EP4174211A1 - Multistage treatment for activated zinc phosphating of metallic components with zinc surfaces - Google Patents

Multistage treatment for activated zinc phosphating of metallic components with zinc surfaces Download PDF

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Publication number
EP4174211A1
EP4174211A1 EP21205911.7A EP21205911A EP4174211A1 EP 4174211 A1 EP4174211 A1 EP 4174211A1 EP 21205911 A EP21205911 A EP 21205911A EP 4174211 A1 EP4174211 A1 EP 4174211A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
zinc
aqueous composition
iron
acidic
phosphating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21205911.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf POSNER
Marc Balzer
Kristof WAPNER
Jan-Willem Brouwer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Priority to EP21205911.7A priority Critical patent/EP4174211A1/en
Priority to CN202280072614.3A priority patent/CN118176323A/en
Priority to PCT/EP2022/080169 priority patent/WO2023078791A1/en
Publication of EP4174211A1 publication Critical patent/EP4174211A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • C23C22/36Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
    • C23C22/362Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing also zinc cations

Definitions

  • the present invention relates to a method for the anti-corrosion pretreatment of a large number of components in series, in which each component in the series has at least some surfaces of zinc and undergoes successive process steps for the deposition of iron and for zinc phosphating.
  • a layer of at least 10 milligrams of the element iron per square meter of the zinc surface must be set.
  • the zinc phosphating that follows this iron separation is carried out using an acidic, aqueous composition which, in addition to zinc ions, phosphate ions and free fluoride, also contains a particulate component dispersed in water, which is at least partially composed of hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite , and is provided by means of an aqueous dispersion of these crystalline solids, which is stabilized with at least one polymeric, organic compound.
  • the layer-forming phosphating is a process that has been practiced and intensively studied for decades for the application of crystalline anti-corrosion coatings on metallic surfaces, in particular on materials made of the metals iron, zinc and aluminium.
  • Zinc phosphating which is particularly well-established for corrosion protection, takes place in a layer thickness of a few micrometers and is based on corrosive pickling of the metallic material in an acidic, aqueous composition containing zinc ions and phosphates.
  • an alkaline diffusion layer forms on the metal surface, which extends into the interior of the solution and within which poorly soluble crystallites form, which precipitate directly at the interface with the metallic material and continue to grow there.
  • Water-soluble compounds which represent a source of fluoride ions, are often added to support the pickling reaction on materials made of the metal aluminum and to mask the bath poison aluminum, which in dissolved form interferes with the formation of layers on materials made of the metal.
  • the zinc phosphating is adjusted in such a way that homogeneous, closed and compact crystalline coatings are achieved on the surfaces of the metals iron, zinc and aluminium. Otherwise, good corrosion protection and Varnish primer cannot be realized. Homogeneous, closed coatings in zinc phosphating are usually reliably achieved from a layer weight of 2 g/m 2 .
  • the pickling described above and the concentration of the active components in the zinc phosphating stage must be adjusted accordingly in order to ensure correspondingly high layer weights on the surfaces of the metals iron or steel, zinc and aluminum.
  • the zinc phosphating in the prior art is always initiated with an activation of the metallic surfaces of the component to be phosphated.
  • Activation is usually a wet-chemical process step that is conventionally brought into contact with colloidal, aqueous solutions of phosphates ("activation stage"), which are immobilized on the metal surface in the subsequent phosphating as a growth nucleus for the formation of the crystalline coating inside serve the alkaline diffusion layer, so that a high number density of growing crystallites is caused and thus in turn a compact crystalline zinc phosphate layer is generated, which provides excellent protection against corrosion and because of its high electrical resistance, it also has excellent electrocoating properties.
  • Suitable dispersions are colloidal, mostly neutral to alkaline, aqueous compositions based on phosphate crystallites which, in their crystal structure, exhibit only slight crystallographic deviations from the type of zinc phosphate layer to be deposited. That's how she teaches WO 98/39498 A1 in this connection, in particular, bivalent and trivalent phosphates of the metals Zn, Fe, Mn, Ni, Co, Ca and Al, phosphates of the metal zinc preferably being used for activation for subsequent zinc phosphating.
  • An activation stage based on dispersions of bi- and trivalent phosphates requires a high level of process control in order to keep the activation performance constantly at an optimal level, especially when treating a series of metallic components.
  • aqueous solution must lead to a deterioration in the activation performance.
  • a deterioration is initially noticeable in increasing layer weights in the subsequent phosphating and finally leads to the formation of defective or inhomogeneous or less compact phosphate layers.
  • the layer-forming zinc phosphating with upstream activation is therefore a multi-stage process that is complex to control in terms of process technology, which has also been resource-intensive to date, both in terms of the process chemicals and the energy to be expended.
  • the WO 2019/238573 A1 addresses a resource-saving process for zinc phosphating and indirectly also a reduction in the complexity of the multi-stage process by presenting a particularly effective activation based on specifically dispersed bi- and trivalent phosphates, which produces a colloidal, aqueous solution based on bi- and provides trivalent phosphates and also enables homogeneous, closed and very compact zinc phosphate coatings with a relatively low particulate content in the activation stage, so that the material requirement due to the layer formation in the zinc phosphating is reduced.
  • this complex profile of requirements can be met if an amount of a dispersion of particulate zinc phosphates is added to the acidic aqueous composition for zinc phosphating, which evidently results in the composition for zinc phosphating becoming self-activating.
  • the activation performance of the pre-treatment line for zinc phosphating a series of components can then be maintained by metering in an activation aid based on the aforementioned dispersion of particulate zinc phosphates.
  • a pretreatment in series is when the components of the series each go through a process step for zinc phosphating according to the method according to the invention and are brought into contact with at least one bath liquid for zinc phosphating provided in a system tank, the individual components being brought into contact one after the other and is therefore separated in time.
  • the system tank is the container in which the acidic aqueous composition is located for the purpose of zinc phosphating by means of a wet-chemical pre-treatment.
  • the components can be brought into contact with the bath liquid of the system tank inside the system tank, for example by immersion, or outside of the system tank, for example by spraying or spraying on the bath solution stored in the system tank.
  • the components treated according to the present invention can be any three-dimensional structure of any shape and design that originates from a manufacturing process, in particular semi-finished products such as strips, sheet metal, rods, pipes, etc. and composite structures assembled from the aforementioned semi-finished products, the semi-finished products preferably being assembled by gluing, Welding and / or flanging are connected to the composite structure.
  • semi-finished products such as strips, sheet metal, rods, pipes, etc.
  • composite structures assembled from the aforementioned semi-finished products the semi-finished products preferably being assembled by gluing, Welding and / or flanging are connected to the composite structure.
  • a component has at least one surface of zinc or one of the metals iron or aluminum if the metallic structure on this surface consists of more than 50 at. composed of iron or aluminum.
  • components comprising zinc surfaces are also iron materials provided with metallic coatings, such as electrolytically galvanized or hot-dip galvanized strip steel, which can also be alloyed with iron (ZF), aluminum (ZA) and/or magnesium (ZM).
  • the deposition of a layer covering, based on the element iron, of at least 10 milligrams per square meter of the zinc surfaces of the component is required.
  • Higher layers of iron are advantageous for the reduction of the phosphate layer weight in the subsequent process step (ii), so that in the process according to the invention in the wet-chemical process step (i) on the surfaces of the components that are formed by zinc, a layer, based on the element iron, of at least 20 milligrams, more preferably at least 40 milligrams, most preferably at least 60 milligrams.
  • the layer of iron is limited to less than 150 milligrams, particularly preferably less than 120 milligrams per square meter of the zinc surfaces of the component in wet-chemical process step (i).
  • a wet-chemical treatment step within the meaning of process step (i) occurs when the components of the series are brought into contact with a water-based composition that contains the active components for separating iron dissolved or dispersed in the water-based phase.
  • the composition is water-based if the proportion of water is at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, based in each case on the total composition.
  • Suitable wet-chemical processes for depositing iron in the desired layer are known to the person skilled in the art.
  • precipitation typically takes place by bringing at least the surfaces of zinc into contact with aqueous compositions containing iron(II) and/or iron(III) ions, the proportion of iron ions dissolved in water being at least 50 mg/L, preferably at least 100 mg/L.
  • the iron layer on the zinc surfaces can be determined by means of pickling and photometric analysis. For the quantitative determination, a defined Sample volume of a 5 wt. 0% sodium thiocyanate solution is presented, transferred to determine the absorption at a wavelength of 517 nm and a temperature of 25 ° C. Calibration is carried out using the two-point method by determining the absorption values of two standard solutions of iron(III) nitrate in 5% by weight nitric acid.
  • the aqueous compositions for the deposition of iron in process step (i) contain less than 10 mg /L of ionic compounds of the metals copper, nickel, cobalt, particularly preferably a total of less than 10 mg/L of ionic compounds of the metals copper, nickel, cobalt, tin, manganese, molybdenum, chromium and/or cerium, particularly preferably less than in each case 1 mg/L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt, each based on the metallic element, are contained in the aqueous composition.
  • the aqueous compositions for the deposition of iron contain a total of less than 20 mg/L of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti, Hf and/or Si, particularly preferred less than 5 mg/l in each case, particularly preferably less than 1 mg/l in each case, of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti, Hf or Si.
  • a deposition of iron on zinc from acidic, aqueous compositions is in WO2008/135478 A1 in the presence of iron(II) ions.
  • Such a method is also suitable in the context of the present invention and is particularly advantageous because of the compatibility in terms of pH value with the subsequent zinc phosphating in method step (ii).
  • an acidic aqueous composition with a pH in the range of 2.0-6.0 containing at least 50 mg/L of iron(II) ions and preferably an ⁇ -hydroxycarboxylic acid, preferably in a molar ratio to the iron ions of 5:1 to 1:5, and particularly preferably additionally selected from at least one reducing agent Oxoacids of phosphorus or nitrogen and their salts, where at least one phosphorus or nitrogen atom is in a medium oxidation state, hydrazine, hydroxylamine, nitroguanidine, N-methylmorpholine-N-oxide, glucoheptonate, ascorbic acid and/or reducing sugars.
  • the deposition of the iron coating from alkaline, aqueous compositions is particularly advantageous, the pH of the alkaline, aqueous compositions containing iron (II) and /or iron(III) ions preferably not below 8.5, particularly preferably not below 9.5, very particularly preferably not below 10.5, but preferably not above 13.5, particularly preferably not above 12 .5 and most preferably not above 11.5.
  • condensed phosphates are the room temperature water-soluble metaphosphates (Me n [P n O 3n ]), di- tri- and polyphosphates (Me n + 2 [P n O 3n + 1 ] or Me n [H 2 P n O 3n+1 ]), the isometaphosphates and the crosslinked polyphosphates, where Me are either alkali metal or alkaline earth metal atoms.
  • the corresponding condensed acids of phosphoric acid can also be used for the formulation of the alkaline, aqueous compositions, provided that the free alkalinity is adjusted as indicated.
  • the mass-related proportion of "condensed phosphates" according to component (b1) is always calculated as a corresponding amount of PO4. Analogously, for the determination of those molar ratios that include a quantity of condensed phosphates, this quantity of condensed phosphates is always related to the equivalent quantity of PO4.
  • an alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention in particular brings about a layer of iron suitable for the subsequent zinc phosphating on the surfaces of zinc, which particularly reliably allows compact, crystalline zinc phosphate layers to grow if the free Alkalinity is less than 5 points.
  • a suitable layer of iron is achieved in particular when the free alkalinity is less than 4 points.
  • the alkaline, aqueous compositions in step (i) must not have too high a free alkalinity.
  • the free alkalinity should preferably be at least 2 points in order to produce optimum layer coverage on zinc surfaces of at least 20 mg/m 2 based on the element iron.
  • the free alkalinity is determined by titrating 2 ml of bath solution, preferably diluted to 50 ml, with a 0.1N acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to a pH of 8.5. The consumption of acid solution in ml gives the free alkalinity score.
  • a 0.1N acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid
  • the alkaline, aqueous composition in step (i) of the process according to the invention has a pH of at least 9.5, particularly preferably at least 10.5. Below a pH value of 10.5, layers are applied Iron of at least 20 mg/m 2 is formed on the zinc surfaces upon contacting them with a composition containing ferrous and/or ferric ions only in the presence of a reducing agent.
  • Such compositions for depositing an iron layer are in WO2011/098322 A1 disclosed which contain an amino acid and additionally a reducing agent selected from oxoacids of phosphorus or nitrogen and their salts, wherein at least one phosphorus or nitrogen atom is present in an intermediate oxidation state, and as such are also suitable in the context of the present invention.
  • the pH in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention is not above 13.5, particularly preferably not above 12.5 lies.
  • the pH value in the composition in step (i) of the method according to the invention does not assume values above 11.5, since otherwise the increased pickling attack causes an intensive black discoloration of the aluminum surfaces, the so-called "stain blackness", which has an adverse effect on the effectiveness of a subsequent conversion treatment, e.g. ii) to an acidic subsequent passivation based on water-soluble inorganic compounds of the elements zirconium and/or titanium, which follows the process according to the invention.
  • the iron ions are present primarily as iron(III) ions at the preferred pH value and in the alkaline, aqueous composition when saturated with atmospheric oxygen.
  • their proportion is preferably not more than 2000 mg/L.
  • Higher proportions of iron(III) ions are unfavorable for the process, since the solubility of the iron(III) ions in the alkaline medium must be maintained by correspondingly high proportions of complexing agent, without achieving more favorable properties with regard to the iron layer on the zinc surfaces become.
  • aqueous compositions in step (i) of the process according to the invention in which the proportion of iron(III) ions is at least 100 mg/L, particularly preferably at least 200 mg/L, in order on the one hand to be on the zinc surfaces in step (i) of the process according to the invention to ensure a sufficient layer of iron within process-typical treatment times of less than two minutes and, on the other hand, in step (ii) of the process according to the invention Process to obtain phosphate layers in excellent layer quality on the surfaces of zinc.
  • the complexing agents according to component (b) of the alkaline, aqueous composition in step (i) of the process according to the invention are preferably present in an amount such that the molar ratio of all components (b) to iron(III) ions is greater than 1:1 and more preferably at least 2:1, most preferably at least 5. It has been shown that the use of the amount of complexing agents in a stoichiometric excess is advantageous for the conduct of the process, since in this way the proportion of iron(III) ions is permanently kept in solution. The precipitation of insoluble iron hydroxides is completely suppressed in this way, so that the alkaline, aqueous composition remains permanently stable and is not depleted of iron(III) ions.
  • an inorganic layer containing iron ions is sufficiently deposited on the zinc surfaces.
  • the molar ratio of components (b) to iron(III) ions in composition (A) does not exceed 10.
  • the alkaline, aqueous composition can additionally contain at least 100 mg/L of phosphate ions in step (i) of the method according to the invention.
  • This proportion of phosphate ions means that, in addition to the iron ions, phosphate ions also represent an essential component of the layer containing iron produced in step (i) on the zinc surfaces. It has been found that layers of this type are advantageous for the subsequent zinc phosphating and, in conjunction with the zinc phosphating, provide good adhesion to subsequently applied paint layers. Accordingly, it is further preferred in step (i) of the method according to the invention that the alkaline, aqueous composition contains at least 200 mg/L, particularly preferably at least 500 mg/L, of phosphate ions.
  • the properties of the passive layer which forms when the zinc surface of the component is brought into contact with compositions (A) in step (i) of the method according to the invention, are no longer positively influenced above a proportion of phosphate ions of 4 g/L, so that, for reasons of economy, the proportion of phosphate ions in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention should preferably be below 10 g/l.
  • the ratio of iron(III) ions to phosphate ions can be varied within a wide range.
  • the mass-related ratio of iron(III) ions to phosphate ions in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention is preferably in a range from 1:20 to 1:2, particularly preferably in a range from 1: 10 to 1:3.
  • Alkaline, aqueous compositions which have such a mass ratio of iron(III) ions to phosphate ions produce homogeneous black-grey layers containing phosphate ions with readily adjustable layer thicknesses after contact with a zinc surface in the range of 20-150 mg/m 2 based on the element iron.
  • Condensed phosphates (b2) are able to keep iron(III) ions in solution in an alkaline medium by complexing.
  • aqueous compositions in step (i) of the process according to the invention preference is given to those condensed phosphates which are selected from pyrophosphates, tripolyphosphates and/or polyphosphates, particularly preferably from pyrophosphates , as these are particularly easily soluble in water and very easily accessible.
  • organic compounds (b1) which are also or alternatively to the condensed phosphates (b2) as complexing agents in the alkaline, aqueous composition
  • Lower acid numbers give the organic compounds surface-active properties, so that organic compounds (b1) with acid numbers below 250 can have a strong emulsifying effect as anionic surfactants.
  • the organic compounds are not high molecular weight and do not exceed a number average molecular weight of 5,000 ⁇ , particularly preferably 1,000 ⁇ .
  • the emulsifying effect of the organic compounds (b1) can be so pronounced that contaminants in the form of oils and drawing fats brought in from the cleaning stage via the component can only be removed via complex separation processes from the treatment stage to separate the Iron layer can be removed, e.g. by adding cationic surfactants, so that other process parameters can be controlled. It is therefore more advantageous to set the alkaline, aqueous composition to be only slightly emulsifying in step (i) of the process according to the invention, in order to enable conventional removal of the floating oils and fats.
  • anionic surfactants tend to form pronounced foam, which is particularly disadvantageous, for example, when the alkaline, aqueous composition is applied by spraying.
  • the acid number indicates the amount of potassium hydroxide in milligrams that is required to neutralize 1 g of the organic compound (b1) in 100 g of water in accordance with DIN EN ISO 2114.
  • Preferred organic complexing agents (b1) in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the process according to the invention are selected from ⁇ -, ⁇ - and/or ⁇ -hydroxycarboxylic acids, hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, [(2-hydroxyethyl)( phosphonomethyl)amino]methylphosphonic acid, diethylenetriaminepentakis(methylenephosphonic acid) and/or amino-tris(methylenephosphonic acid) and salts thereof, particularly preferably hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, [(2-hydroxyethyl)(phosphonomethyl)amino]methylphosphonic acid, diethylenetriaminepentakis( methylenephosphonic acid) and/or amino-tris-(methylenephosphonic acid) and salts thereof.
  • alkaline, aqueous compositions are thus explicitly included in step (i) of the method according to the invention which contain exclusively condensed phosphates (b2), exclusively organic complexing agents (b1) or a mixture of both.
  • the proportion of organic complexing agent (b1) in the alkaline, aqueous composition can be reduced to the extent that complexing agent (b2) selected from condensed phosphates is present.
  • the alkaline, aqueous composition in step (i) contains both complexing agents (b2) selected from condensed phosphates and organic complexing agents (b1), the molar ratio of all components (b) to iron(III ) ions is greater than 1:1, but the molar ratio of components (b1) to iron(III) ions is less than 1:1, particularly preferably less than 3:4, but is preferably at least 1:5.
  • a mixture of the two complexing agents (b1) and (b2) is advantageous insofar as the condensed phosphates in the alkaline medium are in equilibrium at elevated temperature with the phosphate ions of the alkaline, aqueous composition, so that phosphate ions consumed by layer formation on the zinc surfaces Ions are slowly reproduced from the condensed phosphates.
  • the presence of condensed phosphates alone is not sufficient to create a coating based on iron and To bring about phosphate on the zinc surfaces, so that a proportion of phosphate ions in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention is always preferred.
  • step (i) of the process according to the invention the precipitation of sparingly soluble phosphates, e.g Complexing agents present in step (i) of the process according to the invention are preferred, care preferably being taken to ensure that the molar ratio of components (b1) to iron(III) ions is at least 1:5.
  • the alkaline, aqueous composition in step (i) can additionally contain nonionic surfactants.
  • the nonionic surfactants are preferably selected from one or more ethoxylated and / or propoxylated C10-C18 fatty alcohols with a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, particularly preferably ethoxy and / or propoxy groups, some with an alkyl radical, particularly preferably with one Methyl, ethyl, propyl, butyl radical may be end-capped.
  • the component is treated in series in step (i) for at least 30 seconds but not more than 4 minutes at a temperature of at least 30 ° C, particularly preferably at least 40 ° C, but no more than 70°C, particularly preferably not more than 60°C, with an aqueous composition for removing iron, in particular an alkaline, aqueous composition containing iron(II) and/or iron(III) ions.
  • the preferred treatment or contact times should be selected in step (i) of the process according to the invention so that the layer coverage of iron is at least 10 mg/m 2 , preferably at least 20 mg/m 2 .
  • the zinc phosphating of the components of the series that takes place in process step (ii) is carried out using acidic, aqueous compositions for zinc phosphating containing dispersed phosphates of polyvalent metal cations as a particulate component, the phosphates being at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite .
  • the acidic, aqueous zinc phosphating is therefore self-activating—does not require any previous separate activation—and as such can be obtained by appropriately adding an amount of an aqueous dispersion to an acidic, aqueous composition containing the components (A)-(C) according to claim 1 of the present invention .
  • the inventive property of the acidic aqueous composition for zinc phosphating in process step (ii) on hot-dip galvanized steel surfaces (Z) is the growth of a zinc phosphate layer with a layer weight below 5.0 g/m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , particularly preferred below 4.0 g/m 2 and very particularly preferably below 3.5 g/m 2 (referred to below as "phosphating quality") is to be checked on cleaned and degreased (Z) substrates that are before in-contact -Bringing with the acidic aqueous composition of the method according to the invention in step (ii) and after the deposition of iron on the zinc surfaces in step (i) are not subjected to any further wet chemical pretreatment step.
  • hot-dip galvanized steel (Z) is first prepared with an alkaline cleaner as 2% by weight Bonderite ® C-AK 1565 A and 0.2% by weight Bonderite ® C-AD 1270 in deionized water ( ⁇ 1 ⁇ Scm -1 ) at pH 11.0 and 55 °C for 5 minutes in immersion.
  • the thus cleaned and degreased (Z) substrates are rinsed at room temperature with deionized water ( ⁇ 1 ⁇ Scm -1 ) and then fed to the treatment stages according to process steps (i) and (ii) according to the process conditions selected in each case.
  • Corresponding to the selected process conditions means with identical temperature, application time and bath circulation and using those wet-chemical treatment stages for which the phosphating quality specified according to the invention should apply, ie the resulting target layer weights on hot-dip galvanized steel (Z) below 5.0 g/m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , particularly preferably below 4.0 g/m 2 and very particularly preferably below 3.5 g/m 2 .
  • the phosphating quality can therefore be determined in the ongoing process according to the invention by also introducing cleaned and degreased sheets of hot-dip galvanized steel (Z) for process steps (i) and (ii) with the components of the series, and then the layer weight of zinc phosphate the metal sheets and thus the phosphating quality of the acidic aqueous composition for zinc phosphating in process step (ii) is determined.
  • the cleaned and degreased sheets of hot-dip galvanized steel (Z) are rigidly connected to the component or the conveyor frame in their function as sample sheets for determining the phosphating quality in order to control the flow conditions Transport of the component together with the conveyor frame through the phosphating bath should be reproduced for the test panel as far as possible.
  • the sample sheets should ideally be connected to the component or the conveyor frame in such a way that the transport of a sample sheet together with the component and the conveyor frame does not have any influence on the flow conditions to be considered compared to the transport of the component and the conveyor frame without such a sample sheet and that the flow conditions are essentially identical in both cases and thus essentially correspond to the flow conditions of at least a partial area of the components of the series.
  • This can be achieved, for example, by adapting the size and/or the shape of the sample sheet to the size and shape of the component and/or the conveyor frame which is arranged adjacent to the sample sheet in each case.
  • test sheet metal is arranged on an outer surface section of the component or the conveyor frame, to dimension the test component correspondingly smaller than said surface section, for example to prevent the test component from protruding beyond the surface section.
  • sample component can follow a curvature or other planar deviation of the surface section or the conveyor frame. It has proven to be particularly useful to select a sheet metal section that is sufficiently small compared to the size of a suitable outer surface of the component, with an outer surface being particularly suitable if it is located at a location of the component that is particularly small or at the location of the smallest curvature and the test sheet metal is then mounted spaced apart substantially parallel along the surface normal of such an outer surface.
  • the quality of the phosphating results directly from the series treatment of components that also have a surface of hot-dip galvanized steel (Z) as a surface of zinc. Such components are preferred in a preferred embodiment of the method.
  • the layer weight on hot-dip galvanized steel (Z) increases by no more than 0.2 g/m 2 and thus the layer formation under the selected conditions is already in the range of self-limitation, so that the property of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating is ensured, in step (ii) of the method according to the invention to produce compact, crystalline zinc phosphate layers.
  • the property of the acidic aqueous composition, on a hot-dip galvanized steel surface Z) a zinc phosphate layer with a layer weight of less than 5.0 g / m 2 , preferably less than 4.5 g / m 2 , particularly preferably less than 4, 0 g/m 2 and very particularly preferably less than 3.5 g/m 2 to be deposited, the layer weight achieved under the selected conditions of process step (ii) of zinc phosphating in the process according to the invention when the contact time with the acidic , aqueous composition does not increase by more than 0.2 g/m 2 for 60 seconds.
  • the phosphating quality is determined and monitored in the method according to the invention, in that hot-dip galvanized steel (Z), which has been cleaned and degreased as described above, also undergoes the zinc phosphating process step at regular intervals during the series treatment and is then subjected to a coating weight determination.
  • the phosphating quality results directly from the series treatment of components that also have at least one surface of hot-dip galvanized steel (Z) as the surface of zinc.
  • the layer weight of zinc phosphate is determined within the scope of the present invention by detaching the zinc phosphate layer with aqueous 5 wt 5 min is brought into contact with a defined area of the phosphated material or component and subsequent determination of the phosphorus content in the same pickling solution with ICP-OES.
  • the layer weight of zinc phosphate results from multiplying the surface-related amount of phosphorus by a factor of 6.23.
  • the activating aid is added to the acidic aqueous composition for zinc phosphating for the purpose of maintaining the phosphating quality in process step (ii) for zinc phosphating.
  • the addition can be used to maintain the phosphating quality in the process Series treatment can be carried out by continuous or discontinuous dosing into the system tank. Continuous dosing is preferred when the pretreatment of the components in series follows immediately after one another and the decrease in the phosphating quality can be determined over time, so that a quantity of the activating agent can be continuously added over time.
  • This process has the advantage that the phosphating quality does not have to be checked further after the pre-treatment line has been started up and the material flows for dosing the activating agent and other active components have been determined, as long as the series treatment in terms of timing and condition of the components to be treated and the treatment parameters in process step ( ii) the zinc phosphating remains unchanged.
  • discontinuous dosing of the activation aid is advantageous and may even be indicated.
  • the phosphating quality of the acidic, aqueous composition is monitored in step (ii), preferably continuously or at defined time intervals, and then a specified amount of the activation aid is metered in when the layer weight on hot-dip galvanized steel (Z) has a certain value below 5.0 g/ m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , more preferably below 4.0 g/m 2 and most preferably below 3.5 g/m 2 .
  • the continuous or quasi-continuous determination of the phosphating quality which takes place at defined time intervals, can also be carried out using proxy data that correlate with the actual zinc phosphate layer weight.
  • the non-destructive determination of the layer thickness provides suitable proxy data for the layer weight of zinc phosphate, which is reliably measured in a pre-treatment line on the zinc surfaces of the components and with the actual coating weight on hot-dip galvanized steel (Z) can be correlated.
  • the crystallite size and thus the determination of the roughness by means of optical profilometry can also provide proxy data for the layer weight, since a higher layer weight on hot-dip galvanized steel (Z) is associated with a low number density of crystallites, which, however, are relatively larger, so that the roughness with the layer weight increases.
  • the phosphating quality is in most cases already set adequately if the activating aid is metered in continuously or discontinuously in such an amount that is suitable for a stationary amount of preferably at least 0.001 g/kg, particularly preferably at least 0.005 g/kg, particularly preferably at least 0.01 g/kg of particulate component (P) in the acidic aqueous composition during the pretreatment of the components in series.
  • the present invention thus shows in a surprising way that the addition of an activating agent, as is known in the art and for example in WO 98/39498 A1 is described, the metal surfaces can be activated immediately with the acidic, aqueous treatment solution for zinc phosphating in step (ii), so that homogeneous, closed and compact crystalline zinc phosphate coatings with high electrical penetration resistance grow on the metal surfaces, due to the process step (i) brought about Deposition of iron on the surfaces of zinc such high-quality phosphate coatings for corrosion protection and paint adhesion can be achieved.
  • an activating agent as is known in the art and for example in WO 98/39498 A1
  • the present invention makes use of this effect in that, in the series treatment of components, zinc phosphating is carried out using an acidic, aqueous composition which, in addition to zinc ions, phosphate ions and free fluoride, also contains a particulate component (P) dispersed in water and/or or to maintain the phosphating quality by metering in the activating aid to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating.
  • a particulate component (P) dispersed in water and/or or to maintain the phosphating quality by metering in the activating aid to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating.
  • aqueous dispersion or the activating aid based on the aqueous dispersion or the activating aid. This means that a complete process step, including the necessary bath care, circulation, temperature management and chemical additives, e.g. with water-soluble condensed phosphates, can be saved, so that an extremely resource-saving and economical operation of a pre-treatment line for zinc phosphating is possible for the first time.
  • the dispersed particulate component (P) and the at least one particulate inorganic compound (P1) or polymeric organic compound (P2) the im The following definitions and preferred specifications made, regardless of whether the dispersed particulate component (P) is part of the aqueous dispersion for providing the self-activating acidic, aqueous composition for zinc phosphating or the activating aid for maintaining the activating performance of the acidic, aqueous composition in process step (ii) of method according to the invention.
  • the activation aid accordingly also apply to the aqueous dispersion for providing the self-activating acidic, aqueous composition for zinc phosphating.
  • Activating aids which can be used according to the invention, i.e. which maintain the phosphating quality when added to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating - or which provide the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) for the first time - are aqueous dispersions and thus contain a particulate component ( P) in water-dispersed form, which comprises at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, and at least one polymeric organic compound (P2). .
  • the use of polyvalent metal cations in the form of phosphates is responsible for the good activation performance or suitability of the activating aid to maintain the phosphating quality of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating, which is therefore contained in the activating aid with a sufficiently high proportion in the dispersed particulate component (P ) should be included.
  • the proportion of phosphates contained in the at least one particulate inorganic compound (P1) based on the dispersed particulate component (P) in the activation aid is preferably at least 25% by weight, particularly preferably at least 35% by weight, particularly preferably at least 40% by weight %, most preferably at least 45% by weight.
  • the dispersed particulate component (P) of the activating aid is that solids content which remains after drying the retentate of an ultrafiltration of a defined partial volume of the activating aid with a nominal exclusion limit of 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off).
  • the ultrafiltration is carried out with the supply of deionized water ( ⁇ 1 ⁇ Scm -1 ) until a conductivity below 10 ⁇ Scm -1 is measured in the filtrate.
  • the inorganic particulate component in the activation aid is in turn that which remains when the residue obtained from drying the ultrafiltration retentate particulate component (P) is pyrolyzed in a reaction furnace with the supply of a CO 2 -free oxygen stream at 900 °C without the addition of catalysts or other additives until an infrared sensor in the outlet of the reaction furnace is filled with the CO 2 -free carrier gas (blank value ) delivers identical signal.
  • the phosphates contained in the inorganic particulate component are determined directly from the acid digestion as the phosphorus content by means of atomic emission spectrometry (ICP-OES) after acid digestion of the same with aqueous 10% by weight HNO 3 solution at 25° C. for 15 minutes.
  • the active components of the activation aid which - as soon as they are added in sufficient quantities to the acidic aqueous composition for zinc phosphating - promote the formation of a homogeneous, closed and compact crystalline phosphate coating on the metal surfaces and in particular the surfaces of zinc and in this sense activate the metal surfaces as already mentioned, composed primarily of phosphates, which in turn are at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, preferably at least partially selected from hopeite, phosphophyllite and/or scholzite, particularly preferably at least partially selected from hopeite and/or phosphophyllite and entirely particularly preferably at least partially selected from hopeite.
  • the maintenance of the phosphating quality in the acidic, aqueous composition is therefore essentially based on the metered-in phosphates in particulate form contained in the activation aid.
  • hopeites stoichiometrically comprise Zn 3 (PO 4 ) 2 and the variants Zn 2 Mn(PO 4 ) 3 , Zn 2 Ni(PO 4 ) 3 , Zn 2 Ni(PO 4 ) 3 containing nickel and manganese, whereas phosphophyllite consists of Zn 2 Fe(PO 4 ) 3 , scholzite consists of Zn 2 Ca(PO 4 ) 3 and hureaulite consists of Mn 3 (PO 4 ) 2 .
  • the existence of the crystalline phases hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite in the activation aid can be determined after the particulate component (P) has been separated off by means of ultrafiltration with a nominal exclusion limit of 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off) as described above and drying of the retentate can be detected up to constant mass at 105°C using X-ray diffractometric methods (XRD).
  • NMWC Nominal Molecular Weight Cut Off
  • phosphates which include zinc ions and have a certain crystallinity
  • the activation aid should preferably not additionally contain any titanium phosphates, since these do not have a positive effect on the phosphating quality when metered in.
  • the proportion of titanium in the inorganic particulate component of the activating aid is less than 0.01% by weight, particularly preferably less than 0.001% by weight, based on the activating aid.
  • the activation aid contains a total of less than 10 mg/kg, particularly preferably less than 1 mg/kg, of titanium.
  • the polymeric organic compound (P2) which stabilizes the particulate component exerts a major influence on the effectiveness of the particulate component (P) added via the activation aid. It is found that the selection of the polymeric organic compound is critical to the degree of metal surface activation in the acidic aqueous zinc phosphating composition in step (ii) which is known to be brought about by the dispersed polyvalent phosphates and which, like the present invention shows that, surprisingly, it can also take place at the same time as the layer formation.
  • an organic compound is polymeric if its weight-average molar mass is greater than 500 g/mol.
  • the molar mass is determined using the molar mass distribution curve of a sample of the respective reference variable, determined experimentally at 30° C. using size exclusion chromatography with a concentration-dependent refractive index detector and calibrated against polyethylene glycol standards. The average molar mass values are evaluated computer-aided using the strip method with a third-order calibration curve.
  • Hydroxylated polymethacrylate is suitable as column material and an aqueous solution of 0.2 mol/L sodium chloride, 0.02 mol/L sodium hydroxide, 6.5 mmol/L ammonium hydroxide is suitable as eluent.
  • the maintenance of the phosphating quality and thus activation of the metal surfaces in the zinc phosphating process step when brought into contact with the acidic, aqueous composition is then particularly good, ie with use relatively small amounts of active components of the activation aid, if the polymeric organic compound (P2) used to disperse the particulate inorganic compound (P1) is at least partly composed of styrene and/or an ⁇ -olefin having no more than 5 carbon atoms, where the polymeric organic compound (P2) additionally has units of maleic acid, its anhydride and/or its imide and preferably additionally polyoxyalkylene units, particularly preferably polyoxyalkylene units, in its side chains.
  • Such polymeric organic compounds (P2) are therefore preferred according to the invention in the particulate component (P) of the activation aid.
  • the ⁇ -olefin is preferably selected from ethene, 1-propene, 1-butene, isobutylene, 1-pentene, 2-methylbut-1-ene and/or 3-methylbut-1-ene and particularly preferably selected from isobutylene. It is clear to the person skilled in the art that the polymeric organic compounds (P2) contain these monomers as structural units in unsaturated form covalently linked to one another or to other structural units.
  • Suitable commercially available representatives of polymeric organic compounds are, for example, Dispex ® CX 4320 (BASF SE) modified with a maleic acid-isobutylene copolymer with polypropylene glycol, Tego ® Dispers 752 W (Evonik Industries AG) modified with a maleic acid-styrene copolymer with polyethylene glycol or Edaplan ® 490 (Münzing Chemie GmbH) a maleic acid-styrene copolymer modified with EO/PO and imidazole units.
  • Dispex ® CX 4320 BASF SE
  • Tego ® Dispers 752 W Evonik Industries AG
  • Edaplan ® 490 Meünzing Chemie GmbH
  • the polymeric organic compounds (P2) used for the colloidal stabilization of the particulate component (P) of the activation aid preferably have polyoxyalkylene units which in turn are preferably made up of 1,2-ethanediol and/or 1,2-propanediol, particularly preferably both 1,2-ethanediol and 1,2-propanediol, the proportion of 1,2-propanediols in all of the polyoxyalkylene units preferably being at least 15% by weight, but particularly preferably 40% by weight, based on the total of the polyoxyalkylene units does not exceed.
  • the polyoxyalkylene units are preferably in the side chains of the polymeric organics Compounds (P2) included.
  • the organic polymeric compounds (P2) also have imidazole units, preferably in the side chains, particularly preferably as part of the polyoxyalkylene units of the polymeric organic compounds (P2).
  • the amine number of the organic polymeric compounds (P2) is at least 25 mg KOH/g, particularly preferably at least 40 mg KOH/g, but preferably less than 125 mg KOH/g, particularly preferably less than 80 mg KOH / g, so that in a preferred embodiment all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P) of the activating aid have these preferred amine numbers.
  • the amine number is determined in each case by weighing approximately 1 g of the respective reference quantity - organic polymeric compounds (P2) or all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P) - in 100 ml of ethanol, with 0.1N HCl standard solution titrated against the indicator bromphenol blue until the color changes to yellow at a temperature of the ethanolic solution of 20 °C.
  • the amount of standard HCl solution consumed in milliliters multiplied by the factor 5.61 divided by the exact mass of the sample in grams corresponds to the amine number in milligrams of KOH per gram of the respective reference value.
  • the polymeric organic compounds (P2) preferably also all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P) have an acid number according to DGF CV 2 (06) (as of April 2018) of at least 25 mg KOH/g, but preferably less than 100 mg KOH/g, more preferably less than 70 mg KOH/g to ensure a sufficient number of polyoxyalkylene units.
  • the polymeric organic compounds (P2) preferably also all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P), a hydroxyl number of less than 15 mg KOH / g, particularly preferably less than 12 mg KOH / g, particularly preferably less than 10 mg KOH/g, each determined according to method A of 01/2008:20503 from European Pharmacopoeia 9.0.
  • the dispersed particulate component (P) of the activating aid is that solids content which remains after drying the retentate of an ultrafiltration of a defined partial volume of the activating aid with a nominal exclusion limit of 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off).
  • the ultrafiltration is carried out with the supply of deionized water ( ⁇ 1 ⁇ Scm -1 ) until a conductivity below 10 ⁇ Scm -1 is measured in the filtrate.
  • the activating aid preferably no longer contains 40% by weight of particulate component (P) based on the agent, otherwise the stability of the dispersion and the technical manageability for continuous or discontinuous dosing of the agent to the acidic, aqueous composition of the zinc phosphating by means of metering pumps are not possible more guaranteed or at least expensive. This applies in particular with regard to the overall low amounts of particulate constituents (P) required to maintain the phosphating quality of a reference amount of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating. On the other hand, it is advantageous if the activation aid is provided as a dispersion which is as stable as possible and at the same time as highly concentrated as possible.
  • activation aids are preferably used which contain at least 5% by weight, but preferably not more than 30% by weight. contain particulate component (P) based on the agent.
  • activation aids can also be characterized by their D50 value of more than 10 ⁇ m, which is correspondingly preferred.
  • the agglomerates of the dispersed particles contained in the dispersion cause the thixotropic flow properties, which are favorable for the activating aid to be able to be handled.
  • the tendency of the agglomerates to be highly viscous at low shear favors their long shelf life, while the loss of viscosity at shear conditions their pumpability.
  • the D50 value or the D90 value denotes the particle diameter which 50% by volume or 90% by volume, respectively, of the particulate components present in the aqueous dispersion do not exceed.
  • the particle size distribution is measured within 120 seconds of adding the dispersion to the dilution volume.
  • the presence of a thickener can be advantageous for preventing the irreversible agglomeration of primary particles of the particulate constituent (P), particularly when the activation aid is present as a concentrated dispersion as described above.
  • the activating aid accordingly contains a thickener, preferably in an amount which gives the activating aid in the shear rate range from 0.001 to 0.25 reciprocal seconds a maximum dynamic viscosity at a temperature of 25° C. of at least 1000 Pa s.
  • the viscosity over the specified shear rate range can be determined using a plate/cone viscometer with a cone diameter of 35 mm and a gap width of 0.047 mm.
  • ⁇ ⁇ 1 ⁇ Scm -1 deionized water
  • 60 rpm rounds per minute
  • the activation aid preferably contains a total of at least 0.5% by weight, but preferably no more than 4% by weight, particularly preferably no more than 3% by weight, of one or more thickeners, with the total proportion of polymeric organic compounds in the non-particulate component of the aqueous dispersion does not exceed 4% by weight (based on the dispersion).
  • the non-particulate component is the solids content of the aqueous dispersion in the permeate of the ultrafiltration already described after it has been dried to constant mass at 105° C.—ie the solids content after the particulate component has been separated off by means of ultrafiltration.
  • the thickener is preferably selected from polymeric organic compounds, which in turn are preferably selected from polysaccharides, cellulose derivatives, aminoplasts, polyvinyl alcohols, polyvinylpyrrolidones, polyurethanes and/or urea urethane resins, and particularly preferably from urea urethane resins, in particular those urea urethane resins which represent a mixture of polymeric compounds resulting from the reaction of a polyfunctional isocyanate with a polyol and a mono- and/or diamine.
  • the urea urethane resin is a polyhydric Isocyanate preferably selected from 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2(4),4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,10-decamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate , m-phenylene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate and mixtures thereof, p- and m-xylylene diisocyanate, and 4-4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, particularly preferably selected from 2,4-toluene diisocyanate and/or m- xylylene diisocyanate.
  • 1,4-tetramethylene diisocyanate 1,6-hexamethylene
  • the ureaurethane resin is derived from a polyol selected from polyoxyalkylene diols, particularly preferably from polyoxyethylene glycols, which in turn are preferably composed of at least 6, particularly preferably at least 8, particularly preferably at least 10, but preferably less than 26, particularly preferably less than 23 oxyalkylene units.
  • Urea urethane resins which are particularly suitable and therefore preferred according to the invention can be obtained by first reacting a diisocyanate, for example toluene-2,4-diisocyanate, with a polyol, for example a polyethylene glycol, to form NCO-terminated urethane prepolymers, then with a primary monoamine and/or with a primary diamine , For example, m-xylylenediamine, is further implemented. Particular preference is given to urea-urethane resins which have neither free nor blocked isocyanate groups.
  • a diisocyanate for example toluene-2,4-diisocyanate
  • a polyol for example a polyethylene glycol
  • urea-urethane resins as a component of the activating agent, promote the formation of loose agglomerates of primary particles, which are protected against further agglomeration and, when added to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating, dissociate into primary particles.
  • urea urethane resins which have neither free or blocked isocyanate groups nor terminal amine groups are preferably used as thickeners.
  • the thickener which is a urea urethane resin, therefore has an amine number of less than 8 mg KOH/g, particularly preferably less than 5 mg KOH/g, particularly preferably less than 2 mg KOH/g, determined in each case according to the method as previously described for the organic polymeric compound (P2).
  • an activation aid is accordingly preferred in which the The totality of the polymeric organic compounds in the non-particulate component preferably has an amine number of less than 16 mg KOH/g, particularly preferably less than 10 mg KOH/g, particularly preferably less than 4 mg KOH/g.
  • the urea urethane resin is a Hydroxyl number in the range from 10 to 100 mg KOH/g, particularly preferably in the range from 20 to 60 mg KOH/g, determined by method A of 01/2008:20503 from European Pharmacopoeia 9.0.
  • a weight-average molar mass of the urea-urethane resin in the range from 1000 to 10000 g/mol, preferably in the range from 2000 to 6000 g/mol is advantageous according to the invention and therefore preferred, in each case determined experimentally as before in connection with the inventive definition of a polymeric organic connection described.
  • the activating aid is an aqueous dispersion which preferably has a pH in the range of 6.5-8.0 and particularly preferably no pH-regulating, water-soluble compounds with a pK a value of less than 6 or a pK b value of less than 5 contains.
  • the activating aid can also contain other auxiliaries, for example selected from preservatives, wetting agents and defoamers, which are present in the amount required for the particular function.
  • auxiliaries particularly preferably other compounds in the non-particulate component that are not thickeners, is preferably less than 1% by weight.
  • the amount of phosphate ions includes orthophosphoric acid and the anions of the salts of orthophosphoric acid dissolved in water, calculated as PO 4 .
  • the proportion of the free acid in points in the acidic, aqueous composition of the zinc phosphating in step (ii) of the process according to the invention is preferably at least 0.4, but preferably not more than 3.0, particularly preferably not more than 2.0.
  • the percentage of free acid in points is determined by diluting a 10 ml sample volume of the acidic aqueous composition to 60 ml and titrating with 0.1 N sodium hydroxide solution to a pH of 3.6. The consumption of ml of sodium hydroxide indicates the number of free acid points.
  • the preferred pH of the acidic, aqueous composition is usually above 2.5, particularly preferably above 2.7, but preferably below 3.5, particularly preferably below 3.3.
  • the "pH value" as used in the context of the present invention corresponds to the negative decadic logarithm of the hydronium ion activity at 20° C. and can be determined using pH-sensitive glass electrodes.
  • a quantity of free fluoride or a source of free fluoride ions is essential for the zinc phosphating layer-forming process.
  • the amount of free fluoride in of the acidic aqueous composition in step (ii) is at least 0.5 mmol/kg, particularly preferably at least 2 mmol/kg.
  • the concentration of free fluoride should not exceed values above which the phosphate coatings show loose adhesions that can be easily wiped off, since this defect can also be caused by an increased dosage of activation aid or by an increased stationary amount of particulate components (P) in the acidic, aqueous composition for zinc phosphating often cannot be compensated. It is therefore advantageous and therefore preferred if, in step (ii) of the method according to the invention, the concentration of free fluoride in the acidic aqueous composition of the zinc phosphating is below 15 mmol/kg, particularly preferably below 10 mmol/kg and particularly preferably below 8 mmol /kg lies.
  • the amount of free fluoride is to be determined potentiometrically at 20 °C in the respective acidic, aqueous composition using a fluoride-sensitive measuring electrode.
  • Suitable sources for free fluoride ions are hydrofluoric acid and its water-soluble salts, such as ammonium bifluoride and sodium fluoride, and complex fluorides of the elements Zr, Ti and/or Si, in particular complex fluorides of the element Si.
  • the source of free fluoride in a phosphating according to the present invention is therefore preferably selected from hydrofluoric acid and its water-soluble salts and/or complex fluorides of the elements Zr, Ti and/or Si. Salts of hydrofluoric acid are water-soluble in the context of the present invention if their solubility in deionized water ( ⁇ 1 ⁇ Scm ⁇ 1 ) at 60° C. is at least 1 g/L calculated as F.
  • the source of free fluoride in step (ii) in such a method according to the invention is at least partially selected from complex fluorides of the element Si, in particular from Hexafluorosilicic acid and its salts.
  • complex fluorides of the element Si in particular from Hexafluorosilicic acid and its salts.
  • the accelerators known in the prior art can be added to the acidic, aqueous composition in the process according to the invention for more rapid layer formation.
  • These are preferably selected from 2-hydroxymethyl-2-nitro-1,3-propanediol, nitroguanidine, N-methylmorpholine-N-oxide, nitrite, hydroxylamine and/or hydrogen peroxide.
  • step (ii) It has been found that a comparatively smaller dosage of activation aid is necessary or a smaller stationary amount of particulate components (P) in the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) has to be maintained if nitroguanidine or hydroxylamine is used as an accelerator is, so that nitroguanidine or hydroxylamine, in particular nitroguanidine, are particularly preferred as an accelerator in the acidic aqueous composition in step (ii) of the process according to the invention with regard to a particularly low substance consumption of the activating aid for maintaining the phosphating quality.
  • step (ii) of the process according to the invention An embodiment in which less than 10 ppm of nickel and/or cobalt ions are contained in the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) of the process according to the invention is particularly preferred from an ecological point of view.
  • the components of the series are therefore not treated with a colloidal, aqueous solution for activation containing hopeite, phosphophyllite, Scholzite and / or hureaulite, preferably phosphates of polyvalent metal cations, or sparingly soluble salts of the element Ti brought into contact.
  • a colloidal, aqueous solution for activation containing hopeite, phosphophyllite, Scholzite and / or hureaulite, preferably phosphates of polyvalent metal cations, or sparingly soluble salts of the element Ti brought into contact.
  • the assemblies of the series prior to contacting with the acidic aqueous composition in process step (ii) of zinc phosphating they are not brought into contact with any colloidal, aqueous solution to activate the surfaces of the components for zinc phosphating and very particularly preferably the components of the series do not go through an activation stage for activation before being brought into contact in process step (ii). the surfaces of the components for zinc phosphating.
  • a cleaning and degreasing stage cannot generally be dispensed with.
  • at least the metallic surfaces of the components are cleaned and optionally degreased before method step (i) in a separate cleaning stage or together with method step (i).
  • the cleaning is preferably carried out by bringing it into contact with an aqueous, preferably neutral or alkaline cleaning agent, with process step (i) immediately following the cleaning stage with or without an intermediate rinsing step, preferably without an intermediate rinsing step.
  • alkaline cleaning is characterized by the fact that the metal surfaces, in particular the surfaces that contain metallic aluminum, whether as a material or as an alloy component of hot-dip galvanized steel, are pickled, which leads to a additional uniformity of the metal surfaces and is therefore advantageous for the growth of homogeneous zinc phosphate coatings.
  • the cleaning stage - or combined cleaning and icing stage - is preferably not carried out by bringing it into contact with an aqueous, preferably neutral or alkaline cleaner containing a particulate component comprising hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite or sparingly soluble salts of the element Ti, since as explained above, any activation of the metal surfaces before the zinc phosphating in step (ii) can be dispensed with according to the invention.
  • a rinsing step after cleaning is optional and, in the context of the present invention, is used exclusively for the complete or partial removal of soluble residues, particles and active components that are carried over from a previous wet-chemical treatment step - here the cleaning and degreasing step - adhering to the component , from the component to be treated, without being in the rinsing liquid itself Active components based on metallic or semi-metallic elements are contained, which are consumed simply by bringing the metallic surfaces of the component into contact with the rinsing liquid.
  • the rinsing liquid can only be city water or deionized water or, if necessary, it can also be a rinsing liquid which contains surface-active compounds to improve the wettability with the rinsing liquid.
  • the phosphating quality in the method according to the invention on hot-dip galvanized steel is technically optimized, methods are naturally also preferred according to the invention in which the components of the series which at least partially have zinc surfaces also include surfaces of hot-dip galvanized steel.
  • the phosphating quality of the acidic, aqueous composition, which is maintained in step (ii) by adding the activating aid is such that components that are made of multi-metal construction, such as automobile bodies, can also be zinc-phosphated with very good properties and also on the Very homogeneous, closed and compact zinc phosphate coatings are accessible on iron and aluminum surfaces.
  • the components in the series also have surfaces made of the metal iron or, specifically for lightweight construction in bodywork production, additional aluminum.
  • the components have surfaces of the metals zinc, iron and aluminum next to one another.
  • the components of the series are brought into contact with the acidic, aqueous composition in step (ii) for at least a period of time which is sufficient for a layer weight of at least 1 0 g/m 2 deposited, since it is then ensured that a sufficiently homogeneous, closed zinc phosphate coating is selected from zinc, iron and aluminum on all metal surfaces of the components. Accordingly, preference is given to a method according to the invention in which a zinc phosphate layer with a layer weight of at least 1.0 g/m 2 , preferably at least 1.5 g/m 2 , is deposited on the surfaces of zinc.
  • the phosphating quality of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) is preferably maintained as a controlled variable in the process according to the invention or the acidic, aqueous composition has a sufficient activation capacity, this is also always the case ensures that the zinc surfaces of the component have a homogeneous, closed and compact crystalline zinc phosphate layer, the layer thickness of which is in the self-limiting range, so that, according to the invention, the layer weight of the zinc phosphate layer on the zinc surfaces of the component, as required by the range of tasks, is preferably below 5.0 g/ m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , more preferably below 4.0 g/m 2 and most preferably below 3.5 g/m 2 .
  • the zinc phosphating in step (ii) follows with or without an intermediate rinsing and/or drying step, but preferably with a rinsing step but without a drying step, followed by a dip coating or powder coating, particularly preferably an electro-dip coating, particularly preferably a cathodic one Electrocoating preferably containing water-soluble or water-dispersible salts of yttrium and/or bismuth in addition to the dispersed resin, which preferably comprises an amine-modified polyepoxide.

