EP3390690A1 - Verfahren zur passivierung einer oberfläche eines metallbauteils - Google Patents

Verfahren zur passivierung einer oberfläche eines metallbauteils

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EP3390690A1
EP3390690A1 EP17710122.7A EP17710122A EP3390690A1 EP 3390690 A1 EP3390690 A1 EP 3390690A1 EP 17710122 A EP17710122 A EP 17710122A EP 3390690 A1 EP3390690 A1 EP 3390690A1
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EP
European Patent Office
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layer
concentration
conversion layer
component
passivation
Prior art date
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EP17710122.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3390690B1 (de
EP3390690B8 (de
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Michael Grabowski
Tommy Wetzel
Michael Korte
Guillermo DE CASTRO LODOSA
Sannakaisa Virtanen
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
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Publication date
Application filed by Audi AG, Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg filed Critical Audi AG
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Publication of EP3390690B1 publication Critical patent/EP3390690B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08—Orthophosphates
    • C23C22/22—Orthophosphates containing alkaline earth metal cations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/68—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8

Definitions

  • the invention relates to a method for passivating a surface of a metal component according to the preamble of patent claim 1 and to a passivation solution for forming a conversion layer for the surface of the metal component according to patent claim 16.
  • metal components in particular of light metal components, is common practice across industries.
  • vehicle construction for example, vehicle bodies in mixed construction, for example
  • Alloy and sheet steel parts are manufactured to a
  • aluminum or magnesium materials or alloys thereof can be used as light metal.
  • vehicle bodies manufactured in mixed construction there is a risk of contact corrosion between the light metal components (off
  • Method is generated in a passivation step using an aqueous Passivitationslosung on the surface of the metal component, a calcium phosphate-containing conversion layer.
  • the conversion layer has oxides and hydroxides as well as carbonates of the component material and the passivation solution.
  • the passivation can be one
  • Process chain for painting vehicle bodies process technology are upstream, as known from DE 196 30 289 C2.
  • Magnesium alloy is.
  • the process can produce a nickel coating of uniform thickness.
  • From DE 37 15 663 A1 is a Andosier solution for anodic oxidation of magnesium or
  • Magnesium alloys known. From JP 2009-228087 a method for coating a light metal component made of a magnesium alloy is known.
  • the object of the invention is to provide a method for passivating the surface of a metal component, in which compared to the prior art, a simple and improved passivation is possible.
  • the passivation solution for the formation of the conversion layer has at least one substance acting as chelate complexing agent (ie chelate ligand). This results in a later-described film forming mechanism in which the conversion layer formed is less cracked compared to the prior art.
  • Chelating agents ie chelating ligands work. These plurality of different chelating agents can compete with each other in the conversion layer formation, so that the film forming mechanism is impaired, which may lead to the crack structure in the conversion layer.
  • Chelate complexing agent substance is initiated. Of the
  • the layering mechanism is not affected by other competing substances which may also act as chelating agents.
  • the conversion layer is thereby formed with a closed, low-crack layer morphology, whereby its protective effect is improved. Substantially the same effect is achieved when the plurality of chelating agents are limited to a few Chelating agent is limited to about two or three Chelatkomplexsentner substances.
  • the chelate complexing agent used may preferably be an organic substance having optionally deprotonated functional groups with one or more lone pairs of electrons, that is to say
  • an organic substance for example, an organic acid or its salts, an amino acid or a suitable vitamin comes into question.
  • the organic acid contained in the passivation solution may be a tartaric acid, an acetic acid or L-arginine.
  • the substance acting as chelate complexing agent may preferably be contained in the passivating solution at a concentration in the range of 1-20 mmol / l.
  • Possible further groups of chelating agents in addition to carboxylic acids (organic acids) are also: alcohols, phenols, naphthols, enols, thiols, sulfonic acid, phosphoric acid esters, phosphonic acid.
  • the chelating agent-substance (hereinafter exemplified by tartaric acid) contained in the passivating solution makes it possible to form a layer-forming mechanism that is perfect in comparison with the prior art for forming the conversion layer.
  • Tartaric acid as a chelating agent in which the Ca 2+ ions coordinating in the passivation solution are complexed in the respective tartaric acid molecule to form a chelate complex.
  • the chelate complex is briefly physically reversibly adsorbed on optionally deprotonated functional groups, that is, for example via OH end groups, to the metallic component surface.
  • the bound in the chelate Ca 2+ ions are therefore transported to the metallic component surface. There it reacts with the phosphates dissolved in the passivation solution and forms the calcium phosphate-containing conversion layer. Subsequently, a desorption of the chelate complexing agent (that is the des
  • Penetration resistance therefore behaves inversely proportional to the corrosion currents.
  • the passive behavior of the conversion layer is increased due to the substantially closed, low-crack layer structure of the conversion layer.
  • the formed with the passivated surface metal component can be used across industries.
  • the metal component can be used in the medical field. Alternatively, that is
  • Metal component optionally used in the automotive sector, and that is visible within the vehicle or as an externally visible outer part.
  • the metal component can be realized as a vehicle-inner-side display frame, an aggregate part, a chassis part or a component of a seat frame structure.
  • a component material made of aluminum results with the
  • Passivation Solution A compact calcium phosphate and aluminum hydroxide / oxide coating with amino acids.
  • the layer morphology is substantially closed, that is, at least low-crack, formed.
  • Magnesium hydroxide / oxide-containing coating whose layer morphology is also substantially closed and formed low-crack.
  • the passivation solution may preferably comprise at least the following constituents as activators for activating the surface of the component: NaCl having a concentration between 5500 and 7500, in particular 6400 mg / l; and or
  • KCl with a concentration between 300 and 500, in particular
  • the passivation MgS0 4 -7H 2 0 may be at a concentration between 100 and 400, comprise, in particular 200 mg / l.
  • the passivation layer may preferably contain calcium phosphates.
  • the conversion layer may contain carbonaceous constituents.
  • the passivation solution may contain NaHCO 3 .
  • the formation of carbonate also depends on possibly supplied CO 2 .
