition - concentrate or / and bath - are monomers, oligomers, polymers, copolymers or / and reaction products with other components due to hydrolysis reactions, condensation reactions or / and further reactions.
  • the reactions take place above all in the solution, during drying or optionally also during curing of the coating, in particular at temperatures above 70 ° C. All concentrates and baths were stable for over a week with no changes and no precipitation. No ethanol was added. Levels of ethanol in the compositions come only from chemical reactions.
  • the pH is adjusted in most examples and comparative examples, in the presence of at least one complex fluoride with ammonia, in other cases with an acid. All bathrooms show a good quality of the solution and almost always good bath stability. There are no precipitations in the baths.
  • rinsing is first carried out once with deionised water. The freshly applied wet film was not allowed to dry any more because it was rinsed within 5 seconds after the application of the silane-containing coating. Both the freshly coated substrate and the rinse water were at room temperature. To avoid the entry of substances of the pretreatment solution in the subsequent coating bath, was a rinse necessary.
  • the freshly rinsed coated substrate was then immersed directly in the cathodic dip, so that no further drying could occur.
  • the coated sheets of Comparative Examples were dried immediately after rinsing at 120 ° C in a drying oven for 5 minutes, but the examples of the invention were coated without dipping immediately immediately afterwards with a cathodic dip paint by immersion.
  • the visual inspection of the coatings can only be significantly carried out on the coatings on steel due to the interference colors and allows the uniformity of the coating to be assessed.
  • the coatings without any complex fluoride content are quite uneven.
  • a coating with titanium and with zirconium complex fluoride has surprisingly been found to be significantly more uniform than if only one of these complex fluorides had been applied.
  • Addition of nitroguanidine, nitrate or nitrite also improves the uniformity of the coating. Partly the layer thickness increases with the concentration of these substances.
  • Table 2 ⁇ / u> Compositions of baths in g / L based on solids contents, for silanes based on the weight of the hydrolyzed silanes; Residual content: water and usually a very small amount of ethanol; Process data and properties of the coatings Examples / VB VB 1 B1 VB 2 B2 VB 3 B 3 VB 4 B 4 VB 5 B 5 VB 6 B6 VB 7 B7 VB 8 B8 VB 9 B 9 Organofunkt.
  • Silane A 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 H 2 TiF 6 as Ti - - 0.2 0.2 - - 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.3 0.2 0.2 0.2 H 2 ZrF 6 as Zr - - - - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.3 0.3 0.4 0.4 0.2 0.2 Mn - - - - - - - - - - - 0.3 0.3 - - Silyl.
  • the coating weight varies not only with the contents of the individual components of the aqueous solutions, but also with the type of the respective metallic surface being coated.
  • the bath compositions are all stable and easy to apply in the short time of use. There are no differences in behavior, visual impression and test results between the various examples and comparative examples that can be attributed to treatment conditions such as application by syringes, dipping or roller coater treatment.
  • the resulting films are transparent and almost all are largely uniform. They show no coloring of the coating.
  • the resulting films are transparent and almost all are largely uniform.
  • the structure, the gloss and the color of the metallic surface appear only slightly changed by the coating.
  • With a content of titanium or / and zirconium complex fluoride iridescent layers are formed, in particular, on steel surfaces.
  • the combination of several silanes has not yet resulted in any further significant improvement in the corrosion protection in the previous experiments; however, this can not be ruled out.
  • a content of H 3 AlF 6 was determined on aluminum-rich metallic surfaces due to corresponding reactions in the aqueous composition.
  • the combination of two or three complex fluorides in the aqueous composition has
  • the layer thickness of the coatings produced in this way also depended on the type of application, which was initially varied in separate experiments, in the range from 0.01 to 0.16 ⁇ m, usually in the range from 0.02 to 0.12 ⁇ m at up to 0.08 microns, which was significantly larger with the addition of organic polymer.
  • the corrosion protection grades are in the cross-cut test according to DIN EN ISO 2409 after storage for 40 hours in 5% NaCl solution according to BMW specification GS 90011 from 0 to 5, where 0 represents the best values.
  • the rockfall test in accordance with DIN 55996-1, the coated sheets are bombarded with steel shot for 10 cycles following the above-mentioned VDA change test: the damage pattern is characterized by characteristic values from 0 to 5, with 0 indicating the best results.
  • the coated sheets are exposed to a corrosive sodium chloride solution by spraying for up to 1008 hours; then the infiltration in mm is measured from the scratch, the scratch is made with a standardized stylus to the metallic surface and wherein the infiltration should be as small as possible.
  • the coated aluminum alloy sheets are exposed to a special corrosive atmosphere by spraying for over 504 hours; then the infiltration is measured in mm from the scratch, which should be as small as possible.
  • compositions of Examples and Comparative Examples B 10 to B 18 and VB 10 to VB 12 and VB15 to VB18 were prepared and used in the same manner as the other examples and comparative examples, except that in the second series only cold rolled steel ( CRS) and, in the third series, hot dip galvanized steel sheets were treated and that the panels treated with the silane containing composition were stored after flushing for 0.5 minutes for 30 minutes in room air at room temperature before being mixed with a commercially used cathodic Dipcoat (Electrocoating, e-coat, KTL) were dipped at 250V (2nd series) or 240V (3rd series).
  • CRS cold rolled steel
  • KTL cathodic Dipcoat
  • the half-hour waiting period simulates the cycle time of such coated bodies to the introduction of the body in the KTL basin.
  • the silane-containing coatings dried somewhat, but not completely through.
  • the silane pretreatment of these Examples and Comparative Examples is based on the composition of B 8 and VB 8 wherein in the third series aqueous silane-based pretreatment compositions as in B 8 and VB 8 were used but still 0.001 to 0.10 g / L Cu and 0.1 to 1 g / L Zn and possibly also traces of Al and small amounts of Fe contained. The pH was also adjusted to 4.
  • the fully desalted water for rinsing was prepared in the inventive examples with an addition of at least one surfactant, wherein the surfactant or the surfactant mixture as aqueous Solution was added.
  • the surfactant mixture A contains a nonionic surfactant based on a fatty alcohol polyglycol ether.
  • the surfactant mixture B contains a different type of nonionic surfactant and a solubilizer.
  • the surfactant mixture B proved to be particularly favorable for the rinsing of the rinse water.
  • the surfactant mixture C contains a nonionic surfactant based on an alkylamine.
  • the surfactant mixture D contains a nonionic surfactant and a cationic surfactant.
  • the addition 1.) is a water-soluble diphosphonic acid with a longer alkyl chain.
  • the addition 2.) is a water-soluble tin compound.
  • All KTL layers of a series were applied with the same tension, even if they differed significantly in the layer thicknesses.
  • the KTL layers of the 2nd series were basically a bit too thick.
  • the layer thicknesses were formed not only on the electrical conductivity of the pretreated substrate, but apparently also more on the quality of the remaining pretreatment layer, which apparently differed in their uniformity due to the different rinse compositions.
  • the conditions were chosen so that inhomogeneities of the electrocoating paint were clearly visible and a differentiation of the quality of the cathodic electrocoating layer was possible.
  • the corrosion resistance was determined in the salt spray test according to DIN EN ISO 9227 over 1008 hours, the paint adhesion by Cross-hatching method according to a 240-hour constant climate test according to DIN EN ISO 6270-2 and according to DIN EN ISO 2409. For both methods of analysis, the smaller values are the better values.
  • nonionic surfactants are preferred, but it is beneficial in applications that can easily lead to foaming as in rinsing by spraying, low-foaming or little or almost non-foaming surfactants and / or surfactant-containing mixtures which may additionally contain, for example, a defoamer and / or a solubilizer and individually or in combination a low, a very low or almost no tendency to foaming eg have in injection processes.
  • the nonionic surfactants are selected from straight-chain ethoxylates and / or propoxylates, preferably those having alkyl groups of 8 to 18 carbon atoms.
  • the latter also includes the surfactants A, B and D.
  • the surfactants A, B and D With such a combination of surfactants, the wetting and defoaming properties can be optimized at the same time, but also, surprisingly, several properties of the electrodeposition coating and electrodeposition coating can advantageously be influenced.
  • no plastic markings may occur on bodyworks for automobiles in the Base Coat or / and in the Top Coat, as these usually give rise to intensive mechanical reworking and repainting.
  • a pretreatment before applying the first coat eg a pretreatment composition based on at least one silane or on the basis of at least one silane a titanium or / and zirconium compound and / or with organic polymer.
  • Such rework not only disturbs the workflow, but causes considerable costs, especially due to manual work.
  • the electrocoated substrates, the aqueous silane-based pretreatment coating were rinsed with a surfactant-containing water, a much better Lackumgriff than the non-surfactant-containing water rinsed electrocoated substrates.
  • those metallic components can be electrocoated with good results in which problems without the surfactant content in the water rinse and without the addition of an iron-containing treatment before the silane-based pretreatment occurred.
  • an aqueous treatment containing a water-dissolved iron compound may be carried out before the pretreatment with the silane-based composition.
  • the encapsulation of the electrodeposition coating layer is also correspondingly lower. Therefore, it is desirable to be able to use a higher voltage than, for example, 250 V, without exceeding a layer thickness of the dried and baked electrodeposition coating layer of, for example, 20 ⁇ m.
  • a nominal layer thickness of the dried and baked electrodeposition coating layer resulted externally when using about 250 V in electrodeposition coating. Lowering this layer thickness despite the use of 250 V in the electrodeposition coating suggests the possibility of using higher voltages, which then also lead to a higher throwover.
  • the herein added surfactant E is a nonionic surfactant based on an alkyl ethoxylate having an alkyl group and having an end group seal, wherein a content of cationic compound has also been added.
  • the pH of the cleaner was in Range of 10 to 11.
  • a gluconate or / and a heptonate in the specified total amount was added as the complexing agent.
  • the cleaner contained at least one alkali compound, which served to adjust the pH.
  • Other variants which are not listed in detail in Table 4, relate to optional additions of boric acid or silicate and the further variation of all contents of the cleaner, all of which process variants led to the same or the same results. In comparison with all of these examples according to the invention, neither an Fe-containing cleaning nor a surfactant-containing rinse was used in Comparative Example 19.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen mit wässerigen Zusammensetzungen, wobei in einem Vorbehandlungsschritt eine Silan-basierte wässerige Zusammensetzung, die mindestens ein Silan oder/und eine hierzu verwandte Silicium-haltige Verbindung und gegebenenfalls weitere Komponenten enthält, ohne Trocknung der Beschichtung z.B. bei Temperaturen oberhalb 70 °C weiterbehandelt wird, indem mindestens ein wässeriger Spülschritt nach diesem Vorbehandlungsschritt verwendet und danach eine Elektrotauchlackierung ausgeführt wird, wobei bei den wässerigen Spülschritten zumindest in dem letzten Spülschritt mindestens ein Tensid zugesetzt ist.The invention relates to a process for coating metallic surfaces with aqueous compositions, wherein in a pretreatment step a silane-based aqueous composition comprising at least one silane and / or a silicon-containing compound related thereto and optionally further components, without drying the coating e.g. is further treated at temperatures above 70 ° C by using at least one aqueous rinsing step after this pretreatment step and then an electrodeposition coating is carried out, wherein in the aqueous rinsing steps, at least in the last rinsing step, at least one surfactant is added.

Die bislang am häufigsten eingesetzten Verfahren zur Behandlung von metallischen Oberflächen, insbesondere von Teilen, Band (Coil) oder Bandabschnitten aus mindestens einem metallischen Werkstoff, bzw. zur Vorbehandlung von metallischen Oberflächen vor der Lackierung von metallischen Oberflächen basieren vielfach einerseits auf dem Einsatz von Chrom(VI)-Verbindungen gegebenenfalls zusammen mit diversen Zusatzstoffen oder andererseits auf Phosphaten wie z.B. ZinkManganNickel-Phosphaten gegebenenfalls zusammen mit diversen Zusatzstoffen.The hitherto most frequently used methods for the treatment of metallic surfaces, in particular parts, band (coil) or band sections of at least one metallic material, or for the pretreatment of metallic surfaces prior to the painting of metallic surfaces are based on the one hand on the use of chromium ( VI) compounds optionally together with various additives or on the other hand on phosphates such as Zinc manganese nickel phosphates optionally together with various additives.

Aufgrund der toxikologischen und ökologischen Risiken, die insbesondere Chromat-haltige Verfahren oder Nickel-haltige Verfahren mit sich bringen, wird schon seit vielen Jahren nach Alternativen zu diesen Verfahren auf allen Gebieten der Oberflächentechnik für metallische Substrate gesucht, aber trotzdem immer wieder gefunden, dass bei vielen Anwendungen völlig Chromat-freie oder Nickel-freie Verfahren nicht 100 % des Leistungsspektrums erfüllen oder nicht mit der gewünschten Sicherheit erfüllen. Es wird dann versucht, die Chromatgehalte bzw. Nickelgehalte möglichst gering zu halten und so weit als möglich Cr6+ durch Cr3+ zu ersetzen. Es sind insbesondere in der Automobilindustrie z.B. für die Vorbehandlung von Karosserien vor der Lackierung hochwertige Phosphatierungen im Einsatz, die den Korrosionsschutz der Automobile auf einem hohen Qualitätsstand gehalten haben. Hierzu werden üblicherweise ZinkManganNickel-Phosphatierungen eingesetzt. Trotz vieler Jahre an Forschung und Entwicklung ist es nicht gelungen, für Multimetall-Anwendungen wie oft bei Karosserien, wo in Europa typischerweise im gleichen Bad metallische Oberflächen von Stahl, von verzinktem Stahl und Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen vorbehandelt werden, ohne deutliche Qualitätseinschränkungen Nickel-frei zu phosphatieren. Da aber Nickel-Gehalte, selbst wenn sie vergleichsweise gering sind, in absehbarer Zeit toxikologisch bedenklicher eingestuft werden, stellt sich die Frage, ob mit anderen chemischen Verfahren ein gleichwertiger Korrosionsschutz erzielt werden kann.Due to the toxicological and ecological risks associated with chromate-containing processes or nickel-containing processes in particular, alternatives to these processes have been available for many years However, it has always been found that in many applications completely chromate-free or nickel-free processes do not fulfill 100% of the power spectrum or do not meet the desired safety. It is then attempted to keep the chromate contents or nickel contents as low as possible and as far as possible to replace Cr 6+ by Cr 3+ . In particular, in the automotive industry, for example, for the pretreatment of bodies before painting high-quality phosphating in use, which have kept the corrosion protection of automobiles to a high level of quality. Zinc manganese nickel phosphatings are usually used for this purpose. Despite many years of research and development, it has been unsuccessful for multi-metal applications, as is often the case in car bodies, where in Europe metallic surfaces of steel, galvanized steel and aluminum or aluminum alloys are typically pretreated in the same bath, without significant quality limitations to phosphatize. However, since nickel contents, even if they are comparatively low, are classified as toxicologically questionable in the foreseeable future, the question arises as to whether equivalent corrosion protection can be achieved with other chemical processes.

Insbesondere in der Automobilindustrie wird als erste Lackschicht häufig eine Elektrotauchlackierung mit einem Elektrotauchlack (ETL) wie z.B. einem kathodischen Elektrotauchlack (KTL) eingesetzt. Die Zusammensetzungen und Einsatzbedingungen der Elektrotauchlackierung sind grundsätzlich bekannt.In particular, in the automotive industry, the first lacquer layer used is often an electrocoating with an electrodeposition coating (ETL), such as e.g. a cathodic electrodeposition paint (KTL) used. The compositions and conditions of use of electrocoating are known in principle.

Der Einsatz z.B. von Silanen/Silanolen in wässerigen Zusammensetzungen zur Herstellung von Siloxan/Polysiloxan-reichen korrosionsschützenden Beschichtungen ist grundsätzlich bekannt. Der Einfachheit halber wird bei Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan im Folgenden oft nur von Silan gesprochen. Diese Beschichtungen haben sich bewährt, jedoch sind die Verfahren zur Beschichtung mit einer vorwiegend Silan neben Lösemittel(n) enthaltenden wässerigen Zusammensetzung teilweise schwierig anzuwenden. Nicht immer werden diese Beschichtungen mit hervorragenden Eigenschaften ausgebildet. Außerdem kann es hierbei Probleme geben, die sehr dünnen transparenten Silan-Beschichtungen auf dem metallischen Untergrund sowie deren Fehlstellen mit bloßem Auge oder mit optischen Hilfsmitteln ausreichend charakterisieren zu können. Der Korrosionsschutz und die Lackhaftung der gebildeten Siloxan- oder/und Polysiloxan-reichen Beschichtungen sind oft, aber nicht immer hoch und teilweise auch bei geeigneter Applikation für bestimmte Anwendungen nicht ausreichend hoch. Es bedarf weiterer Verfahren unter Einsatz von mindestens einem Silan, die eine hohe Verfahrenssicherheit und eine hohe Qualität der hiermit hergestellten Beschichtungen insbesondere bezüglich Korrosionsbeständigkeit und Lackhaftung aufweisen.The use of, for example, silanes / silanols in aqueous compositions for the preparation of siloxane / polysiloxane-rich corrosion-protective coatings is known in principle. For the sake of simplicity, silane / silanol / siloxane / polysiloxane is often referred to as silane in the following. These coatings have been proven, but the methods for coating with a predominantly silane in addition to solvent (s) containing aqueous composition sometimes difficult to apply. Not always, these coatings are formed with excellent properties. In addition, there may be problems here, to be able to sufficiently characterize the very thin transparent silane coatings on the metallic substrate and their defects with the naked eye or optical aids. The corrosion protection and the paint adhesion of the formed siloxane or / and polysiloxane-rich coatings are often, but not always high and sometimes not sufficiently high for certain applications even with suitable application. It requires further methods using at least one silane, which have a high process safety and a high quality of the coatings produced herewith, in particular with regard to corrosion resistance and paint adhesion.

Bei der Gestaltung Silan-haltiger wässeriger Zusammensetzungen hat sich außerdem eine kleine bzw. große Zugabemenge an mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe von organischen Monomeren, Oligomeren und Polymeren bewährt. Bei derartigen Zusammensetzungen ist die Art und Menge der Silan-Zugabe teilweise von entscheidender Bedeutung für den Erfolg. Üblicherweise sind jedoch die Zugabemengen an Silan hierzu vergleichsweise gering - meistens nur bis zu 5 Gew.-% aller Feststoffgehalte - und wirken dann als "coupling agent", wobei die haftvermittelnde Wirkung insbesondere zwischen metallischem Substrat und Lack und ggf. zwischen Pigment und organischen Lackbestandteilen vorherrschen sollte, aber untergeordnet teilweise auch eine geringe vernetzende Wirkung auftreten kann. Vorwiegend werden sehr geringe Silan-Zusätze zu thermisch härtbaren Harzsystemen zugegeben.In the design of silane-containing aqueous compositions, moreover, a small or large amount of addition of at least one component selected from the group of organic monomers, oligomers and polymers has been proven. In such compositions, the type and amount of silane addition is in part of critical importance for success. Usually, however, the addition amounts of silane for this purpose are comparatively low - usually only up to 5 wt .-% of all solids contents - and then act as a "coupling agent", the adhesion-promoting effect in particular between metallic substrate and paint and optionally between pigment and organic paint constituents should prevail, but subordinate partially also a low cross-linking effect can occur. Predominantly, very little silane additives are added to thermosetting resin systems.

Bei der Verwendung von Silan-haltigen Lösungen zur Beschichtung metallischer Oberflächen ist bisher bekannt, dass die im wesentlichen oder vorwiegend Silan und deren Derivate enthaltenden Lösungen wasserempfindlich sind, wenn die Beschichtungen nicht stärker getrocknet wurden, so dass ein Spülen der frisch beschichteten, noch nicht durchgetrockneten Beschichtungen mit Wasser in der Regel zur Beeinträchtigung der Beschichtungen z.B. durch Ablösungen führt, da sie nicht ausreichend spülfest sind. Offensichtlich reichen die sehr dünnen Oxid/Hydroxid-Lagen der "natürlichen" Oxidhäute metallischer Oberflächen nicht aus, um frisch aufgetragenes Silan vor der Durchtrocknung ausreichend anhaftend zu halten. Erst wenn die Beschichtungen z.B. 5 Minuten bei 80 °C PMT (peak-metal-temperature), z.B. 25 Minuten bei 70 °C PMT oder stärker getrocknet sind, sind diese Beschichtungen in der Regel gegen Wasser unempfindlich, da die Kondensation der Silane/Silanole/Siloxane/Polysiloxane stärker fortgeschritten ist. Der Grad der Trocknung, der mit einer Kondensation der Silane/Silanole/Siloxane/Polysiloxane verbunden ist, und der zu einer Spülfestigkeit der Siloxan/Polysiloxan-haltigen Beschichtung variiert je nach dem Phasenbestand, der Beschichtung und der Art des Spülens.In the case of the use of silane-containing solutions for coating metallic surfaces, it is hitherto known that the solutions containing essentially or predominantly silane and their derivatives are water-sensitive if the coatings have not been dried to a greater extent, so that rinsing the freshly coated, not yet dried coatings with water usually leads to deterioration of the coatings, for example by delamination, since they are not sufficiently rinsing. Obviously, the very thin oxide / hydroxide layers of the "natural" oxide skins of metallic surfaces are insufficient to keep freshly applied silane sufficiently adherent prior to throughdrying. Only when the coatings are, for example, 5 minutes at 80 ° C PMT (peak metal temperature), for example 25 minutes at 70 ° C PMT or more dried, these coatings are generally insensitive to water, since the condensation of silanes / silanols / Siloxanes / polysiloxanes is more advanced. The degree of drying associated with a condensation of the silanes / silanols / siloxanes / polysiloxanes and the rinse resistance of the siloxane / polysiloxane-containing coating will vary depending on the phase inventory, coating, and type of rinse.

Bestehende Phosphatieranlagen, insbesondere in der Automobilindustrie für die Reinigung und Vorbehandlung z.B. von Karosserien vor der Lackierung bedürfen keiner Trocknungsanlage. Aber auch ohne diese ist eine solche kanalartige Anlage oft weit über einhundert Meter lang. Vielfach grenzen diese Anlage am Ende, wo die fertig phosphatierten Karosserien aus dem Kanal kommen, direkt an eine Anlage zur Beschichtung mit einem kathodischen Tauchlack (KTL), so dass für den zusätzlichen Aufbau einer Trocknungsanlage in der Regel kein Platz zur Verfügung steht.Existing phosphating plants, in particular in the automotive industry for the purification and pretreatment, e.g. of bodies before painting require no drying system. But even without them, such a canal-like system is often well over a hundred meters long. In many cases, at the end of the line, where the finished phosphated bodies come out of the sewer, this system directly adjoins a system for coating with a cathodic dip paint (KTL), so that there is usually no space available for the additional construction of a drying system.

DE 102005015576 A1 beschreibt die Wirkungen beim Vorspülen oder/und Nachspülen vor bzw. nach der dort genannten erfindungsgemäßen SilanVorbehandlung. DE 20 17 327 A1 lehrt ein Verfahren, bei dem auf Zinkbasierten metallischen Oberflächen (a) die Metalloberflächen mit einer wässerigen Konditionierflüssigkeit bestehend aus einer wässerigen Lösung von 1,5 bis 10,0 Gew.-% Natrium- oder Kaliumhydroxyd zusammen mit jeweils mindestens 0,05 Gew.-% Eisenionen sowie eines Maskierungsmittels für Eisen bei einem pH-Wert von mindestens 13 tränkt, (b) die wässerige Konditionierflüssigkeit von dem Metall mit Wasser abspült, (c) einen Zinkphosphat-Konversionsüberzug auf die Metalloberfläche abscheidet und (d) darauf einen Anstrichfilm elektrophoretisch abscheidet. DE 102005015576 A1 describes the effects during pre-rinsing and / or rinsing before and after the silane pretreatment according to the invention mentioned therein. DE 20 17 327 A1 teaches a process in which on zinc-based metallic surfaces (a) the metal surfaces are treated with an aqueous conditioning liquid consisting of an aqueous solution of 1.5 to 10.0% by weight of sodium or potassium hydroxide together with at least 0.05% by weight each. % Iron ions and a masking agent for iron at a pH of at least 13 soaks, (b) the aqueous Rinsing conditioning fluid from the metal with water, (c) depositing a zinc phosphate conversion coating on the metal surface, and (d) electrophoretically depositing thereon a paint film.

Beim Einsatz einer Elektrotauchlackierung nach einer Silan-basierten Vorbehandlung bestand insbesondere im Automobilbau das Problem, die Spannung der Elektrotauchlackierung im Vergleich zu einer Verfahrensabfolge mit einer Zinkphosphatbeschichtung zu verringern, weil die vergleichsweise dicken Zinkphosphatschichten einen deutlich höheren elektrischen Widerstand im Elektrotauchbad verursachen. Durch die Verwendung von geringeren elektrischen Spannungen im Elektrotauchbad bei einer vergleichsweise dünnen Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung mit einem vergleichsweise geringen elektrischen Widerstand kann es Probleme bei der Ebenheit, Gleichmäßigkeit und visuellen Ausprägung des aufgebrachten Elektrotauchlacks und im Lackumgriff gerade an hintergriffigen Stellen kompliziert geformter Metallteile geben.When using an electrodeposition coating after a silane-based pretreatment, there was the problem, in particular in the automotive industry, of reducing the voltage of the electrodeposition coating in comparison with a sequence of processes using a zinc phosphate coating, because the comparatively thick zinc phosphate coatings cause a significantly higher electrical resistance in the electrodeposition bath. By using lower electrical voltages in the electrodeposition bath with a comparatively thin silane-based pretreatment coating With a comparatively low electrical resistance, there may be problems with the evenness, uniformity, and visual appearance of the applied electrodeposition paint, and with the paint coating just at the rear grip locations of intricately shaped metal parts.

Beim Einsatz einer Elektrotauchlackierung nach einer Silan-basierten Vorbehandlung bestand insbesondere im Automobilbau das Problem, die Qualität der Elektrotauchlackbeschichtung zu verbessern, da in manchen Situationen der Umgriff bei kompliziert geformten Werkstücken und Konstruktionen wie z.B. bei Gehäusen und Karosserien nicht ausreicht, um möglichst gleichartige Schichtdicken der Elektrotauchlackbeschichtung außen und innen zu ermöglichen und dabei auch alle anderen Qualitätsanforderungen an die Lackierung zu erfüllen.The use of electrodeposition coating after a silane-based pretreatment has been a problem, especially in the automotive industry, to improve the quality of the electrodeposition coating, since in some situations it can be used on intricately shaped workpieces and constructions such as e.g. in housings and bodies is not sufficient to allow the same possible layer thicknesses of the electrodeposition coating outside and inside and thereby meet all other quality requirements for the paint.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren für wässerige Zusammensetzungen vorzuschlagen, deren Beschichtungen eine möglichst umweltfreundliche chemische Zusammensetzung aufweisen und eine hohe Korrosionsbeständigkeit gewährleisten, die auch in Multimetallanwendungen, in denen z.B. Stahl und Zink-reiche metallische Oberflächen und gegebenenfalls auch Aluminium-reiche metallische Oberflächen im gleichen Bad behandelt oder vorbehandelt werden, geeignet sind. Es bestand auch die Aufgabe, eine Verfahrensabfolge von der Vorbehandlung bis zur Elektrotauchlackierung vorzuschlagen, bei der möglichst störungsarme möglichst hochwertige Beschichtungen der Silan-basierten Vorbehandlung und der Elektrotauchlackbeschichtung insbesondere auf Karosserien in der Automobilserienfertigung aufgebracht werden können. Ferner bestand die Aufgabe, ein Verfahren mit Silan-haltigen wässerigen Zusammensetzungen vorzuschlagen, das sich in bestehenden Anlagen der Automobilindustrie grundsätzlich umsetzen lässt und sich besonders zur Beschichtung von Karosserien im Automobilbau eignet. Hierbei soll eine Beschichtungsqualität der Vorbehandlungsbeschichtung und der Elektrotauchlackbeschichtung auf Karosserieoberflächen erzielt werden, wie sie bei den hochwertigen korrosionsschützenden Beschichtungen der ZinkManganNickel-Phosphatierungen erzielt wird, um die Qualitätsstandards nicht zu gefährden.It was therefore the object of proposing a process for aqueous compositions whose coatings have the most environmentally friendly chemical composition and ensure high corrosion resistance, including in multi-metal applications, such as steel and zinc-rich metallic surfaces and optionally also aluminum-rich metallic surfaces be treated or pretreated in the same bath, are suitable. It was also the task of proposing a sequence of processes from pre-treatment to electrocoating, in which the lowest possible low-quality coatings of silane-based pretreatment and electrodeposition coating can be applied in particular to bodies in the automotive series production. Furthermore, the object was to propose a method with silane-containing aqueous compositions, which can be implemented in existing systems of the automotive industry in principle and is particularly suitable for coating car bodies in the automotive industry. Here, a coating quality of the pretreatment coating and the electrodeposition coating is to be achieved on body surfaces, as in the high-quality corrosion-protective coatings of zinc manganese nickel phosphating is achieved in order not to endanger the quality standards.