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Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von Bauteilen in Serie, bei dem jedes Bauteil der Serie zumindest teilweise Oberflächen von Zink aufweist und aufeinanderfolgende Verfahrensschritte zur Abscheidung von Eisen und zur Zinkphosphatierung durchläuft. Im Verfahrensschritt zur Abscheidung von Eisen ist eine Schichtauflage von mindestens 10 Milligramm des Elements Eisen pro Quadratmeter der Zinkoberflächen einzustellen. Die dieser Eisenabscheidung nachfolgende Zinkphosphatierung erfolgt mittels einer sauren, wässrigen Zusammensetzung, die neben Zink-Ionen, Phosphat-Ionen und freiem Fluorid auch einen in Wasser dispergierten, partikulären Bestandteil enthält, der zumindest teilweise zusammengesetzt ist aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, und bereitgestellt wird mit Hilfe einer wässrigen Dispersion dieser kristallinen Feststoffe, die mit mindestens einer polymeren, organischen Verbindung stabilisiert ist.The present invention relates to a method for the anti-corrosion pretreatment of a large number of components in series, in which each component in the series has at least some surfaces of zinc and undergoes successive process steps for the deposition of iron and for zinc phosphating. In the process step for the deposition of iron, a layer of at least 10 milligrams of the element iron per square meter of the zinc surface must be set. The zinc phosphating that follows this iron separation is carried out using an acidic, aqueous composition which, in addition to zinc ions, phosphate ions and free fluoride, also contains a particulate component dispersed in water, which is at least partially composed of hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite , and is provided by means of an aqueous dispersion of these crystalline solids, which is stabilized with at least one polymeric, organic compound.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von Bauteilen in Serie, bei dem jedes Bauteil der Serie zumindest teilweise Oberflächen von Zink aufweist und aufeinanderfolgende Verfahrensschritte zur Abscheidung von Eisen und zur Zinkphosphatierung durchläuft. Im Verfahrensschritt zur Abscheidung von Eisen ist eine Schichtauflage von mindestens 10 Milligramm des Elements Eisen pro Quadratmeter der Zinkoberflächen einzustellen. Die dieser Eisenabscheidung nachfolgende Zinkphosphatierung erfolgt mittels einer sauren, wässrigen Zusammensetzung, die neben Zink-Ionen, Phosphat-Ionen und freiem Fluorid auch einen in Wasser dispergierten, partikulären Bestandteil enthält, der zumindest teilweise zusammengesetzt ist aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, und bereitgestellt wird mit Hilfe einer wässrigen Dispersion dieser kristallinen Feststoffe, die mit mindestens einer polymeren, organischen Verbindung stabilisiert ist.The present invention relates to a method for the anti-corrosion pretreatment of a large number of components in series, in which each component in the series has at least some surfaces of zinc and undergoes successive process steps for the deposition of iron and for zinc phosphating. In the process step for the deposition of iron, a layer of at least 10 milligrams of the element iron per square meter of the zinc surface must be set. The zinc phosphating that follows this iron separation is carried out using an acidic, aqueous composition which, in addition to zinc ions, phosphate ions and free fluoride, also contains a particulate component dispersed in water, which is at least partially composed of hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite , and is provided by means of an aqueous dispersion of these crystalline solids, which is stabilized with at least one polymeric, organic compound.

Die schichtbildende Phosphatierung ist ein seit Jahrzehnten ausgeübtes und intensiv untersuchtes Verfahren zur Aufbringung kristalliner korrosionsschützender Überzüge auf metallischen Oberflächen, insbesondere auf Werkstoffen der Metalle Eisen, Zink und Aluminium. Die für den Korrosionsschutz besonders etablierte Zinkphosphatierung erfolgt in einer Schichtdicke von einigen wenigen Mikrometern und beruht auf einer korrosiven Beize des metallischen Werkstoffes in einer sauren wässrigen Zusammensetzung enthaltend Zink-Ionen und Phosphate. Im Verlauf der Beize entsteht an der Metalloberfläche eine alkalische Diffusionsschicht, die sich in Lösungsinnere erstreckt, und innerhalb der sich schwerlösliche Kristallite bilden, die unmittelbar an der Grenzfläche zum metallischen Werkstoff präzipitieren und dort weiter aufwachsen. Zur Unterstützung der Beizreaktion auf Werkstoffen des Metalls Aluminium sowie zur Maskierung des Badgiftes Aluminium, das in gelöster Form die Schichtbildung auf Werkstoffen des Metalls stört, werden häufig wasserlösliche Verbindungen hinzugesetzt, die eine Quelle für Fluorid-Ionen darstellen.The layer-forming phosphating is a process that has been practiced and intensively studied for decades for the application of crystalline anti-corrosion coatings on metallic surfaces, in particular on materials made of the metals iron, zinc and aluminium. Zinc phosphating, which is particularly well-established for corrosion protection, takes place in a layer thickness of a few micrometers and is based on corrosive pickling of the metallic material in an acidic, aqueous composition containing zinc ions and phosphates. In the course of pickling, an alkaline diffusion layer forms on the metal surface, which extends into the interior of the solution and within which poorly soluble crystallites form, which precipitate directly at the interface with the metallic material and continue to grow there. Water-soluble compounds, which represent a source of fluoride ions, are often added to support the pickling reaction on materials made of the metal aluminum and to mask the bath poison aluminum, which in dissolved form interferes with the formation of layers on materials made of the metal.

Standardmäßig wird die Zinkphosphatierung derart eingestellt, dass homogene, geschlossene und kompakt kristalline Überzüge auf den Oberflächen der Metalle Eisen, Zink und Aluminium erzielt werden. Anderenfalls können ein guter Korrosionsschutz und Lackhaftgrund nicht realisiert werden. Homogene, geschlossene Überzüge in der Zinkphosphatierung werden üblicherweise ab einem Schichtgewicht von 2 g/m2 zuverlässig erzielt. Je nach zu phosphatierender Metalloberfläche gilt es die zuvor beschriebene Beize und die Konzentration der Aktivkomponenten in der Stufe der Zinkphosphatierung entsprechend einzustellen, um entsprechend hohe Schichtgewichte auf den Oberflächen der Metalle Eisen bzw. Stahl, Zink und Aluminium zu gewährleisten.As standard, the zinc phosphating is adjusted in such a way that homogeneous, closed and compact crystalline coatings are achieved on the surfaces of the metals iron, zinc and aluminium. Otherwise, good corrosion protection and Varnish primer cannot be realized. Homogeneous, closed coatings in zinc phosphating are usually reliably achieved from a layer weight of 2 g/m 2 . Depending on the metal surface to be phosphated, the pickling described above and the concentration of the active components in the zinc phosphating stage must be adjusted accordingly in order to ensure correspondingly high layer weights on the surfaces of the metals iron or steel, zinc and aluminum.

