EP3755825A1 - Process for selective phosphating of a composite metal construction - Google Patents

Process for selective phosphating of a composite metal construction

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EP3755825A1
EP3755825A1 EP19703128.9A EP19703128A EP3755825A1 EP 3755825 A1 EP3755825 A1 EP 3755825A1 EP 19703128 A EP19703128 A EP 19703128A EP 3755825 A1 EP3755825 A1 EP 3755825A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
zinc
composition
phosphating
range
ions
Prior art date
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Pending
Application number
EP19703128.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Olaf Dahlenburg
Hardy Wietzoreck
Juergen Specht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chemetall GmbH
Original Assignee
Chemetall GmbH
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Filing date
Publication date
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    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20Use of solutions containing silanes

Definitions

  • the present invention relates to the corrosion-protective treatment of composite metal structures containing metallic surfaces of aluminum, zinc and possibly iron in a multi-stage process.
  • the process according to the invention enables the selective zinc phosphating of the zinc and iron surfaces of the composite metal construction without depositing significant amounts of zinc phosphate on the aluminum surfaces.
  • the aluminum surface is in a subsequent process step for passivation with e.g. conventional acidic and optionally silane-containing passivation compositions are available which generate a homogeneous, corrosion-protecting thin passive layer.
  • the present invention also relates to a zinc phosphating composition containing water-soluble inorganic compounds of boron in an amount sufficient to suppress speckling but which does not exceed values for which the zinc phosphating loses its selectivity for the zinc and iron surfaces of the composite metal construction.
  • German published patent application DE 19735314 proposes a two-stage process in which initially a selective phosphating of the steel and galvanized steel surfaces of a likewise aluminum surfaces having body and then treatment of the body with a Passivitationswished for corrosion-protective treatment of Alumi- niummaschine the body.
  • the selective phosphating is achieved by decreasing the pickling effect of the phosphating solution.
  • DE 19735314 teaches phosphating solutions with a free fluoride content of less than 100 ppm, wherein the source of the free fluoride is formed exclusively by water-soluble complex fluorides, in particular hexafluorosilicates in a concentration of 1 to 6 g / l.
  • the prior art discloses other two-stage pretreatment processes which also conceptually follow the deposition of a crystalline phosphate layer on the steel and optionally galvanized and alloy-galvanized steel surfaces in the first step and the passivation of the aluminum surfaces in a further subsequent step.
  • These methods are disclosed in the documents WO 1999/012661 and WO 2002/066702.
  • the processes disclosed therein are carried out in such a way that, in a first step, selective phosphating of the steel or galvanized steel surfaces takes place, which is also retained in the post-passivation in a second process step, while no phosphate crystals are formed on the aluminum surfaces.
  • the selective phosphating of the steel and galvanized steel surfaces is achieved by a temperature-dependent limitation of the proportion of free fluoride ions in the phosphating solutions, whose free acid contents are set in a range of 0 to 2.5 points.
  • the international application WO 2008/055726 discloses an at least one-step process for the selective phosphating of steel and galvanized steel surfaces of a composite construction comprising aluminum parts.
  • This publication teaches phosphating solutions containing water-soluble inorganic compounds of the elements zirconium and titanium, the presence of which successfully prevents the phosphating of the aluminum surfaces.
  • European application EP 2588646 discloses a process for the selective phosphating of steel and galvanized steel in metallic components which also have aluminum surfaces. This process also avoids the formation of phosphate crystal nests on the aluminum surfaces and specks on the galvanized steel surfaces.
  • silicon is added to the zinc phosphating composition in the form of water-soluble inorganic compounds.
  • phosphate crystal nests is understood by the person skilled in the art to mean the isolated and locally limited deposition of phosphate crystals on metal surfaces (here: aluminum surfaces). Such "crystal nests" are trapped by a subsequent coating primer and represent in-homogeneities in the coating, which both disturb the uniform visual impression of the painted surfaces and can also cause punctiform paint damage.
  • speckling one skilled in the phosphating art understands the phenomenon of local deposition of amorphous, white zinc phosphate in an otherwise crystalline phosphate layer on the treated zinc surfaces or on the treated galvanized or alloy galvanized steel surfaces. The speckling is caused by a locally increased pickling rate of the substrate. Such point defects in the phosphating can Starting point for the corrosive delamination of subsequently applied organic paint systems, so that the occurrence of specks in practice is largely to be avoided.
  • cryolite precipitation deposition of solid Na ß AIFe and / or K3AIF6 on the surface of the composite metal structures, in particular on the aluminum parts, causes a lubricating paper-like nature of this surface, which is undesirable because they are down to the surface of the finished painted Constructions continues.
  • the result is painting defects that can only be eliminated with great effort by, for example, grinding the affected areas. This, of course, involves corresponding work effort and higher costs.
  • the cryolite precipitation takes place according to the following formula:
  • the sodium ions in the phosphating composition originate from additives such as, in particular, additives and / or accelerators.
  • additives are mainly sodium fluoride, sodium nitrate, sodium phosphate and sodium hydroxide to name as accelerators, especially sodium nitrite.
  • accelerators especially sodium nitrite.
  • These additives are added to the bath depending on the situation and available bathing parameters.
  • the aluminum ions were leached out of the aluminum parts of the composite metal constructions in the acidic environment of the phosphating bath composition.
  • a certain minimum amount of free fluoride (fluoride ions) in the phosphating bath is necessary to ensure adequate deposition kinetics for the zinc phosphate layer on the surfaces of iron and zinc of the composite metal structure, in particular because of the simultaneous treatment of the aluminum surfaces of the composite metal structure aluminum Io - enter the zinc phosphating composition (see above), which in turn, in an uncomplexed form, interferes with or even prevents the formation of a uniform, homogeneous zinc phosphate layer on the iron and zinc parts of the composite construction.
  • the free fluoride can also originate from fluoro complexes, from which it is released in equilibrium reactions.
  • a poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium may be due in particular to encrusted conveyor systems for the composite metal constructions or in pre-adjusted aluminum parts of the constructions.
  • the crusts (eg phosphate crusts or non-baked coating layers) on the conveyor systems contain titanium, zirconium and / or hafnium.
  • the latter are derived from the phosphatization (see step (I)) of the composite metal constructions subsequent passivation (see step (II)) with titanium, zirconium and / or hafnium-containing water-soluble compounds and are absorbed by the crusts due to their porosity. Since the conveyors run in a circle, the crusts in the passivation bath, which are exposed to titanium, zirconium and / or hafnium, are again exposed to the acid phosphating composition in the phosphating bath. Titanium, zirconium and / or hafnium partially dissolve there.
  • the aluminum parts of composite metal constructions are often pre-passivated, ie they are already provided with a passivation layer containing titanium, zirconium and / or hafnium, which has already been applied to them by the supplier of the aluminum parts.
  • step (II) in a second step comprises applying to the composite metal structure an aqueous acidic passivating composition having a pH in the range of 2.0 to 5.5, the acidic passivating composition on the parts of zinc and Iron does not dissolve more than 50% of the crystalline zinc phosphate, but forms a passive layer on the aluminum parts which does not constitute a surface-covering crystalline phosphate layer, the zinc phosphating composition in step (I) containing sodium and / or potassium ions and aluminum Contains ions,
  • step (I) has a temperature in the range of 20 to 65 ° C and contains a content of free fluoride which is at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l,
  • the score of the free acid with KCI addition in the zinc phosphating composition is at least 0.6 points.
  • a “composite metal construction” in the sense of the present invention is a mixed component metallic component, in particular a body.
  • the composite metal construction may also have surfaces of other metals and / or surfaces of non-metals, in particular of plastics.
  • the material "aluminum” also means its alloys.
  • the material zinc also comprises zinc alloys, for example zinc-magnesium alloys, and galvanized steel and alloy-galvanized steel, while the inclusion of iron also includes iron alloys, in particular steel. Alloys of the aforementioned materials have a Fremdatomanteil of less than 50 wt .-%.
  • aqueous composition herein is meant a solution or dispersion which, for the most part, i. to more than 50 wt .-%, preferably more than 70% by weight, particularly preferably more than 90 wt .-% (based on the totality of the solvents contained, dispersion media) contains water as a solvent or dispersion medium.
  • the aqueous composition can therefore contain not only dissolved but also dispersed constituents.
  • it is a solution, i. to such a composition containing only small amounts of dispersed ingredients, preferably no dispersed ingredients at all, but only or almost only dissolved components.
  • a “passive layer” in the sense of the present invention is a passivating, i. Corrosion-protective, inorganic or mixed inorganic-organic thin-film coating, which is not a closed crystalline phosphate layer.
  • passive layers may consist, for example, of oxide compounds of titanium, zirconium and / or hafnium.
  • water-soluble compounds is meant both a water-soluble compound and two or more water-soluble compounds.
  • step (I) of the present process zinc phosphate layers with an area-related coating weight of preferably at least 1 on these surfaces, 0 g / m 2, more preferably of at least 2.0 g / m 2, but preferably not more than 4.0 g / m 2 deposited.
  • the coating of zinc phosphate is determined for all surfaces of the composite metal construction by means of gravimetric differential weighing on test plates of the individual metallic materials of the respective composite metal construction.
  • steel sheets immediately after a step (I) for 5 minutes with an aqueous solution of 9 wt .-% EDTA, 8.7 wt .-% NaOH and 0.4 wt .-% triethanolamine at a temperature of 70 ° C in Contact and freed in this way from the zinc phosphate layer.
  • a corresponding test sheet is immediately after one step (I) for 4 minutes with an aqueous solution of 20 g / l (NH 4) 2Cr 2 0 7 and 27.5 wt .-%.
  • NH3 brought at a temperature of 25 ° C in contact and freed in this way from the zinc phosphate layer.
  • aluminum sheets are brought into contact with an aqueous 65% strength by weight HNO 3 solution at a temperature of 25 ° C. for 15 minutes immediately after step (I) and are freed from zinc phosphate portions accordingly.
  • the difference in weight of the dry metal sheets after this respective treatment for weight of the same dry untreated metal sheet immediately before the step (I) corresponds to the coating of zinc phosphate according to this invention.
  • step (II) not more than 50% of the crystalline zinc phosphate layer is dissolved on the steel and galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces can also be reconstructed on the basis of test sheets of the individual metallic materials of the respective composite metal construction.
  • the test panels of steel, galvanized or alloy-galvanized steel phosphated according to step (II) of the process according to the invention are blown dry with compressed air after a rinsing step with deionized water and then weighed.
  • step (II) of the process according to the invention is then brought into contact with the acidic passivation composition in accordance with step (II) of the process according to the invention, then rinsed with deionized water, blown dry with compressed air and then weighed again.
  • the zinc phosphating of the same test sheet is then treated with an aqueous solution of 9% by weight EDTA, 8.7% by weight NaOH and 0.4% by weight triethanolamine or with an aqueous solution of 20 g / l (NH 4 ) 2 Cr 2 0 7 and 27.5 wt .-% NH 3 completely removed as described above and weighed the dried test sheet once more. From the weighing differences of the test sheet, the percentage loss of phosphate layer in step (II) of the method according to the invention is now determined.
  • the free acid with KCI additive (FS, KCl) of the zinc phosphating composition in points in step (I) of the method according to the invention is determined as follows (see: W. Rausch "The phosphating of metals", Eugen G. Leuze Verlag, 3rd edition , 2005, Chapter 8.1, pp. 333-334):
  • 10 ml of the phosphating composition are pipetted into a suitable vessel, for example a 300 ml Erlenmeyer flask. If the phosphating composition contains complex fluorides, 6-8 g of potassium chloride are added to the sample. Then, using a pH meter and an electrode, it is titrated with 0.1 M NaOH to a pH of 4.0. The consumed amount of 0.1 M NaOH in ml per 10 ml of the phosphating composition gives the value of the free acid with KCI additive (FS, KCl) in points.
  • KCI additive FS, KCl
  • the zinc phosphating composition in the step (I) preferably has a temperature in the range of 30 to 60 ° C, more preferably 35 to 55 ° C.
  • the concentration of free fluoride in the zinc phosphating composition is determined in the method according to the invention by means of a potentiometric method.
  • a sample volume of the zinc phosphating composition is taken and the activity of the free fluoride ions is determined with any commercial fluoride-selective potentiometric single-rod measuring chain after calibration of the combination electrode by means of fluoride-containing standard solutions without pH buffering. Both the calibration of the combination electrode and the measurement of the free fluoride are carried out at a temperature of 20 ° C.
  • the zinc phosphating composition therefore has a free fluoride content of at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l, preferably at least 10 mg / l but not greater than 200 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 175 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 150 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 135 mg more preferably is at least 20 mg / L, but is not greater than 120 mg / L, more preferably at least 50 mg / L but not greater than 120 mg / L, and most preferably at least 70 mg / L is but not greater than 120 mg / l.
  • the total fluoride content (F tot ) of the zinc phosphating composition is preferably in the range of 0.01 to 0.3 mol / l, more preferably 0.02 to 0.2 mol / l.
  • the complex-bound fluoride is the fluoride bound to Si or B but also to Al and further complexes.
  • the single fluoride is the non-complexed fluoride and is composed of the identifiable by Einstabmesskette free fluoride, ie the unbound fluoride, and the HF bound fluorine together.
  • step (I) of the process according to the invention the higher the content of sodium and / or potassium ions, aluminum ions and free fluoride in the zinc phosphating composition in step (I) of the process according to the invention, the stronger the cryolite precipitation on the surface of the composite metal structures, in particular on the aluminum parts.
  • the content of sodium and / or potassium ions (calculated as sodium) in the range of 1 to 4 g / l, in particular from 2 to 3 g / l and the content of free fluoride in the range of 50 to 150 mg / l In particular, from 70 to 120 mg / l can be in the presence of aluminum ions, the Kry- olithpositionlung by the presence of boron in the form of water-soluble inorganic compounds, in particular in the form of fluoroborates such as HBF 4 , reduce particularly effective.
  • the zinc phosphating composition preferably has a concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 in the range of 0.08 to 2.5 g / l, more preferably 0.08 to 2 g / l, more preferably 0.25 to 2 g / l, more preferably from 0.5 to 1, 5 g / l and most preferably from 0.8 to 1, 2 g / l on.
  • water-soluble inorganic compounds containing boron additionally acts to prevent the formation of specks on the zinc surfaces.
  • the upper limit of 3.2 g / l calculated as BF 4 is on the one hand due to the economy of the process and on the other hand, that the process control is made difficult by such high concentrations of water-soluble inorganic compounds containing boron, since the formation of Phosphate crystal nests on the aluminum surfaces can only be pushed back to a lesser extent by increasing the free acid content.
  • the crystal nests require punctiform elevations which have to be ground for an optically uniform lacquering of the composite metal construction, for example an automobile bodywork, desired by the customer.
  • the concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 as a critical parameter is decisive for the success of the process according to the invention. If a concentration of 2.0 g / l is exceeded, the formation of at least individual zinc phosphate crystal nests on the aluminum surfaces already takes place.
  • step (I) of the process according to the invention zinc phosphating compositions are used in which the concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds has a value of 3.2 g / l, particularly preferably a value of 2.0 g / l. each calculated as BF 4 - does not exceed.
  • the proportion of boron according to the invention in the form of water-soluble inorganic compounds is sufficient to prevent the formation of specks on the parts of zinc treated according to the invention.
  • Water-soluble inorganic compounds containing boron which are preferred in the process according to the invention are fluoroborates, more preferably HBF 4 , (NH 4 ) BF 4 , LiBF 4 and / or NaBF 4 .
  • the water-soluble fluoroborates are also suitable as a source of free fluoride and therefore serve the complexation of trivalent aluminum cations introduced into the bath solution, so that the phosphating remains ensured on the surfaces of steel and galvanized and / or alloy-galvanized steel.
  • step (I) of the process according to the invention When using fluoroborates in phosphating solutions in step (I) of the process according to the invention, it must of course always be ensured that the concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 is 3.2 g / l according to claim 1 does not exceed the present invention.
  • the zinc phosphating composition in step (I) also has a certain content of water-soluble inorganic compounds containing silicon.
  • the latter can, for example, have been incorporated into the phosphating composition from previous process steps or-with a high silicon content of the aluminum parts-can also originate from the composite metal constructions.
  • a content of inorganic compounds containing silicon is, for the purposes of the present invention, first of all undesirable, since this enhances the cryolite precipitation on the surface of the composite metal structures, in particular on their aluminum parts, which can be explained as follows:
  • fluorosilicates such as hexafluorosilicate
  • fluoride ions free fluoride
  • fluoroborates such as tetrafluoroborate
  • a content of inorganic compounds containing silicon is secondarily undesirable since it has now surprisingly been found that a zinc phosphating bath composition containing free silicon fluoride in the form of water-soluble inorganic compounds has much more titanium, zirconium and / or hafnium encrusted conveyor systems for the composite metal structures and / or the pre-passivated aluminum parts of the constructions can lead and thus lead to a much greater poisoning of the phosphating by titanium, zirconium and / or hafnium, as those having boron in the form of water-soluble inorganic compounds.
  • a content of inorganic compounds containing silicon is undesirable, since sparingly soluble precipitates form in the presence of potassium ions, in particular in the case of fluorosilcates such as H2S1F6.
  • the formation of such precipitates is as undesirable as the precipitation of cryolite.
  • Potassium ions as cations in salts for adjustment of the bath parameters, such as in phosphates, hydroxides and fluorides, compared to sodium ions is advantageous since K3AIF6 is more soluble than Na ß Aife and thus less cryolite is precipitated.
  • ammonium ions which may be present in the zinc phosphating composition also have this advantage (good solubility of (NH 4 ) 3AIF 6), they are more environmentally hazardous in wastewater than potassium ions.
  • the formation of sparingly soluble, potassium-containing precipitates can not be determined for corresponding boron-containing compounds, in particular in the case of fluoroborates such as HBF 4 .
  • the content of inorganic compounds containing silicon is therefore preferably below 25 mg / l, more preferably below 15 mg / l, more preferably below 5 mg / l and most preferably below 1 mg / l.
  • the zinc phosphating composition in step (I) preferably has a KCI addition free acid score in the range of from 0.6 to 3.0 points, preferably from 0.8 to 3.0 points, more preferably from 1.0 to 3.0 points, and most preferably from 1, 0 to 2.5 points. Maintaining the preferred ranges for the free acid ensures on the one hand a sufficient deposition kinetics of the phosphate layer on the selected metal surfaces and on the other hand prevents unnecessary pickling of metal ions, which in turn requires intensive monitoring or processing of the phosphating bath to avoid the Precipitation of sludges or disposal thereof in the continuous operation of the inventive method requires.
  • the total acid (GS) in the phosphating composition in step (I) of the process according to the invention should be in the range from 10 to 50, more preferably from 15 to 40 and particularly preferably from 20 to 35 points.
  • Fischer's total acidity should be in the range of 10 to 30, more preferably 12 to 25, and most preferably 15 to 20 points, while the S value is in the range of 0.04 to 0.20, more preferably from 0.05 to 0.15, and more preferably from 0.06 to 0.12.
  • FS free acid
  • GSF Fischer's total acidity
  • GSF Fischer's total acidity
  • GS total acidity
  • S-value S-value
  • a suitable vessel for example into a 300 ml Erlenmeyer flask.
  • 150 ml of deionized water are added.
  • titrate with 0.1 M NaOH to a pH of 4.7.
  • the consumed amount of 0.1 M NaOH in ml per 10 ml of the diluted phosphating composition gives the value of the free acid (diluted) (FS (dil.)) In points.
  • the dilute phosphating composition is titrated to pH 8.9 after addition of potassium oxalate solution using a pH meter and electrode with 0.1 M NaOH.
  • the consumption of 0.1 M NaOH in ml per 10 ml of the diluted phosphating composition gives the total Fischer acid (GSF) in points.
  • the total acid (GS) is the sum of the divalent cations present as well as free and bound phosphoric acids (the latter being phosphates). It is determined by the consumption of 0.1 M NaOH using a pH meter and an electrode. For this purpose, 10 ml of the phosphating composition are pipetted into a suitable vessel, for example a 300 ml Erlenmeyer flask, and diluted with 25 ml of demineralized water. It is then titrated with 0.1 M NaOH to a pH of 9. The consumption in ml per 10 ml of the diluted phosphating composition corresponds to the total acid score (GS).
  • S value stands for the ratio of the free acid with KCI additive to the total acid according to Fischer, ie (FS, KCl): GSF, and is obtained by dividing the value of the free acid with KCI additive (FS, KCl) by the value of total acid according to Fischer (GSF).
  • the phosphating composition in step (I) preferably has a pH in the range of 2.5 to 3.5.
  • zinc phosphating compositions are preferred in step (I) of the process according to the invention, which total not more than 20 ppm, preferably no more than 15 ppm, more preferably not more than 10 ppm, more preferably not more than 5 ppm and most preferably not more than 1 ppm total of water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium, based on the elements zirconium, Titanium and / or hafnium and in particular preferably no water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium.
  • step (i) of the process according to the invention is completely dispensed with.
  • poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium can be caused, above all, by encrusted conveying systems for the composite metal structures or in pre-passivated aluminum parts of the structures.
  • the content of boron in the form of water-soluble inorganic compounds can reduce the poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium.
  • titanium and / or zirconium is stabilized by the high content of free fluoride. It comes to the formation of the fluorocomplexes of titanium and / or zirconium. By lowering the content of free fluoride, titanium and / or zirconium is destabilized in its solubility, precipitates and thus no longer poisoning of the phosphatizing bath.
  • the zinc phosphating composition therefore has a free fluoride content of at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l, preferably at least 10 mg / l but not greater than 200 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 175 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 150 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 135 mg more preferably is at least 20 mg / L, but is not greater than 120 mg / L, more preferably at least 50 mg / L but not greater than 120 mg / L, and most preferably at least 70 mg / L is but not greater than 120 mg / l.
  • the conveyor systems for the composite metal constructions have crusts containing titanium, zirconium and / or hafnium and preferably from the subsequent phosphatization in step (I) passivation of the composite metal structures with titanium, zirconium and / or Haf - water-soluble compounds containing sodium in step (II) come.
