WO2016193004A1 - Conditioning prior to a conversion treatment of metal surfaces - Google Patents

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WO2016193004A1
WO2016193004A1 PCT/EP2016/061208 EP2016061208W WO2016193004A1 WO 2016193004 A1 WO2016193004 A1 WO 2016193004A1 EP 2016061208 W EP2016061208 W EP 2016061208W WO 2016193004 A1 WO2016193004 A1 WO 2016193004A1
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composition
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Kevin D. Murnaghan
Michiel Gerard MAAS
Sophie Cornen
Isabel Kinscheck
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Henkel Ag & Co. Kgaa
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-stage process for the corrosion-protective pretreatment of components made of metallic materials, wherein on a conditioning wet-chemical treatment with an aqueous composition (A) containing a conditioner, a further wet-chemical treatment based on water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si follows, in the course of which a corresponding conversion of the surfaces of the metallic materials takes place, which is a corrosion-protecting primer for additionally applied organic
  • the conversion treatment of metallic surfaces to provide a corrosion-protective coating based on aqueous compositions containing water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si is a technical field extensively described in the patent literature.
  • various variants of such metal pretreatment are known, which either aim at the composition of the conversion-causing agents or resort to further wet-chemical treatment steps in the immediate context of the conversion treatment.
  • EP 1 455 002 A1 describes, for example, that it is advantageous for conversion treatment by means of previously described compositions which additionally contain fluoride ions as complexing agent and metal-oxide-containing agent to reduce the fluoride content in the conversion layer of the actual wet-chemical treatment aqueous sink containing basic compounds immediately following or a drying step is downstream.
  • the reduction of the fluoride content in the conversion layer serves the addition of certain cations selected from calcium, magnesium, zinc, copper or silicon-containing compounds for the conversion of the surface inducing
  • WO 201 1012443 A1 teaches a downstream aqueous sink containing organic compounds having aromatic heterocycles with at least one nitrogen heteroatom ,
  • the object was to further unify the anti-corrosive properties of conversion layers on various metal substrates obtainable by pretreatment with compositions of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si and in particular to the
  • the average undermigration values in the corrosive delamination after coating layer build-up should be improved.
  • the pretreatment for environmental health reasons should be largely without the presence of fluorides.
  • Pretreatment method according to the present invention must, therefore, in order to realize this aspect, even in the absence of fluorides, a homogeneous and complete conversion of the so-called "free metal surface" so the degreased, purified and having only the natural oxide layer
  • This object is achieved by a multi-stage process for corrosion-protective pretreatment of at least partially made of metallic materials
  • Materials comprising an aqueous composition (A) containing a conditioner which is a source of anions selected from monoalkyl sulfates, and / or monoalkyl sulfonates, and subsequently
  • the treated according to the present invention components can be any arbitrarily shaped and designed spatial structures that originate from a fabrication process, in particular also semi-finished products such as strips, sheets, rods, tubes, etc. and
  • a treatment is carried out with the aqueous composition (A) containing the conditioner.
  • This treatment causes, in the course of the wet-chemical treatment with an aqueous composition (B), a sufficient and homogeneous
  • Coating is achieved with respect to the elements Zr, Ti and / or Si, so that a conversion of the metal surfaces of the component is effectively carried out, which provides a potentially good Lackhaftground.
  • a reproducible layer support with respect to the elements Zr, Ti and / or Si, which is the basis for effective suppression of corrosive infiltration of defects in an additionally applied
  • step i) of the method according to the invention of the presence of a conditioner is mentioned, so are only those chemical compounds comprising selected in water in anions of monoalkyl sulfates and / or
  • Monoalkylsulfonaten able to dissociate or selbige anions can give off in the aqueous phase and thus represent a source of these anions.
  • the conditioner contained in the aqueous composition (A) in step i) is therefore preferably dissolved and / or dispersed in water.
  • a conditioner dissolved or dispersed in water according to the invention takes in the aqueous phase an average particle diameter of less than 1 ⁇ m.
  • the middle one Particle diameter can be determined according to ISO 13320: 2009 by means of laser light diffraction from cumulative particle size distributions as a so-called D50 value directly in the aqueous composition (A) at 20 ° C.
  • the conditioner in the aqueous composition (A) is preferably selected from salts of monoalkyl sulfates and / or monoalkyl sulfonates, more preferably salts of monoalkyl sulfates, each preferably not more than 5
  • Carbon atoms in the alkyl radical and particularly preferably selected from salts of methyl sulfate and / or ethyl sulfate and the corresponding acids.
  • Preferred salts are in particular salts of alkali metals and / or alkaline earth metals and the corresponding ammonium salt and / or salts of quaternary organic amines, particular preference is given to the corresponding salts of quaternary organic amines.
  • the proportion of the conditioner calculated as the equivalent amount of SO 4 is preferably at least 0.05 g / kg, more preferably at least 0.2 g / kg, particularly preferably at least 0.4 g / kg, but preferably not greater than 5 g / kg, more preferably not greater than 3 g / kg, based in each case on the aqueous composition (A). Above 5 g / kg, even if the conditioning in step i) is followed by a rinsing step, no further increase or homogenization of the conversion layer formation in step ii) is effected, so that any amount of conditioner beyond this would be used uneconomically in the process according to the invention.
  • the aqueous composition (A) in step i) in a preferred embodiment of the process according to the invention also contains at least one quaternary organic amine.
  • a quaternary organic amine in the context of the present invention contains at least one nitrogen atom which has exclusively covalent bonds with carbon atoms and therefore possesses a permanent positive charge.
  • the quaternary organic amine is at the same time the cationogenic constituent of the conditioner, the same being both source of the monoalkylsulfate anion and / or monoalkylsulfonate anion and source of the corrosive deletion suppressing quaternary organic amine and the ionic freight in the aqueous composition (A) thus can be reduced to a minimum.
  • the quaternary organic amines may also be a structural component of polymeric compounds, although in the context of the present invention preferably such quaternary organic amines are included in the aqueous composition whose weight average molecular weight M w is less than 5,000 g / mol.
  • a quaternary organic amine contained in the aqueous composition (A) is a heterocycle having at least one nitrogen heteroatom of the following structural formula (I):
  • radicals R 1 , R 2 and R 3 which are each selected from hydrogen, branched or unbranched aliphatics having not more than 6 carbon atoms or the radical - (CR 4 R 4 ) x- [Z (R 4 ) ( pi) - (CR 4 R 4 ) y] n Z (R 4 ) p , wherein each Z is selected from oxygen or nitrogen and p in the case where Z is nitrogen, takes the value 2 and otherwise equals 1 and x and y respectively natural numbers from 1 to 4 and n as well is a natural number from 0 to 4 and R 4 is selected from hydrogen or branched or unbranched aliphatics having not more than 6 carbon atoms, with the proviso that at least one of R 2 or R 3 is not selected from hydrogen;
  • Y as the ring-constituting divalent radical having not more than 5 bridging atoms, wherein not more than one of carbon atoms
  • Heterobridatom selected from oxygen, nitrogen or sulfur can be bridging atom and the carbon atoms in turn independently of one another with radicals R 1 or such radicals substituted, via which a Anellierung of aromatic homocycles having not more than 6 carbon atoms is realized.