Ein weitere für den Korrosionsschutz und die Lackhaftung, insbesondere für die gute Elektrotauchlackierbarkeit, wichtige Eigenschaft der Zinkphosphatierung ist, dass der Prozess der Abscheidung selbstlimitierend ist, d.h. dass die beim dem sauren pH-Wert der Zinkphosphatierung stattfindende Auflösung der Phosphatschicht mit dem Auf- bzw. Weiterwachsen der Phosphat-Kristallite in einem stationären Gleichgewicht steht und das Schichtgewicht somit nicht weiter zunimmt, was ein Anzeichen für das Aufwachsen eines zwar kristallinen, aber porösen und damit nicht kompakt kristallinen Schichtüberzuges wäre. Im technischen Prozess der Zinkphosphatierung bedeutet dies, dass bei einer anlagentechnisch und wirtschaftlich sinnvollen Behandlungsdauer von üblicherweise etwa 20 Sekunden bis 5 Minuten im nasschemischen Prozessschritt der Zinkphosphatierung einerseits die Ausbildung des homogenen, geschlossen und kristallinen Zinkphosphatüberzuges abgeschlossen sein muss und andererseits bereits idealerweise die selbstlimitierende Dicke des Überzuges erreicht ist. Dies wird technisch dadurch gewährleistet, dass Überzüge mit möglichst hoher Anzahldichte an Phosphat-Kristalliten aufwachsen, so dass die Schichtausbildung bei wiederum möglichst niedrigen Schichtgewichten in den Bereich der Selbstlimitierung und damit einer vorgegebenen Grenzschichtdicke gelangt.Another property of zinc phosphating that is important for corrosion protection and paint adhesion, in particular for good electrocoating properties, is that the deposition process is self-limiting, i.e. the dissolution of the phosphate layer, which takes place at the acidic pH value of zinc phosphating, with the application or Continued growth of the phosphate crystallites is in a stationary equilibrium and the layer weight therefore no longer increases, which would be an indication of the growth of a layer coating that is crystalline but porous and therefore not compactly crystalline. In the technical process of zinc phosphating, this means that with a treatment time of usually around 20 seconds to 5 minutes that makes economic sense in the wet-chemical process step of zinc phosphating, the formation of the homogeneous, closed and crystalline zinc phosphate coating must be completed on the one hand and, ideally, the self-limiting thickness of the zinc phosphate coating on the other coating is reached. Technically, this is ensured by the fact that coatings grow with the highest possible number density of phosphate crystallites, so that the layer formation, in turn with the lowest possible layer weights, reaches the range of self-limitation and thus a predetermined boundary layer thickness.

Um solche homogene, geschlossene Überzüge mit hoher Kompaktheit oder Anzahldichte an Phosphat-Kristalliten zu erzielen, wird die Zinkphosphatierung im Stand der Technik stets mit einer Aktivierung der metallischen Oberflächen des zu phosphatierenden Bauteils eingeleitet. Die Aktivierung ist im Regelfall ein nasschemischer Prozessschritt der konventionell durch In-Kontakt-Bringen mit kolloidalen, wässrigen Lösungen von Phosphaten ("Aktivierungsstufe") erfolgt, die insofern auf der Metalloberfläche immobilisiert, in der nachfolgenden Phosphatierung als Wachstumskeim für die Ausbildung des kristallinen Überzuges innerhalb der alkalischen Diffusionsschicht dienen, so dass eine hohe Anzahldichte an aufwachsenden Kristallite bewirkt und damit wiederum eine kompakt kristalline Zinkphosphatschicht generiert wird, die einen hervorragenden Korrosionsschutz und aufgrund ihres hohen elektrischen Durchtrittswiderstandes auch eine hervorragende Elektrotauchlackierbarkeit besitzt.In order to achieve such homogeneous, closed coatings with high compactness or number density of phosphate crystallites, the zinc phosphating in the prior art is always initiated with an activation of the metallic surfaces of the component to be phosphated. Activation is usually a wet-chemical process step that is conventionally brought into contact with colloidal, aqueous solutions of phosphates ("activation stage"), which are immobilized on the metal surface in the subsequent phosphating as a growth nucleus for the formation of the crystalline coating inside serve the alkaline diffusion layer, so that a high number density of growing crystallites is caused and thus in turn a compact crystalline zinc phosphate layer is generated, which provides excellent protection against corrosion and because of its high electrical resistance, it also has excellent electrocoating properties.

Geeignete Dispersionen sind dabei kolloidale, zumeist neutrale bis alkalische wässrige Zusammensetzungen auf Basis von Phosphat-Kristalliten, die in ihrer Kristallstruktur nur geringe kristallographische Abweichungen von der Art der abzuscheidenden Zinkphosphatschicht aufweisen. So lehrt die WO 98/39498 A1 in diesem Zusammenhang insbesondere bi- und trivalente Phosphate der Metalle Zn, Fe, Mn, Ni, Co, Ca und AI, wobei technisch bevorzugt Phosphate des Metalls Zink zur Aktivierung für eine nachfolgende Zinkphosphatierung verwendet werden.Suitable dispersions are colloidal, mostly neutral to alkaline, aqueous compositions based on phosphate crystallites which, in their crystal structure, exhibit only slight crystallographic deviations from the type of zinc phosphate layer to be deposited. That's how she teaches WO 98/39498 A1 in this connection, in particular, bivalent and trivalent phosphates of the metals Zn, Fe, Mn, Ni, Co, Ca and Al, phosphates of the metal zinc preferably being used for activation for subsequent zinc phosphating.

Eine auf Dispersionen von bi- und trivalenten Phosphaten beruhende Aktivierungsstufe bedarf einer hohen Prozesskontrolle, um die Aktivierleistung insbesondere bei der Behandlung einer Serie von metallischen Bauteilen konstant auf einem optimalen Niveau zu halten. Für eine ausreichende Robustheit des Verfahrens dürfen weder durch Einschleppung von vorhergehenden Behandlungsbädern eingetragene Fremd-Ionen noch Alterungsprozesse in der kolloidalen, wässrigen Lösung zu einer Verschlechterung der Aktivierungsleistung führen. Eine Verschlechterung macht sich anfangs in steigenden Schichtgewichten in der anschließenden Phosphatierung bemerkbar und führt schließlich zur Ausbildung defektreicher oder inhomogener bzw. weniger kompakter Phosphatschichten. Insgesamt ist die schichtbildende Zinkphosphatierung mit vorgelagerter Aktivierung daher ein verfahrenstechnisch aufwendig zu kontrollierender mehrstufiger Prozess, der zudem bislang ressourcenintensiv sowohl hinsichtlich der Prozesschemikalien als auch der aufzuwendenden Energie geführt wird.An activation stage based on dispersions of bi- and trivalent phosphates requires a high level of process control in order to keep the activation performance constantly at an optimal level, especially when treating a series of metallic components. For the process to be sufficiently robust, neither foreign ions brought in from previous treatment baths nor aging processes in the colloidal, aqueous solution must lead to a deterioration in the activation performance. A deterioration is initially noticeable in increasing layer weights in the subsequent phosphating and finally leads to the formation of defective or inhomogeneous or less compact phosphate layers. All in all, the layer-forming zinc phosphating with upstream activation is therefore a multi-stage process that is complex to control in terms of process technology, which has also been resource-intensive to date, both in terms of the process chemicals and the energy to be expended.

Auf dem für die vorliegende Erfindung besonders relevanten Gebiet der automobilen Fertigung werden im zunehmenden Maße verschiedene metallische Werkstoffe eingesetzt und in Verbundstrukturen zusammengefügt. Im Karosseriebau werden dabei nach wie vor überwiegend verschiedenste Stähle wegen ihrer spezifischen Materialeigenschaften verwendet, aber auch zunehmend Leichtmetalle wie Aluminium, die für eine erhebliche Gewichtsreduzierung der gesamten Karosserie besonders bedeutend sind. Insbesondere besteht in der Automobilindustrie häufig die Herausforderung, dass die Oberflächen von Zink durch die im Stand der Technik bekannten Zinkphosphatierverfahren im Vergleich zu Stahloberflächen besonders gut aktiviert sein müssen, um das Aufwachsen einer kompakt kristallinen Phosphatschicht mit üblicherweise weniger als 5,0 g/m2 Schichtgewicht in der Zinkphosphatierung zu gewährleisten, da oberhalb derartiger Phosphatschichtgewichte auf den Zinkoberflächen keine zufriedenstellender Korrosionsschutz erzielt wird und das Verfahren dann auch aufgrund der hohen Verbrauchswerte an Phosphaten weder ressourcenschonend noch wirtschaftlich betrieben wird.In the field of automobile production, which is particularly relevant to the present invention, various metallic materials are being used to an increasing extent and joined together in composite structures. In body construction, a wide variety of steels are still mainly used because of their specific material properties, but also increasingly light metals such as aluminum, which are particularly important for a significant weight reduction of the entire body. In particular, there is often the challenge in the automotive industry that the surfaces of zinc must be particularly well activated by the zinc phosphating processes known in the prior art compared to steel surfaces in order to allow the growth of a compact crystalline phosphate layer with usually less than 5.0 g/m 2 shift weight in the To ensure zinc phosphating, since above such phosphate layer weights no satisfactory corrosion protection is achieved on the zinc surfaces and the process is then operated neither in a resource-saving nor economical manner due to the high consumption of phosphates.

Die WO 2019/238573 A1 adressiert ein ressourcenschonendes Verfahren zur Zinkphosphatierung und indirekt auch eine Reduktion der Komplexität des mehrstufigen Verfahrens, indem dort eine besonders effektive Aktivierung auf Basis spezifisch dispergierter bi- und trivalenter Phosphate vorgestellt wird, die eine hervorragend gegenüber Sedimentation stabilisierte kolloidale, wässrige Lösung auf Basis bi- und trivalenter Phosphate bereitstellt und zudem mit verhältnismäßig geringem partikulären Anteil in der Aktivierungsstufe bereits homogene, geschlossene und sehr kompakte Zinkphosphatüberzüge ermöglicht, so dass auch der Materialbedarf aufgrund der Schichtbildung in der Zinkphosphatierung reduziert ist.The WO 2019/238573 A1 addresses a resource-saving process for zinc phosphating and indirectly also a reduction in the complexity of the multi-stage process by presenting a particularly effective activation based on specifically dispersed bi- and trivalent phosphates, which produces a colloidal, aqueous solution based on bi- and provides trivalent phosphates and also enables homogeneous, closed and very compact zinc phosphate coatings with a relatively low particulate content in the activation stage, so that the material requirement due to the layer formation in the zinc phosphating is reduced.

Es besteht jedoch weiterhin ein Bedarf die Vorbehandlungslinie einer Zinkphosphatierung umfassend Aktivierungs- und Phosphatierstufe dahingehend zu optimieren, dass der Gesamtprozess weniger ressourcenintensiv durchgeführt werden kann und dies idealerweise bei zugleich vereinfachter Verfahrensführung. Ein ressourcenschonender Gesamtprozess darf aber nicht zu Lasten der Eigenschaften der Zinkphosphatierung gehen, die als homogener, geschlossener und kompakt kristalliner Überzug mit hohen elektrischen Durchtrittswiderstand bereitgestellt werden muss, um guten Schutz vor Korrosion und einen entsprechend guten Umgriff des Lackes in einer nachfolgenden Elektrotauchlackierung zu ermöglichen. Insbesondere muss dies im häufigsten Anwendungsfall, nämlich der Serienbehandlung von Bauteilen, stets gewährleistet sein, wobei dabei auch für solche Bauteile ein wirtschaftlich attraktives und ressourcenschonendes Verfahren bereitgestellt sein muss, die jeweils Oberflächen von Zink aufweisen.However, there is still a need to optimize the pre-treatment line for zinc phosphating, including the activation and phosphating stage, so that the overall process can be carried out in a less resource-intensive manner and this ideally with simplified process management at the same time. However, a resource-saving overall process must not be at the expense of the properties of the zinc phosphating, which must be provided as a homogeneous, closed and compact crystalline coating with high electrical penetration resistance in order to enable good protection against corrosion and a correspondingly good coverage of the paint in a subsequent electrophoretic coating. In particular, this must always be guaranteed in the most common application, namely the series treatment of components, whereby an economically attractive and resource-saving process must also be provided for components that have zinc surfaces.

Diesem komplexen Anforderungsprofil kann überraschend entsprochen werden, wenn der sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung eine Menge einer Dispersion partikulärer Zinkphosphate hinzugegeben wird, was erkennbar dazu führt, dass die Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung selbst aktivierend wird. Die Aktivierleistung der Vorbehandlungslinie zur Zinkphosphatierung einer Serie von Bauteilen kann dann mittels Zudosierung eines Aktivierhilfsmittels auf Basis der zuvor genannten Dispersion partikulärer Zinkphosphate aufrechterhalten werden. Hierdurch wird es möglich zumindest teilweise oder auch ganz auf eine der nasschemischen Behandlungsstufe der Zinkphosphatierung vorgelagerte Aktivierungsstufe zu verzichten und auf diese Weise den Gesamtprozess der Zinkphosphatierung weniger material- und energieintensiv zu führen und dabei verfahrenstechnische Komplexität in Gestalt der im Stand der Technik bisher zwingend erforderlichen separaten Aktivierungsstufe abzubauen. Entscheidend für den wirtschaftlichen also ressourcenschonenden Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorbehandlungslinie, die dazu dient, Bauteile umfassend Oberflächen von Zink zufriedenstellend in Serie zu phosphatieren, ist ein der Zinkphosphatierung vorgelagerter nasschemischer Schritt zur Abscheidung einer Eisenauflage auf den Zinkoberflächen, was zu einer deutlichen Reduktion des Phosphatschichtgewichtes auf diesen Oberflächen führt, so dass die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf Bauteilen umfassend Oberflächen von Zink in Serie konstant zufriedenstellende Korrosionsschutzwerte bei niedrigem Materialverbrauch zu liefern, zuverlässig gelöst wird.Surprisingly, this complex profile of requirements can be met if an amount of a dispersion of particulate zinc phosphates is added to the acidic aqueous composition for zinc phosphating, which evidently results in the composition for zinc phosphating becoming self-activating. The activation performance of the pre-treatment line for zinc phosphating a series of components can then be maintained by metering in an activation aid based on the aforementioned dispersion of particulate zinc phosphates. This makes it possible at least partially or also to dispense entirely with an activation stage upstream of the wet-chemical treatment stage of zinc phosphating and in this way to conduct the overall process of zinc phosphating in a way that is less material and energy-intensive and to reduce procedural complexity in the form of the separate activation stage that has hitherto been absolutely necessary in the prior art. Crucial to the economical, i.e. resource-conserving, operation of a pretreatment line according to the invention, which is used to phosphate components comprising surfaces of zinc satisfactorily in series, is a wet-chemical step upstream of the zinc phosphating for the deposition of an iron layer on the zinc surfaces, which leads to a significant reduction in the phosphate layer weight on them Surfaces leads, so that the object of the present invention, on components comprising surfaces of zinc in series to constantly deliver satisfactory corrosion protection values with low material consumption, is reliably achieved.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von Bauteilen in Serie, bei dem jedes Bauteil der Serie zumindest teilweise Oberflächen von Zink aufweist und zunächst einen nasschemischen Verfahrensschritt (i) zur Abscheidung von Eisen auf den Zinkoberflächen und anschließend einen Verfahrensschritt (ii) zur Zinkphosphatierung durchläuft,

  • wobei im Verfahrensschritt (i) eine Schichtauflage von mindestens 10 Milligramm des Elements Eisen pro Quadratmeter der Zinkoberflächen des Bauteils herbeigeführt wird, und
  • wobei jedes Bauteil im Verfahrensschritt (ii) mit einer sauren, wässrigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird, die eine Freie Säure in Punkten von größer als Null aufweist, und
    1. (A) 5 - 50 g/kg an in Wasser gelösten Phosphaten berechnet als PO4,
    2. (B) 0,3 - 3 g/kg an Zink-Ionen,
    3. (C) freies Fluorid, und
    4. (D) einen wasserdispergierten, partikulären Bestandteil umfassend Phosphate polyvalenter Metall-Kationen enthält, wobei die Phosphate zumindest teilweise ausgewählt sind aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith,
  • wobei die saure, wässrige Zusammensetzung erhältlich ist durch Zugabe einer Menge einer wässrigen Dispersion zu einer sauren, wässrigen Zusammensetzung enthaltend die Komponenten (A) - (C), wobei die wässrige Dispersion einen wasserdispergierten, partikulären Bestandteil (P) enthält, der
    • mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1), die aus Phosphaten polyvalenter Metall-Kationen zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith zusammengesetzt ist,
    • sowie mindestens eine polymere organische Verbindung (P2) umfasst.
The present invention therefore relates to a method for the anti-corrosion pretreatment of a large number of components in series, in which each component in the series has at least some surfaces of zinc and first a wet-chemical process step (i) for the deposition of iron on the zinc surfaces and then a process step (ii ) goes through to zinc phosphating,
  • wherein in process step (i) a coating of at least 10 milligrams of the element iron per square meter of the zinc surfaces of the component is brought about, and
  • wherein in step (ii) each component is contacted with an acidic aqueous composition having a Free Acid in points greater than zero, and
    1. (A) 5 - 50 g/kg of phosphates dissolved in water calculated as PO4,
    2. (B) 0.3 - 3 g/kg of zinc ions,
    3. (C) free fluoride, and
    4. (D) contains a water-dispersed, particulate component comprising phosphates of polyvalent metal cations, the phosphates being at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite,
  • wherein the acidic, aqueous composition is obtainable by adding an amount of an aqueous dispersion to an acidic, aqueous composition containing components (A)-(C), wherein the aqueous dispersion contains a water-dispersed, particulate component (P) which
    • at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite,
    • and at least one polymeric organic compound (P2).

Eine Vorbehandlung in Serie liegt vor, wenn die Bauteile der Serie jeweils entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Verfahrensschritt zur Zinkphosphatierung durchlaufen und dafür mit zumindest einer in einem Systemtank bereitgestellten Badflüssigkeit zur Zinkphosphatierung in Kontakt gebracht werden, wobei das In-Kontakt-Bringen der einzelnen Bauteile nacheinander und damit zeitlich voneinander getrennt erfolgt. Der Systemtank ist dabei das Behältnis, in dem sich die saure wässrige Zusammensetzung zum Zwecke der Zinkphosphatierung im Wege einer nasschemischen Vorbehandlung befindet. Das In-Kontakt-Bringen der Bauteile mit der Badflüssigkeit des Systemtanks kann innerhalb des Systemtanks, bspw. durch Eintauchen, oder außerhalb des Systemtanks erfolgen, bspw. durch Besprühen bzw. Aufspritzen der im Systemtank bevorrateten Badlösung.A pretreatment in series is when the components of the series each go through a process step for zinc phosphating according to the method according to the invention and are brought into contact with at least one bath liquid for zinc phosphating provided in a system tank, the individual components being brought into contact one after the other and is therefore separated in time. The system tank is the container in which the acidic aqueous composition is located for the purpose of zinc phosphating by means of a wet-chemical pre-treatment. The components can be brought into contact with the bath liquid of the system tank inside the system tank, for example by immersion, or outside of the system tank, for example by spraying or spraying on the bath solution stored in the system tank.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung behandelten Bauteile können alle beliebig geformten und gestalteten räumlichen Gebilde sein, die einem Fabrikationsprozess entstammen, insbesondere auch Halbzeuge wie Bänder, Bleche, Stangen, Rohre, etc. und Verbundkonstruktionen zusammengefügt aus vorgenannten Halbzeugen, wobei die Halbzeuge vorzugsweise durch Kleben, Schweißen und/oder Bördeln zur Verbundkonstruktion miteinander verbunden sind.The components treated according to the present invention can be any three-dimensional structure of any shape and design that originates from a manufacturing process, in particular semi-finished products such as strips, sheet metal, rods, pipes, etc. and composite structures assembled from the aforementioned semi-finished products, the semi-finished products preferably being assembled by gluing, Welding and / or flanging are connected to the composite structure.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein Bauteil dann zumindest eine Oberfläche von Zink oder einem der Metalle Eisen oder Aluminium auf, wenn das metallische Gefüge an dieser Oberfläche bis zu einer Materialeindringtiefe von mindestens einem Mikrometer zu mehr als 50 At.-% aus Zink bzw. Eisen oder Aluminium zusammengesetzt ist. Dies trifft regelmäßig auf Bauteile gefertigt aus entsprechenden metallischen Materialien zu, insofern die metallischen Materialien als einheitliche Werkstoffe zu mehr als 50 At.-% aus Zink bzw. Eisen oder Aluminium zusammengesetzt sind. Bauteile umfassend Oberflächen von Zink sind aber auch mit metallischen Überzügen versehene Eisenwerkstoffe, wie beispielsweise elektrolytisch verzinkter oder schmelztauchverzinkter Bandstahl, der zudem mit Eisen (ZF), Aluminium (ZA) und/oder Magnesium (ZM) legiert sein kann.In the context of the method according to the invention, a component has at least one surface of zinc or one of the metals iron or aluminum if the metallic structure on this surface consists of more than 50 at. composed of iron or aluminum. This regularly applies to components made of corresponding metallic materials, insofar as the metallic materials are made up of more than 50 at % of zinc or iron or aluminum as uniform materials. However, components comprising zinc surfaces are also iron materials provided with metallic coatings, such as electrolytically galvanized or hot-dip galvanized strip steel, which can also be alloyed with iron (ZF), aluminum (ZA) and/or magnesium (ZM).

Verfahrensschritt (i) - Abscheidung von Eisen:Process step (i) - deposition of iron:

Erfindungsgemäß erforderlich ist die Abscheidung einer Schichtauflage bezogen auf das Element Eisen von mindestens 10 Milligramm pro Quadratmeter der Zinkoberflächen des Bauteils. Höhere Schichtauflagen an Eisen sind für die Reduktion des Phosphatschichtgewichts im nachfolgenden Verfahrensschritt (ii) vorteilhaft, so dass im erfindungsgemäßen Verfahren im nasschemischen Verfahrensschritt (i) auf den Oberflächen der Bauteile, die von Zink gebildet werden, eine Schichtauflage bezogen auf das Element Eisen von mindestens 20 Milligramm, besonders bevorzugt mindestens 40 Milligramm, ganz besonders bevorzugt mindestens 60 Milligramm, bevorzugt ist. Allerdings kann oftmals beobachtet werden, dass sich deutlich höhere Schichtauflage an Eisen auf dem Zinkoberflächen nachteilig für das erfindungsgemäße Verfahren erweisen, da im Zusammenwirken mit der Zinkphosphatierung schlechtere Haftungsergebnisse zu organischen Decklacken erzielt werden. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn im nasschemischen Verfahrensschritt (i) die Schichtauflage an Eisen auf weniger als 150 Milligramm, besonders bevorzugt weniger als 120 Milligramm jeweils pro Quadratmeter der Zinkoberflächen des Bauteils begrenzt wird.According to the invention, the deposition of a layer covering, based on the element iron, of at least 10 milligrams per square meter of the zinc surfaces of the component is required. Higher layers of iron are advantageous for the reduction of the phosphate layer weight in the subsequent process step (ii), so that in the process according to the invention in the wet-chemical process step (i) on the surfaces of the components that are formed by zinc, a layer, based on the element iron, of at least 20 milligrams, more preferably at least 40 milligrams, most preferably at least 60 milligrams. However, it can often be observed that significantly higher layers of iron on the zinc surface prove to be disadvantageous for the process according to the invention, since poorer adhesion results to organic topcoats are achieved in conjunction with the zinc phosphating. Accordingly, it is preferred if the layer of iron is limited to less than 150 milligrams, particularly preferably less than 120 milligrams per square meter of the zinc surfaces of the component in wet-chemical process step (i).

Ein nasschemischer Behandlungsschritt im Sinne des Verfahrensschrittes (i) liegt dann vor, wenn die Bauteile der Serie mit einer Wasser basierten Zusammensetzung in Kontakt gebracht werden, die die Aktivkomponenten zur Abscheidung von Eisen in der Wasser basierten Phase gelöst oder dispergiert enthält. Die Zusammensetzung ist Wasser basiert, wenn der Anteil an Wasser mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% jeweils bezogen auf die Gesamtzusammensetzung beträgt.A wet-chemical treatment step within the meaning of process step (i) occurs when the components of the series are brought into contact with a water-based composition that contains the active components for separating iron dissolved or dispersed in the water-based phase. The composition is water-based if the proportion of water is at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, particularly preferably at least 80% by weight, based in each case on the total composition.

Geeignete nasschemische Verfahren zur Abscheidung von Eisen in der gewünschten Schichtauflage sind dem Fachmann bekannt. Eine Abscheidung erfolgt dabei typischerweise durch In-Kontakt zumindest der Oberflächen von Zink mit wässrigen Zusammensetzungen enthaltend Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-Ionen erfolgt, wobei der Anteil an in Wasser gelösten Eisen-Ionen mindestens 50 mg/L, vorzugsweise mindestens 100 mg/L beträgt.Suitable wet-chemical processes for depositing iron in the desired layer are known to the person skilled in the art. In this case, precipitation typically takes place by bringing at least the surfaces of zinc into contact with aqueous compositions containing iron(II) and/or iron(III) ions, the proportion of iron ions dissolved in water being at least 50 mg/L, preferably at least 100 mg/L.

Die Bestimmung der Schichtauflage an Eisen auf den Oberflächen von Zink gelingt mittels Anbeizen und photometrischer Analyse. Für die quantitative Bestimmung wird ein definiertes Probevolumen einer 5 Gew.-%igen Salpetersäurelösung unmittelbar nach dem Verfahrensschritt (i) unter Verwendung eines Messzellenringes auf einer definierten Fläche des verzinkten Bleches pipettiert und nach 30 Sekunden Einwirkzeit bei einer Temperatur von 25 °C in eine UV-Messküvette, in der 1,0 %igen Natrium-Thiocyanat-Lösung vorgelegt ist, zur Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 517 nm und Temperatur von 25 °C überführt. Die Kalibrierung erfolgt im Zweipunkt-Verfahren durch Bestimmung der Absorptionswerte zweier Standardlösungen von Eisen(III)-nitrat in 5 Gew.-%iger Salpetersäure.The iron layer on the zinc surfaces can be determined by means of pickling and photometric analysis. For the quantitative determination, a defined Sample volume of a 5 wt. 0% sodium thiocyanate solution is presented, transferred to determine the absorption at a wavelength of 517 nm and a temperature of 25 ° C. Calibration is carried out using the two-point method by determining the absorption values of two standard solutions of iron(III) nitrate in 5% by weight nitric acid.

Zur Vermeidung der metallischen Abscheidung edlerer Elemente, die den positiven Effekt der Eisenauflage auf den Zinkoberflächen für die Zinkphosphatschichtbildung abschwächen, und auch aus ökologischen Erwägungen heraus ist es bevorzugt, wenn die wässrigen Zusammensetzungen zur Abscheidung von Eisen im Verfahrensschritt (i) insgesamt weniger als 10 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Kupfer, Nickel, Cobalt, besonders bevorzugt insgesamt weniger als 10 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Kupfer, Nickel, Cobalt, Zinn, Mangan, Molybdän, Chrom und/oder Cer, insbesondere bevorzugt jeweils weniger als 1 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element in der wässrigen Zusammensetzung enthalten sind.In order to avoid the metallic deposition of noble elements, which weaken the positive effect of the iron layer on the zinc surfaces for the formation of the zinc phosphate layer, and also for ecological reasons, it is preferred if the aqueous compositions for the deposition of iron in process step (i) contain less than 10 mg /L of ionic compounds of the metals copper, nickel, cobalt, particularly preferably a total of less than 10 mg/L of ionic compounds of the metals copper, nickel, cobalt, tin, manganese, molybdenum, chromium and/or cerium, particularly preferably less than in each case 1 mg/L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt, each based on the metallic element, are contained in the aqueous composition.

Analog ist zur Vermeidung einer mit der Eisenabscheidung konkurrierende Schichtbildung im Verfahrensschritt (i) bevorzugt, wenn die wässrigen Zusammensetzungen zur Abscheidung von Eisen insgesamt weniger als 20 mg/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Hf und/oder Si enthalten, insbesondere bevorzugt jeweils weniger als 5 mg/L, besonders bevorzugt jeweils weniger als 1 mg/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Hf oder Si.Analogously, to avoid layer formation competing with the iron deposition in process step (i), it is preferred if the aqueous compositions for the deposition of iron contain a total of less than 20 mg/L of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti, Hf and/or Si, particularly preferred less than 5 mg/l in each case, particularly preferably less than 1 mg/l in each case, of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti, Hf or Si.

Eine Abscheidung von Eisen auf Zink aus sauren, wässrigen Zusammensetzungen ist in der WO2008/135478 A1 in Gegenwart von Eisen(II)-Ionen beschrieben. Ein solches Verfahren ist auch im Kontext der vorliegenden Erfindung geeignet und insbesondere wegen der Kompatibilität hinsichtlich des pH-Wertes mit der nachfolgenden Zinkphosphatierung im Verfahrensschritt (ii) vorteilhaft. Diesbezüglich bevorzugt ist demnach das In-Kontakt-Bringen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung mit einem pH-Wert im Bereich von 2,0-6,0 enthaltend mindestens 50 mg/L an Eisen(II)-Ionen sowie vorzugsweise eine α-Hydroxycarbonsäure, vorzugsweise in einem molaren Verhältnis zu den Eisen-Ionen von 5 : 1 zu 1 : 5, und besonders bevorzugt zusätzlich mindestens ein Reduktionsmittel ausgewählt aus Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren Salzen, wobei mindestens ein Phosphor- oder Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt, Hydrazin, Hydroxylamin, Nitroguanidin, N-Methylmorpholin-N-oxid, Glucoheptonat, Ascorbinsäure und/oder reduzierenden Zuckern.A deposition of iron on zinc from acidic, aqueous compositions is in WO2008/135478 A1 in the presence of iron(II) ions. Such a method is also suitable in the context of the present invention and is particularly advantageous because of the compatibility in terms of pH value with the subsequent zinc phosphating in method step (ii). In this regard, it is therefore preferred to bring it into contact with an acidic aqueous composition with a pH in the range of 2.0-6.0 containing at least 50 mg/L of iron(II) ions and preferably an α-hydroxycarboxylic acid, preferably in a molar ratio to the iron ions of 5:1 to 1:5, and particularly preferably additionally selected from at least one reducing agent Oxoacids of phosphorus or nitrogen and their salts, where at least one phosphorus or nitrogen atom is in a medium oxidation state, hydrazine, hydroxylamine, nitroguanidine, N-methylmorpholine-N-oxide, glucoheptonate, ascorbic acid and/or reducing sugars.