  • the conveyor systems preferably run in a circle, so that the crusts applied to titanium, zirconium and / or hafnium in step (II) are again exposed to the acid phosphating composition in step (I).
  • the aluminum parts of the composite metal constructions are pre-passivated, i. they are already provided with a passivating layer containing titanium, zirconium and / or hafnium.
  • the conveyor systems for the composite metal constructions have crusts which contain titanium and / or zirconium and which preferably from the phosphatization in step (I) subsequent passivation of the composite metal constructions with titanium, zirconium and / or hafnium-containing water-soluble compounds in step (II) originate.
  • the conveyor systems preferably run in a circle, so that the crusts produced in step (II) are again exposed to the acid phosphating composition in step (I).
  • the aluminum parts of the composite metal constructions are pre-passivated, ie they are already provided with a passivation layer containing titanium, zirconium and / or hafnium.
  • the zinc phosphating composition in step (I) of the process according to the invention preferably contains at least 0.3 g / l, more preferably at least 0.8 g / l, but preferably not more than 3 g / l, more preferably not more than 2 g / l of zinc ions.
  • the content of phosphate ions in the phosphating solution is preferably in the range of 5 to 50 g / l, more preferably 8 to 25 g / l, and particularly preferably 10 to 20 g / l, each calculated as P2O5.
  • the zinc phosphating composition of the process according to the invention may contain, in addition to the abovementioned zinc ions and phosphate ions, additionally at least one of the following accelerators:
  • Such accelerators are familiar in the prior art as components of phosphating baths and fulfill the function of "hydrogen scavengers" by directly oxidizing the hydrogen produced by the acid attack on the metallic surface and thereby reducing it itself.
  • the formation of a homogeneous crystalline zinc phosphate layer is greatly facilitated by the accelerator, which prevents the formation of gaseous hydrogen on the metal surface.
  • the zinc phosphating composition of the process according to the invention may contain, in addition to the abovementioned zinc ions and phosphate ions, additionally at least one of the following anions:
  • the amount of up to 5 g / l, preferably up to 3 g / l of nitrate customary in nickel-containing phosphating facilitates the formation of a crystalline homogeneous and closed phosphate layer on steel as well as on galvanized and alloy-galvanized steel surfaces.
  • the alkali resistance in turn plays a decisive role in a subsequent cathodic electrodeposition deposition.
  • Corrosion protection and paint adhesion of the crystalline zinc phosphate layers produced with an aqueous phosphating composition according to the invention are according to experience improved if additionally one or more of the following cations is contained:
  • iron (III) cations provide improved corrosion protection on steel as well as on zinc and zinc alloys.
  • iron (III) cations lead to improved stability of the corresponding phosphating bath.
  • the addition of iron (III) cations also makes it possible to generate a sludge flake that is easier to filter so that it is easier to remove cryolite from the bath.
  • Aqueous conversion-conversion compositions which contain both manganese ions and manganese ions are known to the person skilled in the art of phosphating as trication-phosphating solutions and are also well suited for the purposes of the present invention.
  • the phosphating solutions in step (I) of the process according to the invention also contain, in addition to sodium and / or potassium ions. Ions which enter the phosphating solution to adjust the free acid content.
  • step (I) The flushing of water between step (I) and step (II) is obligatory since otherwise the phosphate ions contained in the phosphating composition as well as metal cations would be carried off into the passivation bath. This would lead to a difficult-to-control change in the bath parameters and to the precipitation of titanium, zirconium and / or hafnium as poorly soluble phosphates.
  • the water purging process can be a water purging but also a total of at least two pours of water.
  • Each water rinse can be carried out with demineralised water or city water.
  • at least one surfactant may also be present.
  • step (I) After working up the rinsing water enriched with the components of the phosphating bath according to step (I), a selective recycling of the components into the phosphating bath can be carried out.
  • step (II) of the method by contacting the composite metal structure with the acid passivation composition according to the invention, the formation of a passive layer on the aluminum surfaces, wherein the zinc phosphate layer on the steel surfaces, galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces during in-contact -Ring with the passivation composition to not more than 50%, preferably not more than 20%, particularly preferably not more than 10% is dissolved.
  • passivating layers of aluminum are passivating inorganic or mixed inorganic-organic thin-film coatings which do not comprise closed crystalline phosphate layers. While the pH of the acidic passivation composition ranges from 2.0 to 5.5, preferably from 2.5 to 5.5, more preferably from 3.0 to 5.5, and most preferably from 3.5 to 5, 3, essentially ensuring that no more than 50% of the zinc phosphate layer is dissolved on the steel surfaces, galvanized and / or alloy galvanized steel surfaces, the corresponding passive layers on the aluminum surfaces of the composite metal construction are typically produced by chromium-free acid passivation compositions.
  • the passivating composition contains at least one water-soluble compound selected from the water-soluble compounds of the metal ions of Mo, Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Hf, Pd, Sn, Sb, Li, V and Ce.
  • the water-soluble compounds are in each case present in a concentration in the following preferred, particularly preferred and very particularly preferred ranges (in each case calculated as the corresponding metal):
  • the metal ions contained in the water-soluble compounds are deposited either in the form of a salt which preferably contains the corresponding metal cation (eg molybdenum or tin) in at least two oxidation states - in particular in the form of an oxide hydroxide, a hydroxide, a spinel or a defect spinel - or elemental on the surface to be treated (eg copper, silver, gold or palladium).
  • the passivating composition contains molybdenum ions and optionally further metal ions - each in the form of water-soluble compounds.
  • molybdate preferably added as molybdate, more preferably as ammonium heptamolybdate and particularly preferably as ammonium heptamolybdate x 7H 2 O of the passivation composition.
  • the molybdenum ions can also be added as sodium molybdate.
  • molybdenum ions can also be added to the passivation composition in the form of at least one molybdenum cation-containing salt such as molybdenum chloride, for example, and then oxidized to molybdate by a suitable oxidizing agent, for example by the accelerators described above.
  • a suitable oxidizing agent for example by the accelerators described above.
  • the passivation composition itself contains a corresponding oxidizing agent.
  • the passivating composition contains molybdenum ions in combination with copper ions, tin ions or zirconium ions.
  • a polymer or copolymer in particular selected from the group consisting of the polymer classes of polyamines, polyethyleneamines, polyanilines, polyimines, polyethyleneamines, polythiophenes and polypryrenes, and their mixtures and copolymers and polyols - lyacrylic acid.
  • the content of molybdenum ions is preferably in the range from 20 to 225 mg / l, particularly preferably from 50 to 225 mg / l and very particularly preferably from 100 to 225 mg / l (calculated as Mo) and the content of zirconium ions in the range from 50 to 300 mg / l, more preferably from 50 to 150 mg / l (calculated as Zr).
  • the passivation composition contains copper ions, in particular copper (II) ions and optionally other metal ions - in each case in the form of water-soluble compounds.
  • the passivation composition then preferably contains a content of copper ions in the range from 100 to 500 mg / l, more preferably from 150 to 225 mg / l.
  • the passivation composition contains Ti, Zr and / or Hf in complexed form, preferably in a concentration in the range from 20 to 500 mg / l, more preferably from 50 to 300 mg / l and particularly preferably from 50 to 150 mg / l (calculated as Ti, Zr and / or Hf), and optionally further metal ions in the form of water-soluble compounds. These are preferably fluoro complexes, more preferably hexafluorocomplexes.
  • the passivating composition then preferably comprises 10 to 500 mg / l, more preferably 15 to 100 mg / l, and most preferably 15 to 50 mg / l of free fluoride.
  • the passivating composition additionally contains at least one water-soluble compound selected from the water-soluble compounds of the metal ions of molybdenum, copper, in particular copper (II), silver, gold, palladium, tin and antimony as well as lithium, preferably of molybdenum and copper, in particular copper (II).
  • the water-soluble compounds are each present in a concentration in the following preferred ranges (in each case calculated as the corresponding metal):
  • the passivation composition contains, in addition to Ti, Zr and / or Hf in complexed form, in particular as fluorocomplexes, additionally at least one organosilane and / or at least one hydrolysis product thereof, ie an organosilanol, and / or at least one condensation product thereof, ie an organosiloxane / polyorganosiloxane, preferably in a concentration in the range from 5 to 200 mg / l, more preferably from 10 to 100 mg / l and particularly preferably from 20 to 80 mg / l (calculated as Si ).
  • the at least one organosilane preferably has at least one amino group. It is particularly preferred that one which can be hydrolyzed to an aminopropylsilanol and / or to 2-aminoethyl-3-amino-propyl-silanol and / or a bis (trimethoxysilylpropyl) amine.
  • the passivating composition additionally contains at least one water-soluble compound selected from the water-soluble compounds of the metal ions of molybdenum, copper, in particular copper (II), silver, gold, palladium, tin and antimony, and lithium, preferably of molybdenum and copper, in particular copper (II), and also at least one organosilane and / or at least one hydrolysis product thereof, ie an organosilanol, and / or at least one condensation product thereof, ie an organosiloxane / polyorganosiloxane, preferably in a concentration in the range from 5 to 200 mg / l, more preferably from 10 to 100 mg / l and particularly preferably from 20 to 80 mg / l (calculated as Si).
  • the water-soluble compounds are each present in a concentration in the following preferred ranges (II), silver, gold, palladium, tin and antimony, and lithium, preferably of molybdenum and copper, in particular copper (I
  • the method according to the invention for the anticorrosive treatment of composite metal structures assembled from metallic materials which at least partly also have aluminum surfaces is carried out after cleaning and activation of the metallic surfaces by first contacting the surfaces with the zinc phosphating composition of step (I), eg by spraying or dipping, at temperatures in the range of 20-65 ° C and for a time interval matched to the type of application.
  • step (I) zinc phosphating composition of step (I)
  • speck formation on the galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces is particularly pronounced in conventional immersion phosphating processes, so that the phosphating in step (I) of the process according to the invention is particularly suitable for phosphating plants which operate on the principle of the immersion process. since the speck formation in the method according to the invention is suppressed.
  • step (I) It is advantageous to first clean, in particular degrease, the composite metal construction prior to treatment with the zinc-phosphating composition in step (I) in an aqueous cleaning composition.
  • an acidic, neutral, alkaline or strongly alkaline cleaning composition it is possible in particular to use an acidic, neutral, alkaline or strongly alkaline cleaning composition, but optionally also an acidic or neutral pickling composition.
  • An alkaline or strongly alkaline cleaning composition has proven to be particularly advantageous.
  • the aqueous cleaning composition may contain, in addition to at least one surfactant, if desired, a scaffold and / or other additives such as e.g. Complexing agent included.
  • a scaffold and / or other additives such as e.g. Complexing agent included.
  • an activating cleaner is also possible.
  • the water may optionally also contain an additive dissolved in water, such as water.
  • an additive dissolved in water, such as water.
  • a nitrite or surfactant may be added.
  • the activation composition serves to deposit a plurality of ultrafine phosphate particles as seed crystals on the surface of the zinc and iron parts. These help in the subsequent process step, in contact with the Phosphatierzu- composition - preferably without interim flushing - form a particular crystalline phosphate layer with the highest possible number of densely arranged fine phosphate crystals or a largely closed phosphate layer on the parts of zinc and iron.
  • acidic or alkaline compositions based on titanium phosphate or zinc phosphate may be considered as activating compositions.
  • activating agents in particular titanium phosphate or zinc phosphate, in the cleaning composition, ie to carry out purification and activation in one step.
  • the composite metal construction can be provided with a basecoat, preferably with an organic dip paint, in particular an electrodeposition paint - preferably without prior oven drying of the According to the invention treated component.
  • a top coat can be applied, which may be a powder paint or a wet paint.
  • the present invention also relates to a zinc phosphating composition for selectively phosphating steel, galvanized and / or alloy galvanized steel surfaces in a metallic composite construction comprising a portion of aluminum, the zinc phosphating composition having a KCI addition free acid rating of at least 0.6 points and a pH preferably in the range of 2.5 to 3.5, and
  • the content of free fluoride is in the range of 10 to 200 mg / l, more preferably from 20 to 175 mg / l, more preferably from 20 to 150 mg / l, further preferably from 20 to 135 mg / l, further preferably from 20 to 120 mg / l, more preferably from 50 to 120 mg / l and most preferably from 70 to 120 mg / l.
  • (S value x T) / (F tot. X [B] x 1000) is in the range from 0.13 to 22.5, preferably from 0.2 to 15 and particularly preferably from 0.4 to 10, where " T “for the temperature / ° C,” F tot. Stands for the total fluoride content / (mol / l) and ,, [B] "for the concentration of the element boron / (mol / l).
  • the zinc phosphating composition according to the invention contains not more than 20 ppm, preferably not more than 15 ppm, more preferably not more than 10 ppm, more preferably not more than 5 ppm and most preferably not more than 1 ppm total of water-soluble Compounds of zirconium, titanium and / or hafnium based on the elements zirconium, titanium and / or hafnium and in particular no water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium.
  • the present invention also relates to a concentrate from which the zinc phosphating composition according to the invention can be obtained by dilution with a suitable solvent and / or dispersing medium, preferably with water, and, if appropriate, adjusting the pH.
  • a suitable solvent and / or dispersing medium preferably with water, and, if appropriate, adjusting the pH.
  • the dilution factor here is preferably between 2 and 100, preferably between 5 and 50.
  • the present invention relates to a corrosion-protected composite metal construction which contains at least one part of aluminum and at least one part of zinc and optionally another part of iron and is obtainable by the process according to the invention.
  • the composite metal structures protected against corrosion according to the method according to the invention are preferably used in the automotive supplier industry, in automotive production in body construction, in agricultural machinery, in shipbuilding, in the construction industry, and in the production of white goods.
  • the present invention will become apparent from the following non-limiting exemplary embodiments and comparative examples.
  • Aqueous zinc phosphating solutions were prepared, each containing a score of the free acid with KCl addition of 1.1 points, a total Fischer acid of 19.5 points, an S value of 0.056, and a pH in the range of 2.5 to 3.5.
  • Said phosphatizing solutions were nickel-free and each contained 15 g / l of phosphate ions calculated as P2O5, 0.8 g / l of zinc ions, 1.0 g / l of manganese ions, varying amounts of free fluoride (see Table 1) ), 1, 0 g / l of boron in the form and calculated as BF 4 and 34 mg / l of the accelerator hydrogen peroxide.
  • the phosphating solutions were brought to a temperature of 45 ° C.
  • test panels made of aluminum were sprayed uniformly with in each case one phosphating solution, rinsed and immersed at room temperature for 30 s in an acidic, aqueous passivation composition which contained 150 mg / l of H 2 ZrF 6 calculated as Zr. Without previous oven drying, the sheets were still provided with an electrodeposition paint and finally with a wet paint (Standardautomobillackied).
  • test panels were subjected to a 144-hour CASS test according to DIN EN ISO 9227, 2017-07 and a 1008-hour Filiform test according to DIN EN 3665, 1997-08.
  • Aqueous zinc phosphating solutions (ZPL Nos. 1-8) were prepared, each having a free acid score with KCI addition of 1.5 points.
  • Said phosphating solutions were nickel-free and contained in each case 15 g / l of phosphate ions calculated as P2O5, 0.8 g / l of zinc ions, 1.0 g / l of manganese ions, 100 mg / l of free fluoride and different amounts of sodium and potassium ions as well as either tetrafluoroborate or hexafluorosilicate.
  • the phosphating solutions were brought to a temperature of 45 ° C and stirred in a beaker by means of stirring at medium speed.
  • the dissolved concentrations of aluminum, silicon and boron were determined at the beginning (0 h) and after 24 h. As the concentration of dissolved aluminum dropped, this was due to precipitation in the form of cryolite. By contrast, the concentration of dissolved silicon decreased as a result of precipitation in the form of K2S1F6.

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Abstract

The present invention relates to a process for chemical pretreatment and selective phosphating of a composite metal construction containing at least one part made of aluminium and at least one part made of zinc and optionally a further part made of iron which comprises (I) in a first step the treatment of the composite metal construction with an aqueous zinc phosphating composition which effects on the parts made of zinc and iron the formation of a surface-covering crystalline zinc phosphate layer having a coating weight in the range from 0.5 to 5g/m2 but does not produce a zinc phosphate layer having a coating weight of at least 0.5g/m2 on the aluminium parts and subsequently - with an intermediate water washing cycle - comprises (II) in a second step the application of an aqueous acidic passivating composition having a pH in the range from 2.0 to 5.5 on the composite metal construction, wherein the acidic passivating composition removes from the parts made of zinc and iron not more than 50% of the crystalline zinc phosphate but forms a passive layer, which is not a surface-covering crystalline phosphate layer, on the aluminium parts, wherein the zinc phosphating composition in step (I) contains a content of sodium and/or potassium ions and of aluminium ions, wherein the zinc phosphating composition in step (I) has a temperature in the range from 20°C to 65°C and contains a content of free fluoride which is at least 5 mg/l but is not more than 200 mg/l, wherein the zinc phosphating composition contains at least 0.04 g/l but not more than 3.2 g/l of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF4 and wherein the pointage of the free acid with added KCl in the zinc phosphating composition is at least 0.6 points. The present invention further relates to a corresponding zinc phosphating composition, to a concentrate for the production thereof, to a corresponding composite metal construction and to the use thereof.

Description

Verfahren zur selektiven Phosphatierung einer Verbundmetallkonstruktion  Process for the selective phosphating of a composite metal construction
Die vorliegende Erfindung betrifft die korrosionsschützende Behandlung von Verbundmetallkon- struktionen enthaltend metallische Oberflächen von Aluminium, Zink und ggf. Eisen in einem mehrstufigen Verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die selektive Zinkphos- phatierung der Zink- und Eisenoberflächen der Verbundmetallkonstruktion, ohne dass signifi kante Mengen an Zinkphosphat auf den Aluminiumoberflächen abgeschieden werden. Auf diese Weise steht die Aluminiumoberfläche in einem nachfolgenden Verfahrensschritt für die Passivie- rung mit z.B. konventionellen sauren sowie ggf. silanhaltigen Passivierungszusammensetzungen zur Verfügung, die eine homogene, vor Korrosion schützende dünne Passivschicht generieren. The present invention relates to the corrosion-protective treatment of composite metal structures containing metallic surfaces of aluminum, zinc and possibly iron in a multi-stage process. The process according to the invention enables the selective zinc phosphating of the zinc and iron surfaces of the composite metal construction without depositing significant amounts of zinc phosphate on the aluminum surfaces. In this way, the aluminum surface is in a subsequent process step for passivation with e.g. conventional acidic and optionally silane-containing passivation compositions are available which generate a homogeneous, corrosion-protecting thin passive layer.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird zum einen die Ausbildung von Phosphatkristallnestern auf den Aluminiumoberflächen und zum anderen die Stippenbildung auf Zinkoberflächen unterbun- den. Vor allem wird aber die Kryolithfällung auf der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen, insbesondere auf deren Aluminiumteilen, sowie vorzugweise die Vergiftung des Phosphatierba- des durch Titan, Zirkonium und/oder Hafnium vermindert. In the process according to the invention, on the one hand, the formation of phosphate crystal nests on the aluminum surfaces and, on the other hand, the formation of specks on zinc surfaces is prevented. Above all, however, the cryolite precipitation on the surface of the composite metal structures, in particular on their aluminum parts, and preferably the poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium, are reduced.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Zinkphosphatierungszusammen- setzung enthaltend wasserlösliche anorganische Verbindungen von Bor in einer Menge hinrei chend zur Unterdrückung der Stippenbildung, die jedoch keine Werte überschreitet, für die die Zinkphosphatierung ihre Selektivität für die Zink- und Eisenoberflächen der Verbundmetallkon- struktion verliert. Accordingly, the present invention also relates to a zinc phosphating composition containing water-soluble inorganic compounds of boron in an amount sufficient to suppress speckling but which does not exceed values for which the zinc phosphating loses its selectivity for the zinc and iron surfaces of the composite metal construction.
Auf dem für die vorliegende Erfindung besonders relevanten Gebiet der automobilen Fertigung werden im zunehmenden Maße verschiedene metallische Werkstoffe eingesetzt und in Verbund- Strukturen zusammengefügt. Im Karosseriebau werden dabei nach wie vor überwiegend ver- schiedenste Stähle wegen ihrer spezifischen Materialeigenschaften verwendet, aber auch zuneh- mend Leichtmetalle wie Aluminium, die für eine erhebliche Gewichtsreduzierung der gesamten Karosserie besonders bedeutend sind. Um dieser Entwicklung Rechnung zu tragen, gilt es, neue Konzepte für den Karosserieschutz zu entwickeln oder bestehende Verfahren und Zusammen- setzungen zur korrosionsschützenden Behandlung der Rohkarosserie weiter zu entwickeln. In the field of automotive production, which is particularly relevant to the present invention, various metallic materials are increasingly being used and joined together in composite structures. In car body construction, a large variety of steels are still used because of their specific material properties, but also increasingly light metals such as aluminum, which are particularly significant for a considerable weight reduction of the entire body. In order to take account of this development, it is necessary to develop new concepts for body protection or to further develop existing processes and compositions for the corrosion protection treatment of the bodyshell.