Es wurde jetzt gefunden, dass der Zusatz von mindestens einem Tensid in dem einen Spülschritt beim Spülen mit Wasser nach der Silan-basierten Vorbehandlung oder zumindest im letzten von mehreren Spülschritten beim Spülen mit Wasser nach der Silan-basierten Vorbehandlung eine so hohe Vergleichmäßigung der Elektrotauchlackbeschichtung ermöglicht, dass ein besserer Umgriff des Elektrotauchlacks und möglicherweise auch des elektrischen Feldes bei der Elektrotauchlackierung auftritt und dass die Schichtdicken des Elektrotauchlacks z.B. außen zu innen z.B. bei einem Gehäuse oder bei einer Karosserie deutlich vergleichmäßigt werden.It has now been found that the addition of at least one surfactant in the one rinse step when rinsing with water after the silane-based pretreatment or at least in the last of several rinse steps when rinsing with water after the silane-based pretreatment enables such a high homogenization of the electrodeposition coating in that a better encirclement of the electrodeposition coating and possibly also of the electric field occurs in the electrodeposition coating and that the layer thicknesses of the electrodeposition coating eg outside to inside e.g. be significantly evened out in a housing or in a body.

Der Zusatz von Komplexfluorid hilft bei der Silan-basierten Vorbehandlung, Beeinträchtigungen der Anbindung von Silan an die metallische Oberfläche zu minimieren bzw. zu vermeiden, so dass sich das Spülen nicht oder nur geringfügig beeinträchtigend auswirken kann. Auch eine Kombination von mindestens zwei Komplexfluoriden in der Silan-basierten Vorbehandlungszusammensetzung, insbesondere von Fluortitansäure und von Fluorzirkoniumsäure bzw. deren Salzen, ermöglicht eine außerordentliche Qualitätssteigerung der Beschichtungen.The addition of complex fluoride in the silane-based pretreatment helps to minimize or avoid impairments of the attachment of silane to the metallic surface, so that the rinsing can have little or no effect. A combination of at least two complex fluorides in the silane-based pretreatment composition, in particular of fluorotitanic acid and of fluorozirconic acid or salts thereof, also makes possible an extraordinary increase in the quality of the coatings.

Es wurde gefunden, dass es nicht nur möglich ist, frisch applizierte und noch nicht durchgetrocknete und daher noch nicht stärker kondensierte Beschichtungen auf Basis von Silan zu spülen, sondern dass diese Verfahrensabfolge sogar vorteilhaft ist, weil die derart hergestellten und gespülten Vorbehandlungs-Beschichtungen teilweise unabhängig von der chemischen Zusammensetzung der wässerigen Silan-basierten (= Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan oder/und Silan/Silanol/Siloxan) Vorbehandlungszusammensetzung sogar einen besseren Korrosionsschutz und eine bessere Lackhaftung aufweisen. Dies widerspricht früheren Erfahrungen, nach denen ein Spülen einer frisch applizierten und noch nicht stärker getrockneten Beschichtung auf Basis von Silan leicht und oft zu einer Beeinträchtigung der Schichtqualität, wenn nicht sogar zum teilweisen oder vereinzelt zum vollständigen Entfernen der Beschichtung führt.It has been found that it is not only possible to rinse freshly applied and not yet dried and therefore not yet more strongly condensed coatings based on silane, but that this process sequence is even advantageous because the thus prepared and rinsed pretreatment coatings partially independent from the chemical composition of the aqueous silane-based (= silane / silanol / siloxane / polysiloxane or / and silane / silanol / siloxane) pretreatment composition may even have better corrosion protection and better paint adhesion. This contradicts earlier experiences, according to which rinsing a freshly applied and not much dried coating based on silane easily and often to a Impairment of layer quality, if not partial or isolated, leads to complete removal of the coating.

Es wurde auch gefunden, dass es möglich und vorteilhaft ist, auf frisch applizierte und noch nicht durchgetrocknete und daher noch nicht stärker kondensierte Silan-basierte Vorbehandlungs-Beschichtungen auf Basis von Silan, die gegebenenfalls auch in diesem Zustand gespült wurden, einen Lack wie einen Elektrotauchlack, eine lackähnliche Beschichtung, einen Primer oder einen Klebstoff zu applizieren. Die Applikation derartiger Zusammensetzungen auf Silan-basierte Nassfilme ist vorteilhaft, weil die derart hergestellten und gespülten Beschichtungen teilweise unabhängig von der chemischen Zusammensetzung des wässerigen Bades sogar einen besseren Korrosionsschutz und eine bessere Lackhaftung aufweisen.It has also been found that it is possible and advantageous to apply a lacquer such as an electrodeposition lacquer to silane-based, silane-based pretreatment coatings based on silane which have been freshly applied and not yet thoroughly dried and which may also have been flushed in this state to apply a varnish-like coating, a primer or an adhesive. The application of such compositions to silane-based wet films is advantageous because the coatings produced and rinsed in this way even have better corrosion protection and better paint adhesion, irrespective of the chemical composition of the aqueous bath.

Es wurde jetzt auch gefunden, dass die Verwendung einer eisenhaltigen wässerigen Zusammensetzung vor dem Auftrag der Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine erhöhte Spannung beim Elektrotauchlackieren ermöglicht. Hierbei konnten oft um 5 bis 15 % höhere Spannungen eingesetzt werden. Hierbei wurde gefunden, dass der hierbei erzeugte Umgriff ebenfalls um etwa 5 bis 15 % aufgrund der erhöhten Spannung verbessert wurde.It has now also been found that the use of an iron-containing aqueous composition prior to application of the silane-based pretreatment composition allows for increased tension in electrodeposition painting. Often, 5 to 15% higher voltages could be used. It was found that the wraparound created here was also improved by about 5 to 15% due to the increased stress.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Verbesserung des Umgriffs einer Elektrotauchlack-Beschichtung durch Beschichten von metallischen Oberflächen mit einer Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthaltenden Vorbehandlungs-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zusammensetzung neben Wasser und gegebenenfalls neben mindestens einem organischen Lösemittel oder/und mindestens einer den pH-Wert beeinflussenden Substanz

  1. a) mindestens eine Verbindung a) ausgewählt aus Silanen, Silanolen, Siloxanen und Polysiloxanen enthält, von denen mindestens eine dieser Verbindungen noch kondensieren kann, und
  2. b) mindestens eine Titan-, Hafnium- oder/und Zirkonium-haltige Verbindung b) sowie
  3. c) mindestens eine Art Kationen c) ausgewählt aus Kationen von Metallen der 1. bis 3. und 5. bis 8. Nebengruppe einschließlich Lanthaniden sowie der 2. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente oder/und mindestens eine entsprechende Verbindung c) oder/und
  4. d) mindestens eine organische Verbindung d) enthält ausgewählt aus Monomeren, Oligomeren, Polymeren, Copolymeren und Blockcopolymeren,
wobei die mit der Vorbehandlungs-Zusammensetzung frisch aufgebrachte Beschichtung zumindest einmal mit Wasser gespült wird, wobei gegebenenfalls mindestens eine Wasserspülung einen Gehalt an Tensid aufweist, und
wobei nach dem Spülen mit Wasser eine Elektrotauchlack-Beschichtung aufgebracht wird,
wobei die mit dieser Zusammensetzung frisch aufgebrachte Beschichtung bis zu diesem Spülen nicht durchgetrocknet wird, so dass die mindestens eine kondensationsfähige Verbindung a) bis zum Spülen der Vorbehandlungs-Beschichtung mit Wasser oder/und bis zum Beschichten mit einem Elektrotauchlack nicht stark kondensiert oder/und
wobei die mit der Vorbehandlungs-Zusammensetzung frisch aufgebrachte Vorbehandlungs-Beschichtung bis zum Applizieren einer nachfolgenden Elektrotauchlack-Beschichtung nicht durchgetrocknet wird, so dass die mindestens eine kondensationsfähige Verbindung a) bis zum Applizieren der nachfolgenden Elektrotauchlack-Beschichtung nicht stark kondensiert und
wobei vor der Behandlung mit einer wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine wässerige Behandlung mit einem Gehalt an wassergelöster Eisenverbindung durchgeführt wird.The object is achieved with a method for improving the encapsulation of an electrodeposition coating by coating metallic surfaces with a silane / silanol / siloxane / polysiloxane containing pretreatment composition, characterized in that this composition in addition to water and optionally in addition to at least one organic solvent or / and at least one pH-affecting substance
  1. a) at least one compound a) selected from silanes, silanols, Siloxanes and polysiloxanes, of which at least one of these compounds can still condense, and
  2. b) at least one titanium, hafnium or / and zirconium-containing compound b) and
  3. c) at least one kind of cations c) selected from cations of metals of the 1st to 3rd and 5th to 8th subgroup including lanthanides and the 2nd main group of the Periodic Table of the Elements or / and at least one corresponding compound c) or / and
  4. d) at least one organic compound d) selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers,
wherein the freshly applied with the pretreatment composition coating is rinsed at least once with water, optionally at least one water rinse has a content of surfactant, and
wherein, after rinsing with water, an electrodeposition coating is applied,
wherein the coating freshly applied with this composition is not thoroughly dried until such rinsing, such that the at least one condensable compound a) does not strongly condense and / or until it has been rinsed with water and / or coated with an electrodeposition paint
wherein the pre-treatment coating freshly applied with the pretreatment composition is not dried through until application of a subsequent electrodeposition coating, such that the at least one condensable compound a) does not strongly condense until application of the subsequent electrodeposition coating and
wherein before the treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition, an aqueous treatment containing a water-dissolved iron compound is carried out.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst mit der Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 beschichteten metallischen Substrate in der Automobilindustrie, für Schienenfahrzeuge, in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Apparatebau, im Maschinenbau, in der Bauindustrie, in der Möbelindustrie, für die Herstellung von Leitplanken, Lampen, Profilen, Verkleidungen oder Kleinteilen, für die Herstellung von Karosserien oder Karosserieteilen, von Einzelkomponenten, vormontierten bzw. verbundenen Elementen vorzugsweise in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie, für die Herstellung von Geräten oder Anlagen, insbesondere von Haushaltsgeräten, Kontrolleinrichtungen, Prüfeinrichtungen oder Konstruktionselementen.The object is also achieved with the use of the process according to the invention according to one of claims 1 to 21 coated metallic substrates in the automotive industry, for rail vehicles, in the aerospace industry, apparatus engineering, mechanical engineering, in the construction industry, in the furniture industry for the manufacture of crash barriers, lamps, profiles, panels or small parts, for the manufacture of bodies or body parts, of individual components, preassembled or connected elements, preferably in the automotive or aerospace industry, for the manufacture of appliances or installations, in particular household appliances , Control devices, test equipment or construction elements.

Die Aufgabe wird ferner gelöst mit der Verwendung einer wässerigen Silanbasierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung in einem Beschichtungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22 für metallische Substrate zur Verbesserung des Umgriffs einer Elektrotauchlack-Beschichtung, bei dem eine wässerige Silan-basierte Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem metallischen Substrat in Kontakt gebracht wird, bei dem die mit dieser Zusammensetzung frisch aufgebrachte Beschichtung mindestens einmal mit Wasser gespült wird, wobei mindestens einmal mit Wasser mit einem Gehalt an Tensid gespült wird, bei dem nach dem Spülen mit Wasser eine Elektrotauchlack-Beschichtung aufgebracht wird, wobei die mit dieser Zusammensetzung frisch aufgebrachte Beschichtung bis zu diesem Spülen nicht durchgetrocknet wird, so dass die mindestens eine kondensationsfähige Verbindung a) bis zum Spülen der Vorbehandlungs-Beschichtung mit Wasser oder/und bis zum Beschichten mit einem Elektrotauchlack nicht stark kondensiert und wobei vor der Behandlung mit einer wässerigen Silanbasierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine wässerige Behandlung mit einem Gehalt an wassergelöster Eisenverbindung durchgeführt wird.The object is further achieved by the use of an aqueous silane-based pretreatment composition in a coating process according to at least one of claims 1 to 22 for metallic substrates for improving the encapsulation of an electrodeposition coating, in which an aqueous silane-based composition according to at least one of claims 1 to 16 is contacted with a metallic substrate in which the coating newly applied with this composition is rinsed at least once with water, rinsing at least once with water containing surfactant, after rinsing with water an electrodeposition paint Coating is applied, wherein the freshly applied with this composition coating is not dried until this rinsing, so that the at least one condensable compound a) until rinsing the pretreatment coating with water or / and until coating m it is not strongly condensed with an electrodeposition paint and an aqueous treatment containing a water-dissolved iron compound is carried out prior to treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition.

Die Aufgabe wird schließlich gelöst mit der Verwendung einer wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung in einem Beschichtungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 22 für metallische Substrate zur Verbesserung des Umgriffs einer Elektrotauchlack-Beschichtung, bei dem die Substrate vor der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlung mindestens einmal mit einer eisenhaltigen wässerigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht werden, bei dem eine wässerige Silan-basierte Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 16 mit einem metallischen Substrat in Kontakt gebracht wird, bei dem die mit dieser Zusammensetzung frisch aufgebrachte Beschichtung mindestens einmal mit Wasser gespült wird, wobei gegebenenfalls mindestens einmal mit Wasser mit einem Gehalt an Tensid gespült wird, bei dem nach dem Spülen mit Wasser eine Elektrotauchlack-Beschichtung aufgebracht wird, wobei die mit der Vorbehandlungs-Zusammensetzung frisch aufgebrachte Vorbehandlungs-Beschichtung bis zum Applizieren einer nachfolgenden Elektrotauchlack-Beschichtung nicht durchgetrocknet wird, so dass die mindestens eine kondensationsfähige Verbindung a) bis zum Applizieren der nachfolgenden Elektrotauchlack-Beschichtung nicht stark kondensiert und wobei vor der Behandlung mit einer wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine wässerige Behandlung mit einem Gehalt an wassergelöster Eisenverbindung durchgeführt wird.The object is finally achieved with the use of an aqueous silane-based pretreatment composition in a coating process according to at least one of claims 2 to 22 for metallic substrates to improve the application of an electrodeposition coating, wherein the substrates before the aqueous silane-based pretreatment at least once with an aqueous iron composition in which an aqueous silane-based composition according to any one of claims 2 to 16 is brought into contact with a metallic substrate, wherein the freshly applied with this composition coating at least once with water is rinsed, wherein optionally rinsed at least once with water containing a surfactant in which after rinsing with water, an electrodeposition coating is applied, wherein the pretreatment composition freshly applied Vorbehandlu ngs coating until application of a subsequent electrodeposition coating is not dried through, so that the at least one condensable compound a) is not strongly condensed until application of the subsequent electrodeposition coating and wherein prior to treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition aqueous treatment with a content of water-dissolved iron compound is performed.

In einer Ausführungsform kann auch mitten in dieser Verfahrensabfolge eine zweite Konversionsschicht oder/und eine Beschichtung infolge Applikation einer Nachspüllösung verwendet werden. Die zweite Konversionsschicht oder die Beschichtung infolge Applikation einer Nachspüllösung ist vorzugsweise eine wässerige Zusammensetzung auf Basis von mindestens einem Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan, von mindestens einer Titan-, Hafnium-, Zirkonium-, Aluminium- oder/und Bor-haltigen Verbindung wie z.B. mindestens einem Komplexfluorid, von mindestens einer organischen Verbindung ausgewählt aus Monomeren, Oligomeren, Polymeren, Copolymeren und Blockcopolymeren oder/und von mindestens einer Phosphor- und Sauerstoff enthaltenden Verbindung. In vielen Ausführungsvarianten ist die Konzentration der wässerigen Zusammensetzung für die zweite Konversionsschicht bzw. der Nachspüllösung insgesamt geringer als eine vergleichbare wässerige Zusammensetzung für die erste Konversionsschicht, nämlich der erfindungsgemäßen Silanbasierten Vorbehandlungs-Beschichtung.In one embodiment, a second conversion layer or / and a coating as a result of application of a rinsing solution can also be used in the middle of this process sequence. The second conversion layer or coating as a result of application of a rinsing solution is preferably an aqueous composition based on at least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane, of at least one titanium, hafnium, zirconium, aluminum or / and boron-containing compound such as eg at least one complex fluoride, of at least one organic compound selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers or / and of at least one Phosphorus and oxygen containing compound. In many embodiments, the concentration of the aqueous composition for the second conversion layer or the rinsing solution is generally lower than a comparable aqueous composition for the first conversion layer, namely the silane-based pretreatment coating according to the invention.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die frisch aufgebrachte Beschichtung erst mit Wasser oder mit einer wässerigen Lösung gespült wird, bevor eine nachfolgende Beschichtung appliziert wird. Hierbei kann der Nassfilm der erfindungsgemäßen Silan-basierten Vorbehandlung ohne ein vorheriges stärkeres Trocknen des Nassfilms mit Wasser oder/und mit einer wässerigen, gegebenenfalls Tensid enthaltenden Zusammensetzung gespült werden. Auf diesen Nassfilm kann anschließend im noch nicht stärker getrockneten Zustand eine nachfolgende Beschichtung aufgebracht werden. Das Spülen des Nassfilms nach der Silan-Vorbehandlung erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach dem Beschichten mit der Silan enthaltenden wässerigen Zusammensetzung, insbesondere innerhalb von ein oder zwei Minuten nach dem Beschichten mit der erfindungsgemäßen Silan-Vorbehandlung, besonders bevorzugt innerhalb von 30 Sekunden oder sogar innerhalb von 10 Sekunden nach diesem Beschichten. Wenn mehrere Wasserspülungen verwendet werden, ist es bevorzugt, dass zumindest die letzte dieser Wasserspülungen einen Gehalt an mindestens einem Tensid aufweist. Vorzugsweise wird der Elektrotauchlack unmittelbar nach dem Spülen appliziert, insbesondere innerhalb von zwei oder drei Minuten nach dem Spülen der Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung, besonders bevorzugt innerhalb von 60 Sekunden oder sogar innerhalb von 20 Sekunden. Der Lack kann hierbei insbesondere ein Elektrotauchlack oder ein Wasser enthaltender Nasslack sein. Andererseits kann es insbesondere in der industriellen Fertigung häufig vorkommen, dass die Zeitspanne vom Ende des Spülens mit Wasser bis zum Aufbringen des Elektrotauchlacks 1 bis 120 Minuten, vorzugsweise jedoch nur 2 bis 60 oder 3 bis 40 oder 4 bis 20 Minuten beträgt. Dann ist es vorteilhaft, wenn trotz dieser Wartezeit noch keine stärkere Trocknung der gespülten Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung eintritt. Hierbei ist es dann vorteilhaft, Massnahmen zu ergreifen, dass die gespülten Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtungen nicht durchtrocknen und möglichst auch nicht stärker trocknen, beispielsweise durch Einsatz eines Nasshaltesystems wie z.B. von Düsen zum Aufsprühen eines Wassernebels.It is particularly advantageous if the freshly applied coating is first rinsed with water or with an aqueous solution before a subsequent coating is applied. In this case, the wet film of the silane-based pretreatment according to the invention can be rinsed without prior stronger drying of the wet film with water or / and with an aqueous composition which optionally contains surfactant. A subsequent coating can then be applied to this wet film in the not yet dried state. The rinsing of the wet film after the silane pretreatment is preferably carried out immediately after coating with the silane-containing aqueous composition, especially within one or two Minutes after coating with the silane pretreatment according to the invention, more preferably within 30 seconds or even within 10 seconds after this coating. When multiple water rinses are used, it is preferred that at least the last of these rinses have a content of at least one surfactant. Preferably, the electrodeposition paint is applied immediately after rinsing, especially within two or three minutes after rinsing the silane-based pretreatment coating, more preferably within 60 seconds or even within 20 seconds. The paint may in this case be in particular an electrodeposition paint or a water-containing wet paint. On the other hand, it can often happen, especially in industrial production, that the time from the end of rinsing with water until application of the electrodeposition paint is 1 to 120 minutes, but preferably only 2 to 60 or 3 to 40 or 4 to 20 minutes. It is then advantageous if, despite this waiting period, no stronger drying of the rinsed silane-based pretreatment coating occurs. It is then advantageous to take measures such that the rinsed silane-based pretreatment coatings do not dry through and, if possible, do not dry more, for example by using a wet-holding system, such as nozzles for spraying a water mist.

Es wird angenommen, dass das mindestens eine, noch kondensationsfähige Silan/Silanol/Siloxan noch stärker chemisch reaktiv ist und mit dem nachträglich aufgebrachten Elektrotauchlack intensiver reagieren kann als ein bereits durchgetrocknetes und thermisch beeinflusst stark kondensiertes Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan. Es wird angenommen, dass es auch noch nach einer Wartezeit nach dem Spülen von bis zu mehreren Stunden, solange keine Temperaturen über z.B. 40 °C angewandt werden, die zu einer Durchtrocknung der Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung führen. Der Begriff "Silan" wird hierbei für Silane, Silanole, Siloxane, Polysiloxane und deren Reaktionsprodukte bzw. Derivate benutzt, die dabei auch oft "Silan"-Gemische sind. Der Begriff "Kondensieren" im Sinne dieser Anmeldung bezeichnet alle Formen der Vernetzung, der Weitervernetzung und der weiteren chemischen Reaktionen der Silane/Silanole/Siloxane/Polysiloxane. Üblicherweise wird hierbei von einem Zusatz als Silan ausgegangen, wobei das zugesetzte mindestens eine Silan oft zumindest teilweise hydrolysiert ist, wobei es üblicherweise beim ersten Kontakt mit Wasser oder Feuchtigkeit mindestens ein Silanol bildet, aus dem mindestens ein Siloxan und später gegebenenfalls auch mindestens ein Polysiloxan gebildet wird bzw. werden kann. Der Begriff "Beschichtung" im Sinne dieser Anmeldung bezieht sich auf die mit der wässerigen Zusammensetzung ausgebildete Beschichtung einschließlich des Nassfilms, des angetrockneten Films, des durchgetrockneten Films, des bei erhöhter Temperatur getrockneten Films und des gegebenenfalls thermisch oder/und durch Bestrahlung weiter vernetzten Films.It is assumed that the at least one, still condensable silane / silanol / siloxane is even more chemically reactive and can react more intensively with the subsequently applied electrodeposition paint than an already thoroughly dried and thermally influenced strongly condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane. It is believed that even after a latency period of up to several hours, as long as no temperatures above 40 ° C. are used, the silane-based pretreatment coating dries out. The term "silane" is used here for silanes, silanols, siloxanes, polysiloxanes and their reaction products or derivatives, which are often also "silane" mixtures. The term "condensation" in the context of this application refers to all forms of crosslinking, further crosslinking and further chemical reactions of the silanes / silanols / siloxanes / polysiloxanes. Usually, this is based on an addition as silane, wherein the added at least one silane is often at least partially hydrolyzed, where it usually forms the first contact with water or moisture at least one silanol, formed from the at least one siloxane and later optionally also at least one polysiloxane will or can be. For the purposes of this application, the term "coating" refers to the coating formed with the aqueous composition, including the wet film, the dried film, the throughdried film, the elevated-temperature-dried film and the optionally thermally and / or irradiated further crosslinked film.

Die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung ist eine wässerige Lösung, eine wässerige Dispersion oder/und eine Emulsion. Vorzugsweise ist ihr pH-Wert größer als 1,5 und kleiner als 9, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 7, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 6,5, insbesondere im Bereich von 3 bis 6. Bei einem pH-Wert von z.B. 2,5 kann eine deutlich verringerte Abscheidung von Titan- bzw. Zirkon-Verbindungen z.B. aus dem Komplexfluorid auftreten, die sich durch leichte Herabsetzung der Schichteigenschaften auswirken kann. Bei einem pH-Wert von etwa 7 kann das im Bad enthaltene Komplexfluorid instabil werden, und es können Ausfällungen auftreten.The aqueous silane-based pretreatment composition is an aqueous solution, an aqueous dispersion or / and an emulsion. Preferably, its pH is greater than 1.5 and less than 9, more preferably in the range of 2 to 7, most preferably in the range of 2.5 to 6.5, in particular in the range of 3 to 6. At a pH Value of eg 2.5 can significantly reduce the deposition of titanium or zirconium compounds, e.g. occur from the complex fluoride, which can be affected by slight reduction of the layer properties. At a pH of about 7, the complex fluoride contained in the bath may become unstable and precipitation may occur.

Besonders bevorzugt wird der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens ein Silan oder/und mindestens eine entsprechende Verbindung mit mindestens einer Aminogruppe, mit mindestens einer Harnstoffgruppe oder/und mit mindestens einer Ureidogruppe (Iminogruppe) zugesetzt, da die hiermit hergestellten Beschichtungen oft eine höhere Lackhaftung oder/und eine höhere Affinität zur nachfolgenden Elektrotauchlackschicht zeigen. Insbesondere bei Verwendung von mindestens einem Silan oder/und mindestens einer entsprechenden Verbindung mit mindestens einer derartigen Gruppe ist darauf zu achten, dass die Kondensation bei pH-Werten unter 2 gegebenenfalls sehr schnell verlaufen. Vorzugsweise kann der Anteil an Aminosilanen, Ureidosilanen oder/und Silanen mit mindestens einer Harnstoffgruppe oder/und an entsprechenden Silanolen, Siloxanen und Polysiloxanen an der Summe an allen Arten an Verbindungen ausgewählt aus Silanen, Silanolen, Siloxanen und Polysiloxanen erhöht sein, besonders bevorzugt über 20, über 30 oder über 40 Gew.-% liegen berechnet als die entsprechenden Silanole, ganz besonders bevorzugt über 50, über 60, über 70 oder über 80 Gew.-% liegen und gegebenenfalls sogar bis zu 90, bis zu 95 oder bis zu 100 Gew.-% betragen.The aqueous silane-based pretreatment composition is particularly preferably at least one silane or / and at least one corresponding compound having at least one amino group, at least one urea group or / and at least one Ureido group (imino) added, since the coatings produced herewith often show a higher paint adhesion and / or a higher affinity to the subsequent electrodeposition coating layer. In particular, when using at least one silane or / and at least one corresponding compound having at least one such group, care must be taken that the condensation may be very rapid at pH values below 2. Preferably, the proportion of aminosilanes, ureidosilanes or / and silanes having at least one urea group or / and corresponding silanols, siloxanes and polysiloxanes can be increased in the sum of all types of compounds selected from silanes, silanols, siloxanes and polysiloxanes, more preferably above 20 , over 30 or over 40 wt .-% are calculated as the corresponding silanols, most preferably above 50, above 60, above 70 or above 80 wt .-% are and optionally even up to 90, up to 95 or up to 100 Wt .-% amount.

Vorzugsweise weist die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan a) im Bereich von 0,005 bis 80 g/L auf, berechnet auf Basis der entsprechenden Silanole. Besonders bevorzugt liegt dieser Gehalt im Bereich von 0,01 bis 30 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 12 g/L, bis 8 g/L oder bis 5 g/L, insbesondere im Bereich von 0,05 bis 3 g/L oder im Bereich von 0,08 bis 2 g/L oder bis 1 g/L. Diese Gehaltsbereiche beziehen sich insbesondere auf Badzusammensetzungen.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition has a silane / silanol / siloxane / polysiloxane content a) in the range of 0.005 to 80 g / L, calculated on the basis of the corresponding silanols. This content is particularly preferably in the range from 0.01 to 30 g / l, very particularly preferably in the range from 0.02 to 12 g / l, to 8 g / l or to 5 g / l, in particular in the range from 0, 05 to 3 g / L or in the range of 0.08 to 2 g / L or to 1 g / L. These content ranges relate in particular to bath compositions.

Wenn jedoch ein Konzentrat eingesetzt wird, um eine entsprechende Badzusammensetzung herzustellen, insbesondere durch Verdünnen mit Wasser und gegebenenfalls durch Zusatz von mindestens einer weiteren Substanz, empfiehlt es sich, beispielsweise ein Konzentrat A mit einem Gehalt an Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan a) getrennt von einem Konzentrat B mit einem Gehalt an allen oder fast allen übrigen Bestandteilen zu halten und diese Komponenten erst im Bad zusammenzuführen. Hierbei kann gegebenenfalls auch jeweils mindestens ein Silan, Silanol, Siloxan oder/und Polysiloxan auch teilweise oder gänzlich im festen Zustand vorliegen, im festen Zustand zugegeben werden oder/und als Dispersion oder Lösung zugesetzt werden. Die Konzentrationsbereiche des Bades können jedoch je nach Applikation unterschiedliche Gehaltsschwerpunkte aufweisen.However, if a concentrate is used to prepare a corresponding bath composition, in particular by dilution with water and optionally by adding at least one further substance, it is advisable to separate, for example, a concentrate A containing silane / silanol / siloxane / polysiloxane a) to keep a concentrate B containing all or almost all other constituents and to bring these components together in the bathroom. Here can if appropriate, in each case at least one silane, silanol, siloxane and / or polysiloxane are also partly or wholly in the solid state, are added in the solid state and / or are added as dispersion or solution. However, the concentration ranges of the bath may have different salary ranges depending on the application.