Alternativ und wegen der besonderen Effizienz für die Reduktion des Phosphatschichtgewichts auf den Oberflächen von Zink in der nachfolgenden Zinkphosphatierung ist die Abscheidung der Eisenauflage aus alkalischen, wässrigen Zusammensetzungen besonders vorteilhaft, wobei der pH-Wert der alkalischen, wässrigen Zusammensetzungen enthaltend Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-Ionen vorzugsweise nicht unterhalb von 8,5, besonders bevorzugt nicht unterhalb von 9,5, ganz besonders bevorzugt nicht unterhalb von 10,5, aber vorzugsweise nicht oberhalb von 13,5, besonders bevorzugt nicht oberhalb von 12,5 und ganz besonders bevorzugt nicht oberhalb von 11,5 liegt.Alternatively and because of the particular efficiency for reducing the phosphate layer weight on the surfaces of zinc in the subsequent zinc phosphating, the deposition of the iron coating from alkaline, aqueous compositions is particularly advantageous, the pH of the alkaline, aqueous compositions containing iron (II) and /or iron(III) ions preferably not below 8.5, particularly preferably not below 9.5, very particularly preferably not below 10.5, but preferably not above 13.5, particularly preferably not above 12 .5 and most preferably not above 11.5.

In einer bevorzugten Ausführungsform einer solchen alkalischen, wässrigen Zusammensetzung sind im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens

  1. (a) mindestens 50 mg/L, vorzugsweise mindestens 100 mg/L, besonders bevorzugt mindestens 200 mg/L an Eisen(III)-Ionen, und
  2. (b) mindestens 100 mg/L an Komplexbildnern ausgewählt aus organischen Verbindungen (b1), die zumindest eine funktionale Gruppe ausgewählt aus COOX, OPO3X und/oder PO3X aufweisen, wobei X entweder ein H Atom oder ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall-Atom darstellt, und/oder kondensierten Phosphaten (b2) berechnet als PO4,
enthalten, wobei die Zusammensetzung vorzugsweise eine freie Alkalität von zumindest 1 Punkt, aber vorzugsweise weniger als 6 Punkten aufweist.In a preferred embodiment of such an alkaline, aqueous composition, in step (i) of the method according to the invention
  1. (a) at least 50 mg/L, preferably at least 100 mg/L, particularly preferably at least 200 mg/L of iron(III) ions, and
  2. (b) at least 100 mg/L of complexing agents selected from organic compounds (b1) which have at least one functional group selected from COOX, OPO 3 X and/or PO 3 X, where X is either an H atom or an alkali and/or or represents alkaline earth metal atom, and/or condensed phosphates (b2) calculated as PO4,
preferably wherein the composition has a free alkalinity of at least 1 point, but preferably less than 6 points.

Unter dem Begriff "kondensierten Phosphate" gemäß der Komponente (b1) werden die bei Raumtemperatur wasserlöslichen Metaphosphate (Men[PnO3n]), Di- Tri- und Polyphosphate (Men+2[PnO3n+1] oder Men[H2PnO3n+1]), die Isometaphosphate und die vernetzten Polyphosphate zusammengefasst, wobei Me entweder Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-Atome sind. Selbstverständlich können anstatt der wasserlöslichen Salze auch die entsprechenden kondensierten Säuren der Phosphorsäure für die Formulierung der alkalischen, wässrigen Zusammensetzungen eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass die freie Alkalität wie angegeben eingestellt ist. Der massenbezogene Anteil der "kondensierten Phosphate" gemäß Komponente (b1) ist stets berechnet als eine entsprechende Menge an PO4. Analog ist für die Bestimmung derjenigen molaren Verhältnisse, die eine Menge an kondensierten Phosphaten umfasst, diese Menge an kondensierten Phosphaten stets auf die äquivalente Menge an PO4 bezogen.The term "condensed phosphates" according to component (b1) are the room temperature water-soluble metaphosphates (Me n [P n O 3n ]), di- tri- and polyphosphates (Me n + 2 [P n O 3n + 1 ] or Me n [H 2 P n O 3n+1 ]), the isometaphosphates and the crosslinked polyphosphates, where Me are either alkali metal or alkaline earth metal atoms. Of course, instead of the water-soluble salts, the corresponding condensed acids of phosphoric acid can also be used for the formulation of the alkaline, aqueous compositions, provided that the free alkalinity is adjusted as indicated. The mass-related proportion of "condensed phosphates" according to component (b1) is always calculated as a corresponding amount of PO4. Analogously, for the determination of those molar ratios that include a quantity of condensed phosphates, this quantity of condensed phosphates is always related to the equivalent quantity of PO4.

Es hat sich herausgestellt, dass eine alkalische, wässrige Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere dann eine für die nachfolgende Zinkphosphatierung geeignete Schichtauflage an Eisen auf den Oberflächen von Zink herbeiführt, die besonders zuverlässig kompakte, kristalline Zinkphosphatschichten aufwachsen lassen, wenn die freie Alkalität weniger als 5 Punkte aufweist. Für die Applikation der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Spritzverfahren wird eine geeignete Schichtauflage an Eisen insbesondere dann bewirkt, wenn die freie Alkalität weniger als 4 Punkte beträgt. Überraschenderweise hat sich wie bereits erwähnt herausgestellt, dass hohe Schichtauflagen an Eisen auf Zinkoberflächen oberhalb von 150 mg/m2 sich eher nachteilig für das erfindungsgemäße Verfahren erweisen, da im Zusammenwirken mit der Zinkphosphatierung schlechtere Haftungsergebnisse zu organischen Decklacken erzielt werden, so dass die alkalische, wässrige Zusammensetzungen im Schritt (i) eine nicht zu hohe freie Alkalität aufweisen dürfen. Jedoch sollte die freie Alkalität vorzugsweise zumindest 2 Punkte betragen, um optimale Schichtauflagen auf Zinkoberflächen von mindestens 20 mg/m2 bezogen auf das Element Eisen zu erzeugen. Alkalische, wässrige Zusammensetzungen, die eine freie Alkalität oberhalb von 6 Punkten aufweisen, ergeben zwar hohe Schichtauflagen an Eisen auf den Zinkoberflächen, jedoch wird die Haftung zu nach dem Schritt (ii) ggf. aufgebrachten Lackschichten durch hohe Schichtauflagen bezogen auf das Element Eisen deutlich herabgesetzt, so dass auch der Korrosionsschutz weniger effektiv bzw. unzureichend ist.It has been found that an alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention in particular brings about a layer of iron suitable for the subsequent zinc phosphating on the surfaces of zinc, which particularly reliably allows compact, crystalline zinc phosphate layers to grow if the free Alkalinity is less than 5 points. For the application of the alkaline, aqueous composition by spraying, a suitable layer of iron is achieved in particular when the free alkalinity is less than 4 points. Surprisingly, as already mentioned, it has been found that large layers of iron on zinc surfaces of more than 150 mg/m 2 tend to be disadvantageous for the process according to the invention, since poorer adhesion results to organic topcoats are achieved in conjunction with the zinc phosphating, so that the alkaline, aqueous compositions in step (i) must not have too high a free alkalinity. However, the free alkalinity should preferably be at least 2 points in order to produce optimum layer coverage on zinc surfaces of at least 20 mg/m 2 based on the element iron. Alkaline, aqueous compositions which have a free alkalinity above 6 points result in high layers of iron on the zinc surfaces, but the adhesion to paint layers possibly applied after step (ii) is significantly reduced by high layers based on the element iron , so that the corrosion protection is less effective or insufficient.

Die freie Alkalität wird dadurch bestimmt, dass man 2 ml Badlösung, vorzugsweise verdünnt auf 50 ml, mit einer 0,1 n Säure wie beispielsweise Salzsäure oder Schwefelsäure bis zu einem pH-Wert von 8,5 titriert. Der Verbrauch an Säurelösung in ml gibt die Punktzahl der freien Alkalität an.The free alkalinity is determined by titrating 2 ml of bath solution, preferably diluted to 50 ml, with a 0.1N acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to a pH of 8.5. The consumption of acid solution in ml gives the free alkalinity score.

Idealerweise hat die alkalische, wässrige Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens einen pH-Wert von mindestens 9,5, besonders bevorzugt von mindestens 10,5. Unterhalb von einem pH-Wert von 10,5 werden Schichtauflagen an Eisen von mindestens 20 mg/m2 auf den Zinkoberflächen bei In-Kontakt-bringen derselben mit einer Zusammensetzung enthaltend Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-Ionen nur in Gegenwart eines Reduktionsmittels ausgebildet. Derartige Zusammensetzungen zur Abscheidung einer Eisenauflage sind in der WO2011/098322 A1 offenbart, die eine Aminosäure und zusätzlich ein Reduktionsmittel ausgewählt aus Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren Salzen, wobei mindestens ein Phosphor- oder Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt, enthalten und als solche auch im Kontext der vorliegenden Erfindung geeignet sind.Ideally, the alkaline, aqueous composition in step (i) of the process according to the invention has a pH of at least 9.5, particularly preferably at least 10.5. Below a pH value of 10.5, layers are applied Iron of at least 20 mg/m 2 is formed on the zinc surfaces upon contacting them with a composition containing ferrous and/or ferric ions only in the presence of a reducing agent. Such compositions for depositing an iron layer are in WO2011/098322 A1 disclosed which contain an amino acid and additionally a reducing agent selected from oxoacids of phosphorus or nitrogen and their salts, wherein at least one phosphorus or nitrogen atom is present in an intermediate oxidation state, and as such are also suitable in the context of the present invention.

Um den Beizangriff auf den Zinkoberflächen des Bauteils zu minimieren, ist es weiterhin bevorzugt, dass der pH-Wert in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht oberhalb von 13,5, besonders bevorzugt nicht oberhalb von 12,5 liegt. Für den Fall, dass das Bauteil neben den Oberflächen von Zink auch Oberflächen von Aluminium aufweist, ist es vorteilhaft, wenn der pH-Wert in der Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Werte oberhalb von 11,5 annimmt, da ansonsten der verstärkte Beizangriff eine intensive Schwarzverfärbung der Aluminiumoberflächen, die sogenannte "Brunnenschwärze", hervorruft, die sich nachteilig auf die Effektivität einer nachfolgenden Konversionsbehandlung auswirkt, bspw. auf die Zinkphosphatierung im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens oder bei auf Aluminium nichtschichtbildend eingestellter Zinkphosphatierung im Schritt (ii) auf eine sich dem erfindungsgemäßen Verfahren anschließende saure Nachpassivierung auf Basis von wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zirkonium und/oder Titan.In order to minimize the pickling attack on the zinc surfaces of the component, it is also preferred that the pH in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention is not above 13.5, particularly preferably not above 12.5 lies. In the event that the component also has aluminum surfaces in addition to the zinc surfaces, it is advantageous if the pH value in the composition in step (i) of the method according to the invention does not assume values above 11.5, since otherwise the increased pickling attack causes an intensive black discoloration of the aluminum surfaces, the so-called "stain blackness", which has an adverse effect on the effectiveness of a subsequent conversion treatment, e.g. ii) to an acidic subsequent passivation based on water-soluble inorganic compounds of the elements zirconium and/or titanium, which follows the process according to the invention.

Die Eisen-Ionen liegen bei den bevorzugt vorherrschendem pH-Wert und in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung bei Sättigung mit Luftsauerstoff vornehmlich als Eisen(III)-Ionen vor. Im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt deren Anteil vorzugsweise nicht mehr als 2000 mg/L. Höhere Anteile an Eisen(III)-Ionen sind für die Verfahrensführung ungünstig, da die Löslichkeit der Eisen(III)-Ionen im alkalischen Medium durch entsprechend hohe Anteile an Komplexbildner aufrecht erhalten werden muss, ohne dass hinsichtlich der Eisenauflage auf den Zinkoberflächen günstigere Eigenschaften erzielt werden. Bevorzugt sind allerdings solche alkalischen, wässrigen Zusammensetzungen im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens, in denen der Anteil an Eisen(III)-Ionen mindestens 100 mg/L, besonders bevorzugt mindestens 200 mg/L beträgt, um einerseits auf den Zinkoberflächen im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine ausreichende Schichtauflage an Eisen innerhalb verfahrenstypischer Behandlungszeiten von weniger als zwei Minuten zu gewährleisten und um anderseits im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens Phosphatschichten in hervorragender Schichtqualität auf den Oberflächen von Zink zu erhalten.The iron ions are present primarily as iron(III) ions at the preferred pH value and in the alkaline, aqueous composition when saturated with atmospheric oxygen. In step (i) of the method according to the invention, their proportion is preferably not more than 2000 mg/L. Higher proportions of iron(III) ions are unfavorable for the process, since the solubility of the iron(III) ions in the alkaline medium must be maintained by correspondingly high proportions of complexing agent, without achieving more favorable properties with regard to the iron layer on the zinc surfaces become. However, preference is given to alkaline, aqueous compositions in step (i) of the process according to the invention in which the proportion of iron(III) ions is at least 100 mg/L, particularly preferably at least 200 mg/L, in order on the one hand to be on the zinc surfaces in step (i) of the process according to the invention to ensure a sufficient layer of iron within process-typical treatment times of less than two minutes and, on the other hand, in step (ii) of the process according to the invention Process to obtain phosphate layers in excellent layer quality on the surfaces of zinc.

Die Komplexbildner gemäß Komponente (b) der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vorzugsweise in einer solchen Menge enthalten, dass das molare Verhältnis aller Komponenten (b) zu Eisen(III)-Ionen größer als 1 : 1 ist und besonders bevorzugt zumindest 2 : 1, insbesondere bevorzugt zumindest 5 beträgt. Es zeigt sich, dass der Einsatz der Menge an Komplexbildnern im stöchiometrischen Überschuss vorteilhaft für die Verfahrensführung ist, da auf diese Weise der Anteil an Eisen(III)-Ionen dauerhaft in Lösung gehalten wird. Das Ausfällen unlöslicher Eisenhydroxide wird auf diese Weise vollständig unterdrückt, so dass die alkalische, wässrige Zusammensetzung dauerhaft stabil bleibt und nicht an Eisen(III)-Ionen verarmt. Gleichzeitig findet dennoch eine hinreichende Abscheidung einer anorganischen Schicht enthaltend Eisen-Ionen auf den Zinkoberflächen statt. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und für einen ressourcenschonenden Einsatz der Komplexbildner ist es dennoch bevorzugt, dass das molare Verhältnis der Komponenten (b) zu Eisen(III)-Ionen in der Zusammensetzung (A) den Wert 10 nicht überschreitet.The complexing agents according to component (b) of the alkaline, aqueous composition in step (i) of the process according to the invention are preferably present in an amount such that the molar ratio of all components (b) to iron(III) ions is greater than 1:1 and more preferably at least 2:1, most preferably at least 5. It has been shown that the use of the amount of complexing agents in a stoichiometric excess is advantageous for the conduct of the process, since in this way the proportion of iron(III) ions is permanently kept in solution. The precipitation of insoluble iron hydroxides is completely suppressed in this way, so that the alkaline, aqueous composition remains permanently stable and is not depleted of iron(III) ions. At the same time, an inorganic layer containing iron ions is sufficiently deposited on the zinc surfaces. For reasons of economy and for resource-saving use of the complexing agent, it is nevertheless preferred that the molar ratio of components (b) to iron(III) ions in composition (A) does not exceed 10.

Die alkalische, wässrige Zusammensetzung kann in einer bevorzugten Ausführungsform im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zumindest 100 mg/L an Phosphat-Ionen enthalten. Dieser Anteil an Phosphat-Ionen bedingt, dass neben den Eisen-Ionen auch Phosphat-Ionen einen wesentlichen Bestandteil der im Schritt (i) auf den Zinkoberflächen erzeugten Schichtauflage enthaltend Eisen darstellen. Es hat sich herausgestellt, dass derartige Schichten vorteilhaft für die nachfolgende Zinkphosphatierung sind und im Zusammenwirken mit der Zinkphosphatierung eine gute Haftung zu nachträglich aufgebrachten Lackschichten vermitteln. Dementsprechend ist es im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens weiterhin bevorzugt, dass die alkalische, wässrige Zusammensetzung zumindest 200 mg/L, besonders bevorzugt zumindest 500 mg/L an Phosphat-Ionen enthält. Die Eigenschaften der Passivschicht, die sich bei In-Kontakt-bringen der Zinkoberfläche des Bauteils mit Zusammensetzungen (A) im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens ausbildet, werden oberhalb eines Anteils an Phosphat-Ionen von 4 g/L nicht weiter positiv beeinflusst, so dass aus Gründen der Wirtschaftlichkeit der Anteil an Phosphat-Ionen in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise unterhalb von 10 g/L liegen sollte.In a preferred embodiment, the alkaline, aqueous composition can additionally contain at least 100 mg/L of phosphate ions in step (i) of the method according to the invention. This proportion of phosphate ions means that, in addition to the iron ions, phosphate ions also represent an essential component of the layer containing iron produced in step (i) on the zinc surfaces. It has been found that layers of this type are advantageous for the subsequent zinc phosphating and, in conjunction with the zinc phosphating, provide good adhesion to subsequently applied paint layers. Accordingly, it is further preferred in step (i) of the method according to the invention that the alkaline, aqueous composition contains at least 200 mg/L, particularly preferably at least 500 mg/L, of phosphate ions. The properties of the passive layer, which forms when the zinc surface of the component is brought into contact with compositions (A) in step (i) of the method according to the invention, are no longer positively influenced above a proportion of phosphate ions of 4 g/L, so that, for reasons of economy, the proportion of phosphate ions in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention should preferably be below 10 g/l.

Das Verhältnis von Eisen(III)-Ionen zu Phosphat-Ionen kann dabei in einem weiten Bereich variiert werden. Vorzugsweise liegt das massenbezogene Verhältnis von Eisen(III)-Ionen zu Phosphat-Ionen in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Bereich von 1 : 20 bis 1 : 2, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 : 10 bis 1 : 3. Alkalische, wässrige Zusammensetzungen, die ein solches Massenverhältnis von Eisen(III)-Ionen zu Phosphat-Ionen aufweisen, liefern nach dem In-Kontakt-bringen mit einer Zinkoberfläche homogene schwarzgraue Schichten enthaltend Phosphat-Ionen mit gut einstellbaren Schichtauflagen im Bereich von 20-150 mg/m2 bezogen auf das Element Eisen.The ratio of iron(III) ions to phosphate ions can be varied within a wide range. The mass-related ratio of iron(III) ions to phosphate ions in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention is preferably in a range from 1:20 to 1:2, particularly preferably in a range from 1: 10 to 1:3. Alkaline, aqueous compositions which have such a mass ratio of iron(III) ions to phosphate ions produce homogeneous black-grey layers containing phosphate ions with readily adjustable layer thicknesses after contact with a zinc surface in the range of 20-150 mg/m 2 based on the element iron.

Kondensierte Phosphate (b2) sind in der Lage Eisen(III)-Ionen in einem alkalischen Medium durch Komplexierung in Lösung zu halten. Obwohl für die Art der kondensierten Phosphate keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit für alkalische, wässrige Zusammensetzungen im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen, sind solche kondensierten Phosphate bevorzugt, die ausgewählt sind aus Pyrophosphaten, Tripolyphosphaten und/oder Polyphosphaten, besonders bevorzugt aus Pyrophosphaten, da diese besonders gut wasserlöslich und sehr leicht zugänglich sind.Condensed phosphates (b2) are able to keep iron(III) ions in solution in an alkaline medium by complexing. Although there are no particular restrictions on the type of condensed phosphates with regard to their usability for alkaline, aqueous compositions in step (i) of the process according to the invention, preference is given to those condensed phosphates which are selected from pyrophosphates, tripolyphosphates and/or polyphosphates, particularly preferably from pyrophosphates , as these are particularly easily soluble in water and very easily accessible.

Als organische Verbindungen (b1), die ebenfalls oder alternativ zu den kondensierten Phosphaten (b2) als Komplexbildner in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung enthalten sind, werden solche Verbindungen im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, die in ihrer Säureform (X = H-Atom), eine Säurezahl von zumindest 250 aufweisen. Niedrigere Säurezahlen verleihen den organischen Verbindungen oberflächenaktive Eigenschaften, so dass organischen Verbindungen (b1) mit Säurezahlen unterhalb 250 als Aniontenside stark emulgierend wirken können. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, dass die organischen Verbindungen nicht hochmolekular sind und ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von 5.000 u, besonders bevorzugt von 1.000 u, nicht überschreiten. Die emulgierende Wirkung der organischen Verbindungen (b1) kann bei Überschreiten der bevorzugten Säurezahl und ggf. des bevorzugten Molekulargewichtes soweit ausgeprägt sein, dass aus der Reinigungsstufe über das Bauteil eingeschleppte Verschmutzungen in Form von Ölen und Ziehfetten nur über aufwendige Trennverfahren aus der Behandlungsstufe zur Abscheidung der Eisenauflage entfernt werden können, bspw. durch eine Zudosierung von Kationtensiden, so dass weitere Prozessparameter zu kontrollieren sind. Vorteilhafter ist es daher, die alkalische, wässrige Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens nur leicht emulgierend einzustellen, um eine herkömmliche Abtrennung der aufschwimmenden Öle und Fette zu ermöglichen.As organic compounds (b1), which are also or alternatively to the condensed phosphates (b2) as complexing agents in the alkaline, aqueous composition, such compounds are preferred in step (i) of the process according to the invention, which in their acid form (X = H -atom), have an acid number of at least 250. Lower acid numbers give the organic compounds surface-active properties, so that organic compounds (b1) with acid numbers below 250 can have a strong emulsifying effect as anionic surfactants. In this context, it is further preferred that the organic compounds are not high molecular weight and do not exceed a number average molecular weight of 5,000 µ, particularly preferably 1,000 µ. If the preferred acid number and possibly the preferred molecular weight are exceeded, the emulsifying effect of the organic compounds (b1) can be so pronounced that contaminants in the form of oils and drawing fats brought in from the cleaning stage via the component can only be removed via complex separation processes from the treatment stage to separate the Iron layer can be removed, e.g. by adding cationic surfactants, so that other process parameters can be controlled. It is therefore more advantageous to set the alkaline, aqueous composition to be only slightly emulsifying in step (i) of the process according to the invention, in order to enable conventional removal of the floating oils and fats.

Aniontenside neigen zudem zu einer ausgeprägten Schaumbildung, die beispielsweise bei der Spritzapplikation der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung besonders nachteilig ist. Vorzugsweise werden daher im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens organische Komplexbildner (b1) mit Säurezahlen von zumindest 250 in der Zusammensetzung eingesetzt. Die Säurezahl gibt dabei die Menge an Kaliumhydroxid in Milligramm an, die benötigt wird, um 1 g der organischen Verbindung (b1) in 100 g Wasser gemäß DIN EN ISO 2114 zu neutralisieren.In addition, anionic surfactants tend to form pronounced foam, which is particularly disadvantageous, for example, when the alkaline, aqueous composition is applied by spraying. In step (i) of the process according to the invention, preference is therefore given to using organic complexing agents (b1) with acid numbers of at least 250 in the composition. The acid number indicates the amount of potassium hydroxide in milligrams that is required to neutralize 1 g of the organic compound (b1) in 100 g of water in accordance with DIN EN ISO 2114.

Bevorzugte organische Komplexbildner (b1) in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ausgewählt sind aus α-, β- und/oder γ-Hydroxycarbonsäuren, Hydroxyethan-1,1-Diphosphonsäure, [(2 hydroxyethyl)(phosphonomethyl)amino]-methylphosphonsäure, Diethylenetriaminpentakis(methylenphosphonsäure) und/oder Amino-tris-(methylenphosphonsäure) sowie deren Salze, besonders bevorzugt Hydroxyethan-1,1-Diphosphonsäure, [(2 hydroxyethyl)(phosphonomethyl)amino]-methylphosphonsäure, Diethylenetriaminpentakis(methylenphosphonsäure) und/oder Amino-tris-(methylenphosphonsäure) sowie deren Salze.Preferred organic complexing agents (b1) in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the process according to the invention are selected from α-, β- and/or γ-hydroxycarboxylic acids, hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, [(2-hydroxyethyl)( phosphonomethyl)amino]methylphosphonic acid, diethylenetriaminepentakis(methylenephosphonic acid) and/or amino-tris(methylenephosphonic acid) and salts thereof, particularly preferably hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, [(2-hydroxyethyl)(phosphonomethyl)amino]methylphosphonic acid, diethylenetriaminepentakis( methylenephosphonic acid) and/or amino-tris-(methylenephosphonic acid) and salts thereof.

Erfindungsgemäß werden also explizit solche alkalischen, wässrigen Zusammensetzungen im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst, die ausschließlich kondensierte Phosphate (b2), ausschließlich organische Komplexbildner (b1) oder ein Mischung von beiden enthalten. Der Anteil an organischem Komplexbildner (b1) in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung kann jedoch in dem Maß reduziert werden, in dem Komplexbildner (b2) ausgewählt aus kondensierten Phosphaten enthalten ist. In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) sowohl Komplexbildner (b2) ausgewählt aus kondensierten Phosphaten als auch organische Komplexbildner (b1) enthalten, wobei das molare Verhältnis aller Komponenten (b) zu Eisen(III)-Ionen größer als 1 : 1, jedoch das molare Verhältnis von Komponenten (b1) zu Eisen(III)-Ionen kleiner als 1 : 1, besonders bevorzugt kleiner als 3 : 4 ist, aber vorzugsweise zumindest 1 : 5 beträgt. Eine Mischung der beiden Komplexbildner (b1) und (b2) ist insofern vorteilhaft, da die kondensierten Phosphate im alkalischen Medium bei erhöhter Temperatur mit den Phosphat-Ionen der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Gleichgewicht stehen, so dass durch Schichtbildung auf den Zinkoberflächen verbrauchte Phosphat-Ionen aus den kondensierten Phosphaten langsam nachgebildet werden. Umgekehrt reicht allerdings die Anwesenheit von kondensierten Phosphaten allein nicht aus, um eine Schichtauflage auf Basis von Eisen und Phosphat auf den Zinkoberflächen herbeizuführen, so dass ein Anteil an Phosphat-Ionen in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens stets bevorzugt ist. In Anwesenheit der kondensierten Phosphate wird jedoch speziell die Ausfällung schwerlöslicher Phosphate, bspw. Eisenphosphate, durch das Zusammenwirken mit den organischen Komplexbildnern (b1) auch bei hohen pH-Werten oberhalb von 10,5 unterdrückt, so dass alkalische, wässrige Zusammensetzungen die eine Mischung der Komplexbildner enthalten im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt sind, wobei vorzugsweise darauf zu achten ist, dass das molare Verhältnis von Komponenten (b1) zu Eisen(III)-Ionen zumindest 1 : 5 beträgt.According to the invention, those alkaline, aqueous compositions are thus explicitly included in step (i) of the method according to the invention which contain exclusively condensed phosphates (b2), exclusively organic complexing agents (b1) or a mixture of both. However, the proportion of organic complexing agent (b1) in the alkaline, aqueous composition can be reduced to the extent that complexing agent (b2) selected from condensed phosphates is present. In a particular embodiment of the method according to the invention, the alkaline, aqueous composition in step (i) contains both complexing agents (b2) selected from condensed phosphates and organic complexing agents (b1), the molar ratio of all components (b) to iron(III ) ions is greater than 1:1, but the molar ratio of components (b1) to iron(III) ions is less than 1:1, particularly preferably less than 3:4, but is preferably at least 1:5. A mixture of the two complexing agents (b1) and (b2) is advantageous insofar as the condensed phosphates in the alkaline medium are in equilibrium at elevated temperature with the phosphate ions of the alkaline, aqueous composition, so that phosphate ions consumed by layer formation on the zinc surfaces Ions are slowly reproduced from the condensed phosphates. Conversely, however, the presence of condensed phosphates alone is not sufficient to create a coating based on iron and To bring about phosphate on the zinc surfaces, so that a proportion of phosphate ions in the alkaline, aqueous composition in step (i) of the method according to the invention is always preferred. In the presence of the condensed phosphates, however, the precipitation of sparingly soluble phosphates, e.g Complexing agents present in step (i) of the process according to the invention are preferred, care preferably being taken to ensure that the molar ratio of components (b1) to iron(III) ions is at least 1:5.

Um das Reinigungsvermögen für die zu behandelnden Bauteile der Serie im erfindungsgemäßen Verfahren zu erhöhen, kann die alkalische, wässrige Zusammensetzung im Schritt (i) zusätzlich nichtionische Tenside enthalten. Die nichtionischen Tenside sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren ethoxylierten und/oder propoxylierten C10-C18 Fettalkoholen mit insgesamt zumindest zwei aber nicht mehr als 12 Alkoxygruppen, besonders bevorzugt Ethoxy- und/oder Propoxygruppen, die teilweise mit einem Alkylrest, besonders bevorzugt mit einem Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-Rest endgruppenverschlossen vorliegen können.In order to increase the cleaning power for the series components to be treated in the process according to the invention, the alkaline, aqueous composition in step (i) can additionally contain nonionic surfactants. The nonionic surfactants are preferably selected from one or more ethoxylated and / or propoxylated C10-C18 fatty alcohols with a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, particularly preferably ethoxy and / or propoxy groups, some with an alkyl radical, particularly preferably with one Methyl, ethyl, propyl, butyl radical may be end-capped.