  • the passivation solution may be in a particularly preferred
  • Chelate complexing agent with in particular 1 to 20 mmol / l can be carried out at a pH of about 7. In this case, the coating reaction is slow. Alternatively, the coating reaction can also take place in the acidic range. The coating reaction can be achieved by increasing the
  • the coating process can preferably by means of a pH reduction (pH of 1 to 5) and by means of a temperature increase of normal
  • Room temperature can be accelerated by 15 ° to 80 ° C.
  • the metal component may be a vehicle part, which is first pretreated with the passivation solution according to the invention to form the conversion layer.
  • the conversion layer of the component can be covered with at least one further layer in a subsequent coating process.
  • the coating process can be a first
  • Coating step in which a KTL layer, that is, an organic protective layer is formed. This is done in one
  • Coating step is then applied a powder coating. This is done in a powder coating process under applied
  • the metal component for example as a
  • the metal body mounted on the green body is already precoated with a layer structure, namely with the conversion layer, the cathodic electrostatic layer and the powder coating.
  • the metal component is thus electrically insulated, so that the body in the Rohkarosserie-
  • Figs. 1 b and 1 c are views each illustrating the film formation mechanism for forming a conversion layer
  • Body part 3 shown.
  • the body part 3 made of light metal, such as aluminum, magnesium or an alloy thereof.
  • the layer structure 1 directly on the workpiece surface 25 of the light metal component 3, a conversion layer 5, which serves for passivation and corrosion protection.
  • Conversion layer 5 is covered by a KTL layer 6. On this a powder coating 7 is formed, on which a conventional automotive, multi-layer paint system 9 (in Fig. 1a for reasons of
  • the conversion layer 5 has a substantially closed, low-crack layer morphology.
  • the conversion layer 5 is also designed so that in a later described KTL coating process for a sufficient residual conductivity between a KTL immersion bath and the light metal material of the component 3 is provided.
  • Conversion layer 5 actually has a layer thickness which is in the ⁇ range.
  • a series paint process carried out in a painting installation will be described, in which a passivation solution according to the invention is used: Accordingly, in FIG. 2, as pretreatment steps, an (optional) mechanical treatment, for example, takes place Grind. Subsequently, a wet chemical pretreatment, that is, a degreasing and a pickling, performed. This is followed by a passivation step, in which the metal component 3 is immersed, for example, in a dipping bath of the passivation solution.
  • the passivation solution contains at least the following main components: NaCl at 6400 mg / l
  • NaCl and KCl in the passivation solution serve to activate the metal surface 25.
  • the components NaH 2 PO 4 and CaCb support the coating process by incorporating the Ca 2+ and PO 4 3 " ions into the conversion layer 5.
  • the tartaric acid effects the following with reference to FIGS. 1 b and 1 c
  • the Ca 2+ ions are bound by electrostatic attraction (indicated by dashed lines in FIGS. 1 b and 1 c).
  • amino acids / vitamins can thus bind ions.
  • an amino acid for example, the amino acid L-arginine
  • a suitable vitamin as a chelating agent in the
  • End groups COOH end groups, PO 4 3 " end groups, SH end groups or OH end groups.
  • the chelate complex 8 is attached via functional groups, that is to say via OH end groups, to the Surface 25 of the metal component 3 briefly adsorbed physically reversible (in Fig. 1 c indicated by dashed arrow).
  • Chelate complex 8 bound Ca 2+ ions are therefore included in the
  • Chelate complexing agent that is, the chelating ligand
  • the tartaric acid (or other suitable substance) is preferred as the sole chelating agent in the
  • Chelating agent-substance acts. That of the tartaric acid
  • Chelate complexing agents can act. In this way, the
  • the conversion layer 5 therefore has an improved protective effect compared to conversion layers with crack structures.
  • the passivation solution may also contain several different chelating agent substances.
  • the conversion layer 5 according to the invention also has carbonate-containing layer constituents. These are provided in the passivation solution by the component NaHCO 3 and CO 2 (from the atmosphere). Overall, it is therefore in the inventive
  • Passivitations preferably to an aqueous treatment liquid whose pH is in the range of about 7 or in the acidic range.
  • the passivation is preferably carried out in the immersion bath at room temperature.
  • Treatment time depends on the set pH, the
  • Coating process can be accelerated by means of a pH reduction to a pH of 1 to 5 and / or by increasing the temperature by 15 to 80 ° C.
  • the coated with the conversion layer 5 component 3 is in
  • the KTL is done in common practice in the dipping process, in which between the body 15 and the
  • the component 3 passes through a continuous furnace at a predetermined conveying speed, in which the KTL layer 6 at process temperatures in the range of for example 180 ° C. is burned. Subsequently, in process step II in a
  • Coating station 20 carried out a powder coating, in which the layer 7 (Fig. 1) is applied to the component 3.
  • the layer 7 (Fig. 1) is applied to the component 3.
  • Powder coating 20 the paint particles are transported by an electrostatic field of live pointed heads to the grounded component 3. Subsequently, in a further station 19, a baking process takes place in a continuous furnace.
  • the light metal component 3 is added in an exemplary possible application as a visible vehicle outer part in a joining process (for example, gluing and / or screws) to a shell body not yet painted.
  • the green body 15 is conveyed in a continuous process in a body painting plant (see Fig. 4).
  • the body provided with the primer body 15 is led to another coating station 29, in which a KTL process takes place.
  • the KTL process 29 is likewise a continuous furnace 31
  • Coating station 33 applied a conventional automotive four-layer paint system 9, which is subsequently subjected to a baking process 35.
  • the body painting process shown in FIG. 4 is carried out with already pre-coated light metal component 3. That means that
  • Light metal component 3 is electrically insulated, so that the applied in Rohkosheie- Lackier Anlagen KTL layer no longer adhere, whereas the conventional automotive paint system 9 (that is, a Four-layer structure) readily on the powder coating 7 of
  • Figs. 5 to 7 is in views corresponding to FIG. 1 the
  • Light metal component 3 shown in different process steps. Thus, in FIG. 5, the light metal component 3 with cleaned and exposed metallic surface 25 is shown. In Fig. 6, the light metal component 3 is shown after passivation and rinsing or drying.