Besonders bevorzugt enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an jeweils mindestens einem Silan, Silanol, Siloxan oder/und Polysiloxan a) mit jeweils mindestens einer Gruppe ausgewählt aus Acrylatgruppen, Aminogruppen, Bernsteinsäureanhydridgruppen, Carboxylgruppen, Epoxygruppen, Glycidoxygruppen, Hydroxygruppen, Ureidogruppen (Iminogruppen), Isocyanatogruppen, Methacrylatgruppen oder/und Harnstoffgruppen pro Molekül, wobei auch Aminoalkylgruppen, Alkylaminoalkylgruppen oder/und Alkylaminogruppen auftreten können. Besonders bevorzugt enthält diese Zusammensetzung einen Gehalt an jeweils mindestens einem Silan, Silanol, Siloxan oder/und Polysiloxan a) mit mindestens zwei Aminogruppen, mit mindestens drei Aminogruppen, mit mindestens vier Aminogruppen, mit mindestens fünf Aminogruppen oder/und mit mindestens sechs Aminogruppen pro Molekül.The aqueous silane-based pretreatment composition particularly preferably contains at least one silane, silanol, siloxane or / and polysiloxane a) each having at least one group selected from acrylate groups, amino groups, succinic anhydride groups, carboxyl groups, epoxy groups, glycidoxy groups, hydroxy groups, ureido groups (Imino), isocyanato groups, methacrylate groups and / or urea groups per molecule, wherein also aminoalkyl groups, alkylaminoalkyl groups and / or alkylamino groups can occur. This composition particularly preferably contains at least one silane, silanol, siloxane or / and polysiloxane a) having at least two amino groups, at least three amino groups, at least four amino groups, at least five amino groups or / and at least six amino groups per molecule ,

Die Silane, Silanole, Siloxane oder/und Polysiloxane in der wässerigen Silanbasierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung oder zumindest ihre der wässerigen Zusammensetzung anfangs zugesetzten Verbindungen sind oder zumindest ein Teil von ihnen ist vorzugsweise wasserlöslich. Die Silane im Sinne dieser Anmeldung werden als wasserlöslich angesehen, wenn sie summarisch bei Raumtemperatur in der Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthaltenden Zusammensetzung eine Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,05 g/L, vorzugsweise von mindestens 0,1 g/L, besonders bevorzugt von mindestens 0,2 g/L oder von mindestens 0,3 g/L aufweisen. Das bedingt nicht, dass jedes einzelne dieser Silane diese Mindestlöslichkeit aufweisen muss, sondern dass diese Mindestwerte durchschnittlich erzielt werden. Vorzugsweise ist in der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens ein Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthalten ausgewählt aus Fluor-freien Silanen und den entsprechenden Silanolen/Siloxanen/Polysiloxanen aus jeweils mindestens einem Acyloxysilan, einem Alkoxysilan, einem Silan mit mindestens einer Aminogruppe wie einem Aminoalkylsilan, einem Silan mit mindestens einer Bernsteinsäuregruppe oder/und Bernsteinsäureanhydridgruppe, einem Bis-Silyl-Silan, einem Silan mit mindestens einer Epoxygruppe wie einem Glycidoxysilan, einem (Meth)acrylato-Silan, einem Multi-Silyl-Silan, einem Ureidosilan, einem Vinylsilan oder/und mindestens einem Silanol oder/und mindestens einem Siloxan bzw. Polysiloxan von chemisch entsprechender Zusammensetzung wie die zuvor genannten Silane. Es enthält mindestens ein Silan oder/und (jeweils) mindestens ein monomeres, dimeres, oligomeres oder/und polymeres Silanol oder/und (jeweils) mindestens ein monomeres, dimeres, oligomeres oder/und polymeres Siloxan, wobei im Folgenden hierbei Oligomere auch schon Dimere und Trimere umfassen sollen. Besonders bevorzugt hat das mindestens eine Silan bzw. das entsprechende Silanol/Siloxan/Polysiloxan jeweils mindestens eine Amino-Gruppe, Harnstoff-Gruppe oder/und Ureido-Gruppe.The silanes, silanols, siloxanes or / and polysiloxanes in the aqueous silane-based pretreatment composition, or at least their compounds initially added to the aqueous composition, or at least a portion of them are preferably water-soluble. For the purposes of this application, the silanes are considered to be water-soluble if they have a solubility in water of at least 0.05 g / l, preferably of at least 0.1 g / l, at room temperature in the silane / silanol / siloxane / polysiloxane-containing composition. more preferably at least 0.2 g / L or at least 0.3 g / L. This does not mean that each of these silanes must have this minimum solubility, but that these minimum values are achieved on average. Preferably, in the aqueous silane-based pretreatment composition at least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane is selected from fluorine-free silanes and the corresponding silanols / siloxanes / polysiloxanes each of at least one acyloxysilane, an alkoxysilane, a silane having at least one amino group such as an aminoalkylsilane, a silane having at least one succinic group and / or succinic anhydride group, a bis-silyl silane, a silane having at least one epoxy group such as a glycidoxysilane, a (meth) acrylato-silane, a multi-silyl-silane, a ureidosilane, a vinyl silane or / and at least one silanol or / and at least one siloxane or polysiloxane of chemically corresponding composition such as the abovementioned silanes. It contains at least one silane or / and (in each case) at least one monomeric, dimeric, oligomeric or / and polymeric silanol and / or (in each case) at least one monomeric, dimeric, oligomeric or / and polymeric siloxane, with oligomers also already including dimers and trimers. Particularly preferably, the at least one silane or the corresponding silanol / siloxane / polysiloxane has in each case at least one amino group, urea group or / and ureido group.

Insbesondere ist hierin mindestens ein Silan oder/und mindestens ein entsprechendes Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthalten oder/und anfangs zugesetzt ausgewählt aus der Gruppe von oder auf Basis von
(3,4-Epoxyalkyl)trialkoxysilan,
(3,4-Epoxycycloalkyl)alkyltrialkoxysilan,
3-Acryloxyalkyltrialkoxysilan,
3-Glycidoxyalkyltrialkoxysilan,
3-Methacryloxyalkyltrialkoxysilan,
3-(Trialkoxysilyl)alkylbernsteinsäuresilan,
4-Amino-dialkylalkyltrialkoxysilan,
4-Amino-dialkylalkylalkyldialkoxysilan,
Aminoalkylaminoalkyltrialkoxysilan,
Aminoalkylaminoalkylalkyldialkoxysilan,
Aminoalkyltrialkoxysilan,
Bis-(trialkoxysilylalkyl)amin,
Bis-(trialkoxysilyl)ethan,
Gamma-Acryloxyalkyltrialkoxysilan,
Gamma-Aminoalkyltrialkoxysilan,
Gamma-Methacryloxyalkyltrialkoxysilan,
(Gamma-Trialkoxysilylalkyl)dialkylentriamin,
Gamma-Ureidoalkyltrialkoxysilan,
N-2-Aminoalkyl-3-aminoproplyltrialkoxysilan,
N-(3-trialkoxysilylalkyl)alkylendiamin,
N-Alkylaminoisoalkyltrialkoxysilan,
N-(Aminoalkyl)aminoalkylalkyldialkoxysilan,
N-beta-(aminoalkyl)-gamma-aminoalkyltrialkoxysilan,
N-(gamma-trialkoxysilylalkyl)dialkylentriamin,
N-Phenyl-aminoalkyltrialkoxysilan,
Poly(aminoalkyl)alkyldialkoxysilan,
Tris(3-trialkoxysilyl)alkylisocyanurat,
Ureidoalkyltrialkoxysilan und
Vinylacetoxysilan.
In particular, herein at least one silane and / or at least one corresponding silanol / siloxane / polysiloxane is contained or / and initially added selected from the group of or based on
(3,4-epoxyalkyl) trialkoxysilane,
(3,4-Epoxycycloalkyl) alkyltrialkoxysilane,
3-acryloxyalkyltrialkoxisilane,
3-Glycidoxyalkyltrialkoxysilan,
3-methacryloxyalkyltrialkoxysilane,
3- (trialkoxysilyl) alkylbernsteinsäuresilan,
4-amino-dialkylalkyltrialkoxysilan,
4-amino-dialkylalkylalkyldialkoxysilan,
Aminoalkylaminoalkyltrialkoxysilan,
Aminoalkylaminoalkylalkyldialkoxysilan,
aminoalkyl,
amine bis (trialkoxysilylalkyl),
Bis (trialkoxysilyl) ethane,
Gamma acryloxyalkyltrialkoxisilane,
Gamma-aminoalkyl,
Gamma methacryloxyalkyltrialkoxysilane,
(Gamma-trialkoxysilylalkyl) dialkylenetriamine,
Gamma Ureidoalkyltrialkoxysilan,
N-2-aminoalkyl-3-aminoproplyltrialkoxysilan,
N- (3-trialkoxysilylalkyl) alkylenediamine,
N-Alkylaminoisoalkyltrialkoxysilan,
N- (aminoalkyl) aminoalkylalkyldialkoxysilan,
N-beta- (aminoalkyl) -gamma-aminoalkyltrialkoxysilane,
N- (gamma-trialkoxysilylalkyl) dialkylenetriamine,
N-phenyl-aminoalkyltrialkoxysilane,
Poly (aminoalkyl) alkyldialkoxysilane,
Tris (3-trialkoxysilyl) alkylisocyanurat,
Ureidoalkyltrialkoxysilane and
Vinylacetoxysilane.

Besonders bevorzugt ist hierin mindestens ein Silan oder/und mindestens ein entsprechendes Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthalten oder/und anfangs zugesetzt ausgewählt aus der Gruppe von oder auf Basis von
(3,4-Epoxybutyl)triethoxysilan,
(3,4-Epoxybutyl)trimethoxysilan,
(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltriethoxysilan,
(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltrimethoxysilan,
3-Acryloxypropyltriethoxysilan,
3-Acryloxypropyltrimethoxysilan,
3-Aminopropylsilanetriol,
3-Glycidoxypropyltriethoxysilan,
3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan,
3-Methacryloxypropyltriethoxysilan,
3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
3-(Triethoxysilyl)propylbernsteinsäuresilan,
Aminoethylaminopropylmethyldiethoxysilan,
Aminoethylaminopropylmethyldimethoxysilan,
Aminopropyltrialkoxysilan,
Beta-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilan,
Beta-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan,
Beta-(3,4-Epoxycyclohexyl)methyltriethoxysilan,
Beta-(3,4-Epoxycyclohexyl)methyltrimethoxysilan,
Bis-1,2-(triethoxysilyl)ethan,
Bis-1,2-(trimethoxysilyl)ethan,
Bis(triethoxysilylpropyl)amin,
Bis(trimethoxysilylpropyl)amin,
Gamma-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltriethoxysilan,
Gamma- (3,4-Epoxycyclohexyl)propyltrimethoxysilan,
Gamma-Acryloxypropyltriethoxysilan,
Gamma-Acryloxypropyltrimethoxysilan,
Gamma-Aminopropyltriethoxysilan,
Gamma-Aminopropyltrimethoxysilan,
Gamma-Methacryloxypropyltriethoxysilan,
Gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan,
Gamma-Ureidopropyltrialkoxysilan,
N-2-Aminoethyl-3-aminoproplyltriethoxysilan,
N-2-Aminoethyl-3-aminoproplyltrimethoxysilan,
N-2-Aminomethyl-3-aminoproplyltriethoxysilan,
N-2-Aminomethyl-3-aminoproplyltrimethoxysilan,
N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)ethylendiamin,
N-beta-(aminoethyl)-gamma-aminopropyltriethoxysilan,
N-beta-(aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan,
N-(gamma-triethoxysilylpropyl)diethylentriamin,
N-(gamma-trimethoxysilylpropyl)diethylentriamin,
N-(gamma-triethoxysilylpropyl)dimethylentriamin,
N-(gamma-trimethoxysilylpropyl)dimethylentriamin,
Poly(aminoalkyl)ethyldialkoxysilan,
Poly(aminoalkyl)methyldialkoxysilan,
Tris(3-(triethoxysilyl)propyl)isocyanurat,
Tris(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurat,
Ureidopropyltrialkoxysilan und
Vinyltriacetoxysilan.
Particular preference is given here to containing at least one silane or / and at least one corresponding silanol / siloxane / polysiloxane or / and initially added selected from the group of or based on
(3,4-epoxybutyl) triethoxysilane,
(3,4-epoxybutyl) trimethoxysilane,
(3,4-epoxycyclohexyl) propyltriethoxysilane,
(3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane,
3-acryloxypropyltriethoxysilane,
3-acryloxypropyltrimethoxysilane,
3-Aminopropylsilanetriol,
3-glycidoxypropyltriethoxysilane,
3-glycidoxypropyltrimethoxysilane,
3-methacryloxypropyltriethoxysilane,
3-methacryloxypropyltrimethoxysilane,
3- (triethoxysilyl) propylbernsteinsäuresilan,
Aminoethylaminopropylmethyldiethoxysilan,
aminoethylaminopropylmethyldimethoxysilane,
aminopropyltrialkoxysilane,
ethyltriethoxysilane beta- (3,4-epoxycyclohexyl)
ethyltrimethoxysilane beta- (3,4-epoxycyclohexyl)
methyltriethoxysilane beta- (3,4-epoxycyclohexyl)
methyltrimethoxysilane beta- (3,4-epoxycyclohexyl)
Bis-1,2- (triethoxysilyl) ethane,
1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane,
Bis (triethoxysilylpropyl) amine,
Bis (trimethoxysilylpropyl) amine,
propyltriethoxysilane gamma- (3,4-epoxycyclohexyl)
Gamma (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane,
Gamma acryloxypropyltriethoxysilane,
Gamma acryloxypropyltrimethoxysilane
Gamma-aminopropyltriethoxysilane,
Gamma-aminopropyltrimethoxysilane,
Gamma Methacryloxypropyltriethoxysilane,
Gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane,
Gamma ureidopropyltrialkoxysilane,
N-2-aminoethyl-3-aminoproplyltriethoxysilan,
N-2-aminoethyl-3-aminoproplyltrimethoxysilan,
N-2-aminomethyl-3-aminoproplyltriethoxysilan,
N-2-aminomethyl-3-aminoproplyltrimethoxysilan,
N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) ethylenediamine,
N-beta- (aminoethyl) -gamma-aminopropyltriethoxysilane,
N-beta- (aminoethyl) -gamma-aminopropyltrimethoxysilane,
N- (gamma-triethoxysilylpropyl) diethylenetriamine,
N- (gamma-trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine,
N- (gamma-triethoxysilylpropyl) dimethylenetriamine,
N- (gamma-trimethoxysilylpropyl) dimethylenetriamine,
Poly (aminoalkyl) ethyldialkoxysilan,
Poly (aminoalkyl) methyldialkoxysilan,
Tris (3- (triethoxysilyl) propyl) isocyanurate,
Tris (3- (trimethoxysilyl) propyl) isocyanurate,
Ureidopropyltrialkoxysilane and
Vinyltriacetoxysilane.

Gegebenenfalls ist in einzelnen Ausführungsvarianten in der wässerigen Zusammensetzung mindestens ein Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthalten mit einer Fluor-haltigen Gruppe. Je nach Auswahl der Silan-Verbindung(en) kann auch die Hydrophilie/Hydrophobie zielstrebig eingestellt werden.Optionally, in individual embodiments in the aqueous composition at least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane containing a fluorine-containing group. Depending on the choice of silane compound (s), the hydrophilicity / hydrophobicity can be set purposefully.

Vorzugsweise wird in manchen Ausführungsformen der wässerigen Silanbasierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens ein zumindest teilweise hydrolysiertes, ein zumindest teilweise kondensiertes Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan zugesetzt. Insbesondere beim Zusammenmischen der wässerigen Zusammensetzung kann gegebenenfalls jeweils mindestens ein bereits vorhydrolysiertes, vorkondensiertes Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan zugesetzt werden. Ein derartiger Zusatz ist besonders bevorzugt.Preferably, in some embodiments, at least one at least partially hydrolyzed, at least partially condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane is added to the aqueous silane-based pretreatment composition. In particular, when the aqueous composition is mixed together, at least one pre-hydrolyzed, pre-condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane may optionally be added in each case. Such an additive is particularly preferred.

In manchen Ausführungsformen kann der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens ein zumindest weitgehend oder/und vollständig hydrolysiertes oder/und ein zumindest weitgehend oder/und vollständig kondensiertes Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan zugesetzt werden. Ein nicht hydrolysiertes Silan bindet in vielen Ausführungsvarianten schlechter an die metallische Oberfläche an als ein zumindest teilweise hydrolysiertes Silan/Silanol. Ein weitgehend hydrolysiertes und nicht oder nur wenig kondensiertes Silan/Silanol/Siloxan bindet in vielen Ausführungsvarianten deutlich besser an die metallische Oberfläche an als ein zumindest teilweise hydrolysiertes und weitgehend kondensiertes Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan. Ein vollständig hydrolysiertes und weitgehend kondensiertes Silanol/Siloxan/Polysiloxan zeigt in vielen Ausführungsvarianten nur noch eine geringe Neigung an die metallische Oberfläche chemisch angebunden zu werden.In some embodiments, at least one silane / silanol / siloxane / polysiloxane at least substantially or / and completely hydrolyzed and / or at least substantially or / and completely condensed may be added to the aqueous silane-based pretreatment composition. In many embodiments, an unhydrolyzed silane binds poorer to the metallic surface than an at least partially hydrolyzed silane / silanol. A largely hydrolyzed and not or only slightly condensed silane / silanol / siloxane binds much better in many embodiments of the metallic surface than an at least partially hydrolyzed and largely condensed silane / silanol / siloxane / polysiloxane. A completely hydrolyzed and largely condensed silanol / siloxane / polysiloxane shows in many embodiments only a slight tendency to be chemically bound to the metallic surface.

In manchen Ausführungsformen kann der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens ein Silan zugesetzt werden, das mehrfach verzweigt ist oder/und drei bis zwölf Aminogruppen pro Molekül aufweist.In some embodiments, at least one silane that is multi-branched or / and has from three to twelve amino groups per molecule may be added to the aqueous silane-based pretreatment composition.

In manchen Ausführungsformen kann der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung zusätzlich oder/und alternativ zu Silan(en)/Silanol(en) mindestens ein Siloxan oder/und Polysiloxan zugesetzt werden, das keinen oder nur einen geringen Gehalt - z.B. weniger als 20 oder weniger als 40 Gew.-% der Summe an Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan - an Silanen/Silanolen aufweist. Das Siloxan bzw. Polysiloxan ist vorzugsweise kurzkettig und wird vorzugsweise durch Rollcoater-Behandlung aufgetragen. Dann wirkt sich das auf die Beschichtung gegebenenfalls durch stärkere Hydrophobie und höheren Blankkorrosionsschutz aus.In some embodiments, the silane-based aqueous pretreatment composition may additionally or alternatively and / or silane (s) / silanol (s) be added with at least one siloxane or / and polysiloxane containing no or only a minor amount - e.g. less than 20 or less than 40% by weight of the sum of silane / silanol / siloxane / polysiloxane - of silanes / silanols. The siloxane or polysiloxane is preferably short-chain and is preferably applied by rollcoater treatment. If necessary, this will then have an effect on the coating due to greater hydrophobicity and higher blank corrosion protection.

Vorzugsweise weist die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens zwei oder sogar mindestens drei Verbindungen von Titan, Hafnium und Zirkonium auf. Hierbei können sich diese Verbindungen in ihren Kationen oder/und in ihren Anionen unterscheiden. Vorzugsweise weist die wässerige Zusammensetzung, insbesondere die Badzusammensetzung, einen Gehalt an mindestens einem Komplexfluorid b), besonders bevorzugt an mindestens zwei Komplexfluoriden ausgewählt aus Komplexfluoriden von Titan, Hafnium und Zirkonium auf. Vorzugsweise liegt ihr Unterschied nicht nur in der Art des Komplexes. Vorzugsweise weist die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung, insbesondere die Badzusammensetzung, einen Gehalt an Verbindungen b) ausgewählt aus Verbindungen von Titan, Hafnium und Zirkonium auf im Bereich von 0,01 bis 50 g/L berechnet als Summe der entsprechenden Metalle. Besonders bevorzugt liegt dieser Gehalt im Bereich von 0,05 bis 30 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,08 bis 15 g/L, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 5 g/L.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition comprises at least two or even at least three compounds of titanium, hafnium and zirconium. These compounds may differ in their cations and / or in their anions. The aqueous composition, in particular the bath composition, preferably has a content of at least one complex fluoride b), more preferably at least two complex fluorides selected from complex fluorides of titanium, hafnium and zirconium. Preferably, their difference is not only in the nature of the complex. Preferably, the aqueous silane-based Pretreatment composition, in particular the bath composition, a content of compounds b) selected from compounds of titanium, hafnium and zirconium in the range of 0.01 to 50 g / L calculated as the sum of the corresponding metals. This content is particularly preferably in the range from 0.05 to 30 g / l, very particularly preferably in the range from 0.08 to 15 g / l, in particular in the range from 0.1 to 5 g / l.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens ein Komplexfluorid, wobei der Gehalt an Komplexfluorid(en) insbesondere im Bereich von 0,01 bis 100 g/L liegt berechnet als Summe der entsprechenden Metallkomplexfluoride als MeF6. Bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,03 bis 70 g/L, besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 40 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 g/L. Das Komplexfluorid kann insbesondere als MeF4 oder/und als MeF6, jedoch auch in anderen Stufen bzw. Zwischenstufen vorliegen. Vorteilhafterweise liegt in vielen Ausführungsvarianten gleichzeitig mindestens ein Titan- und mindestens ein Zirkoniumkomplexfluorid vor. Hierbei kann es in vielen Fällen vorteilhaft sein, gleichzeitig mindestens einen MeF4- und mindestens einen MeF6-Komplex in der Zusammensetzung vorliegen zu haben, insbesondere gleichzeitig einen TiF6- und einen ZrF4-Komplex. Hierbei kann es vorteilhaft sein, diese Komplexfluorid-Verhältnisse bereits im Konzentrat einzustellen und auf diesem Wege in das Bad zu übernehmen.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one complex fluoride, wherein the content of complex fluoride (s) is in particular in the range of 0.01 to 100 g / L calculated as the sum of the corresponding metal complex fluorides as MeF 6 . The content is preferably in the range from 0.03 to 70 g / L, particularly preferably in the range from 0.06 to 40 g / L, very particularly preferably in the range from 1 to 10 g / L. The complex fluoride can be present in particular as MeF 4 or / and as MeF 6 , but also in other stages or intermediates. Advantageously, in many embodiments at least one titanium and at least one zirconium complex fluoride are present. In this case, it may be advantageous in many cases to have at least one MeF 4 and at least one MeF 6 complex in the composition at the same time, in particular at the same time a TiF 6 and a ZrF 4 complex. It may be advantageous to adjust these complex fluoride ratios already in the concentrate and to take over in this way in the bath.

Erstaunlicherweise beeinflussen sich die einzelnen Komplexfluoride bei ihrer Kombination nicht negativ, sondern zeigen einen unerwarteten positiven Verstärkungseffekt. Diese Zusätze auf Basis von Komplexfluorid wirken offenbar in ähnlicher oder gleicher Weise. Wenn eine Kombination von Komplexfluoriden auf Basis von Titan und Zirkonium und nicht nur ein Komplexfluorid nur auf Basis von Titan oder nur eines auf Basis von Zirkonium eingesetzt wird, ergeben sich überraschenderweise immer merklich bessere Ergebnisse als bei einem einzelnen dieser Zusätze. Auf der Oberfläche scheidet sich ein Komplexfluorid auf Basis von Titan bzw. von Zirkonium vermutlich als Oxid oder/und Hydroxid ab.Surprisingly, the individual complex fluorides do not interfere negatively when combined, but exhibit an unexpected positive enhancement effect. These complex fluoride-based additives appear to act in a similar or similar manner. If a combination of complex fluorides based on titanium and zirconium and not just a complex fluoride based only on titanium or only one based on zirconium is used, surprisingly, results are always noticeably better than with a single one of these additives. On the Surface deposits a complex fluoride based on titanium or zirconium probably as oxide or / and hydroxide.

Es wurde überraschend festgestellt, dass eine gute Multimetall-Behandlung mit einer einzigen wässerigen Zusammensetzung erst möglich ist, wenn ein Komplexfluorid eingesetzt wurde, und dass eine sehr gute Multimetall-Behandlung mit einer einzigen wässerigen Zusammensetzung erst möglich ist, wenn mindestens zwei verschiedene Komplexfluoride verwendet werden wie z.B. solche auf Basis von Titan und von Zirkonium. Die einzeln eingesetzten Komplexfluoride zeigten bei den verschiedensten Versuchen nie Ergebnisse, die gleich gut waren wie für die Kombination dieser beiden Komplexfluoride, unabhängig davon, welche Zusätze darüber hinaus dazugegeben wurden.It has surprisingly been found that a good multimetal treatment with a single aqueous composition is only possible when a complex fluoride has been used, and that a very good multimetal treatment with a single aqueous composition is only possible if at least two different complex fluorides are used such as those based on titanium and zirconium. The individual complex fluorides used in the most diverse experiments never showed results that were as good as for the combination of these two complex fluorides, regardless of which additives were added.

Alternativ zu mindestens einem Komplexfluorid oder zusätzlich hierzu kann auch eine andersartige Verbindung von Titan, Hafnium und Zirkonium zugesetzt werden, beispielsweise mindestens ein Hydroxycarbonat oder/und mindestens eine andere wasserlösliche oder schwach wasserlösliche Verbindung wie z.B. mindestens ein Nitrat oder/und mindestens ein Carboxylat.Alternatively to or in addition to at least one complex fluoride, a different type of titanium, hafnium and zirconium compound may also be added, for example, at least one hydroxycarbonate and / or at least one other water-soluble or slightly water-soluble compound, e.g. at least one nitrate and / or at least one carboxylate.

Vorzugsweise werden als Kationen oder/und entsprechende Verbindungen c) nur Arten von Kationen bzw. entsprechende Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe von Aluminium, Barium, Magnesium, Kalzium, Indium, Yttrium, Lanthan, Cer, Vanadium, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram, Blei, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Silber, Wismut, Zinn und Zink, besonders bevorzugt aus der Gruppe von Aluminium, Magnesium, Kalzium, Yttrium, Lanthan, Cer, Vanadium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Wismut, Zinn und Zink, wenn von Spurengehalten von jeweils weniger als 0,005 g/L in der Badzusammensetzung mit Ausnahme von Kupfer und Silber abgesehen wird, berechnet als Metall. Ganz besonders bevorzugt werden als Kationen oder/und entsprechende Verbindungen c) hierbei nur Arten von Kationen bzw. entsprechende Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe von Magnesium, Kalzium, Yttrium, Lanthan, Cer, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zinn und Zink oder ausgewählt aus der Gruppe von Kalzium, Yttrium, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zinn und Zink, wenn von Spurengehalten von jeweils weniger als 0,005 g/L in der Badzusammensetzung mit Ausnahme von Kupfer und Silber abgesehen wird, berechnet als Metall. Einzelne dieser Kationen bzw. Verbindungen können hierbei auch bevorzugt sein, um die Leitfähigkeit der jeweiligen Beschichtung oder/und einer Grenzfläche zu erhöhen, um eine Anbindung an eine Beschichtung zu verbessern oder/und um gleichartige Kationen in der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung, in mindestens einer Wasserspülung oder/und im Elektrotauchlack zu verwenden.Preferably, only cations or corresponding compounds c) selected from the group of aluminum, barium, magnesium, calcium, indium, yttrium, lanthanum, cerium, vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, Lead, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, bismuth, tin and zinc, more preferably from the group of aluminum, magnesium, calcium, yttrium, lanthanum, cerium, vanadium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, Copper, bismuth, tin and zinc, if trace levels of less than 0.005 g / L in the bath composition except for copper and silver are excluded, calculated as metal. Very particular preference is given as cations and / or corresponding compounds c) in this case only types of cations or corresponding compounds selected from the group of magnesium, calcium, yttrium, lanthanum, cerium, manganese, iron, cobalt, copper, tin and zinc or selected from the group of calcium, yttrium, manganese, iron, cobalt, copper, tin and zinc, if from Trace levels of less than 0.005 g / L in the bath composition except for copper and silver, calculated as metal. Individual ones of these cations or compounds may also be preferred here in order to increase the conductivity of the respective coating or / and an interface in order to improve a connection to a coating or / and to produce similar cations in the aqueous silane-based pretreatment composition, to be used in at least one water rinse and / or in the electrodeposition paint.

Andererseits hat sich überraschenderweise gezeigt, dass Kationen von Eisen und Zink und daher auch die Anwesenheit entsprechender Verbindungen im Bad, die gerade bei sauren Zusammensetzungen zum Herauslösen von derartigen Ionen aus der metallischen Oberfläche vermehrt beitragen können, sich in weiten Gehaltsbereichen nicht negativ auf das Badverhalten, die Schichtausbildung und die Schichteigenschaften auswirken.On the other hand, it has surprisingly been found that cations of iron and zinc and therefore also the presence of corresponding compounds in the bath, which can increasingly contribute to the extraction of such ions from the metallic surface especially in acidic compositions, do not negatively affect the bath behavior in wide content ranges. effect the layer formation and the layer properties.