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die alkalische, wässrige Zusammensetzung im Schritt (i)

  1. a) 0,05 bis 2 g/L an Eisen(III)-Ionen,
  2. b) zumindest 0,1 g/L an Komplexbildnern ausgewählt aus organischen Verbindungen (b1), die zumindest eine funktionale Gruppe ausgewählt aus COOX, OPO3X und/oder PO3X aufweisen, wobei X entweder ein H-Atom oder ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall-Atom darstellt, und/oder kondensierten Phosphaten (b2) berechnet als PO4,
  3. c) 0,1 bis 4 g/L an Phosphat-Ionen,
  4. d) insgesamt 0,01 bis 10 g/L an nichtionischen Tensiden, die vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren ethoxylierten und/oder propoxylierten C10-C18 Fettalkoholen mit insgesamt zumindest zwei aber nicht mehr als 12 Alkoxygruppen, besonders bevorzugt Ethoxy- und/oder Propoxygruppen, die teilweise mit einem Alkylrest, besonders bevorzugt mit einem Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-Rest endgrupppenverschlossen vorliegen,
  5. e) insgesamt weniger als 10 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Kupfer, Nickel, Cobalt, Zinn, Mangan, Molybdän, Chrom und/oder Cer, insbesondere jeweils weniger als 1 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element,
wobei nicht mehr als 10 g/L an kondensierten Phosphaten (b2) berechnet als PO4 enthalten sind und das molare Verhältnis der Summe der Komponenten (b1) und (b2) zu Eisen(III)-Ionen größer als 1 : 1 ist und wobei die freie Alkalität zumindest 1 Punkt, aber weniger als 6 Punkte beträgt, und der pH-Wert zumindest 10,5 ist.In a particular embodiment of the method according to the invention, the alkaline, aqueous composition in step (i)
  1. a) 0.05 to 2 g/L of iron(III) ions,
  2. b) at least 0.1 g/L of complexing agents selected from organic compounds (b1) which have at least one functional group selected from COOX, OPO 3 X and/or PO 3 X, where X is either an H atom or an alkali and/or alkaline earth metal atom, and/or condensed phosphates (b2) calculated as PO4,
  3. c) 0.1 to 4 g/L of phosphate ions,
  4. d) a total of 0.01 to 10 g/L of nonionic surfactants, preferably selected from one or more ethoxylated and/or propoxylated C10-C18 fatty alcohols with a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, particularly preferably ethoxy and/or propoxy groups some of which are end-capped with an alkyl radical, particularly preferably with a methyl, ethyl, propyl or butyl radical,
  5. e) a total of less than 10 mg/L of ionic compounds of the metals copper, nickel, cobalt, tin, manganese, molybdenum, chromium and/or cerium, in particular less than 1 mg/L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt based on each other on the metallic element,
where not more than 10 g/L of condensed phosphates (b2) calculated as PO4 are included and the molar ratio of the sum of components (b1) and (b2) to iron(III) ions is greater than 1:1 and where the free alkalinity is at least 1 point but less than 6 points and the pH is at least 10.5.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bauteil bei der Behandlung in Serie im Schritt (i) für zumindest 30 Sekunden, aber nicht mehr als 4 Minuten bei einer Temperatur von zumindest 30°C, besonders bevorzugt zumindest 40°C, aber nicht mehr als 70°C, besonders bevorzugt nicht mehr als 60°C mit einer wässrigen Zusammensetzung zur Abscheidung von Eisen, insbesondere einer alkalischen, wässrigen Zusammensetzung enthaltend Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-Ionen in Kontakt gebracht. Die bevorzugten Behandlungs- bzw. Kontaktzeiten sollten im Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens so gewählt sein, dass die Schichtauflage an Eisen von mindestens 10 mg/m2, vorzugsweise von mindestens 20 mg/m2 erzielt wird. Die Behandlungs- und Kontaktzeiten für die Realisierung einer solchen Mindestschichtauflage variieren je nach Applikationsart und hängen insbesondere von der auf die zu behandelnde Metalloberfläche einwirkenden Strömung der wässrigen Fluids ab. So erfolgt die Ausbildung der Mindestschichtauflage an Eisen in Verfahren, bei denen die Zusammensetzung durch Spritzen aufgebracht wird, rascher als in Tauchapplikationen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the component is treated in series in step (i) for at least 30 seconds but not more than 4 minutes at a temperature of at least 30 ° C, particularly preferably at least 40 ° C, but no more than 70°C, particularly preferably not more than 60°C, with an aqueous composition for removing iron, in particular an alkaline, aqueous composition containing iron(II) and/or iron(III) ions. The preferred treatment or contact times should be selected in step (i) of the process according to the invention so that the layer coverage of iron is at least 10 mg/m 2 , preferably at least 20 mg/m 2 . The treatment and contact times for the realization of such a minimum layer application vary depending on the type of application and depend in particular on the flow of the aqueous fluids acting on the metal surface to be treated. Thus, the formation of the minimum layer of iron in processes in which the composition is applied by spraying occurs more quickly than in dip applications.

Verfahrensschritt (ii) - aktivierte Zinkphosphatierung:Process step (ii) - activated zinc phosphating:

Die im Verfahrensschritt (ii) erfolgende Zinkphosphatierung der Bauteile der Serie wird mittels saurer, wässriger Zusammensetzungen zur Zinkphosphatierung enthaltend als partikulären Bestandteil dispergierte Phosphate polyvalenter Metall-Kationen, wobei die Phosphate zumindest teilweise ausgewählt sind aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, vorgenommen. Die saure, wässrige Zinkphoshatierung ist damit selbstaktivierend - bedarf keiner vorangegangenen separaten Aktivierung - und ist als solche erhältlich durch entsprechende Zugabe einer Menge einer wässrigen Dispersion zu einer sauren, wässrigen Zusammensetzung enthaltend die Komponenten (A) - (C) gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung.The zinc phosphating of the components of the series that takes place in process step (ii) is carried out using acidic, aqueous compositions for zinc phosphating containing dispersed phosphates of polyvalent metal cations as a particulate component, the phosphates being at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite . The acidic, aqueous zinc phosphating is therefore self-activating—does not require any previous separate activation—and as such can be obtained by appropriately adding an amount of an aqueous dispersion to an acidic, aqueous composition containing the components (A)-(C) according to claim 1 of the present invention .

Die wässrige Dispersion enthält dabei einen partikulären Bestandteil (P) in Wasser dispergierter Form, der

  • mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1), die aus Phosphaten polyvalenter Metall-Kationen zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith zusammengesetzt ist,
  • sowie mindestens eine polymere organische Verbindung (P2) umfasst,
wobei die Zugabe der wässrigen Dispersion für die Bereitstellung der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung des Verfahrensschrittes (ii) vorzugsweise in einer solchen Menge erfolgt, dass der Gewichtsanteil von Phosphaten aus dem partikulären Bestandteil der wässrigen Dispersion bezogen auf die saure wässrige Zusammensetzung enthaltend die Komponenten (A) - (C) mindestens 0,004 g/kg, vorzugsweise mindestens 0,01 g/kg, besonders bevorzugt mindestens 0,05 g/kg und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,08 g/kg beträgt.The aqueous dispersion contains a particulate component (P) dispersed in water, the
  • at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite,
  • and at least one polymeric organic compound (P2),
wherein the aqueous dispersion for providing the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in process step (ii) is preferably added in an amount such that the proportion by weight of phosphates from the particulate component of the aqueous dispersion, based on the acidic, aqueous composition containing the components ( A) - (C) is at least 0.004 g/kg, preferably at least 0.01 g/kg, more preferably at least 0.05 g/kg and most preferably at least 0.08 g/kg.

In einer alternativen oder bevorzugten Ausführungsform erfolgt das In-Kontakt-Bringen der Bauteile der Serie im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung, wobei die saure wässrige Zusammensetzung

  1. (A) 5 - 50 g/kg an in Wasser gelösten Phosphaten berechnet als PO4,
  2. (B) 0,3 - 3 g/kg an Zink-Ionen, und
  3. (C) freies Fluorid enthält,
  • sowie eine Freie Säure in Punkten von größer als Null aufweist,
  • wobei der sauren wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) zur Zinkphosphatierung kontinuierlich oder diskontinuierlich eine solche Menge eines Aktivierhilfsmittels hinzugegeben wird, die unter den gewählten Bedingungen des Verfahrensschritts (ii) der Zinkphosphatierung ausreicht, die Eigenschaft der sauren wässrigen Zusammensetzung, auf einer schmelztauchverzinkten Stahloberfläche (Z) eine Zinkphosphatschicht mit einem Schichtgewicht von weniger als 5,0 g/m2, vorzugsweise weniger als 4,5 g/m2, besonders bevorzugt weniger als 4,0 g/m2, ganz besonders bevorzugt weniger als 3,5 g/m2 abzuscheiden, aufrecht zu erhalten,
  • wobei das Aktivierhilfsmittel einen partikulären Bestandteil (P) in Wasser dispergierter Form enthält, der
    • mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1), die aus Phosphaten polyvalenter Metall-Kationen zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith zusammengesetzt ist,
    • sowie mindestens eine polymere organische Verbindung (P2) umfasst.
In an alternative or preferred embodiment, the components of the series are brought into contact with an acidic aqueous composition in step (ii) of the method according to the invention, the acidic aqueous composition
  1. (A) 5 - 50 g/kg of phosphates dissolved in water calculated as PO4,
  2. (B) 0.3 - 3 g/kg of zinc ions, and
  3. (C) contains free fluoride,
  • and has a free acid in points greater than zero,
  • wherein the acidic aqueous composition in process step (ii) for zinc phosphating is added continuously or discontinuously such an amount of an activating agent that is sufficient under the selected conditions of process step (ii) the zinc phosphating, the property of the acidic aqueous composition, on a hot-dip galvanized steel surface (Z ) a zinc phosphate layer with a layer weight of less than 5.0 g/m 2 , preferably less than 4.5 g/m 2 , particularly preferably less than 4.0 g/m 2 , very particularly preferably less than 3.5 g/m m 2 to separate, to maintain,
  • wherein the activating aid contains a particulate component (P) in water-dispersed form which
    • at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite,
    • and at least one polymeric organic compound (P2).

Die erfindungsgemäße Eigenschaft der sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Verfahrensschritt (ii) auf schmelztauchverzinkten Stahloberflächen (Z) das Aufwachsen einer Zinkphosphatschicht mit einem Schichtgewicht unterhalb von 5,0 g/m2, vorzugsweise unterhalb von 4,5 g/m2, besonders bevorzugt unterhalb von 4,0 g/m2 und ganz besonders bevorzugt von unterhalb von 3,5 g/m2 herbeizuführen (im Folgenden "Phosphatiergüte" genannt) ist auf gereinigten und entfetteten (Z) Substraten zu überprüfen, die vor dem In-Kontakt-Bringen mit der sauren wässrigen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Schritt (ii) und nach der Abscheidung von Eisen auf den Zinkoberflächen im Schritt (i) keinem weiteren nasschemischen Vorbehandlungsschritt unterzogen werden. Zur Überprüfung der Phosphatiergüte der sauren wässrigen Zusammensetzung wird schmelztauchverzinkter Stahl (Z) also zunächst mit einem alkalischen Reiniger angesetzt als 2 Gew.-%ige Bonderite® C-AK 1565 A und 0,2 Gew.%ige Bonderite® C-AD 1270 in entionisiertem Wasser (κ<1µScm-1) bei pH 11,0 und 55 °C für 5 Minuten im Tauchen gereinigt. Die derart gereinigten und entfetteten (Z) Substrate werden bei Raumtemperatur mit entionisiertem Wasser (κ<1µScm-1) gespült und sodann den Behandlungsstufen gemäß der Verfahrensschritte (i) und (ii) entsprechend der jeweils gewählten Verfahrensbedingungen zugeführt. Entsprechend der gewählten Verfahrensbedingungen bedeutet bei jeweils identischer Temperatur, Applikationsdauer und Badumwälzung und unter Anwendung derjenigen nasschemischen Behandlungsstufen, für die die erfindungsgemäß vorgegebene Phosphatiergüte gelten soll, d.h. die resultierenden Zielschichtgewichte auf schmelztauchverzinktem Stahl (Z) unterhalb von 5,0 g/m2, vorzugsweise unterhalb von 4,5 g/m2, besonders bevorzugt unterhalb von 4,0 g/m2 und ganz besonders bevorzugt von unterhalb von 3,5 g/m2 liegen sollen. Die Phosphatiergüte kann demnach im laufenden erfindungsgemäßen Verfahren dadurch bestimmt werden, dass mit den Bauteilen der Serie auch gereinigte und entfettete Bleche von schmelztauchverzinktem Stahl (Z) für die Verfahrensschritte (i) und (ii) eingeschleust werden, und im Anschluss das Schichtgewicht an Zinkphosphat auf den Blechen und damit die Phosphatiergüte der sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Verfahrensschritt (ii) bestimmt wird. Vorzugsweise sind die gereinigten und entfetteten Bleche von schmelztauchverzinktem Stahl (Z) in ihrer Funktion als Probebleche für die Bestimmung der Phosphatiergüte starr mit dem Bauteil oder dem Fördergestell verbunden, um die Strömungsverhältnisse beim Transport des Bauteils samt Fördergestell durch das Phosphatierbad möglichst ebenso für das Probeblech zu reproduzieren. Die Probebleche sollten hierfür idealerweise derart mit dem Bauteil oder dem Fördergestell verbunden sein, dass der Transport eines Probebleches zusammen mit dem Bauteil und dem Fördergestell im Vergleich zu dem Transport des Bauteils und dem Fördergestell ohne ein solches Probeblech keinen in Betracht zu ziehenden Einfluss auf die Strömungsverhältnisse hat und dass die Strömungsverhältnisse in beiden Fällen im Wesentlichen identisch sind und somit im Wesentlichen mit den Strömungsverhältnissen zumindest eines Teilbereiches der Bauteile der Serie übereinstimmen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Größe und/oder die Form des Probebleches an die Größe und die Form des Bauteils und/oder des Fördergestells angepasst werden, welches jeweils benachbart zu dem Probeblech angeordnet ist. Denkbar ist hierbei insbesondere bei einer Anordnung eines Probebleches an einem außenliegenden Flächenabschnitt des Bauteils oder des Fördergestells, das Probebauteil entsprechend kleiner zu dimensionieren, als besagten Flächenabschnitt, beispielsweise um einen Überstand des Probebauteils über den Flächenabschnitt zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann das Probebauteil einer Krümmung oder einer anderen Ebenenabweichung des Flächenabschnittes oder des Fördergestells folgen. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, eine im Vergleich zur Größe einer geeigneten Außenfläche des Bauteils ausreichend kleinen Blechabschnitt zu wählen, wobei eine Außenfläche dann besonders geeignet ist, wenn sie an einem Ort besonders geringer oder am Ort geringster Krümmung des Bauteils liegt und das Probeblech dann im Wesentlichen parallel entlang der Flächennormalen einer solchen Außenfläche beabstandet angebracht ist. Die Phosphatiergüte ergibt sich unmittelbar bei der Serienbehandlung solcher Bauteile, die als Oberflächen von Zink auch eine Oberfläche von schmelztauchverzinktem Stahl (Z) aufweisen. Derartige Bauteile sind in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt.The inventive property of the acidic aqueous composition for zinc phosphating in process step (ii) on hot-dip galvanized steel surfaces (Z) is the growth of a zinc phosphate layer with a layer weight below 5.0 g/m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , particularly preferred below 4.0 g/m 2 and very particularly preferably below 3.5 g/m 2 (referred to below as "phosphating quality") is to be checked on cleaned and degreased (Z) substrates that are before in-contact -Bringing with the acidic aqueous composition of the method according to the invention in step (ii) and after the deposition of iron on the zinc surfaces in step (i) are not subjected to any further wet chemical pretreatment step. To check the phosphating quality of the acidic aqueous composition, hot-dip galvanized steel (Z) is first prepared with an alkaline cleaner as 2% by weight Bonderite ® C-AK 1565 A and 0.2% by weight Bonderite ® C-AD 1270 in deionized water (κ<1µScm -1 ) at pH 11.0 and 55 °C for 5 minutes in immersion. The thus cleaned and degreased (Z) substrates are rinsed at room temperature with deionized water (κ<1 μScm -1 ) and then fed to the treatment stages according to process steps (i) and (ii) according to the process conditions selected in each case. Corresponding to the selected process conditions means with identical temperature, application time and bath circulation and using those wet-chemical treatment stages for which the phosphating quality specified according to the invention should apply, ie the resulting target layer weights on hot-dip galvanized steel (Z) below 5.0 g/m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , particularly preferably below 4.0 g/m 2 and very particularly preferably below 3.5 g/m 2 . The phosphating quality can therefore be determined in the ongoing process according to the invention by also introducing cleaned and degreased sheets of hot-dip galvanized steel (Z) for process steps (i) and (ii) with the components of the series, and then the layer weight of zinc phosphate the metal sheets and thus the phosphating quality of the acidic aqueous composition for zinc phosphating in process step (ii) is determined. Preferably, the cleaned and degreased sheets of hot-dip galvanized steel (Z) are rigidly connected to the component or the conveyor frame in their function as sample sheets for determining the phosphating quality in order to control the flow conditions Transport of the component together with the conveyor frame through the phosphating bath should be reproduced for the test panel as far as possible. For this purpose, the sample sheets should ideally be connected to the component or the conveyor frame in such a way that the transport of a sample sheet together with the component and the conveyor frame does not have any influence on the flow conditions to be considered compared to the transport of the component and the conveyor frame without such a sample sheet and that the flow conditions are essentially identical in both cases and thus essentially correspond to the flow conditions of at least a partial area of the components of the series. This can be achieved, for example, by adapting the size and/or the shape of the sample sheet to the size and shape of the component and/or the conveyor frame which is arranged adjacent to the sample sheet in each case. It is conceivable here, particularly when a test sheet metal is arranged on an outer surface section of the component or the conveyor frame, to dimension the test component correspondingly smaller than said surface section, for example to prevent the test component from protruding beyond the surface section. Alternatively or additionally, the sample component can follow a curvature or other planar deviation of the surface section or the conveyor frame. It has proven to be particularly useful to select a sheet metal section that is sufficiently small compared to the size of a suitable outer surface of the component, with an outer surface being particularly suitable if it is located at a location of the component that is particularly small or at the location of the smallest curvature and the test sheet metal is then mounted spaced apart substantially parallel along the surface normal of such an outer surface. The quality of the phosphating results directly from the series treatment of components that also have a surface of hot-dip galvanized steel (Z) as a surface of zinc. Such components are preferred in a preferred embodiment of the method.

Bevorzugt gilt für die Phosphatiergüte zusätzlich, dass bei Verlängerung des In-Kontakt-Bringens um eine Minute das Schichtgewicht auf schmelztauchverzinkten Stahl (Z) um nicht mehr als 0,2 g/m2 zunimmt und damit die Schichtbildung unter den gewählten Bedingungen bereits im Bereich der Selbstlimitierung liegt, so dass die Eigenschaft der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung gewährleistet ist, im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens kompakte, kristalline Zinkphosphatschichten zu erzeugen. Dementsprechend ist bevorzugt, dass im Verfahrensschritt zur Zinkphosphatierung eine solche Menge eines Aktivierhilfsmittels hinzugegeben wird, die unter den gewählten Bedingungen des Verfahrensschritts der Zinkphosphatierung im erfindungsgemäßen Verfahren ausreicht, die Eigenschaft der sauren wässrigen Zusammensetzung, auf einer schmelztauchverzinkten Stahloberfläche (Z) eine Zinkphosphatschicht mit einem Schichtgewicht von weniger als 5,0 g/m2, vorzugsweise weniger als 4,5 g/m2, besonders bevorzugt weniger als 4,0 g/m2 und ganz besonders bevorzugt von weniger als 3,5 g/m2 abzuscheiden, aufrecht zu erhalten, wobei das unter den gewählten Bedingungen des Verfahrensschritts (ii) der Zinkphosphatierung im erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Schichtgewicht bei Verlängerung der Kontaktzeit mit der sauren, wässrigen Zusammensetzung um 60 Sekunden um nicht mehr als 0,2 g/m2 ansteigt.It is also preferred for the phosphating quality that if the contact is extended by one minute, the layer weight on hot-dip galvanized steel (Z) increases by no more than 0.2 g/m 2 and thus the layer formation under the selected conditions is already in the range of self-limitation, so that the property of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating is ensured, in step (ii) of the method according to the invention to produce compact, crystalline zinc phosphate layers. Accordingly, it is preferred that in the process step for zinc phosphating such an amount of an activating agent is added that under the chosen conditions of the process step of zinc phosphating in the invention Method sufficient, the property of the acidic aqueous composition, on a hot-dip galvanized steel surface (Z) a zinc phosphate layer with a layer weight of less than 5.0 g / m 2 , preferably less than 4.5 g / m 2 , particularly preferably less than 4, 0 g/m 2 and very particularly preferably less than 3.5 g/m 2 to be deposited, the layer weight achieved under the selected conditions of process step (ii) of zinc phosphating in the process according to the invention when the contact time with the acidic , aqueous composition does not increase by more than 0.2 g/m 2 for 60 seconds.

Üblicherweise wird im erfindungsgemäßen Verfahren die Phosphatiergüte festgestellt und überwacht, indem während der Serienbehandlung in regelmäßigen Abständen auch schmelztauchverzinkter Stahl (Z), der wie zuvor beschrieben gereinigt und entfettet wurde den Verfahrensschritt der Zinkphosphatierung durchläuft und anschließend einer Schichtgewichtsbestimmung unterzogen wird. Wie bereits erwähnt ergibt sich die Phosphatiergüte unmittelbar bei der Serienbehandlung solcher Bauteile, die als Oberflächen von Zink auch zumindest eine Oberfläche von schmelztauchverzinktem Stahl (Z) aufweisen. Insoweit die Phosphatiergüte der sauren, wässrigen Zusammensetzung durch Zudosierung des Aktivierhilfsmittels gewährleistet ist, wird auf den Bauteilen die Oberflächen der Metalle Zink, Eisen und Aluminium aufweisen in üblichen Behandlungszeiten von 20 Sekunden bis 5 Minuten homogene, geschlossene und kompakt kristalline Zinkphosphatüberzüge abgeschieden.Usually, the phosphating quality is determined and monitored in the method according to the invention, in that hot-dip galvanized steel (Z), which has been cleaned and degreased as described above, also undergoes the zinc phosphating process step at regular intervals during the series treatment and is then subjected to a coating weight determination. As already mentioned, the phosphating quality results directly from the series treatment of components that also have at least one surface of hot-dip galvanized steel (Z) as the surface of zinc. Insofar as the phosphating quality of the acidic, aqueous composition is ensured by metering in the activating aid, homogeneous, closed and compact crystalline zinc phosphate coatings are deposited on the components that have the surfaces of the metals zinc, iron and aluminum in the usual treatment times of 20 seconds to 5 minutes.

Das Schichtgewicht an Zinkphosphat wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bestimmt durch Ablösen der Zinkphosphatschicht mit wässriger 5 Gew.-% CrO3 als Beizlösung, die unmittelbar nach der Zinkphosphatierung und dem Spülen mit entionisiertem Wasser (κ<1µScm-1) bei 25 °C für 5 min mit einer definierten Fläche des phosphatierten Materials bzw. Bauteils in Kontakt gebracht wird und anschließender Bestimmung des Phosphorgehaltes in derselben Beizlösung mit ICP-OES. Das Schichtgewicht an Zinkphosphat ergibt sich aus der Multiplikation der flächenbezogenen Menge an Phosphor mit dem Faktor 6,23.The layer weight of zinc phosphate is determined within the scope of the present invention by detaching the zinc phosphate layer with aqueous 5 wt 5 min is brought into contact with a defined area of the phosphated material or component and subsequent determination of the phosphorus content in the same pickling solution with ICP-OES. The layer weight of zinc phosphate results from multiplying the surface-related amount of phosphorus by a factor of 6.23.

Die Zugabe des Aktivierhilfsmittels zur sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren zum Zwecke der Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte im Verfahrensschritt (ii) zur Zinkphosphatierung. Die Zugabe kann für die Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte im Prozess der Serienbehandlung durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Zudosierung in den Systemtank erfolgen. Die kontinuierliche Zudosierung ist dann bevorzugt, wenn die Vorbehandlung der Bauteile in Serie unmittelbar aufeinander folgt und die Abnahme der Phosphatiergüte pro Zeit bestimmbar ist, so dass wiederum eine kontinuierliche Zudosierung einer Menge des Aktivierungsmittel pro Zeit vorgenommen werden kann. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Phosphatiergüte nach dem Anfahren der Vorbehandlungslinie und der Bestimmung der Stoffströme für die Zudosierung des Aktivierhilfsmittels und anderer Aktivkomponenten nicht weiter kontrolliert werden muss, solange die Serienbehandlung hinsichtlich Taktung und Beschaffenheit der zu behandelnden Bauteile und die Behandlungsparameter im Verfahrensschritt (ii) der Zinkphosphatierung unverändert bleibt. Ist eine konstante Fahrweise in der Serienbehandlung jedoch anlagenbedingt nicht gewährleistet oder nicht erwünscht, so ist eine diskontinuierliche Zudosierung des Aktivierhilfsmittels vorteilhaft und ggf. sogar angezeigt. In diesem Fall wird die Phosphatiergüte der sauren wässrigen Zusammensetzung im Schritt (ii) vorzugsweise kontinuierlich oder in definierten Zeitabständen überwacht und dann eine vorgegebene Menge des Aktivierhilfsmittels hinzudosiert, wenn das Schichtgewicht auf schmelztauchverzinkten Stahl (Z) einen bestimmten Wert unterhalb von 5,0 g/m2, vorzugsweise unterhalb von 4,5 g/m2, besonders bevorzugt unterhalb von 4,0 g/m2 und ganz besonders bevorzugt unterhalb von 3,5 g/m2 erreicht. Die kontinuierliche oder quasikontinuierliche, in definierten Zeitabständen erfolgende Bestimmung der Phosphatiergüte kann dabei auch anhand von Proxy-Daten erfolgen, die mit dem tatsächlichen Zinkphosphatschichtgewicht korrelieren. So liefert die zerstörungsfreie Bestimmung der Schichtdicke beispielsweise im Wirbelstrom-Verfahren oder gar kontaktfreie optische Bestimmungsmethoden wie die Ellipsometrie oder die spektrale Reflektivitätsmessung geeignete Proxy-Daten für das Schichtgewicht an Zinkphosphat, die in einer Vorbehandlungslinie auf den Oberflächen von Zink der Bauteile zuverlässig gemessen und mit dem tatsächlichen Schichtgewicht auf schmelztauchverzinkten Stahl (Z) korreliert werden können. Ebenfalls kann die Kristallitgröße und damit die Bestimmung der Rauigkeit mittels optischer Profilometrie Proxy-Daten für das Schichtgewicht liefern, da ein höheres Schichtgewicht auf schmelztauchverzinkten Stahl (Z) mit einer geringen Anzahldichte an Kristalliten einhergeht, die jedoch verhältnismäßig größer sind, so dass die Rauigkeit mit dem Schichtgewicht zunimmt.In the process according to the invention, the activating aid is added to the acidic aqueous composition for zinc phosphating for the purpose of maintaining the phosphating quality in process step (ii) for zinc phosphating. The addition can be used to maintain the phosphating quality in the process Series treatment can be carried out by continuous or discontinuous dosing into the system tank. Continuous dosing is preferred when the pretreatment of the components in series follows immediately after one another and the decrease in the phosphating quality can be determined over time, so that a quantity of the activating agent can be continuously added over time. This process has the advantage that the phosphating quality does not have to be checked further after the pre-treatment line has been started up and the material flows for dosing the activating agent and other active components have been determined, as long as the series treatment in terms of timing and condition of the components to be treated and the treatment parameters in process step ( ii) the zinc phosphating remains unchanged. However, if a constant mode of operation in series treatment cannot be guaranteed or is not desired due to the system, discontinuous dosing of the activation aid is advantageous and may even be indicated. In this case, the phosphating quality of the acidic, aqueous composition is monitored in step (ii), preferably continuously or at defined time intervals, and then a specified amount of the activation aid is metered in when the layer weight on hot-dip galvanized steel (Z) has a certain value below 5.0 g/ m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , more preferably below 4.0 g/m 2 and most preferably below 3.5 g/m 2 . The continuous or quasi-continuous determination of the phosphating quality, which takes place at defined time intervals, can also be carried out using proxy data that correlate with the actual zinc phosphate layer weight. The non-destructive determination of the layer thickness, for example using the eddy current method or even contact-free optical determination methods such as ellipsometry or spectral reflectivity measurement, provides suitable proxy data for the layer weight of zinc phosphate, which is reliably measured in a pre-treatment line on the zinc surfaces of the components and with the actual coating weight on hot-dip galvanized steel (Z) can be correlated. The crystallite size and thus the determination of the roughness by means of optical profilometry can also provide proxy data for the layer weight, since a higher layer weight on hot-dip galvanized steel (Z) is associated with a low number density of crystallites, which, however, are relatively larger, so that the roughness with the layer weight increases.

Es hat sich herausgestellt, dass die Phosphatiergüte in den meisten Fällen bereits dann ausreichend eingestellt ist, wenn das Aktivierhilfsmittel in einer solchen Menge kontinuierlich oder diskontinuierlich hinzudosiert wird, die geeignet ist eine stationäre Menge von vorzugsweise mindestens 0,001 g/kg, besonders bevorzugt mindestens 0,005g/kg, insbesondere bevorzugt mindestens 0,01 g/kg an partikulären Bestandteil (P) in der sauren wässrigen Zusammensetzung während der Vorbehandlung der Bauteile in Serie aufrecht zu erhalten. Dies gilt insbesondere für das In-Kontakt-Bringen der sauren wässrigen Zusammensetzung im Spritzen, wohingegen bei der Tauchapplikation eine stationäre Menge von vorzugsweise mindestens 0,002 g/kg, besonders bevorzugt von 0,01 g/kg und insbesondere bevorzugt von 0,02 g/kg an partikulären Bestandteil (P) in der sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung enthalten sein sollte.It has been found that the phosphating quality is in most cases already set adequately if the activating aid is metered in continuously or discontinuously in such an amount that is suitable for a stationary amount of preferably at least 0.001 g/kg, particularly preferably at least 0.005 g/kg, particularly preferably at least 0.01 g/kg of particulate component (P) in the acidic aqueous composition during the pretreatment of the components in series. This applies in particular to the contacting of the acidic aqueous composition by spraying, whereas in the case of dip application a stationary amount of preferably at least 0.002 g/kg, particularly preferably 0.01 g/kg and particularly preferably 0.02 g/kg kg of particulate component (P) should be contained in the acidic aqueous composition for zinc phosphating.