  • the conversion layer 5 is on the surface 25 of the
  • the conversion layer 5 as a sole layer that is, in the single-layer structure without additional intermediate and outer layers

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Passivierung einer Oberfläche (25) eines Metallbauteils (3), bei dem in einem Passivierungsschritt unter Verwendung einer wässrigen Passivierungslösung auf der Oberfläche (25) eine kalziumphosphathaltige Konversionsschicht (5) erzeugt wird, die Oxide und Hydroxide sowie Karbonate des Bauteil-Werkstoffes und der Passivierungslösung aufweist. Erfindungsgemäß weist die Passivierungslösung für die Bildung der Konversionsschicht (5) zumindest eine als Chelatkomplexbildner wirkende Substanz auf.

Description

Verfahren zur Passivierung einer Oberfläche eines Metallbauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Passivierung einer Oberfläche eines Metallbauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Passivierungslosung zur Bildung einer Konversionsschicht für die Oberfläche des Metallbauteils nach dem Patentanspruch 16.
Der Einsatz von Metallbauteilen, insbesondere von Leichtmetallbauteilen, ist branchenübergreifend gängige Praxis. Speziell im Fahrzeugbau können beispielhaft Fahrzeugkarosserien im Mischbau zum Beispiel aus
Leichtmetall- und Stahlblechteilen gefertigt werden, um eine
Gewichtsreduzierung zu erzielen. Beispielhaft können als Leichtmetall Aluminium- oder Magnesiumwerkstoffe oder Legierungen davon eingesetzt werden. Bei im Mischbau gefertigten Fahrzeugkarosserien besteht die Gefahr von Kontaktkorrosion zwischen den Leichtmetallbauteile (aus
Magnesium oder Aluminium) und den Stahl-Bauteilen. Vor allem
Lackunterwanderungen und Filiformkorrosion sind häufig auftretende
Schadensbilder. Zum Schutz der Leichtmetallbauteile ist ein Beizen, eine Passivierung sowie die Applikation einer organischen Beschichtung gängige Praxis. Die kommerziellen Bes'chichtungen bieten jedoch nur zum Teil die notwendige Schutzwirkung gegen Eigenkorrosion, Filiformkorrosion und/oder Lackunterwanderung. Vor allem bei Kontakt von Stahl mit Magnesium ist der hohe Potentialunterschied als korrosionsfördernd zu betrachten.
Aus der DE 10 2014 005 444 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Passivierung einer Oberfläche eines Metallbauteils bekannt. In dem
Verfahren wird in einem Passivierungsschritt unter Verwendung einer wässrigen Passivierungslosung auf der Oberfläche des Metallbauteils eine kalziumphosphathaltige Konversionsschicht erzeugt. Die Konversionsschicht weist Oxide und Hydroxide sowie Karbonate des Bauteil-Werkstoffes und der Passivierungslösung auf. Die so erfolgte Passivierung kann einer
Prozesskette zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien prozesstechnisch vorgelagert werden, wie sie aus der DE 196 30 289 C2 bekannt ist.
Bei dem oben skizzierten Schichtbildungsmechanismus wird eine
Konversionsschicht erzeugt, die eine schollenförmige Schichtmorphologie mit Rissstrukturen aufweist. Dies führt zu einer Reduzierung der Schutzwirkung der Konversionsschicht. Zudem weist die aus der DE 10 2014 005 444 A1 bekannte Passivierungslösung einen äußerst komplex aufgebauten
Beschichtungselektrolyten auf.
Aus der WO 2015/015524 A ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer Oberfläche eines Bauteils bekannt, dessen Werkstoff eine
Magnesiumlegierung ist. Mit dem Verfahren kann eine Nickelbeschichtung mit gleichmäßiger Dicke erzeugt werden. Aus der DE 37 15 663 A1 ist eine Andosier-Lösung für eine anodische Oxidation von Magnesium oder
Magnesium-Legierungen bekannt. Aus der JP 2009-228087 ist ein Verfahren zum Beschichten eines Leichtmetallbauteils aus einer Magnesium-Legierung bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Passivierung der Oberfläche eines Metallbauteils bereitzustellen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik eine einfache sowie verbesserte Passivierung ermöglicht ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 16 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist die Passivierungslosung für die Bildung der Konversionsschicht zumindest eine als Chelatkomplexbildner (das heißt Chelatligand) wirkende Substanz auf. Dadurch ergibt sich ein später beschriebener Schichtbildungsmechanismus, bei dem die gebildete Konversionsschicht im Vergleich zum Stand der Technik rissärmer ist.
Untersuchungen haben ergeben, dass eine Ursache für die Rissstruktur in der Konversionsschicht darin liegen kann, dass die Passivierungslosung eine Vielzahl unterschiedlicher organischer Substanzen enthält, die als
Chelatkomplexbildner (das heißt Chelatliganden) funktionieren. Diese Vielzahl unterschiedlicher Chelatkomplexbildner-Substanzen können bei der Konversionsschicht-Bildung zueinander in Konkurrenz stehen, so dass der Schichtbildungsmechanismus beeinträchtigt wird, was zu der Rissstruktur in der Konversionsschicht führen kann.
Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn die Passivierungslosung (das heißt der Beschichtungselektrolyt) nicht mehr eine Vielzahl von Substanzen enthält, die beim Beschichtungsprozess als Chelatkomplexbildner
funktionieren können. Vielmehr können diese Substanzen durch genau eine als Chelatkomplexbildner wirkende Substanz substituiert werden. Auf diese Weise erfolgt ein dirigiertes Schichtwachstum, bei dem der
Schichtbildungsmechanismus von der einzig enthaltenen
Chelatkomplexbildner-Substanz eingeleitet wird. Der
Schichtbildungsmechanismus wird daher nicht durch andere konkurrierende Substanzen beeinträchtigt, die ebenfalls als Chelatkomplexbildner wirken können. Die Konversionsschicht wird dadurch mit einer geschlossenen, rissarmen Schichtmorphologie ausgebildet, wodurch dessen Schutzwirkung verbessert ist. Im Wesentlichen dieselbe Wirkung wird erzielt, wenn die Vielzahl von Chelatkomplexbildner-Substanzen auf einige wenige Chelatkomplexbildner-Substanzen beschränkt ist, etwa auf zwei oder drei Chelatkomplexbildner-Substanzen.