Daher besteht ein Bedarf nach verbesserten Vorbehandlungsverfahren komplexer Bauteile wie beispielsweise Automobilkarosserien, die neben Teilen aus Aluminium solche aus Stahl und ge- gebenenfalls verzinktem Stahl enthalten. Als Ergebnis der gesamten Vorbehandlung soll auf allen auftretenden Metalloberflächen eine Konversionsschicht oder eine Passivierungsschicht erzeugt werden, die sich als korrosionsschützende Lackgrundlage, insbesondere vor einer kathodischen Elektrotauchlackierung, eignet. There is therefore a need for improved pretreatment processes of complex components, such as automobile bodies, which, in addition to parts made of aluminum, contain those made of steel and, if necessary, galvanized steel. As a result of the entire pretreatment, a conversion layer or a passivation layer is to be produced on all metal surfaces that occur, which is suitable as a corrosion-protecting lacquer base, in particular before a cathodic electrodeposition coating.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 19735314 schlägt ein zweistufiges Verfahren vor, in dem zunächst eine selektive Phosphatierung der Stahl- und verzinkten Stahloberflächen einer eben- falls Aluminiumoberflächen aufweisenden Karosserie erfolgt und anschließend eine Behandlung der Karosserie mit einer Passivierungslösung zur korrosionsschützenden Behandlung der Alumi- niumteile der Karosserie. Gemäß der dort offenbarten Lehre wird die selektive Phosphatierung dadurch erreicht, dass die Beizwirkung der Phosphatierungslösung herabgesetzt wird. Hierfür lehrt die DE 19735314 Phosphatierungslösungen mit einem Gehalt an freiem Fluorid von weniger als 100 ppm, wobei die Quelle des freien Fluorids ausschließlich von wasserlöslichen komplexen Fluoriden, insbesondere von Hexafluorosilikaten in einer Konzentration von 1 bis 6 g/l gebildet wird. Im Stand der Technik sind andere zweistufige Vorbehandlungsverfahren bekannt, die ebenfalls als Konzept die Abscheidung einer kristallinen Phosphatschicht auf den Stahl- und gegebenen- falls verzinkten und legierungsverzinkten Stahloberflächen im ersten Schritt und die Passivierung der Aluminiumoberflächen in einem weiteren nachfolgenden Schritt verfolgen. Diese Verfahren sind in den Schriften WO 1999/012661 und WO 2002/066702 offenbart. Grundsätzlich werden die dort offenbarten Verfahren so durchgeführt, dass in einem ersten Schritt eine selektive Phos- phatierung der Stahl- oder verzinkten Stahloberflächen erfolgt, die auch bei der Nachpassivierung in einem zweiten Verfahrensschritt erhalten bleibt, während auf den Aluminiumoberflächen keine Phosphatkristalle gebildet werden. Die selektive Phosphatierung der Stahl- und verzinkten Stahl- oberflächen gelingt durch eine temperaturabhängige Begrenzung des Anteils an freien Fluorid- Ionen in den Phosphatierungslösungen, deren freie Säuregehalte in einem Bereich von 0 bis 2,5 Punkten eingestellt sind. German published patent application DE 19735314 proposes a two-stage process in which initially a selective phosphating of the steel and galvanized steel surfaces of a likewise aluminum surfaces having body and then treatment of the body with a Passivierungslösung for corrosion-protective treatment of Alumi- niumteile the body. According to the teaching disclosed therein, the selective phosphating is achieved by decreasing the pickling effect of the phosphating solution. For this purpose, DE 19735314 teaches phosphating solutions with a free fluoride content of less than 100 ppm, wherein the source of the free fluoride is formed exclusively by water-soluble complex fluorides, in particular hexafluorosilicates in a concentration of 1 to 6 g / l. The prior art discloses other two-stage pretreatment processes which also conceptually follow the deposition of a crystalline phosphate layer on the steel and optionally galvanized and alloy-galvanized steel surfaces in the first step and the passivation of the aluminum surfaces in a further subsequent step. These methods are disclosed in the documents WO 1999/012661 and WO 2002/066702. In principle, the processes disclosed therein are carried out in such a way that, in a first step, selective phosphating of the steel or galvanized steel surfaces takes place, which is also retained in the post-passivation in a second process step, while no phosphate crystals are formed on the aluminum surfaces. The selective phosphating of the steel and galvanized steel surfaces is achieved by a temperature-dependent limitation of the proportion of free fluoride ions in the phosphating solutions, whose free acid contents are set in a range of 0 to 2.5 points.
In der internationalen Anmeldung WO 2008/055726 ist ein zumindest einstufiges Verfahren zur selektiven Phosphatierung von Stahl- und verzinkten Stahloberflächen einer Verbundkonstruk- tion, die Aluminiumteile umfasst, offenbart. Diese Veröffentlichungsschrift lehrt Phosphatierungs- lösungen enthaltend wasserlösliche anorganische Verbindungen der Elemente Zirkonium und Ti- tan, deren Anwesenheit die Phosphatierung der Aluminiumoberflächen erfolgreich unterbindet. The international application WO 2008/055726 discloses an at least one-step process for the selective phosphating of steel and galvanized steel surfaces of a composite construction comprising aluminum parts. This publication teaches phosphating solutions containing water-soluble inorganic compounds of the elements zirconium and titanium, the presence of which successfully prevents the phosphating of the aluminum surfaces.
Die europäische Anmeldung EP 2588646 offenbart ein Verfahren zur selektiven Phosphatierung von Stahl und verzinktem Stahl bei metallischen Bauteilen, die auch Aluminiumoberflächen auf- weisen. Mittels dieses Verfahrens wird zudem die Entstehung von Phosphatkristallnestern auf den Aluminiumoberflächen sowie von Stippen auf den verzinkten Stahloberflächen vermieden. Hierzu wird der Zinkphosphatierungszusammensetzung Silizium in Form wasserlöslicher anor- ganischer Verbindungen zugesetzt. European application EP 2588646 discloses a process for the selective phosphating of steel and galvanized steel in metallic components which also have aluminum surfaces. This process also avoids the formation of phosphate crystal nests on the aluminum surfaces and specks on the galvanized steel surfaces. For this purpose, silicon is added to the zinc phosphating composition in the form of water-soluble inorganic compounds.
Ausgehend von diesem Stand der Technik gilt es, die selektive Phosphatierung von Stahl und verzinktem Stahl bei der korrosionsschützenden Behandlung von in Mischbauweise zusammen- gesetzten metallischen Bauteilen, d.h. Verbundmetallkonstruktionen, die Aluminiumoberflächen aufweisen, dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Verbesserung der Verfahrensökonomie während der Phosphatierung durch eine gezielte Kontrolle der die Selektivität steuernden Badpa- rameter erzielt wird. Hierzu gehört hinsichtlich der Qualität der korrosionsschützenden Behand- lung von Verbundmetallkonstruktionen neben der Vermeidung der Entstehung von Phosphatkris- tallnestern auf den Aluminiumoberflächen und von Stippen auf den verzinkten Stahloberflächen insbesondere die Verminderung der Kryolithfällung auf der Oberfläche der metallischen Bauteile, insbesondere auf den Aluminiumoberflächen, sowie vorzugsweise der Vergiftung des Phospha- tierbades durch Titan, Zirkonium und/oder Hafnium. Starting from this prior art, the selective phosphating of steel and galvanized steel in the anticorrosive treatment of mixed metallic components, i. E. To further develop composite metal structures having aluminum surfaces in such a way that an improvement of the process economy during the phosphating is achieved by a targeted control of the selectivity-controlling Badpa- parameters. In addition to avoiding the formation of phosphate crystal nests on the aluminum surfaces and of specks on the galvanized steel surfaces, in particular the reduction of the cryolite precipitation on the surface of the metallic components, in particular on the aluminum surfaces, and preferably also with regard to the quality of the corrosion-protective treatment of composite metal constructions poisoning of the phosphatizing bath with titanium, zirconium and / or hafnium.
Unter„Phosphatkristallnestern“ versteht der Fachmann die vereinzelte und lokal begrenzte Ab- scheidung von Phosphatkristallen auf Metalloberflächen (hier: Aluminiumoberflächen). Derartige "Kristallnester" werden von einer nachfolgenden Lackgrundierung eingeschlossen und stellen In- homogenitäten in der Beschichtung dar, die sowohl den gleichmäßigen optischen Eindruck der lackierten Oberflächen stören als auch punktuelle Lackschädigungen hervorrufen können. The term "phosphate crystal nests" is understood by the person skilled in the art to mean the isolated and locally limited deposition of phosphate crystals on metal surfaces (here: aluminum surfaces). Such "crystal nests" are trapped by a subsequent coating primer and represent in-homogeneities in the coating, which both disturb the uniform visual impression of the painted surfaces and can also cause punctiform paint damage.
Unter„Stippenbildung“ versteht der Fachmann in der Phosphatierung das Phänomen der lokalen Abscheidung von amorphem, weißem Zinkphosphat in einer ansonsten kristallinen Phosphat- schicht auf den behandelten Zinkoberflächen bzw. auf den behandelten verzinkten oder legie- rungsverzinkten Stahloberflächen. Die Stippenbildung wird dabei hervorgerufen durch eine lokal erhöhte Beizrate des Substrats. Derartige Punktdefekte in der Phosphatierung können Ausgangspunkt für die korrosive Enthaftung nachträglich aufgebrachter organischer Lacksys- teme sein, so dass das Auftreten von Stippen in der Praxis weitgehend zu vermeiden ist. By "speckling", one skilled in the phosphating art understands the phenomenon of local deposition of amorphous, white zinc phosphate in an otherwise crystalline phosphate layer on the treated zinc surfaces or on the treated galvanized or alloy galvanized steel surfaces. The speckling is caused by a locally increased pickling rate of the substrate. Such point defects in the phosphating can Starting point for the corrosive delamination of subsequently applied organic paint systems, so that the occurrence of specks in practice is largely to be avoided.
Die Kryolithfällung (Abscheidung von festem NaßAIFe und/oder K3AIF6) auf der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen, insbesondere auf den Aluminiumteilen, bewirkt eine schmiergel- papierartige Beschaffenheit dieser Oberfläche, die unerwünscht ist, da sie sich bis in die Oberflä- che der fertig lackierten Konstruktionen fortsetzt. Das Ergebnis sind Lackierstörungen, die sich nur mit großem Aufwand durch z.B. Schleifen der betroffenen Bereiche beseitigen lassen Dies ist natürlich mit entsprechendem Arbeitsaufwand sowie höheren Kosten verbunden. The cryolite precipitation (deposition of solid Na ß AIFe and / or K3AIF6) on the surface of the composite metal structures, in particular on the aluminum parts, causes a lubricating paper-like nature of this surface, which is undesirable because they are down to the surface of the finished painted Constructions continues. The result is painting defects that can only be eliminated with great effort by, for example, grinding the affected areas. This, of course, involves corresponding work effort and higher costs.
Die Kryolithfällung läuft nach der folgenden Formel ab: The cryolite precipitation takes place according to the following formula:
3 Na+ (aq) + Al3+ (aq) + 6 F (aq)— > Na3AIF6 (s) J. bzw. 3 Na + (aq) + Al 3+ (aq) + 6 F (aq) -> Na 3 AIF 6 (s) or J.
3 K+ (aq) + Al3+ (aq) + 6 F~ (aq) -> K3AIF6 (s) j. 3 K + (aq) + Al 3+ (aq) + 6 F ~ (aq) -> K 3 AIF 6 (s) j.
Die Natrium-Ionen in der Phosphatierzusammensetzung stammen dabei aus Zusätzen wie ins- besondere Additiven und/oder Beschleunigern. Als Additive sind hier vor allem Natriumfluorid, Natriumnitrat, Natriumphosphat sowie Natriumhydroxid zu nennen als Beschleuniger vor allem Natriumnitrit. Entsprechendes gilt für die Kalium-Ionen. Diese Zusätze werden je nach Situation und vorliegenden Badparametern dem Bad zugefügt. Die Aluminium-Ionen wurden hingegen im sauren Milieu der Phosphatierbadzusammensetzung aus den Aluminiumteilen der Verbundme- tallkonstruktionen herausgebeizt. The sodium ions in the phosphating composition originate from additives such as, in particular, additives and / or accelerators. As additives here are mainly sodium fluoride, sodium nitrate, sodium phosphate and sodium hydroxide to name as accelerators, especially sodium nitrite. The same applies to the potassium ions. These additives are added to the bath depending on the situation and available bathing parameters. In contrast, the aluminum ions were leached out of the aluminum parts of the composite metal constructions in the acidic environment of the phosphating bath composition.
Eine bestimmte Mindestmenge an freiem Fluorid (Fluorid-Ionen) im Phosphatierbad ist notwen- dig, um eine hinreichende Abscheidungskinetik für die Zinkphosphatschicht auf den Oberflächen von Eisen und Zink der Verbundmetallkonstruktion zu gewährleisten, da insbesondere durch die simultane Behandlung der Aluminiumoberflächen der Verbundmetallkonstruktion Aluminium-Io- nen in die Zinkphosphatierungszusammensetzung gelangen (siehe oben), die wiederum in un- komplexierter Form die Ausbildung einer gleichmäßigen, homogenen Zinkphosphatschicht auf den Eisen- und Zinkteilen der Verbundkonstruktion stören oder sogar verhindern. Das freie Fluo- rid kann hierbei auch aus Fluorokomplexen stammen, aus denen es in Gleichgewichtsreaktionen freigesetzt wird. A certain minimum amount of free fluoride (fluoride ions) in the phosphating bath is necessary to ensure adequate deposition kinetics for the zinc phosphate layer on the surfaces of iron and zinc of the composite metal structure, in particular because of the simultaneous treatment of the aluminum surfaces of the composite metal structure aluminum Io - enter the zinc phosphating composition (see above), which in turn, in an uncomplexed form, interferes with or even prevents the formation of a uniform, homogeneous zinc phosphate layer on the iron and zinc parts of the composite construction. The free fluoride can also originate from fluoro complexes, from which it is released in equilibrium reactions.
Je höher nun aber der Gehalt an freiem Fluorid - bei gegebenem Natrium/Kalium- und Alumini- umgehalt - an der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen ist, desto stärker ist die resultie- rende Kryolithfällung. However, the higher the content of free fluoride - at a given sodium / potassium and aluminum content - at the surface of the composite metal constructions, the stronger the resulting cryolite precipitation.
Eine Vergiftung des Phosphatierbades durch Titan, Zirkonium und/oder Hafnium kann ihre Ursa- che vor allem in verkrusteten Förderanlagen für die Verbundmetallkonstruktionen oder in vorpas- sivierten Aluminiumteilen der Konstruktionen haben. A poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium may be due in particular to encrusted conveyor systems for the composite metal constructions or in pre-adjusted aluminum parts of the constructions.
Die Krusten (z. B. Phosphatkrusten oder nicht eingebrannte Lackschichten) auf den Förderanla- gen enthalten Titan, Zirkonium und/oder Hafnium. Letztere stammen aus der der Phosphatierung (vgl. Schritt (I)) der Verbundmetallkonstruktionen nachfolgenden Passivierung (vgl. Schritt (II)) mit Titan, Zirkonium und/oder Hafnium enthaltenden wasserlöslichen Verbindungen und werden von den Krusten aufgrund ihrer Porosität aufgenommen. Da die Förderanlagen im Kreis laufen, wer- den die im Passivierungsbad mit Titan, Zirkonium und/oder Hafnium beaufschlagten Krusten im Phosphatierbad wieder der sauren Phosphatier-zusammensetzung ausgesetzt. Titan, Zirkonium und/oder Hafnium lösen sich dort wieder teilweise zurück. Die Aluminiumteile von Verbundmetallkonstruktionen sind oft vorpassiviert, d.h. sie sind bereits mit einer Titan, Zirkonium und/oder Hafnium enthaltende Passivierschicht versehen, die bereits vom Lieferanten der Aluminiumteile auf diese aufgebracht wurde. The crusts (eg phosphate crusts or non-baked coating layers) on the conveyor systems contain titanium, zirconium and / or hafnium. The latter are derived from the phosphatization (see step (I)) of the composite metal constructions subsequent passivation (see step (II)) with titanium, zirconium and / or hafnium-containing water-soluble compounds and are absorbed by the crusts due to their porosity. Since the conveyors run in a circle, the crusts in the passivation bath, which are exposed to titanium, zirconium and / or hafnium, are again exposed to the acid phosphating composition in the phosphating bath. Titanium, zirconium and / or hafnium partially dissolve there. The aluminum parts of composite metal constructions are often pre-passivated, ie they are already provided with a passivation layer containing titanium, zirconium and / or hafnium, which has already been applied to them by the supplier of the aluminum parts.
In beiden Fällen kommt es im fluoridhaltigen Phosphatierbad zu einer Komplexierung und somit Herauslösung von Titan, Zirkonium und/oder Hafnium aus den Krusten bzw. der Vorpassivierung. Folglich reichert sich Titan, Zirkonium und/oder Hafnium im Phosphatierbad an. Auf den Alumini- umteilen der Verbundmetallkonstruktionen kann es hierdurch zur Abscheidung schwarzer und abwischbarer Schichten kommen, bei denen es sich um amorphes Zinkphosphat handelt. Be- sagte Schichten können später zu Störungen im Lack führen und auch den Korrosionsschutz verringern. In both cases, it comes in the fluoride-containing phosphating complexing and thus dissolution of titanium, zirconium and / or hafnium from the crusts and the pre-passivation. Consequently, titanium, zirconium and / or hafnium accumulates in the phosphating bath. On the aluminum parts of the composite metal constructions, this can lead to the deposition of black and wipeable layers, which are amorphous zinc phosphate. Said layers can later lead to defects in the paint and also reduce corrosion protection.
Diese zuvor beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur chemischen Vorbehandlung selektiven Phosphatierung einer Verbundmetallkonstruktion gelöst, die mindes- tens ein Teil aus Aluminium sowie mindestens ein Teil aus Zink sowie ggf. ein weiteres Teil aus Eisen enthält, das This object described above is achieved according to the invention by a process for the chemical pretreatment of selective phosphating of a composite metal construction which contains at least one part of aluminum and at least one part of zinc and optionally a further part of iron which
(I) in einem ersten Schritt die Behandlung der Verbundmetallkonstruktion mit einer wäss- rigen Zinkphosphatierungszusammensetzung, die auf den Teilen aus Zink und Eisen die Bildung einer oberflächendeckenden kristallinen Zinkphosphatschicht mit einem Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m2 bewirkt, jedoch keine Zinkphos- phatschicht mit einem Beschichtungsgewicht von zumindest 0,5 g/m2 auf den Alumi- niumteilen erzeugt, umfasst und anschließend - mit dazwischenliegendem Wasser- spülgang -(I) in a first step, the treatment of the composite metal construction with an aqueous zinc phosphating composition which on the parts of zinc and iron causes the formation of a surface-covering crystalline zinc phosphate layer having a coating weight in the range of 0.5 to 5 g / m 2 does not produce a zinc phosphate layer with a coating weight of at least 0.5 g / m 2 on the aluminum parts, and then - with intermediate rinsing with water -
(II) in einem zweiten Schritt die Aufbringung einer wässrigen sauren Passivierungszu- sammensetzung, die einen pH-Wert im Bereich von 2,0 bis 5,5 aufweist, auf die Ver- bundmetallkonstruktion umfasst, wobei die saure Passivierungszusammensetzung auf den Teilen aus Zink und Eisen nicht mehr als 50 % des kristallinen Zinkphosphats ablöst, jedoch eine Passivschicht auf den Aluminiumteilen bildet, die keine oberflä- chendeckende kristalline Phosphatschicht darstellt, wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) einen Gehalt an Natrium- und/oder Kalium-Ionen sowie an Aluminium-Ionen enthält, (II) in a second step comprises applying to the composite metal structure an aqueous acidic passivating composition having a pH in the range of 2.0 to 5.5, the acidic passivating composition on the parts of zinc and Iron does not dissolve more than 50% of the crystalline zinc phosphate, but forms a passive layer on the aluminum parts which does not constitute a surface-covering crystalline phosphate layer, the zinc phosphating composition in step (I) containing sodium and / or potassium ions and aluminum Contains ions,
wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung im Schritt (I) eine Temperatur im Bereich von 20 bis 65 °C aufweist und einen Gehalt an freiem Fluorid enthält, der zumindest 5 mg/l be- trägt, aber nicht größer als 200 mg/l ist,  wherein the zinc phosphating composition in step (I) has a temperature in the range of 20 to 65 ° C and contains a content of free fluoride which is at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l,
wobei in der Zinkphosphatierungszusammensetzung zumindest 0,04 g/l, aber nicht mehr als 3,2 g/l an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen berechnet als BF4 enthalten sind, und being calculated in the Zinkphosphatierungszusammensetzung at least 0.04 g / l but not more than 3.2 g / l of boron in the form of water-soluble inorganic compounds as BF 4 are included, and
wobei die Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz in der Zinkphosphatierungszusammen- setzung zumindest 0,6 Punkte beträgt.  wherein the score of the free acid with KCI addition in the zinc phosphating composition is at least 0.6 points.
Definitionen: definitions:
Eine„Verbundmetallkonstruktion“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein in Mischbauweise zusammengesetztes metallisches Bauteil, insbesondere eine Karosserie. Dabei kann die Ver- bundmetallkonstruktion neben Oberflächen aus Zink, Oberflächen aus Aluminium sowie gegebe- nenfalls Oberflächen aus Eisen auch Oberflächen aus anderen Metallen und/oder Oberflächen aus Nichtmetallen, insbesondere aus Kunststoffen, aufweisen. Erfindungsgemäß werden unter dem Material„Aluminium“ auch seine Legierungen verstanden. Gleichzeitig umfasst das Material Zink erfindungsgemäß auch Zinklegierungen, bspw. Zinkmag- nesiumlegierungen, sowie verzinkten Stahl und legierungsverzinkten Stahl, während durch die Nennung von Eisen auch Eisenlegierungen, insbesondere Stahl, miteingeschlossen sind. Legie- rungen der vorgenannten Materialien weisen einen Fremdatomanteil von weniger als 50 Gew.-% auf. A "composite metal construction" in the sense of the present invention is a mixed component metallic component, in particular a body. In addition to surfaces made of zinc, surfaces of aluminum and, if appropriate, surfaces of iron, the composite metal construction may also have surfaces of other metals and / or surfaces of non-metals, in particular of plastics. According to the invention, the material "aluminum" also means its alloys. At the same time, according to the invention, the material zinc also comprises zinc alloys, for example zinc-magnesium alloys, and galvanized steel and alloy-galvanized steel, while the inclusion of iron also includes iron alloys, in particular steel. Alloys of the aforementioned materials have a Fremdatomanteil of less than 50 wt .-%.