  • the quaternary organic amine is represented by such heterocycles having the backbone of imidazole, imidazoline, pyrimidine, purine and / or quinazoline.
  • the heterocycle according to the structural formula (I) be used as
  • quaternary organic amines which is selected from 1, 2,3-trimethylimidazolium, 1-methyl-3-methylimidazolium,
  • the counterions to the quaternary organic amine are, in particular, the anions for which the conditioner is intended to be a source, ie anions selected from monoalkyl sulfates and monoalkyl sulfonates and the further preferred representatives, which have already been specified in the context of the conditioner , and therefore are also preferred in this aspect of the present invention.
  • the proportion of the quaternary organic amine in the aqueous composition (A) is at least 0.05 g / kg, preferably at least 0.2 g / kg, more preferably at least 0.4 g / kg, however
  • step i) preferably not greater than 5 g / kg, more preferably not greater than 10 g / kg. Above 10 g / kg, even if the conditioning in step i) is followed by a rinsing step, no further suppression of corrosive softening by coating composition is observed, so that any amount of quaternary organic amine beyond this would be used uneconomically in the process according to the invention.
  • the pH of the aqueous composition (A) in step i) can be chosen freely as far as possible and is usually in the range from 2 to 14, preferably above 3.0, more preferably above 4.0, particularly preferably above 5, 0, but preferably below 12.0, more preferably below 10.0, and most preferably below 8.0.
  • the aqueous composition (A) may contain further components according to the invention. In addition to the pH-regulating substances can do this too
  • composition (A) having a cleaning action be surface-active substances whose use in a composition (A) having a cleaning action is preferred.
  • aqueous composition (A) contains a quantity of iron ions which, when in contact with the zinc surfaces, causes a thin coating of iron there, thereby additionally contributing to the standardization of the corrosion protection in the process according to the invention is accessible in particular for surfaces of the material iron.
  • a Such icing can, according to the teaching of WO 2008135478 A1 in an acidic medium, preferably in the presence of a reducing agent or according to the teaching of
  • the aqueous composition (A) in step i) of the process according to the invention is less than 0.5 g / kg, more preferably less than 0.1 g / kg, particularly preferably less than 0.05 g / kg contains dissolved and / or dispersed organic polymers containing no quaternary organic amines, as previously associated with the positive effect on the ligation of the corrosive
  • Conditioner or in a preferred embodiment of the present invention additionally contain quaternary organic amines in competition and thereby counteracts the respective desired technical effect.
  • quaternary organic amines in competition and thereby counteracts the respective desired technical effect.
  • Organic polymer dissolved or dispersed in the context of the invention has an average particle diameter of less than 1 ⁇ m in the aqueous phase.
  • the mean particle diameter can according to ISO 13320: 2009 means
  • the aqueous composition (A) does not contain any components in an amount that can do so during the conditioning step i)
  • a conversion layer in the course of the conditioning in step i) of the method according to the invention is present when a cover layer is produced wet-chemically on the respective surface of the metallic material, the phosphates, oxides and / or hydroxides of elements of the titanium group, vanadium group and or chromium group or phosphates of the elements calcium, iron and / or zinc in a layer of at least 5 mg / m 2 based on the respective subgroup element or of at least 50 mg / m 2 drawn on the element phosphorus.
  • Corresponding subgroup elements can be determined quantitatively by X-ray fluorescence analysis (XRF), while the layer coverage with respect to the element phosphorus can be determined quantitatively by pickling the surfaces of the metallic materials in aqueous 5% by weight OO 3 and subsequent atomic emission spectroscopy (ICP-OES).
  • XRF X-ray fluorescence analysis
  • ICP-OES atomic emission spectroscopy
  • An inventive method is to prevent the formation of a
  • Conversion layer on the surfaces of the metallic materials of the component preferably characterized in that the aqueous composition (A) in step i) each less than 0.005 g / kg, more preferably in each case less than
  • Composition (A) less than 0.05 g / kg, more preferably less than
  • total fluoride is in a TISAB buffered aliquot of the aqueous
  • composition (A) determined with a fluoride-sensitive electrode at 20 ° C (TISAB: “Total Lonic Strength Adjustment Buffer”), where the volume-related
  • the TISAB buffer is prepared by dissolving 58 g NaCl, 1 g
  • an amount of active components sufficient to form a conversion layer should be present in the acidic aqueous composition (B).
  • the aqueous composition (B) in step ii) preferably at least 0.01 g / kg, more preferably at least 0.05 g / kg, particularly preferably at least 0.1 g / kg of water-soluble compounds of the elements Zr , Ti or Si based on the respective element Zr, Ti or Si.
  • such compounds according to of the present invention are considered to be water-soluble if their solubility in deionized water ( ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1 ) is at least 1 g / L at 20 ° C.
  • the total content of these compounds based on the elements Zr, Ti and Si is preferably not greater than 0.5 g / kg, since higher contents usually do not further improve the anti-corrosive properties of the conversion layer, but due to the higher deposition kinetics make it difficult to control the layer support with respect to these elements ,
  • fluorine-free water-soluble compounds of the elements Zr, Ti or Si in the aqueous composition (B) are also suitable for achieving a sufficient conversion of the compounds
  • Particularly preferred representatives are (NH 4 ) 2Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2, ZrO (NO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ) or silanes having at least one covalent Si-C bond.
  • step ii) for effecting the conversion of the surfaces of the metallic materials of the components can be dispensed with in the present inventive method due to the conditioning in step i). Accordingly, such methods
  • the proportion of free fluoride in the aqueous composition (B) with increasing preference is less than 0.05 g / kg, 0.01 g / kg, 0.001 g / kg and 0.0001 g / kg and whole particularly preferably no free fluoride is contained.
  • Composition (B) with increasing preference less than 0.05 g / kg, 0.02 g / kg, 0.01 g / kg, 0.001 g / kg and 0.0001 g / kg, and most preferably no fluoride is included.
  • the proportion of free fluoride and the total content of fluorides can analogously to the procedure for determining the same parameters in the aqueous
  • Composition (A) can be determined.
  • the aqueous composition (B) in step ii) copper ions are contained.
  • the aqueous composition (B) in step ii) copper ions are contained.
  • Composition (B) therefore additionally water-soluble compounds which are a source of copper ions, preferably in the form of water-soluble salts, for example copper sulfate, copper nitrate and copper acetate.
  • water-soluble salts for example copper sulfate, copper nitrate and copper acetate.
  • the content of copper of water-soluble compounds in the aqueous composition (B) is preferably at least 0.001 g / kg, more preferably at least 0.005 g / kg.
  • the content of copper ions is preferably not above 0.1 g / kg, more preferably not above 0.05 g / kg, otherwise the deposition of elemental copper begins to dominate over the conversion layer formation.
  • the pH of the aqueous composition (B) is preferably in the acidic range, more preferably in the range of 2.0 to 5.0, particularly preferably in the range of 2.5 to 3.5.