Als Chelatkomplexbildner können beliebige geeignete Substanzen verwendet werden. Bevorzugt kann als Chelatkomplexbildner eine organische Substanz mit gegebenenfalls deprotonierten funktionellen Gruppen mit einem oder mehreren freien Elektronenpaaren verwendet werden, das heißt zum
Beispiel OH-Endgruppen, COOH-Endgruppen, NH2-Endgruppen oder dergleichen. Als organische Substanz kommt zum Beispiel eine organische Säure bzw. deren Salze, eine Aminosäure oder ein geeignetes Vitamin infrage. Exemplarisch kann die in der Passivierungslösung enthaltende organische Säure eine Weinsäure, eine Essigsäure oder L-Arginin sein. Die als Chelatkomplexbildner wirkende Substanz kann bevorzugt mit einer Konzentration im Bereich von 1-20 mmol/l in der Passivierungslösung enthalten sein. Mögliche weitere Gruppen von Chelatkomplexbildnern sind neben Carbonsäuren (organische Säuren) ebenso: Alkohole, Phenole, Naphthole, Enole, Thiole, Sulfonsäure, Phosphorsäureester, Phosphonsäure.
Die in der Passivierungslösung enthaltene Chelatkomplexbildner-Substanz (nachfolgend beispielhaft die Weinsäure) ermöglicht einen im Vergleich zum Stand der Technik einwandfreien Schichtbildungsmechanismus zur Bildung der Konversionsschicht: So wirkt in einem ersten Prozessschritt die
Weinsäure als Chelatkomplexbildner, bei dem die in der Passivierungslösung koordinativ gebundenen Ca2+-lonen im jeweiligen Weinsäure-Molekül komplexiert werden, und zwar unter Bildung eines Chelatkomplexes. Im
Chelatkomplex sind die Ca2+-lonen durch elektrostatische Anziehung an das Weinsäure-Molekül gebunden. Hintergrund ist, dass die freien
Elektronenpaare bei den funktionellen C=O-Endgruppen der Weinsäure eine hohe Dichte negativer Ladungsträger erzeugen, die eine Wechselwirkung mit den positiv geladenen Ionen (Mg2+, Ca2+) eingehen. Der Chelatbildner (zum Beispiel Aminosäuren/Vitamine) kann somit Kationen binden. Wird anstelle der Weinsäure eine Aminosäure (zum Beispiel die Aminosäure L-Arginin) oder ein geeignetes Vitamin als Chelatkomplexbildner in der
Passivierungslösung verwendet, sind die funktionellen Gruppen nicht C=0- Endgruppen, sondern NH2/NH-Endgruppen oder COOH-Endgruppen oder dergleichen.
In einem zweiten Prozessschritt wird der Chelatkomplex über gegebenenfalls deprotonierte funktionelle Gruppen, das heißt zum Beispiel über OHEndgruppen, an die metallische Bauteil-Oberfläche kurzzeitig physikalischreversibel adsorbiert. Die im Chelatkomplex gebundenen Ca2+-lonen werden daher mit an die metallische Bauteil-Oberfläche transportiert. Dort kommt es zur Reaktion mit den in der Passivierungslösung gelösten Phosphaten und zur Bildung der kalziumphosphathaltigen Konversionsschicht. Anschließend erfolgt eine Desorption des Chelatkomplexbildners (das heißt des
Chelatliganden) und der gleiche Prozess kann erneut stattfinden.
Mittels der erfindungsgemäßen Passivierungslösung kann im Vergleich zum obigen Stand der Technik eine weitere Reduktion der
Kontaktkorrosionsströme mit Aluminium, Stahl, Zink, Kohlenstofffasern oder CFK erfolgen. Ferner ergibt sich ein zusätzlicher Anstieg des
Durchtrittswiderstands. Je höher der Durchtrittswiderstand der
Konversionsschicht, desto geringer sind die Korrosionsströme. Der
Durchtrittswiderstand verhält sich daher umgekehrt proportional zu den Korrosionsströmen. Darüber hinaus wird im Vergleich zum obigen Stand der Technik das passive Verhalten der Konversionsschicht gesteigert, und zwar aufgrund des im Wesentlichen geschlossenen, rissarmen Schichtaufbaus der Konversionsschicht. Das mit der passivierten Oberfläche ausgebildete Metallbauteil kann branchenübergreifend eingesetzt werden. Beispielhaft kann das Metallbauteil im medizinischen Bereich angewendet werden. Alternativ ist das
Metallbauteil gegebenenfalls im Automobilbereich einsetzbar, und zwar sichtgeschützt innerhalb des Fahrzeugs oder als nach außen sichtbares Außenteil. Beispielhaft kann das Metallbauteil als ein fahrzeuginnenseitiger Display-Rahmen, ein Aggregateteil, ein Fahrwerksteil oder ein Bestandteil einer Sitzrahmenstruktur realisiert sein. Bei einem Bauteil-Werkstoff aus Aluminium ergibt sich mit der
Passivierungslösung eine kompakte kalziumphosphat- und aluminium- hydroxid/oxidhaltige Beschichtung mit Aminosäuren. Die Schichtmorphologie ist dabei im Wesentlichen geschlossen, das heißt zumindest rissarm, ausgebildet. Alternativ dazu ergibt sich bei einem Bauteil-Werkstoff aus Magnesium eine kompakte kalziumphosphat- und
magnesiumhydroxid/oxidhaltige Beschichtung, deren Schichtmorphologie ebenfalls im Wesentlichen geschlossen sowie rissarm ausgebildet ist.
Nachfolgend sind weitere optionale Merkmale der Erfindung beschrieben: So kann die Passivierungslösung bevorzugt als Aktivatoren zur Aktivierung der Oberfläche des Bauteils zumindest die folgenden Bestandteile aufweisen: NaCI mit einer Konzentration zwischen 5500 und 7500, insbesondere 6400 mg/l; und/oder
KCl mit einer Konzentration zwischen 300 und 500, insbesondere
400 mg/l.