Die vorliegende Erfindung zeigt also auf überraschende Weise, dass über die Zudosierung eines Aktivierhilfsmittels, wie es im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der WO 98/39498 A1 beschrieben ist, unmittelbar zur sauren, wässrigen Behandlungslösung der Zinkphosphatierung im Schritt (ii) eine Aktivierung der Metalloberflächen erfolgen kann, so dass auf den Metalloberflächen homogene, geschlossene und kompakt kristalline Zinkphosphatüberzüge mit hohem elektrischen Durchtrittswiderstand aufwachsen, wobei aufgrund der im Verfahrensschritt (i) herbeigeführten Abscheidung von Eisen auch auf den Oberflächen von Zink derartige für den Korrosionsschutz und die Lackhaftung hochqualitative Phosphatüberzüge erzielt werden. Von diesem Effekt macht die vorliegende Erfindung Gebrauch, indem bei der Serienbehandlung von Bauteilen auf die Zinkphosphatierung mittels saurer, wässriger Zusammensetzung, die neben Zink-Ionen, Phosphat-Ionen und freiem Fluorid auch einen in Wasser dispergierten, partikulären Bestandteil (P) enthalten und/oder auf die Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte mittels Zudosierung des Aktivierhilfsmittels zur sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung abgestellt wird. Für die gewünschte Phosphatiergüte kann dabei allein auf die Zugabe der wässrigen Dispersion bzw. die Zudosierung des Aktivierhilfsmittels jeweils enthaltend den partikulären Bestandteil (P) umgestellt werden, ohne dass die Bauteile der Serie vor dem Verfahrensschritt der Zinkphosphatierung eine nasschemische Aktivierungsstufe, bspw. auf Basis der wässrigen Dispersion bzw. des Aktivierhilfsmittels, durchlaufen müssen. Damit kann ein kompletter Verfahrensschritt, inklusive der notwendigen Badpflege, Umwälzung, des Temperaturmanagements und der chemischen Additivierung, bspw. mit wasserlöslichen kondensierten Phosphaten, eingespart werden, so dass ein überaus ressourcenschonender und ökonomischer Betrieb einer Vorbehandlungslinie zur Zinkphosphatierung erstmals möglich wird.The present invention thus shows in a surprising way that the addition of an activating agent, as is known in the art and for example in WO 98/39498 A1 is described, the metal surfaces can be activated immediately with the acidic, aqueous treatment solution for zinc phosphating in step (ii), so that homogeneous, closed and compact crystalline zinc phosphate coatings with high electrical penetration resistance grow on the metal surfaces, due to the process step (i) brought about Deposition of iron on the surfaces of zinc such high-quality phosphate coatings for corrosion protection and paint adhesion can be achieved. The present invention makes use of this effect in that, in the series treatment of components, zinc phosphating is carried out using an acidic, aqueous composition which, in addition to zinc ions, phosphate ions and free fluoride, also contains a particulate component (P) dispersed in water and/or or to maintain the phosphating quality by metering in the activating aid to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating. For the desired phosphating quality, it is possible to simply switch to adding the aqueous dispersion or metering in the activation aid containing the particulate component (P), without the components in the series undergoing a wet-chemical activation stage prior to the zinc phosphating process step, e.g. based on the aqueous dispersion or the activating aid. This means that a complete process step, including the necessary bath care, circulation, temperature management and chemical additives, e.g. with water-soluble condensed phosphates, can be saved, so that an extremely resource-saving and economical operation of a pre-treatment line for zinc phosphating is possible for the first time.

Für den dispergierten partikulären Bestandteil (P) sowie die mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1) bzw. polymere organische Verbindung (P2) gelten die im Folgenden getroffenen Definitionen und bevorzugten Spezifikationen unabhängig davon, ob der dispergierte partikuläre Bestandteil (P) ein Teil der wässrigen Dispersion zur Bereitstellung der selbstaktivierenden sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung oder des Aktivierhilfsmittels zur Aufrechterhaltung der Aktivierleistung der sauren, wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Im Folgenden wird der Einfachheit halber lediglich Bezug genommen auf das Aktivierhilfsmittel. Die Ausführungen zum Aktivierhilfsmittel gelten demnach entsprechend auch für die wässrige Dispersion zur Bereitstellung der selbstaktivierenden sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung.For the dispersed particulate component (P) and the at least one particulate inorganic compound (P1) or polymeric organic compound (P2), the im The following definitions and preferred specifications made, regardless of whether the dispersed particulate component (P) is part of the aqueous dispersion for providing the self-activating acidic, aqueous composition for zinc phosphating or the activating aid for maintaining the activating performance of the acidic, aqueous composition in process step (ii) of method according to the invention. For the sake of simplicity, reference is made below only to the activation aid. The statements regarding the activating aid accordingly also apply to the aqueous dispersion for providing the self-activating acidic, aqueous composition for zinc phosphating.

Aktivierhilfsmittel, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, also bei Zudosierung zur sauren, wässrigen Zusammensetzung der Zinkphosphatierung die Phosphatiergüte aufrecht erhalten - oder die saure, wässrige Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Schritt (ii) überhaupt erstmalig bereitstellen - sind wässrige Dispersionen und enthalten somit einen partikulären Bestandteil (P) in Wasser dispergierter Form, der mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1), die aus Phosphaten polyvalenter Metall-Kationen zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith zusammengesetzt ist, sowie mindestens eine polymere organische Verbindung (P2) umfasst.Activating aids which can be used according to the invention, i.e. which maintain the phosphating quality when added to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating - or which provide the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) for the first time - are aqueous dispersions and thus contain a particulate component ( P) in water-dispersed form, which comprises at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, and at least one polymeric organic compound (P2). .

Für die gute Aktivierungsleistung bzw. Eignung des Aktivierhilfsmittels, die Phosphatiergüte der sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung aufrecht zu erhalten, ist die Verwendung polyvalenter Metall-Kationen in Form von Phosphaten verantwortlich, die daher im Aktivierhilfsmittel mit einem genügend hohen Anteil im dispergierten partikulären Bestandteil (P) enthalten sein sollten. Demgemäß ist der Anteil an Phosphaten enthalten in der mindestens einen partikulären anorganischen Verbindung (P1) bezogen auf den dispergierten partikulären Bestandteils (P) im Aktivierhilfsmittel vorzugsweise mindestens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 35 Gew.-%, insbesondere bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 45 Gew.-%. Der dispergierte partikuläre Bestandteil (P) des Aktivierhilfsmittels ist derjenige Feststoffanteil, der nach Trocknung des Retentats einer Ultrafiltration eines definierten Teilvolumens des Aktivierhilfsmittels mit einer nominalen Ausschlussgrenze von 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off) verbleibt. Die Ultrafiltration wird unter Zuspeisung von entionisiertem Wasser (κ < 1µScm-1) solange durchgeführt, bis im Filtrat eine Leitfähigkeit unterhalb von 10 µScm-1 gemessen wird. Der anorganische partikuläre Bestandteil im Aktivierhilfsmittel ist wiederum derjenige, der verbleibt, wenn der aus der Trocknung des Retentats der Ultrafiltration gewonnene partikuläre Bestandteil (P) in einem Reaktionsofen unter Zuführung eines CO2-freien Sauerstoffstromes bei 900 °C ohne Beimischung von Katalysatoren oder anderen Zuschlagsstoffen solange pyrolysiert wird, bis ein Infrarot-Sensor im Auslass des Reaktionsofens ein mit dem CO2-freien Trägergas (Blindwert) identisches Signal liefert. Die im anorganischen partikulären Bestandteil enthaltenen Phosphate werden nach Säureaufschluss desselben mit wässriger 10 Gew.-% HNO3 Lösung bei 25 °C für 15 min als Phosphorgehalt mittels Atomemissionsspektrometrie (ICP-OES) unmittelbar aus dem Säureaufschluss bestimmt.The use of polyvalent metal cations in the form of phosphates is responsible for the good activation performance or suitability of the activating aid to maintain the phosphating quality of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating, which is therefore contained in the activating aid with a sufficiently high proportion in the dispersed particulate component (P ) should be included. Accordingly, the proportion of phosphates contained in the at least one particulate inorganic compound (P1) based on the dispersed particulate component (P) in the activation aid is preferably at least 25% by weight, particularly preferably at least 35% by weight, particularly preferably at least 40% by weight %, most preferably at least 45% by weight. The dispersed particulate component (P) of the activating aid is that solids content which remains after drying the retentate of an ultrafiltration of a defined partial volume of the activating aid with a nominal exclusion limit of 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off). The ultrafiltration is carried out with the supply of deionized water (κ<1 μScm -1 ) until a conductivity below 10 μScm -1 is measured in the filtrate. The inorganic particulate component in the activation aid is in turn that which remains when the residue obtained from drying the ultrafiltration retentate particulate component (P) is pyrolyzed in a reaction furnace with the supply of a CO 2 -free oxygen stream at 900 °C without the addition of catalysts or other additives until an infrared sensor in the outlet of the reaction furnace is filled with the CO 2 -free carrier gas (blank value ) delivers identical signal. The phosphates contained in the inorganic particulate component are determined directly from the acid digestion as the phosphorus content by means of atomic emission spectrometry (ICP-OES) after acid digestion of the same with aqueous 10% by weight HNO 3 solution at 25° C. for 15 minutes.

Die Aktivkomponenten des Aktivierhilfsmittels, die - sobald sie der sauren wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung in ausreichender Menge hinzudosiert sind - die Bildung eines homogenen, geschlossenen und kompakt kristallinen Phosphatüberzuges auf den Metalloberflächen und insbesondere den Oberflächen von Zink fördern und in diesem Sinne die Metalloberflächen aktivieren, sind wie bereits erwähnt vornehmlich aus Phosphaten zusammengesetzt, die wiederum zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, vorzugsweise zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit und/oder Scholzit, besonders bevorzugt zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit und/oder Phosphophyllit und ganz besonders bevorzugt zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit sind. Die Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte in der sauren wässrigen Zusammensetzung beruht also im Wesentlichen auf die zudosierten, im Aktivierungshilfsmittel enthaltenen Phosphate in partikulärer Form. Hopeite umfassen ohne Berücksichtigung von Kristallwasser stöchiometrisch Zn3(PO4)2 sowie die Nickel- und Manganhaltigen Varianten Zn2Mn(PO4)3, Zn2Ni(PO4)3, wohingegen Phosphophyllit aus Zn2Fe(PO4)3, Scholzit aus Zn2Ca(PO4)3 und Hureaulith aus Mn3(PO4)2 besteht. Die Existenz der kristallinen Phasen Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith im Aktivierhilfsmittel kann nach Abtrennung des partikulären Bestandteils (P) mittels Ultrafiltration mit einer nominalen Ausschlussgrenze von 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off) wie oben beschrieben und Trocknung des Retentats bis zur Massenkonstanz bei 105°C mittels röntgendiffraktometrischer Methoden (XRD) nachgewiesen werden.The active components of the activation aid, which - as soon as they are added in sufficient quantities to the acidic aqueous composition for zinc phosphating - promote the formation of a homogeneous, closed and compact crystalline phosphate coating on the metal surfaces and in particular the surfaces of zinc and in this sense activate the metal surfaces as already mentioned, composed primarily of phosphates, which in turn are at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, preferably at least partially selected from hopeite, phosphophyllite and/or scholzite, particularly preferably at least partially selected from hopeite and/or phosphophyllite and entirely particularly preferably at least partially selected from hopeite. The maintenance of the phosphating quality in the acidic, aqueous composition is therefore essentially based on the metered-in phosphates in particulate form contained in the activation aid. Without taking crystal water into account, hopeites stoichiometrically comprise Zn 3 (PO 4 ) 2 and the variants Zn 2 Mn(PO 4 ) 3 , Zn 2 Ni(PO 4 ) 3 , Zn 2 Ni(PO 4 ) 3 containing nickel and manganese, whereas phosphophyllite consists of Zn 2 Fe(PO 4 ) 3 , scholzite consists of Zn 2 Ca(PO 4 ) 3 and hureaulite consists of Mn 3 (PO 4 ) 2 . The existence of the crystalline phases hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite in the activation aid can be determined after the particulate component (P) has been separated off by means of ultrafiltration with a nominal exclusion limit of 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off) as described above and drying of the retentate can be detected up to constant mass at 105°C using X-ray diffractometric methods (XRD).

Aufgrund der Präferenz für die Anwesenheit von Phosphaten, die Zink-Ionen umfassen und eine bestimmte Kristallinität aufweisen, ist es für die Bildung fest anhaftender kristalliner Zinkphosphatüberzüge bevorzugt, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren im Aktivierhilfsmittel mindestens 20 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, insbesondere bevorzugt mindestens 40 Gew.-% an Zink im anorganischen partikulären Bestandteil bezogen auf den Phosphatanteil des anorganischen partikulären Bestanteils, berechnet als PO4, enthalten sind.Due to the preference for the presence of phosphates, which include zinc ions and have a certain crystallinity, it is preferred for the formation of firmly adhering crystalline zinc phosphate coatings if at least 20% by weight, particularly preferably at least 30% by weight, -%, particularly preferably at least 40% by weight of zinc in the inorganic particulate Component based on the phosphate content of the inorganic particulate component, calculated as PO 4 , are included.

Das Aktivierhilfsmittel soll jedoch vorzugsweise zusätzlich keine Titanphosphate enthalten, da diese bei Zudosierung keinen positiven Einfluss auf die Phosphatiergüte ausüben. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher der Anteil an Titan im anorganischen partikulären Bestandteil des Aktivierhilfsmittels kleiner als 0,01 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner als 0,001 Gew.-% bezogen auf das Aktivierhilfsmittel. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Aktivierhilfsmittel insgesamt weniger als 10 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 1 mg/kg an Titan.However, the activation aid should preferably not additionally contain any titanium phosphates, since these do not have a positive effect on the phosphating quality when metered in. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the proportion of titanium in the inorganic particulate component of the activating aid is less than 0.01% by weight, particularly preferably less than 0.001% by weight, based on the activating aid. In a particularly preferred embodiment, the activation aid contains a total of less than 10 mg/kg, particularly preferably less than 1 mg/kg, of titanium.

Einen großen Einfluss auf die Effektivität des über das Aktivierhilfsmittel hinzudosierten partikulären Bestandteils (P) übt die den partikulären Bestandteil stabilisierende polymere organische Verbindung (P2) aus. Es zeigt sich, dass die Auswahl der polymeren organischen Verbindung entscheidend für das Ausmaß der Aktivierung der Metalloberflächen in der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Schritt (ii) ist, die bekanntlich durch die dispergierten polyvalenten Phosphate herbeigeführt wird und die, wie die vorliegende Erfindung zeigt, überraschend auch zeitgleich mit der Schichtbildung erfolgen kann.The polymeric organic compound (P2) which stabilizes the particulate component exerts a major influence on the effectiveness of the particulate component (P) added via the activation aid. It is found that the selection of the polymeric organic compound is critical to the degree of metal surface activation in the acidic aqueous zinc phosphating composition in step (ii) which is known to be brought about by the dispersed polyvalent phosphates and which, like the present invention shows that, surprisingly, it can also take place at the same time as the layer formation.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine organische Verbindung dann polymer, wenn ihre gewichtsmittlere Molmasse größer als 500 g/mol ist. Die Molmasse wird dabei über die mit Größenausschlußchromatographie mit konzentrationsabhängigem Brechungsindex-Detektor bei 30 °C experimentell festgestellte und gegen Polyethylenglykol-Standards kalibrierte Molmassenverteilungskurve einer Probe der jeweiligen Bezugsgröße bestimmt. Die Auswertung der Molmassenmittelwerte erfolgt rechnergestützt nach der Streifenmethode mit einer Kalibrierkurve der 3. Ordnung. Als Säulenmaterial eignet sich hydroxyliertes Polymethacrylat sowie als Eluent eine wässrige Lösung aus 0,2 mol/L Natriumchlorid, 0,02 mol/L Natriumhydroxid, 6,5 mmol/L Ammoniumhydroxyd.In the context of the present invention, an organic compound is polymeric if its weight-average molar mass is greater than 500 g/mol. The molar mass is determined using the molar mass distribution curve of a sample of the respective reference variable, determined experimentally at 30° C. using size exclusion chromatography with a concentration-dependent refractive index detector and calibrated against polyethylene glycol standards. The average molar mass values are evaluated computer-aided using the strip method with a third-order calibration curve. Hydroxylated polymethacrylate is suitable as column material and an aqueous solution of 0.2 mol/L sodium chloride, 0.02 mol/L sodium hydroxide, 6.5 mmol/L ammonium hydroxide is suitable as eluent.

Es zeigt sich, dass die Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte und damit eine Aktivierung der Metalloberflächen im Verfahrensschritt der Zinkphosphatierung beim In-Kontakt-Bringen mit der sauren, wässrigen Zusammensetzung dann besonders gut, d.h. unter Einsatz verhältnismäßig geringer Mengen an Aktivkomponenten des Aktivierhilfsmittels, gelingt, wenn die zur Dispergierung der partikulären anorganischen Verbindung (P1) eingesetzte polymere organische Verbindung (P2), zumindest zum Teil zusammengesetzt ist aus Styrol und/oder einem a-Olefin mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen, wobei die polymere organische Verbindung (P2) zusätzlich Einheiten von Maleinsäure, deren Anhydrid und/oder deren Imid und vorzugsweise zusätzlich Polyoxyalkylen-Einheiten, besonders bevorzugt Polyoxyalkylen-Einheiten in ihren Seitenketten aufweist. Derartige polymere organische Verbindungen (P2) sind daher im partikulären Bestandteil (P) des Aktivierhilfsmittels erfindungsgemäß bevorzugt.It has been shown that the maintenance of the phosphating quality and thus activation of the metal surfaces in the zinc phosphating process step when brought into contact with the acidic, aqueous composition is then particularly good, ie with use relatively small amounts of active components of the activation aid, if the polymeric organic compound (P2) used to disperse the particulate inorganic compound (P1) is at least partly composed of styrene and/or an α-olefin having no more than 5 carbon atoms, where the polymeric organic compound (P2) additionally has units of maleic acid, its anhydride and/or its imide and preferably additionally polyoxyalkylene units, particularly preferably polyoxyalkylene units, in its side chains. Such polymeric organic compounds (P2) are therefore preferred according to the invention in the particulate component (P) of the activation aid.

Das a-Olefin ist dabei vorzugsweise ausgewählt aus Ethen, 1-Propen, 1-Buten, Isobutylen, 1-Penten, 2-Methyl-but-1-en und/oder 3-Methyl-but-1-en und besonders bevorzugt ausgewählt aus Isobutylen. Dem Fachmann ist hierbei klar, dass die polymeren organischen Verbindungen (P2) diese Monomere als Struktureinheiten in ungesättigter Form untereinander oder mit anderen Struktureinheiten kovalent verknüpft enthalten.The α-olefin is preferably selected from ethene, 1-propene, 1-butene, isobutylene, 1-pentene, 2-methylbut-1-ene and/or 3-methylbut-1-ene and particularly preferably selected from isobutylene. It is clear to the person skilled in the art that the polymeric organic compounds (P2) contain these monomers as structural units in unsaturated form covalently linked to one another or to other structural units.

Geeignete kommerziell erhältliche Vertreter polymerer organischer Verbindungen (P2) sind beispielsweise Dispex® CX 4320 (BASF SE) ein Maleinsäure-Isobutylen-Copolymer mit Polypropylenglykol modifiziert, Tego® Dispers 752 W (Evonik Industries AG) ein Maleinsäure-Styrol-Copolymer mit Polyethylenglykol modifiziert oder Edaplan® 490 (Münzing Chemie GmbH) ein Maleinsäure-Styrol-Copolymer mit EO/PO- und Imidazol-Einheiten modifiziert.Suitable commercially available representatives of polymeric organic compounds (P2) are, for example, Dispex ® CX 4320 (BASF SE) modified with a maleic acid-isobutylene copolymer with polypropylene glycol, Tego ® Dispers 752 W (Evonik Industries AG) modified with a maleic acid-styrene copolymer with polyethylene glycol or Edaplan ® 490 (Münzing Chemie GmbH) a maleic acid-styrene copolymer modified with EO/PO and imidazole units.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind solche polymeren organischen Verbindungen (P2), die zumindest zum Teil aus Styrol zusammengesetzt sind.In the context of the present invention, preference is given to those polymeric organic compounds (P2) which are composed at least partly of styrene.

Die zur kolloidalen Stabilisierung des partikulären Bestandteils (P) des Aktivierhilfsmittels eingesetzten polymeren organischen Verbindungen (P2) weisen bevorzugt Polyoxyalkylen-Einheiten auf, die wiederum vorzugsweise aufgebaut sind aus 1,2-Ethandiol und/oder 1,2-Propandiol, besonders bevorzugt sowohl aus 1,2-Ethandiol als auch aus 1,2-Propandiol, wobei der Anteil von 1,2-Propandiolen an der Gesamtheit der Polyoxyalkylen-Einheiten vorzugsweise mindestens 15 Gew.-% beträgt, jedoch besonders bevorzugt 40 Gew.-% bezogen auf die Gesamtheit der Polyoxyalkylen-Einheiten nicht übersteigt. Weiterhin sind die Polyoxyalkylen-Einheiten vorzugsweise in den Seitenketten der polymeren organischen Verbindungen (P2) enthalten. Ein Anteil der Polyoxyalkylen-Einheiten an der Gesamtheit der polymeren organischen Verbindungen (P2) von vorzugsweise mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 50 Gew.-%, jedoch von vorzugsweise nicht mehr als 70 Gew.-% ist vorteilhaft für deren Dispergiervermögen.The polymeric organic compounds (P2) used for the colloidal stabilization of the particulate component (P) of the activation aid preferably have polyoxyalkylene units which in turn are preferably made up of 1,2-ethanediol and/or 1,2-propanediol, particularly preferably both 1,2-ethanediol and 1,2-propanediol, the proportion of 1,2-propanediols in all of the polyoxyalkylene units preferably being at least 15% by weight, but particularly preferably 40% by weight, based on the total of the polyoxyalkylene units does not exceed. Furthermore, the polyoxyalkylene units are preferably in the side chains of the polymeric organics Compounds (P2) included. A proportion of the polyoxyalkylene units in the total of the polymeric organic compounds (P2) of preferably at least 40% by weight, particularly preferably at least 50% by weight, but preferably not more than 70% by weight, is advantageous for them dispersibility.

Für die Verankerung der polymeren organischen Verbindung (P2) mit dem anorganischen partikulären Bestandteil (P1) des Aktivierhilfsmittels, der zumindest teilweise von polyvalenter Metall-Kationen in Form von Phosphaten ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hurealith gebildet wird, und eine erhöhte Stabilität und Fähigkeit des partikulären Bestandteils (P) zur Aktivierung in der sauren, wässrigen Zusammensetzung der Zinkphosphatierung besitzen die organischen polymeren Verbindungen (P2) zusätzlich auch Imidazol-Einheiten, vorzugsweise in den Seitenketten, besonders bevorzugt als Bestandteil der Polyoxyalkylen-Einheiten der polymeren organischen Verbindungen (P2).For the anchoring of the polymeric organic compound (P2) with the inorganic particulate component (P1) of the activation aid, which is at least partially formed by polyvalent metal cations in the form of phosphates selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hurealite, and an increased Stability and ability of the particulate component (P) to activate in the acidic, aqueous composition of the zinc phosphating, the organic polymeric compounds (P2) also have imidazole units, preferably in the side chains, particularly preferably as part of the polyoxyalkylene units of the polymeric organic compounds (P2).

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Aminzahl der organischen polymeren Verbindungen (P2) mindestens 25 mg KOH/g, besonders bevorzugt von mindestens 40 mg KOH/g, jedoch vorzugsweise von weniger als 125 mg KOH/g, besonders bevorzugt von weniger als 80 mg KOH/g, so dass in einer bevorzugten Ausführungsform auch die Gesamtheit der polymeren organischen Verbindungen im partikulären Bestandteil (P) des Aktivierhilfsmittels diese bevorzugten Aminzahlen aufweist. Die Aminzahl wird jeweils bestimmt anhand einer Einwaage von in etwa 1 g der jeweiligen Bezugsgröße - organische polymere Verbindungen (P2) oder Gesamtheit der polymeren organischen Verbindungen im partikulären Bestandteil (P) - in 100 ml Ethanol, wobei mit 0,1 N HCl-Maßlösung gegen den Indikator Bromphenol-Blau bis zum Farbumschlag nach gelb bei einer Temperatur der ethanolischen Lösung von 20 °C titriert wird. Die verbrauchte Menge Maßlösung HCl in Millilitern multipliziert mit dem Faktor 5,61 dividiert durch die exakte Masse der Einwaage in Gramm entspricht der Aminzahl in Milligramm KOH pro Gramm der jeweiligen Bezugsgröße.In a preferred embodiment, the amine number of the organic polymeric compounds (P2) is at least 25 mg KOH/g, particularly preferably at least 40 mg KOH/g, but preferably less than 125 mg KOH/g, particularly preferably less than 80 mg KOH / g, so that in a preferred embodiment all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P) of the activating aid have these preferred amine numbers. The amine number is determined in each case by weighing approximately 1 g of the respective reference quantity - organic polymeric compounds (P2) or all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P) - in 100 ml of ethanol, with 0.1N HCl standard solution titrated against the indicator bromphenol blue until the color changes to yellow at a temperature of the ethanolic solution of 20 °C. The amount of standard HCl solution consumed in milliliters multiplied by the factor 5.61 divided by the exact mass of the sample in grams corresponds to the amine number in milligrams of KOH per gram of the respective reference value.

Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die polymeren organischen Verbindungen (P2), vorzugsweise auch die Gesamtheit der polymeren organischen Verbindungen im partikulären Bestandteil (P), eine Säurezahl nach DGF C-V 2 (06) (Stand April 2018) von mindestens 25 mg KOH/g aufweisen, jedoch vorzugsweise von weniger als 100 mg KOH/g, besonders bevorzugt von weniger als 70 mg KOH/g, um eine ausreichende Anzahl an Polyoxyalkylen-Einheiten zu gewährleisten. Weiterhin ist bevorzugt, wenn die polymeren organischen Verbindungen (P2), vorzugsweise auch die Gesamtheit der polymeren organischen Verbindungen im partikulären Bestandteil (P), eine Hydroxylzahl von weniger als 15 mg KOH/g, besonders bevorzugt von weniger als 12 mg KOH/g, insbesondere bevorzugt von weniger als 10 mg KOH/g aufweisen, jeweils bestimmt nach Methode A der 01/2008:20503 aus European Pharmacopoeia 9.0.It has also proven to be advantageous if the polymeric organic compounds (P2), preferably also all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P), have an acid number according to DGF CV 2 (06) (as of April 2018) of at least 25 mg KOH/g, but preferably less than 100 mg KOH/g, more preferably less than 70 mg KOH/g to ensure a sufficient number of polyoxyalkylene units. It is also preferred if the polymeric organic compounds (P2), preferably also all of the polymeric organic compounds in the particulate component (P), a hydroxyl number of less than 15 mg KOH / g, particularly preferably less than 12 mg KOH / g, particularly preferably less than 10 mg KOH/g, each determined according to method A of 01/2008:20503 from European Pharmacopoeia 9.0.

Für eine stabile Dispergierung der anorganischen partikulären Bestandteile im Aktivierhilfsmittel ist es ausreichend, wenn der Anteil der polymeren, organischen Verbindungen (P2), vorzugsweise die Gesamtheit der polymeren, organischen Verbindungen im partikulären Bestandteil (P), bezogen auf den partikulären Bestandteil (P) mindestens 3 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 6 Gew.-% beträgt, jedoch vorzugsweise 15 Gew.-% nicht übersteigt. Der dispergierte partikuläre Bestandteil (P) des Aktivierhilfsmittels ist derjenige Feststoffanteil, der nach Trocknung des Retentats einer Ultrafiltration eines definierten Teilvolumens des Aktivierhilfsmittels mit einer nominalen Ausschlussgrenze von 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off) verbleibt. Die Ultrafiltration wird unter Zuspeisung von entionisiertem Wasser (κ < 1µScm-1) solange durchgeführt, bis im Filtrat eine Leitfähigkeit unterhalb von 10 µScm-1 gemessen wird.For a stable dispersion of the inorganic particulate components in the activation aid, it is sufficient if the proportion of the polymeric, organic compounds (P2), preferably all of the polymeric, organic compounds in the particulate component (P), based on the particulate component (P) at least 3% by weight, more preferably at least 6% by weight, but preferably not exceeding 15% by weight. The dispersed particulate component (P) of the activating aid is that solids content which remains after drying the retentate of an ultrafiltration of a defined partial volume of the activating aid with a nominal exclusion limit of 10 kD (NMWC, Nominal Molecular Weight Cut Off). The ultrafiltration is carried out with the supply of deionized water (κ<1 μScm -1 ) until a conductivity below 10 μScm -1 is measured in the filtrate.

Das Aktivierhilfsmittel enthält vorzugsweise nicht mehr 40 Gew.-% an partikulären Bestandteil (P) bezogen auf das Mittel, da anderenfalls die Stabilität der Dispersion und die verfahrenstechnische Handhabbarkeit für eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Zudosierung des Mittels zur sauren, wässrigen Zusammensetzung der Zinkphosphatierung mittels Dosierpumpen nicht mehr gewährleistet oder zumindest aufwändig ist. Insbesondere gilt dies im Hinblick auf die insgesamt niedrigen Mengen an partikulären Bestandteilen (P), die zur Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte einer Bezugsmenge der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung benötigt werden. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn das Aktivierhilfsmittel als möglichst stabile und zugleich möglichst hochkonzentrierte Dispersion bereitgestellt wird. Dies kann insbesondere bei Verwendung der bevorzugten polymeren organischen Verbindungen (P2) zur Dispergierung der partikulären anorganischen Verbindung (P1) geleistet werden, so dass bevorzugt Aktivierhilfsmittel eingesetzt werden, die mindestens 5 Gew.-%, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 30 Gew.-% an partikulären Bestandteil (P) bezogen auf das Mittel enthalten.The activating aid preferably no longer contains 40% by weight of particulate component (P) based on the agent, otherwise the stability of the dispersion and the technical manageability for continuous or discontinuous dosing of the agent to the acidic, aqueous composition of the zinc phosphating by means of metering pumps are not possible more guaranteed or at least expensive. This applies in particular with regard to the overall low amounts of particulate constituents (P) required to maintain the phosphating quality of a reference amount of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating. On the other hand, it is advantageous if the activation aid is provided as a dispersion which is as stable as possible and at the same time as highly concentrated as possible. This can be achieved in particular when using the preferred polymeric organic compounds (P2) for dispersing the particulate inorganic compound (P1), so that activation aids are preferably used which contain at least 5% by weight, but preferably not more than 30% by weight. contain particulate component (P) based on the agent.