  • the aqueous composition (B) contains nitrate ions as an accelerator of the conversion layer formation, wherein the proportion of nitrate ions is preferably at least 0.5 g / kg, but for reasons of economy preferably does not exceed 4 g / kg.
  • the success of the invention occurs largely independently of the performance of one of the conditioning in step i) immediately following rinsing and / or drying step. Differences in the performance of the process caused by an intermediate rinsing step can be regularly absorbed by a moderate increase in the concentration of conditioner and / or quaternary organic amine contained in the aqueous composition (A).
  • the general suitability of the method to solve the problem underlying the invention remains, in any case, from the implementation of a between the Process steps i) and ii) rinsing and / or drying step unaffected.
  • a rinsing step according to the invention is always the removal of water-soluble residues, not firmly adhering chemical compounds and loose solid particles from the component to be treated, which consists of a previous wet-chemical
  • Treatment step are removed with the adhesive on the component wet film, by means of a water-based liquid medium.
  • the water was based
  • Liquid medium contains no chemical components that have a significant surface coverage of the components made of metallic materials
  • Square meters of the rinsed surfaces preferably at least 1 milligram per square meter of the rinsed surfaces, depleted of these components relative to the particular element or polymeric organic compound, without taking into account gains from carryover and losses due to removal of wet films adhering to the component.
  • a drying step is any method step in which the provision and use of technical means is intended to dry the aqueous liquid film adhering to the surface of the component, in particular by supplying thermal energy or impressing an air flow.
  • the components that are treated in the method according to the invention at least partially made of metallic materials.
  • Preferred metallic materials for which an improvement in the properties of the conversion layer as a lacquer adhesion base is clearly evident are iron and alloys of iron, in particular steel.
  • alloys of iron are materials which are formed by at least 50 at.% Of the respective material of iron atoms.
  • step ii) is preferably followed by the application of an organic coating, especially a powder coating or dip coating, which in turn is preferably an electrodeposition paint.
  • an organic coating especially a powder coating or dip coating, which in turn is preferably an electrodeposition paint.
  • a rinsing step preferably a rinsing step, but more preferably no drying step.
  • the component at least partially surfaces of the materials iron and / or steel, preferably at least 50%, more preferably at least 80% of the surface of the component, the surfaces of metallic materials, from surfaces of the materials iron and / or steel are formed.
  • phosphated may be treated in the process according to the invention.
  • the component has surfaces of the materials zinc and / or galvanized steel
  • same surfaces be treated with a thin amorphous layer containing iron, so that the surfaces of these materials have an equally effective conditioning in step i ) of the method according to the invention, as is commonly found for the surfaces of the materials iron and / or steel.
  • a particularly effective icing of the surfaces of zinc and / or galvanized steel is described in the published patent applications WO 201 1098322 A1 and WO 2008135478 A1 as a wet-chemical method, which in an equivalent manner immediately before the execution of the
  • Method step i) according to the invention can be used.
  • Zinc and / or galvanized steel it is preferred that the surfaces of the Component, which are made of these materials, an iron occupancy of at least 20 mg / m 2 , but preferably not more than 150 mg / m 2 have.
  • steel sheets are subjected to a multi-stage process for corrosion-protective pretreatment.
  • the suitability of such pretreated and provided with a paint layer metal sheets to represent a good Lackhaftground is tested in a test according to DIN EN ISO 4628-8 for corrosive Abstaltung.
  • composition containing a predetermined amount of a "conditioner” in deionized water ( ⁇ ⁇ 1 ⁇ 1 ) without further addition of pH-changing substances;
  • the respective sheet was first rinsed with deionized water ( ⁇ ⁇ ⁇ 1 ) at 20 ° C and then coated with a cathodic dip coating and dried at 180 ° C.
  • Conversion treatment based on a fluoride-free composition in step (D) can not be realized reproducibly a coating layer in the range of 0-20 mg / m 2 of zirconium (No. 1).
  • conditioning on the basis of a pretreatment with an aqueous solution containing polyvinylpyrollidone (No. 2) fails because the conversion layer formation is neither increased nor reproducible overall. Only the addition of sodium methyl sulfate causes with increasing concentration a significant conversion of the steel surfaces, so that a usually sufficient for a good corrosion protection and Lackhaftgrund coating weight in the range of 15-25 mg / m 2 is easily achieved (No.3).

Abstract

The invention relates to a multi-step process for the anti-corrosive pretreatment of components which consist of metallic materials. The components are first subjected to a conditioning wet-chemical treatment with an aqueous composition (A) that contains a conditioner and then to an additional wet-chemical treatment based on water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and/or Si, in the course of which treatment a corresponding conversion of the surfaces of the metallic materials takes place, said treatment providing an anti-corrosive primer for additionally applied organic coatings.

Description

Konditionierung vor einer Konversionsbehandlung von Metalloberflächen  Conditioning before a conversion treatment of metal surfaces
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von aus metallischen Werkstoffen gefertigten Bauteilen, bei dem auf eine konditionierende nasschemische Behandlung mit einer wässrigen Zusammensetzung (A) enthaltend einen Konditionierer eine weitere nasschemische Behandlung auf Basis wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Si folgt, in deren Verlauf eine entsprechende Konversion der Oberflächen der metallischen Werkstoffe stattfindet, die einen korrosionsschützenden Haftgrund für zusätzlich aufgebrachte organische The present invention relates to a multi-stage process for the corrosion-protective pretreatment of components made of metallic materials, wherein on a conditioning wet-chemical treatment with an aqueous composition (A) containing a conditioner, a further wet-chemical treatment based on water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si follows, in the course of which a corresponding conversion of the surfaces of the metallic materials takes place, which is a corrosion-protecting primer for additionally applied organic
Beschichtungen vermittelt. Coatings mediated.
Die Konversionsbehandlung metallischer Oberflächen zur Bereitstellung eines vor Korrosion schützenden Überzuges auf Basis wässriger Zusammensetzungen enthaltend wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Si ist ein in der Patentliteratur extensiv beschriebenes technisches Gebiet. Zur Verbesserung der Eigenschaftsprofils derartiger Konversionsbehandlungen hinsichtlich Korrosionsschutz und Vermittlung einer hinreichenden Lackhaftung sind vielfältige Varianten einer solchen Metallvorbehandlung bekannt, die entweder auf die Zusammensetzung der die Konversion bewirkenden Agentien abzielen oder auf im unmittelbaren Kontext der Konversionsbehandlung weitere nasschemische Behandlungsschritte zurückgreifen. The conversion treatment of metallic surfaces to provide a corrosion-protective coating based on aqueous compositions containing water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si is a technical field extensively described in the patent literature. To improve the property profile of such conversion treatments in terms of corrosion protection and imparting sufficient paint adhesion, various variants of such metal pretreatment are known, which either aim at the composition of the conversion-causing agents or resort to further wet-chemical treatment steps in the immediate context of the conversion treatment.