Sowohl NaCI als auch KCl wirken als Chlorid-Quelle und unterstützen eine Aktivierung der Schjchtbildung, bei der vermehrt Werkstoff-Ionen aus der Oberfläche des Bauteils herausgelöst werden, die für die Schichtbildung notwendig sind. Zudem kann die Passivierungslösung MgS04-7H20 mit einer Konzentration zwischen 100 und 400, insbesondere 200 mg/l enthalten.
Zur Unterstützung der Schichtbildung sind zudem Ca2+- und/oder P04 3"- Ionen als Fragmente in der Konversionsschicht eingebaut. In diesem Fall kann bevorzugt die Passivierungsschicht Kalziumphosphate enthalten.
Darüber hinaus kann die Konversionsschicht karbonathaltige Bestandteile aufweisen. Zur Bereitstellung solcher karbonathaltigen Schichtbestandteile kann die Passivierungslösung NaHCO3 enthalten. Die Karbonatbildung ist zudem abhängig von gegebenenfalls zugeführtem CO2.
Die Passivierungslösung kann in einer besonders bevorzugten
Ausführungsvariante zumindest genau die folgenden Bestandteile in
Kombination enthalten:
NaCI mit einer Konzentration zwischen 5000 und 8000,
insbesondere 6400 mg/l; und/oder .
KCl mit einer Konzentration zwischen 300 und 500,
insbesondere 400 mg/l,
NaH2PO4 mit einer Konzentration zwischen 100 und 170,
insbesondere 124 mg/l, und/oder
CaC mit einer Konzentration zwischen 170 und 300,
insbesondere 200 mg/l
NaHCO3 mit einer Konzentration zwischen 3500 und 4500,
insbesondere 3700 mg/l
MgSO4-7H2O mit einer Konzentration zwischen 100 und 400,
insbesondere 200 mg/l
Chelatkomplexbildner mit insbesondere 1 bis 20 mmol/l Die erfindungsgemäße Passivierungsreaktion kann bei einem pH-Wert von etwa 7 erfolgen. In diesem Fall läuft die Beschichtungsreaktion nur langsam ab. Alternativ kann die Beschichtungsreaktion auch im sauren Bereich stattfinden. Die Beschichtungsreaktion kann durch Erhöhung der
Temperatur, Reduzierung des pH-Wertes und/oder durch Polarisation und/oder Erhöhung des Partialdruckes von CO2 beschleunigt werden. Der Beschichtungsprozess kann bevorzugt mit Hilfe einer pH-Wert-Reduktion (pH von 1 bis 5) und mit Hilfe einer Temperaturerhöhung von normaler
Raumtemperatur um 15° bis 80°C beschleunigt werden.
In einem speziellen Anwendungsfall kann das Metallbauteil ein Fahrzeugteil sein, das zunächst mit der erfindungsgemäßen Passivierungslösung unter Bildung der Konversionsschicht vorbehandelt wird. Die Konversionsschicht des Bauteils kann in einem folgenden Beschichtungsprozess mit zumindest einer weiteren Schicht überdeckt werden.
Beispielhaft kann der Beschichtungsprozess einen ersten
Beschichtungsschritt aufweisen, bei dem eine KTL-Schicht, das heißt eine organische Schutzschicht, gebildet wird. Dies erfolgt in einem
Tauchverfahren (das heißt KTL) unter angelegter Gleichspannung, wodurch die im Tauchbad gelösten Lackpartikel vom Bauteil angezogen werden und dort unter Bildung der KTL-Schicht haften bleiben. In einem weiteren
Beschichtungsschritt wird dann eine Pulverbeschichtung aufgebracht. Dies erfolgt in einem Pulverbeschichtungsprozess unter angelegter
Gleichspannung. Im Hinblick auf eine prozesssichere Beschichtung ist die bereits oben erwähnte geschlossene, rissarme Schichtmorphologie von besonderer Bedeutung. Diese gewährleistet einerseits eine hohe
Schutzwirkung der Konversionsschicht. Andererseits wird im Tauchverfahren und im Pulverbeschichtungsprozess eine ausreichende elektrische
Restleitfähigkeit durch die Konversionsschicht hindurch gewährleistet. Im Anschluss an den Bauteil-Beschichtungsprozess kann in einem
möglichen Anwendungsfall das Metallbauteil, zum Beispiel als ein
sichtseitiges Außenteil, in einem Fügevorgang an die noch nicht lackierte Rohbaukarosserie gefügt werden. Die Rohkarosserie wird dann zusammen mit dem daran montierten Leichtmetallbauteil einem herkömmlichen
Karosserie-Lackierprozess unterworfen. Das heißt es erfolgt eine
Grundierung der Rohkarosserie im Tauchverfahren. Darauffolgend wird die mit der Grundierung versehene Rohkarosserie zu einer weiteren
Beschichtungsstation geführt, in der ein KTL-Prozess erfolgt. Dem KTL-
Prozess ist ein Durchlaufofen nachgeschaltet, in dem bei hoher Temperatur ein Einbrennen der KTL-Schicht erfolgt. Anschließend wird in einer weiteren Beschichtungsstation ein herkömmlicher automobiler Lackaufbau
aufgebracht, der in einem nachfolgenden Trocknungsschritt ebenfalls unter hoher Temperatur eingebrannt wird.
Im obigen Karosserie-Lackierprozess ist das an der Rohkarosserie montierte Metallbauteil bereits mit einem Schichtaufbau vorbeschichtet, und zwar mit der Konversionsschicht, der KTL-Schicht und der Pulverbeschichtung. Das Metallbauteil ist somit elektrisch isoliert, so dass die im Rohkarosserie-
Lackierprozess elektrisch applizierte KTL-Schicht nicht mehr haften bleiben, während sich der herkömmliche automobile Lackaufbau ohne weiteres auf das bereits beschichtete Metallbauteil applizieren lässt. Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- urid/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger
Kombination zur Anwendung kommen. Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1a den Schichtaufbau eines fertig lackierten Metallbauteils,
Fig. 1 b und 1c jeweils Ansichten, die den Schichtbildungsmechanismus zur Bildung einer Konversionsschicht veranschaulichen;
Fig. 2 bis 4 jeweils Ablaufpläne, die Beschichtungsprozesse zur
Herstellung des in der Fig. 1 gezeigten Schichtaufbaus veranschaulichen; und Fig. 5 bis 7 jeweils stark vergrößerte Teilschnittansichten, die den
Beschichtungsprozess bis zum Auftragen der KTL- Schicht veranschaulichen.