Unter einer„wässrigen Zusammensetzung“ wird vorliegend eine Lösung oder Dispersion verstan- den, die zum überwiegenden Teil, d.h. zu mehr als 50 Gew.-%, bevorzugt zu mehr als 70 Gew.- %, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtheit der enthaltenen Lösungsmittel, Dispersionsmedien) Wasser als Lösungsmittel bzw. Dispersionsmedium enthält. Die wässrige Zusammensetzung kann also neben gelösten auch dispergierte Bestandteile ent- halten. Vorzugsweise handelt es sich bei ihr aber um eine Lösung, d.h. um eine solche Zusam- mensetzung, die nur geringe Mengen dispergierter Bestandteile, vorzugsweise überhaupt keine dispergierten Bestandteile enthält, sondern nur bzw. nahezu nur gelöste Bestandteile. By an "aqueous composition" herein is meant a solution or dispersion which, for the most part, i. to more than 50 wt .-%, preferably more than 70% by weight, particularly preferably more than 90 wt .-% (based on the totality of the solvents contained, dispersion media) contains water as a solvent or dispersion medium. The aqueous composition can therefore contain not only dissolved but also dispersed constituents. Preferably, however, it is a solution, i. to such a composition containing only small amounts of dispersed ingredients, preferably no dispersed ingredients at all, but only or almost only dissolved components.
Eine„Passivschicht“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine passivierende, d.h. vor Korro- sion schützende, anorganische oder gemischt anorganisch-organische Dünnfilmbeschichtung, die keine geschlossene kristalline Phosphatschicht ist. Solche Passivschichten können beispiels- weise aus oxidischen Verbindungen von Titan-, Zirkonium und/oder Hafnium bestehen. A "passive layer" in the sense of the present invention is a passivating, i. Corrosion-protective, inorganic or mixed inorganic-organic thin-film coating, which is not a closed crystalline phosphate layer. Such passive layers may consist, for example, of oxide compounds of titanium, zirconium and / or hafnium.
Erfindungsgemäß sind mit„wasserlöslichen Verbindungen“ sowohl eine wasserlösliche Verbin- dung als auch zwei oder mehr wasserlösliche Verbindungen gemeint. According to the invention, by "water-soluble compounds" is meant both a water-soluble compound and two or more water-soluble compounds.
Die Forderung, dass sich auf den Aluminiumteilen im Behandlungsschritt (I) keine Zinkphosphat- schicht bilden darf, ist so zu verstehen, dass dort keine geschlossene und versiegelte kristalline Schicht entsteht. Diese Bedingung ist zumindest dann erfüllt, wenn die flächenbezogene Masse von auf den Aluminiumteilen abgeschiedenem Zinkphosphat weniger als 0,5 g/m2 beträgt. Unter Aluminiumteilen werden im Kontext der vorliegenden Erfindung Bleche und Bauteile aus Alumi- nium und/oder Legierungen von Aluminium verstanden. The requirement that no zinc phosphate layer may form on the aluminum parts in treatment step (I) is to be understood as meaning that no closed and sealed crystalline layer is formed there. This condition is at least satisfied when the basis weight of zinc phosphate deposited on the aluminum parts is less than 0.5 g / m 2 . In the context of the present invention, aluminum parts are understood as meaning sheets and components made of aluminum and / or alloys of aluminum.
Die Ausbildung einer geschlossenen und kristallinen Zinkphosphatschicht auf den Stahl-, verzink- ten und/oder legierungsverzinkten Stahloberflächen ist hingegen unbedingt erforderlich und kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren. Hierfür werden auf diesen Oberflächen der Verbundmetallkonstruktion im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens Zinkphosphat- schichten mit einem flächenbezogenen Beschichtungsgewicht von vorzugsweise zumindest 1 ,0 g/m2, besonders bevorzugt von zumindest 2,0 g/m2, aber vorzugsweise nicht mehr als 4,0 g/m2 abgeschieden. On the other hand, the formation of a closed and crystalline zinc phosphate layer on the steel, galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces is absolutely necessary and characterizes the process according to the invention. For this purpose, the composite metal structure in step (I) of the present process zinc phosphate layers with an area-related coating weight of preferably at least 1 on these surfaces, 0 g / m 2, more preferably of at least 2.0 g / m 2, but preferably not more than 4.0 g / m 2 deposited.
Die Schichtauflage an Zinkphosphat wird für alle Oberflächen der Verbundmetallkonstruktion mit Hilfe gravimetrischer Differenzwägung auf Testblechen der einzelnen metallischen Materialien der jeweiligen Verbundmetallkonstruktion bestimmt. Dabei werden Stahlbleche unmittelbar nach einem Schritt (I) für 5 Minuten mit einer wässrigen Lösung von 9 Gew.-% EDTA, 8,7 Gew.-% NaOH und 0,4 Gew.-% Triethanolamin bei einer Temperatur von 70 °C in Kontakt gebracht und auf diese Weise von der Zinkphosphatschicht befreit. Analog wird zur Bestimmung der Zinkphos- phatschichtauflage auf verzinkten oder legierungsverzinkten Stahlblechen ein entsprechendes Testblech unmittelbar nach einem Schritt (I) für 4 Minuten mit einer wässrigen Lösung von 20 g/l (NH4)2Cr207 und 27,5 Gew.-% NH3 bei einer Temperatur von 25 °C in Kontakt gebracht und auf diese Weise von der Zinkphosphatschicht befreit. Aluminiumbleche hingegen werden unmittelbar nach einem Schritt (I) für 15 Minuten mit einer wässrigen 65 Gew.-%igen HNO3 Lösung bei einer Temperatur von 25 °C in Kontakt gebracht und entsprechend von Zinkphosphat-Anteilen befreit. Die Differenz des Gewichtes der trockenen Me- tallbleche nach dieser jeweiligen Behandlung zum Gewicht desselben trockenen unbehandelten Metallbleches unmittelbar vor dem Schritt (I) entspricht der Schichtauflage an Zinkphosphat ge- mäß dieser Erfindung. The coating of zinc phosphate is determined for all surfaces of the composite metal construction by means of gravimetric differential weighing on test plates of the individual metallic materials of the respective composite metal construction. In this case, steel sheets immediately after a step (I) for 5 minutes with an aqueous solution of 9 wt .-% EDTA, 8.7 wt .-% NaOH and 0.4 wt .-% triethanolamine at a temperature of 70 ° C in Contact and freed in this way from the zinc phosphate layer. Analogously, to determine the zinc phosphate layer coating on galvanized or alloy-galvanized steel sheets, a corresponding test sheet is immediately after one step (I) for 4 minutes with an aqueous solution of 20 g / l (NH 4) 2Cr 2 0 7 and 27.5 wt .-%. NH3 brought at a temperature of 25 ° C in contact and freed in this way from the zinc phosphate layer. By contrast, aluminum sheets are brought into contact with an aqueous 65% strength by weight HNO 3 solution at a temperature of 25 ° C. for 15 minutes immediately after step (I) and are freed from zinc phosphate portions accordingly. The difference in weight of the dry metal sheets after this respective treatment for weight of the same dry untreated metal sheet immediately before the step (I) corresponds to the coating of zinc phosphate according to this invention.
Das erfindungsgemäße Erfordernis, dass im Schritt (II) nicht mehr als 50 % der kristallinen Zink- phosphatschicht auf den Stahl- und verzinkten und/oder legierungsverzinkten Stahloberflächen aufgelöst wird, kann ebenfalls anhand von Testblechen der einzelnen metallischen Materialien der jeweiligen Verbundmetallkonstruktion nachvollzogen werden. Hierzu werden die gemäß Schritt (II) des erfindungsgemäßen Verfahrens phosphatierten Testbleche von Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl nach einem Spülschritt mit entionisiertem Wasser mit Pressluft trocken geblasen und anschließend gewogen. The requirement according to the invention that in step (II) not more than 50% of the crystalline zinc phosphate layer is dissolved on the steel and galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces can also be reconstructed on the basis of test sheets of the individual metallic materials of the respective composite metal construction. For this purpose, the test panels of steel, galvanized or alloy-galvanized steel phosphated according to step (II) of the process according to the invention are blown dry with compressed air after a rinsing step with deionized water and then weighed.
Dasselbe Testblech wird nun gemäß Schritt (II) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der sau- ren Passivierungszusammensetzung in Kontakt gebracht, danach mit entionisiertem Wasser ge- spült, mit Pressluft trocken geblasen und anschließend wiederum gewogen. Die Zinkphosphatie- rung desselben Testbleches wird sodann mit einer wässrigen Lösung von 9 Gew.-% EDTA, 8,7 Gew.-% NaOH und 0,4 Gew.-% Triethanolamin bzw. mit einer wässrigen Lösung von 20 g/l (NH4)2Cr207 und 27,5 Gew.-% NH3 wie zuvor beschrieben vollständig entfernt und das getrock- nete Testblech ein weiteres Mal gewogen. Aus den Wägungsdifferenzen des Testbleches wird nun der prozentuale Verlust an Phosphatschicht im Schritt (II) des erfindungsgemäßen Verfah- rens bestimmt. The same test sheet is then brought into contact with the acidic passivation composition in accordance with step (II) of the process according to the invention, then rinsed with deionized water, blown dry with compressed air and then weighed again. The zinc phosphating of the same test sheet is then treated with an aqueous solution of 9% by weight EDTA, 8.7% by weight NaOH and 0.4% by weight triethanolamine or with an aqueous solution of 20 g / l (NH 4 ) 2 Cr 2 0 7 and 27.5 wt .-% NH 3 completely removed as described above and weighed the dried test sheet once more. From the weighing differences of the test sheet, the percentage loss of phosphate layer in step (II) of the method according to the invention is now determined.
Die Freie Säure mit KCI-Zusatz (FS, KCl) der Zinkphosphatierungszusammensetzung in Punkten im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wie folgt bestimmt (siehe: W. Rausch "Die Phosphatierung von Metallen", Eugen G. Leuze Verlag, 3. Auflage, 2005, Kapitel 8.1 , S. 333- 334): The free acid with KCI additive (FS, KCl) of the zinc phosphating composition in points in step (I) of the method according to the invention is determined as follows (see: W. Rausch "The phosphating of metals", Eugen G. Leuze Verlag, 3rd edition , 2005, Chapter 8.1, pp. 333-334):
10 ml der Phosphatierzusammensetzung werden in ein geeignetes Gefäß, beispielsweise einen 300 ml-Erlenmeyerkolben pipettiert. Enthält die Phosphatierzusammensetzung Komplexfluoride, werden der Probe noch 6-8 g Kaliumchlorid zugegeben. Sodann wird unter Verwendung eines pH-Meters und einer Elektrode mit 0,1 M NaOH bis zu einem pH-Wert von 4,0 titriert. Die dabei verbrauchte Menge an 0,1 M NaOH in ml pro 10 ml der Phosphatierzusammensetzung ergibt den Wert der Freien Säure mir KCI-Zusatz (FS, KCl) in Punkten. 10 ml of the phosphating composition are pipetted into a suitable vessel, for example a 300 ml Erlenmeyer flask. If the phosphating composition contains complex fluorides, 6-8 g of potassium chloride are added to the sample. Then, using a pH meter and an electrode, it is titrated with 0.1 M NaOH to a pH of 4.0. The consumed amount of 0.1 M NaOH in ml per 10 ml of the phosphating composition gives the value of the free acid with KCI additive (FS, KCl) in points.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung im Schritt (I) weist bevorzugt eine Temperatur im Bereich von 30 bis 60 °C, besonders bevorzugt von 35 bis 55 °C auf. The zinc phosphating composition in the step (I) preferably has a temperature in the range of 30 to 60 ° C, more preferably 35 to 55 ° C.
Die Konzentration an freiem Fluorid in der Zinkphosphatierungszusammensetzung wird im erfin- dungsgemäßen Verfahren mittels eines potentiometrischen Verfahrens bestimmt. Dabei wird ein Probevolumen der Zinkphosphatierungszusammensetzung entnommen und die Aktivität der freien Fluorid-Ionen mit einer beliebigen kommerziellen fluoridselektiven potentiometrischen Ein- stabmesskette nach Kalibrierung der Einstabmesskette mittels fluoridhaltiger Standardlösungen ohne pH-Pufferung bestimmt. Sowohl die Kalibrierung der Einstabmesskette als auch die Mes- sung des freien Fluorids werden bei einer Temperatur von 20 °C vorgenommen. The concentration of free fluoride in the zinc phosphating composition is determined in the method according to the invention by means of a potentiometric method. In the process, a sample volume of the zinc phosphating composition is taken and the activity of the free fluoride ions is determined with any commercial fluoride-selective potentiometric single-rod measuring chain after calibration of the combination electrode by means of fluoride-containing standard solutions without pH buffering. Both the calibration of the combination electrode and the measurement of the free fluoride are carried out at a temperature of 20 ° C.
Das Überschreiten einer Grenzkonzentration an freiem Fluorid, die abhängig ist von der Freien Säure, auf jeden Fall aber das Überschreiten einer Konzentration von 200 mg/l verursacht die Abscheidung einer flächendeckenden kristallinen Zinkphosphatschicht auf den Aluminiumober- flächen. Eine solche Schichtbildung ist aber aufgrund der substratspezifischen Beschichtungsei- genschaften einer Zinkphosphatierung nicht gewünscht und daher nicht erfindungsgemäß. Eine bestimmte Mindestmenge an freiem Fluorid ist jedoch notwendig, um eine hinreichende Abschei- dungskinetik für die Zinkphosphatschicht auf den Oberflächen von Eisen und Zink der Verbund- metallkonstruktion zu gewährleisten, da insbesondere durch die simultane Behandlung der Alu- miniumoberflächen der Verbundmetallkonstruktion Aluminium-Kationen in die Zinkphosphatie- rungszusammensetzung gelangen, die wiederum in unkomplexierter Form die Zinkphosphatie- rung inhibieren. Exceeding a limit concentration of free fluoride, which is dependent on the free acid, but in any case, the exceeding of a concentration of 200 mg / l causes the Deposition of a full-coverage crystalline zinc phosphate layer on the aluminum surfaces. However, such a layer formation is undesirable because of the substrate-specific coating properties of zinc phosphating and therefore not according to the invention. However, a certain minimum amount of free fluoride is necessary to ensure adequate deposition kinetics for the zinc phosphate layer on the surfaces of iron and zinc of the composite metal structure, in particular because of the simultaneous treatment of the aluminum surfaces of the composite metal structure Zinc phosphating come, which in turn inhibit the Zinkphosphatie- tion in uncomplexed form.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung weist daher einen Gehalt an freiem Fluorid auf, der zumindest 5 mg/l beträgt, aber nicht größer als 200 mg/l ist, bevorzugt zumindest 10 mg/l beträgt, aber nicht größer als 200 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 175 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 150 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 135 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 120 mg/l ist, besonders bevorzugt zumindest 50 mg/l beträgt, aber nicht größer als 120 mg/l ist und ganz besonders bevorzugt zumindest 70 mg/l beträgt, aber nicht größer als 120 mg/l ist. The zinc phosphating composition therefore has a free fluoride content of at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l, preferably at least 10 mg / l but not greater than 200 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 175 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 150 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 135 mg more preferably is at least 20 mg / L, but is not greater than 120 mg / L, more preferably at least 50 mg / L but not greater than 120 mg / L, and most preferably at least 70 mg / L is but not greater than 120 mg / l.
Der Gesamtfluoridgehalt (Fges.) der Zinkphosphatierzusammensetzung liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,3 mol/l, besonders bevorzugt von 0,02 bis 0,2 mol/l. The total fluoride content (F tot ) of the zinc phosphating composition is preferably in the range of 0.01 to 0.3 mol / l, more preferably 0.02 to 0.2 mol / l.
Der Gesamtfluoridgehalt (Fges.) ist der Gehalt an Fluorid (F-) insgesamt und setzt sich aus dem komplexgebundenen Fluorid und dem Einfachfluorid zusammen. Das komplexgebundene Fluorid ist dabei das an Si oder B, aber auch an AI und in weiteren Komplexen gebundene Fluorid. Das Einfachfluorid ist hingegen das nicht in Komplexen gebundene Fluorid und setzt sich aus dem mittels Einstabmesskette bestimmbaren freien Fluorid, d.h. dem nicht gebundenen Fluorid, und dem als HF gebundenen Fluorid zusammen. (Sat F.) Of the total fluoride content, the content of fluoride (F-) as a whole and is composed of the complex-bound fluoride and the simple fluoride. The complex-bound fluoride is the fluoride bound to Si or B but also to Al and further complexes. The single fluoride, however, is the non-complexed fluoride and is composed of the identifiable by Einstabmesskette free fluoride, ie the unbound fluoride, and the HF bound fluorine together.
Je höher der Gehalt an Natrium- und/oder Kalium-Ionen, Aluminium-Ionen sowie freiem Fluorid in der Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, desto stärker die Kryolithfällung auf der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen, insbe- sondere auf den Aluminiumteilen. The higher the content of sodium and / or potassium ions, aluminum ions and free fluoride in the zinc phosphating composition in step (I) of the process according to the invention, the stronger the cryolite precipitation on the surface of the composite metal structures, in particular on the aluminum parts.
Liegt der Gehalt an Natrium- und/oder Kalium-Ionen (berechnet als Natrium) im Bereich von 1 bis 4 g/l, insbesondere von 2 bis 3 g/l und der Gehalt an freiem Fluorid im Bereich von 50 bis 150 mg/l, insbesondere von 70 bis 120 mg/l lässt sich bei Anwesenheit von Aluminum-Ionen die Kry- olithfällung durch die Anwesenheit von Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen, insbesondere in Form von Fluoroboraten wie HBF4, besonders effektiv reduzieren. If the content of sodium and / or potassium ions (calculated as sodium) in the range of 1 to 4 g / l, in particular from 2 to 3 g / l and the content of free fluoride in the range of 50 to 150 mg / l In particular, from 70 to 120 mg / l can be in the presence of aluminum ions, the Kry- olithfällung by the presence of boron in the form of water-soluble inorganic compounds, in particular in the form of fluoroborates such as HBF 4 , reduce particularly effective.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung weist vorzugsweise eine Konzentration an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen berechnet als BF4 im Bereich von 0,08 bis 2,5 g/l, weiter bevorzugt von 0,08 bis 2 g/l, weiter bevorzugt von 0,25 bis 2 g/l, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1 ,5 g/l und ganz besonders bevorzugt von 0,8 bis 1 ,2 g/l auf. The zinc phosphating composition preferably has a concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 in the range of 0.08 to 2.5 g / l, more preferably 0.08 to 2 g / l, more preferably 0.25 to 2 g / l, more preferably from 0.5 to 1, 5 g / l and most preferably from 0.8 to 1, 2 g / l on.
Der erfindungsgemäße Zusatz wasserlöslicher anorganischer Verbindungen enthaltend Bor be- wirkt zudem die Unterbindung der Stippenbildung auf den Zinkoberflächen. Die Obergrenze von 3,2 g/l berechnet als BF4 ist einerseits durch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bedingt und andererseits dadurch, dass die Prozesskontrolle durch derart hohe Konzentrationen der wasser- löslichen anorganischen Verbindungen enthaltend Bor erschwert wird, da die Ausbildung von Phosphatkristallnestern auf den Aluminiumoberflächen über eine Erhöhung des freien Säuregeh- altes nur noch in geringerem Maße zurückgedrängt werden kann. The addition according to the invention of water-soluble inorganic compounds containing boron additionally acts to prevent the formation of specks on the zinc surfaces. The upper limit of 3.2 g / l calculated as BF 4 is on the one hand due to the economy of the process and on the other hand, that the process control is made difficult by such high concentrations of water-soluble inorganic compounds containing boron, since the formation of Phosphate crystal nests on the aluminum surfaces can only be pushed back to a lesser extent by increasing the free acid content.
Die Kristallnester bedingen nach abgeschlossenem Lackaufbau punktuelle Erhebungen, die für eine vom Kunden gewünschte optisch einheitliche Lackierung der Verbundmetallkonstruktion, bspw. einer Automobilkarosserie, geschliffen werden müssen. After completion of the paint system, the crystal nests require punctiform elevations which have to be ground for an optically uniform lacquering of the composite metal construction, for example an automobile bodywork, desired by the customer.
Überraschend wurde festgestellt, dass für eine wirkungsvolle Unterbindung der Ausbildung einer kristallinen Zinkphosphatschicht und von Zinkphosphatkristallnestern auf den Aluminiumoberflä- chen die Konzentration an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen berechnet als BF4 als kritischer Parameter entscheidend für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Wird eine Konzentration von 2,0 g/l überschritten, erfolgt bereits die Ausbildung zumindest einzelner Zinkphosphatkristallnester auf den Aluminiumoberflächen. Surprisingly, it has been found that, for an effective inhibition of the formation of a crystalline zinc phosphate layer and of zinc phosphate crystal nests on the aluminum surfaces, the concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 as a critical parameter is decisive for the success of the process according to the invention. If a concentration of 2.0 g / l is exceeded, the formation of at least individual zinc phosphate crystal nests on the aluminum surfaces already takes place.
Bei weiterer Überschreitung dieser Konzentration werden die Aluminiumoberflächen im erfin- dungsgemäßen Verfahren mit einer flächendeckenden kristallinen Zinkphosphatschicht überzo- gen. Beide Szenarien sind für eine erfolgreiche korrosionsschützende Vorbehandlung zu vermei- den. Daher werden im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens Zinkphosphatierungszu- sammensetzungen verwendet, bei denen die Konzentration an Bor in Form wasserlöslicher an- organischer Verbindungen einen Wert von 3,2 g/l, besonders bevorzugt einen Wert von 2,0 g/l - jeweils berechnet als BF4 - nicht überschreitet. If this concentration is exceeded further, the aluminum surfaces in the process according to the invention are coated with a surface-covering crystalline zinc phosphate layer. Both scenarios must be avoided for successful corrosion-protective pretreatment. Therefore, in step (I) of the process according to the invention zinc phosphating compositions are used in which the concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds has a value of 3.2 g / l, particularly preferably a value of 2.0 g / l. each calculated as BF 4 - does not exceed.