Die EP 1 455 002 A1 beschreibt beispielsweise, dass es für Konversionsbehandlung mittels zuvor beschriebener Zusammensetzungen, die zusätzlich Fluorid-Ionen als komplexierendes und die Metalloberflächen beizendes Agens enthalten, vorteilhaft ist, wenn zur Reduzierung des Fluorid-Anteils in der Konversionsschicht der eigentlichen nasschemischen Behandlung eine wässrige Spüle enthaltend basisch reagierende Verbindungen unmittelbar nachfolgt oder ein Trocknungsschritt nachgelagert ist. Alternativ dient der Reduzierung des Fluorid-Gehaltes in der Konversionsschicht der Zusatz bestimmter Kationen ausgewählt aus Calcium, Magnesium, Zink, Kupfer oder aus Silizium enthaltenden Verbindungen zur die Konversion der Oberfläche herbeiführenden EP 1 455 002 A1 describes, for example, that it is advantageous for conversion treatment by means of previously described compositions which additionally contain fluoride ions as complexing agent and metal-oxide-containing agent to reduce the fluoride content in the conversion layer of the actual wet-chemical treatment aqueous sink containing basic compounds immediately following or a drying step is downstream. Alternatively, the reduction of the fluoride content in the conversion layer serves the addition of certain cations selected from calcium, magnesium, zinc, copper or silicon-containing compounds for the conversion of the surface inducing
Zusammensetzung. Bezüglich weiterer Anpassungen des Verfahrensablaufs bei der Verwendung von Fluorid- lonen und wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti enthaltenden Agentien zur Konversionsbehandlung lehrt die WO 201 1012443 A1 eine nachgelagerte wässrige Spüle enthaltend organische Verbindungen, die aromatische Heterozyklen mit zumindest einem Stickstoff-Heteroatom aufweisen. Composition. With regard to further adaptations of the process sequence in the use of fluoride ions and water-soluble compounds of the elements Zr and / or Ti containing conversion treatment agents, WO 201 1012443 A1 teaches a downstream aqueous sink containing organic compounds having aromatic heterocycles with at least one nitrogen heteroatom ,
Gegenüber diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe, die korrosionsschützende Eigenschaften von Konversionsschichten auf verschiedenen Metallsubstraten erhältlich durch Vorbehandeln mit Zusammensetzungen wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Si weiter zu vereinheitlichen und insbesondere auf den Compared to this prior art, the object was to further unify the anti-corrosive properties of conversion layers on various metal substrates obtainable by pretreatment with compositions of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si and in particular to the
Stahloberflächen zu verbessern. Hierbei sollen insbesondere die durchschnittlichen Unterwanderungswerte in der korrosiven Delamination nach Lackschichtaufbau verbessert werden. In einem Teilaspekt soll die Vorbehandlung aus umwelthygienischen Gründen weitestgehend ohne die Anwesenheit von Fluoriden erfolgen. Eine To improve steel surfaces. Here, in particular, the average undermigration values in the corrosive delamination after coating layer build-up should be improved. In one aspect, the pretreatment for environmental health reasons should be largely without the presence of fluorides. A
Vorbehandlungsmethode nach der vorliegenden Erfindung muss daher, um diesen Teilaspekt verwirklichen zu können, auch in Abwesenheit von Fluoriden eine homogene und vollständige Konversion der sogenannten„freien Metalloberfläche" also der entfetteten, gereinigten und lediglich die natürliche Oxidschicht aufweisenden Pretreatment method according to the present invention must, therefore, in order to realize this aspect, even in the absence of fluorides, a homogeneous and complete conversion of the so-called "free metal surface" so the degreased, purified and having only the natural oxide layer
Metalloberfläche bewirken. Weiterhin soll bei identischen Verfahrensbedingungen eine geringe Varianz in der Konversionsschicht resultieren, also verfahrenstechnisch eine bestimmte Konversion zuverlässig erzielt werden können. Hinsichtlich der Anwendung auf verschiedenen Metallsubstraten ist insbesondere eine optimale Korrosionsschutzwirkung von solchen Verbundkonstruktionen mittels einer entsprechenden nasschemischen Vorbehandlung erwünscht, die neben Oberflächen des Werkstoffes Eisen und/oder Stahl auch Oberflächen zumindest eines der Werkstoffe Zink, verzinkter Stahl und/oder Aluminium aufweisen. Effect metal surface. Furthermore, under identical process conditions, a small variance in the conversion layer should result, ie a certain conversion can be reliably achieved in terms of process engineering. With regard to the application to various metal substrates in particular an optimal corrosion protection effect of such composite structures by means of a corresponding wet-chemical pretreatment is desired, which in addition to surfaces of the material iron and / or steel and surfaces of at least one of the materials zinc, galvanized steel and / or aluminum.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein mehrstufiges Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von zumindest teilweise aus metallischen Werkstoffen gefertigten This object is achieved by a multi-stage process for corrosion-protective pretreatment of at least partially made of metallic materials
Bauteilen, bei dem zunächst Components in which initially
i) zumindest ein Teil der Oberflächen des Bauteils, die von den metallischen i) at least part of the surfaces of the component other than the metallic ones
Werkstoffen gebildet werden, mit einer wässrigen Zusammensetzung (A) enthaltend einen Konditionierer, der eine Quelle für Anionen ausgewählt aus Monoalkylsulfaten, und/oder Monoalkylsulfonaten darstellt, und anschließend Materials comprising an aqueous composition (A) containing a conditioner which is a source of anions selected from monoalkyl sulfates, and / or monoalkyl sulfonates, and subsequently
ii) zumindest derselbe Teil der Oberflächen des Bauteils, die von den metallischen Werkstoffen gebildet werden, mit oder ohne dazwischenliegendem Spül- und/oder Trocknungsschritt mit einer wässrigen Zusammensetzung (B) enthaltend ein oder mehrere wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Si in Kontakt gebracht wird. ii) at least the same part of the surfaces of the component formed by the metallic materials, with or without intermediate rinsing and / or drying step with an aqueous composition (B) containing one or more water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si is brought into contact.
Die gemäß vorliegender Erfindung behandelten Bauteile können alle beliebig geformten und ausgestalteten räumlichen Gebilde sein, die einem Fabrikationsprozess entstammen, insbesondere auch Halbzeuge wie Bänder, Bleche, Stangen, Rohre, etc. und The treated according to the present invention components can be any arbitrarily shaped and designed spatial structures that originate from a fabrication process, in particular also semi-finished products such as strips, sheets, rods, tubes, etc. and
Verbundkonstruktionen zusammengefügt aus vorgenannten Halbzeugen. Composite structures assembled from the aforementioned semi-finished products.