Vorzugsweise weist die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung, insbesondere die Badzusammensetzung, einen Gehalt an Kationen oder/und entsprechenden Verbindungen c) im Bereich von 0,01 bis 20 g/L auf berechnet als Summe der Metalle. Besonders bevorzugt liegt er im Bereich von 0,03 bis 15 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 10 g/L, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 6 g/L. Ganz besonders bevorzugt liegt der Gehalt an jeder einzelnen Art von Kationen bzw. Verbindungen c) in der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung im Bereich von 0,005 bis 0,500 g/L, von 0,008 bis 0,100 g/L oder von 0,012 bis 0,050 g/L berechnet als Metall, wenn von Gehalten an Kationen von Kupfer und Silber abgesehen wird, die auch schon in kleineren Mengen wie 0,001 bis 0,030 g/L einen deutlichen Einfluss haben können, wobei 1 ppm 0,001 g/L entspricht. Je nach Art des Kations bzw. der entsprechenden Verbindung liegen die bevorzugten Gehalte in der wässerigen Silan-basiertes Vorbehandlungs-Zusammensetzung in unterschiedlicher Größenordnung.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition, in particular the bath composition, has a content of cations and / or corresponding compounds c) in the range from 0.01 to 20 g / L, calculated as the sum of the metals. It is particularly preferably in the range from 0.03 to 15 g / L, very particularly preferably in the range from 0.06 to 10 g / L, in particular in the range from 0.1 to 6 g / L. Most preferably, the content of each individual type of cations or compounds c) in the aqueous silane-based pretreatment composition is in the range from 0.005 to 0.500 g / L, from 0.008 to 0.100 g / L or from 0.012 to 0.050 g / L is calculated as the metal, except for grades of cations of copper and silver, which may have a significant influence even in smaller quantities such as 0.001 to 0.030 g / L, where 1 ppm corresponds to 0.001 g / L. Depending on the nature of the cation or compound, the preferred levels in the aqueous silane-based pretreatment composition are of varying magnitude.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung mindestens eine Art Kationen ausgewählt aus Kationen von Cer, Chrom, Eisen, Kalzium, Kobalt, Kupfer, Magnesium, Mangan, Molybdän, Nickel, Niob, Tantal, Yttrium, Zink, Zinn und weiteren Lanthaniden oder/und mindestens eine entsprechende Verbindung. In manchen Ausführungsformen werden mindestens zwei, mindestens drei oder mindestens vier verschiedene Arten Kationen zugesetzt oder mindestens drei, mindestens vier oder mindestens fünf verschiedene Arten Kationen in der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung gefunden. Besonders bevorzugt sind hierbei Kombinationen von Kationen bzw. deren Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe 1.) von Kationen von Aluminium, Eisen, Kobalt, Kupfer, Mangan, Zinn und Zink, 2.) von Kationen von Cer, Eisen, Kalzium, Magnesium, Mangan, Yttrium, Zink und Zinn, 3.) von Kationen von Kupfer, Mangan und Zink oder 4.) von Kationen von Aluminium, Eisen, Kalzium, Kupfer, Magnesium, Mangan und Zink. Vorzugsweise sind nicht alle Kationen, die in der wässerigen Zusammensetzung enthalten sind, nicht nur durch die wässerige Zusammensetzung aus der metallischen Oberfläche herausgelöst, sondern auch zumindest teilweise oder sogar weitgehend der wässerigen Zusammensetzung zugesetzt worden. Daher kann ein frisch angesetztes Bad von bestimmten Kationen bzw. Verbindungen frei sein, die erst aus Reaktionen mit metallischen Werkstoffen bzw. aus Reaktionen im Bad freigesetzt werden bzw. entstehen.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of cations selected from cations of cerium, chromium, iron, calcium, cobalt, copper, magnesium, manganese, molybdenum, nickel, niobium, tantalum, yttrium, zinc, tin and other lanthanides or / and at least one corresponding compound. In some embodiments, at least two, at least three, or at least four different types of cations are added, or at least three, at least four, or at least five different types of cations are found in the aqueous silane-based pretreatment composition. Cations of aluminum, iron, cobalt, copper, manganese, tin and zinc, 2.) Cations of cerium, iron, calcium, magnesium, manganese are particularly preferred in this case combinations of cations or their compounds selected from the group 1.) , Yttrium, zinc and tin, 3.) of cations of copper, manganese and zinc or 4.) of cations of aluminum, iron, calcium, copper, magnesium, manganese and zinc. Preferably, not all cations contained in the aqueous composition have not only been dissolved out of the metallic surface by the aqueous composition, but also at least partially or even substantially added to the aqueous composition. Therefore, a freshly prepared bath of certain cations or compounds may be free, which are released only from reactions with metallic materials or from reactions in the bath or arise.

Der Zusatz von Manganionen bzw. an mindestens einer Manganverbindung hat sich überraschend als besonders vorteilhaft herausgestellt. Obwohl offenbar keine oder fast keine Manganverbindung auf der metallischen Oberfläche abgeschieden wird, fördert dieser Zusatz offenbar die Abscheidung von Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan und verbessert so die Eigenschaften der Beschichtung signifikant. Auch ein Zusatz an Magnesiumionen bzw. an mindestens einer Magnesiumverbindung hat sich unerwartet als vorteilhaft herausgestellt, da dieser Zusatz die Abscheidung von Titan- oder/und Zirkoniumverbindungen, vermutlich als Oxid oder/und Hydroxid, auf der metallischen Oberfläche fördert und somit die Eigenschaften der Beschichtung deutlich verbessert. Ein kombinierter Zusatz von Magnesium und Mangan führt teilweise zu noch weiter verbesserten Beschichtungen. Dagegen hat sich ein Zusatz von Kupferionen im Bereich von 0,001 bis 0,030 g/L als von signifikantem Einfluss herausgestellt. Auch ein Zusatz von Indium oder/und Zinn hat sich besonders bewährt. Bei einem höheren Gehalt an Kalziumionen ist darauf zu achten, dass keine Destabilisierung eines Komplexfluorids durch Bildung von Calciumfluorid auftritt.The addition of manganese ions or of at least one manganese compound has surprisingly been found to be particularly advantageous. Although apparently no or almost no manganese compound is deposited on the metallic surface, this additive apparently promotes the Deposition of silane / silanol / siloxane / polysiloxane and thus significantly improves the properties of the coating. An addition of magnesium ions or at least one magnesium compound has unexpectedly been found to be advantageous, since this addition promotes the deposition of titanium and / or zirconium compounds, presumably as oxide and / or hydroxide, on the metallic surface and thus the properties of the coating clearly improved. A combined addition of magnesium and manganese leads in part to even further improved coatings. In contrast, addition of copper ions in the range of 0.001 to 0.030 g / L has been found to have a significant impact. An addition of indium or / and tin has proven particularly useful. With a higher content of calcium ions, care must be taken that no destabilization of a complex fluoride by formation of calcium fluoride occurs.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer Art Kationen oder/und entsprechende Verbindungen ausgewählt aus Erdalkalimetallionen im Bereich von 0,01 bis 50 g/L berechnet als entsprechende Verbindungen, besonders bevorzugt im Bereich von 0,03 bis 35 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 20 g/L, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 8 g/L oder bis 1,5 g/L. Die Erdalkalimetallionen bzw. entsprechende Verbindungen können helfen, die Abscheidung von Verbindungen auf Basis von Titan oder/und Zirkonium zu verstärken, was oft insbesondere für die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Vorteil ist.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of cation or / and corresponding compounds selected from alkaline earth metal ions in the range of 0.01 to 50 g / L calculated as corresponding compounds, more preferably in the range of 0.03 to 35 g / L, most preferably in the range of 0.06 to 20 g / L, in particular in the range of 0.1 to 8 g / L or to 1.5 g / L. The alkaline earth metal ions or corresponding compounds may help to enhance the deposition of compounds based on titanium or / and zirconium, which is often advantageous in particular for increasing the corrosion resistance.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer Art Kationen ausgewählt aus Kationen von Aluminium, Eisen, Kobalt, Magnesium, Mangan, Nickel, Yttrium, Zinn, Zink und Lanthaniden oder/und aus mindestens einer entsprechenden Verbindung c), insbesondere im Bereich von 0,01 bis 20 g/L berechnet als Summe der Metalle. Besonders bevorzugt liegt er im Bereich von 0,03 bis 15 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 10 g/L, insbesondere im Bereich von 0,020 bis 6 g/L, von 0,040 bis 1,5 g/L, von 0,060 bis 0,700 g/L oder von 0,080 bis 0,400 g/L.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of cation selected from cations of aluminum, iron, cobalt, magnesium, manganese, nickel, yttrium, tin, zinc and lanthanides or / and at least one corresponding compound c) , in particular in the range of 0.01 to 20 g / L, calculated as the sum of the metals. It is particularly preferably in the range from 0.03 to 15 g / L, most preferably in the range from 0.06 to 10 g / L, in particular in the range of 0.020 to 6 g / L, from 0.040 to 1.5 g / L, from 0.060 to 0.700 g / L or from 0.080 to 0.400 g / L.

Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer organischen Verbindung d) ausgewählt aus Monomeren, Oligomeren, Polymeren, Copolymeren und Blockcopolymeren, insbesondere mindestens eine Verbindung auf Basis von Acryl, Epoxid oder/und Urethan. Hierbei kann zusätzlich oder alternativ auch mindestens eine organische Verbindung mit mindestens einer Silyl-Gruppe eingesetzt werden. In manchen Ausführungsformen ist es bevorzugt, solche organischen Verbindungen mit einem Gehalt oder mit einem höheren Gehalt an OH-Gruppen, an Amin-Gruppen, an Carboxylat-Gruppen, an Isocyanat-Gruppen oder/und an Isocyanurat-Gruppen einzusetzen.Preferably, the composition contains a content of at least one organic compound d) selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers, in particular at least one compound based on acrylic, epoxy or / and urethane. In this case, additionally or alternatively, at least one organic compound having at least one silyl group can also be used. In some embodiments it is preferred to use such organic compounds with or without OH groups, amine groups, carboxylate groups, isocyanate groups and / or isocyanurate groups.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer organischen Verbindung d) ausgewählt aus Monomeren, Oligomeren, Polymeren, Copolymeren und Blockcopolymeren im Bereich von 0,01 bis 200 g/L berechnet als Feststoffzusatz. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,03 bis 120 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 60 g/L, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 20 g/L. Solche organischen Verbindungen können in manchen Ausführungsvarianten helfen, die Ausbildung der Beschichtung zu vergleichmäßigen. Diese Verbindungen können bei der Ausbildung einer kompakteren, dichteren, chemisch resistenteren oder/und wasserresistenteren Beschichtung im Vergleich zu Beschichtungen auf Basis Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan usw. ohne diese Verbindungen beitragen. Je nach Auswahl der organischen Verbindung(en) kann auch die Hydrophilie/Hydrophobie zielstrebig eingestellt werden. Eine stark hydrophobe Beschichtung ist jedoch in einigen Anwendungen problematisch wegen der erforderlichen Anbindung von insbesondere wasserbasierten Lacken. Bei Verwendung eines Zusatzes von mindestens einer organischen Verbindung kann sich eine Kombination mit Verbindungen mit einer gewissen Funktionalität besonders vorteilhaft erweisen wie z.B. Verbindungen auf Basis von Aminen/Diaminen/Polyaminen/Harnstoff/Iminen/Diiminen/Polyiminen bzw. deren Derivaten, Verbindungen auf Basis von insbesondere verkappten Isocyanaten/Isocyanuraten/Melamin-Verbindungen, Verbindungen mit Carboxyl- oder/und Hydroxyl-Gruppen wie z.B. Carboxylate, längerkettige Zucker-artige Verbindungen wie z.B. (synthetische) Stärke, Cellulose, Saccharide, langkettige Alkohole oder/und deren Derivate. Unter den langkettigen Alkoholen werden insbesondere solche mit 4 bis 20 C-Atomen zugesetzt wie ein Butandiol, ein Butylglykol, ein Butyldiglykol, ein Ethylenglykolether wie Ethylenglykolmonobutylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonomethylether, Ethylglykolpropylether, Ethylenglykolhexylether, Diethylenglykolmethylether, Diethylenglykolethylether, Diethylenglykolbutylether, Diethylenglykolhexylether oder ein Propylenglykolether wie Propylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonomethylether, Tripropylenglykolmonomethylether, Propylenglykolmonobutylether, Dipropylenglykolmonobutylether, Tripropylenglykolmonobutylether, Propylenglykolmonopropylether, Dipropylenglykolmonopropylether, Tripropylenglykolmonopropylether, Propylenglykolphenylether, Trimethylpentandioldiisobutyrat, ein Polytetrahydrofuran, ein Polyetherpolyol oder/und ein Polyesterpolyol.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of at least one organic compound d) selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers in the range of 0.01 to 200 g / L calculated as a solid additive. The content is particularly preferably in the range from 0.03 to 120 g / L, very particularly preferably in the range from 0.06 to 60 g / L, in particular in the range from 0.1 to 20 g / L. Such organic compounds may help in some embodiments to even out the formation of the coating. These compounds may contribute to the formation of a more compact, denser, more chemically resistant or / and more water resistant coating compared to silane / silanol / siloxane / polysiloxane-based coatings, etc., without these compounds. Depending on the selection of the organic compound (s), the hydrophilicity / hydrophobicity can be set purposefully. However, a highly hydrophobic coating is problematic in some applications because of the required attachment of particular water-based paints. When using an additive of at least one organic compound may combine with compounds prove particularly advantageous with a certain functionality such as compounds based on amines / diamines / polyamines / urea / imines / diimines / polyimines or their derivatives, compounds based on particular capped isocyanates / isocyanurates / melamine compounds, compounds with carboxyl or / and hydroxyl groups such as carboxylates, long-chain sugar-like compounds such as (synthetic) starch, cellulose, saccharides, long-chain alcohols or / and derivatives thereof. Among the long-chain alcohols, in particular those having 4 to 20 C atoms are added, such as butanediol, butyl glycol, butyl diglycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol propyl ether, ethylene glycol hexyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol hexyl ether or a propylene glycol ether such as propylene glycol monomethyl ether , Dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol monopropyl ether, propylene glycol phenyl ether, trimethylpentanediol diisobutyrate, a polytetrahydrofuran, a polyether polyol and / or a polyester polyol.

Das gewichtsbezogene Verhältnis von Verbindungen auf Basis von Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan berechnet auf Basis der entsprechenden Silanole zu Verbindungen auf Basis von organischen Polymeren berechnet als Feststoffzusatz in der Zusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 1 : 0,05 bis 1 : 30 , besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 0,1 bis 1 : 2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 0,2 bis 1 : 20. In vielen Ausführungsvarianten liegt dieses Verhältnis im Bereich von 1 : 0,25 bis 1 : 12, im Bereich von 1 : 0,3 bis 1 : 8 oder im Bereich von 1 : 0,35 bis 1 : 5.The weight-based ratio of compounds based on silane / silanol / siloxane / polysiloxane calculated on the basis of the corresponding silanols to compounds based on organic polymers calculated as a solids addition in the composition is preferably in the range from 1: 0.05 to 1: 30, especially preferably in the range of 1: 0.1 to 1: 2, most preferably in the range of 1: 0.2 to 1: 20. In many embodiments, this ratio is in the range of 1: 0.25 to 1: 12, im Range of 1: 0.3 to 1: 8 or in the range of 1: 0.35 to 1: 5.

Es wurde überraschend festgestellt, dass ein Zusatz insbesondere an organischem Polymer oder/und Copolymer die Korrosionsbeständigkeit insbesondere auf Eisen und Stahl deutlich verbessert und dabei für eine höhere Prozeßsicherheit und konstant gute Beschichtungseigenschaften von besonderem Vorteil ist.It has surprisingly been found that an addition, in particular of organic polymer and / or copolymer, the corrosion resistance in particular iron and steel significantly improved and thereby for a higher process reliability and consistently good coating properties is of particular advantage.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an Silicium-freien Verbindungen mit mindestens einer Amino-, Harnstoff- oder/und Ureido-Gruppe, insbesondere Verbindungen von Amin/Diamin/Polyamin/Harnstoff/Imin/Diimin/Polyimin und deren Derivaten, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 30 g/L berechnet als Summe der entsprechenden Verbindungen. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,03 bis 22 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 15 g/L, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 10 g/L. Vorzugsweise wird mindestens eine Verbindung wie z.B. Aminoguanidin, Monoethanolamin, Triethanolamin oder/und ein verzweigtes Harnstoffderivat mit einem Alkylrest zugesetzt. Ein Zusatz beispielsweise an Aminoguanidin verbessert die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungen deutlich.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of silicon-free compounds having at least one amino, urea or / and ureido group, in particular compounds of amine / diamine / polyamine / urea / imine / diimine / polyimine and their Derivatives, preferably in the range of 0.01 to 30 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds. The content is particularly preferably in the range from 0.03 to 22 g / L, very particularly preferably in the range from 0.06 to 15 g / L, in particular in the range from 0.1 to 10 g / L. Preferably, at least one compound, e.g. Aminoguanidine, monoethanolamine, triethanolamine or / and a branched urea derivative with an alkyl radical added. An addition to, for example, aminoguanidine significantly improves the properties of the coatings according to the invention.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an Anionen von Nitrit und Verbindungen mit einer Nitro-Gruppe, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 10 g/L berechnet als Summe der entsprechenden Verbindungen. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,02 bis 7,5 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,03 bis 5 g/L, insbesondere im Bereich von 0,05 bis 1 g/L. Vorzugsweise wird diese Substanz zugesetzt als salpetrige Säure HNO2, als ein Alkalinitrit, als Ammoniumnitrit, als Nitroguanidin oder/und als Paranitrotoluolsulfonsäure, insbesondere als Natriumnitrit oder/und Nitroguanidin.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of anions of nitrite and compounds having a nitro group, preferably in the range of 0.01 to 10 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds. The content is particularly preferably in the range from 0.02 to 7.5 g / l, very particularly preferably in the range from 0.03 to 5 g / l, in particular in the range from 0.05 to 1 g / l. This substance is preferably added as nitrous acid HNO 2 , as an alkali metal nitrite, as ammonium nitrite, as nitroguanidine or / and as paranitrotoluenesulphonic acid, in particular as sodium nitrite or / and nitroguanidine.

Es wurde überraschend festgestellt, dass ein Zusatz insbesondere an Nitroguanidin zu der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung das Aussehen der erfindungsgemäßen Beschichtungen sehr gleichmäßig gestaltet und die Beschichtungsqualität spürbar steigert. Dies wirkt sich insbesondere an "sensiblen" metallischen Oberflächen wie auf sandgestrahlten Eisen- bzw. Stahloberflächen sehr positiv aus. Ein Zusatz an Nitroguanidin verbessert die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtungen merklich.It has surprisingly been found that an addition, in particular of nitroguanidine, to the aqueous silane-based pretreatment composition makes the appearance of the coatings according to the invention very uniform and noticeably increases the coating quality. This has a very positive effect especially on "sensitive" metallic surfaces such as sandblasted iron or steel surfaces. Addition of nitroguanidine markedly improves the properties of the coatings according to the invention.

Es wurde überraschend festgestellt, dass ein Zusatz an Nitrit die Anrostneigung vor allem von Eisen- und Stahloberflächen deutlich verringern kann.It has surprisingly been found that an addition of nitrite can significantly reduce the tendency to rust, especially of iron and steel surfaces.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an Verbindungen auf Basis von Peroxid wie z.B. Wasserstoffperoxid oder/und mindestens ein organisches Peroxid, vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 5 g/L berechnet als H2O2. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,006 bis 3 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,008 bis 2 g/L, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 1 g/L. Bei Anwesenheit von Titan ergibt sich im Bad oft ein Titan-Peroxo-Komplex, der die Lösung bzw. Dispersion orange einfärbt. Diese Färbung ist jedoch typischerweise nicht in der Beschichtung, da dieser Komplex offensichtlich nicht als solcher in die Beschichtung eingebaut wird. Daher kann über die Farbe des Bades der Titangehalt bzw. Peroxidgehalt abgeschätzt werden. Vorzugsweise wird die Substanz zugesetzt als Wasserstoffperoxid.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains peroxide-based compounds such as hydrogen peroxide and / or at least one organic peroxide, preferably in the range of 0.005 to 5 g / L calculated as H 2 O 2 . The content is particularly preferably in the range from 0.006 to 3 g / l, very particularly preferably in the range from 0.008 to 2 g / l, in particular in the range from 0.01 to 1 g / l. In the presence of titanium, the bath often yields a titanium-peroxo complex which dyes the solution or dispersion in orange. However, this color is typically not in the coating, as this complex does not appear to be incorporated as such into the coating. Therefore, the color of the bath can be used to estimate the titanium content or peroxide content. Preferably, the substance is added as hydrogen peroxide.

Es wurde unerwartet festgestellt, dass ein Zusatz an Wasserstoffperoxid zu der erfindungsgemäßen wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung die optische Qualität der beschichteten Substrate verbessert.It has been unexpectedly found that addition of hydrogen peroxide to the aqueous silane-based pretreatment composition of the invention improves the optical quality of the coated substrates.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an Phosphor-haltigen Verbindungen, vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 20 g/L berechnet als Summe der Phosphor enthaltenden Verbindungen. Vorzugsweise enthalten diese Verbindungen Phosphor und Sauerstoff, insbesonders als Oxyanionen und als entsprechende Verbindungen. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,05 bis 18 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 15 g/L, insbesondere im Bereich von 0,2 bis 12 g/L. Vorzugsweise wird jeweils als Substanz d4) mindestens jeweils ein Orthophosphat, ein oligomeres oder/und polymeres Phosphat oder/und ein Phosphonat zugesetzt. Das mindestens eine Orthophosphat oder/und deren Salze oder/und deren Ester kann/können beispielsweise jeweils mindestens ein Alkaliphosphat, Eisen-, Mangan- oder/und Zink-haltiges Orthophosphat oder/und mindestens eines ihrer Salze oder/und Ester sein. Stattdessen oder zusätzlich kann auch jeweils mindestens ein Metaphosphat, Polyphosphat, Pyrophosphat, Triphosphat oder/und deren Salze oder/und deren Ester zugesetzt werden. Als Phosphonat kann beispielsweise jeweils mindestens eine Phosphonsäure wie z.B. mindestens eine Alkyldiphosphonsäure oder/und deren Salze oder/und deren Ester zugesetzt werden. Die Phosphor-haltigen Verbindungen dieser Stoffgruppe sind keine Tenside.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of phosphorus-containing compounds, preferably in the range of 0.01 to 20 g / L calculated as the sum of the phosphorus-containing compounds. Preferably, these compounds contain phosphorus and oxygen, especially as oxyanions and as corresponding compounds. The content is particularly preferably in the range from 0.05 to 18 g / L, very particularly preferably in the range from 0.1 to 15 g / L, in particular in the range from 0.2 to 12 g / L. Preferably, in each case as the substance d 4 ) at least one orthophosphate, an oligomeric and / or polymeric phosphate and / or a phosphonate is added. The at least one orthophosphate and / or salts thereof and / or their esters may be, for example, in each case at least one alkali phosphate, iron, manganese or / and zinc-containing orthophosphate and / or at least one of their salts and / or esters. Instead or in addition, at least one metaphosphate, polyphosphate, pyrophosphate, triphosphate or / and their salts and / or their esters may also be added in each case. As the phosphonate, for example, at least one phosphonic acid such as at least one alkyl diphosphonic acid and / or its salts and / or its esters can be added in each case. The phosphorus-containing compounds of this substance group are not surfactants.

Es wurde überraschend festgestellt, dass ein Zusatz an Orthophosphat zu der erfindungsgemäßen wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung die Qualität der Beschichtungen insbesondere auf elektrolytisch verzinkten Substraten deutlich verbessert.It has surprisingly been found that addition of orthophosphate to the aqueous silane-based pretreatment composition according to the invention significantly improves the quality of the coatings, in particular on electrolytically galvanized substrates.

Es wurde außerdem überraschend festgestellt, dass ein Zusatz an Phosphonat zu der erfindungsgemäßen wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium-reichen Oberflächen merklich verbessert, insbesondere bei Werten im CASS-Test.It has also surprisingly been found that addition of phosphonate to the aqueous silane-based pretreatment composition of the present invention markedly improves the corrosion resistance of aluminum-rich surfaces, particularly at values in the CASS test.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer Art Anionen ausgewählt aus Carboxylaten wie z.B. Acetat, Butyrat, Citrat, Formiat, Fumarat, Glykolat, Hydroxyacetat, Lactat, Laurat, Maleat, Malonat, Oxalat, Propionat, Stearat, Tartrat oder/und an mindestens einer entsprechenden, nicht oder/und nur teilweise dissoziierten Verbindung.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one kind of anions selected from carboxylates such as acetate, butyrate, citrate, formate, fumarate, glycolate, hydroxyacetate, lactate, laurate, maleate, malonate, oxalate, propionate, stearate, Tartrate or / and at least one corresponding, non-or / and only partially dissociated compound.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an Carboxylat-Anionen oder/und Carboxylat-Verbindungen im Bereich von 0,01 bis 30 g/L berechnet als Summe der entsprechenden Verbindungen. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,05 bis 15 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 8 g/L, insbesondere im Bereich von 0,3 bis 3 g/L. Als Carboxylat kann besonders bevorzugt jeweils mindestens ein Citrat, Lactat, Oxalat oder/und Tartrat zugesetzt werden. Der Zusatz an mindestens einem Carboxylat kann helfen, ein Kation zu komplexieren und leichter in Lösung zu halten, wodurch eine höhere Badstabilität und Steuerbarkeit des Bades erreicht werden kann. Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch einen Carboxylatgehalt die Bindung eines Silans an die metallische Oberfläche teilweise erleichtert und verbessert werden kann.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains a content of carboxylate anions and / or carboxylate compounds in the range of 0.01 to 30 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds. The content is particularly preferably in the range from 0.05 to 15 g / L, very particularly preferably in the range from 0.1 to 8 g / L, in particular in the range from 0.3 to 3 g / L. At least one citrate, lactate, oxalate or / and tartrate can particularly preferably be added as carboxylate in each case. The addition of at least one carboxylate can help to complex a cation and to keep it more easily in solution, whereby a higher bath stability and controllability of the bath can be achieved. Surprisingly, it has been found that the binding of a silane to the metallic surface can be partially facilitated and improved by a carboxylate content.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung auch einen Gehalt an Nitrat. Vorzugsweise enthält einen Gehalt an Nitrat im Bereich von 0,01 bis 20 g/L berechnet als Summe der entsprechenden Verbindungen. Besonders bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,03 bis 12 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 8 g/L, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 5 g/L. Nitrat kann helfen, die Ausbildung der Beschichtung insbesondere auf Stahl zu vergleichmäßigen. Nitrit kann sich gegebenenfalls, meist nur teilweise, in Nitrat umwandeln. Nitrat kann insbesondere zugegeben werden als Alkalimetallnitrat, Ammoniumnitrat, Schwermetallnitrat, als Salpetersäure oder/und entsprechenden organischen Verbindung. Das Nitrat kann die Neigung zum Anrosten insbesondere bei Oberflächen von Stahl und Eisen deutlich vermindern. Das Nitrat kann gegebenenfalls beitragen zur Ausbildung einer fehlerfreien Beschichtung oder/und einer außergewöhnlich ebenen Beschichtung, die gegebenenfalls frei von optisch erkennbaren Markierungen ist.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition also contains a level of nitrate. Preferably contains a content of nitrate in the range of 0.01 to 20 g / L calculated as the sum of the corresponding compounds. The content is particularly preferably in the range from 0.03 to 12 g / l, very particularly preferably in the range from 0.06 to 8 g / l, in particular in the range from 0.1 to 5 g / l. Nitrate can help to even out the formation of the coating, especially on steel. If necessary, nitrite can convert, usually only partially, into nitrate. Nitrate may in particular be added as alkali metal nitrate, ammonium nitrate, heavy metal nitrate, as nitric acid and / or corresponding organic compound. The nitrate can significantly reduce the tendency to rust, especially on surfaces of steel and iron. Optionally, the nitrate may contribute to the formation of a defect-free coating or / and an exceptionally level coating which may be free of optically detectable marks.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer Art Kationen ausgewählt aus Alkalimetallionen, Ammoniumionen und entsprechenden Verbindungen, insbesondere an Kalium- oder/und Natriumionen bzw. an mindestens einer entsprechenden Verbindung.The aqueous silane-based pretreatment composition preferably contains at least one kind of cation selected from alkali metal ions, ammonium ions and corresponding compounds, in particular potassium or / and sodium ions or at least one corresponding compound.