In jeden Fall aber genügt der erfindungsgemäße Anteil Bor in Form wasserlöslicher anorgani- scher Verbindungen zur Verhinderung der Stippenbildung auf den erfindungsgemäß behandelten Teilen aus Zink. Im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugte wasserlösliche anorganische Ver- bindungen enthaltend Bor sind Fluoroborate, besonders bevorzugt HBF4, (NH4)BF4, LiBF4 und/o- der NaBF4. Die wasserlöslichen Fluoroborate eignen sich zudem als Quelle für freies Fluorid und dienen daher der Komplexierung von in die Badlösung eingetragenen dreiwertigen Aluminium- Kationen, so dass die Phosphatierung auf den Oberflächen von Stahl sowie verzinktem und/oder legierungsverzinktem Stahl gewährleistet bleibt. In any case, the proportion of boron according to the invention in the form of water-soluble inorganic compounds is sufficient to prevent the formation of specks on the parts of zinc treated according to the invention. Water-soluble inorganic compounds containing boron which are preferred in the process according to the invention are fluoroborates, more preferably HBF 4 , (NH 4 ) BF 4 , LiBF 4 and / or NaBF 4 . The water-soluble fluoroborates are also suitable as a source of free fluoride and therefore serve the complexation of trivalent aluminum cations introduced into the bath solution, so that the phosphating remains ensured on the surfaces of steel and galvanized and / or alloy-galvanized steel.
Bei der Verwendung von Fluoroboraten in Phosphatierungslösungen im Schritt (I) des erfindungs- gemäßen Verfahrens ist selbstverständlich stets darauf zu achten, dass die Konzentration an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen berechnet als BF4 den Wert von 3,2 g/l gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung nicht überschreitet. When using fluoroborates in phosphating solutions in step (I) of the process according to the invention, it must of course always be ensured that the concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 is 3.2 g / l according to claim 1 does not exceed the present invention.
Es ist möglich, dass die Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) neben wasserlösli- chen anorganischen Verbindungen enthaltend Bor auch einen gewissen Gehalt an wasserlösli- chen anorganischen Verbindungen enthaltend Silizium aufweist. Letztere können beispielsweise aus vorhergehenden Prozessschritten in die Phosphatierzusammensetzung eingetragen worden sein bzw. - bei einem hohen Silizium-Anteil der Aluminiumteile - auch aus den Verbundmetall- konstruktionen stammen. It is possible that in addition to water-soluble inorganic compounds containing boron, the zinc phosphating composition in step (I) also has a certain content of water-soluble inorganic compounds containing silicon. The latter can, for example, have been incorporated into the phosphating composition from previous process steps or-with a high silicon content of the aluminum parts-can also originate from the composite metal constructions.
Ein Gehalt an anorganischen Verbindungen enthaltend Silizium ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch erstens unerwünscht, da hierdurch die Kryolithfällung auf der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen, insbesondere auf deren Aluminiumteilen, verstärkt wird, was sich wie folgt erklären lässt: However, a content of inorganic compounds containing silicon is, for the purposes of the present invention, first of all undesirable, since this enhances the cryolite precipitation on the surface of the composite metal structures, in particular on their aluminum parts, which can be explained as follows:
Beim sauren Beizangriff auf die Oberfläche der Verbundmetallkonstruktion werden Protonen ver- braucht, indem sie zu Wasserstoff reduziert werden. Hierdurch kommt es zu einem Anstieg des pH-Wertes an der Oberfläche. Es wurde nun vorliegend überraschend gefunden, dass Fluorosi- likate wie Hexafluorosilikat bei steigendem pH-Wert in einem wesentlich stärkeren Maße Fluorid- Ionen (freies Fluorid) freisetzen als die entsprechenden Fluoroborate wie Tetrafluoroborat. Folg- lich steigt der Gehalt an Fluoridionen an der Oberfläche im Falle der Fluorosilikate auch wesent- lich stärker an, was schließlich bei einem entsprechenden Gehalt an Natrium/Kalium- sowie Alu- minium-lonen eine entsprechend verstärkte Kryolithfällung nach sich zieht (vgl. Massenwirkungs- gesetz). During the acid pickling attack on the surface of the composite metal structure, protons are consumed by being reduced to hydrogen. This leads to an increase in the pH value at the surface. Surprisingly, it has now been found that fluorosilicates, such as hexafluorosilicate, release fluoride ions (free fluoride) to a much greater extent as the pH increases, than the corresponding fluoroborates, such as tetrafluoroborate. As a result, the content of fluoride ions at the surface in the case of the fluorosilicates also increases significantly more, which finally results in a correspondingly increased cryolite precipitation with a corresponding content of sodium / potassium and aluminum ions (cf., Massenwirkungs - law).
Ein Gehalt an anorganischen Verbindungen enthaltend Silizium ist zudem zweitens unerwünscht, da nun überraschenderweise gefunden wurde, dass eine Zinkphosphatierbadzusammensetzung mit einem Gehalt an freiem Fluorid, welche Silizium in Form wasserlöslicher anorganischer Ver- bindungen aufweist, wesentlich stärker Titan, Zirkonium und/oder Hafnium aus den verkrusteten Förderanlagen für die Verbundmetallkonstruktionen und/oder den vorpassivierten Aluminiumtei- len der Konstruktionen herauslösen kann und so zu einer wesentlich stärkeren Vergiftung des Phosphatierbades durch Titan, Zirkonium und/oder Hafnium führen kann, als solche, welche Bor in Form wasserlöslicher anorganische Verbindungen aufweist. Second, a content of inorganic compounds containing silicon is secondarily undesirable since it has now surprisingly been found that a zinc phosphating bath composition containing free silicon fluoride in the form of water-soluble inorganic compounds has much more titanium, zirconium and / or hafnium encrusted conveyor systems for the composite metal structures and / or the pre-passivated aluminum parts of the constructions can lead and thus lead to a much greater poisoning of the phosphating by titanium, zirconium and / or hafnium, as those having boron in the form of water-soluble inorganic compounds.
Erklärt werden kann dies wiederum dadurch, dass wie schon weiter oben bereits beschrieben durch die pH-Verschiebung an der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktion Fluorid aus Fluo- ridkomplexen freigesetzt wird, welches dann Titan, Zirkonium sowie Hafnium komplexieren kann. Dadurch bleiben diese löslich und können sich im Bad anreichern. Im Vergleich zu Fluorosilikaten wie Hexafluorosilikat setzen Fluoroborate wie Tetrafluoroborat weniger leicht Fluoridionen frei, womit für die Komplexierung von Titan, Zirkonium sowie Hafnium weniger freies Fluorid zur Ver- fügung steht. Zudem lässt sich im Falle von Tetrafluoroboraten die Konzentration an freiem Flu- orid besser steuern. This can again be explained by the fact that, as already described above, the pH shift on the surface of the composite metal construction releases fluoride from fluoride complexes, which can then complex titanium, zirconium and hafnium. As a result, they remain soluble and can accumulate in the bathroom. Compared with fluorosilicates such as hexafluorosilicate, fluoroborates such as tetrafluoroborate are less likely to release fluoride ions, leaving less free fluoride available for the complexation of titanium, zirconium, and hafnium. In addition, in the case of tetrafluoroborates, the concentration of free fluoride can be better controlled.
Ein Gehalt an anorganischen Verbindungen enthaltend Silizium ist zudem drittens unerwünscht, da sich in Anwesenheit von Kalium-Ionen - insbesondere im Fall von Fluorosilkaten wie H2S1F6 - schwerlösliche Niederschläge bilden. Die Bildung solcher Niederschläge ist ebenso uner- wünscht wie die Ausfällung von Kryolith. Kalium-Ionen sind als Kationen in Salzen zur Einstellung der Badparameter, z.B. in Phosphaten, Hydroxiden und Fluoriden, gegenüber Natrium-Ionen von Vorteil, da K3AIF6 besser löslich ist als NaßAIFe und somit weniger Kryolith ausgefällt wird. Zwar weisen auch Ammonium-Ionen, welche in der Zinkphosphatierungszusammensetzung enthalten sein können, diesen Vorteil auf (gute Löslichkeit von (NH4)3AIF6), sind aber im Abwasser stärker umweltgefährdend als Kalium-Ionen. Die Bildung schwerlöslicher, kaliumhaltiger Niederschläge ist für entsprechende Bor enthaltende Verbindungen - insbesondere im Fall von Fluoroboraten wie HBF4 - nicht festzustellen. Thirdly, a content of inorganic compounds containing silicon is undesirable, since sparingly soluble precipitates form in the presence of potassium ions, in particular in the case of fluorosilcates such as H2S1F6. The formation of such precipitates is as undesirable as the precipitation of cryolite. Potassium ions as cations in salts for adjustment of the bath parameters, such as in phosphates, hydroxides and fluorides, compared to sodium ions is advantageous since K3AIF6 is more soluble than Na ß Aife and thus less cryolite is precipitated. Although ammonium ions which may be present in the zinc phosphating composition also have this advantage (good solubility of (NH 4 ) 3AIF 6), they are more environmentally hazardous in wastewater than potassium ions. The formation of sparingly soluble, potassium-containing precipitates can not be determined for corresponding boron-containing compounds, in particular in the case of fluoroborates such as HBF 4 .
Der Gehalt an anorganischen Verbindungen enthaltend Silizium (berechnet als SiFe) liegt daher vorzugsweise unter 25 mg/l, weiter bevorzugt unter 15 mg/l, besonders bevorzugt unter 5 mg/l und ganz besonders bevorzugt unter 1 mg/l. The content of inorganic compounds containing silicon (calculated as SiFe) is therefore preferably below 25 mg / l, more preferably below 15 mg / l, more preferably below 5 mg / l and most preferably below 1 mg / l.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) weist vorzugsweise eine Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz im Bereich von 0,6 bis 3,0 Punkten, bevorzugt von 0,8 bis 3,0 Punk- ten, besonders bevorzugt von 1 ,0 bis 3,0 Punkten und ganz besonders bevorzugt von 1 ,0 bis 2,5 Punkten auf. Das Einhalten der bevorzugten Bereiche für die freie Säure gewährleistet zum einen eine hinreichende Abscheidungskinetik der Phosphatschicht auf den ausgewählten Metallober- flächen und verhindert zum anderen einen unnötigen Beizabtrag von Metall-Ionen, der wiederum eine intensive Überwachung oder Aufarbeitung des Phosphatierungsbades zur Vermeidung der Ausfällung von Schlämmen oder zur Entsorgung derselben im kontinuierlichen Betrieb des erfin- dungsgemäßen Verfahrens erfordert. The zinc phosphating composition in step (I) preferably has a KCI addition free acid score in the range of from 0.6 to 3.0 points, preferably from 0.8 to 3.0 points, more preferably from 1.0 to 3.0 points, and most preferably from 1, 0 to 2.5 points. Maintaining the preferred ranges for the free acid ensures on the one hand a sufficient deposition kinetics of the phosphate layer on the selected metal surfaces and on the other hand prevents unnecessary pickling of metal ions, which in turn requires intensive monitoring or processing of the phosphating bath to avoid the Precipitation of sludges or disposal thereof in the continuous operation of the inventive method requires.
Des Weiteren sollte die Gesamtsäure (GS) in der Phosphatierzusammensetzung im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bereich von 10 bis 50, weiter bevorzugt von 15 bis 40 und besonders bevorzugt von 20 bis 35 Punkten liegen. Furthermore, the total acid (GS) in the phosphating composition in step (I) of the process according to the invention should be in the range from 10 to 50, more preferably from 15 to 40 and particularly preferably from 20 to 35 points.
Die Gesamtsäure nach Fischer (GSF) sollte hingegen im Bereich von 10 bis 30, weiter bevorzugt von 12 bis 25 und besonders bevorzugt von 15 bis 20 Punkten liegen, während der S-Wert im Bereich von 0,04 bis 0,20, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,15 und besonders bevorzugt von 0,06 bis 0,12 liegen sollte. By contrast, Fischer's total acidity (GSF) should be in the range of 10 to 30, more preferably 12 to 25, and most preferably 15 to 20 points, while the S value is in the range of 0.04 to 0.20, more preferably from 0.05 to 0.15, and more preferably from 0.06 to 0.12.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich sowohl die Kryolithfällung auf der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen als auch die Vergiftung des Phosphatierbades durch Titan, Zir- konium und/oder Hafnium besonders effektiv reduzieren lässt, wenn für die Zinkphosphatierungs- zusammensetzung im Schritt (I) der dimensionslose Quotient Surprisingly, it has been found that both the cryolite precipitation on the surface of the composite metal constructions and the poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium can be reduced particularly effectively if the dimensionless quotient for the zinc phosphating composition in step (I)
(S-Wert x T) / (Fges. x [B] x 1000) im Bereich von 0,13 bis 22,5, bevorzugt von 0,2 bis 15 und besonders bevorzugt von 0,4 bis 10 liegt, wobei„T“ für die Temperatur / °C,„Fges.“ für den Gesamtfluoridgehalt / (mol/l) und ,,[B]“ für die Konzentration des Elements Bor / (mol/l) steht. (S value x T) / (F sat. X [B] x 1000) in the range of 0.13 to 22.5 preferably from 0.2 to 15 and more preferably from 0.4 to 10, said " T "for the temperature / ° C," F tot. Stands for the total fluoride content / (mol / l) and ,, [B] "for the concentration of the element boron / (mol / l).
Die Freie Säure (verdünnt) (FS (verd.)), welche ausschließlich zur Bestimmung der Gesamtsäure nach Fischer (GSF) benötigt wird, die Gesamtsäure nach Fischer (GSF), die Gesamtsäure (GS) sowie der S-Wert werden wie folgt bestimmt: The free acid (diluted) (FS (dil.)), Which is needed exclusively to determine Fischer's total acidity (GSF), Fischer's total acidity (GSF), total acidity (GS) and S-value are determined as follows :
Freie Säure (verdünnt) (FS (verd.)): Free acid (diluted) (FS (dil.)):
(Siehe W. Rausch "Die Phosphatierung von Metallen", Eugen G. Leuze Verlag, 3. Auflage, 2005, Kapitel 8.1 , S. 333-334)  (See W. Rausch "The Phosphatization of Metals", Eugen G. Leuze Verlag, 3rd Edition, 2005, Chapter 8.1, pp. 333-334)
Zur Bestimmung der freien Säure (verdünnt) werden 10 ml der Phosphatierzusammensetzung in ein geeignetes Gefäß, beispielsweise in einen 300 ml-Erlenmeyerkolben pipettiert. Anschließend werden 150 ml VE-Wasser zugegeben. Unter Verwendung eines pH-Meters und einer Elektrode wird mit 0,1 M NaOH bis zu einem pH-Wert von 4,7 titriert. Die dabei verbrauchte Menge an 0,1 M NaOH in ml pro 10 ml der verdünnten Phosphatierzusammensetzung ergibt den Wert der Freien Säure (verdünnt) (FS (verd.)) in Punkten. To determine the free acid (diluted), 10 ml of the phosphating composition are pipetted into a suitable vessel, for example into a 300 ml Erlenmeyer flask. Subsequently, 150 ml of deionized water are added. Using a pH meter and an electrode, titrate with 0.1 M NaOH to a pH of 4.7. The consumed amount of 0.1 M NaOH in ml per 10 ml of the diluted phosphating composition gives the value of the free acid (diluted) (FS (dil.)) In points.
Gesamtsäure nach Fischer (GSF): Total acid according to Fischer (GSF):
(Siehe W. Rausch "Die Phosphatierung von Metallen", Eugen G. Leuze Verlag, 3. Auflage, 2005, Kapitel 8.2, S. 334-336)  (See W. Rausch "The Phosphatization of Metals", Eugen G. Leuze Verlag, 3rd Edition, 2005, Chapter 8.2, pp. 334-336)
Im Anschluss an die Ermittlung der Freien Säure (verdünnt) wird die verdünnte Phosphatierzu- sammensetzung nach Zusatz von Kaliumoxalatlösung unter Verwendung eines pH-Meters und einer Elektrode mit 0,1 M NaOH bis zu einem pH-Wert von 8,9 titriert. Der Verbrauch an 0,1 M NaOH in ml pro 10 ml der verdünnten Phosphatierzusammensetzung ergibt hierbei die Gesamt- säure nach Fischer (GSF) in Punkten. Gesamtsäure (GS): Following the determination of the free acid (diluted), the dilute phosphating composition is titrated to pH 8.9 after addition of potassium oxalate solution using a pH meter and electrode with 0.1 M NaOH. The consumption of 0.1 M NaOH in ml per 10 ml of the diluted phosphating composition gives the total Fischer acid (GSF) in points. Total Acid (GS):
(Siehe W. Rausch "Die Phosphatierunq von Metallen", Euqen G. Leuze Verlaq, 3. Auflaqe, 2005, Kapitel 8.3, S. 336-338)  (See W. Rausch "Phosphating of Metals", Euqen G. Leuze Verlaq, 3rd ed., 2005, Chapter 8.3, pp. 336-338)
Die Gesamtsäure (GS) ist die Summe aus den enthaltenen zweiwertigen Kationen sowie freien und gebundenen Phosphorsäuren (letztere sind Phosphate). Sie wird durch den Verbrauch an 0,1 M NaOH unter Verwendung eines pH-Meters und einer Elektrode bestimmt. Dazu werden 10 ml der Phosphatierzusammensetzung in ein geeignetes Gefäß, beispielsweise einen 300 ml-Er- lenmeyerkolben pipettiert und mit 25 ml VE-Wasser verdünnt. Anschließend wird mit 0,1 M NaOH bis zu einem pH-Wert von 9 titriert. Der Verbrauch in ml pro 10 ml der verdünnten Phosphatier- zusammensetzung entspricht hierbei der Punktzahl der Gesamtsäure (GS). The total acid (GS) is the sum of the divalent cations present as well as free and bound phosphoric acids (the latter being phosphates). It is determined by the consumption of 0.1 M NaOH using a pH meter and an electrode. For this purpose, 10 ml of the phosphating composition are pipetted into a suitable vessel, for example a 300 ml Erlenmeyer flask, and diluted with 25 ml of demineralized water. It is then titrated with 0.1 M NaOH to a pH of 9. The consumption in ml per 10 ml of the diluted phosphating composition corresponds to the total acid score (GS).
Säurewert (S-Wert): Acid value (S value):
(Siehe W. Rausch "Die Phosphatierung von Metallen", Eugen G. Leuze Verlag, 3. Auflage, 2005, Kapitel 8.4, S. 338)  (See W. Rausch "The phosphating of metals", Eugen G. Leuze Verlag, 3rd edition, 2005, chapter 8.4, p. 338)
Der sogenannte Säurewert (S-Wert) steht für das Verhältnis der Freien Säure mit KCI-Zusatz zur Gesamtsäure nach Fischer, also (FS, KCl) : GSF, und ergibt sich durch Division des Wertes der Freien Säure mit KCI-Zusatz (FS, KCl) durch den Wert der Gesamtsäure nach Fischer (GSF). The so-called acid value (S value) stands for the ratio of the free acid with KCI additive to the total acid according to Fischer, ie (FS, KCl): GSF, and is obtained by dividing the value of the free acid with KCI additive (FS, KCl) by the value of total acid according to Fischer (GSF).
Die Phosphatierzusammensetzung im Schritt (I) weist bevorzugt einen pH-Wert im Bereich von 2,5 bis 3,5 auf. The phosphating composition in step (I) preferably has a pH in the range of 2.5 to 3.5.
Für ein optimales Phosphatierergebnis von metallischen Bauteilen, die neben Aluminiumoberflä- chen auch Oberflächen von Stahl und verzinktem und/oder legierungsverzinktem Stahl aufwei- sen, sind Zinkphosphatierungszusammensetzungen im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Ver- fahrens bevorzugt, die insgesamt nicht mehr als 20 ppm, bevorzugt nicht mehr 15 ppm, weiter bevorzugt nicht mehr als 10 ppm, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 ppm und ganz besonders bevorzugt insgesamt nicht mehr als 1 ppm an wasserlöslichen Verbindungen von Zirkonium, Ti- tan und/oder Hafnium bezogen auf die Elemente Zirkonium, Titan und/oder Hafnium und insbe- sondere bevorzugt keine wasserlöslichen Verbindungen von Zirkonium, Titan und/oder Hafnium enthalten. For an optimum phosphating result of metallic components which, in addition to aluminum surfaces, also have surfaces of steel and galvanized and / or alloy-galvanized steel, zinc phosphating compositions are preferred in step (I) of the process according to the invention, which total not more than 20 ppm, preferably no more than 15 ppm, more preferably not more than 10 ppm, more preferably not more than 5 ppm and most preferably not more than 1 ppm total of water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium, based on the elements zirconium, Titanium and / or hafnium and in particular preferably no water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium.
Konsequenterweise wird hierbei insbesondere auf den Zusatz wasserlöslicher Verbindungen von Zirkonium, Titan und/oder Hafnium zu den Phosphatierzusammensetzungen im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens gänzlich verzichtet. Consequently, in particular, the addition of water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium to the phosphating compositions in step (i) of the process according to the invention is completely dispensed with.
Es ist aus der WO 2008/055726 bekannt, dass die Anwesenheit wasserlöslicher Verbindungen dieser Elemente in einer Phosphatierstufe die Ausbildung von kristallinen Phosphatschichten auf Aluminiumoberflächen ebenfalls effektiv zu unterdrücken vermag. Allerdings hat sich gezeigt, dass in Anwesenheit wasserlöslicher Verbindungen von Zirkonium, Titan und/oder Hafnium ins- besondere bei Applikation der Phosphatierzusammensetzung im Spritzverfahren häufiger eine inhomogene amorphe Zirkonium-, Titan- und/oder Hafnium-basierte Konversionsbeschichtung auf den Aluminiumteilen resultiert, die bei einer nachträglichen organischen Lackierung zum Auf- treten von "Mapping" führt. It is known from WO 2008/055726 that the presence of water-soluble compounds of these elements in a phosphating step can also effectively suppress the formation of crystalline phosphate layers on aluminum surfaces. However, it has been found that in the presence of water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium, in particular when the phosphating composition is applied by spraying, an inhomogeneous amorphous zirconium-, titanium- and / or hafnium-based conversion coating on the aluminum parts results, which in subsequent organic varnishing leads to the occurrence of "mapping".