Erfindungsgemäß wird im ersten Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Behandlung mit der wässrigen Zusammensetzung (A) enthaltend den Konditionierer durchgeführt. Diese Behandlung bewirkt, dass im Zuge der nasschemischen Behandlung mit einer wässrigen Zusammensetzung (B) eine hinreichende und homogene According to the invention, in the first step i) of the process according to the invention, a treatment is carried out with the aqueous composition (A) containing the conditioner. This treatment causes, in the course of the wet-chemical treatment with an aqueous composition (B), a sufficient and homogeneous
Schichtauflage bezüglich der Elemente Zr, Ti und/oder Si erzielt wird, so dass eine Konversion der Metalloberflächen des Bauteils effektiv vollzogen wird, die einen potentiell guten Lackhaftgrund bereitstellt. Insbesondere auf Stahloberflächen wird im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens eine reproduzierbare Schichtauflage bezüglich der Elemente Zr, Ti und/oder Si erzielt, die die Grundlage für eine effektive Unterdrückung der korrosiven Unterwanderung an Defekten in einer zusätzlich aufgebrachten Coating is achieved with respect to the elements Zr, Ti and / or Si, so that a conversion of the metal surfaces of the component is effectively carried out, which provides a potentially good Lackhaftgrund. In particular, on steel surfaces is achieved in the course of the inventive method, a reproducible layer support with respect to the elements Zr, Ti and / or Si, which is the basis for effective suppression of corrosive infiltration of defects in an additionally applied
Lackbeschichtung darstellt. Represents paint coating.
Insoweit vorliegend im Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Anwesenheit eines Konditionierers die Rede ist, so sind ausschließlich solche chemische Verbindungen umfasst, die in Wasser in Anionen ausgewählt aus Monoalkylsulfaten und/oder Insofar as in the present case in step i) of the method according to the invention of the presence of a conditioner is mentioned, so are only those chemical compounds comprising selected in water in anions of monoalkyl sulfates and / or
Monoalkylsulfonaten zu dissozieren vermögen oder selbige Anionen in die wässrige Phase abgeben können und somit eine Quelle für diese Anionen darstellen. Der in der wässrigen Zusammensetzung (A) im Schritt i) enthaltene Konditionierer liegt daher vorzugsweise in Wasser gelöst und/oder dispergiert vor. Ein im Sinne der Erfindung in Wasser gelöster oder dispergierter Konditionierer nimmt in der wässrigen Phase einen mittleren Teilchendurchmesser von weniger als 1 μηη ein. Der mittlere Teilchendurchmesser kann dabei gemäß ISO 13320:2009 mittels Laserlichtbeugung aus kumulativen Partikelgrößeverteilungen als sogenannter D50-Wert unmittelbar in der wässrigen Zusammensetzung (A) bei 20 °C bestimmt werden. Monoalkylsulfonaten able to dissociate or selbige anions can give off in the aqueous phase and thus represent a source of these anions. The conditioner contained in the aqueous composition (A) in step i) is therefore preferably dissolved and / or dispersed in water. A conditioner dissolved or dispersed in water according to the invention takes in the aqueous phase an average particle diameter of less than 1 μm. The middle one Particle diameter can be determined according to ISO 13320: 2009 by means of laser light diffraction from cumulative particle size distributions as a so-called D50 value directly in the aqueous composition (A) at 20 ° C.
Der Konditionierer ist in der wässrigen Zusammensetzung (A) vorzugsweise ausgewählt aus Salzen von Monoalkylsulfaten und/oder Monoalkylsulfonaten, besonders bevorzugt aus Salzen von Monoalkylsulfaten, jeweils vorzugsweise mit nicht mehr als 5 The conditioner in the aqueous composition (A) is preferably selected from salts of monoalkyl sulfates and / or monoalkyl sulfonates, more preferably salts of monoalkyl sulfates, each preferably not more than 5
Kohlenstoffatomen im Alkylrest, und besonders bevorzugt ausgewählt aus Salzen von Methylsulfat und/oder Ethylsulfat sowie den entsprechenden Säuren. Bevorzugte Salze sind insbesondere Salze der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle sowie das entsprechende Ammoniumsalz und/oder Salze quartärer organischer Amine, insbesondere bevorzugt sind die entsprechenden Salze quartärer organischer Amine. Carbon atoms in the alkyl radical, and particularly preferably selected from salts of methyl sulfate and / or ethyl sulfate and the corresponding acids. Preferred salts are in particular salts of alkali metals and / or alkaline earth metals and the corresponding ammonium salt and / or salts of quaternary organic amines, particular preference is given to the corresponding salts of quaternary organic amines.
Ferner hat sich herausgestellt, dass es erfindungsgemäß generell vorteilhaft ist, wenn der Anteil des Konditionierers berechnet als äquivalente Menge an S04 vorzugsweise zumindest 0,05 g/kg, besonders bevorzugt zumindest 0,2 g/kg, insbesondere bevorzugt zumindest 0,4 g/kg beträgt, jedoch vorzugsweise nicht größer als 5 g/kg, besonders bevorzugt nicht größer als 3 g/kg jeweils bezogen auf die wässrige Zusammensetzung (A) ist. Oberhalb von 5 g/kg wird, auch wenn der Konditionierung im Schritt i) ein Spülschritt folgt, keine weitere Erhöhung oder Vergleichmäßigung der Konversionsschichtbildung im Schritt ii) bewirkt, so dass jede darüberhinausgehende Menge des Konditionierers im erfindungsgemäßen Verfahren unwirtschaftlich eingesetzt wäre. Furthermore, it has been found that it is generally advantageous according to the invention if the proportion of the conditioner calculated as the equivalent amount of SO 4 is preferably at least 0.05 g / kg, more preferably at least 0.2 g / kg, particularly preferably at least 0.4 g / kg, but preferably not greater than 5 g / kg, more preferably not greater than 3 g / kg, based in each case on the aqueous composition (A). Above 5 g / kg, even if the conditioning in step i) is followed by a rinsing step, no further increase or homogenization of the conversion layer formation in step ii) is effected, so that any amount of conditioner beyond this would be used uneconomically in the process according to the invention.
Die Anwesenheit von quartären organischen Aminen erhöht überraschenderweise die Eignung der im Schritt ii) aufgebrachten Konversionsbeschichtung ein guter Surprisingly, the presence of quaternary organic amines increases the suitability of the conversion coating applied in step ii)
Lackhaftgrund zu sein. Außerdem wird im Schritt ii) eine weitere Beschleunigung der Konversionsschichtbildung beobachtet, die für einen guten Korrosionsschutz erforderlich ist. Konsequenterweise enthält die wässrige Zusammensetzung (A) im Schritt i) in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest auch ein quartäres organisches Amin. Ein quartäres organisches Amin enthält im Kontext der vorliegenden Erfindung zumindest ein Stickstoffatom, das ausschließlich kovalente Bindungen mit Kohlenstoffatomen aufweist und daher eine permanente positive Ladung besitzt. In diesem Zusammenhang hat es sich als bevorzugt herausgestellt, wenn das quartäre organische Amin zugleich der kationogene Bestandteil des Konditionierers ist, selbiger damit sowohl Quelle für das Monoalkylsufat-Anion und/oder Monoalkylsulfonat- Anion als auch Quelle für das die korrosive Enthaftung unterdrückende quartäre organische Amin ist und die lonenfracht in der wässrigen Zusammensetzung (A) somit auf ein Minimum reduziert werden kann. Lackhaftgrund to be. In addition, in step ii) a further acceleration of the conversion layer formation is observed, which is necessary for a good corrosion protection. Consequently, the aqueous composition (A) in step i) in a preferred embodiment of the process according to the invention also contains at least one quaternary organic amine. A quaternary organic amine in the context of the present invention contains at least one nitrogen atom which has exclusively covalent bonds with carbon atoms and therefore possesses a permanent positive charge. In this context, it has been found preferable if the quaternary organic amine is at the same time the cationogenic constituent of the conditioner, the same being both source of the monoalkylsulfate anion and / or monoalkylsulfonate anion and source of the corrosive deletion suppressing quaternary organic amine and the ionic freight in the aqueous composition (A) thus can be reduced to a minimum.