Gegebenenfalls enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an freiem Fluorid im Bereich von 0,001 bis 3 g/L, berechnet als F-. Bevorzugt liegt der Gehalt im Bereich von 0,01 bis 1 g/L, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 0,5 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich bis 0,1 g/L. Es wurde ermittelt, dass es in vielen Ausführungsvarianten vorteilhaft ist, einen geringen Gehalt an freiem Fluorid im Bad zu haben, weil das Bad dann in vielen Ausführungsformen stabilisiert werden kann. Ein zu hoher Gehalt an freiem Fluorid kann manchmal die Abscheidungsrate an Kationen negativ beeinflussen. Daneben kann in vielen Fällen auch nicht-dissoziiertes oder/und nicht komplex-gebundenes Fluorid insbesondere im Bereich von 0,001 bis 0,3 g/L auftreten. Ein solcher Zusatz wird vorzugsweise in Form von Flußsäure oder/und deren Salzen zugesetzt.Optionally, the aqueous silane-based pretreatment composition contains a free fluoride content in the range of 0.001 to 3 g / L, calculated as F - . The content is preferably in the range from 0.01 to 1 g / l, particularly preferably in the range from 0.02 to 0.5 g / l, very particularly preferably in the range up to 0.1 g / l. It has been found that in many embodiments it is advantageous to have a low level of free fluoride in the bath because the bath can then be stabilized in many embodiments. Excessive free fluoride content can sometimes negatively affect the rate of deposition of cations. In addition, in many cases, non-dissociated or / and not complex-bound fluoride, in particular in the range of 0.001 to 0.3 g / L occur. Such an additive is preferably added in the form of hydrofluoric acid and / or its salts.

Vorzugsweise enthält die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer Fluorid-haltigen Verbindung oder/und Fluorid-Anionen, berechnet als F- und ohne Einbeziehung von Komplexfluoriden, insbesondere mindestens ein Fluorid von Alkalifluorid(en), Ammoniumfluorid oder/und Flußsäure, besonders bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 12 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,005 bis 8 g/L, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 3 g/L. Die Fluoridionen bzw. entsprechende Verbindungen können helfen, die Abscheidung der Metallionen auf der metallische Oberfläche zu kontrollieren bzw. zu steuern, so dass z.B. die Abscheidung der mindestens einen Zirkonium-Verbindung bei Bedarf verstärkt oder verringert werden kann. Vorzugsweise ist das Gewichtsverhältnis der Summe der Komplexfluoride berechnet als Summe der zugehörigen Metalle zur Summe der freien Fluoride berechnet als F- größer 1 : 1, besonders bevorzugt größer als 3 : 1, ganz besonders bevorzugt größer als 5 : 1, besonders bevorzugt größer als 10 : 1.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one fluoride-containing compound and / or fluoride anions, calculated as F - and without the inclusion of complex fluorides, in particular at least one fluoride of an alkali fluoride (s), ammonium fluoride and / or Hydrofluoric acid, more preferably in the range of 0.001 to 12 g / L, most preferably in the range of 0.005 to 8 g / L, in particular in the range of 0.01 to 3 g / L. The fluoride ions or corresponding compounds can help to control the deposition of the metal ions on the metallic surface, so that, for example, the deposition of the at least one zirconium compound can be enhanced or reduced if necessary. Preferably, the weight ratio of the sum of complex fluorides calculated as the sum of the associated metals to the sum of the free Fluorides calculated as F - greater than 1: 1, more preferably greater than 3: 1, most preferably greater than 5: 1, more preferably greater than 10: 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung einen Gehalt an mindestens einer Verbindung ausgewählt aus Alkoxiden, Carbonaten, Chelaten, Tensiden und Additiven wie z.B. Bioziden oder/und Entschäumern aufweisen.In the process according to the invention, the aqueous silane-based pretreatment composition may contain at least one compound selected from alkoxides, carbonates, chelates, surfactants and additives, such as e.g. Biocides and / or defoamers.

Als Katalysator für die Hydrolyse eines Silans kann z.B. Essigsäure zugesetzt werden. Die Abstumpfung des pH-Wertes des Bades kann beispielsweise mit Ammoniak/Ammoniumhydroxid, einem Alkalihydroxid oder/und einer Verbindung auf Basis von Amin wie z.B. Monoethanolamin erfolgen, während der pH-Wert des Bades vorzugsweise mit Essigsäure, Hydroxyessigsäure oder/und Salpetersäure abgesenkt wird. Derartige Gehalte gehören zu den den pH-Wert beeinflussenden Substanzen.As a catalyst for the hydrolysis of a silane, e.g. Acetic acid are added. The blunting of the pH of the bath can be carried out, for example, with ammonia / ammonium hydroxide, an alkali hydroxide or / and an amine-based compound such as e.g. Monoethanolamine occur while the pH of the bath is preferably lowered with acetic acid, hydroxyacetic acid and / or nitric acid. Such contents are among the pH-affecting substances.

Die zuvor genannten Gehalte bzw. Zusätze wirken in den erfindungsgemäßen wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzungen in der Regel förderlich, indem sie die guten Eigenschaften der erfindungsgemäßen wässerigen Grundzusammensetzung aus den Komponenten a), b) und Lösemittel(n) noch weiter verbessern helfen. Diese Zusätze wirken in der Regel in gleicher Weise, wenn nur eine Titan- oder nur eine Zirkonium-Verbindung oder eine Kombination dieser eingesetzt wird. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, dass die Kombination von jeweils mindestens einer Titan- und von mindestens einer Zirkoniumverbindung, insbesondere als Komplexfluoride, die Eigenschaften vor allem der damit erzeugten Beschichtungen signifikant verbessert. Die verschiedenen Zusätze wirken damit erstaunlicherweise wie in einem Baukastensystem und tragen zur Optimierung der jeweiligen Beschichtung wesentlich bei. Gerade bei Verwendung eines sogenannten Multimetall-Mixes, wie er oft bei der Vorbehandlung von Karosserien und bei der Behandlung oder Vorbehandlung von verschiedenen Kleinteilen oder Montageteilen auftritt, hat sich die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung sehr bewährt, da sie mit den verschiedenen Zusätzen auf den jeweiligen Multimetall-Mix und seine Besonderheiten und Anforderungen spezifisch optimiert werden kann.The abovementioned contents or additives generally have a beneficial effect in the aqueous silane-based pretreatment compositions according to the invention in that they further improve the good properties of the inventive aqueous base composition comprising components a), b) and solvent (s). These additives usually work in the same way if only one titanium or only one zirconium compound or a combination of these is used. However, it has surprisingly been found that the combination of at least one titanium and at least one zirconium compound, in particular as complex fluorides, significantly improves the properties, in particular of the coatings produced therewith. The various additives thus surprisingly act as in a modular system and contribute to the optimization of the respective coating significantly. Especially when using a so-called multi-metal mix, as often in the pretreatment of bodies and in the treatment or pretreatment of various small parts or Assembly parts occurs, the aqueous silane-based pretreatment composition has proven very useful, since it can be specifically optimized with the various additives to the respective multi-metal mix and its characteristics and requirements.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit der wässerigen Silanbasierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung im gleichen Bad ein Mix aus verschiedenen metallischen Werkstoffen beschichtet werden wie z.B. bei Karosserien oder bei unterschiedlichen Kleinteilen. Hierbei können beispielsweise Substrate mit metallischen Oberflächen ausgewählt aus Gusseisen, Stahl, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Zink und Zinklegierungen in einem beliebigen Mix gleichzeitig oder/und nacheinander erfindungsgemäß beschichtet werden, wobei die Substrate zumindest teilweise metallisch beschichtet sein können oder/und zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Werkstoff bestehen können.In the process of the present invention, a mix of various metallic materials may be coated with the aqueous silane-based pretreatment composition in the same bath, e.g. in bodies or in different small parts. Here, for example, substrates with metallic surfaces selected from cast iron, steel, aluminum, aluminum alloys, magnesium alloys, zinc and zinc alloys in any mix can be coated simultaneously and / or sequentially according to the invention, wherein the substrates can be at least partially metallically coated and / or at least partially can consist of at least one metallic material.

Soweit nicht mindestens ein weitere Komponente oder/und Spuren an weiteren Substanzen enthalten sind, besteht der Rest auf 1000 g/L aus Wasser oder aus Wasser und mindestens einem organischen Lösemittel wie z.B. Äthanol, Methanol, Isopropanol bzw. Dimethylformamid (DMF). Vorzugsweise ist der Gehalt an organischen Lösemitteln in den meisten Ausführungsformen besonders niedrig oder Null. Aufgrund der Hydrolyse des mindestens einen enthaltenen Silans kann ein Gehalt insbesondere an mindestens einem Alkohol wie z.B. Äthanol oder/und Methanol auftreten. Besonders bevorzugt ist, kein organisches Lösemittel zuzusetzen.Unless at least one other component or / and traces of other substances are present, the remainder is 1000 g / L of water or of water and at least one organic solvent such as e.g. Ethanol, methanol, isopropanol or dimethylformamide (DMF). Preferably, the content of organic solvents is particularly low or zero in most embodiments. Due to the hydrolysis of the at least one silane contained, a content in particular of at least one alcohol, e.g. Ethanol or / and methanol occur. It is particularly preferred to add no organic solvent.

Vorzugsweise ist die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung frei von oder im Wesentlichen frei von allen Arten von Partikeln oder von Partikeln größer 0,02 µm mittlerem Durchmesser, die gegebenenfalls z.B. auf Basis von Oxiden wie z.B. SiO2 zugesetzt werden könnten. Sie ist in manchen Zusammensetzungen auch frei von Zusätzen an organischen Monomeren, Oligomeren, Polymeren, Copolymeren oder/und Blockcopolymeren.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition is free of or substantially free of all types of particles or particles larger than 0.02 micron mean diameter, which could be optionally added, for example, based on oxides such as SiO 2 . It is also free from additives in some compositions organic monomers, oligomers, polymers, copolymers or / and block copolymers.

Erst wenn die Beschichtungen, die mit der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung hergestellt wurden, z.B. 5 Minuten bei 80 °C PMT (peak-metal-temperature), z.B. 25 Minuten bei 70 °C PMT oder stärker getrocknet sind, sind diese Beschichtungen in der Regel gegen Wasser unempfindlich, da die Kondensation der Silane/Silanole/Siloxane/Polysiloxane stärker fortgeschritten ist. Der Grad der Trocknung, der mit einer Kondensation verbunden ist, und der zu einer Spülfestigkeit der Siloxan/Polysiloxan-haltigen Beschichtung variiert je nach dem Phasenbestand, der Beschichtung und der Art des Spülens.Only when the coatings made with the aqueous silane-based pretreatment composition, e.g. 5 minutes at 80 ° C PMT (peak-metal-temperature), e.g. 25 minutes at 70 ° C PMT or more dried, these coatings are usually insensitive to water, since the condensation of silanes / silanols / siloxanes / polysiloxanes has advanced more. The degree of drying associated with condensation and the resistance to fouling of the siloxane / polysiloxane-containing coating will vary depending on the phase inventory, coating, and type of rinse.

Die aufgebrachte Siloxan/Polysiloxan-haltige Beschichtung ist vorzugsweise frisch aufgebracht oder/und ist gegebenenfalls nicht oder nur leicht angetrocknet, wenn gespült wird. Die Beschichtung wird vorzugsweise innerhalb von 20 Sekunden nach dem Aufbringen gespült. Da die Silanhaltige wässerige Zusammensetzung beim Aufbringen vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 10 bis 50 °C aufweist, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 °C, und da auch der zu beschichtende Gegenstand vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 10 bis 50 °C aufweist, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 °C, sind diese Temperaturen üblicherweise nicht so hoch und meist nicht so unterschiedlich, dass eine schnelle Trocknung des Nassfilms auftritt.The applied siloxane / polysiloxane-containing coating is preferably applied fresh or / and may not or only slightly dry when rinsed. The coating is preferably rinsed within 20 seconds of application. Since the silane-containing aqueous composition when applied preferably has a temperature in the range of 10 to 50 ° C, more preferably in the range of 15 to 35 ° C, and also because the object to be coated preferably has a temperature in the range of 10 to 50 ° C. , more preferably in the range of 15 to 35 ° C, these temperatures are usually not so high and usually not so different that rapid drying of the wet film occurs.

Vorzugsweise ist die wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzung arm an, im Wesentlichen frei oder frei von höheren Gehalten oder Gehalten an Wasserhärtebildnern wie z.B. Kalziumgehalte über 1 g/L. Vorzugsweise ist sie frei oder arm an Blei, Cadmium, Chromat, Kobalt, Nickel oder/und anderen giftigen Schwermetallen. Vorzugsweise werden solche Substanzen nicht absichtlich zugesetzt, wobei jedoch mindestens ein Schwermetall aus einer metallischen Oberfläche herausgelöst, zum Beispiel aus einem anderen Bad eingeschleppt werden kann oder/und als Verunreinigung auftreten kann. Vorzugsweise ist die Zusammensetzung arm an, im Wesentlichen frei von oder gänzlich frei von Bromid, Chlorid und Jodid, da diese unter Umständen zur Korrosion beitragen können.Preferably, the aqueous silane-based pretreatment composition is poor, substantially free, or free of higher levels or levels of water-hardening agents, such as calcium contents above 1 g / L. Preferably, it is free or low in lead, cadmium, chromate, cobalt, nickel or / and other toxic heavy metals. Preferably, such substances are not intentionally added, but at least one heavy metal dissolved out of a metallic surface, for example, be introduced from another bath can and / or can occur as an impurity. Preferably, the composition is poor in, substantially free of, or wholly free of bromide, chloride, and iodide, as they may possibly contribute to corrosion.

Die Schichtdicke der mit der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung hergestellten Beschichtungen liegt vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 0,3 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,25 µm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 0,2 µm, vielfach bei etwa 0,04 µm, bei etwa 0,06 µm, bei etwa 0,08 µm, bei etwa 0,1 µm, bei etwa 0,12 µm, bei etwa 0,14 µm, bei etwa 0,16 µm oder bei etwa 0,18 µm. Die organisches Monomer, Oligomer, Polymer, Copolymer oder/und Blockcopolymer enthaltenden Beschichtungen sind häufig etwas dicker als solche, die hiervon frei oder fast frei sind.The layer thickness of the coatings prepared with the aqueous silane-based pretreatment composition is preferably in the range of 0.005 to 0.3 .mu.m, more preferably in the range of 0.01 to 0.25 .mu.m, most preferably in the range of 0.02 to 0.2 μm, many at about 0.04 μm, at about 0.06 μm, at about 0.08 μm, at about 0.1 μm, at about 0.12 μm, at about 0.14 μm, at about 0.16 μm or about 0.18 μm. The organic monomer, oligomer, polymer, copolymer or / and block copolymer containing coatings are often somewhat thicker than those free or nearly free thereof.

Vorzugsweise wird mit der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine Beschichtung mit einem Schichtgewicht ausgebildet, das bezogen nur auf den Gehalt an Titan oder/und Zirkonium im Bereich von 1 bis 200 mg/m2 liegt berechnet als elementares Titan. Besonders bevorzugt liegt dieses Schichtgewicht im Bereich von 5 bis 150 mg/m2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 120 mg/m2, insbesondere bei etwa 10, etwa 20, etwa 30, etwa 40, etwa 50, etwa 60, etwa 70, etwa 80, etwa 90, etwa 100 oder etwa 110 mg/m2.Preferably, with the aqueous silane-based pretreatment composition, a coating is formed having a coating weight based on only the content of titanium and / or zirconium in the range of 1 to 200 mg / m 2 calculated as elemental titanium. This layer weight is particularly preferably in the range from 5 to 150 mg / m 2 , very particularly preferably in the range from 8 to 120 mg / m 2 , in particular at about 10, about 20, about 30, about 40, about 50, about 60, about 70, about 80, about 90, about 100 or about 110 mg / m 2 .

Vorzugsweise wird mit der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine Beschichtung mit einem Schichtgewicht ausgebildet, das bezogen nur auf Siloxane/Polysiloxane im Bereich von 0,2 bis 1000 mg/m2 liegt berechnet als das entsprechende weitgehend durchkondensierte Polysiloxan. Besonders bevorzugt liegt dieses Schichtgewicht im Bereich von 2 bis 200 mg/m2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 150 mg/m2, insbesondere bei etwa 10, etwa 20, etwa 30, etwa 40, etwa 50, etwa 60, etwa bei 70, etwa 80, etwa 90, etwa 100, etwa 110, etwa bei 120, etwa 130 oder etwa 140 mg/m2.Preferably, with the aqueous silane-based pretreatment composition, a coating is formed having a coating weight which, based on only siloxanes / polysiloxanes, is in the range from 0.2 to 1000 mg / m 2 calculated as the corresponding largely condensed polysiloxane. This layer weight is particularly preferably in the range from 2 to 200 mg / m 2 , very particularly preferably in the range from 5 to 150 mg / m 2 , in particular at about 10, about 20, about 30, about 40, about 50, about 60, about 70, about 80, about 90, about 100, about 110, about 120, about 130 or about 140 mg / m 2 .

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass sich die Qualität der Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung und die Zusammensetzung des Wassers zum Spülen nach der Silan-Vorbehandlung wesentlich auf die Qualität der nachfolgend aufgebrachten Elektrotauchlack-Beschichtung und teilweise sogar auf die darauf folgenden Lackschichten auswirken.It has surprisingly been found that the quality of the silane-based pretreatment coating and the composition of the water for rinsing after the silane pretreatment have a significant effect on the quality of the subsequently applied electrodeposition coating and in some cases even on the subsequent coating layers.

Beim Spülen wird als Fluid vorzugsweise ein flüssiges Partikel-freies Fluid, insbesondere Wasser oder eine Lösung, eingesetzt. Das Fluid ist besonders bevorzugt Wasser von Stadtwasserqualität, eine reine Wasserqualität wie z.B. voll entsalztes Wasser (VE-Wasser) oder eine Wasserqualität mit einem Gehalt z.B. von mindestens einem Tensid. Ein Tensid kann eine Vergleichmäßigung des Nassfilms bewirken kann. Das Tensid kann dem Wasser, das auch eine wässerige Spüllösung sein kann, als Tensidgemisch zugesetzt werden, wobei vorzugsweise eine wässerige Lösung mit einem Gehalt an mindestens einem Tensid und gegebenenfalls auch mit einem Gehalt an mindestens einem Additiv wie z.B. mindestens einem Lösungsvermittler, an mindestens einer oberflächenaktiven Substanz wie z.B. einem Phosphonat, an mindestens einer die Elektrotauchlackierung oder/und den Elektrotauchlack beeinflussenden Substanz eingesetzt werden kann. Als Tensid kann offenbar grundsätzlich jedes Tensid zugesetzt werden kann, wobei insbesondere nichtionische Tenside wie z.B. Fettalkoholpolyglykolether bevorzugt sind. Dabei ist es vorteilhaft, bei Applikationen, die leicht zur Schaumbildung führen können wie beim Nachspülen durch Spritzen, schaumarme oder wenig oder fast nicht schäumende Tenside oder/und Tensid-haltige Gemische auszuwählen, die zusätzlich beispielsweise einen Entschäumer oder/und einen Lösungsvermittler enthalten können und einzeln oder in Kombination eine geringe, eine sehr geringe oder fast keine Neigung zum Schäumen z.B. in Spritzprozessen aufweisen. Hierbei kann das mindestens eine Tensid grundsätzlich ausgewählt werden aus der Gruppe von anionischen, kationischen, nichtionischen, amphoteren und sonstigen Tensiden wie z.B. schaumarme Blockcopolymere. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine Kombination aus mindestens zwei Tensiden oder mindestens drei Tensiden einzusetzen. Hierbei kann auch eine Kombination von Tensiden aus unterschiedlichen Tensidklassen ausgewählt werden, z.B. ein oder zwei nicht-ionische Tenside zusammen mit einem kationischen Tensid. Besonders bevorzugt werden mindestens zwei chemisch unterschiedliche Tenside ausgewählt aus den nichtionischen Tensiden. Andererseits ist eine Kombination von jeweils mindestens einem Tensid je Klasse ausgewählt aus den Klassen von anionischen, kationischen, nichtionischen, amphoteren und sonstigen Tensiden besonders bevorzugt, insbesondere eine Kombination von mindestens einem nichtionischen Tensid mit mindestens einem Tensid aus einer anderen Tensidklasse. Andererseits können auch nur nichtionische Tenside in Kombination eingesetzt werden. Vorteilhafterweise werden die nichtionischen Tenside ausgewählt aus geradkettigen Ethoxylaten oder/und Propoxylaten und vorzugsweise solche mit Alkyl-Gruppen von 8 bis 18 C-Atomen. Soweit Tenside mit einem Trübungspunkt eingesetzt werden, d.h. Tenside nichtionischer Natur, ist es vorteilhaft, dass diese Tenside oberhalb des Trübungspunktes nicht mehr in gelöster Form in dem Waschmedium des Waschverfahrens vorliegen, um die Schaumbildung insbesondere beim Spritzen möglichst gering zu halten. Hierbei kann ein Gemisch aus einem ethoxylierten Alkylamin zusammen mit mindestens einem ethoxylierten oder ethoxyliert-propoxylierten Alkylalkohol zur Einstellung einer geringen Schaumneigung besonders vorteilhaft sein. Insbesondere mit einer Kombination von Tensiden können gleichzeitig die benetzenden und entschäumenden Eigenschaften wie z.B. das Abperlen des Spülwassers und die Schaumarmut optimiert werden, aber überraschenderweise auch gleichzeitig die Eigenschaften der Elektrotauchlackierung wie visueller Eindruck der Elektrotauchlack-Beschichtung wie z.B. Unebenheit und Schlieren, Gleichmäßigkeit der Schichtdicken der Elektrotauchlack-Beschichtung, Verbesserung des Lackumgriffs bei der Elektrotauchlackierung insbesondere an hintergriffigen Stellen des zu beschichtenden Substrats sowie die Vermeidung von Markierungen vorteilhaft beeinflusst werden. Andererseits kann auch ein Zusatz von mindestens einem Lösungsvermittler wie z.B. Cumolsulfonat oder ein Glykol, insbesondere ein Dipropylenglykol, ein Polyglykol, ein Polyacrylamid oder/und ein modifiziertes Polyacrylamid, von einem Biozid, von einem Fungizid oder/und von einem Mittel zur Einstellung des pH-Werts wie z.B. einem Amin oder einer anorganischen oder/und organischen Säure im Spülwasser verwendet werden. Daher ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem zum Spülen der Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung ein Zusatz zum Spülwasser verwendet wird, bei dem durch die Kombination von mindestens zwei verschiedenen Tensiden und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen wie z.B. Lösungsvermittler gleichzeitig die benetzenden und entschäumenden Eigenschaften verbessert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Spülen der Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung ein Zusatz mit einem Gehalt an Tensid im Spülwasser verwendet, durch den die Eigenschaften der Elektrotauchlackierung und der Elektrotauchlackbeschichtung vorteilhaft beeinflusst werden. Hierbei zeigten die elektrotauchlackierten Substrate, deren wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Beschichtung mit einem Tensidhaltigen Wasser gespült wurden, auch einen deutlich besseren Lackumgriff als die nicht mit Tensid-haltigem Wasser gespülten elektrotauchlackierten Substrate.When rinsing, the fluid used is preferably a liquid particle-free fluid, in particular water or a solution. The fluid is particularly preferably water of city water quality, a pure water quality such as fully demineralized water (deionized water) or a water quality with a content of eg at least one surfactant. A surfactant can cause homogenization of the wet film. The surfactant may be added to the water, which may also be an aqueous rinse solution, as surfactant mixture, wherein preferably an aqueous solution containing at least one surfactant and optionally also containing at least one additive such as at least one solubilizer, at least one surface-active substance such as a phosphonate, can be used on at least one of the electrodeposition coating and / or the electrodeposition coating substance. As a surfactant, it is obvious that basically any surfactant can be added, nonionic surfactants such as, for example, fatty alcohol polyglycol ethers being particularly preferred. It is advantageous in applications that can easily lead to foaming as in rinsing by spraying, low-foaming or little or almost non-foaming surfactants and / or surfactant-containing mixtures, which may additionally contain, for example, a defoamer and / or a solubilizer and individually or in combination have a low, very little or almost no tendency to foaming, for example in injection processes. In this case, the at least one surfactant can in principle be selected from the group of anionic, cationic, nonionic, amphoteric and other surfactants such as low-foam block copolymers. It may be advantageous to use a combination of at least two surfactants or at least three surfactants. Here, a combination of surfactants from different classes of surfactants can be selected, for example, one or two nonionic surfactants together with a cationic surfactant. At least two chemically different surfactants are particularly preferably selected from the nonionic surfactants. On the other hand, a combination of at least one surfactant per class selected from the classes of anionic, cationic, nonionic, amphoteric and other surfactants is particularly preferred, in particular a combination of at least one nonionic surfactant with at least one surfactant from a different surfactant class. On the other hand, only nonionic surfactants can be used in combination. Advantageously, the nonionic surfactants are selected from straight-chain ethoxylates and / or propoxylates and preferably those having alkyl groups of 8 to 18 carbon atoms. As far as surfactants are used with a cloud point, ie surfactants nonionic nature, it is advantageous that these surfactants are no longer above the cloud point in dissolved form in the washing medium of the washing process to minimize foaming, especially during spraying. Here, a mixture of an ethoxylated alkylamine together with at least one ethoxylated or ethoxylated-propoxylated alkyl alcohol to set a low foaming tendency be particularly advantageous. In particular, with a combination of surfactants simultaneously the wetting and defoaming properties such as the rinsing of the rinse water and low foaming can be optimized, but surprisingly also the same properties of electrocoating as visual impression of the electrodeposition coating such as unevenness and streaking, uniformity of the layer thicknesses of Electrocoating, Improvement of the Lackumgriffs in the electrocoating especially at hintergriffigen points to coating substrate and the avoidance of markings are favorably influenced. On the other hand, it is also possible to add at least one solubilizer, such as, for example, cumene sulfonate or a glycol, in particular a dipropylene glycol, a polyglycol, a polyacrylamide or / and a modified polyacrylamide, a biocide, a fungicide or / and a means for adjusting the pH. Value such as an amine or an inorganic or / and organic acid used in the rinse water. Therefore, a method is preferred in which an addition to the rinse water is used for rinsing the silane-based pretreatment coating, wherein the wetting and defoaming properties are simultaneously improved by the combination of at least two different surfactants and optionally further additives such as solubilizers. In the method according to the invention, an additive with a content of surfactant in the rinse water is used for rinsing the silane-based pretreatment coating, by means of which the properties of the electrodeposition coating and of the electrodeposition coating are advantageously influenced. Here, the electrocoated substrates, the aqueous silane-based pretreatment coating were rinsed with a surfactant-containing water, also showed a much better Lackumgriff than the non-surfactant-containing water rinsed electrocoated substrates.

Vorzugsweise liegt der Gehalt der Tenside im Spülwasser zum Nachspülen nach der Silan-basierten Vorbehandlung vorzugweise im Bereich von 0,001 bis 1,6 g/L, besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1,0 g/L oder von 0,05 bis 0,6 g/L.The content of the surfactants in the rinse water for rinsing after the silane-based pretreatment is preferably in the range from 0.001 to 1.6 g / L, particularly preferably in the range from 0.01 to 1.0 g / L or from 0.05 to 0.6 g / L.

Das Fluid (= Wasser zum Spülen) weist vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 10 bis 50 °C auf, besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 35 °C. Es kann die mit dem Nassfilm beschichteten Gegenstände durch Tauchen in ein Bad oder/und in einen Flüssigkeitsstrahl oder -film, durch Spritzen, durch Sprühen oder durch eine ähnliche Form des Benetzens in dem Flüssigkeitsfilm oder/und -strahl eines Spülrings benetzen. Vorzugsweise tritt der Flüssigkeitsstrahl oder -film nicht mit einem Druck über 2 bar auf die Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan enthaltende Beschichtung.The fluid (= water for rinsing) preferably has a temperature in the range of 10 to 50 ° C, particularly preferably in the range of 15 to 35 ° C. It may be the objects coated with the wet film by immersion in a bath and / or in a liquid jet or film, through Spraying, by spraying or by a similar form of wetting in the liquid film and / or jet of a flushing ring. Preferably, the liquid jet or film does not enter the silane / silanol / siloxane / polysiloxane containing coating at a pressure above 2 bar.

Alternativ zu der bisher vorgeschlagenen Verfahrensabfolge, die auch der Verfahrensabfolge der nachfolgenden Tabelle 1 zugrunde liegt, ist es einerseits möglich, vor der erfindungsgemäßen Silan-basierten Vorbehandlung auch ein Vorspülen oder/und ein erstes Silan-Beschichten mit einer wässerigen Zusammensetzung auszuführen, die mindestens ein Silan, mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Fluorid-freien Verbindungen von Titan, Hafnium, Zirkonium, Aluminium und Bor, mindestens eine stärker verdünnte Lauge wie NaOH oder/und mindestens ein Komplexfluorid enthält, oder/und andererseits mindestens ein Spülen nach der wässerigen Silan-Vorbehandlung mit einer wässerigen Zusammensetzung auszuführen, die nicht nur Wasser enthält und die gegebenenfalls mindestens ein Tensid zur Vergleichmäßigung des Nassfilms enthält.As an alternative to the process sequence proposed so far, which is also based on the process sequence of the following Table 1, it is possible on the one hand to carry out a pre-rinsing or / and a first silane coating with an aqueous composition containing at least one prior to the silane-based pretreatment according to the invention Silane, at least one compound selected from fluoride-free compounds of titanium, hafnium, zirconium, aluminum and boron, at least one more dilute alkali such as NaOH and / or containing at least one complex fluoride, and / or at least one rinse after the aqueous silane pretreatment with an aqueous composition which not only contains water and which optionally contains at least one surfactant for equalizing the wet film.