In der Fig. 1a ist in einer stark vergrößerten Teilschnittansicht beispielhaft der Schichtaufbau 1 einer Lackbeschichtung auf der Oberfläche 25 eines
Karosserie-Bauteils 3 gezeigt. Beispielhaft ist hier das Karosserie-Bauteil 3 aus Leichtmetall gefertigt, etwa aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung davon. Demzufolge weist der Schichtaufbau 1 unmittelbar an der Werkstück-Oberfläche 25 des Leichtmetallbauteils 3 eine Konversionsschicht 5 auf, die zur Passivierung sowie zum Korrosionsschutz dient. Die
Konversionsschicht 5 ist von einer KTL-Schicht 6 überzogen. Auf dieser ist eine Pulverbeschichtung 7 gebildet, auf der ein herkömmlicher automobiler, mehrschichtiger Lackaufbau 9 (in der Fig. 1a aus Gründen der
Übersichtlichkeit einschichtig dargestellt) aufgetragen ist. Wie aus der Fig. 1a weiter hervorgeht, weist die Konversionsschicht 5 eine im Wesentlichen geschlossene, rissarme Schichtmorphologie auf. Die Konversionsschicht 5 ist zudem so ausgebildet, dass in einem später beschriebenen KTL- Beschichtungsprozess für eine ausreichende Restleitfähigkeit zwischen einem KTL-Tauchbad und dem Leichtmetall-Werkstoff des Bauteils 3 bereitgestellt ist.
Die Fig. 1 , wie auch die weiteren Fig. 2 bis 7, sind im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die
Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen
realitätsgetreuen Schichtaufbau 1 wiedergeben. So weist die
Konversionsschicht 5 tatsächlich eine Schichtdicke auf, die im μιτι-Bereich liegt.
Nachfolgend wird anhand des in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ablaufplans ein in einer Lackieranlage durchgeführter Serien lackprozess beschrieben, in dem eine erfindungsgemäße Passivierungslösung Anwendung findet: Demzufolge erfolgen in der Fig. 2 als Vorbehandlungsschritte zunächst eine (optionale) mechanische Bearbeitung, zum Beispiel ein Schleifen. Anschließend wird eine naßchemische Vorbehandlung, das heißt ein Entfetten und ein Beizen, durchgeführt. Darauf folgt ein Passivierungsschritt, bei dem das Metallbauteil 3 zum Beispiel in ein Tauchbad aus der Passivierungslösung eingetaucht wird.
Die Passivierungslösung enthält zumindest die folgenden Hauptbestandteile: NaCI mit 6400 mg/l
KCl mit 400 mg/l
NaH2P04 mit 124 mg/l
CaCI2 mit 200 mg/l
NaHCO3 mit 3700 mg/l
MgSO4-7H20 mit 200 mg/l Chelatligand zwischen 1 und 20 mmol/l
Dabei dient NaCI und KCl in der Passivierungslösung zur Aktivierung der Metall-Oberfläche 25. Die Komponenten NaH2PO4 und CaCb unterstützen den Beschichtungsprozess durch Einbau der Ca2+- und PO4 3"-lonen in die Konversionsschicht 5.
Die Weinsäure bewirkt den nachfolgend anhand der Fig. 1 b und 1c
beschriebenen Schichtbildungsmechanismus zur Bildung der
Konversionsschicht 5. So funktioniert die Weinsäure in einem ersten
Prozessschritt (Fig. 1 b) als ein sogenannter Chelatkomplexbildner, bei dem die in der Passivierungslösung koordinativ gebundenen Ca2+-lonen im jeweiligen Weinsäure-Molekül komplexiert gebunden werden, und zwar unter Bildung eines Chelatkomplexes 8 (Fig. b). Im Chelatkomplex 8 sind die Ca2+-lonen durch elektrostatische Anziehung (in der Fig. 1 b und 1c durch gestrichelte Linien angedeutet) gebunden. Hintergrund ist, dass die freien Elektronenpaare bei den funktionellen C=O-Endgruppen sowie den OH- Endgruppen der Weinsäure eine hohe Dichte negativer Ladungsträger erzeugen, die eine Wechselwirkung mit den positiv geladenen Ionen (Mg2+, Ca2+) eingehen; der Chelatkomplexbildner (alternativ zur Weinsäure zum
Beispiel auch Aminosäuren/Vitamine) kann somit Ionen binden. Wird anstelle der Weinsäure eine Aminosäure (zum Beispiel die Aminosäure L-Arginin) oder ein geeignetes Vitamin als Chelatkomplexbildner in der
Passivierungslösung verwendet, sind die gegebenenfalls deprotonierten funktionellen Gruppen nicht C=O-Endgruppen, sondern NH2/NH-
Endgruppen, COOH-Endgruppen, PO4 3"-Endgruppen, SH-Endgruppen oder OH-Endgruppen.
In einem zweiten Prozessschritt (Fig. 1 c) wird der Chelatkomplex 8 über funktionelle Gruppen, das heißt beispielsweise über OH-Endgruppen, an die Oberfläche 25 des Metallbauteils 3 kurzzeitig physikalisch-reversibel adsorbiert (in der Fig. 1 c mit gestricheltem Pfeil angedeutet). Die im
Chelatkomplex 8 gebundenen Ca2+-lonen werden daher mit an die
Oberfläche 25 transportiert. Dort kommt es zur Reaktion mit den in der Passivierungslosung gelösten Phosphaten (in der Fig. 1 c mit einem
Doppelpfeil angedeutet) und zur Bildung der kalziumphosphathaltigen
Konversionsschicht 5. Anschließend erfolgt eine Desorption des
Chelatkomplexbildners (das heißt des Chelatliganden) und der gleiche Prozess kann erneut stattfinden.