Die quartären organischen Amine können auch struktureller Bestandteil polymerer Verbindungen sein, obwohl im Kontext der vorliegenden Verbindung bevorzugt solche quartären organischen Amine in der wässrigen Zusammensetzung enthalten sind, deren gewichtsmittlere Molmasse Mw kleiner als 5.000 g/mol ist. The quaternary organic amines may also be a structural component of polymeric compounds, although in the context of the present invention preferably such quaternary organic amines are included in the aqueous composition whose weight average molecular weight M w is less than 5,000 g / mol.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass insbesondere Heterozyklen mit zumindest einem Furthermore, it has been found that especially heterocycles with at least one
Stickstoff-Heteroatom, das ausschließlich kovalente Bindungen mit Kohlenstoffatomen aufweist, geeignete quartäre organische Amine darstellen, so dass diese in einem erfindungsgemäßen Verfahren als Bestandteil der wässrigen Zusammensetzung (A) bevorzugt sind. Nitrogen heteroatom having exclusively covalent bonds with carbon atoms, suitable quaternary organic amines, so that they are preferred in a method according to the invention as part of the aqueous composition (A).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein in der wässrigen Zusammensetzung (A) enthaltenes quartäres organisches Amin ein Heterozyklus mit zumindest einem Stickstoff- Heteroatom folgender Strukturformel (I): In a preferred embodiment, a quaternary organic amine contained in the aqueous composition (A) is a heterocycle having at least one nitrogen heteroatom of the following structural formula (I):
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mit den Resten R1, R2 und R3, die jeweils ausgewählt sind aus Wasserstoff, verzweigten oder unverzweigten Aliphaten mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen oder dem Rest -(CR4R4)x-[Z(R4)(p-i)-(CR4R4)y]n-Z(R4)p, wobei Z jeweils ausgewählt ist aus Sauerstoff oder Stickstoff und p für den Fall, dass Z Stickstoff ist, den Wert 2 annimmt und anderenfalls gleich 1 ist und x und y jeweils natürliche Zahlen von 1 bis 4 und n ebenfalls eine natürliche Zahl von 0 bis 4 ist und R4 ausgewählt ist aus Wasserstoff oder verzweigten oder unverzweigten Aliphaten mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen, mit der Maßgabe, dass zumindest einer der Reste R2 oder R3 nicht ausgewählt ist aus Wasserstoff; with the radicals R 1 , R 2 and R 3 , which are each selected from hydrogen, branched or unbranched aliphatics having not more than 6 carbon atoms or the radical - (CR 4 R 4 ) x- [Z (R 4 ) ( pi) - (CR 4 R 4 ) y] n Z (R 4 ) p , wherein each Z is selected from oxygen or nitrogen and p in the case where Z is nitrogen, takes the value 2 and otherwise equals 1 and x and y respectively natural numbers from 1 to 4 and n as well is a natural number from 0 to 4 and R 4 is selected from hydrogen or branched or unbranched aliphatics having not more than 6 carbon atoms, with the proviso that at least one of R 2 or R 3 is not selected from hydrogen;
mit Y als ringkonstituierenden divalenten Rest, der nicht mehr als 5 Brückenatome aufweist, wobei nicht mehr als ein von Kohlenstoffatomen verschiedenes  with Y as the ring-constituting divalent radical having not more than 5 bridging atoms, wherein not more than one of carbon atoms
Heterobrückenatom ausgewählt aus Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel Brückenatom sein kann und die Kohlenstoffatome wiederum unabhängig voneinander mit Resten R1 oder solchen Resten substituiert vorliegen, über die eine Anellierung aromatischer Homocyclen mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen realisiert ist. Heterobridatom selected from oxygen, nitrogen or sulfur can be bridging atom and the carbon atoms in turn independently of one another with radicals R 1 or such radicals substituted, via which a Anellierung of aromatic homocycles having not more than 6 carbon atoms is realized.
Grundsätzlich hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass das quartäre organische Amin durch solche Heterozyklen vertreten wird, die das Grundgerüst des Imidazols, Imidazolins, Pyrimidins, Purins und/oder Chinazolins aufweisen. In diesem Zusammenhang ist demnach bevorzugt, dass der Heterozyklus gemäß der Strukturformel (I) als In principle, it has proven advantageous that the quaternary organic amine is represented by such heterocycles having the backbone of imidazole, imidazoline, pyrimidine, purine and / or quinazoline. In this connection, it is therefore preferred that the heterocycle according to the structural formula (I) be used as
ringkonstituierenden divalenten Rest Y solche Substituenten aufweist, die ausgewählt sind aus Ethylen, Ethendiyl, 1 ,3-Propandiyl, 1 ,3-Propendiyl, 1 ,4-Butandiyl, 1 ,4-Butendiyl, 1 ,4-Butadiendiyl, -CH=N-, -CH2-NH-, (N,N-dimethylen)amin, (N-methylen-N- methylyliden)amin, besonders bevorzugt aus Ethendiyl, 1 ,4-Butadiendiyl, -C=N- oder (N- methylen-N-methylyliden)amin, ganz besonders bevorzugt aus Ethendiyl oder -C=N- und insbesondere bevorzugt aus Ethendiyl, wobei jeweils kovalent an Kohlenstoffatome gebundener Wasserstoff substituiert sein kann durch die übrigen Vertreter des Restes R1 gemäß der allgemeinen Strukturformel (I). ring-constituting divalent radical Y has such substituents selected from ethylene, ethenediyl, 1, 3-propanediyl, 1, 3-Propendiyl, 1, 4-butanediyl, 1, 4-butenediyl, 1, 4-butadiendiyl, -CH = N -, -CH 2 -NH-, (N, N-dimethylene) amine, (N-methylene-N-methyllyliden) amine, more preferably from ethenediyl, 1, 4-butadiendiyl, -C = N- or (N-methylene N-methyllyliden) amine, most preferably from ethenediyl or -C = N- and particularly preferably from etendiyl, wherein each hydrogen covalently bonded to carbon atoms may be substituted by the remaining representatives of the radical R 1 according to the general structural formula (I).