Als Elektrotauchlack kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich jede Art Elektrotauchlack verwendet werden. In einzelnen Ausführungsvarianten kann es vorteilhaft sein, die Zusammensetzung der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlung oder/und die Zusammensetzung des Wassers zum Spülen nach dieser Vorbehandlung auf die Art des eingesetzten Elektrotauchlacks anzupassen, insbesondere bezüglich des oder der eingesetzten Tenside, die sich nicht störend auf die Elektrotauchlackierung und auf den Elektrotauchlack auswirken.In principle, any type of electrodeposition paint can be used as electrodeposition paint in the process according to the invention. In some embodiments, it may be advantageous to adapt the composition of the aqueous silane-based pretreatment or / and the composition of the water for rinsing after this pretreatment on the type of electrocoating used, especially with respect to the surfactant or surfactants used, which does not interfere with the Electrodeposition and affect the electrodeposition paint.

Die mit der erfindungsgemäßen wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung und danach mit einem Elektrotauchlack hergestellten Beschichtungen können bei Bedarf anschließend mit mindestens einem Primer, Lack, Klebstoff oder/und mit einer lackähnlichen organischen Zusammensetzung beschichtet werden, wobei gegebenenfalls mindestens eine dieser weiteren Beschichtungen durch Erwärmen oder/und Bestrahlen gehärtet wird.If necessary, the coatings prepared with the aqueous silane-based pretreatment composition according to the invention and then with an electrodeposition paint can then be coated with at least one primer, lacquer, adhesive or / and with a lacquer-like organic composition, where appropriate at least one of these further coatings is cured by heating and / or irradiation.

Zusätzlich zu dem Verfahrensgang mit der wässerigen Tensid-haltigen Spülung nach der Vorbehandlung mit der Silan-basierten Zusammensetzung kann vor der Vorbehandlung mit der Silan-basierten Zusammensetzung eine wässerige Behandlung mit einem Gehalt an mindestens einer wassergelösten Eisenverbindung durchgeführt werden. Diese Zusammensetzung ist vorzugsweise alkalisch, insbesondere in einem pH-Bereich von 9 bis 14. Diese Zusammensetzung kann beispielsweise ein alkalischer Reiniger sein, der in mindestens einer Prozeßstufe eingesetzt wird und der in zumindest einer Prozeßstufe einen Gehalt an mindestens einer Eisenverbindung aufweist. Diese Zusammensetzung kann in einer anderen Ausführungsform jedoch auch frei von manchen oder allen Zusätzen eines typischen Reinigers sein und beispielsweise als eisenhaltige wässerige Spülung dienen; diese kann dann vor, zwischendrin oder/und nach Reinigungsschritten eingesetzt werden. Diese Zusammensetzung kann grundsätzlich bei ihrer Applikation auf metallischen Oberflächen eine Temperatur > 0 °C und < 100 °C aufweisen, insbesondere als Reinigerzusammensetzung kann sie bei ihrer Applikation auf metallischen Oberflächen eine Temperatur im Bereich von 32 bis 78 °C und besonders bevorzugt im Bereich von 38 bis 70 °C oder im Bereich von 40 bis 60 °C aufweisen. Die mindestens eine Eisenverbindung ist vorzugsweise mindestens eine wassergelöste Fe2+-Verbindung oder/und mindestens eine wassergelöste Fe3+-Verbindung. Der gesamte wassergelöste Fe-Gehalt der wässerigen Zusammensetzung und der gesamte Fe-Gehalt der wässerigen Zusammensetzung liegen vorzugsweise in einem Bereich von 0,005 bis 1 g/L. Besonders bevorzugt liegen die Gehalte an wassergelöster Fe2+-Verbindung im Bereich von 0 bis 0,5 g/L und die Gehalte an wassergelöster Fe3+-Verbindung im Bereich von 0,003 bis 0,5 g/L. Die wassergelösten Fe-Verbindungen können insbesondere als wasserlösliche Salze wie z.B. Sulfate und Nitrate zugesetzt werden. Vorzugsweise wird nach der Reinigung mindestens einmal mit Wasser gespült, insbesondere mindestens einmal mit Stadtwasser und mindestens einmal mit VE-Wasser.In addition to the process with the aqueous surfactant-containing rinse after the pretreatment with the silane-based composition, before the pretreatment with the silane-based composition, an aqueous treatment containing at least one water-dissolved iron compound may be carried out. This composition is preferably alkaline, in particular in a pH range of 9 to 14. This composition can be, for example, an alkaline cleaner which is used in at least one process stage and which has a content of at least one iron compound in at least one process stage. However, in another embodiment, this composition may also be free of some or all of the additives of a typical cleaner, for example, as an iron-containing aqueous rinse; this can then be used before, in between or after cleaning steps. When applied to metallic surfaces, this composition may in principle have a temperature> 0 ° C. and <100 ° C., in particular, as a cleaning composition, it may have a temperature in the range from 32 to 78 ° C. and particularly preferably in the range from 38 to 70 ° C or in the range of 40 to 60 ° C. The at least one iron compound is preferably at least one water-dissolved Fe 2+ compound or / and at least one water-soluble Fe 3+ compound. The total water-dissolved Fe content of the aqueous composition and the total Fe content of the aqueous composition are preferably in a range of 0.005 to 1 g / L. The contents of water-dissolved Fe 2+ compound are particularly preferably in the range from 0 to 0.5 g / L and the contents of water-dissolved Fe 3+ compound in the range from 0.003 to 0.5 g / L. The water-soluble Fe compounds may be added in particular as water-soluble salts such as sulfates and nitrates. Preferably, after cleaning at least once rinsed with water, in particular at least once with city water and at least once with deionized water.

Die bestehenden Anlagen für die Reinigung und Phosphatierung von Karosserien vor der Lackierung weisen häufig die folgenden, in der mittleren Spalte der Tabelle 1 dargestellten Prozeßstufen auf. In der rechten Spalte werden die Prozeßstufen wiedergegeben, die sich überraschend in einem verkürzten Prozeßablauf für die Reinigung und Silan-Beschichtung von Karosserien empfohlen haben. Tabelle 1: Typische Abfolge der Prozeßstufen beim Phosphatieren bzw. empfohlene Abfolge beim Silan-Beschichten von Karosserien Phosphatieren Silan-Beschichten Alkalisches Reinigen 1 erwärmt erwärmt Alkalisches Reinigen 2 erwärmt erwärmt Spülen 1 Stadtwasser Stadtwasser Spülen 2 Stadtwasser VE-Wasser Aktivieren sehr oft, mit Ti- oder Zn-Phosphat (entfällt) Spülen 3 Optional, wenn vorher nicht aktiviert wird (entfällt) Vorbehandlung Phosphatieren, erwärmt Silan-Beschichten Spülen 4 Stadtwasser VE-Wasser Spülen 5 VE-Wasser VE-Wasser Nachspüllösung optional (entfällt) Spülen 6 VE-Wasser (entfällt) Spülring optional (entfällt) Existing systems for the cleaning and phosphating of bodies before painting often have the following process stages shown in the middle column of Table 1. In the right-hand column, the process stages are reproduced, which have surprisingly been recommended in a shortened process sequence for the cleaning and silane coating of bodies. <u> Table 1: </ u> Typical sequence of phosphating process steps and recommended sequence for silane coating of bodies phosphating Silane coating Alkaline cleaning 1 heated heated Alkaline cleaning 2 heated heated Rinse 1 city water city water Rinse 2 city water VE water Activate very often, with Ti or Zn phosphate (Deleted) Rinse 3 Optional, if not activated before (Deleted) preparation Phosphate, heated Silane coating Rinse 4 city water VE water Rinse 5 VE water VE water after-rinse optional (Deleted) Rinse 6 VE water (Deleted) flushing ring optional (Deleted)

Es hat sich weiterhin überraschend gezeigt, dass es nicht nur möglich ist, mit bestimmten Lösungen, die nicht nur auf Silan basieren, Beschichtungen herzustellen, die auch ohne ein stärkeres Trocknen der frisch aufgetragenen Beschichtung nicht nur ausreichend spülfest gegen Wasser sind, sondern sogar noch etwas bessere Schichteigenschaften als vergleichbare durchgetrocknete Beschichtungen aufweisen. Offenbar sind die nicht stärker getrockneten, auf Silan basierenden Beschichtungen gegenüber einem Lack oder einer lackähnlichen Zusammensetzung wie z.B. kathodischem Tauchlack reaktiver und weisen dadurch eine ausreichende Haftung auf. Dadurch ist es möglich, auf den bisher als erforderlich angesehenen Trockenschritt und auf den u.U. über 10 Meter langen Trocknungskanal zu verzichten.It has further surprisingly been found that it is not only possible to make coatings with certain solutions, which are not only based on silane, which are not only sufficiently rinsable against water, but even something else, even without a stronger drying of the freshly applied coating have better layer properties than comparable through-dried coatings. It appears that the less strongly dried, silane-based coatings are superior to a lacquer or lacquer-like composition, e.g. cathodic dip paint more reactive and thus have sufficient adhesion. This makes it possible to the previously considered as necessary drying step and u.U. Over 10 meters long drying channel to dispense.

Aufgrund der mehrere Jahrzehnte dauernden Entwicklung der ZinkMangan-Nickel-Phosphatierungen von Karosserien sind die derartigen, heute hergestellten Phosphatschichten außerordentlich hochwertig. Dennoch gelang es wider Erwarten, die gleichen hochwertigen Eigenschaften mit den Silan-haltigen Beschichtungen zu erreichen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es überraschenderweise möglich, die Vorbehandlung von Karosserien mit auf Silan basierenden Lösungen bei relativ geringen Gehalten der wässerigen Zusammensetzungen durchzuführen, ohne die Qualität der Beschichtungen zu beeinträchtigen. Wenn jedoch deutlich höhere Gehalte an den Komponenten des Bades gewählt werden, erhöht das die Kosten, während die Qualität der damit erzeugten Beschichtungen meistens nicht mehr gesteigert werden kann.Due to the decades of development of zinc manganese nickel phosphating of bodies, such phosphate coatings produced today are extremely high quality. Nevertheless, contrary to expectations, it was possible to achieve the same high-quality properties with the silane-containing coatings. With the method according to the invention it is surprisingly possible to carry out the pretreatment of bodies with silane-based solutions at relatively low levels of the aqueous compositions, without the Quality of the coatings. However, choosing significantly higher levels of the components of the bath increases the cost, while most of the time, the quality of the coatings produced thereby can not be increased.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Vorbehandlungsschritt von 3 bis 5 Minuten beim Phosphatieren auf ca. 2 Minuten beim Beschichten mit auf Silan basierenden Beschichtungen zu verringern und auf das Erwärmen wie beim Phosphatieren auf Temperaturen oft im Bereich von 50 bis 60 °C zu verzichten. Wenn jedoch die Zusammensetzung niedriger ist, wird die Badtemperatur vorzugsweise auf Temperaturen im Bereich von 15 bis 25 °C erwärmt.With the method according to the invention, it is possible to reduce the pretreatment step from 3 to 5 minutes in phosphating to about 2 minutes when coating with silane-based coatings and to heating as in phosphating to temperatures often in the range of 50 to 60 ° C without. However, if the composition is lower, the bath temperature is preferably heated to temperatures in the range of 15 to 25 ° C.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Vorbehandlung von Karosserien nicht nur in kürzeren und deutlich kostengünstiger zu betreibenden Anlagen durchzuführen, sondern auch erheblich umweltfreundlicher zu betreiben, da die Mengen an zu entsorgendem Schwermetall enthaltendem Schlamm auf ein Minimum reduziert werden können und da Wasser noch stärker im Kreislauf geführt werden kann und da auch der Wasserdurchsatz deutlich verringert werden kann. Daher können sowohl die Verbräuche an Chemikalien, als auch die Aufwendungen bei der Aufbereitung deutlich verringert werden. Denn es fällt weniger als 1 % der bisher beim Phosphatieren auftretenden Schlamm-Mengen bezogen auf die zu beschichtende metallische Oberfläche an, so dass der Aufwand der Entsorgung von chemischen Abfällen stark verringert wird.With the method according to the invention, it is possible to carry out the pretreatment of bodies not only in shorter and significantly cheaper to operate plants, but also to operate much more environmentally friendly, since the amounts of sludge to be disposed of containing heavy metal can be reduced to a minimum and there water can be recycled and also because the water flow can be significantly reduced. Therefore, both the consumption of chemicals, as well as the expenses incurred in the treatment can be significantly reduced. This is because less than 1% of the amounts of sludge previously encountered in phosphating are related to the metallic surface to be coated, so that the expense of disposing of chemical waste is greatly reduced.

Ein Zusatz von Mangan zu der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung hat sich überraschend als besonders vorteilhaft erwiesen: Obwohl offenbar keine oder fast keine Manganverbindung auf der metallischen Oberfläche abgeschieden wird, fördert der Zusatz die Abscheidung von Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan auf der metallischen Oberfläche stark. Bei einem Zusatz von Nitroguanidin wurde überraschend festgestellt, dass die Optik der beschichteten Bleche sehr gleichmäßig ist, insbesondere auch auf sensiblen Oberflächen wie sandgestrahlten Eisen- bzw. Stahloberflächen. Ein Zusatz von Nitrit hat die Anrosteignung von Stahl-Substraten unerwartet deutlich verringert. Erstaunlicherweise wurde gefunden, dass jeder Zusatz mit einer signifikanten positiven Wirkung, der in dieser Anmeldung genannt wird, eine additive Wirkung zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Beschichtung hat: Durch Auswahl mehrerer Zusätze ähnlich wie bei einem Baukastensystem lassen sich die verschiedenen Eigenschaften insbesondere eines Multimetallsystems weiter optimieren.An addition of manganese to the aqueous silane-based pretreatment composition has surprisingly been found to be particularly advantageous: Although apparently no or almost no manganese compound is deposited on the metallic surface, the additive promotes the deposition of silane / silanol / siloxane / polysiloxane on the strong metallic surface. With the addition of nitroguanidine, it was surprisingly found that the appearance of the coated sheets is very uniform, especially on sensitive surfaces such as sandblasted iron or steel surfaces. An addition of nitrite has unexpectedly significantly reduced the potential for steel substrates. Surprisingly, it has been found that each additive having a significant positive effect, which is mentioned in this application, has an additive effect for improving the coating according to the invention: By selecting several additives similar to a modular system, the various properties, in particular of a multimetal system, can be further optimized.

Es wurde überraschend festgestellt, dass eine gute Multimetall-Behandlung mit einer einzigen wässerigen Zusammensetzung erst möglich ist, wenn ein Komplexfluorid eingesetzt wurde, und dass eine sehr gute Multimetall-Behandlung mit einer einzigen wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung erst möglich ist, wenn mindestens zwei verschiedene Komplexfluoride verwendet werden wie z.B. solche auf Basis von Titan und von Zirkonium. Die einzeln eingesetzten Komplexfluoride zeigten bei den verschiedensten Versuchen nie Ergebnisse, die gleich gut waren wie für die Kombination dieser beiden Komplexfluoride, unabhängig davon, welche Zusätze darüber hinaus dazugegeben wurden.It has surprisingly been found that a good multimetal treatment with a single aqueous composition is only possible when a complex fluoride has been used, and that a very good multimetal treatment with a single aqueous silane-based pretreatment composition is only possible if at least two different complex fluorides are used such as those based on titanium and zirconium. The individual complex fluorides used in the most diverse experiments never showed results that were as good as for the combination of these two complex fluorides, regardless of which additives were added.

Dass eine derart starke Qualitätssteigerung von wässerigen Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzungen mit einem Gehalt von Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan möglich ist, war nicht absehbar. Aber auch ausgehend von wässerigen Zusammensetzungen auf Basis von einem Silan und nur einem Komplexfluorid auf Basis von Titan oder von Zirkonium stellte sich überraschenderweise eine deutliche Steigerung des Qualitätsniveaus bei allen Versuchen heraus.It was not foreseeable that such a high quality improvement of aqueous silane-based pretreatment compositions containing silane / silanol / siloxane / polysiloxane would be possible. But even starting from aqueous compositions based on a silane and only one complex fluoride based on titanium or zirconium surprisingly turned out a significant increase in the quality level in all experiments.

Es war darüber hinaus erstaunlich, dass sich bei der Prüfung der Lackhaftung sogar auf Stahl Steinschlag-Noten von 1 oder 2 ergaben, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Zusammensetzung, die mindestens ein Silan und mindestens ein Komplexfluorid enthält, aufgebracht wird: Stahl hat sich als das problematischste Material für wässerige Zusammensetzungen auf Basis von einem Silan und nur einem Komplexfluorid auf Basis von Titan oder von Zirkonium, insbesondere bei der Korrosionsbeständigkeit, erwiesen (siehe beispielsweise B 5).It was also surprising that in the paint adhesion test, even on steel, there were rockfall marks of 1 or 2 when the process according to the invention applied a composition comprising at least one silane and at least one complex fluoride: steel has been found to be the most problematic material for watery Compositions based on a silane and only a complex fluoride based on titanium or zirconium, especially in the corrosion resistance, proven (see, for example, B 5).

Bei Aluminium und Aluminium-Legierungen ist der CASS-Test erfahrungsgemäß problematisch, der jedoch auch mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen deutlich besser als erwartet ausgefallen ist.In the case of aluminum and aluminum alloys, the CASS test is problematic according to experience, but it has also turned out to be significantly better than expected with the compositions according to the invention.

Beispiele und Vergleichsbeispiele:Examples and Comparative Examples:

Die im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Beispiele (B) und die Vergleichsbeispiele (VB) sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern.The inventive examples (B) and the comparative examples (VB) described below are intended to explain the subject matter of the invention in more detail.

Die wässerigen Badzusammensetzungen werden als Gemische entsprechend Tabelle 2 unter Verwendung von bereits vorhydrolysierten Silanen hergestellt. Sie enthalten jeweils ein Silan und gegebenenfalls auch geringe Gehalte an mindestens einem ähnlichen weiteren Silan, wobei auch hier vereinfachend von Silan und nicht von Silan/Silanol/Siloxan/Polysiloxan gesprochen wird und wobei sich in der Regel diese Vielfalt an Verbindungen, teilweise in größerer Zahl ähnlicher Verbindungen, auch bis in die Ausbildung der Beschichtung hindurchzieht, so dass auch in der Beschichtung oft mehrere ähnliche Verbindungen vorliegen. Das Vorhydrolysieren kann je nach Silan auch über mehrere Tage bei Raumtemperatur unter kräftigem Rühren andauern, soweit die einzusetzenden Silane nicht bereits vorhydrolysiert vorliegen. Zum Vorhydrolysieren des Silans wird das Silan in Wasser im Überschuss gegeben und gegebenenfalls mit Essigsäure katalysiert. Allein wegen des Einstellens des pH-Wertes wurde Essigsäure nur bei einzelnen Ausführungsvarianten zugesetzt. In einigen Ausführungsvarianten ist Essigsäure als Katalysator für die Hydrolyse bereits enthalten. Ethanol entsteht bei der Hydrolyse, wird aber nicht zugesetzt. Das fertige Gemisch wird frisch eingesetzt.The aqueous bath compositions are prepared as mixtures according to Table 2 using pre-hydrolyzed silanes. They each contain a silane and optionally also low levels of at least one similar further silane, which is also simplistic silane and not silane / silanol / siloxane / polysiloxane is spoken of and usually being this variety of compounds, sometimes in larger numbers similar compounds, also pulls into the formation of the coating, so that there are often several similar compounds in the coating. Depending on the silane, prehydrolyzing may also take several days at room temperature with vigorous stirring, as long as the silanes to be used are not already prehydrolyzed. For prehydrolyzing the silane, the silane is added in excess to water and optionally catalysed with acetic acid. However, because of adjusting the pH, acetic acid was added only in some embodiments. In some embodiments, acetic acid is already included as a catalyst for the hydrolysis. Ethanol is formed during hydrolysis but is not added. The finished mixture is used fresh.

Dann werden jeweils pro Versuch mindestens 3 zuvor mit einem wässerigen alkalischen Reiniger gereinigte und mit Brauchwasser sowie danach mit VE-Wasser gespülte Bleche aus kaltgewalztem Stahl (CRS), Aluminiumlegierung Al6016 bzw. aus beidseitig feuerverzinktem oder elektrolytisch verzinktem Stahl bzw. aus mit Galvanneal® (ZnFe-Schicht auf Stahl) mit der entsprechenden Behandlungsflüssigkeit beidseitig bei 25 °C durch Spritzen, Tauchen oder Rollcoater-Behandlung in Kontakt gebracht. Unmittelbar danach werden die derart vorbehandelten Bleche mit VE-Wasser kurz gespült. Die Bleche der Vergleichsbeispiele werden bei 90 °C PMT getrocknet und anschließend mit einem kathodischen Automobil-Tauchlack (KTL) lackiert. Die Bleche der erfindungsgemäßen Beispiele werden jedoch nach der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlung sofort gespült und unmittelbar nach dem Spülen in das KTL-Bad getaucht. Danach wurden diese Bleche mit einem vollständigen, kommerziell genutzten Automobillackaufbau (Elektrotauchlack, Füller, Decklack bzw. Klarlack; insgesamt einschließlich KTL ca. 105 µm Dicke des Schichtenpakets) versehen und auf ihren Korrosionsschutz und ihre Lackhaftung geprüft. Die Zusammensetzungen und Eigenschaften der Behandlungsbäder sowie die Eigenschaften der Beschichtungen werden in Tabelle 2 zusammengefasst.Then, at least 3 previously cleaned with an aqueous alkaline cleaner and with hot water and then rinsed with deionized water sheets are in each case per test of cold rolled steel (CRS), aluminum alloy Al6016 and from hot-dip galvanized or electrolytically galvanized steel or off (with Galvanneal ® ZnFe layer on steel) with the appropriate treatment liquid on both sides at 25 ° C by spraying, dipping or Rollcoater treatment in contact. Immediately thereafter, the thus pretreated sheets are rinsed briefly with deionized water. The sheets of Comparative Examples are dried at 90 ° C PMT and then painted with a cathodic automotive dip paint (KTL). However, the sheets of the inventive examples are rinsed immediately after the aqueous silane-based pretreatment and immersed in the KTL bath immediately after rinsing. Afterwards, these sheets were provided with a complete, commercially used automotive paint finish (electrodeposition paint, filler, topcoat or clearcoat, total including KTL about 105 μm thickness of the layer package) and tested for their corrosion protection and their paint adhesion. The compositions and properties of the treatment baths as well as the properties of the coatings are summarized in Table 2.

Das organofunktionelle Silan A ist ein Amino-funktionelles Trialkoxysilan und hat eine Aminogruppe pro Molekül. Es liegt wie alle hierbei eingesetzten Silane in der wässerigen Lösung weitgehend oder in etwa vollständig hydrolysiert vor. Das organofunktionelle Silan B hat jeweils eine endständige Aminogruppe sowie jeweils eine Ureidogruppe pro Molekül. Das nichtfunktionelle Silan C ist ein Bis-trialkoxysilan; das entsprechende hydrolysierte Molekül weist an zwei Siliciumatomen bis zu 6 OH-Gruppen auf.The organofunctional silane A is an amino-functional trialkoxysilane and has one amino group per molecule. Like all of the silanes used in this case, it is largely or approximately completely hydrolyzed in the aqueous solution. The organofunctional silane B has one terminal amino group and one ureido group per molecule. The non-functional silane C is a bis-trialkoxysilane; the corresponding hydrolyzed molecule has up to 6 OH groups on two silicon atoms.

Die Komplexfluoride von Titan bzw. Zirkonium werden weitgehend auf der Basis eines MeFx-Komplexes wie z.B. MeF6-Komplexes eingesetzt. Mangan und gegebenenfalls geringe Gehalte an mindestens einem weiteren Kation, das in der Tabelle nicht genannt wird, werden als metallisches Mangan der jeweiligen Komplexfluoridlösung zugesetzt und darin gelöst. Diese Lösung wird der wässerigen Zusammensetzung beigemischt. Falls kein Komplexfluorid verwendet wird, wird Mangannitrat zugesetzt. Das silylierte Epoxy-Polymer hat einen geringen Gehalt an OH-- und an IsocyanatGruppen und ist daher auch nachträglich bei Temperaturen über 100 °C chemisch vernetzbar.The complex fluorides of titanium or zirconium are used largely on the basis of a MeF x complex such as MeF 6 complex. Manganese and optionally low levels of at least one other cation, which is not mentioned in the table are added as metallic manganese of the respective complex fluoride solution and dissolved therein. This solution is mixed into the aqueous composition. If no complex fluoride is used, manganese nitrate is added. The silylated epoxy polymer has a low content of OH-- and isocyanate groups and is therefore subsequently also chemically crosslinkable at temperatures above 100 ° C.

Die in der wässerigen Zusammensetzung - Konzentrat oder/und Bad - enthaltenen Silane sind Monomere, Oligomere, Polymere, Copolymere oder/und Reaktionsprodukte mit weiteren Komponenten aufgrund Hydrolysereaktionen, Kondensationsreaktionen oder/und weiteren Reaktionen. Die Reaktionen erfolgen vor allem in der Lösung, beim Trocknen bzw. gegebenenfalls auch beim Härten der Beschichtung, insbesondere bei Temperaturen über 70 °C. Alle Konzentrate und Bäder erwiesen sich über eine Woche stabil und ohne Veränderungen und ohne Ausfällungen. Es wurde kein Ethanol zugesetzt. Gehalte an Ethanol in den Zusammensetzungen stammen nur aus chemischen Reaktionen.The silanes contained in the aqueous composition - concentrate or / and bath - are monomers, oligomers, polymers, copolymers or / and reaction products with other components due to hydrolysis reactions, condensation reactions or / and further reactions. The reactions take place above all in the solution, during drying or optionally also during curing of the coating, in particular at temperatures above 70 ° C. All concentrates and baths were stable for over a week with no changes and no precipitation. No ethanol was added. Levels of ethanol in the compositions come only from chemical reactions.

Der pH-Wert wird bei den meisten Beispielen und Vergleichsbeispielen eingestellt, bei Anwesenheit von mindestens einem Komplexfluorid mit Ammoniak, in anderen Fällen mit einer Säure. Alle Bäder zeigen eine gute Qualität der Lösung und fast immer eine gute Badstabilität. Es gibt keine Ausfällungen in den Bädern. Nach dem Beschichten mit der Silan-haltigen Lösung wird bei den erfindungsgemäßen Beispielen sowie bei den Vergleichsbeispielen unmittelbar im Anschluss an die wässerige Silanbasierte Vorbehandlung zuerst mit VE-Wasser einmal kurz gespült. Der frisch aufgebrachte Nassfilm konnte nicht stärker antrocknen, da innerhalb von 5 Sekunden nach dem Aufbringen der Silan-haltigen Beschichtung gespült wurde. Sowohl das frisch beschichtete Substrat, als auch das Spülwasser wiesen Raumtemperatur auf. Um den Eintrag von Substanzen der Vorbehandlungslösung in das nachfolgende Lackbad zu vermeiden, war ein Spülen notwendig. Das frisch gespülte beschichtete Substrat wurde daraufhin unmittelbar in den kathodischen Tauchlack getaucht, so dass keine weitere Trocknung auftreten konnte. Die beschichteten Bleche der Vergleichsbeispiele wurden dagegen unmittelbar nach dem Spülen bei 120 °C im Trockenschrank über 5 Minuten getrocknet, die der erfindungsgemäßen Beispiele wurden jedoch ohne Zwischentrocknung sofort danach mit einem kathodischen Tauchlack durch Tauchen beschichtet.The pH is adjusted in most examples and comparative examples, in the presence of at least one complex fluoride with ammonia, in other cases with an acid. All bathrooms show a good quality of the solution and almost always good bath stability. There are no precipitations in the baths. After coating with the silane-containing solution, in the examples according to the invention and in the comparative examples immediately following the aqueous silane-based pretreatment, rinsing is first carried out once with deionised water. The freshly applied wet film was not allowed to dry any more because it was rinsed within 5 seconds after the application of the silane-containing coating. Both the freshly coated substrate and the rinse water were at room temperature. To avoid the entry of substances of the pretreatment solution in the subsequent coating bath, was a rinse necessary. The freshly rinsed coated substrate was then immersed directly in the cathodic dip, so that no further drying could occur. The coated sheets of Comparative Examples, however, were dried immediately after rinsing at 120 ° C in a drying oven for 5 minutes, but the examples of the invention were coated without dipping immediately immediately afterwards with a cathodic dip paint by immersion.