Erfindungsgemäß ist die Weinsäure (oder auch eine andere geeignete Substanz) bevorzugt als alleiniger Chelatkomplexbildner in der
Passivierungslosung enthalten. Auf diese Weise erfolgt ein dirigiertes
Schichtwachstum, bei dem bevorzugt einzig die Weinsäure als
Chelatkomplexbildner-Substanz wirkt. Der von der der Weinsäure
eingeleitete Schichtbildungsmechanismus ist daher nicht durch andere konkurrierende Substanzen beeinträchtigt, die ebenfalls als
Chelatkomplexbildner wirken können. Auf diese Weise kann die
Konversionsschicht 5 mit einer bevorzugt geschlossenen, rissarmen
Schichtmorphologie ausgebildet werden. Die Konversionsschicht 5 weist daher im Vergleich zu Konversionsschichten mit Rissstrukturen eine verbesserte Schutzwirkung auf.
Wie oben erwähnt, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel als einzige Chelatkomplexbildner-Substanz Weinsäure verwendet. Es ist jedoch hervorzuheben, dass die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Anstelle dessen kann die Passivierungslosung auch mehrere, unterschiedliche Chelatkomplexbildner-Substanzen enthalten. Die erfindungsgemäße Konversionsschicht 5 weist zudem karbonathaltige Schichtbestandteile auf. Diese werden in der Passivierungslösung durch die Komponente NaHC03 und CO2 (aus der Atmosphäre) bereitgestellt. Insgesamt handelt es sich daher bei der erfindungsgemäßen
Passivierungslösung um eine wässrige Behandlungsflüssigkeit, deren pH- Wert im Bereich von etwa 7 oder im sauren Bereich liegt. Die Passivierung erfolgt bevorzugt in dem Tauchbad bei Raumtemperatur. Die
Behandlungszeit richtet sich nach dem eingestellten pH-Wert, der
Prozesstemperatur und gegebenenfalls einer zusätzlichen Polarisation sowie der geforderten Solldicke der Beschichtung. Nach der Passivierung wird das Bauteil 3 einem Spül-/Trocknungsvorgang zugeführt. Der obige
Beschichtungsprozess kann mittels einer pH-Wert-Reduktion auf einen pH- Wert von 1 bis 5 und/oder durch eine Temperaturerhöhung um 15 bis 80 °C beschleunigt werden.
Das mit der Konversionsschicht 5 beschichtete Bauteil 3 wird im
vorliegenden Anwendungsfall in der weiteren Prozeßabfolge (gemäß der Fig. 3) in einer Beschichtungsstation 17 mit einer KTL-Schicht 6 (das heißt einer organischen Schutzschicht) versehen. So erfolgt die KTL in gängiger Praxis im Tauchverfahren, bei dem zwischen der Karosserie 15 und dem
Tauchbecken eine elektrische Gleichspannung angelegt wird, wodurch die im Tauchbad gelösten Lackpartikel vom Bauteil 3 angezogen werden und dort gleichmäßig haften bleiben. Zusätzlich erforderliche Vor- oder
Nachbehandlungsschritte sind aus Gründen des einfacheren Verständnisses der Erfindung weggelassen.
In einer nachgeschalteten Trocknungsstation 18 durchläuft das Bauteil 3 mit vorgegebener Fördergeschwindigkeit einen Durchlaufofen, in dem die KTL- Schicht 6 bei Prozesstemperaturen im Bereich von zum Beispiel 180°C eingebrannt wird. Anschließend wird im Prozessschritt II in einer
Besch ichtungsstation 20 eine Pulverbeschichtung durchgeführt, bei der die Schicht 7 (Fig. 1 ) auf das Bauteil 3 aufgetragen wird. Bei der
Pulverbeschichtung 20 werden die Lackpartikel durch ein elektrostatisches Feld von unter Spannung stehenden Spitzköpfen zu dem geerdeten Bauteil 3 transportiert. Im Anschluss daran erfolgt in einer weiteren Station 19 ein Einbrennvorgang in einem Durchlaufofen.
Im Anschluss an den Bauteil-Beschichtungsprozess L (das heißt
Prozessschritte I und II der Fig. 3) wird das Leichtmetallbauteil 3 in einem beispielhaft möglichen Anwendungsfall als ein sichtseitiges Fahrzeug- Außenteil in einem Fügevorgang (zum Beispiel Kleben und/oder Schrauben) an eine noch nicht lackierte Rohbaukarosserie 15 gefügt. Die Rohkarosserie 15 wird in einem kontinuierlichen Prozess in eine Karosserie-Lackieranlage (siehe Fig. 4) gefördert. Dort erfolgt eine Grundierung 25 im Tauchverfahren. Darauffolgend wird die mit der Grundierung versehene Rohkarosserie 15 zu einer weiteren Besch ichtungsstation 29 geführt, in der ein KTL-Prozess erfolgt. Dem KTL-Prozess 29 ist ebenfalls ein Durchlaufofen 31
nachgeschaltet, in dem bei hoher Temperatur ein Einbrennen der
Beschichtung erfolgt. Anschließend wird in einer weiteren
Beschichtungsstation 33 ein herkömmlicher automobiler Vierschicht- Lackaufbau 9 aufgebracht, der nachfolgend einem Einbrennvorgang 35 unterworfen wird. Der in der Fig. 4 gezeigte Karosserie-Lackierprozess wird mit bereits vorbeschichtetem Leichtmetallbauteil 3 durchgeführt. Das heißt das
Leichtmetallbauteil 3 ist elektrisch isoliert, so dass die im Rohkarosserie- Lackierprozess applizierte KTL-Schicht nicht mehr haften bleiben, wogegen sich der herkömmliche automobile Lackaufbau 9 (das heißt ein Vierschichtaufbau) ohne weiteres auf der Pulverbeschichtung 7 des
Metallbauteils 3 applizieren lässt.
In den Fig. 5 bis 7 ist in Ansichten entsprechend der Fig. 1 das
Leichtmetallbauteil 3 in unterschiedlichen Prozessschritten gezeigt. So ist in der Fig. 5 das Leichtmetallbauteil 3 mit gereinigter sowie freigelegter metallischer Oberfläche 25 gezeigt. In der Fig. 6 ist das Leichtmetallbauteil 3 nach erfolgter Passivierung sowie Spülen oder Trocknen gezeigt.