Als besonders vorteilhaft haben sich solche quartären organischen Amine erwiesen, die ausgewählt ist aus 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1 -Methyl-3-methylimidazolium, Particularly advantageous are those quaternary organic amines have been found which is selected from 1, 2,3-trimethylimidazolium, 1-methyl-3-methylimidazolium,
1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1 -lsopropyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-isopropyl-3-methylimidazolium,
1-Propyl-3-methylimidazolium, 1 -(n-butyl)-3-methylimidazolium, 1-propyl-3-methylimidazolium, 1- (n-butyl) -3-methylimidazolium,
1-(lsobutyl)-3-methylimidazolium, 1-Methoxy-3-methylimidazolium, 1- (isobutyl) -3-methylimidazolium, 1-methoxy-3-methylimidazolium,
1-Ethoxy-3-methylimidazolium, 1-Propoxy-3-methylimidazolium, besonders bevorzugt aus 1 ,2,3-Trimethylimidazolium. Als Gegenion zum quartären organischen Amin kommen, wie bereits zuvor erörtert, insbesondere die Anionen in Betracht, für die der Konditionierer eine Quelle darstellen soll, sprich Anionen ausgewählt aus Monoalkylsulfaten und Monoalkylsulfonaten sowie die hierzu weiter bevorzugten Vertreter, die bereits im Kontext des Konditionierers spezifiziert wurden, und daher auch in diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind. 1-ethoxy-3-methylimidazolium, 1-propoxy-3-methylimidazolium, more preferably from 1, 2,3-trimethylimidazolium. As discussed above, the counterions to the quaternary organic amine are, in particular, the anions for which the conditioner is intended to be a source, ie anions selected from monoalkyl sulfates and monoalkyl sulfonates and the further preferred representatives, which have already been specified in the context of the conditioner , and therefore are also preferred in this aspect of the present invention.
Erfindungsgemäß ist es generell vorteilhaft, wenn der Anteil des quartären organischen Amins an der wässrigen Zusammensetzung (A) zumindest 0,05 g/kg, vorzugsweise zumindest 0,2 g/kg, besonders bevorzugt zumindest 0,4 g/kg beträgt, jedoch According to the invention, it is generally advantageous if the proportion of the quaternary organic amine in the aqueous composition (A) is at least 0.05 g / kg, preferably at least 0.2 g / kg, more preferably at least 0.4 g / kg, however
vorzugsweise nicht größer als 5 g/kg, besonders bevorzugt nicht größer als 10 g/kg ist. Oberhalb von 10 g/kg wird, auch wenn der Konditionierung im Schritt i) ein Spülschritt folgt, keine weitere Unterdrückung der korrosiven Enthärtung nach Lackaufbau beobachtet, so dass jede darüberhinausgehende Menge des quartären organischen Amins im erfindungsgemäßen Verfahren unwirtschaftlich eingesetzt wäre. preferably not greater than 5 g / kg, more preferably not greater than 10 g / kg. Above 10 g / kg, even if the conditioning in step i) is followed by a rinsing step, no further suppression of corrosive softening by coating composition is observed, so that any amount of quaternary organic amine beyond this would be used uneconomically in the process according to the invention.
Der pH-Wert der wässrigen Zusammensetzung (A) im Schritt i) kann weitestgehend frei gewählt werden und liegt üblicherweise im Bereich von 2 bis 14, vorzugsweise oberhalb von 3,0, besonders bevorzugt oberhalb von 4,0, insbesondere bevorzugt oberhalb von 5,0, jedoch vorzugsweise unterhalb von 12,0, besonders bevorzugt unterhalb von 10,0 und insbesondere bevorzugt unterhalb von 8,0. The pH of the aqueous composition (A) in step i) can be chosen freely as far as possible and is usually in the range from 2 to 14, preferably above 3.0, more preferably above 4.0, particularly preferably above 5, 0, but preferably below 12.0, more preferably below 10.0, and most preferably below 8.0.
Die wässrige Zusammensetzung (A) kann erfindungsgemäß weitere Komponenten enthalten. Neben den pH-Wert regulierenden Substanzen können dies auch The aqueous composition (A) may contain further components according to the invention. In addition to the pH-regulating substances can do this too
oberflächenaktive Substanzen sein, deren Einsatz in einer Zusammensetzung (A) mit reinigender Wirkung bevorzugt ist. be surface-active substances whose use in a composition (A) having a cleaning action is preferred.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft für die Behandlung von Bauteilen sein, die In addition, it may be beneficial for the treatment of components that
Oberflächen der Werkstoffe Zink und/oder verzinkten Stahl aufweisen, dass die wässrige Zusammensetzung (A) zusätzlich eine Menge an Eisen-Ionen enthält, die bei Kontakt mit den Zinkoberflächen dort eine dünne Schichtauflage an Eisen bewirkt und so zusätzlich zur Vereinheitlichung des Korrosionsschutzes beiträgt, der im erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere für Oberflächen des Werkstoffes Eisen zugänglich ist. Eine solche Vereisenung kann gemäß der Lehre der WO 2008135478 A1 im sauren Milieu vorzugsweise in Anwesenheit eines Reduktionsmittels oder gemäß der Lehre der Surfaces of the materials Zinc and / or galvanized steel have the additional advantage that the aqueous composition (A) contains a quantity of iron ions which, when in contact with the zinc surfaces, causes a thin coating of iron there, thereby additionally contributing to the standardization of the corrosion protection in the process according to the invention is accessible in particular for surfaces of the material iron. A Such icing can, according to the teaching of WO 2008135478 A1 in an acidic medium, preferably in the presence of a reducing agent or according to the teaching of
WO 201 1098322 A1 im alkalischen Milieu vorzugsweise in Anwesenheit von WO 201 1098322 A1 in an alkaline medium, preferably in the presence of
Komplexbildnern und Phosphat-Ionen erfolgen. Complexing agents and phosphate ions take place.
Jedoch ist es bevorzugt, wenn die wässrige Zusammensetzung (A) im Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens insgesamt weniger als 0,5 g/kg, besonders bevorzugt weniger als 0, 1 g/kg, insbesondere bevorzugt weniger als 0,05 g/kg an gelösten und/oder dispergierten organischen Polymeren enthält, die keine quartären organischen Amine, wie zuvor im Zusammenhang mit den sich positiv auf die Unterbindung der korrosiven However, it is preferred if the aqueous composition (A) in step i) of the process according to the invention is less than 0.5 g / kg, more preferably less than 0.1 g / kg, particularly preferably less than 0.05 g / kg contains dissolved and / or dispersed organic polymers containing no quaternary organic amines, as previously associated with the positive effect on the ligation of the corrosive
Enthaftung auswirkenden quartären organischen Aminen beschrieben, darstellen. Enthaftung impacting quaternary organic amines described represent.
Hierdurch wird gewährleistet, dass die Wechselwirkung derartiger Polymere mit den Oberflächen der metallischen Werkstoffe des Bauteils nicht mit derjenigen des This ensures that the interaction of such polymers with the surfaces of the metallic materials of the component does not match that of the
Konditionieres oder der in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzlich enthalten quartären organischen Amine in Konkurrenz tritt und dadurch dem jeweils gewünschten technischen Effekt entgegengewirkt wird. Ein in diesem Conditioner or in a preferred embodiment of the present invention additionally contain quaternary organic amines in competition and thereby counteracts the respective desired technical effect. One in this
Zusammenhang der Erfindung gelöstes oder dispergiertes organisches Polymer nimmt in der wässrigen Phase einen mittleren Teilchendurchmesser von weniger als 1 μηη ein. Der mittlere Teilchendurchmesser kann dabei gemäß ISO 13320:2009 mittels Organic polymer dissolved or dispersed in the context of the invention has an average particle diameter of less than 1 μm in the aqueous phase. The mean particle diameter can according to ISO 13320: 2009 means
Laserlichtbeugung aus kumulativen Partikelgrößeverteilungen als sogenannter D50-Wert unmittelbar in einer wässrigen Zusammensetzung (A) bei 20 °C bestimmt werden. Laser light diffraction from cumulative particle size distributions as a so-called D50 value directly in an aqueous composition (A) at 20 ° C are determined.