Unter "Mapping" versteht der Fachmann in der Tauchlackierung metallischer Bauteile einen fle ckigen optischen Eindruck der Lackbeschichtung aufgrund einer inhomogenen Lackschichtdicke nach dem Einbrennen des Tauchlackes. Um die Konzentration von Zirkonium, Titan und/oder Hafnium niedrig zu halten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die freie Fluoridkonzentration oder insgesamt die Fluoridkonzentration zu verringern, was dazu führt, dass die Schichtausbildung auf den Aluminiumteilen unterdrückt wird und der Prozess besser gesteuert werden kann. By "mapping" the expert in the dip coating of metallic components understands a flecked optical impression of the paint coating due to an inhomogeneous coating thickness after firing the dip. In order to keep the concentration of zirconium, titanium and / or hafnium low, it has proved to be advantageous to reduce the free fluoride concentration or the total fluoride concentration, resulting in suppressing the film formation on the aluminum parts and better controlling the process can.
Eine Vergiftung des Phosphatierbades durch Titan, Zirkonium und/oder Hafnium kann - wie be- reits weiter oben beschrieben - ihre Ursache vor allem in verkrusteten Förderanlagen für die Verbundmetallkonstruktionen oder in vorpassivierten Aluminiumteilen der Konstruktionen haben. As already described above, poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium can be caused, above all, by encrusted conveying systems for the composite metal structures or in pre-passivated aluminum parts of the structures.
Wie oben weiter ausgeführt lässt sich durch den Gehalt der Zinkphosphatierungs-zusammenset- zung an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen, insbesondere durch Fluoro- borate wie insbesondere Tetrafluoroborat, die Vergiftung des Phosphatierbades durch Titan, Zir- konium und/oder Hafnium vermindern. As explained further above, the content of boron in the form of water-soluble inorganic compounds, in particular by fluoroborates, in particular tetrafluoroborate, can reduce the poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium.
Zudem findet bei hohen Gehalten an freiem Fluorid das Herauslösen aus den Krusten bzw. der Vorpassivierung im sauren Medium stärker statt. Gleichzeitig wird das Titan und/oder Zirkonium durch den hohen Gehalt an freiem Fluorid stabilisiert. Es kommt zur Bildung der Fluorokomplexe von Titan und/oder Zirkonium. Durch Absenken des Gehalts an freiem Fluorid wird Titan und/oder Zirkonium in seiner Löslichkeit destabilisiert, fällt aus und stellt somit keine Vergiftung des Phos- phatierbades mehr dar. In addition, at high levels of free fluoride leaching from the crusts and the pre-passivation takes place in the acidic medium stronger. At the same time, the titanium and / or zirconium is stabilized by the high content of free fluoride. It comes to the formation of the fluorocomplexes of titanium and / or zirconium. By lowering the content of free fluoride, titanium and / or zirconium is destabilized in its solubility, precipitates and thus no longer poisoning of the phosphatizing bath.
Durch Absenken des Gehaltes an freiem Fluorid wird die Ausbildung einer Zinkphosphatschicht auf den Aluminiumteilen zwar vermindert. Durch eine nachgeschaltete Passivierung - vgl. Schritt (II) - stellt dies jedoch kein Problem dar. Im Gegenteil ist eine geringe Zinkphosphatierung auf den Aluminiumteilen förderlich in den durchgeführten Korrosions- und Lackhaftungstests. By lowering the content of free fluoride, the formation of a zinc phosphate layer on the aluminum parts is indeed reduced. Through a downstream passivation - cf. Step (II) - however, this is not a problem. On the contrary, a low zinc phosphating on the aluminum parts is conducive in the carried out corrosion and paint adhesion tests.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung weist daher einen Gehalt an freiem Fluorid auf, der zumindest 5 mg/l beträgt, aber nicht größer als 200 mg/l ist, bevorzugt zumindest 10 mg/l beträgt, aber nicht größer als 200 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 175 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 150 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 135 mg/l ist, weiter bevorzugt zumindest 20 mg/l beträgt, aber nicht größer als 120 mg/l ist, besonders bevorzugt zumindest 50 mg/l beträgt, aber nicht größer als 120 mg/l ist und ganz besonders bevorzugt zumindest 70 mg/l beträgt, aber nicht größer als 120 mg/l ist. The zinc phosphating composition therefore has a free fluoride content of at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l, preferably at least 10 mg / l but not greater than 200 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 175 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 150 mg / l, more preferably at least 20 mg / l but not greater than 135 mg more preferably is at least 20 mg / L, but is not greater than 120 mg / L, more preferably at least 50 mg / L but not greater than 120 mg / L, and most preferably at least 70 mg / L is but not greater than 120 mg / l.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Förderanlagen für die Verbundmetallkonstruktionen Krusten auf, welche Titan, Zirkonium und/oder Hafnium enthalten und welche vorzugsweise aus der der Phosphatierung in Schritt (I) nachfolgenden Passivierung der Verbundmetallkonstruktionen mit Titan, Zirkonium und/oder Haf- nium enthaltenden wasserlöslichen Verbindungen in Schritt (II) stammen. Die Förderanlagen lau- fen dabei vorzugsweise im Kreis, so dass die in Schritt (II) mit Titan, Zirkonium und/oder Hafnium beaufschlagten Krusten wieder der sauren Phosphatierzusammensetzung in Schritt (I) ausge- setzt werden. According to a first preferred embodiment of the method according to the invention, the conveyor systems for the composite metal constructions have crusts containing titanium, zirconium and / or hafnium and preferably from the subsequent phosphatization in step (I) passivation of the composite metal structures with titanium, zirconium and / or Haf - water-soluble compounds containing sodium in step (II) come. The conveyor systems preferably run in a circle, so that the crusts applied to titanium, zirconium and / or hafnium in step (II) are again exposed to the acid phosphating composition in step (I).
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Aluminiumteile der Verbundmetall- konstruktionen vorpassiviert, d.h. sie sind bereits mit einer Titan, Zirkonium und/oder Hafnium enthaltenden Passivierschicht versehen. According to a second preferred embodiment, the aluminum parts of the composite metal constructions are pre-passivated, i. they are already provided with a passivating layer containing titanium, zirconium and / or hafnium.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform weisen die Förderanlagen für die Verbund- metallkonstruktionen Krusten auf, welche Titan und/oder Zirkonium enthalten und welche vorzugsweise aus der der Phosphatierung in Schritt (I) nachfolgenden Passivierung der Verbund- metallkonstruktionen mit Titan, Zirkonium und/oder Hafnium enthaltenden wasserlöslichen Ver- bindungen in Schritt (II) stammen. Die Förderanlagen laufen dabei vorzugsweise im Kreis, so dass die in Schritt (II) erzeugten Krusten wieder der sauren Phosphatierzusammensetzung in Schritt (I) ausgesetzt werden. Außerdem sind die Aluminiumteile der Verbundmetallkonstruktio- nen vorpassiviert, d.h. sie sind bereits mit einer Titan, Zirkonium und/oder Hafnium enthaltenden Passivierschicht versehen. According to a third preferred embodiment, the conveyor systems for the composite metal constructions have crusts which contain titanium and / or zirconium and which preferably from the phosphatization in step (I) subsequent passivation of the composite metal constructions with titanium, zirconium and / or hafnium-containing water-soluble compounds in step (II) originate. The conveyor systems preferably run in a circle, so that the crusts produced in step (II) are again exposed to the acid phosphating composition in step (I). In addition, the aluminum parts of the composite metal constructions are pre-passivated, ie they are already provided with a passivation layer containing titanium, zirconium and / or hafnium.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung enthält im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Ver- fahrens vorzugsweise zumindest 0,3 g/l, besonders bevorzugt zumindest 0,8 g/l, jedoch bevor- zugt nicht mehr als 3 g/l, besonders bevorzugt nicht mehr als 2 g/l an Zink-Ionen. Der Gehalt an Phosphat-Ionen in der Phosphatierungslösung liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 g/l, weiter bevorzugt von 8 bis 25 g/l und besonderes bevorzugt von 10 bis 20 g/l - jeweils berechnet als P2O5. The zinc phosphating composition in step (I) of the process according to the invention preferably contains at least 0.3 g / l, more preferably at least 0.8 g / l, but preferably not more than 3 g / l, more preferably not more than 2 g / l of zinc ions. The content of phosphate ions in the phosphating solution is preferably in the range of 5 to 50 g / l, more preferably 8 to 25 g / l, and particularly preferably 10 to 20 g / l, each calculated as P2O5.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann neben den zuvor genannten Zink-Ionen und Phosphat-Ionen zusätzlich mindestens einen der folgenden Beschleuniger enthalten:  The zinc phosphating composition of the process according to the invention may contain, in addition to the abovementioned zinc ions and phosphate ions, additionally at least one of the following accelerators:
0,07 bis 0,25 g/l Nitrit (berechnet als Natriumnitrit), 0.07 to 0.25 g / l nitrite (calculated as sodium nitrite),
ca. 0,1 bis 2 g/l Nitroguanidin  about 0.1 to 2 g / l nitroguanidine
8 bis 51 mg/l Wasserstoffperoxid.  8 to 51 mg / l hydrogen peroxide.
Derartige Beschleuniger sind im Stand der Technik als Komponenten von Phosphatierbädern geläufig und erfüllen die Aufgabe von "Wasserstofffängern", indem diese den durch den Säure- angriff auf die metallische Oberfläche entstehenden Wasserstoff unmittelbar oxidieren und dabei selbst reduziert werden. Das Ausbilden einer homogenen kristallinen Zinkphosphatschicht wird durch den Beschleuniger, der die Entstehung von gasförmigem Wasserstoff an der Metallober- fläche verhindert, wesentlich erleichtert. Such accelerators are familiar in the prior art as components of phosphating baths and fulfill the function of "hydrogen scavengers" by directly oxidizing the hydrogen produced by the acid attack on the metallic surface and thereby reducing it itself. The formation of a homogeneous crystalline zinc phosphate layer is greatly facilitated by the accelerator, which prevents the formation of gaseous hydrogen on the metal surface.
Die Zinkphosphatierungszusammensetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann neben den zuvor genannten Zink-Ionen und Phosphat-Ionen zusätzlich mindestens eines der folgenden Anionen enthalten: The zinc phosphating composition of the process according to the invention may contain, in addition to the abovementioned zinc ions and phosphate ions, additionally at least one of the following anions:
0 bis 2 g/l Sulfat, 0 to 2 g / l sulphate,
0,01 bis 500 mg/l (bei nickelfreier Zinkphosphatierungszusammensetzung) bzw. 0,01 bis 20 g/l (bei nickelhaltiger Zinkphosphatierungszusammensetzung) Nitrat.  0.01 to 500 mg / L (for nickel-free zinc phosphating composition) or 0.01 to 20 g / L (for nickel-containing zinc phosphating composition) nitrate.
Der bei der nickelhaltigen Phosphatierung übliche Anteil von bis zu 5 g/l, vorzugsweise bis zu 3 g/l Nitrat erleichtert die Bildung einer kristallinen homogenen und geschlossenen Phosphat- schicht auf Stahl- sowie auf verzinkten und legierungsverzinkten Stahloberflächen. The amount of up to 5 g / l, preferably up to 3 g / l of nitrate customary in nickel-containing phosphating facilitates the formation of a crystalline homogeneous and closed phosphate layer on steel as well as on galvanized and alloy-galvanized steel surfaces.
Bei der nickelfreien Phosphatierung ist die Beschleunigung der Schichtbildungsreaktion durch Nitrat jedoch kritisch. Eine solche führt nämlich zu niedrigeren Schichtgewichten und vor allem zu einem verminderten Einbau des Mangans in den Kristall. Da die Phosphatbeschichtung keinen Nickelgehalt aufweist, geht ein zu geringer Mangangehalt der Phosphatbeschichtung jedoch zu Lasten ihrer Alkalibeständigkeit. In nickel-free phosphating, however, the acceleration of the nitrate layering reaction is critical. Such leads to lower coating weights and above all to a reduced incorporation of manganese into the crystal. However, since the phosphate coating does not contain nickel, too low a manganese content of the phosphate coating is at the expense of its alkali resistance.
Die Alkalibeständigkeit spielt wiederum bei einer nachfolgenden kathodischen Elektrotauchlack- abscheidung eine entscheidende Rolle. Hierbei kommt es an der Substratoberfläche zu einer elektrolytischen Spaltung von Wasser: Es bilden sich Hydroxidionen. Dies führt dazu, dass der pH-Wert an der Grenzfläche des Substrates ansteigt. Zwar kann erst hierdurch der Elektrotauch- lack agglomeriert und abgeschieden werden; allerdings kann der erhöhte pH-Wert auch die kris- talline Phosphatschicht schädigen. The alkali resistance in turn plays a decisive role in a subsequent cathodic electrodeposition deposition. This leads to the substrate surface to a Electrolytic splitting of water: Hydroxide ions form. This causes the pH at the interface of the substrate to increase. It is true that only then can the electrocoat be agglomerated and separated; however, the increased pH can also damage the crystalline phosphate layer.
Korrosionsschutz und Lackhaftung der mit einer erfindungsgemäßen wässrigen Phosphatierzu- sammensetzung erzeugten kristallinen Zinkphosphatschichten werden erfahrungsgemäß verbes- sert, wenn zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Kationen enthalten ist: Corrosion protection and paint adhesion of the crystalline zinc phosphate layers produced with an aqueous phosphating composition according to the invention are according to experience improved if additionally one or more of the following cations is contained:
0,3 bis 2 g/l, bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 g/l Mangan(ll), 0.3 to 2 g / l, preferably 0.5 to 1.5 g / l manganese (II),
0,3 bis 2 g/l, bevorzugt 0,8 bis 1 ,2 g/l Nickel(ll),  0.3 to 2 g / l, preferably 0.8 to 1.2 g / l nickel (II),
0,001 bis 0,2 g/l, bevorzugt 0,005 bis 0,1 g/l Eisen(lll).  0.001 to 0.2 g / l, preferably 0.005 to 0.1 g / l of iron (III).
Zum einen bewirken Eisen(lll)-Kationen einen verbesserten Korrosionsschutz auf Stahl sowie auf Zink und Zinklegierungen. Zum anderen führen Eisen(lll)-Kationen zu einer verbesserten Stabili tät des entsprechenden Phosphatierbades. Durch den Zusatz von Eisen(lll)-Kationen lässt sich zudem eine leichter zu filtrierende Schlammflocke generieren, so dass Kryolith leichter aus dem Bad entfernt werden kann. On the one hand, iron (III) cations provide improved corrosion protection on steel as well as on zinc and zinc alloys. On the other hand, iron (III) cations lead to improved stability of the corresponding phosphating bath. The addition of iron (III) cations also makes it possible to generate a sludge flake that is easier to filter so that it is easier to remove cryolite from the bath.
Wässrige Zusammensetzungen zur Konversionsbehandlung, die neben Zink-Ionen sowohl Man- gan als auch Nickel-Ionen enthalten, sind als Trikation-Phosphatierungslösungen dem Fachmann auf dem Gebiet der Phosphatierung bekannt und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung gut geeignet. Aqueous conversion-conversion compositions which contain both manganese ions and manganese ions are known to the person skilled in the art of phosphating as trication-phosphating solutions and are also well suited for the purposes of the present invention.
Neben den vorgenannten Kationen, die in die Phosphatschicht eingebunden werden bzw. sich zumindest positiv auf das Kristallwachstum der Phosphatschicht auswirken, enthalten die Phos- phatierungslösungen im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens neben Natrium- und/oder Kalium-Ionen ggf. noch Ammonium-Ionen, die zur Einstellung des freien Säuregehalts in die Phosphatierungslösung gelangen. In addition to the abovementioned cations, which are incorporated into the phosphate layer or at least have a positive effect on the crystal growth of the phosphate layer, the phosphating solutions in step (I) of the process according to the invention also contain, in addition to sodium and / or potassium ions. Ions which enter the phosphating solution to adjust the free acid content.
Der zwischen Schritt (I) und Schritt (II) erfolgende Wasserspülgang ist obligatorisch, da ansons- ten die in der Phosphatierzusammensetzung enthaltenden Phosphat-Ionen sowie Metall-Katio- nen in das Passivierungsbad verschleppt würden. Dies würde zu einer schwer kontrollierbaren Veränderung der Badparameter führen sowie zur Ausfällung von Titan, Zirkonium und/oder Haf- nium als schwerlösliche Phosphate. The flushing of water between step (I) and step (II) is obligatory since otherwise the phosphate ions contained in the phosphating composition as well as metal cations would be carried off into the passivation bath. This would lead to a difficult-to-control change in the bath parameters and to the precipitation of titanium, zirconium and / or hafnium as poorly soluble phosphates.
Bei dem Wasserspülvorgang kann es sich dabei um eine Wasserspülung aber auch um eine Gesamtheit von mindestens zwei Wasserspülungen handeln. The water purging process can be a water purging but also a total of at least two pours of water.
Jede Wasserspülung kann dabei mit VE-Wasser oder Stadtwasser durchgeführt werden. Es kann jeweils auch mindestens ein Tensid enthalten sein. Each water rinse can be carried out with demineralised water or city water. In each case at least one surfactant may also be present.
Nach der Aufarbeitung des mit den Komponenten des Phosphatierbades gemäß Schritt (I) ange- reicherten Spülwassers kann eine selektive Rückführung der Komponenten in das Phosphatier- bad vorgenommen werden. After working up the rinsing water enriched with the components of the phosphating bath according to step (I), a selective recycling of the components into the phosphating bath can be carried out.
Die gemäß Schritt (I) behandelte und gespülte Verbundmetallkonstruktion und wird im Schritt (II) mit der sauren Passivierungszusammensetzung durch Eintauchen oder durch Aufspritzen der Lösung in Kontakt gebracht. Im Schritt (II) des Verfahrens erfolgt durch das In-Kontakt-bringen der Verbundmetallkonstruktion mit der sauren Passivierungszusammensetzung erfindungsgemäß die Ausbildung einer Passiv- schicht auf den Aluminiumoberflächen, wobei die Zinkphosphatschicht auf den Stahloberflächen, verzinkten und/oder legierungsverzinkten Stahloberflächen während des In-Kontakt-Bringens mit der Passivierungszusammensetzung zu nicht mehr als 50 %, vorzugsweise zu nicht mehr als 20 %, besonders bevorzugt zu nicht mehr als 10 % aufgelöst wird. Als Passivschicht auf Aluminium gelten im Rahmen der vorliegenden Erfindung passivierende anorganische oder gemischt anor- ganisch-organische Dünnfilmbeschichtungen, die keine geschlossenen kristallinen Phosphat- schichten. Während der pH-Wert der sauren Passivierungszusammensetzung im Bereich von 2,0 bis 5,5, bevorzugt von 2,5 bis 5,5, besonders bevorzugt von 3,0 bis 5,5 und ganz besonders bevorzugt von 3,5 bis 5,5 im Wesentlichen bereits gewährleistet, dass nicht mehr als 50 % der Zinkphos- phatschicht auf den Stahloberflächen, verzinkten und/oder legierungsverzinkten Stahloberflä- chen aufgelöst wird, werden die entsprechenden Passivschichten auf den Aluminiumoberflächen der Verbundmetallkonstruktion typischerweise durch chromfreie saure Passivierungszusammen- setzungen erzeugt. The composite metal structure treated and rinsed according to step (I) and is contacted in step (II) with the acidic passivation composition by dipping or by spraying the solution. In step (II) of the method, by contacting the composite metal structure with the acid passivation composition according to the invention, the formation of a passive layer on the aluminum surfaces, wherein the zinc phosphate layer on the steel surfaces, galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces during in-contact -Ring with the passivation composition to not more than 50%, preferably not more than 20%, particularly preferably not more than 10% is dissolved. In the context of the present invention, passivating layers of aluminum are passivating inorganic or mixed inorganic-organic thin-film coatings which do not comprise closed crystalline phosphate layers. While the pH of the acidic passivation composition ranges from 2.0 to 5.5, preferably from 2.5 to 5.5, more preferably from 3.0 to 5.5, and most preferably from 3.5 to 5, 3, essentially ensuring that no more than 50% of the zinc phosphate layer is dissolved on the steel surfaces, galvanized and / or alloy galvanized steel surfaces, the corresponding passive layers on the aluminum surfaces of the composite metal construction are typically produced by chromium-free acid passivation compositions.
Die Passivierungszusammensetzung enthält mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausge- wählt aus den wasserlöslichen Verbindungen der Metallionen von Mo, Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Hf, Pd, Sn, Sb, Li, V und Ce. Die wasserlöslichen Verbindungen liegen dabei jeweils in einer Konzentra- tion in den folgenden bevorzugten, besonders bevorzugten und ganz besonders bevorzugten Bereichen vor (jeweils berechnet als das entsprechende Metall): The passivating composition contains at least one water-soluble compound selected from the water-soluble compounds of the metal ions of Mo, Cu, Ag, Au, Ti, Zr, Hf, Pd, Sn, Sb, Li, V and Ce. The water-soluble compounds are in each case present in a concentration in the following preferred, particularly preferred and very particularly preferred ranges (in each case calculated as the corresponding metal):
Die in den wasserlöslichen Verbindungen enthaltenen Metallionen scheiden sich entweder in Form eines Salzes, welches das entsprechende Metallkation (z.B. Molybdän oder Zinn) bevor- zugt in mindestens zwei Oxidationsstufen enthält - insbesondere in Form eines Oxid-Hydroxids, eines Hydroxids, eines Spinells oder eines Defektspinells - oder elementar auf der zu behandeln- den Oberfläche ab (z.B. Kupfer, Silber, Gold oder Palladium). Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform enthält die Passivierungszusammensetzung Molybdänionen und ggf. weitere Metallionen - jeweils in Form wasserlöslicher Verbindungen. Diese werden bevorzugt als Molybdat, weiter bevorzugt als Ammoniumheptamolybdat und be- sonders bevorzugt als Ammoniumheptamolybdat x 7 H2O der Passivierungs-zusammensetzung zugegeben. Die Molybdänionen können auch als Natriummolybdat zugesetzt werden. The metal ions contained in the water-soluble compounds are deposited either in the form of a salt which preferably contains the corresponding metal cation (eg molybdenum or tin) in at least two oxidation states - in particular in the form of an oxide hydroxide, a hydroxide, a spinel or a defect spinel - or elemental on the surface to be treated (eg copper, silver, gold or palladium). According to a first preferred embodiment, the passivating composition contains molybdenum ions and optionally further metal ions - each in the form of water-soluble compounds. These are preferably added as molybdate, more preferably as ammonium heptamolybdate and particularly preferably as ammonium heptamolybdate x 7H 2 O of the passivation composition. The molybdenum ions can also be added as sodium molybdate.