Die visuelle Prüfung der Beschichtungen kann nur bei den Beschichtungen auf Stahl aufgrund der Interferenzfarben signifikant durchgeführt werden und lässt die Gleichmäßigkeit der Beschichtung beurteilen. Die Beschichtungen ohne jeden Komplexfluoridgehalt sind recht ungleichmäßig. Eine Beschichtung mit Titan- und mit Zirkon-Komplexfluorid hat sich überraschend als deutlich gleichmäßiger erwiesen als wenn nur eines dieser Komplexfluoride appliziert worden wäre. Ein Zusatz von Nitroguanidin, Nitrat oder Nitrit verbessert ebenfalls die Gleichmäßigkeit der Beschichtung. Teilweise erhöht sich die Schichtdicke mit der Konzentration dieser Substanzen. Tabelle 2: Zusammensetzungen von Bädern in g/L bezogen auf Festkörpergehalte, bei Silanen bezogen auf das Gewicht der hydrolysierten Silane; Restgehalt: Wasser und meistens eine sehr geringe Menge an Äthanol; Prozessdaten und Eigenschaften der Beschichtungen Beispiele / VB VB 1 B1 VB 2 B2 VB 3 B 3 VB 4 B 4 VB 5 B 5 VB 6 B6 VB 7 B7 VB 8 B8 VB 9 B 9 Organofunkt. Silan A 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 H2TiF6 als Ti - - 0,2 0,2 - - 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 H2ZrF6 als Zr - - - - 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,3 0,3 0,4 0,4 0,2 0,2 Mn - - - - - - - - 0,3 0,3 - - - - 0,3 0,3 - - Silyl. Epoxy-Polymer - - - - - - - - - - - - - - - - 1,0 1,0 pH-Wert 10,5 10,5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Schichtgewicht mg/m2 aus Silanol und Metall 10-20 10-20 20-50 20-50 20-50 20-50 20-50 20-50 20-60 20-60 10-40 10-40 30-80 30-80 30-80 30-80 50-100 50-100 Gitterschnitt BMW: Note Stahl 4 3 5 5 3 2 2 1 1 0 2 1 1 1 1 0 1 1 E-Zink auf Stahl 3 3 4 3 4 3 1-2 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 Feuerzink auf Stahl 2 2 4 3 4 3 1 0 0 0 1 0 0-1 0-1 0-1 0 0 0 Al 6016 2 2 2 2 2 2 1 1 1 0 2 1 1 1 1 0 1 1 Galvanneal® 1 1 1 1 2 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 10 Zyklen VDA mm Unterwanderung: Stahl 8 6 7 5 4 3 3 2,5 2 1 3,5 2 1,5 1,5 1,5 < 1 2,5 2 E-Zink auf Stahl 5 4 3 2,5 4 4 2 1 1 <1 3 1,5 1,5 1 1 <1 1 <1 Feuerzink auf Stahl 4 4 2,5 2 3,5 3 <1 <1 <1 <1 1,5 1 1 1 1 <1 <1 <1 Galvanneal® 2 2 2 1 1,5 1,5 <1 0 <1 <1 1 1 <1 <1 <1 <1 0 0 Beispiele / VB VB 1 B 1 VB 2 B 2 VB 3 B 3 VB 4 B 4 VB 5 B 5 VB 6 B 6 VB 7 B 7 VB 8 B 8 VB 9 B9 Steinschlag nach VDA-Belastung, Note Stahl 5 5 4 4 4 3 2-3 1 1 1 2 2 2 1 1 -2 1 1 0-1 E-Zink auf Stahl 5 4 3 2 4 3 2 1 1 1 2 1 1 -2 0 1 0 1 0-1 Feuerzink auf Stahl 5 4 3 2 4 3 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 Galvanneal® 4 4 2 2 3 2 1-2 0 1 0 1 0-1 0 0 0 0 0 0 Salzsprühtest 1008 h: Stahl 7 6 4 4 3,5 3 2 1,5 1,5 < 1 2,5 2 1,5 < 1 1,5 < 1 1 1 CASS-Test mm Unterwanderung Al 6016 6 6 3,5 3 3,5 3 2,5 2,5 1,5 1 2,5 2 1,5 1 1,5 1 1,5 1 The visual inspection of the coatings can only be significantly carried out on the coatings on steel due to the interference colors and allows the uniformity of the coating to be assessed. The coatings without any complex fluoride content are quite uneven. A coating with titanium and with zirconium complex fluoride has surprisingly been found to be significantly more uniform than if only one of these complex fluorides had been applied. Addition of nitroguanidine, nitrate or nitrite also improves the uniformity of the coating. Partly the layer thickness increases with the concentration of these substances. <u> Table 2: </ u> Compositions of baths in g / L based on solids contents, for silanes based on the weight of the hydrolyzed silanes; Residual content: water and usually a very small amount of ethanol; Process data and properties of the coatings Examples / VB VB 1 B1 VB 2 B2 VB 3 B 3 VB 4 B 4 VB 5 B 5 VB 6 B6 VB 7 B7 VB 8 B8 VB 9 B 9 Organofunkt. Silane A 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 H 2 TiF 6 as Ti - - 0.2 0.2 - - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 H 2 ZrF 6 as Zr - - - - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.3 0.3 0.4 0.4 0.2 0.2 Mn - - - - - - - - 0.3 0.3 - - - - 0.3 0.3 - - Silyl. Epoxy polymer - - - - - - - - - - - - - - - - 1.0 1.0 PH value 10.5 10.5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Coating weight mg / m 2 of silanol and metal 10-20 10-20 20-50 20-50 20-50 20-50 20-50 20-50 20-60 20-60 10-40 10-40 30-80 30-80 30-80 30-80 50-100 50-100 Cross-cut BMW: Note stole 4 3 5 5 3 2 2 1 1 0 2 1 1 1 1 0 1 1 E-zinc on steel 3 3 4 3 4 3 1-2 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 Fire zinc on steel 2 2 4 3 4 3 1 0 0 0 1 0 0-1 0-1 0-1 0 0 0 Al 6016 2 2 2 2 2 2 1 1 1 0 2 1 1 1 1 0 1 1 Galvanneal ® 1 1 1 1 2 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 10 cycles VDA mm infiltration: stole 8th 6 7 5 4 3 3 2.5 2 1 3.5 2 1.5 1.5 1.5 <1 2.5 2 E-zinc on steel 5 4 3 2.5 4 4 2 1 1 <1 3 1.5 1.5 1 1 <1 1 <1 Fire zinc on steel 4 4 2.5 2 3.5 3 <1 <1 <1 <1 1.5 1 1 1 1 <1 <1 <1 Galvanneal ® 2 2 2 1 1.5 1.5 <1 0 <1 <1 1 1 <1 <1 <1 <1 0 0 Examples / VB VB 1 B 1 VB 2 B 2 VB 3 B 3 VB 4 B 4 VB 5 B 5 VB 6 B 6 VB 7 B 7 VB 8 B 8 VB 9 B9 Rockfall after VDA load, grade stole 5 5 4 4 4 3 2-3 1 1 1 2 2 2 1 1-2 1 1 0-1 E-zinc on steel 5 4 3 2 4 3 2 1 1 1 2 1 1-2 0 1 0 1 0-1 Fire zinc on steel 5 4 3 2 4 3 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 Galvanneal ® 4 4 2 2 3 2 1-2 0 1 0 1 0-1 0 0 0 0 0 0 Salt spray test 1008 h: stole 7 6 4 4 3.5 3 2 1.5 1.5 <1 2.5 2 1.5 <1 1.5 <1 1 1 CASS test mm infiltration Al 6016 6 6 3.5 3 3.5 3 2.5 2.5 1.5 1 2.5 2 1.5 1 1.5 1 1.5 1

Alle Beispiele zeigen - wenn man die verschiedenen metallischen Oberflächen, die beschichtet wurden, insgesamt betrachtet - eine signifikante Verbesserung der Eigenschaften der wässerigen Silan-basierten Zusammensetzung im Vergleich zu dem jeweiligen Vergleichsbeispiel, wobei jeweils die gleiche Badzusammensetzung einmal mit anschließendem Trocknen (als Vergleichsbeispiel VB) und einmal ohne anschließendes Trocknen (als erfindungsgemäßes Beispiel B) aufgebracht wurde. Die hier genannten Beispiele sind dann erfindungsgemäße Beispiele, wenn sie mit dieser Zusammensetzung über den gesamten Verfahrensablauf bis zum Elektrotauchlackieren an Komponenten unter Verwendung eines Umgriffs genutzt werden.All of the examples, when considered as a whole, of the various metallic surfaces which have been coated, show a significant improvement in the properties of the aqueous silane-based composition compared to the respective comparative example, each time with the same bath composition followed by drying (as Comparative Example CE). and once without subsequent drying (as Inventive Example B) was applied. The examples given here are examples according to the invention, if they are used with this composition over the entire process flow to the electrodeposition coating on components using a Umgriffs.

Es war überraschend, dass sich diese Verbesserung, die gerade bei bereits guten Beschichtungsergebnissen nur eine begrenzte Verbesserung bringt, systematisch durch das Nicht-Trocknen nach dem Applizieren der wässerigen Zusammensetzung verbessert wird. Es ist erstaunlicherweise daher möglich, durch das Nicht-Trocknen eine signifikante Verbesserung zu erzielen, die durchgängig von der chemischen Zusammensetzung des wässerigen Bades nahezu unabhängig ist. Es war weiterhin erstaunlich, dass diese Verbesserung sowohl bei den nur Silan enthaltenden Lösungen, als auch bei den Silan und Komplexfluorid bzw. gegebenenfalls auch noch Manganionen enthaltenden Lösungen auftrat. Daher wird angenommen, dass eine gleichartige stetige Verbesserung vom Trocknen zum Nicht-Trocknen auch bei ähnlich zusammengesetzten oder bei etliche unterschiedliche Substanzen enthaltenden Lösungen auf Basis von Silan oder auf Basis von Silan und Komplexfluorid auftritt. Je mehr unterschiedliche Substanzen enthalten sind und je höher deren an sich geringe Gehalte sind, desto besser können die Korrosionsbeständigkeit und die Lackhaftung sein, soweit nicht ein gegebenenfalls auftretendes Optimum überschritten ist.It was surprising that this improvement, which brings only a limited improvement even with already good coating results, is systematically improved by the non-drying after application of the aqueous composition. Surprisingly, therefore, it is possible to achieve a significant improvement by non-drying which is nearly independent of the chemical composition of the aqueous bath. It was also surprising that this improvement occurred both in the solutions containing only silane, as well as in the silane and complex fluoride or optionally also containing manganese ions solutions. Therefore, it is considered that a similar continuous improvement from drying to non-drying also occurs in silane-based or silane-based complex fluoride-based solution solutions containing a variety of substances. The more different substances are contained and the higher their intrinsic contents are, the better the corrosion resistance and the paint adhesion can be, unless an optimum which may occur is exceeded.

Das Schichtgewicht variiert nicht nur nach den Gehalten der einzelnen Bestandteile der wässerigen Lösungen, sondern auch nach der Art der jeweiligen metallische Oberfläche, die beschichtet wird. Durch die Auswahl der Badkomponenten und ihrer Gehalte lässt sich insgesamt eine sehr deutlich Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Lackhaftung erzielen.The coating weight varies not only with the contents of the individual components of the aqueous solutions, but also with the type of the respective metallic surface being coated. By choosing the bath components and their Overall, a very significant improvement in corrosion resistance and paint adhesion can be achieved.

Die Badzusammensetzungen zeigen sich alle in der kurzen Einsatzzeit als stabil und gut applizierbar. Es gibt keine Unterschiede im Verhalten, im visuellen Eindruck und bei den Testergebnissen zwischen den verschiedenen Beispielen und Vergleichsbeispielen, die auf die Behandlungsbedingungen wie z.B. Applikation durch Spritzen, Tauchen oder Rollcoater-Behandlung zurückgeführt werden können. Die hierbei entstandenen Filme sind transparent und fast alle weitgehend gleichmäßig. Sie zeigen keine Einfärbung der Beschichtung. Die hierbei entstandenen Filme sind transparent und fast alle weitgehend gleichmäßig. Die Struktur, der Glanz und die Farbe der metallischen Oberfläche erscheinen durch die Beschichtung nur wenig verändert. Bei einem Gehalt an Titan- oder/und Zirkoniumkomplexfluorid entstehen insbesondere auf Stahloberflächen irisierende Schichten. Die Kombination von mehreren Silanen hat bei den bisherigen Versuchen noch keine weitere signifikante Verbesserung des Korrosionsschutzes ergeben; dies kann jedoch nicht ausgeschlossen werden. Darüber hinaus wurde auf Aluminiumreichen metallischen Oberflächen ein Gehalt an H3AlF6 ermittelt aufgrund entsprechender Reaktionen in der wässerigen Zusammensetzung. Die Kombination von zwei oder drei Komplexfluoriden in der wässerigen Zusammensetzung hat sich jedoch überraschend außerordentlich bewährt.The bath compositions are all stable and easy to apply in the short time of use. There are no differences in behavior, visual impression and test results between the various examples and comparative examples that can be attributed to treatment conditions such as application by syringes, dipping or roller coater treatment. The resulting films are transparent and almost all are largely uniform. They show no coloring of the coating. The resulting films are transparent and almost all are largely uniform. The structure, the gloss and the color of the metallic surface appear only slightly changed by the coating. With a content of titanium or / and zirconium complex fluoride, iridescent layers are formed, in particular, on steel surfaces. The combination of several silanes has not yet resulted in any further significant improvement in the corrosion protection in the previous experiments; however, this can not be ruled out. In addition, a content of H 3 AlF 6 was determined on aluminum-rich metallic surfaces due to corresponding reactions in the aqueous composition. However, the combination of two or three complex fluorides in the aqueous composition has surprisingly been extremely successful.

Die Schichtdicke der derart hergestellten Beschichtungen lag - auch von der Art des Auftrags abhängig, der anfangs in gesonderten Versuchen variiert wurde - im Bereich von 0,01 bis 0,16 µm, meistens im Bereich von 0,02 bis 0,12 µm, oft bei bis zu 0,08 µm, wobei sie deutlich größer war bei Zusatz von organischem Polymer.The layer thickness of the coatings produced in this way also depended on the type of application, which was initially varied in separate experiments, in the range from 0.01 to 0.16 μm, usually in the range from 0.02 to 0.12 μm at up to 0.08 microns, which was significantly larger with the addition of organic polymer.

Aufgrund der mehrere Jahrzehnte dauernden Entwicklung der ZinkManganNickel-Phosphatierung von Karosserien sind die derartigen, heute hergestellten Phosphatschichten außerordentlich hochwertig. Dennoch gelang es wider Erwarten auch bei den erst seit wenigen Jahren eingesetzten Silan enthaltenden wässerigen Zusammensetzungen, die gleichen hochwertigen Eigenschaften auch mit den Silan-haltigen Beschichtungen zu erreichen, obwohl hierzu größere Anstrengungen erforderlich waren.Due to several decades of development of zinc manganese nickel phosphating of bodies, such phosphate coatings produced today are extremely high quality. Nevertheless, it was unexpectedly possible for the silane-containing aqueous compositions used for just a few years to achieve the same high-quality properties even with the silane-containing coatings, although greater efforts were required for this.

Die Korrosionsschutznoten gehen bei der Gitterschnitt-Prüfung gemäß DIN EN ISO 2409 nach Lagerung über 40 Stunden in 5 %iger NaCl-Lösung entsprechend BMW-Spezifikation GS 90011 von 0 bis 5, wobei 0 die besten Werte wiedergibt. Beim Salzsprüh-Kondenswasser-Wechseltest über 10 Zyklen gemäß dem VDA-Prüfblatt 621-415 mit wechselnder Korrosionsbelastung zwischen Salzsprühtest, Schwitzwassertest und Trocknungspause wird die Unterwanderung einseitig vom Ritz aus gemessen und in mm angegeben, wobei die Unterwanderung möglichst klein sein soll. Beim Steinschlag-Test gemäß DIN 55996-1 werden die beschichteten Bleche im Anschluss an den oben genannten VDA-Wechseltest über 10 Zyklen mit Stahlschrot beschossen: Das Schadensbild wird mit Kennwerten von 0 bis 5 charakterisiert, wobei 0 die besten Ergebnisse wiedergibt. Beim Salzsprühtest gemäß DIN 50021 SS werden die beschichteten Bleche bei bis zu 1008 Stunden einer korrosiven Natriumchloridlösung durch Sprühen ausgesetzt; danach wird die Unterwanderung in mm vom Ritz aus gemessen, wobei der Ritz mit einem genormten Stichel bis zur metallischen Oberfläche hergestellt wird und wobei die Unterwanderung möglichst klein sein soll. Beim CASS-Test gemäß DIN 50021 CASS werden die beschichteten, aus einer Aluminium-Legierung bestehenden Bleche über 504 Stunden einer speziellen korrosiven Atmosphäre durch Sprühen ausgesetzt; danach wird die Unterwanderung in mm vom Ritz aus gemessen, die möglichst klein sein soll.The corrosion protection grades are in the cross-cut test according to DIN EN ISO 2409 after storage for 40 hours in 5% NaCl solution according to BMW specification GS 90011 from 0 to 5, where 0 represents the best values. In the salt spray-condensation change test for 10 cycles according to the VDA-Prüfblatt 621-415 with varying corrosion load between salt spray test, condensation test and drying break the infiltration is measured from one side of the scratch and given in mm, the infiltration should be as small as possible. In the case of the rockfall test in accordance with DIN 55996-1, the coated sheets are bombarded with steel shot for 10 cycles following the above-mentioned VDA change test: the damage pattern is characterized by characteristic values from 0 to 5, with 0 indicating the best results. In the salt spray test in accordance with DIN 50021 SS, the coated sheets are exposed to a corrosive sodium chloride solution by spraying for up to 1008 hours; then the infiltration in mm is measured from the scratch, the scratch is made with a standardized stylus to the metallic surface and wherein the infiltration should be as small as possible. In the CASS test according to DIN 50021 CASS, the coated aluminum alloy sheets are exposed to a special corrosive atmosphere by spraying for over 504 hours; then the infiltration is measured in mm from the scratch, which should be as small as possible.

Weitere Versuche an Karosserie-Elementen haben gezeigt, dass die elektrochemischen Bedingungen des KTL-Bades gegebenenfalls geringfügig an die andersartige Beschichtung angepasst werden könnten, aber ansonsten die hervorragenden Eigenschaften, die bei Laborversuchen an Blechen gewonnen wurden, auch auf Karosserie-Elemente im industriellen Umfeld übertragbar sind.Further tests on bodywork elements have shown that the electrochemical conditions of the cathodic dip bath may possibly be slightly adapted to the different type of coating, but otherwise the excellent properties obtained in laboratory tests on sheets, even on body elements in the industrial environment transferable are.

In weiteren Versuchen wurde der Einfluss von Zusätzen zum Spülwasser untersucht.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003
In further experiments, the influence of additives to the rinse water was investigated.
Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003

Alle Beispiele und Vergleichsbeispiele B 10 bis B 18 sowie VB 10 bis VB 12 und VB15 bis VB18 wurden im nass-in-nass-Verfahren mit bzw. ohne Tensid-Zusatz zur Wassernachspülung nach der wässerigen Silan-basierten Vorbehandlung und vor dem Eintauchen in den gleichen, für eine Serie genutzten Elektrotauchlack verwendet. Die Zusammensetzungen der Beispiele und Vergleichsbeispiele B 10 bis B 18 sowie VB 10 bis VB 12 und VB15 bis VB18 wurden in gleicher Weise wie die anderen Beispiele und Vergleichsbeispiele hergestellt und angewandt mit der Ausnahme, dass in der 2. Serie nur Bleche von kaltgewalztem Stahl (CRS) und in der 3. Serie Bleche von feuerverzinktem Stahl behandelt wurden und dass die mit der Silan-haltigen Zusammensetzung behandelten Bleche nach dem Spülen über 0,5 min für 30 min an Raumluft bei Raumtemperatur aufbewahrt wurden, bevor sie mit einem kommerziell eingesetzten kathodischen Tauchlack (Elektrotauchlack, e-coat, KTL) durch Tauchen bei 250 V (2. Serie) oder bei 240 V (3. Serie) beschichtet wurden.All Examples and Comparative Examples B 10 to B 18 and VB 10 to VB 12 and VB15 to VB18 were wet-in-wet with or without surfactant additive for water rinse after aqueous silane-based pretreatment and before immersion in the same, used for a series used electrodeposition paint. The compositions of Examples and Comparative Examples B 10 to B 18 and VB 10 to VB 12 and VB15 to VB18 were prepared and used in the same manner as the other examples and comparative examples, except that in the second series only cold rolled steel ( CRS) and, in the third series, hot dip galvanized steel sheets were treated and that the panels treated with the silane containing composition were stored after flushing for 0.5 minutes for 30 minutes in room air at room temperature before being mixed with a commercially used cathodic Dipcoat (Electrocoating, e-coat, KTL) were dipped at 250V (2nd series) or 240V (3rd series).

Es war jedoch eine geringfügig andere Art von kaltgewalztem Stahl als bei der ersten Serie für die Versuche entsprechend Tabelle 2 (= 1. Serie). Für die Beispiele und Vergleichsbeispiele B 10 bis B 14 sowie VB 10 bis VB 12 (2. Serie) wurde jedoch ein anderer Elektrotauchlack verwendet als für Beispiele und Vergleichsbeispiele B 15 bis B 18 und VB15 bis VB18 (Serie 3). Für letztere wurde ein Elektrotauchlack der Generation 6 MC3 der PPG eingesetzt. Die Schichtdicken des Elektrotauchlacks wurden unter Anwendung der VDA-Methode gemessen.However, it was a slightly different type of cold-rolled steel than the first series for the tests according to Table 2 (= 1st series). For Examples and Comparative Examples B 10 to B 14 and VB 10 to VB 12 (2nd series), however, a different electrodeposition paint was used than for Examples and Comparative Examples B 15 to B 18 and VB15 to VB18 (Series 3). For the latter, an electrocoating of generation 6 MC3 PPG was used. The layer thicknesses of the electrodeposition paint were measured using the VDA method.

Die halbstündige Wartezeit simuliert die Taktzeit von derart beschichteten Karosserien bis zum Einbringen der Karosserie in das KTL-Becken. Hierbei trockneten die Silan-haltigen Beschichtungen etwas an, aber nicht vollkommen durch. Die Silan-Vorbehandlung dieser Beispiele und Vergleichsbeispiele basiert auf der Zusammensetzung von B 8 und VB 8, wobei in der dritten Serie wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Zusammensetzungen wie bei B 8 und VB 8 verwendet wurden, die jedoch noch 0,001 bis 0,10 g/L Cu und 0,1 bis 1 g/L Zn sowie gegebenenfalls auch Spuren an Al und geringe Gehalte an Fe enthielten. Auch der pH-Wert wurde auf 4 eingestellt. Das voll entsalzte Wasser zum Nachspülen wurde bei den erfindungsgemäßen Beispielen mit einem Zusatz von jeweils mindestens einem Tensid zubereitet, wobei das Tensid oder das Tensidgemisch als wässerige Lösung zugesetzt wurde. Das Tensidgemisch A enthält ein nichtionisches Tensid auf Basis eines Fettalkoholpolyglykolethers. Das Tensidgemisch B enthält ein andersartiges nichtionisches Tensid und einen Lösungsvermittler. Das Tensidgemisch B erwies sich als besonders günstig für das Abperlen des Spülwassers. Das Tensidgemisch C enthält ein nichtionisches Tensid auf Basis eines Alkylamins. Das Tensidgemisch D enthält ein nichtionisches Tensid und ein kationisches Tensid. Der Zusatz 1.) ist eine wasserlösliche Diphosphonsäure mit einer längeren Alkylkette. Der Zusatz 2.) ist eine wasserlösliche Zinnverbindung.The half-hour waiting period simulates the cycle time of such coated bodies to the introduction of the body in the KTL basin. Here, the silane-containing coatings dried somewhat, but not completely through. The silane pretreatment of these Examples and Comparative Examples is based on the composition of B 8 and VB 8 wherein in the third series aqueous silane-based pretreatment compositions as in B 8 and VB 8 were used but still 0.001 to 0.10 g / L Cu and 0.1 to 1 g / L Zn and possibly also traces of Al and small amounts of Fe contained. The pH was also adjusted to 4. The fully desalted water for rinsing was prepared in the inventive examples with an addition of at least one surfactant, wherein the surfactant or the surfactant mixture as aqueous Solution was added. The surfactant mixture A contains a nonionic surfactant based on a fatty alcohol polyglycol ether. The surfactant mixture B contains a different type of nonionic surfactant and a solubilizer. The surfactant mixture B proved to be particularly favorable for the rinsing of the rinse water. The surfactant mixture C contains a nonionic surfactant based on an alkylamine. The surfactant mixture D contains a nonionic surfactant and a cationic surfactant. The addition 1.) is a water-soluble diphosphonic acid with a longer alkyl chain. The addition 2.) is a water-soluble tin compound.

Alle KTL-Schichten einer Serie wurden mit der gleichen Spannung aufgebracht, auch wenn sie sich dadurch deutlich in den Schichtdicken unterschieden. Die KTL-Schichten der 2. Serie waren grundsätzlich etwas zu dick. Die Schichtdicken wurden nicht nur nach der elektrischen Leitfähigkeit des vorbehandelten Substrats, sondern offenbar auch stärker nach der Qualität der verbliebenen Vorbehandlungsschicht ausgebildet, die sich offenbar in ihrer Gleichmäßigkeit aufgrund der unterschiedlichen Spülzusammensetzungen unterschieden. Die Bedingungen wurden so gewählt, dass Inhomogenitäten des Elektrotauchlacks gut sichtbar waren und eine Differenzierung der Qualität der KTL-Schicht möglich war.All KTL layers of a series were applied with the same tension, even if they differed significantly in the layer thicknesses. The KTL layers of the 2nd series were basically a bit too thick. The layer thicknesses were formed not only on the electrical conductivity of the pretreated substrate, but apparently also more on the quality of the remaining pretreatment layer, which apparently differed in their uniformity due to the different rinse compositions. The conditions were chosen so that inhomogeneities of the electrocoating paint were clearly visible and a differentiation of the quality of the cathodic electrocoating layer was possible.

Die weiteren Untersuchungen wurden an vorbehandelten, gespülten und KTLbeschichteten Blechen durchgeführt, jedoch anders als bei der ersten Serie der Beispiele und Vergleichsbeispiele ohne die weiteren Lackschichten eines typischen Automobillackaufbaus: Die Korrosionsbeständigkeit wurde im Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 über 1008 Stunden bestimmt, die Lackhaftung durch Gitterschnittmethode nach einem 240-stündigen Konstant-Klima-Test nach DIN EN ISO 6270-2 und nach DIN EN ISO 2409. Bei beiden Untersuchungsmethoden sind die kleineren Werte die besseren Werte.The further investigations were carried out on pretreated, rinsed and KTL-coated sheets, but unlike the first series of examples and comparative examples without the further paint layers of a typical automotive paint system: The corrosion resistance was determined in the salt spray test according to DIN EN ISO 9227 over 1008 hours, the paint adhesion by Cross-hatching method according to a 240-hour constant climate test according to DIN EN ISO 6270-2 and according to DIN EN ISO 2409. For both methods of analysis, the smaller values are the better values.

Es zeigte sich einerseits eine überraschend starke Korrelation der Ergebnisse bezüglich Korrosionsbeständigkeit, Lackhaftung, KTL-Schichtdicke und vermuteter Homogenität der KTL-Schicht sowie eine starke Abhängigkeit der Ergebnisse von Spülungen ohne und mit Tensid, wobei Zusätze zu Tensid-haltigen Spülwässern teilweise auch noch eine weitere Verbesserung erbrachten. Es wird angenommen, dass die Homogenität der KTL-Schicht umso besser ist, je geringer die ausgebildete KTL-Schichtdicke ist. Obwohl die KTL-Schichten der Beispiele B 13 und B 14 die dünnsten in dieser Serie sind, haben diese beschichteten Bleche dennoch eine deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit als die mit dickeren KTL-Schichten. Erstaunlich stark ist auch die Differenzierung der Qualität der Lackhaftung, die über die gesamte mögliche Breite der Noten von 5 bis 0 führt.On the one hand, there was a surprisingly strong correlation of the results with respect to corrosion resistance, paint adhesion, KTL layer thickness and assumed homogeneity of the KTL layer and a strong dependence of the results of rinses with and without surfactant. Additions to surfactant-containing rinsing waters are sometimes also another Improvement. It is believed that the homogeneity of the KTL layer is better, the lower the formed KTL layer thickness. Although the KTL layers of Examples B 13 and B 14 are the thinnest in this series, these coated sheets still have significantly better corrosion resistance than those with thicker KTL layers. Astonishingly strong is the differentiation of the quality of the lacquer adhesion, which leads over the entire possible width of the notes from 5 to 0.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass sich die Qualität der Silan-basierten Vorbehandlungs-Beschichtung und die Zusammensetzung des Wassers zum Spülen nach der Silan-Vorbehandlung wesentlich auf die Qualität der nachfolgend aufgebrachten Lackschichten auswirken.It has surprisingly been found that the quality of the silane-based pretreatment coating and the composition of the water for rinsing after the silane pretreatment have a significant effect on the quality of the subsequently applied paint layers.

Es war überraschend, dass sich der Zusatz von mindestens einem Tensid sogar trotz des vergleichsweise geringen Tensidgehalts im Spülwasser und infolge eines hiermit erzeugten sehr dünnen, u.U. etwa monomolekularen Tensidfilms eine starke Auswirkung auf die nachfolgende Beschichtung mit dem Elektrotauchlack hat, und dass sich der Zusatz von mindestens einem Tensid beim Nachspülen stark auf die Grenzfläche zwischen Silan-Vorbehandlungs-Beschichtung und Elektrotauchlack-Beschichtung sowie auf die Schichtbildung des Elektrotauchlacks auswirkt. Die in der 2. und 3. Serie gewählten Elektrotauchlacke sind besonders hochwertig und dafür bekannt, dass sie besonders gleichmäßig verarbeitbar sind.It was surprising that the addition of at least one surfactant even in spite of the relatively low surfactant content in the rinse water and as a result of a very thin, u.U. For example, monomolecular surfactant film has a strong effect on the subsequent electrodeposition coating and that the addition of at least one surfactant during rinse has a strong impact on the interface between silane pretreatment coating and electrodeposition coating as well as on the electrodeposition coating. The electrocoating paints selected in the 2nd and 3rd series are of particularly high quality and are known to be particularly uniformly processable.