In derart konzentrierten wässrigen Dispersionen des Aktivierhilfsmittels, also solchen mit einen Anteil von 5 Gew.-% an partikulären Bestandteil (P) bezogen auf das Mittel, kann das Aktivierhilfsmittel kann im erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich über ihren D50-Wert von mehr als 10 µm charakterisiert werden, der entsprechend bevorzugt ist. Die in der Dispersion enthaltenden Agglomerate der dispergierten Partikel bedingen die für ihre Handhabbarkeit des Aktivierhilfsmittels günstigen thixotropen Fließeigenschaften. Die Tendenz der Agglomerate bei geringer Scherung hochviskos zu sein, begünstigt ihre hohe Lagerfähigkeit, während der Verlust an Viskosität bei Scherung ihre Pumpbarkeit bedingt. Günstige Fließeigenschaften erhält man auch noch, wenn die Dispersion einen D90-Wert von 150 µm nicht wesentlich überschreitet, so dass erfindungsgemäß ein D90-Wert der wässrigen Dispersion von weniger als 150 µm, vorzugsweise weniger als 100 µm, insbesondere von weniger als 80 µm bevorzugt ist. Der D50-Wert bzw. der D90-Wert bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung den Teilchendurchmesser den 50 Vol.-% bzw. 90 Vol.-% der in der wässrigen Dispersion enthaltenden partikulären Bestandteile nicht überschreiten. Der D50-Wert bzw. D90-Wert kann gemäß ISO 13320:2009 mittels Streulichtanalyse nach der Mie-Theorie aus volumengewichteten kumulativen Partikelgrößenverteilungen unmittelbar nach Verdünnung des Aktivierhilfsmittels in Gestalt der konzentrierten wässrigen Dispersion auf einen dispergierten partikulären Bestandteil von 0,05 Gew.-% mit einer entsprechenden Menge an entionisiertem Wasser (κ < 1µScm-1) bei 20 °C bestimmt werden, wobei sphärische Partikel und ein Brechungsindex der streuenden Partikel von nD = 1,52 - i·0,1 zugrunde gelegt werden. Die Verdünnung wird derart vorgenommen, dass eine entsprechende Menge der konzentrierten Dispersion zu einem Volumen von 200 ml entionisiertem Wasser in das Probengefäß des Partikelgrößenanalysators LA-950 V2 des Herstellers Horiba Ltd. hinzugegeben und dort mechanisch in die Messkammer umgewälzt wird (Einstellung der Umwälzpumpe am LA-950 V2: Stufe 5 =1167 rpm für einen Volumenstrom von 3,3 Litern/Minute). Die Messung der Partikelgrößenverteilung erfolgt innerhalb von 120 Sekunden nach der Zugabe der Dispersion in das Verdünnungsvolumen.In such concentrated aqueous dispersions of the activation aid, i.e. those with a proportion of 5% by weight of particulate component (P) based on the agent, this can In the process according to the invention, activation aids can also be characterized by their D50 value of more than 10 μm, which is correspondingly preferred. The agglomerates of the dispersed particles contained in the dispersion cause the thixotropic flow properties, which are favorable for the activating aid to be able to be handled. The tendency of the agglomerates to be highly viscous at low shear favors their long shelf life, while the loss of viscosity at shear conditions their pumpability. Favorable flow properties are also obtained if the dispersion does not significantly exceed a D90 value of 150 μm, so that according to the invention a D90 value of the aqueous dispersion of less than 150 μm, preferably less than 100 μm, in particular less than 80 μm, is preferred is. In the context of the present invention, the D50 value or the D90 value denotes the particle diameter which 50% by volume or 90% by volume, respectively, of the particulate components present in the aqueous dispersion do not exceed. The D50 value or D90 value can be determined according to ISO 13320:2009 by means of scattered light analysis according to the Mie theory from volume-weighted cumulative particle size distributions immediately after dilution of the activation aid in the form of the concentrated aqueous dispersion to a dispersed particulate component of 0.05% by weight. with an appropriate amount of deionized water (κ < 1µScm -1 ) at 20 °C, based on spherical particles and a refractive index of the scattering particles of nD = 1.52 - i·0.1. The dilution is carried out in such a way that an amount of the concentrated dispersion corresponding to a volume of 200 ml deionized water is poured into the sample vessel of the LA-950 V2 particle size analyzer from Horiba Ltd. is added and circulated mechanically into the measuring chamber (setting of the circulating pump on the LA-950 V2: level 5 = 1167 rpm for a volume flow of 3.3 liters/minute). The particle size distribution is measured within 120 seconds of adding the dispersion to the dilution volume.

Die Anwesenheit eines Verdickers kann vorteilhaft zur Verhinderung der irreversiblen Agglomeration von Primärpartikeln des partikulären Bestandteils (P) sein, insbesondere dann, wenn das Aktivierhilfsmittel als zuvor beschriebene konzentrierte Dispersion vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Aktivierhilfsmittel demnach einen Verdicker, vorzugsweise in einer Menge, die dem Aktivierhilfsmittel im Scherratenbereich von 0,001 bis 0,25 reziproken Sekunden eine maximale dynamische Viskosität bei einer Temperatur von 25 °C von mindestens 1000 Pa·s, jedoch vorzugsweise unterhalb von 5000 Pa·s, verleiht und vorzugsweise dazu führt, dass bei Scherraten oberhalb derjenigen, die bei der maximalen dynamischen Viskosität vorliegt, bei 25 °C scherverdünnendes Verhalten, also eine Abnahme der Viskosität mit steigender Scherrate, resultiert, so dass das Aktivierhilfsmittel insgesamt ein thixotropes Fließverhalten aufweist. Die Viskosität über den angegebenen Scherratenbereich kann dabei mittels Platte/Kegel-Viskosimeter mit einem Kegeldurchmesser von 35 mm und einer Spaltbreite von 0,047 mm bestimmt werden.The presence of a thickener can be advantageous for preventing the irreversible agglomeration of primary particles of the particulate constituent (P), particularly when the activation aid is present as a concentrated dispersion as described above. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the activating aid accordingly contains a thickener, preferably in an amount which gives the activating aid in the shear rate range from 0.001 to 0.25 reciprocal seconds a maximum dynamic viscosity at a temperature of 25° C. of at least 1000 Pa s. but preferably below 5000 Pa·s, and preferably results in shear-thinning behavior at shear rates above those that exist at the maximum dynamic viscosity at 25° C., ie a decrease in viscosity with increasing Shear rate results, so that the activation aid has an overall thixotropic flow behavior. The viscosity over the specified shear rate range can be determined using a plate/cone viscometer with a cone diameter of 35 mm and a gap width of 0.047 mm.

Ein Verdicker im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine polymere chemische Verbindung oder eine definierte Mischung chemischer Verbindungen, die als 0,5 Gew.-%iger Bestandteil in entionisiertem Wasser (κ < 1µScm-1) bei einer Temperatur von 25 °C eine Brookfield-Viskosität von mindestens 100 mPa·s bei einer Scherung von 60 rpm (= rounds per minute) unter Verwendung einer Spindel der Größe 2 aufweist. Bei der Bestimmung dieser Verdickereigenschaft ist die Mischung mit Wasser derart anzusetzen, dass die entsprechende Menge der polymeren chemischen Verbindung unter Rührung bei 25 °C in die Wasserphase gegeben und die homogenisierte Mischung anschließend im Ultraschallbad von Luftblasen befreit und während 24 Stunden ruhend stehen gelassen wird. Der Messwert der Viskosität wird dann nach Aufbringen einer Scherung von 60 rpm durch die Spindel Nummer 2 unmittelbar innerhalb von 5 Sekunden abgelesen.A thickener within the meaning of the present invention is a polymeric chemical compound or a defined mixture of chemical compounds which, as a 0.5% by weight component in deionized water (κ <1 μScm -1 ) at a temperature of 25° C., has a Brookfield Viscosity of at least 100 mPas at a shear of 60 rpm (= rounds per minute) using a size 2 spindle. To determine this thickening property, prepare the mixture with water in such a way that the appropriate amount of the polymeric chemical compound is added to the water phase while stirring at 25 °C and the homogenized mixture is then freed of air bubbles in an ultrasonic bath and left to stand for 24 hours. The viscosity reading is then read immediately within 5 seconds after application of 60 rpm shear by spindle number 2.

Vorzugsweise enthält das Aktivierhilfsmittel insgesamt mindestens 0,5 Gew.-%, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 4 Gew.-%, besonders bevorzugt nicht mehr als 3 Gew.-% eines oder mehrerer Verdicker, wobei weiterhin bevorzugt der Gesamtanteil an polymeren organischen Verbindungen im nicht-partikulären Bestandteil der wässrigen Dispersion 4 Gew.-% (bezogen auf die Dispersion) nicht überschreitet. Der nicht-partikuläre Bestandteil ist der Feststoffanteil der wässrigen Dispersion im Permeat der bereits beschriebenen Ultrafiltration nach dessen Trocknung bis zur Massenkonstanz bei 105°C - also der Feststoffanteil nach Abtrennung des partikulären Bestandteils mittels Ultrafiltration.The activation aid preferably contains a total of at least 0.5% by weight, but preferably no more than 4% by weight, particularly preferably no more than 3% by weight, of one or more thickeners, with the total proportion of polymeric organic compounds in the non-particulate component of the aqueous dispersion does not exceed 4% by weight (based on the dispersion). The non-particulate component is the solids content of the aqueous dispersion in the permeate of the ultrafiltration already described after it has been dried to constant mass at 105° C.—ie the solids content after the particulate component has been separated off by means of ultrafiltration.

Bestimmte polymere Verbindungsklassen sind besonders geeignete Verdicker und zudem kommerziell gut zugänglich. So ist der Verdicker vorzugsweise ausgewählt aus polymeren organischen Verbindungen, die wiederum vorzugsweise ausgewählt sind aus Polysacchariden, Cellulosederivaten, Aminoplasten, Polyvinylalkoholen, Polyvinylpyrrolidonen, Polyurethanen und/oder Harnstoffurethanharzen, und besonders bevorzugt aus Harnstoffurethanharzen, insbesondere solchen Harnstoffurethanharzen, die eine Mischung polymerer Verbindungen darstellen, die aus der Reaktion eines mehrwertigen Isocyanats mit einem Polyol und einem Mono- und/oder Diamin hervorgehen. In einer bevorzugten Ausführungsform geht das Harnstoffurethanharz aus einem mehrwertigen Isocyanat, vorzugsweise ausgewählt aus 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 2,2(4),4-Trimethyl-1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,10-Decamethylendiisocyanat, 1,4,-Cyclohexylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, 2,6-Toluendiisocyanat, 2,4-Toluendiisocyanat und deren Mischungen, p- und m-Xylylendiisocyanat, und 4-4',-Diisocyanatodicyclohexylmethan, besonders bevorzugt ausgewählt aus 2,4-Toluoldiisocyanat und/oder m-Xylylendiisocyanat, hervor. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform geht das Harnstoffurethanharz aus einem Polyol ausgewählt aus Polyoxyalkylendiolen, insbesondere bevorzugt aus Polyoxyethylenglykolen, hervor, die wiederum vorzugsweise zusammengesetzt sind aus mindestens 6, besonders bevorzugt mindestens 8, insbesondere bevorzugt mindestens 10, jedoch vorzugsweise weniger als 26, besonders bevorzugt weniger als 23 Oxyalkylen-Einheiten.Certain classes of polymeric compounds are particularly suitable thickeners and are also readily available commercially. Thus, the thickener is preferably selected from polymeric organic compounds, which in turn are preferably selected from polysaccharides, cellulose derivatives, aminoplasts, polyvinyl alcohols, polyvinylpyrrolidones, polyurethanes and/or urea urethane resins, and particularly preferably from urea urethane resins, in particular those urea urethane resins which represent a mixture of polymeric compounds resulting from the reaction of a polyfunctional isocyanate with a polyol and a mono- and/or diamine. In a preferred embodiment, the urea urethane resin is a polyhydric Isocyanate preferably selected from 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2(4),4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,10-decamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate , m-phenylene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate and mixtures thereof, p- and m-xylylene diisocyanate, and 4-4'-diisocyanatodicyclohexylmethane, particularly preferably selected from 2,4-toluene diisocyanate and/or m- xylylene diisocyanate. In a particularly preferred embodiment, the ureaurethane resin is derived from a polyol selected from polyoxyalkylene diols, particularly preferably from polyoxyethylene glycols, which in turn are preferably composed of at least 6, particularly preferably at least 8, particularly preferably at least 10, but preferably less than 26, particularly preferably less than 23 oxyalkylene units.

Erfindungsgemäß besonders geeignete und daher bevorzugte Harnstoffurethanharze sind erhältlich durch eine erste Umsetzung eines Diisocyanates, beispielsweise Toluol-2,4-diisocyanat, mit einem Polyol, beispielsweise einem Polyethylenglykol, unter Bildung NCOterminierter Urethanpräpolymere, wonach mit einem primären Monoamin und/oder mit einem primären Diamin, beispielsweise m-Xylylendiamin, weiter umgesetzt wird. Harnstoffurethanharze, die weder freie noch blockierte Isocyanat-Gruppen aufweisen sind dabei in besonderem Maße bevorzugt. Derartige Harnstoffurethanharze fördern als Bestandteil des Aktivierungsmittels die Bildung loser Agglomerate von Primärpartikeln, die gegen weitergehende Agglomeration geschützt sind und hinzudosiert zur sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung in Primärpartikel dissozieren. Um dieses Eigenschaftsprofil weiter zu fördern, werden als Verdicker vorzugsweise Harnstoffurethanharze eingesetzt, die weder freie oder blockierte Isocyanat-Gruppen noch terminale Amin-Gruppen aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verdicker, der ein Harnstoffurethanharz darstellt, daher eine Aminzahl von weniger als 8 mg KOH/g, besonders bevorzugt von weniger als 5 mg KOH/g, insbesondere bevorzugt von weniger als 2 mg KOH/g auf, jeweils bestimmt nach der Methode wie zuvor für die organische polymere Verbindung (P2) beschrieben. Da der Verdicker im Wesentlichen in der wässrigen Phase des Aktivierhilfsmittels gelöst vorliegt und damit dem nicht-partikulären Bestandteil zugeordnet werden kann, während die Komponente (P2) im Wesentlichen im partikulären Bestandteil (P) gebunden ist, ist dementsprechend ein Aktivierhilfsmittel bevorzugt, bei dem die Gesamtheit der polymeren organischen Verbindungen im nicht-partikulären Bestandteil vorzugsweise eine Aminzahl von weniger als 16 mg KOH/g, besonders bevorzugt von weniger als 10 mg KOH/g, insbesondere bevorzugt von weniger als 4 mg KOH/g aufweist. Weiterhin ist bevorzugt, dass das Harnstoffurethanharz eine Hydroxylzahl im Bereich von 10 bis 100 mg KOH/g, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 60 mg KOH/g, bestimmt nach Methode A der 01/2008:20503 aus European Pharmacopoeia 9.0.aufweist. Hinsichtlich des Molekulargewichts ist eine gewichtsmittlere Molmasse des Harnstoffurethanharzes im Bereich von 1000 bis 10000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 2000 bis 6000 g/mol, erfindungsgemäß vorteilhaft und daher bevorzugt, jeweils experimentell bestimmt wie zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Definition einer polymeren organischen Verbindung beschrieben.Urea urethane resins which are particularly suitable and therefore preferred according to the invention can be obtained by first reacting a diisocyanate, for example toluene-2,4-diisocyanate, with a polyol, for example a polyethylene glycol, to form NCO-terminated urethane prepolymers, then with a primary monoamine and/or with a primary diamine , For example, m-xylylenediamine, is further implemented. Particular preference is given to urea-urethane resins which have neither free nor blocked isocyanate groups. Such urea-urethane resins, as a component of the activating agent, promote the formation of loose agglomerates of primary particles, which are protected against further agglomeration and, when added to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating, dissociate into primary particles. In order to further promote this profile of properties, urea urethane resins which have neither free or blocked isocyanate groups nor terminal amine groups are preferably used as thickeners. In a preferred embodiment, the thickener, which is a urea urethane resin, therefore has an amine number of less than 8 mg KOH/g, particularly preferably less than 5 mg KOH/g, particularly preferably less than 2 mg KOH/g, determined in each case according to the method as previously described for the organic polymeric compound (P2). Since the thickener is essentially dissolved in the aqueous phase of the activation aid and can therefore be assigned to the non-particulate component, while component (P2) is essentially bound in the particulate component (P), an activation aid is accordingly preferred in which the The totality of the polymeric organic compounds in the non-particulate component preferably has an amine number of less than 16 mg KOH/g, particularly preferably less than 10 mg KOH/g, particularly preferably less than 4 mg KOH/g. Furthermore, it is preferred that the urea urethane resin is a Hydroxyl number in the range from 10 to 100 mg KOH/g, particularly preferably in the range from 20 to 60 mg KOH/g, determined by method A of 01/2008:20503 from European Pharmacopoeia 9.0. With regard to the molecular weight, a weight-average molar mass of the urea-urethane resin in the range from 1000 to 10000 g/mol, preferably in the range from 2000 to 6000 g/mol, is advantageous according to the invention and therefore preferred, in each case determined experimentally as before in connection with the inventive definition of a polymeric organic connection described.

Das Aktivierhilfsmittel ist eine wässrige Dispersion, die vorzugsweise einen pH-Wert im Bereich von 6,5-8,0 aufweist und besonders bevorzugt keine pH-regulierenden, wasserlöslichen Verbindungen mit einem pKS-Wert weniger als 6 oder pKB-Wert von weniger als 5 enthält.The activating aid is an aqueous dispersion which preferably has a pH in the range of 6.5-8.0 and particularly preferably no pH-regulating, water-soluble compounds with a pK a value of less than 6 or a pK b value of less than 5 contains.

Das Aktivierhilfsmittel kann zudem weitere Hilfsstoffe, beispielsweise ausgewählt aus Konservierungsmitteln, Benetzungsmitteln und Entschäumern, enthalten, die in der für die jeweilige Funktion notwendigen Menge enthalten sind. Vorzugsweise ist der Anteil an Hilfsstoffen, besonders bevorzugt an anderen Verbindungen im nicht-partikulären Bestandteil, die keine Verdicker darstellen, geringer als 1 Gew.-%.The activating aid can also contain other auxiliaries, for example selected from preservatives, wetting agents and defoamers, which are present in the amount required for the particular function. The proportion of auxiliaries, particularly preferably other compounds in the non-particulate component that are not thickeners, is preferably less than 1% by weight.

Das Aktivierhilfsmittel ist vorzugsweise als konzentrierte wässrige Dispersion erhältlich durch

  1. i) Bereitstellen einer Pigmentpaste durch Verreiben von 10 Massenteilen einer anorganischen partikulären Verbindung (P1) mit 0,5 bis 2 Massenteilen der polymeren organischen Verbindung (P2) in Gegenwart von 4 bis 7 Massenteilen Wasser und Vermahlen bis zum Erreichen eines D50-Wert von weniger als 1 µm bestimmt mittels dynamischer Lichtstreuung nach Verdünnung mit Wasser um den Faktor 1000, bspw. mittels Zetasizer® Nano ZS, Fa. Malvern Panalytical GmbH;
  2. ii) Verdünnen der Pigmentpaste mit einer solchen Menge an Wasser, vorzugsweise entionisiertem Wasser (κ<1µScm-1) oder Brauchwasser, und eines Verdickers, dass ein dispergierter partikulärer Bestandteil (P) von mindestens 5 Gew.-% und eine maximale dynamische Viskosität von mindestens 1000 Pa s bei einer Temperatur von 25 °C im Scherratenbereich von 0,001 bis 0,25 reziproken Sekunden eingestellt ist,
wobei bevorzugte Ausführungsformen des Aktivierhilfsmittels durch Auswahl entsprechender Komponenten (P1), (P2) und des Verdickers in der jeweils ggf. vorgesehenen bzw. erforderlichen Menge auf analoge Weise erhalten werden. Eine solche konzentrierte wässrige Dispersion weist eine hervorragende Stabilität und aufgrund ihres thixotropen Fließverhaltens auch eine gute Pumpbarkeit auf, so dass eine kontrollierte Zudosierung der konzentrierten Dispersion unmittelbar in den Systemtank der Zinkphosphatierung gut erfolgen kann.The activating aid is preferably obtainable as a concentrated aqueous dispersion
  1. i) providing a pigment paste by triturating 10 parts by mass of an inorganic particulate compound (P1) with 0.5 to 2 parts by mass of the polymeric organic compound (P2) in the presence of 4 to 7 parts by mass of water and grinding until a D50 value of less is reached determined as 1 μm by means of dynamic light scattering after dilution with water by a factor of 1000, for example by means of Zetasizer® Nano ZS, from Malvern Panalytical GmbH;
  2. ii) Diluting the pigment paste with such an amount of water, preferably deionized water (κ<1μScm -1 ) or process water, and a thickener that a dispersed particulate component (P) of at least 5% by weight and a maximum dynamic viscosity of at least 1000 Pa s at a temperature of 25 °C in the shear rate range of 0.001 to 0.25 reciprocal seconds,
preferred embodiments of the activation aid being selected by selecting appropriate components (P1), (P2) and the thickener in the respectively provided or required amount can be obtained in an analogous manner. Such a concentrated aqueous dispersion has excellent stability and, due to its thixotropic flow behavior, also good pumpability, so that the concentrated dispersion can be metered directly into the zinc phosphating system tank in a controlled manner.

Hinsichtlich der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung ist es zwingend erforderlich für die Ausbildung homogener, geschlossener Zinkphosphatschichten, dass diese im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest

  1. (A) 5 - 50 g/kg an in Wasser gelösten Phosphaten berechnet als PO4,
  2. (B) 0,3 - 3 g/kg an Zink-Ionen, und
  3. (C) freies Fluorid enthält,
sowie eine Freie Säure in Punkten von größer als Null aufweist.With regard to the acidic, aqueous composition for zinc phosphating, it is imperative for the formation of homogeneous, closed zinc phosphate layers that these in step (ii) of the method according to the invention at least
  1. (A) 5 - 50 g/kg of phosphates dissolved in water calculated as PO 4 ,
  2. (B) 0.3 - 3 g/kg of zinc ions, and
  3. (C) contains free fluoride,
and a free acid in points greater than zero.

Die Menge an Phosphat-Ionen umfasst in diesem Zusammenhang die Orthophosphorsäure sowie die in Wasser gelösten Anionen der Salze der Orthophosphorsäure berechnet als PO4.In this context, the amount of phosphate ions includes orthophosphoric acid and the anions of the salts of orthophosphoric acid dissolved in water, calculated as PO 4 .

Der Anteil der freien Säure in Punkten beträgt in der sauren, wässrigen Zusammensetzung der Zinkphosphatierung im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise mindestens 0,4, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 3,0, besonders bevorzugt nicht mehr als 2,0. Der Anteil der freien Säure in Punkten wird bestimmt, indem 10 ml Probevolumen der sauren, wässrigen Zusammensetzung auf 60 ml verdünnt und mit 0,1 N Natronlauge bis zu einem pH-Wert von 3,6 titriert werden. Der Verbrauch an ml Natronlauge gibt die Punktzahl freier Säure an.The proportion of the free acid in points in the acidic, aqueous composition of the zinc phosphating in step (ii) of the process according to the invention is preferably at least 0.4, but preferably not more than 3.0, particularly preferably not more than 2.0. The percentage of free acid in points is determined by diluting a 10 ml sample volume of the acidic aqueous composition to 60 ml and titrating with 0.1 N sodium hydroxide solution to a pH of 3.6. The consumption of ml of sodium hydroxide indicates the number of free acid points.

Der bevorzugte pH-Wert der sauren, wässrigen Zusammensetzung liegt üblicherweise oberhalb von 2,5, besonders bevorzugt oberhalb von 2,7, jedoch vorzugsweise unterhalb von 3,5, besonders bevorzugt unterhalb von 3,3. Der "pH-Wert", wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet, entspricht dem negativen dekadischen Logarithmus der Hydronium-Ionen Aktivität bei 20 °C und kann mittels pH-sensitiver Glaselektroden bestimmt werden.The preferred pH of the acidic, aqueous composition is usually above 2.5, particularly preferably above 2.7, but preferably below 3.5, particularly preferably below 3.3. The "pH value" as used in the context of the present invention corresponds to the negative decadic logarithm of the hydronium ion activity at 20° C. and can be determined using pH-sensitive glass electrodes.

Eine Menge an freiem Fluorid bzw. eine Quelle für freie Fluorid-Ionen ist essenziell für den Prozess der schichtbildenden Zinkphosphatierung. Insoweit Bauteile umfassend neben Oberflächen von Zink auch Oberflächen von Eisen oder Aluminium schichtbildend zinkphosphatiert werden sollen, wie es beispielsweise bei der Zinkphosphatierung von Automobilkarossen, die zumindest teilweise auch aus Aluminium gefertigt sind, erforderlich ist, ist es vorteilhaft, wenn die Menge an freiem Fluorid in der sauren wässrigen Zusammensetzung im Schritt (ii) mindestens 0,5 mmol/kg, besonders bevorzugt mindestens 2 mmol/kg beträgt. Die Konzentration an freiem Fluorid sollte keine Werte überschreiten, oberhalb derer die Phosphatüberzüge lose Anhaftungen aufweisen, die leicht abwischbar sind, da dieser Defekt auch durch eine erhöhte Zudosierung an Aktivierhilfsmittel bzw. durch eine erhöhte stationäre Menge an partikulären Bestandteilen (P) in der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung häufig nicht kompensiert werden kann. Daher ist vorteilhaft und daher bevorzugt, wenn im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Konzentration an freiem Fluorid in der sauren wässrigen Zusammensetzung der Zinkphosphatierung unterhalb von 15 mmol/kg, besonders bevorzugt unterhalb von 10 mmol/kg und insbesondere bevorzugt unterhalb von 8 mmol/kg liegt.A quantity of free fluoride or a source of free fluoride ions is essential for the zinc phosphating layer-forming process. Insofar as components including surfaces of zinc and surfaces of iron or aluminum are to be zinc-phosphated in a layer-forming manner, as is necessary, for example, in the zinc phosphating of automobile bodies that are at least partially made of aluminum, it is advantageous if the amount of free fluoride in of the acidic aqueous composition in step (ii) is at least 0.5 mmol/kg, particularly preferably at least 2 mmol/kg. The concentration of free fluoride should not exceed values above which the phosphate coatings show loose adhesions that can be easily wiped off, since this defect can also be caused by an increased dosage of activation aid or by an increased stationary amount of particulate components (P) in the acidic, aqueous composition for zinc phosphating often cannot be compensated. It is therefore advantageous and therefore preferred if, in step (ii) of the method according to the invention, the concentration of free fluoride in the acidic aqueous composition of the zinc phosphating is below 15 mmol/kg, particularly preferably below 10 mmol/kg and particularly preferably below 8 mmol /kg lies.

Die Menge an freiem Fluorid ist nach Kalibrierung mit Fluorid-haltigen Pufferlösungen ohne pH-Pufferung mittels einer fluoridsensitiven Messelektrode potentiometrisch bei 20 °C in der jeweiligen sauren, wässrigen Zusammensetzung zu bestimmen. Geeignete Quellen für freie Fluorid-Ionen sind Flusssäure sowie deren wasserlöslichen Salze, wie Ammoniumbifluorid und Natriumfluorid, sowie komplexe Fluoride der Elemente Zr, Ti und/oder Si, insbesondere komplexe Fluoride des Elements Si. Vorzugsweise ist die Quelle für freies Fluorid in einer Phosphatierung gemäß der vorliegenden Erfindung daher ausgewählt aus Flusssäure sowie deren wasserlöslichen Salzen und/oder komplexen Fluoriden der Elemente Zr, Ti und/oder Si. Salze der Flusssäure sind dann wasserlöslich im Sinne der vorliegenden Erfindung, wenn ihre Löslichkeit in entionisiertem Wasser (κ < 1µScm-1) bei 60°C mindestens 1 g/L berechnet als F beträgt.After calibration with fluoride-containing buffer solutions without pH buffering, the amount of free fluoride is to be determined potentiometrically at 20 °C in the respective acidic, aqueous composition using a fluoride-sensitive measuring electrode. Suitable sources for free fluoride ions are hydrofluoric acid and its water-soluble salts, such as ammonium bifluoride and sodium fluoride, and complex fluorides of the elements Zr, Ti and/or Si, in particular complex fluorides of the element Si. The source of free fluoride in a phosphating according to the present invention is therefore preferably selected from hydrofluoric acid and its water-soluble salts and/or complex fluorides of the elements Zr, Ti and/or Si. Salts of hydrofluoric acid are water-soluble in the context of the present invention if their solubility in deionized water (κ<1 μScm −1 ) at 60° C. is at least 1 g/L calculated as F.

Zur Unterdrückung der sogenannten Stippenbildung auf den Oberflächen der metallischen Materialien, die aus Zink gefertigt sind, ist es bevorzugt, wenn in solchen erfindungsgemäßen Verfahren die Quelle für freies Fluorid im Schritt (ii) zumindest teilweise ausgewählt ist aus komplexen Fluoriden des Elements Si, insbesondere aus Hexafluorokieselsäure und ihren Salzen. Unter Stippenbildung versteht der Fachmann in der Phosphatierung das Phänomen der lokalen Abscheidung von amorphem, weißem Zinkphosphat in einer ansonsten kristallinen Phosphatschicht auf den behandelten Zinkoberflächen bzw. auf den behandelten verzinkten oder legierungsverzinkten Stahloberflächen.In order to suppress the so-called speckle formation on the surfaces of the metallic materials made of zinc, it is preferred if the source of free fluoride in step (ii) in such a method according to the invention is at least partially selected from complex fluorides of the element Si, in particular from Hexafluorosilicic acid and its salts. Those skilled in the art of phosphating understand the formation of specks as 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.