Molybdänionen können aber beispielsweise auch in Form mindestens eines Molybdänkationen enthaltenden Salzes wie Molybdänchlorid der Passivierungszusammensetzung zugesetzt und dann durch ein geeignetes Oxidationsmittel, beispielsweise durch die weiter oben beschriebenen Beschleuniger, zu Molybdat oxidiert werden. In einem solchen Fall enthält die Passivierungszu- sammensetzung selbst ein entsprechendes Oxidationsmittel. However, molybdenum ions can also be added to the passivation composition in the form of at least one molybdenum cation-containing salt such as molybdenum chloride, for example, and then oxidized to molybdate by a suitable oxidizing agent, for example by the accelerators described above. In such a case, the passivation composition itself contains a corresponding oxidizing agent.
Weiter bevorzugt enthält die Passivierungszusammensetzung Molybdänionen in Kombination mit Kupferionen, Zinnionen oder Zirkoniumionen. More preferably, the passivating composition contains molybdenum ions in combination with copper ions, tin ions or zirconium ions.
Besonders bevorzugt enthält sie Molybdänionen in Kombination mit Zirkoniumionen sowie gege- benenfalls ein Polymer oder Copolymer, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Polymerklassen der Polyamine, Polyethylenamine, Polyaniline, Polyimine, Polyethyl- enimine, Polythiophene und Polypryrole sowie deren Mischungen und Copolymerisaten und Po- lyacrylsäure. It particularly preferably contains molybdenum ions in combination with zirconium ions and, if appropriate, a polymer or copolymer, in particular selected from the group consisting of the polymer classes of polyamines, polyethyleneamines, polyanilines, polyimines, polyethyleneamines, polythiophenes and polypryrenes, and their mixtures and copolymers and polyols - lyacrylic acid.
Bevorzugt liegen der Gehalt an Molybdänionen dabei im Bereich von 20 bis 225 mg/l, besonders bevorzugt von 50 bis 225 mg/l und ganz besonders bevorzugt von 100 bis 225 mg/l (berechnet als Mo) und der Gehalt an Zirkoniumionen im Bereich von 50 bis 300 mg/l, besonders bevorzugt von 50 bis 150 mg/l (berechnet als Zr). The content of molybdenum ions is preferably in the range from 20 to 225 mg / l, particularly preferably from 50 to 225 mg / l and very particularly preferably from 100 to 225 mg / l (calculated as Mo) and the content of zirconium ions in the range from 50 to 300 mg / l, more preferably from 50 to 150 mg / l (calculated as Zr).
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform enthält die Passivierungszusammensetzung Kupferionen, insbesondere Kupfer(ll)ionen und ggf. andere Metallionen - jeweils in Form was- serlöslicher Verbindungen. Vorzugsweise enthält die Passivierungs-zusammensetzung dann ei- nen Gehalt an Kupferionen im Bereich von 100 bis 500 mg/l, besonders bevorzugt von 150 bis 225 mg/l. According to a second preferred embodiment, the passivation composition contains copper ions, in particular copper (II) ions and optionally other metal ions - in each case in the form of water-soluble compounds. The passivation composition then preferably contains a content of copper ions in the range from 100 to 500 mg / l, more preferably from 150 to 225 mg / l.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Passivierungszusammenset- zung Ti, Zr und/oder Hf in komplexierter Form, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 20 bis 500 mg/l, weiter bevorzugt von 50 bis 300 mg/l und besonders bevorzugt von 50 bis 150 mg/l (berechnet als Ti, Zr und/oder Hf), und ggf. weitere Metallionen in Form wasserlöslicher Verbindungen . Dabei handelt es sich bevorzugt um Fluorokomplexe, besonders bevorzugt um Hexafluorkomplexe. Zudem umfasst die Passivierungszusammensetzung dann vorzugsweise 10 bis 500 mg/l, weiter bevorzugt 15 bis 100 mg/l und besonders bevorzugt 15 bis 50 mg/l an freiem Fluorid. According to a particularly preferred embodiment, the passivation composition contains Ti, Zr and / or Hf in complexed form, preferably in a concentration in the range from 20 to 500 mg / l, more preferably from 50 to 300 mg / l and particularly preferably from 50 to 150 mg / l (calculated as Ti, Zr and / or Hf), and optionally further metal ions in the form of water-soluble compounds. These are preferably fluoro complexes, more preferably hexafluorocomplexes. In addition, the passivating composition then preferably comprises 10 to 500 mg / l, more preferably 15 to 100 mg / l, and most preferably 15 to 50 mg / l of free fluoride.
Gemäß einer ersten ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Passivierungszu- sammensetzung neben Ti, Zr und/oder Hf in komplexierter Form, insbesondere als Fluorokom- plexe, zusätzlich noch mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus den wasser- löslichen Verbindungen der Metallionen von Molybdän, Kupfer, insbesondere Kupfer(ll), Silber, Gold, Palladium, Zinn und Antimon sowie Lithium, vorzugsweise von Molybdän und Kupfer, ins- besondere Kupfer(ll). Die wasserlöslichen Verbindungen liegen dabei jeweils in einer Konzentra- tion in den folgenden bevorzugten Bereichen vor (jeweils berechnet als das entsprechende Me- tall): According to a first very particularly preferred embodiment, in addition to Ti, Zr and / or Hf in complexed form, in particular as fluorocomplexes, the passivating composition additionally contains at least one water-soluble compound selected from the water-soluble compounds of the metal ions of molybdenum, copper, in particular copper (II), silver, gold, palladium, tin and antimony as well as lithium, preferably of molybdenum and copper, in particular copper (II). The water-soluble compounds are each present in a concentration in the following preferred ranges (in each case calculated as the corresponding metal):
Gemäß einer zweiten ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Passivierungs- zusammensetzung neben Ti, Zr und/oder Hf in komplexierter Form, insbesondere als Fluorokom- plexe, zusätzlich noch mindestens ein Organosilan und/oder mindestens ein Hydrolyseprodukt davon, also ein Organosilanol, und/oder mindestens ein Kondensationsprodukt davon, also ein Organosiloxan/Polyorganosiloxan, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 5 bis 200 mg/l, weiter bevorzugt von 10 bis 100 mg/l und besonders bevorzugt von 20 bis 80 mg/l (berech- net als Si).  According to a second very particularly preferred embodiment, the passivation composition contains, in addition to Ti, Zr and / or Hf in complexed form, in particular as fluorocomplexes, additionally at least one organosilane and / or at least one hydrolysis product thereof, ie an organosilanol, and / or at least one condensation product thereof, ie an organosiloxane / polyorganosiloxane, preferably in a concentration in the range from 5 to 200 mg / l, more preferably from 10 to 100 mg / l and particularly preferably from 20 to 80 mg / l (calculated as Si ).
Das mindestens eine Organosilan weist dabei bevorzugt mindestens eine Aminogruppe auf. Be- sonders bevorzugt handelt es sich um ein solches, welches sich zu einem Aminopropylsilanol und/oder zu 2-Aminoethyl-3-amino-propyl-silanol hydrolysieren lässt und/oder um ein Bis(trime- thoxysilylpropyl)-Amin. The at least one organosilane preferably has at least one amino group. It is particularly preferred that one which can be hydrolyzed to an aminopropylsilanol and / or to 2-aminoethyl-3-amino-propyl-silanol and / or a bis (trimethoxysilylpropyl) amine.
Gemäß einer dritten ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Passivierungszu- sammensetzung neben Ti, Zr und/oder Hf in komplexierter Form, insbesondere als Fluorokom- plexe, zusätzlich noch mindestens eine wasserlösliche Verbindung ausgewählt aus den wasser- löslichen Verbindungen der Metallionen von Molybdän, Kupfer, insbesondere Kupfer(ll), Silber, Gold, Palladium, Zinn und Antimon sowie Lithium, vorzugsweise von Molybdän und Kupfer, ins- besondere Kupfer(ll) sowie noch mindestens ein Organosilan und/oder mindestens ein Hydroly- seprodukt davon, also ein Organosilanol, und/oder mindestens ein Kondensationsprodukt davon, also ein Organosiloxan/Polyorganosiloxan, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 5 bis 200 mg/l, weiter bevorzugt von 10 bis 100 mg/l und besonders bevorzugt von 20 bis 80 mg/l (berechnet als Si). Die wasserlöslichen Verbindungen liegen dabei jeweils in einer Konzentration in den folgenden bevorzugten Bereichen vor (jeweils berechnet als das entsprechende Metall): According to a third very particularly preferred embodiment, in addition to Ti, Zr and / or Hf in complexed form, in particular as fluorocomplexes, the passivating composition additionally contains at least one water-soluble compound selected from the water-soluble compounds of the metal ions of molybdenum, copper, in particular copper (II), silver, gold, palladium, tin and antimony, and lithium, preferably of molybdenum and copper, in particular copper (II), and also at least one organosilane and / or at least one hydrolysis product thereof, ie an organosilanol, and / or at least one condensation product thereof, ie an organosiloxane / polyorganosiloxane, preferably in a concentration in the range from 5 to 200 mg / l, more preferably from 10 to 100 mg / l and particularly preferably from 20 to 80 mg / l (calculated as Si). The water-soluble compounds are each present in a concentration in the following preferred ranges (in each case calculated as the corresponding metal):
Das erfindungsgemäße Verfahren zur korrosionsschützenden Behandlung von aus metallischen Werkstoffen zusammengefügten Verbundmetallkonstruktionen, die zumindest teilweise auch Alu- miniumoberflächen aufweisen, erfolgt nach Reinigung und Aktivierung der metallischen Oberflä- chen zunächst durch in Kontakt bringen der Oberflächen mit der Zinkphosphatierungszusammen- setzung des Schritts (I), z.B. im Spritz- oder Tauchverfahren, bei Temperaturen im Bereich von 20-65 °C und für ein auf die Applikationsart abgestimmtes Zeitintervall. Erfahrungsgemäß ist die Stippenbildung auf den verzinkten und/oder legierungsverzinkten Stahloberflächen in konventio- nellen Tauchphosphatierverfahren besonders ausgeprägt, so dass die Phosphatierung im Schritt (I) des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere auch für solche Phosphatieranlagen geeig- net ist, die nach dem Prinzip des Tauchverfahrens arbeiten, da die Stippenbildung im erfindungs- gemäßen Verfahren unterdrückt wird. The method according to the invention for the anticorrosive treatment of composite metal structures assembled from metallic materials which at least partly also have aluminum surfaces is carried out after cleaning and activation of the metallic surfaces by first contacting the surfaces with the zinc phosphating composition of step (I), eg by spraying or dipping, at temperatures in the range of 20-65 ° C and for a time interval matched to the type of application. Experience has shown that speck formation on the galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces is particularly pronounced in conventional immersion phosphating processes, so that the phosphating in step (I) of the process according to the invention is particularly suitable for phosphating plants which operate on the principle of the immersion process. since the speck formation in the method according to the invention is suppressed.
Es ist vorteilhaft, die Verbundmetallkonstruktion vor der Behandlung mit der Zinkphosphatie- rungszusammensetzung in Schritt (I) erst in einer wässrigen Reinigungszusammensetzung zu reinigen, insbesondere zu entfetten. Hierzu kann insbesondere eine saure, neutrale, alkalische oder stark alkalische Reinigungs-zusammensetzung, aber gegebenenfalls auch zusätzlich eine saure oder neutrale Beizzusammensetzung verwendet werden. It is advantageous to first clean, in particular degrease, the composite metal construction prior to treatment with the zinc-phosphating composition in step (I) in an aqueous cleaning composition. For this purpose, it is possible in particular to use an acidic, neutral, alkaline or strongly alkaline cleaning composition, but optionally also an acidic or neutral pickling composition.
Eine alkalische oder stark alkalische Reinigungszusammensetzung hat sich dabei insbesondere als vorteilhaft erwiesen. An alkaline or strongly alkaline cleaning composition has proven to be particularly advantageous.
Die wässrige Reinigungszusammensetzung kann neben mindestens einem Tensid gegebenen- falls auch ein Reinigergerüst und/oder andere Zusätze wie z.B. Komplexbildner enthalten. Auch die Verwendung eines aktivierenden Reinigers ist möglich. The aqueous cleaning composition may contain, in addition to at least one surfactant, if desired, a scaffold and / or other additives such as e.g. Complexing agent included. The use of an activating cleaner is also possible.
Nach dem Reinigen/Beizen findet dann vorteilhafterweise mindestens ein Spülen der Verbund- metallkonstruktion mit Wasser statt, wobei dem Wasser gegebenenfalls auch ein in Wasser ge- löster Zusatzstoff wie z. B. ein Nitrit oder Tensid zugesetzt sein kann. After cleaning / pickling, at least flushing of the composite metal construction with water then takes place, whereby the water may optionally also contain an additive dissolved in water, such as water. As a nitrite or surfactant may be added.
Vor der Behandlung der Verbundmetallkonstruktion mit der Zinkphosphatierungs-zusammenset- zung in Schritt (I) ist es vorteilhaft, die Verbundmetallkonstruktion mit einer Aktivierungszusam- mensetzung zu behandeln. Die Aktivierungszusammensetzung dient dazu, eine Vielzahl von feinsten Phosphatpartikeln als Impfkristalle auf der Oberfläche der Teile aus Zink und Eisen ab- zusetzen. Diese helfen im nachfolgenden Verfahrensschritt, im Kontakt mit der Phosphatierzu- sammensetzung - vorzugsweise ohne zwischenzeitliche Spülung - eine insbesondere kristalline Phosphatschicht mit einer möglichst hohen Zahl dicht angeordneter feiner Phosphatkristalle oder eine weitgehend geschlossene Phosphatschicht auf den Teilen aus Zink und Eisen auszubilden. Before treating the composite metal structure with the zinc phosphating composition in step (I), it is advantageous to treat the composite metal structure with an activating composition. The activation composition serves to deposit a plurality of ultrafine phosphate particles as seed crystals on the surface of the zinc and iron parts. These help in the subsequent process step, in contact with the Phosphatierzu- composition - preferably without interim flushing - form a particular crystalline phosphate layer with the highest possible number of densely arranged fine phosphate crystals or a largely closed phosphate layer on the parts of zinc and iron.
Als Aktivierungszusammensetzungen kommen dabei insbesondere saure oder alkalische Zu- sammensetzungen auf Basis von Titanphosphat oder Zinkphosphat in Betracht. In particular, acidic or alkaline compositions based on titanium phosphate or zinc phosphate may be considered as activating compositions.
Es kann aber auch von Vorteil sein, Aktivierungsmittel, insbesondere Titanphosphat oder Zink- phosphat, in der Reinigungszusammensetzung zuzugeben, also Reinigung und Aktivierung in einem Schritt durchzuführen. However, it can also be advantageous to add activating agents, in particular titanium phosphate or zinc phosphate, in the cleaning composition, ie to carry out purification and activation in one step.
In einem weiteren dem Schritt (II) nachfolgenden Schritt kann die Verbundmetallkonstruktion mit einer Grundlackierung versehen werden, vorzugsweise mit einem organischen Tauchlack, insbe- sondere einem Elektrotauchlack - vorzugsweise ohne vorherige Ofentrocknung des erfindungsgemäß behandelten Bauteils. Nach der Grundlackierung kann ein Decklack aufge- bracht werden, bei dem es sich um einen Pulverlack oder einen Nasslack handeln kann. In a further step following step (II), the composite metal construction can be provided with a basecoat, preferably with an organic dip paint, in particular an electrodeposition paint - preferably without prior oven drying of the According to the invention treated component. After the primer coat, a top coat can be applied, which may be a powder paint or a wet paint.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf eine Zinkphosphatierungszusammensetzung zur selektiven Phosphatierung von Stahl-, verzinkten und/oder legierungsverzinkten Stahlober- flächen in einer metallischen Verbundkonstruktion umfassend ein Teil aus Aluminium, wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung eine Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz von zu- mindest 0,6 Punkten und einem pH-Wert bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5 aufweist sowie The present invention also relates to a zinc phosphating composition for selectively phosphating steel, galvanized and / or alloy galvanized steel surfaces in a metallic composite construction comprising a portion of aluminum, the zinc phosphating composition having a KCI addition free acid rating of at least 0.6 points and a pH preferably in the range of 2.5 to 3.5, and
(a) 5 bis 50 g/l Phosphat-Ionen berechnet als P2O5, (a) 5 to 50 g / L of phosphate ions calculated as P2O5,
(b) 0,3 bis 3 g/l Zink-Ionen,  (b) 0.3 to 3 g / l zinc ions,
(c) zumindest 5 mg/l, aber nicht mehr als 200 mg/l an freiem Fluorid, und  (c) at least 5 mg / l, but not more than 200 mg / l of free fluoride, and
(d) zumindest 0,04 g/l, aber nicht mehr als 3,2 g/l an Bor in Form wasserlöslicher anorga- nischer Verbindungen berechnet als BF4, enthält, wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung zudem einen Gehalt an Natrium- und/oder Kalium-Ionen sowie an Aluminium-Ionen enthält. (d) at least 0.04 g / l, but not more than 3.2 g / l of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 , the zinc phosphating composition additionally containing sodium and / or potassium Ions and aluminum ions.
Vorzugsweise liegt der Gehalt an freiem Fluorid im Bereich von 10 bis 200 mg/l, weiter bevorzugt von 20 bis 175 mg/l, weiter bevorzugt von 20 bis 150 mg/l, weiter bevorzugt von 20 bis 135 mg/l, weiter bevorzugt von 20 bis 120 mg/l, besonders bevorzugt von 50 bis 120 mg/l und ganz beson- ders bevorzugt von 70 bis 120 mg/l. Preferably, the content of free fluoride is in the range of 10 to 200 mg / l, more preferably from 20 to 175 mg / l, more preferably from 20 to 150 mg / l, further preferably from 20 to 135 mg / l, further preferably from 20 to 120 mg / l, more preferably from 50 to 120 mg / l and most preferably from 70 to 120 mg / l.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich sowohl die Kryolithfällung auf der Oberfläche der Verbundmetallkonstruktionen als auch die Vergiftung des Phosphatierbades durch Titan, Zir- konium und/oder Hafnium besonders effektiv reduzieren lässt, wenn für die Zinkphosphatierungs- zusammensetzung der dimensionslose Quotient Surprisingly, it has been found that both the cryolite precipitation on the surface of the composite metal constructions and the poisoning of the phosphating bath by titanium, zirconium and / or hafnium can be reduced particularly effectively if the dimensionless quotient for the zinc phosphating composition is used
(S-Wert x T) / (Fges. x [B] x 1000) im Bereich von 0,13 bis 22,5, bevorzugt von 0,2 bis 15 und besonders bevorzugt von 0,4 bis 10 liegt, wobei„T“ für die Temperatur / °C,„Fges.“ für den Gesamtfluoridgehalt / (mol/l) und ,,[B]“ für die Konzentration des Elements Bor / (mol/l) steht. (S value x T) / (F tot. X [B] x 1000) is in the range from 0.13 to 22.5, preferably from 0.2 to 15 and particularly preferably from 0.4 to 10, where " T "for the temperature / ° C," F tot. Stands for the total fluoride content / (mol / l) and ,, [B] "for the concentration of the element boron / (mol / l).
In einer bevorzugten Variante enthält die erfindungsgemäße Zinkphosphatierungszusammenset- zung insgesamt nicht mehr als 20 ppm, bevorzugt nicht mehr 15 ppm, weiter bevorzugt nicht mehr als 10 ppm, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 ppm und ganz besonders bevorzugt insgesamt nicht mehr als 1 ppm an wasserlöslichen Verbindungen von Zirkonium, Titan und/oder Hafnium bezogen auf die Elemente Zirkonium, Titan und/oder Hafnium und insbesondere keine wasserlöslichen Verbindungen von Zirkonium, Titan und/oder Hafnium. In a preferred variant, the zinc phosphating composition according to the invention contains not more than 20 ppm, preferably not more than 15 ppm, more preferably not more than 10 ppm, more preferably not more than 5 ppm and most preferably not more than 1 ppm total of water-soluble Compounds of zirconium, titanium and / or hafnium based on the elements zirconium, titanium and / or hafnium and in particular no water-soluble compounds of zirconium, titanium and / or hafnium.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zinkphosphatierzusammenset- zung wurden bereits vorstehend beim erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. Further advantageous embodiments of the zinc phosphating composition according to the invention have already been explained above in the process according to the invention.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Konzentrat, aus dem durch Verdünnen mit einem geeigneten Lösemittel und/oder Dispergiermedium, vorzugsweise mit Wasser, und ge- gebenenfalls Einstellen des pH-Wertes die erfindungsgemäße Zinkphosphatierungszusammen- setzung erhalten werden kann. Der Verdünnungsfaktor liegt hierbei bevorzugt zwischen 2 und 100, vorzugsweise zwischen 5 und 50. The present invention also relates to a concentrate from which the zinc phosphating composition according to the invention can be obtained by dilution with a suitable solvent and / or dispersing medium, preferably with water, and, if appropriate, adjusting the pH. The dilution factor here is preferably between 2 and 100, preferably between 5 and 50.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich schließlich auf eine vor Korrosion geschützte Verbundme- tallkonstruktion, die mindestens ein Teil aus Aluminium sowie mindestens ein Teil aus Zink sowie ggf. ein weiteres Teil aus Eisen enthält und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.  Finally, the present invention relates to a corrosion-protected composite metal construction which contains at least one part of aluminum and at least one part of zinc and optionally another part of iron and is obtainable by the process according to the invention.
Die entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens vor Korrosion geschützten Verbundme- tallkonstruktionen finden vorzugsweise in der Automobilzuliefererindustrie, bei der automobilen Fertigung im Karosseriebau, im Landmaschinenbau, im Schiffsbau, im Baugewerbe sowie für die Herstellung von Weißer Ware Verwendung. Die vorliegende Erfindung soll durch die nachfolgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele verdeutlicht werden. The composite metal structures protected against corrosion according to the method according to the invention are preferably used in the automotive supplier industry, in automotive production in body construction, in agricultural machinery, in shipbuilding, in the construction industry, and in the production of white goods. The present invention will become apparent from the following non-limiting exemplary embodiments and comparative examples.