Demzufolge ist die Konversiohsschicht 5 auf der Oberfläche 25 des
Leichtmetallbauteils appliziert. In der Fig. 7 ist das Leichtmetallbauteil 3 nach erfolgtem KTL-Prozess gezeigt.
Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung keinesfalls auf diesen obigen speziellen Anwendungsfall beschränkt ist. Vielmehr kann in anderen
Anwendungsfällen die Konversionsschicht 5 auch als alleinige Schicht (das heißt im Einschichtaufbau ohne zusätzliche Zwischen- und Deckschichten) auf dem Leichtmetallbauteil 3 verbleiben.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Passivierung einer Oberfläche (25) eines Metallbauteils (3), bei dem in einem Passivierungsschritt unter Verwendung einer wässrigen Passivierungslösung auf der Oberfläche (25) eine
kalziumphosphathaltige Konversionsschicht (5) erzeugt wird, die Oxide und Hydroxide sowie Karbonate des Bauteil-Werkstoffes und der Passivierungslösung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungslösung für die Bildung der Konversionsschicht (5) zumindest eine als Chelatkomplexbildner wirkende Substanz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungslösung für die Bildung der Konversionsschicht (5) eine bis drei Chelatkomplexbildner-Substanzen aufweist, und/oder dass die Passivierungsklösung genau eine als Chelatkomplexbildner wirkende Substanz, das heißt keine Mehrzahl von Chelatkomplexbildner- Substanzen, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Chelatkomplexbildner eine organische Substanz mit gegebenenfalls deprotonierten funktionellen Gruppen mit einem oder mehreren freien Elektronenpaaren verwendet wird, das heißt zum Beispiel OH- Endgruppen, COOH-Endgruppen, Nh -Endgruppen oder dergleichen, und dass insbesondere als organische Substanz eine organische Säure bzw. deren Salze, eine Aminosäure oder ein geeignetes Vitamin verwendet wird, und/oder dass zusätzlich oder alternativ dazu die folgenden Substanzen als Chelatkomplexbildner verwendbar sind: Alkohole, Phenole, Naphthole, Enole, Thiole, Sulfonsäure,
Phosphorsäureester, Phosphonsäure. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Passivierungslosung enthaltende organische Säure eine
Weinsäure, eine Essigsäure oder L-Arginin ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Chelatkomplexbildner wirkende
Substanz mit einer Konzentration im Bereich von 1-20 mmol/l in der Passivierungslosung enthalten ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberfläche (25) des Bauteils (3) durch ein Leichtmetall, insbesondere Magnesium, Aluminium oder Legierungen davon, gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungslosung als Aktivatoren zur Aktivierung der Oberfläche (25) des Bauteils (3) zumindest die folgenden Bestandteile aufweist:
NaCI mit einer Konzentration zwischen 5000 Und 8000, insbesondere
6400 mg/l; und/oder
KCl mit einer Konzentration zwischen 300 und 500, insbesondere
400 mg/l,
und dass insbesondere die Bestandteile NaCj und KCl in Kombination in der Passivierungslosung enthalten sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungslosung MgSO4 7H2O mit einer Konzentration zwischen 100 und 400, insbesondere 200mg/l, enthält.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungslösung zur Unterstützung der Schichtbildung zumindest die folgenden Bestandteile enthält, die als Fragmente (das heißt Ca2+ oder P04 3~) in die Konversionsschicht (5) integriert werden:
NaH2PO4 mit einer Konzentration zwischen 100 und 170,
insbesondere 124 mg/l, und/oder
CaCI2 mit einer Konzentration zwischen 170 und 300,
insbesondere 200 mg/l.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Konversionsschicht (5) zur Unterstützung der Schichtbildung karbonathaltige Bestandteile aufweist, und dass insbesondere zur Bereitstellung der karbonathaltigen Bestandteile die Passivierungslösung NaHCO3 enthält, und zwar insbesondere mit einer Konzentration zwischen 3500 und 4500, insbesondere 3700 mg/l.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Passivierungslösung in einem neutralen bis sauren Bereich liegt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die wässrige Passivierungslösung zumindest genau die folgenden Bestandteile in Kombination enthält:
NaCI mit einer Konzentration zwischen 5000 und 8000,
insbesondere 6400 mg/l; und/oder
KCl mit einer Konzentration zwischen 300 und 500,
insbesondere 400 mg/l, NaH2P04 mit einer Konzentration zwischen 100 und 170
insbesondere 124 mg/l, und/oder
CaCI2 mit einer Konzentration zwischen 170 und 300,
insbesondere 200 mg/l
NaHC03 mit einer Konzentration zwischen 3500 und 4500
insbesondere 3700 mg/l
MgSO4-7H20 mit einer Konzentration zwischen 100 und 400,
insbesondere 200 mg/l
Chelatkomplexbildner mit insbesondere 1 bis 20 mmol/l
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Konversionsschicht (5) des Bauteils (3) in einem folgenden Beschichtungsprozess (L) mit zumindest einer Schicht (6, 7, 9) überdeckt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsprozess (L) einen ersten Beschichtungsschritt (I) aufweist, bei dem eine organische Schutzschicht, insbesondere eine KTL-Schicht (6), gebildet wird, und zwar insbesondere in einem
Tauchverfahren unter angelegter Gleichspannung, wodurch die im Tauchbad gelösten Lackpartikel vom Bauteil (3) angezogen werden und dort unter Bildung der KTL-Schicht (6) haften bleiben, und/oder mit zumindest einem weiteren Beschichtungsschritt (II), bei dem zumindest eine Schicht (7) aufgebracht wird, und zwar insbesondere in einem Pulverbeschichtungsprozess unter angelegter Gleichspannung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konversionsschicht (5) mit einer im
Wesentlichen geschlossenen, rissarmen Schichtmorphologie
ausgebildet wird, und dass insbesondere die Schichtmorphologie beim ersten Beschichtungsschritt (I) eine ausreichende elektrische
Restleitfähigkeit zwischen dem Tauchbad und dem Bauteil-Werkstoff gewährleistet. 16. Passivierungslosung zur Bildung einer Konversionsschicht (5) für eine Oberfläche (25) eines Metallbauteils (3) in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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