Der sauren, wässrigen Zusammensetzung können im erfindungsgemäßen Verfahren zur schnelleren Schichtausbildung die im Stand der Technik bekannten Beschleuniger hinzugesetzt werden. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus 2-Hydroxymethyl-2-nitro-1,3-propandiol, Nitroguanidin, N-Methylmorpholin-N-Oxid, Nitrit, Hydroxylamin und/oder Wasserstoffperoxid. Es zeigt sich, dass eine im Vergleich geringere Zudosierung an Aktivierhilfsmittel notwendig ist bzw. eine geringere stationäre Menge an partikulären Bestandteilen (P) in der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Schritt (ii) aufrechterhalten werden muss, wenn Nitroguanidin oder Hydroxylamin als Beschleuniger eingesetzt wird, so dass Nitroguanidin oder Hydroxylamin, insbesondere Nitroguanidin hinsichtlich eines besonders niedrigen Stoffeinsatzes des Aktivierhilfsmittels zur Aufrechterhaltung der Phosphatiergüte, als Beschleuniger in der sauren wässrigen Zusammensetzung im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt sind.The accelerators known in the prior art can be added to the acidic, aqueous composition in the process according to the invention for more rapid layer formation. These are preferably selected from 2-hydroxymethyl-2-nitro-1,3-propanediol, nitroguanidine, N-methylmorpholine-N-oxide, nitrite, hydroxylamine and/or hydrogen peroxide. It has been found that a comparatively smaller dosage of activation aid is necessary or a smaller stationary amount of particulate components (P) in the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) has to be maintained if nitroguanidine or hydroxylamine is used as an accelerator is, so that nitroguanidine or hydroxylamine, in particular nitroguanidine, are particularly preferred as an accelerator in the acidic aqueous composition in step (ii) of the process according to the invention with regard to a particularly low substance consumption of the activating aid for maintaining the phosphating quality.

Aus ökologischen Gesichtspunkten besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der insgesamt weniger als 10 ppm an Nickel- und/oder Kobalt-Ionen in der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten sind.An embodiment in which less than 10 ppm of nickel and/or cobalt ions are contained in the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) of the process according to the invention is particularly preferred from an ecological point of view.

Des Weiteren kann im erfindungsgemäßen Verfahren auch auf die in Verfahren der Zinkphosphatierung fachnotorisch bekannte Additivierung zurückgegriffen werden.Furthermore, in the process according to the invention, the additives known in the art in processes of zinc phosphating can also be used.

Optionale Verfahrensschritte:Optional process steps:

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bauteile der Serie vor dem In-Kontakt-Bringen mit der sauren, wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) der Zinkphosphatierung daher nicht mit einer kolloidalen, wässrigen Lösung zur Aktivierung enthaltend im partikulären Bestandteil Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, vorzugsweise Phosphate polyvalenter Metall-Kationen, oder schwerlösliche Salze des Elements Ti in Kontakt gebracht. Besonders bevorzugt werden die Bauteile der Serie vor dem In-Kontakt-Bringen mit der sauren wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) der Zinkphosphatierung mit keiner kolloidalen, wässrigen Lösung zur Aktivierung der Oberflächen der Bauteile für eine Zinkphosphatierung in Kontakt gebracht und ganz besonders bevorzugt durchlaufen die Bauteile der Serie vor dem In-Kontakt-Bringen im Verfahrensschritt (ii) keine Aktivierungsstufe zur Aktivierung der Oberflächen der Bauteile für eine Zinkphosphatierung.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the components of the series are therefore not treated with a colloidal, aqueous solution for activation containing hopeite, phosphophyllite, Scholzite and / or hureaulite, preferably phosphates of polyvalent metal cations, or sparingly soluble salts of the element Ti brought into contact. Particularly preferred are the assemblies of the series prior to contacting with the acidic aqueous composition in process step (ii) of zinc phosphating, they are not brought into contact with any colloidal, aqueous solution to activate the surfaces of the components for zinc phosphating and very particularly preferably the components of the series do not go through an activation stage for activation before being brought into contact in process step (ii). the surfaces of the components for zinc phosphating.

Allerdings kann als der Zinkphosphatierung im Schritt (ii) und der Abscheidung von Eisen im Schritt (i) vorgelagerter Verfahrensschritt im Regelfall nicht auf eine Reinigungs- und Entfettungsstufe verzichtet werden. Zur Erzielung reproduzierbarer, möglichst gleichwertiger Schichtüberzüge werden daher in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest die metallischen Oberflächen der Bauteile vor dem Verfahrensschritt (i) in einer separaten Reinigungsstufe oder zusammen mit dem Verfahrensschritt (i) gereinigt und ggf. entfettet. Bevorzugt erfolgt die Reinigung durch In-Kontakt-Bringen mit einem wässrigen, vorzugsweise neutralen oder alkalischen Reiniger, wobei der Verfahrensschritt (i) der Reinigungsstufe mit oder ohne dazwischenliegendem Spülschritt, vorzugsweise ohne dazwischenliegendem Spülschritt unmittelbar nachfolgt.However, as a process step preceding the zinc phosphating in step (ii) and the separation of iron in step (i), a cleaning and degreasing stage cannot generally be dispensed with. In order to achieve reproducible layer coatings that are as equivalent as possible, in a preferred embodiment of the method according to the invention at least the metallic surfaces of the components are cleaned and optionally degreased before method step (i) in a separate cleaning stage or together with method step (i). The cleaning is preferably carried out by bringing it into contact with an aqueous, preferably neutral or alkaline cleaning agent, with process step (i) immediately following the cleaning stage with or without an intermediate rinsing step, preferably without an intermediate rinsing step.

Die alkalische Reinigung zeichnet sich im Zusammenhang mit der Reinigung und ggf. Entfettung der Bauteile dadurch aus, dass die Metalloberflächen, insbesondere die Oberflächen, die metallisches Aluminium, sei es als Werkstoff oder als Legierungsbestandteil von schmelztauchverzinktem Stahl, enthalten, gebeizt werden, was zu einer zusätzlichen Vereinheitlichung der Metalloberflächen führt und daher vorteilhaft für das Aufwachsen homogener Zinkphosphatüberzüge ist.In connection with the cleaning and, if necessary, degreasing of the components, alkaline cleaning is characterized by the fact that the metal surfaces, in particular the surfaces that contain metallic aluminum, whether as a material or as an alloy component of hot-dip galvanized steel, are pickled, which leads to a additional uniformity of the metal surfaces and is therefore advantageous for the growth of homogeneous zinc phosphate coatings.

Die Reinigungsstufe - oder kombinierte Reinigungs- und Vereisenungsstufe - erfolgt vorzugsweise nicht durch In-Kontakt-Bringen mit einem wässrigen, vorzugsweise neutralen oder alkalischen Reiniger enthaltend einen partikulären Bestandteil umfassend Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith oder schwerlösliche Salze des Elements Ti, da wie zuvor erläutert auf jegliche Aktivierung der Metalloberflächen vor der Zinkphosphatierung im Schritt (ii) erfindungsgemäß verzichtet werden kann. Ein Spülschritt nach der Reinigung ist wie bereits erwähnt optional und dient im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausschließlich der vollständigen oder teilweisen Entfernung löslicher Rückstände, Partikel und Wirkkomponenten, die aus einem vorausgegangenem nasschemischen Behandlungsschritt - hier der Reinigungs- und Entfettungsstufe - auf dem Bauteil anhaftend verschleppt werden, vom zu behandelnden Bauteil, ohne dass in der Spülflüssigkeit selbst Wirkkomponenten auf Basis metallischer oder halbmetallischer Elemente enthalten sind, die sich bereits durch das bloße In-Kontakt-Bringen der metallischen Oberflächen des Bauteils mit der Spülflüssigkeit verbrauchen. So kann die Spülflüssigkeit lediglich Stadtwasser oder entionisiertes Wasser sein oder aber auch im Bedarfsfall eine Spülflüssigkeit darstellen, die zur Verbesserung der Benetzbarkeit mit der Spülflüssigkeit oberflächenaktive Verbindungen enthält.The cleaning stage - or combined cleaning and icing stage - is preferably not carried out by bringing it into contact with an aqueous, preferably neutral or alkaline cleaner containing a particulate component comprising hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite or sparingly soluble salts of the element Ti, since as explained above, any activation of the metal surfaces before the zinc phosphating in step (ii) can be dispensed with according to the invention. As already mentioned, a rinsing step after cleaning is optional and, in the context of the present invention, is used exclusively for the complete or partial removal of soluble residues, particles and active components that are carried over from a previous wet-chemical treatment step - here the cleaning and degreasing step - adhering to the component , from the component to be treated, without being in the rinsing liquid itself Active components based on metallic or semi-metallic elements are contained, which are consumed simply by bringing the metallic surfaces of the component into contact with the rinsing liquid. Thus, the rinsing liquid can only be city water or deionized water or, if necessary, it can also be a rinsing liquid which contains surface-active compounds to improve the wettability with the rinsing liquid.

Bauteile:Components:

Da die Phosphatiergüte im erfindungsgemäßen Verfahren auf schmelztauchverzinktem Stahl verfahrenstechnisch optimiert ist, sind naturgemäß auch Verfahren erfindungsgemäß bevorzugt, bei dem die Bauteile der Serie, die zumindest teilweise Oberflächen von Zink aufweisen, auch Oberflächen von schmelztauchverzinktem Stahl umfassen. Grundsätzlich ist die Phosphatiergüte der sauren, wässrigen Zusammensetzung, die im Schritt (ii) durch Zugabe des Aktivierhilfsmittels aufrechterhalten wird, derart, dass auch Bauteile, die in Multimetallbauweise gefertigt sind, wie beispielsweise Automobilkarosserien, mit sehr guten Eigenschaften zinkphosphatiert werden können und auch auf den Oberflächen von Eisen und Aluminium sehr homogene, geschlossene und kompakte Zinkphosphatüberzüge zugänglich sind. Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher bevorzugt, wenn die Bauteile der Serie zusätzlich Oberflächen des Metalls Eisen oder speziell für die Leichtbauweise in der Karosseriefertigung zusätzlich Aluminium aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform speziell in der Karosseriefertigung weisen die Bauteile Oberflächen der Metalle Zink, Eisen und Aluminium nebeneinander auf.Since the phosphating quality in the method according to the invention on hot-dip galvanized steel is technically optimized, methods are naturally also preferred according to the invention in which the components of the series which at least partially have zinc surfaces also include surfaces of hot-dip galvanized steel. In principle, the phosphating quality of the acidic, aqueous composition, which is maintained in step (ii) by adding the activating aid, is such that components that are made of multi-metal construction, such as automobile bodies, can also be zinc-phosphated with very good properties and also on the Very homogeneous, closed and compact zinc phosphate coatings are accessible on iron and aluminum surfaces. In the method according to the invention, it is therefore preferred if the components in the series also have surfaces made of the metal iron or, specifically for lightweight construction in bodywork production, additional aluminum. In a particularly preferred embodiment, specifically in bodywork production, the components have surfaces of the metals zinc, iron and aluminum next to one another.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, dass das In-Kontakt-Bringen der Bauteile der Serie mit der sauren, wässrigen Zusammensetzung im Schritt (ii) mindestens für eine solche Dauer erfolgt, die ausreicht, um auf den Oberflächen von Zink ein Schichtgewicht von mindestens 1,0 g/m2 abzuscheiden, da dann gewährleistet ist, dass ein hinreichend homogener, geschlossener Zinkphosphatüberzug auf allen Metalloberflächen der Bauteile ausgewählt aus Zink, Eisen und Aluminium ausgebildet ist. Demgemäß bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem auf den Oberflächen von Zink eine Zinkphosphatschicht mit einem Schichtgewicht von mindestens 1,0 g/m2, vorzugsweise mindestens 1,5 g/m2 abgeschieden wird. Da im erfindungsgemäßen Verfahren die Phosphatiergüte der sauren, wässrigen Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Schritt (ii) vorzugsweise als Regelgröße aufrechterhalten wird bzw. der sauren, wässrigen Zusammensetzung eine hinreichende Aktivierleistung immanent ist, ist auch stets gewährleistet, dass die Zinkoberflächen des Bauteils eine homogene, geschlossene und kompakte kristalline Zinkphosphatschicht aufweisen, deren Schichtdicke im Bereich der Selbstlimitierung liegt, so dass erfindungsgemäß bevorzugt auch das Schichtgewicht der Zinkphosphatschicht auf den Zinkoberflächen des Bauteils wie vom Aufgabenspektrum gefordert unterhalb von 5,0 g/m2, vorzugsweise unterhalb von 4,5 g/m2, besonders bevorzugt unterhalb von 4,0 g/m2 und ganz besonders bevorzugt unterhalb von 3,5 g/m2 liegt.In the method according to the invention, it is preferred that the components of the series are brought into contact with the acidic, aqueous composition in step (ii) for at least a period of time which is sufficient for a layer weight of at least 1 0 g/m 2 deposited, since it is then ensured that a sufficiently homogeneous, closed zinc phosphate coating is selected from zinc, iron and aluminum on all metal surfaces of the components. Accordingly, preference is given to a method according to the invention in which a zinc phosphate layer with a layer weight of at least 1.0 g/m 2 , preferably at least 1.5 g/m 2 , is deposited on the surfaces of zinc. Since the phosphating quality of the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in step (ii) is preferably maintained as a controlled variable in the process according to the invention or the acidic, aqueous composition has a sufficient activation capacity, this is also always the case ensures that the zinc surfaces of the component have a homogeneous, closed and compact crystalline zinc phosphate layer, the layer thickness of which is in the self-limiting range, so that, according to the invention, the layer weight of the zinc phosphate layer on the zinc surfaces of the component, as required by the range of tasks, is preferably below 5.0 g/ m 2 , preferably below 4.5 g/m 2 , more preferably below 4.0 g/m 2 and most preferably below 3.5 g/m 2 .

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein guter Lackhaftgrund für eine nachfolgende Tauchlackierung oder Pulverlackierung, in deren Verlauf eine im Wesentlichen organische Deckschicht aufgebracht wird, realisiert. Dementsprechend folgt in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zinkphosphatierung im Schritt (ii) mit oder ohne dazwischenliegendem Spül- und/oder Trocknungsschritt, jedoch vorzugsweise mit Spülschritt, aber ohne Trocknungsschritt, eine Tauchlackierung oder Pulverlackierung, besonders bevorzugt eine Elektrotauchlackierung, insbesondere bevorzugt eine kathodische Elektrotauchlackierung, die vorzugsweise neben dem dispergierten Harz, das vorzugsweise ein Amin-modifiziertes Polyepoxid umfasst, wasserlösliche oder wasserdispergierbare Salze von Yttrium und/oder Bismut enthält.In the process according to the invention, a good primer for paint adhesion is achieved for a subsequent dip coating or powder coating, in the course of which an essentially organic top coat is applied. Accordingly, in a preferred embodiment of the method according to the invention, the zinc phosphating in step (ii) follows with or without an intermediate rinsing and/or drying step, but preferably with a rinsing step but without a drying step, followed by a dip coating or powder coating, particularly preferably an electro-dip coating, particularly preferably a cathodic one Electrocoating preferably containing water-soluble or water-dispersible salts of yttrium and/or bismuth in addition to the dispersed resin, which preferably comprises an amine-modified polyepoxide.

Claims (15)

Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von Bauteilen in Serie, bei dem jedes Bauteil der Serie zumindest teilweise Oberflächen von Zink aufweist und zunächst einen nasschemischen Verfahrensschritt (i) zur Abscheidung von Eisen auf den Zinkoberflächen und anschließend einen Verfahrensschritt (ii) zur Zinkphosphatierung durchläuft, wobei im Verfahrensschritt (i) eine Schichtauflage von mindestens 10 Milligramm des Elements Eisen pro Quadratmeter der Zinkoberflächen des Bauteils herbeigeführt wird, und wobei jedes Bauteil im Verfahrensschritt (ii) mit einer sauren, wässrigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht wird, die eine Freie Säure in Punkten von größer als Null aufweist, und (A) 5 - 50 g/kg an in Wasser gelösten Phosphaten berechnet als PO4, (B) 0,3 - 3 g/kg an Zink-Ionen, (C) freies Fluorid, und (D) einen wasserdispergierten, partikulären Bestandteil umfassend Phosphate polyvalenter Metall-Kationen enthält, wobei die Phosphate zumindest teilweise ausgewählt sind aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, wobei die saure, wässrige Zusammensetzung erhältlich ist durch Zugabe einer Menge einer wässrigen Dispersion zu einer sauren, wässrigen Zusammensetzung enthaltend die Komponenten (A) - (C), wobei die wässrige Dispersion einen wasserdispergierten, partikulären Bestandteil (P) enthält, der - mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1), die aus Phosphaten polyvalenter Metall-Kationen zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith zusammengesetzt ist, - sowie mindestens eine polymere organische Verbindung (P2) umfasst. Process for the anti-corrosive pretreatment of a large number of components in series, in which each component in the series has at least some surfaces of zinc and first undergoes a wet-chemical process step (i) for the deposition of iron on the zinc surfaces and then a process step (ii) for zinc phosphating, wherein in process step (i) a coating of at least 10 milligrams of the element iron per square meter of the zinc surfaces of the component is brought about, and wherein in step (ii) each component is contacted with an acidic aqueous composition having a Free Acid in points greater than zero, and (A) 5 - 50 g/kg of phosphates dissolved in water calculated as PO 4 , (B) 0.3 - 3 g/kg of zinc ions, (C) free fluoride, and (D) contains a water-dispersed, particulate component comprising phosphates of polyvalent metal cations, the phosphates being at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, wherein the acidic, aqueous composition is obtainable by adding a quantity of an aqueous dispersion to an acidic, aqueous composition containing the components (A) - (C), wherein the aqueous dispersion contains a water-dispersed, particulate component (P) which - at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, - and at least one polymeric organic compound (P2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der wässrigen Dispersion zur Bereitstellung der sauren, wässrigen Zusammensetzung für den Verfahrensschritt (ii) in einer solchen Menge erfolgt, dass der Gewichtsanteil von Phosphaten aus dem partikulären Bestandteil (P) der wässrigen Dispersion bezogen auf die saure, wässrige Zusammensetzung mindestens 0,004 g/kg, vorzugsweise mindestens 0,01 g/kg, besonders bevorzugt mindestens 0,05 g/kg und ganz besonders bevorzugt mindestens 0,08 g/kg beträgt.Process according to Claim 1, characterized in that the aqueous dispersion is added to provide the acidic, aqueous composition for process step (ii) in such an amount that the proportion by weight of phosphates is based on the particulate component (P) of the aqueous dispersion on the acidic, aqueous composition is at least 0.004 g/kg, preferably at least 0.01 g/kg, more preferably at least 0.05 g/kg and most preferably at least 0.08 g/kg. Verfahren nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sauren, wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) der Zinkphosphatierung kontinuierlich oder diskontinuierlich eine solche Menge eines Aktivierhilfsmittels enthaltend einen partikulären Bestandteil (P) in Wasser dispergierter Form, der - mindestens eine partikuläre anorganische Verbindung (P1), die aus Phosphaten polyvalenter Metall-Kationen zumindest teilweise ausgewählt aus Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith zusammengesetzt ist, - sowie mindestens eine polymere organische Verbindung (P2) umfasst, hinzugegeben wird, die unter den gewählten Bedingungen des Verfahrensschritts (ii) ausreicht, die Eigenschaft der sauren, wässrigen Zusammensetzung, auf einer schmelztauchverzinkten Stahloberfläche (Z) eine Zinkphosphatschicht mit einem Schichtgewicht von weniger als 5,0 g/m2, vorzugsweise weniger als 4,5 g/m2, besonders bevorzugt weniger als 4,0 g/m2, ganz besonders bevorzugt weniger als 3,5 g/m2 abzuscheiden, aufrecht zu erhalten. The method according to one or both of the preceding claims, characterized in that the acidic, aqueous composition in process step (ii) of zinc phosphating continuously or discontinuously such an amount of an activating agent containing a particulate component (P) in water-dispersed form, the - at least one particulate inorganic compound (P1) composed of phosphates of polyvalent metal cations at least partially selected from hopeite, phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, - and at least one polymeric organic compound (P2) is added, which is sufficient under the selected conditions of process step (ii), the property of the acidic, aqueous composition, on a hot-dip galvanized steel surface (Z) a zinc phosphate layer with a layer weight of less than 5.0 g/m 2 , preferably less than 4.5 g/m 2 , more preferably less than 4.0 g/m 2 , most preferably less than 3.5 g/m 2 . Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (ii) die polymere organische Verbindung (P2) im partikulären Bestandteil (P) der wässrigen Dispersion bzw. des Aktivierhilfsmittels zumindest zum Teil zusammengesetzt ist aus Styrol und/oder einem a-Olefin mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen, wobei die polymere organische Verbindung (P2) zusätzlich Einheiten von Maleinsäure, deren Anhydrid und/oder deren Imid und vorzugsweise zusätzlich Polyoxyalkylen-Einheiten besonders bevorzugt Polyoxyalkylen-Einheiten in ihren Seitenketten aufweist, wobei die polymere organische Verbindung (P2) zusätzlich auch Imidazol-Einheiten, vorzugsweise in den Seitenketten, aufweist.Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that in process step (ii) the polymeric organic compound (P2) in the particulate component (P) of the aqueous dispersion or of the activating aid is composed at least in part of styrene and/or an a -Olefin having not more than 5 carbon atoms, the polymeric organic compound (P2) additionally having units of maleic acid, its anhydride and/or its imide and preferably additional polyoxyalkylene units, particularly preferably polyoxyalkylene units in its side chains, the polymeric organic compound (P2) additionally also has imidazole units, preferably in the side chains. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die saure, wässrige Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Verfahrensschritt (ii) einen pH-Wert unterhalb von 3,6, vorzugsweise unterhalb von 3,4, besonders bevorzugt unterhalb von 3,2 aufweist, wobei die Freie Säure vorzugsweise größer als 0,5 Punkte, besonders bevorzugt größer als 0,8 Punkte und insbesondere bevorzugt größer als 1,0 Punkte ist.Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the acidic, aqueous composition for zinc phosphating in process step (ii) has a pH below 3.6, preferably below 3.4, particularly preferably below 3.2, the free acid preferably being greater than 0.5 point, particularly preferably greater than 0.8 point and particularly preferably greater than 1.0 point. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die saure, wässrige Zusammensetzung zur Zinkphosphatierung im Verfahrensschritt (ii) eine Quelle für freies Fluorid enthält und vorzugsweise mindestens 10 mg/kg, besonders bevorzugt mindestens 40 mg/kg, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 200 mg/kg an freiem Fluorid enthalten sind.Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the acidic aqueous zinc phosphating composition in process step (ii) contains a source of free fluoride and preferably at least 10 mg/kg, more preferably at least 40 mg/kg, but preferably not contain more than 200 mg/kg of free fluoride. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im nasschemischen Verfahrensschritt (i) auf den Oberflächen der Bauteile, die von Zink gebildet werden, eine Schichtauflage bezogen auf das Element Eisen von mindestens 20 Milligramm, bevorzugt mindestens 40 Milligramm, ganz besonders bevorzugt mindestens 60 Milligramm, jedoch vorzugsweise weniger als 150 Milligramm, besonders bevorzugt weniger als 120 Milligramm jeweils pro Quadratmeter der Zinkoberflächen des Bauteils herbeigeführt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the wet-chemical process step (i) on the surfaces of the components formed by zinc, a coating layer based on the element iron of at least 20 milligrams, preferably at least 40 milligrams, very particularly preferably at least 60 milligrams, but preferably less than 150 milligrams, particularly preferably less than 120 milligrams in each case per square meter of the zinc surfaces of the component. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nasschemische Verfahrensschritt (i) vorzugsweise durch In-Kontakt-Bringen von zumindest der Oberflächen von Zink der Bauteile der Serie mit einer wässrigen Zusammensetzung enthaltend Eisen(II)- und/oder Eisen(III)-Ionen erfolgt, wobei der Anteil an in Wasser gelösten Eisen-Ionen mindestens 50 mg/L, vorzugsweise mindestens 100 mg/L beträgt, jedoch vorzugsweise insgesamt weniger als 10 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Kupfer, Nickel, Cobalt, Zinn, Mangan, Molybdän, Chrom und/oder Cer, insbesondere jeweils weniger als 1 mg/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element in der wässrigen Zusammensetzung enthalten sind.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the wet chemical process step (i) preferably by contacting at least the surfaces of zinc of the components of the series with an aqueous composition containing iron (II) and / or iron (III) ions, the proportion of iron ions dissolved in water being at least 50 mg/L, preferably at least 100 mg/L, but preferably less than 10 mg/L in total of ionic compounds of the metals copper, nickel, cobalt , tin, manganese, molybdenum, chromium and/or cerium, in particular less than 1 mg/L each of ionic compounds of the metals nickel and cobalt, based on the metallic element, are contained in the aqueous composition. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nasschemische Verfahrensschritt (i) durch In-Kontakt-Bringen mit einer alkalischen, wässrigen Zusammensetzung erfolgt, deren pH-Wert vorzugsweise nicht unterhalb von 8,5, besonders bevorzugt nicht unterhalb von 9,5, ganz besonders bevorzugt nicht unterhalb von 10,5, aber vorzugsweise nicht oberhalb von 13,5, besonders bevorzugt nicht oberhalb von 12,5 und ganz besonders bevorzugt nicht oberhalb von 11,5 liegt, und die (a) mindestens 50 mg/L, vorzugsweise mindestens 100 mg/L, besonders bevorzugt mindestens 200 mg/L an Eisen(III)-Ionen, und (b) mindestens 100 mg/L an Komplexbildnern ausgewählt aus organischen Verbindungen (b1), die zumindest eine funktionale Gruppe ausgewählt aus COOX, OPO3X und/oder PO3X aufweisen, wobei X entweder ein H Atom oder ein Alkali- und/oder Erdalkalimetall-Atom darstellt, und/oder kondensierten Phosphaten (b2) berechnet als PO4 enthält, wobei die Zusammensetzung vorzugsweise eine freie Alkalität von zumindest 1 Punkt, aber vorzugsweise weniger als 6 Punkten aufweist.Process according to Claim 8, characterized in that the wet-chemical process step (i) is brought into contact with an alkaline, aqueous composition, the pH of which is preferably not below 8.5, particularly preferably not below 9.5, very particularly preferably not below 10.5, but preferably not above 13.5, particularly preferred is not above 12.5 and most preferably not above 11.5, and the (a) at least 50 mg/L, preferably at least 100 mg/L, particularly preferably at least 200 mg/L of iron(III) ions, and (b) at least 100 mg/L of complexing agents selected from organic compounds (b1) which have at least one functional group selected from COOX, OPO 3 X and/or PO 3 X, where X is either an H atom or an alkali and/or or represents an alkaline earth metal atom, and/or contains condensed phosphates (b2) calculated as PO 4 , preferably wherein the composition has a free alkalinity of at least 1 point, but preferably less than 6 points. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die alkalische, wässrige Zusammensetzung zusätzlich zumindest 100 mg/L, vorzugsweise zumindest 200 mg/L, besonders bevorzugt zumindest 500 mg/L, jedoch nicht mehr als 10 g/L an Phosphat-Ionen enthält, wobei das massenbezogene Verhältnis von Eisen(III)-Ionen zu Phosphat-Ionen in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung in einem Bereich von 1 : 20 bis 1 : 2 liegt.Method according to Claim 9, characterized in that the alkaline, aqueous composition additionally contains at least 100 mg/L, preferably at least 200 mg/L, particularly preferably at least 500 mg/L, but not more than 10 g/L of phosphate ions, wherein the mass ratio of ferric ions to phosphate ions in the alkaline aqueous composition is in a range of 1:20 to 1:2. Verfahren nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche 9 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis aller Komponenten (b) zu Eisen(III)-lonen in der alkalischen, wässrigen Zusammensetzung größer als 1 : 1 ist und vorzugsweise mindestens 2 : 1, besonders bevorzugt mindestens 5 beträgt.Method according to one or both of the preceding claims 9 - 10, characterized in that the molar ratio of all components (b) to iron (III) ions in the alkaline, aqueous composition is greater than 1: 1 and preferably at least 2: 1, more preferably at least 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile der Serie vor dem In-Kontakt-Bringen mit der sauren, wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) der Zinkphosphatierung nicht mit einer kolloidalen, wässrigen Lösung enthaltend im partikulären Bestandteil Hopeit, Phosphophyllit, Scholzit und/oder Hureaulith, vorzugsweise Phosphate polyvalenter Metall-Kationen, oder schwerlösliche Salze des Elements Ti in Kontakt gebracht werden, und vorzugsweise vor dem In-Kontakt-Bringen mit der sauren wässrigen Zusammensetzung im Verfahrensschritt (ii) der Zinkphosphatierung mit keiner kolloidalen, wässrigen Lösung zur Aktivierung der Oberflächen der Bauteile für eine Zinkphosphatierung in Kontakt gebracht werden und besonders bevorzugt keine Aktivierungsstufe zur Aktivierung der Oberflächen der Bauteile für eine Zinkphosphatierung durchlaufen.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the components of the series before being brought into contact with the acidic, aqueous composition in method step (ii) of zinc phosphating are not treated with a colloidal, aqueous solution containing hopeite in the particulate component, Phosphophyllite, scholzite and/or hureaulite, preferably phosphates of polyvalent metal cations, or sparingly soluble salts of the element Ti, and preferably with no colloidal prior to contacting with the acidic aqueous composition in process step (ii) of zinc phosphating , Aqueous solution to activate the surfaces of the components for zinc phosphating are brought into contact and particularly preferably none Go through activation stage to activate the surfaces of the components for zinc phosphating. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile der Serie vor oder zusammen mit dem Verfahrensschritt (i) in einer Reinigungsstufe gereinigt und ggf. entfettet werden, insbesondere durch In-Kontakt-Bringen mit einem wässrigen, vorzugsweise alkalischen Reiniger, wobei der Verfahrensschritt (i) der Reinigungsstufe mit oder ohne dazwischenliegendem Spülschritt, vorzugsweise ohne dazwischenliegendem Spülschritt unmittelbar nachfolgt.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the components of the series are cleaned and optionally degreased before or together with method step (i) in a cleaning stage, in particular by bringing them into contact with an aqueous, preferably alkaline cleaner wherein process step (i) immediately follows the cleaning step with or without an intermediate rinsing step, preferably without an intermediate rinsing step. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile der Serie zusätzlich Oberflächen des Metalls Aluminium, besonders bevorzugt zusätzlich Oberflächen der Metalle Aluminium und Eisen aufweisen.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the components of the series additionally have surfaces of the metal aluminum, particularly preferably additionally surfaces of the metals aluminum and iron. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Oberflächen von Zink eine Zinkphosphatschicht mit einem Schichtgewicht von mindestens 1,0 g/m2, vorzugsweise mindestens 1,5 g/m2 abgeschieden wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a zinc phosphate layer with a layer weight of at least 1.0 g/m 2 , preferably at least 1.5 g/m 2 , is deposited on the surfaces of zinc.
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