Beispiele Examples
Es wurden wässrige Zinkphosphatierlösungen angesetzt, die jeweils eine Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz von 1 ,1 Punkten, eine Gesamtsäure nach Fischer von 19,5 Punkten, einen S-Wert von 0,056 und einen pH-Wert im Bereich von 2,5 bis 3,5 aufwiesen. Besagte Phospha- tierlösungen waren nickelfrei und enthielten jeweils 15 g/l Phosphat-Ionen berechnet als P2O5, 0,8 g/l Zink-Ionen, 1 ,0 g/l Mangan-Ionen, unterschiedliche Mengen an freiem Fluorid (siehe Tab. 1 ), 1 ,0 g/l an Bor in Form und berechnet als BF4 sowie 34 mg/l des Beschleunigers Wasserstoff- peroxid. Die Phosphatierlösungen wurden auf eine Temperatur von 45 °C gebracht. Aqueous zinc phosphating solutions were prepared, each containing a score of the free acid with KCl addition of 1.1 points, a total Fischer acid of 19.5 points, an S value of 0.056, and a pH in the range of 2.5 to 3.5. Said phosphatizing solutions were nickel-free and each contained 15 g / l of phosphate ions calculated as P2O5, 0.8 g / l of zinc ions, 1.0 g / l of manganese ions, varying amounts of free fluoride (see Table 1) ), 1, 0 g / l of boron in the form and calculated as BF 4 and 34 mg / l of the accelerator hydrogen peroxide. The phosphating solutions were brought to a temperature of 45 ° C.
Gereinigte Testbleche aus Aluminium (AA 6016) wurden gleichmäßig mit jeweils einer Phospha- tierlösung besprüht, gespült und bei Raumtemperatur für 30 s in eine saure, wässrige Passivie- rungszusammensetzung getaucht, die 150 mg/l an H2ZrF6 berechnet als Zr enthielt. Ohne vorhe- rige Ofentrocknung wurden die Bleche noch mit einem Elektrotauchlack und schließlich mit einem Nasslack (Standardautomobillackaufbau) versehen. Cleaned test panels made of aluminum (AA 6016) were sprayed uniformly with in each case one phosphating solution, rinsed and immersed at room temperature for 30 s in an acidic, aqueous passivation composition which contained 150 mg / l of H 2 ZrF 6 calculated as Zr. Without previous oven drying, the sheets were still provided with an electrodeposition paint and finally with a wet paint (Standardautomobillackaufbau).
Die Testbleche wurden einem 144-stündigen CASS-Test nach DIN EN ISO 9227, 2017-07 sowie einem 1008-stündigen Filiform-Test nach DIN EN 3665, 1997-08 unterzogen. Die Korrosionser- gebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst (Ffrei = Gehalt an freiem Fluorid). The test panels were subjected to a 144-hour CASS test according to DIN EN ISO 9227, 2017-07 and a 1008-hour Filiform test according to DIN EN 3665, 1997-08. The corrosion results are summarized in the following table (Ff rei = content of free fluoride).
Tabelle 1 : Table 1 :
Wie Tab. 1 belegt, führt ein Absenken des Gehalts an freiem Fluorid in der Phosphatierlösung sowohl im CASS- als auch im Filiform-Test zu einer deutlich verringerten Korrosion auf Alumi- nium. As shown in Tab. 1, lowering the content of free fluoride in the phosphating solution in both the CASS and the Filiform test leads to significantly reduced corrosion on aluminum.
Aus einem laufenden Zinkphosphatierbad eines Kunden mit schwankendem Gehalt an freiem Fluorid hat die Anmelderin über einen Zeitraum von 2,2 Jahren Proben entnommen und den Ge- halt an freiem Fluorid (Ffrei) sowie an Zirkonium (Zr) bestimmt. Hierzu wurde eine fluoridselektive potentiometrische Einstabmesskette verwendet bzw. eine ICP (Inductively Coupled Plasma)- Analyse durchgeführt. From a running zinc phosphating bath of a customer with fluctuating content of free fluoride, the applicant took samples over a period of 2.2 years and determined the content of free fluoride (Ff re i) and of zirconium (Zr). For this purpose, a fluoride-selective potentiometric combination electrode was used or an ICP (Inductively Coupled Plasma) - analysis performed.
Wie Tab. 2 zu entnehmen ging mit einem Absinken des Gehalts an freiem Fluorid - wenn auch ggf. zeitverzögert (vgl. 10 bis 26 Monate) - ein Absinken des Zirkonium-Gehalts im Bad einher. Umgekehrt ging mit einer Erhöhung des Gehalts an freiem Fluorid - wenn auch ggf. zeitverzögert (vgl. 4,5 bis 14,5 Monate) - eine Erhöhung des Zirkonium-Gehalts im Bad einher. Ein niedriger Gehalt an freiem Fluorid führte also zu einer geringeren Badvergiftung durch Zirkonium. Tabelle 2: As shown in Table 2, a decrease in the content of free fluoride was accompanied by a decrease in the zirconium content in the bath, albeit possibly with a time delay (compare 10 to 26 months). Conversely, an increase in the content of free fluoride - although possibly delayed (see 4.5 to 14.5 months) - was accompanied by an increase in the zirconium content in the bath. A low content of free fluoride thus led to a lower bath poisoning by zirconium. Table 2:
Es wurden wässrige Zinkphosphatierunglösungen (ZPL Nr. 1-8) angesetzt, die jeweils eine Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz von 1 ,5 Punkten aufwiesen. Besagte Phosphatierlö- sungen waren nickelfrei und enthielten jeweils 15 g/l Phosphat-Ionen berechnet als P2O5, 0,8 g/l Zink-Ionen, 1 ,0 g/l Mangan-Ionen, 100 mg/l an freiem Fluorid und unterschiedliche Mengen an Natrium- und Kalium-Ionen sowie entweder Tetrafluoroborat oder Hexafluorosilikat. Die Phos- phatierlösungen wurden auf eine Temperatur von 45 °C gebracht und in einem Becherglas mittels Rührfisch bei mittlerer Geschwindigkeit gerührt. Mittels ICP-Analyse wurden zu Beginn (0 h) so- wie nach 24 h die gelösten Konzentrationen an Aluminium, Silizium sowie Bor bestimmt. Wenn die Konzentration an gelöstem Aluminium abfiel, war dies auf eine Ausfällung in Form von Kryolith zurückzuführen. Nahm hingegen die Konzentration an gelöstem Silizium ab, beruhte dies auf einer Ausfällung in Form von K2S1F6. Aqueous zinc phosphating solutions (ZPL Nos. 1-8) were prepared, each having a free acid score with KCI addition of 1.5 points. Said phosphating solutions were nickel-free and contained in each case 15 g / l of phosphate ions calculated as P2O5, 0.8 g / l of zinc ions, 1.0 g / l of manganese ions, 100 mg / l of free fluoride and different amounts of sodium and potassium ions as well as either tetrafluoroborate or hexafluorosilicate. The phosphating solutions were brought to a temperature of 45 ° C and stirred in a beaker by means of stirring at medium speed. By means of ICP analysis, the dissolved concentrations of aluminum, silicon and boron were determined at the beginning (0 h) and after 24 h. As the concentration of dissolved aluminum dropped, this was due to precipitation in the form of cryolite. By contrast, the concentration of dissolved silicon decreased as a result of precipitation in the form of K2S1F6.
Wie Tab. 3 zu entnehmen führte ein Gehalt von 5,0 g/l an Natrium-Ionen zu einer Abnahme der Konzentration an gelöstem Aluminium, also zur Ausfällung von Kryolith (ZPLs 2 und 6). Die Kry- olithfällung war dabei in Anwesenheit von Tetrafluoroborat (ZPL 2) etwas weniger ausgeprägt als bei Hexafluorosilikat (ZPL 6). Gleiches gilt für einen Gehalt von 2,5 g/l an Natrium-Ionen sowie von 2,5 g/l an Kalium-Ionen (ZPL 4 vs. ZPL 8). Bei einem Gehalt von 2,5 g/l an Natrium-Ionen (ZPLs 1 und 5) oder von 5,0 g/l an Kalium-Ionen (ZPLs 3 und 7) kam es hingegen nicht zur Kryolithfällung. As shown in Tab. 3, a content of 5.0 g / l of sodium ions led to a decrease in the dissolved aluminum concentration, ie to the precipitation of cryolite (ZPLs 2 and 6). In the presence of tetrafluoroborate (ZPL 2), the cryofit precipitation was slightly less pronounced than with hexafluorosilicate (ZPL 6). The same applies to a content of 2.5 g / l of sodium ions and 2.5 g / l of potassium ions (ZPL 4 vs. ZPL 8). At 2.5 g / l sodium ion (ZPLs 1 and 5) or 5.0 g / l potassium ion (ZPLs 3 and 7), however, cryolite precipitation did not occur.
Im Falle von Hexafluorosilkat kam es in Anwesenheit von Kalium-Ionen zu einer Abnahme der Konzentration an gelöstem Silizium, also zur Ausfällung von K2S1F6 (ZPLs 7 und 8). Die Bildung eines entsprechenden Niederschlages konnte für Tetrafluoroborat nicht festgestellt werden. Hier nahm die Konzentration an gelöstem Bor entsprechend nicht ab (ZPLs 3 und 4). In the case of hexafluorosilcate, in the presence of potassium ions, there was a decrease in the concentration of dissolved silicon, ie precipitation of K2S1F6 (ZPLs 7 and 8). The education a corresponding precipitate could not be determined for tetrafluoroborate. Here, the concentration of dissolved boron did not decrease accordingly (ZPLs 3 and 4).
Tabelle 3:  Table 3:

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zur chemischen Vorbehandlung und selektiven Phosphatierung einer Verbundme- tallkonstruktion, die mindestens ein Teil aus Aluminium sowie mindestens ein Teil aus Zink sowie ggf. ein weiteres Teil aus Eisen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren 1 . A process for the chemical pretreatment and selective phosphating of a composite metal construction which contains at least one part of aluminum and at least one part of zinc and possibly another part of iron, characterized in that the process
(I) in einem ersten Schritt die Behandlung der Verbundmetallkonstruktion mit einer wäss- rigen Zinkphosphatierungszusammensetzung, die auf den Teilen aus Zink und Eisen die Bildung einer oberflächendeckenden kristallinen Zinkphosphatschicht mit einem Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,5 bis 5 g/m2 bewirkt, jedoch keine Zinkphos- phatschicht mit einem Beschichtungsgewicht von zumindest 0,5 g/m2 auf den Alumi- niumteilen erzeugt, umfasst und anschließend - mit dazwischenliegendem Wasser- spülgang -(I) in a first step, the treatment of the composite metal construction with an aqueous zinc phosphating composition which on the parts of zinc and iron causes the formation of a surface-covering crystalline zinc phosphate layer having a coating weight in the range of 0.5 to 5 g / m 2 does not produce a zinc phosphate layer with a coating weight of at least 0.5 g / m 2 on the aluminum parts, and then - with intermediate rinsing with water -
(II) in einem zweiten Schritt die Aufbringung einer wässrigen sauren Passivierungszusam- mensetzung, die einen pH-Wert im Bereich von 2,0 bis 5,5 aufweist, auf die Verbund- metallkonstruktion umfasst, wobei die saure Passivierungszusammensetzung auf den Teilen aus Zink und Eisen nicht mehr als 50 % des kristallinen Zinkphosphats ablöst, jedoch eine Passivschicht auf den Aluminiumteilen bildet, die keine oberflächende- ckende kristalline Phosphatschicht darstellt, (II) in a second step comprises applying an aqueous acidic passivating composition having a pH in the range of 2.0 to 5.5 to the composite metal construction, wherein the acidic passivating composition is supported on the parts of zinc and Iron does not dissolve more than 50% of the crystalline zinc phosphate, but forms a passive layer on the aluminum parts, which is not a surface-covering crystalline phosphate layer,
wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) einen Gehalt an Natrium- und/oder Kalium-Ionen sowie an Aluminium-Ionen enthält,  wherein the zinc phosphating composition in step (I) contains a content of sodium and / or potassium ions as well as of aluminum ions,
wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung im Schritt (I) eine Temperatur im Bereich von 20 bis 65 °C aufweist und einen Gehalt an freiem Fluorid enthält, der zumindest 5 mg/l be- trägt, aber nicht größer als 200 mg/l ist,  wherein the zinc phosphating composition in step (I) has a temperature in the range of 20 to 65 ° C and contains a content of free fluoride which is at least 5 mg / l but not greater than 200 mg / l,
wobei in der Zinkphosphatierungszusammensetzung zumindest 0,04 g/l, aber nicht mehr als 3,2 g/l an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen berechnet als BF4 enthalten sind, und wherein at least 0.04 g / l but not more than 3.2 g / l of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 is contained in the zinc phosphating composition, and
wobei die Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz in der Zinkphosphatierungszusammenset- zung zumindest 0,6 Punkte beträgt. wherein the score of the free acid with KCI addition in the zinc phosphating composition is at least 0.6 points.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkphosphatierungszusam- mensetzung in Schritt (I) einen Gehalt an freiem Fluorid im Bereich von 10 bis 200 mg/l, bevorzugt von 20 bis 150 mg/l, weiter bevorzugt von 20 bis 120 mg/l, besonders bevorzugt von 50 bis 120 mg/l und ganz besonders bevorzugt von 70 bis 120 mg/l aufweist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the zinc phosphating composition in step (I) has a free fluoride content in the range of 10 to 200 mg / l, preferably from 20 to 150 mg / l, more preferably from 20 to 120 mg / l, more preferably from 50 to 120 mg / l and most preferably from 70 to 120 mg / l.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkphosphatierungs- zusammensetzung in Schritt (I) eine Konzentration an Bor in Form wasserlöslicher anorganischer Verbindungen berechnet als BF4 im Bereich von 0,08 bis 2,5 g/l, weiter bevorzugt von 0,08 bis 2 g/l, weiter bevorzugt von 0,25 bis 2 g/l, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1 ,5 g/l und ganz beson- ders bevorzugt von 0,8 bis 1 ,2 g/l aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Zinkphosphatierungs- composition in step (I) a concentration of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 in the range of 0.08 to 2.5 g / l, on preferably from 0.08 to 2 g / l, more preferably from 0.25 to 2 g / l, particularly preferably from 0.5 to 1.5 g / l and very particularly preferably from 0.8 to 1.2 g / l.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) der Gehalt an Natrium- und/oder Kalium- Ionen (berechnet als Natrium) im Bereich von 1 bis 4 g/l, insbesondere von 2 bis 3 g/l und der Gehalt an freiem Fluorid im Bereich von 50 bis 150 mg/l, insbesondere von 70 bis 120 mg/l liegt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the Zinkphosphatierungszusammensetzung in step (I), the content of sodium and / or potassium ions (calculated as sodium) in the range of 1 to 4 g / l, in particular from 2 to 3 g / l and the content of free fluoride in the range of 50 to 150 mg / l, in particular from 70 to 120 mg / l.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) der Gehalt an anorganischen Verbindungen enthaltend Silizium (berechnet als SiFe) unter 25 mg/l, bevorzugt unter 15 mg/l, besonders be- vorzugt unter 5 mg/l und ganz besonders bevorzugt unter 1 mg/l liegt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the Zinkphosphatierungszusammensetzung in step (I), the content of inorganic compounds containing silicon (calculated as SiFe) below 25 mg / l, preferably below 15 mg / l, more preferably below 5 mg / l and most preferably below 1 mg / l.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) eine Punktzahl der Freien Säure mit KCI- Zusatz im Bereich von 0,6 bis 3,0 Punkten, bevorzugt von 0,8 bis 3,0 Punkten, besonders bevor- zugt von 1 ,0 bis 3,0 Punkten und ganz besonders bevorzugt von 1 ,0 bis 2,5 Punkten aufweist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the zinc phosphating composition in step (I) a score of free acid with KCI addition in the range of 0.6 to 3.0 points, preferably from 0.8 to 3.0 Points, more preferably from 1, 0 to 3.0 points, and most preferably from 1, 0 to 2.5 points.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) der dimensionslose Quotient Process according to any one of the preceding claims, characterized in that, for the zinc phosphating composition in step (I), the dimensionless quotient
(S-Wert x T) / (Fges. x [B] x 1000) (S value x T) / (F tot x [B] x 1000)
im Bereich von 0,13 bis 22,5, bevorzugt von 0,2 bis 15 liegt. in the range of 0.13 to 22.5, preferably from 0.2 to 15.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zinkphosphatierungszusammensetzung in Schritt (I) zusätzlich eines oder mehrere derfolgenden Kationen enthalten ist: 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the Zinkphosphatierungszusammensetzung in step (I) additionally one or more of the following cations is contained:
0,3 bis 2 g/l, bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 g/l Mangan(ll),  0.3 to 2 g / l, preferably 0.5 to 1.5 g / l manganese (II),
0,3 bis 2 g/l, bevorzugt 0,8 bis 1 ,2 g/l Nickel(ll),  0.3 to 2 g / l, preferably 0.8 to 1.2 g / l nickel (II),
0,001 bis 0,2 g/l, bevorzugt 0,005 bis 0,1 g/l Eisen(lll).  0.001 to 0.2 g / l, preferably 0.005 to 0.1 g / l of iron (III).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Passivierungszusammensetzung in Schritt (II) im Bereich von 2,5 bis 5,5, besonders bevorzugt von 3,0 bis 5,5 und ganz besonders bevorzugt von 3,5 bis 5,5 liegt. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pH of the passivation composition in step (II) in the range of 2.5 to 5.5, more preferably from 3.0 to 5.5, and most preferably from 3.5 to 5.5.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungszusammensetzung in Schritt (II) Ti, Zr und/oder Hf in komplexierter Form, vorzugs- weise in einer Konzentration im Bereich von 20 bis 500 mg/l, weiter bevorzugt von 50 bis 300 mg/l und besonders bevorzugt von 50 bis 150 mg/l (berechnet als Ti, Zr und/oder Hf), und ggf. weitere Metallionen in Form wasserlöslicher Verbindungen enthält. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the passivation composition in step (II) Ti, Zr and / or Hf in complexed form, preferably in a concentration in the range of 20 to 500 mg / l, more preferably of 50 to 300 mg / l and more preferably from 50 to 150 mg / l (calculated as Ti, Zr and / or Hf), and optionally further metal ions in the form of water-soluble compounds.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungszusammensetzung in Schritt (II) zusätzlich noch mindestens ein Organosilan und/oder mindestens ein Hydrolyseprodukt davon und/oder mindestens ein Kondensationspro- dukt davon, vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von 5 bis 200 mg/l, weiter bevorzugt von 10 bis 100 mg/l und besonders bevorzugt von 20 bis 80 mg/l (berechnet als Si) enthält. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the passivation composition in step (II) additionally at least one organosilane and / or at least one hydrolysis product thereof and / or at least one condensation product thereof, preferably in a concentration in the range of 5 to 200 mg / l, more preferably from 10 to 100 mg / l and particularly preferably from 20 to 80 mg / l (calculated as Si).
12. Zinkphosphatierungszusammensetzung zur selektiven Phosphatierung von Stahl-, verzinkten und/oder legierungsverzinkten Stahloberflächen in einer metallischen Verbundkonstruktion um- fassend ein Teil aus Aluminium nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Punktzahl der Freien Säure mit KCI-Zusatz von zumindest 0,6 Punkten und einem pH-Wert bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5 aufweist sowie 12. A zinc phosphating composition for the selective phosphating of steel, galvanized and / or alloy-galvanized steel surfaces in a metallic composite construction comprising an aluminum part according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it has a KCI-added free acid score at least 0.6 points and a pH preferably in the range of 2.5 to 3.5, and
(a) 5 bis 50 g/l Phosphat-Ionen berechnet als P2O5,  (a) 5 to 50 g / L of phosphate ions calculated as P2O5,
(b) 0,3 bis 3 g/l Zink-Ionen,  (b) 0.3 to 3 g / l zinc ions,
(c) zumindest 5 mg/l, aber nicht mehr als 200 mg/l an freiem Fluorid, und  (c) at least 5 mg / l, but not more than 200 mg / l of free fluoride, and
(d) zumindest 0,04 g/l, aber nicht mehr als 3,2 g/l an Bor in Form wasserlöslicher anorga- nischer Verbindungen berechnet als BF4, (d) at least 0.04 g / l but not more than 3.2 g / l of boron in the form of water-soluble inorganic compounds calculated as BF 4 ,
enthält, wobei die Zinkphosphatierungszusammensetzung zudem einen Gehalt an Natrium- und/oder Kalium-Ionen sowie an Aluminium-Ionen enthält. contains, wherein the Zinkphosphatierungszusammensetzung also contains a content of sodium and / or potassium ions and aluminum ions.
13. Konzentrat, aus dem durch Verdünnen mit einem geeigneten Lösemittel und/oder Dispergier- medium, vorzugsweise mit Wasser, und gegebenenfalls Einstellen des pH-Wertes die Zinkphos- phatierungszusammensetzung nach Anspruch 12 erhalten werden kann. 13. Concentrate, from which by dilution with a suitable solvent and / or dispersing medium, preferably with water, and optionally adjusting the pH, the zinc phosphating composition according to claim 12 can be obtained.
14. Verbundmetallkonstruktion, die mindestens ein Teil aus Aluminium sowie mindestens ein Teil aus Zink sowie ggf. ein weiteres Teil aus Eisen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 erhältlich ist. 14. Composite metal construction containing at least one part of aluminum and at least one part of zinc and possibly another part of iron, characterized in that it is obtainable by a method according to one of claims 1 to 11.
15. Verwendung der Verbundmetallkonstruktion nach Anspruch 14 in der Automobilzuliefererin- dustrie, bei der automobilen Fertigung im Karosseriebau, im Landmaschinenbau, im Schiffsbau, im Baugewerbe oder für die Herstellung von Weißer Ware. 15. Use of the composite metal construction according to claim 14 in the automotive supplier industry, in the automotive production in the body shop, in agricultural machinery, in shipbuilding, in the construction industry or for the production of white goods.
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