Dennoch waren die Unebenheiten der Elektrotauchlackschicht beim Vergleichsbeispiel VB 11a so stark, dass davon auszugehen ist, dass sich bei der nachfolgenden Beschichtung mit den im Automobilbau typischen nachfolgenden Lackschichten Markierungen bis zum Top Coat ausprägen würden. Andererseits wurde bei ähnlichen Arbeiten beobachtet, dass sich bei der Beschichtung von großflächigen Karosserieelementen beim Spülen ohne einen Tensid-Zusatz deutlich sichtbare Streifen ausbildeten, die mit einem Zusatz von Tensid vermieden werden können. Mit dem Tensid-Zusatz in der Spülflüssigkeit konnte eine glattere KTL-Schicht erzeugt werden, die dann wiederum mitverantwortlich dafür ist, dass auch gleichmäßigere, glattere und fehlerärmere Lackschichten auf der KTL-Schicht ausgebildet werden konnten. Erstaunlicherweise wurde auch der Lackumgriff der Elektrotauchlackierung erheblich beeinflusst.Nevertheless, the unevennesses of the electrodeposition coating layer in Comparative Example CB 11a were so strong that it can be assumed that markings up to the top coat would be manifested in the subsequent coating with the subsequent coating layers typical in the automotive industry. On the other hand, it has been observed in similar work that formed in the coating of large-scale body elements during rinsing without a surfactant additive clearly visible streaks that can be avoided with an addition of surfactant. With the addition of surfactant in the rinse liquid, a smoother KTL layer could be produced, which in turn is responsible for the fact that even more uniform, smoother and poorer defect coating layers could be formed on the KTL layer. Amazingly, the Lackumgriff the electrocoating was significantly affected.

Denn beim Nachspülen nach der Silan-Vorbehandlung nur mit Wasser wurden trotz des ausreichenden, gegebenenfalls mehrfachen Nachspülens und trotz mindestens einmaligem Nachspülen mit VE-Wasser immer wieder Inhomogenitäten in dem anschließend aufgebrachten Elektrotauchlack beobachtet.Because when rinsing after the silane pretreatment with water only inhomogeneities were observed in the subsequently applied electrocoating despite the sufficient, possibly repeated rinsing and at least once rinsing with deionized water again and again.

Hierbei wurde bei weiteren, hier nicht im Detail dargestellten Versuchen weiterhin ermittelt, dass grundsätzlich jedes Tensid zugesetzt werden kann, wobei insbesondere nichtionische Tenside bevorzugt sind, dass es aber förderlich ist, bei Applikationen, die leicht zur Schaumbildung führen können wie beim Nachspülen durch Spritzen, schaumarme oder wenig oder fast nicht schäumende Tenside oder/und Tensid-haltige Gemische auszuwählen, die zusätzlich beispielsweise einen Entschäumer oder/und einen Lösungsvermittler enthalten können und einzeln oder in Kombination eine geringe, eine sehr geringe oder fast keine Neigung zum Schäumen z.B. in Spritzprozessen aufweisen. Vorteilhafterweise werden die nichtionischen Tenside ausgewählt aus geradkettigen Ethoxylaten oder/und Propoxylaten, vorzugsweise solchen mit Alkyl-Gruppen von 8 bis 18 C-Atomen. Zu den letzteren gehören auch die Tenside A, B und D. Mit einer solchen Kombination von Tensiden können gleichzeitig die benetzenden und entschäumenden Eigenschaften optimiert werden, aber auch überraschenderweise mehrere Eigenschaften der Elektrotauchlackierung und Elektrotauchlackbeschichtung vorteilhaft beeinflusst werden.It was further determined in further, not shown in detail here experiments that basically any surfactant can be added, in particular nonionic surfactants are preferred, but it is beneficial in applications that can easily lead to foaming as in rinsing by spraying, low-foaming or little or almost non-foaming surfactants and / or surfactant-containing mixtures which may additionally contain, for example, a defoamer and / or a solubilizer and individually or in combination a low, a very low or almost no tendency to foaming eg have in injection processes. Advantageously, the nonionic surfactants are selected from straight-chain ethoxylates and / or propoxylates, preferably those having alkyl groups of 8 to 18 carbon atoms. The latter also includes the surfactants A, B and D. With such a combination of surfactants, the wetting and defoaming properties can be optimized at the same time, but also, surprisingly, several properties of the electrodeposition coating and electrodeposition coating can advantageously be influenced.

Insbesondere auf Zink-reichem metallischen Untergrund wirkte sich die Qualität der Silan-Vorbehandlung und die Art des Nachspülens mit Wasser sehr auf die Homogenität oder Inhomogenität des Elektrotauchlacks (e-coat, KTL) und in Folge hiervon auch auf die nachfolgenden Lackschichten wie den Base Coat (Füller als Farbträger) und den darauf folgenden Top Coat (Klarlack) aus. Bei Spülwasser, das keinen Tensid-Zusatz enthält, hat sich herausgestellt, dass Inhomogenitäten im Elektrotauchlack wie Schlieren kaum vermeidbar sind. Schlieren und andere Inhomogenitäten sowie Unebenheiten führen dann in der Folge leicht und oft zu plastischen Markierungen in den nachfolgenden Lackschichten. Grundsätzlich dürfen bei Karosserien für Automobile im Base Coat oder/und im Top Coat keine plastischen Markierungen auftreten, da diese üblicherweise zu intensiver mechanischer Nacharbeit und Neulackierung Anlass geben. Wenn die Lackschichten beim Nacharbeiten z.B. durch das Schleifen zu stark abgearbeitet werden, z.B. bis zum oder in den metallischen Untergrund, dann sollte zusätzlich auch eine Vorbehandlung vor dem Aufbringen des ersten Lacks, z.B. eine Vorbehandlungszusammensetzung auf Basis von mindestens einem Silan oder auf Basis von mindestens einem Silan mit einer Titan- oder/und Zirkonium-Verbindung oder/und mit organischem Polymer, aufgetragen werden. Derartige Nacharbeit stört nicht nur den Arbeitsablauf, sondern verursacht erhebliche Kosten insbesondere aufgrund manueller Arbeiten.In particular on zinc-rich metallic substrates, the quality of the silane pretreatment and the type of rinsing with water had a great effect on the homogeneity or inhomogeneity of the electrocoating paint (e-coat, KTL) and, consequently, on the subsequent coats such as the base coat (Filler as color carrier) and the subsequent top coat (clear coat). In the case of rinsing water which contains no surfactant additive, it has been found that inhomogeneities in the electrodeposition paint such as streaks are scarcely avoidable. Streaks and other inhomogeneities as well as unevenness then lead in the consequence easily and often to plastic markings in the following lacquer layers. Basically, no plastic markings may occur on bodyworks for automobiles in the Base Coat or / and in the Top Coat, as these usually give rise to intensive mechanical reworking and repainting. If the paint layers When reworking eg by grinding to be worked off too much, for example, up to or in the metallic substrate, then in addition, a pretreatment before applying the first coat, eg a pretreatment composition based on at least one silane or on the basis of at least one silane a titanium or / and zirconium compound and / or with organic polymer. Such rework not only disturbs the workflow, but causes considerable costs, especially due to manual work.

Wenn dem Spülwasser mindestens ein Tensid zugesetzt wurde und wenn bezüglich der Silan-Vorbehandlung in normaler Weise gut gearbeitet wurde, ergaben sich bei keinem der Versuche irgendwo Inhomogenitäten im Elektrotauchlack und plastische Markierungen in einer der nachfolgenden Lackschichten. Als plastische Markierungen werden Inhomogenitäten in der jeweils obersten Lackschicht bezeichnet, die sich insbesonders durch Höhenunterschiede der Lackoberfläche mit bloßem Auge mehr oder weniger deutlich sichtbar abzeichnen. Nur wenn die Vorbehandlungs-Zusammensetzung selber schon außergewöhnlich inhomogen war, dann konnten unter extremen Bedingungen auch nach dem Nachspülen mit Tensidhaltigem Spülwasser deutlich inhomogene Elektrotauchlackschichten und darauf folgend Lackschichten mit geringen Markierungen entstehen.When at least one surfactant was added to the rinse water and when normal work was done on the silane pretreatment, in none of the experiments did any inhomogeneities in the electrodeposition paint and plastic markings occur in any of the subsequent coats. As plastic markings are inhomogeneities in the topmost paint layer referred to, which become apparent in particular by differences in height of the paint surface with the naked eye more or less clearly visible. Only if the pretreatment composition itself was extraordinarily inhomogeneous, then under extreme conditions, even after rinsing with surfactant-containing rinse water, could significantly inhomogeneous electrodeposition coating layers occur and subsequently varnish layers with small markings.

Hierbei zeigten die elektrotauchlackierten Substrate, deren wässerige Silan-basierte Vorbehandlungs-Beschichtung mit einem Tensid-haltigen Wasser gespült wurden, einen deutlich besseren Lackumgriff als die nicht mit Tensid-haltigem Wasser gespülten elektrotauchlackierten Substrate.Here, the electrocoated substrates, the aqueous silane-based pretreatment coating were rinsed with a surfactant-containing water, a much better Lackumgriff than the non-surfactant-containing water rinsed electrocoated substrates.

Vorteilhafterweise können mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren auch solche metallischen Komponenten mit gutem Ergebnis elektrotauchlackiert werden, bei denen ohne den Tensidgehalt in der Wasserspülung und ohne Zusatz einer eisenhaltigen Behandlung vor der silan-basierten Vorbehandlung Probleme aufgetreten waren.Advantageously, with the coating method according to the invention also those metallic components can be electrocoated with good results in which problems without the surfactant content in the water rinse and without the addition of an iron-containing treatment before the silane-based pretreatment occurred.

Zusätzlich zu dem Verfahrensgang mit der wässerigen Tensid-haltigen Spülung kann vor der Vorbehandlung mit der Silan-basierten Zusammensetzung eine wässerige Behandlung mit einem Gehalt an wassergelöster Eisenverbindung durchgeführt werden.In addition to the process with the aqueous surfactant-containing rinse, before the pretreatment with the silane-based composition, an aqueous treatment containing a water-dissolved iron compound may be carried out.

In einer neuen Versuchsserien wurde bei den Beispielen 20 bis 23 und bei ähnlichen Verfahrensvarianten im Vergleich zu Verfahrensgängen mit einer Wasserspülung ohne oder mit Tensid-Gehalt eine weitere Verbesserung der Aufbringung des kathodischen Elektrotauchlacks auf Zink-haltigen metallischen Oberflächen gefunden, dass bei ansonsten gleichartigem Behandlungsgang und Behandlungsbedingungen wie bei den Beispielen der Tabelle 3 bei dem bei konstanter Temperatur und bei konstant gehaltener Spannung die Elektrotauchlackschicht eine oft um etwa 5 bis 15 % geringere Schichtdicke aufweist. Zum Reinigen der Bleche vor der Silan-basierten Vorbehandlung wurde eine jeweils zweistufige Reinigung genutzt, bei der zuerst ein Spritzen und danach ein Tauchen genutzt wurde. Bei zwei Gehaltsangaben in Tabelle 4 beziehen sich der linke Gehalt auf das Spritzen und der rechte Gehalt auf das Tauchen, falls unterschiedliche Gehalte genutzt wurden. Da die Elektrotauchlackschicht bei diesem Verfahrensgang. unter Verwendung von Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzungen im Vergleich zu Zinkphosphat-basierten Vorbehandlungen mit einer geringeren Spannung aufgebracht wird, ist der Umgriff der Elektrotauchlackschicht auch entsprechend geringer. Daher ist es erwünscht, eine höhere Spannung als z.B. 250 V anwenden zu können, ohne dass eine Schichtdicke der getrockneten und eingebrannten Elektrotauchlackschicht von z.B. 20 µm überschritten wird. Bei diesen Beispielen ergab sich ohne Verwendung von erfindungsgemäßen Verfahrensschritten eine Sollschichtdicke der getrockneten und eingebrannten Elektrotauchlackschicht außen bei Verwendung von ca. 250 V beim Elektrotauchlackieren. Das Absenken dieser Schichtdicke trotz Verwendung von 250 V beim Elektrotauchlackieren deutet die Möglichkeit an, höhere Spannungen einzusetzen, die dann auch zu einem höheren Umgriff führen. Das hierbei zugesetzte Tensid E ist ein nichtionisches Tensid auf der Basis eines Alkylethoxylats mit einer Alkylgruppe und mit einem Endgruppenverschluss, wobei auch ein Gehalt an kationischer Verbindung zugesetzt wurde. Der pH-Wert des Reinigers lag im Bereich von 10 bis 11. Als Komplexbildner wurde beim Reinigen bei den Beispielen 20 bis 23 ein Gluconat oder/und ein Heptonat in der angegebenen Gesamtmenge zugesetzt. Außerdem enthielt der Reiniger mindestens eine Alkaliverbindung, die der Einstellung des pH-Werts diente. Weitere Varianten, die in Tabelle 4 nicht im Detail aufgeführt werden, betreffen optionale Zusätze an Borsäure oder Silicat sowie die weitere Variation aller Gehalte des Reinigers, wobei alle diese Verfahrensvarianten zu gleichartigen oder zu denselben Ergebnissen führten. Im Vergleich zu allen diesen erfindungsgemäßen Beispielen wurde bei Vergleichsbeispiel 19 weder eine Fe-haltige Reinigung, noch eine Tensid-haltige Spülung verwendet.In a new series of experiments was found in Examples 20 to 23 and in similar process variants compared to procedures with a water rinse without or with surfactant content, a further improvement of the application of the cathodic electrodeposition paint on zinc-containing metallic surfaces that in otherwise similar treatment and Treatment conditions as in the examples of Table 3 in which the electrodeposition coating at constant temperature and at a constant voltage, often by about 5 to 15% lower layer thickness. To clean the sheets prior to silane-based pretreatment, two-stage cleaning was used, using first a splash and then a dive. For two levels in Table 4, the left content refers to spraying and the right content to diving if different levels are used. As the electrodeposition coating layer in this process. by applying silane-based pretreatment compositions to lower stress compared to zinc phosphate-based pretreatments, the encapsulation of the electrodeposition coating layer is also correspondingly lower. Therefore, it is desirable to be able to use a higher voltage than, for example, 250 V, without exceeding a layer thickness of the dried and baked electrodeposition coating layer of, for example, 20 μm. In these examples, without the use of process steps according to the invention, a nominal layer thickness of the dried and baked electrodeposition coating layer resulted externally when using about 250 V in electrodeposition coating. Lowering this layer thickness despite the use of 250 V in the electrodeposition coating suggests the possibility of using higher voltages, which then also lead to a higher throwover. The herein added surfactant E is a nonionic surfactant based on an alkyl ethoxylate having an alkyl group and having an end group seal, wherein a content of cationic compound has also been added. The pH of the cleaner was in Range of 10 to 11. In the purification of Examples 20 to 23, a gluconate or / and a heptonate in the specified total amount was added as the complexing agent. In addition, the cleaner contained at least one alkali compound, which served to adjust the pH. Other variants, which are not listed in detail in Table 4, relate to optional additions of boric acid or silicate and the further variation of all contents of the cleaner, all of which process variants led to the same or the same results. In comparison with all of these examples according to the invention, neither an Fe-containing cleaning nor a surfactant-containing rinse was used in Comparative Example 19.

Es wurde jetzt gefunden, dass die Verwendung einer eisenhaltigen wässerigen Zusammensetzung vor dem Auftrag der Silan-basierten Vorbehandlungs-Zusammensetzung eine erhöhte Spannung beim Elektrotauchlackieren für die Herstellung einer getrockneten und eingebrannten Elektrotauchlackschicht von z.B. 20 µm ermöglicht. Hierbei waren oft um 5 bis 15 % höhere Spannungen, beispielsweise von 260 bis 290 V, einsetzbar. Hierbei wurde auch gefunden, dass der hierbei erzeugte Umgriff ebenfalls um etwa 5 bis 15 % aufgrund der erhöhten Spannung verbessert wurde. Erste Ergebnisse deuten auch zu diesen erfindungsgemäßen Varianten eine verbesserte Lackhaftung und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit an. Tabelle 4: Vergleich von Beschichtungsverfahren ohne und mit Fe-haltigem Zusatz bei der zweistufigen Reinigung sowie ohne und mit Verwendung von mindestens einem Tensid im Spülwasser zur Verbesserung der Elektrotauchlackbeschichtung Beispiele B / Vergleichsbeispiel VB Zusatz in g/L (Reinigung: links erst Spritzen / rechts danach Tauchen) VB 19 B 20 B 21 B 22 B 23 Zusätze beim Reinigen: Tensid E + kationische Verbindung 2,0/3,0 2,0/3,0 2,0/3,0 2,0/3,0 5,0/8,0 Wasserlösliche Fe2+-Verbindung - - - Sulfat - Menge an Fe2+-Zusatz 0 0 0 0,080 0 Wasserlösliche Fe3+-Verbindung - Nitrat Nitrat Nitrat Nitrat Menge an Fe3+-Zusatz 0 0,056/ 0,084 0,056/ 0,084 0,056/ 0,084 0,056/ 0,084 Carbonsäure(n)-Zusatz 0 0,8/1,2 0,8/1,2 0,8/1,2 0,8/1,2 Zusätze zum Spülwasser: Gesamt-Tensidgehalt in g/L 0 0 0,2 0 0 zugesetztes Tensid - - E - - Visueller Eindruck des Ablaufens der Spülflüssigkeit auf der Silan-haltigen Schicht gut gut sehr gut gut gut Visueller Eindruck der Silan-haltigen Schicht nach dem Spülen gut gut gut gut gut Visuell: Homogenität der KTL-Schicht bezüglich Schlieren starke Schlieren schwache Schlieren schwache Schlieren schwache Schlieren schwache Schlieren Visuell: Ebenheit der KTL-Schicht stärker uneben etwas uneben fast eben etwas uneben etwas uneben Mittl. Schichtdicke des KTL außen, µm 19,5 17 16 16 18 Mittl. Schichtdicke des KTL innen, µm 7 15 14 14 17 Schichtdickenschwankungen des KTL Δd in µm zwischen innen und außen als Maß für den Umgriff 12,5 2 2 2 1 It has now been found that the use of an iron-containing aqueous composition prior to the application of the silane-based pretreatment composition enables increased electrodeposition stress for the preparation of a dried and baked electrodeposition paint layer of, for example, 20 μm. These were often by 5 to 15% higher voltages, for example, from 260 to 290 V, can be used. In this case it was also found that the wraparound generated here was also improved by about 5 to 15% due to the increased stress. Initial results also indicate improved lacquer adhesion and improved corrosion resistance for these variants according to the invention. <u> Table 4: Comparison of coating processes with and without Fe-containing additive in the two-stage cleaning and without and with the use of at least one surfactant in the rinse water to improve the electrodeposition coating Examples B / Comparative Example VB Addition in g / L (Cleaning: first spraying on the left / then dipping on the right) VB 19 B 20 B 21 B 22 B 23 Additives during cleaning: Surfactant E + cationic compound 2.0 / 3.0 2.0 / 3.0 2.0 / 3.0 2.0 / 3.0 5.0 / 8.0 Water-soluble Fe 2+ compound - - - sulfate - Amount of Fe 2+ additive 0 0 0 0,080 0 Water-soluble Fe 3+ compound - nitrate nitrate nitrate nitrate Amount of Fe 3+ additive 0 0.056 / 0.084 0.056 / 0.084 0.056 / 0.084 0.056 / 0.084 Carboxylic acid (s) -Zusatz 0 0.8 / 1.2 0.8 / 1.2 0.8 / 1.2 0.8 / 1.2 Additives to the rinse water: Total surfactant content in g / L 0 0 0.2 0 0 added surfactant - - e - - Visual impression of the drainage of the rinsing liquid on the silane-containing layer Good Good very well Good Good Visual impression of the silane-containing layer after rinsing Good Good Good Good Good Visual: Homogeneity of the KTL layer with respect to streaks strong streaks weak streaks weak streaks weak streaks weak streaks Visually: flatness of the cathodic electrocoat layer more uneven a bit uneven almost flat a bit uneven a bit uneven Avg. Layer thickness of the KTL outside, μm 19.5 17 16 16 18 Avg. Layer thickness of the KTL inside, μm 7 15 14 14 17 Layer thickness variations of the KTL Δd in μm between inside and outside as a measure of the wrap 12.5 2 2 2 1

Claims (24)

  1. Process for improving the throwing power of an electrophoretic lacquer coating by coating metallic surfaces with a pretreatment composition containing silane/silanol/siloxane/polysiloxane, characterised in that this composition contains, in addition to water and optionally in addition to at least one organic solvent or/and at least one substance influencing the pH value,
    a) at least one compound a) selected from silanes, silanols, siloxanes and polysiloxanes, of which at least one of these compounds is still able to condense, and
    b) at least one titanium-containing, hafnium-containing, or/and zirconium-containing compound b) and also
    c) at least one type of cations c) selected from cations of metals of the 1st to 3rd and 5th to 8th subgroup, including lanthanides, and also from the 2nd main group of the periodic table of the elements, or/and at least one corresponding compound c), or/and
    d) at least one organic compound d) selected from monomers, oligomers, polymers, copolymers and block copolymers,
    wherein the coating freshly applied with the pretreatment composition is rinsed at least once with water, wherein optionally at least one water rinsing has a content of surfactant, and
    wherein after the rinsing with water an electrophoretic lacquer coating is applied,
    wherein the coating freshly applied with this composition is not thoroughly dried up until this rinsing, so that the at least one condensable compound a) does not strongly condense up until the rinsing of the pretreatment coating with water or/and up until the coating with an electrophoretic lacquer or/and
    wherein the pretreatment coating freshly applied with the pretreatment composition is not thoroughly dried up until the application of a subsequent electrophoretic lacquer coating, so that the at least one condensable compound a) does not strongly condense up until the application of the subsequent electrophoretic lacquer coating and
    characterised in that
    prior to the treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition an aqueous treatment having a content of iron compound dissolved in water is carried out.
  2. Process according to Claim 1, characterised in that the coating following the aqueous silane-based pretreatment is a second conversion layer or a coating as a consequence of application of an after-rinsing solution.
  3. Process according to Claim 1 or 2, characterised in that the pH value of the aqueous silane-based pretreatment composition is more than 1.5 and less than 9.
  4. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition has a content of silane/silanol/siloxane/ polysiloxane a) within the range from 0.005 to 80 g/L, calculated on the basis of the corresponding silanols.
  5. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one silane or/and the corresponding silanol/siloxane/polysiloxane with, in each instance, at least one amino group, urea group or/and ureido group.
  6. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition has a content of at least one compound b) selected from titanium-containing, hafnium-containing and zirconium-containing compounds within the range from 0.01 to 50 g/L, calculated as the sum of the corresponding metals.
  7. Process according to Claim 6, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition has a content of at least one complex fluoride b) selected from complex fluorides of titanium, hafnium and zirconium.
  8. Process according to Claim 7, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition has at least one complex fluoride, wherein the content of complex fluoride(s) has within the range from 0.01 to 100 g/L, calculated as the sum of the corresponding metal-complex fluorides calculated as MeF6.
  9. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition contains at least one type of cations c) selected from cations of aluminium, cerium, iron, calcium, cobalt, copper, magnesium, manganese, molybdenum, nickel, niobium, tantalum, yttrium, zinc, tin and other lanthanides.
  10. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition as cations or/and corresponding compounds c) in this regard only types of cations or corresponding compounds selected from the group of aluminium, magnesium, calcium, yttrium, lanthanum, cerium, manganese, iron, cobalt, copper, tin and zinc or selected from the group of aluminium, magnesium, calcium, yttrium, lanthanum, cerium, vanadium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, copper, bismuth, tin and zinc, if trace amounts of, in each instance, less than 0.005 g/L in the bath composition, with the exception of copper and silver, are disregarded, calculated as metal.
  11. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition has a content of cations and corresponding compounds c) within the range from 0.01 to 20 g/L, calculated as the sum of the metals.
  12. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the aqueous silane-based pretreatment composition has a content of organic compounds d) within the range from 0.01 to 200 g/L, calculated as the sum of the corresponding compounds.
  13. Process according to one of the preceding claims, characterised in that a mix of various metallic materials is coated with the aqueous silane-based pretreatment composition in the same bath.
  14. Process according to one of the preceding claims, characterised in that with the aqueous silane-based pretreatment composition a coating is formed that, relative only to titanium or/and zirconium, lies within the range from 1 to 200 mg/m2, calculated as titanium.
  15. Process according to one of the preceding claims, characterised in that with the aqueous silane-based pretreatment composition a coating is formed having a layer weight which, relative only to siloxanes/polysiloxanes, lies within the range from 0.2 to 1000 mg/m2, calculated as the corresponding largely condensed polysiloxane.
  16. Process according to one of the preceding claims, characterised in that prior to the aqueous silane-based pretreatment coating according to one of the preceding claims a pre-rinsing or/and a first silane coating is also performed with an aqueous composition that contains at least one silane, at least one compound selected from fluoride-free compounds of titanium, hafnium, zirconium, aluminium and boron, at least one more strongly diluted alkali solution or/and at least one complex fluoride.
  17. Process according to one of the preceding claims, characterised in that for the purpose of rinsing the silane-based pretreatment coating an additive is used having a content of surfactant in the rinsing water, by means of which the properties of the electrophoretic lacquering and of the electrophoretic lacquer coating are influenced advantageously.
  18. Process according to one of the preceding claims, characterised in that for the purpose of rinsing the silane-based pretreatment coating an additive to the rinsing water is used in which the wetting and defoaming properties are improved at the same time through the combination of at least two different surfactants and optionally further additive substances such as solubilizers, for example.
  19. Process according to one of the preceding claims, characterised in that after the aqueous silane-based pretreatment coating at least one rinsing is performed with an aqueous composition that contains not only water and that optionally contains at least one surfactant for homogenizing the wet film.
  20. Process according to one of the preceding claims, characterised in that the coatings produced with an aqueous silane-based pretreatment composition and then with an electrophoretic lacquer are subsequently coated with at least one primer, lacquer, adhesive or/and with a lacquer-like organic composition, wherein optionally at least one of these further coatings is cured by being heated or/and irradiated.
  21. Process according to one of the preceding claims, characterised in that prior to the treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition an aqueous alkaline treatment having a content of at least one iron compound dissolved in water and optionally having a content of at least one complexing agent is carried out.
  22. Use of the metallic substrates coated by the process according to one of the preceding claims in the automobile industry, for rail vehicles, in the aerospace industry, in apparatus construction, in mechanical engineering, in the construction industry, in the furniture industry, for the production of crash barriers, lamps, profiles, claddings or small parts, for the production of automobile bodies or bodywork parts, of individual components, pre-assembled or connected elements, preferentially in the automobile industry or aviation industry, for the production of appliances or installations, in particular of household appliances, monitoring devices, testing devices or structural elements.
  23. Use of an aqueous silane-based pretreatment composition in a coating process according to at least one of Claims 1 to 21 for metallic substrates for the purpose of improving the throwing power of an electrophoretic lacquer coating, in which an aqueous silane-based composition according to at least one of Claims 1 to 15 is brought into contact with a metallic substrate, in which the coating freshly applied with this composition is rinsed with water at least once, wherein rinsing is effected at least once with water having a content of surfactant, in which after the rinsing with water an electrophoretic lacquer coating is applied, wherein the coating freshly applied with this composition is not thoroughly dried up until this rinsing, so that the at least one condensable compound a) does not strongly condense up until the rinsing of the pretreatment coating with water or/and up until the coating with an electrophoretic lacquer, and wherein prior to the treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition an aqueous treatment having a content of iron compound dissolved in water is carried out.
  24. Use of an aqueous silane-based pretreatment composition in a coating process according to at least one of Claims 1 to 21 for metallic substrates for the purpose of improving the throwing power of an electrophoretic lacquer coating, in which prior to the aqueous silane-based pretreatment the substrates are brought into contact at least once with an iron-containing aqueous composition, in which an aqueous silane-based composition according to at least one of Claims 1 to 15 is brought into contact with a metallic substrate, in which the coating freshly applied with this composition is rinsed with water at least once, wherein rinsing is optionally effected at least once with water having a content of surfactant, in which after the rinsing with water an electrophoretic lacquer coating is applied, wherein the pretreatment coating freshly applied with this pretreatment composition is not thoroughly dried up until the application of a subsequent electrophoretic lacquer coating, so that the at least one condensable compound a) does not strongly condense up until the application of the subsequent electrophoretic lacquer coating and wherein prior to the treatment with an aqueous silane-based pretreatment composition an aqueous treatment having a content of iron compound dissolved in water is carried out.
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