In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird auf den Oberflächen der metallischen Bauteile im Schritt i) keine Konversionsschicht erzeugt wird. Demgemäß enthält die wässrige Zusammensetzung (A) keine Komponenten in einer solchen Menge, die es vermögen, während des für die Konditionierung im Schritt i) vorgesehenen In a preferred method according to the invention, no conversion layer is produced on the surfaces of the metallic components in step i). Accordingly, the aqueous composition (A) does not contain any components in an amount that can do so during the conditioning step i)
Zeitraums eine Konversionsschicht auf einer Oberfläche eines metallischen Werkstoff des Bauteils auszubilden. Eine Konversionsschicht im Zuge der Konditionierung im Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt dann vor, wenn auf der jeweiligen Oberfläche des metallischen Werkstoffs eine Deckschicht nasschemisch erzeugt wird, die Phosphate, Oxide und/oder Hydroxide von Elementen der Titan-Gruppe, Vanadium-Gruppe und/oder Chrom-Gruppe oder Phosphate der Elemente Kalzium, Eisen und/oder Zink in einer Schichtauflage von zumindest 5 mg/m2 bezogen auf das jeweilige Nebengruppenelement bzw. von zumindest 50 mg/m2 gezogen auf das Element Phosphor enthält. Die entsprechenden Nebengruppenelemente lassen sich mit Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) quantitativ bestimmen, während die Schichtauflage bezüglich des Elements Phosphor durch Beizen der Oberflächen der metallischen Werkstoffe in wässriger 5 Gew.- % OO3 und anschließender Atomemissionsspektroskopie (ICP-OES) quantitativ bestimmt werden kann. Period form a conversion layer on a surface of a metallic material of the component. A conversion layer in the course of the conditioning in step i) of the method according to the invention is present when a cover layer is produced wet-chemically on the respective surface of the metallic material, the phosphates, oxides and / or hydroxides of elements of the titanium group, vanadium group and or chromium group or phosphates of the elements calcium, iron and / or zinc in a layer of at least 5 mg / m 2 based on the respective subgroup element or of at least 50 mg / m 2 drawn on the element phosphorus. The Corresponding subgroup elements can be determined quantitatively by X-ray fluorescence analysis (XRF), while the layer coverage with respect to the element phosphorus can be determined quantitatively by pickling the surfaces of the metallic materials in aqueous 5% by weight OO 3 and subsequent atomic emission spectroscopy (ICP-OES).
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zur Verhinderung der Ausbildung einer An inventive method is to prevent the formation of a
Konversionsschicht auf den Oberflächen der metallischen Werkstoffe des Bauteils vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung (A) im Schritt i) jeweils weniger als 0,005 g/kg, besonders bevorzugt jeweils weniger als Conversion layer on the surfaces of the metallic materials of the component preferably characterized in that the aqueous composition (A) in step i) each less than 0.005 g / kg, more preferably in each case less than
0,001 g/kg an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Si bezogen auf das jeweilige Element, vorzugsweise weniger als 1 g/kg an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zn, Mn und Ca bezogen auf das jeweilige Element und/oder vorzugsweise weniger als 0,05 g/kg, besonders bevorzugt weniger als 0,01 g/kg an freiem Fluorid bestimmt mit einer Fluorid-sensitiven Elektrode bei 20 °C enthält. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gesamtanteil an Fluoriden in der wässrigen 0.001 g / kg of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si based on the respective element, preferably less than 1 g / kg of water-soluble compounds of the elements Zn, Mn and Ca based on the respective element and / or preferably less than 0.05 g / kg, more preferably less than 0.01 g / kg of free fluoride determined with a fluoride-sensitive electrode at 20 ° C. In a further preferred embodiment, the total content of fluorides in the aqueous
Zusammensetzung (A) geringer als 0,05 g/kg, besonders bevorzugt geringer als Composition (A) less than 0.05 g / kg, more preferably less than
0,02 g/kg, insbesondere bevorzugt kleiner als 0,01 g/kg. Der Gesamtanteil an Fluoriden (Gesamtfluorid) wird in einem TISAB gepufferten aliquoten Teil der wässrigen 0.02 g / kg, more preferably less than 0.01 g / kg. The total content of fluorides (total fluoride) is in a TISAB buffered aliquot of the aqueous
Zusammensetzung (A) mit einer Fluorid-sensitiven Elektrode bei 20 °C bestimmt (TISAB: „Total lonic Strength Adjustment Buffer"), wobei das volumenbezogene Composition (A) determined with a fluoride-sensitive electrode at 20 ° C (TISAB: "Total Lonic Strength Adjustment Buffer"), where the volume-related
Mischungsverhältnis von Puffer zum aliquoten Teil der wässrigen Zusammensetzung (A) 1 : 1 ist. Der TISAB Puffer wird hergestellt durch Auflösung von 58 g NaCI, 1 g Mixing ratio of buffer to the aliquot part of the aqueous composition (A) is 1: 1. The TISAB buffer is prepared by dissolving 58 g NaCl, 1 g
Natriumeitrat und 50 ml Eisessig in 500 ml entionisiertem Wasser (κ < Ι μεοητ1) und Einstellen eines pH-Wertes von 5,3 mittels 5 N NaOH sowie Auffüllen auf ein Sodium citrate and 50 ml of glacial acetic acid in 500 ml of deionized water (κ <Ι μεοητ 1 ) and adjusting a pH of 5.3 using 5 N NaOH and filling to a
Gesamtvolumen von 1000 ml wiederum mit entionisiertem Wasser (κ < Ι μεοητ1). Total volume of 1000 ml in turn with deionized water (κ <Ι μεοητ 1 ).
Im Verfahrensschritt ii) sollte eine zur Ausbildung einer Konversionsschicht ausreichende Menge an Wirkkomponenten in der sauren wässrigen Zusammensetzung (B) enthalten sein. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die wässrige Zusammensetzung (B) im Schritt ii) vorzugsweise zumindest 0,01 g/kg, besonders bevorzugt zumindest 0,05 g/kg, insbesondere bevorzugt zumindest 0, 1 g/kg an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr, Ti oder Si bezogen auf das jeweilige Element Zr, Ti oder Si enthält. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass derartige Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung dann als wasserlöslich gelten, wenn ihre Löslichkeit in entionisiertem Wasser (κ < 1 μεοητ1) zumindest 1 g/L bei 20 °C beträgt. In method step ii), an amount of active components sufficient to form a conversion layer should be present in the acidic aqueous composition (B). In this regard, it is advantageous if the aqueous composition (B) in step ii) preferably at least 0.01 g / kg, more preferably at least 0.05 g / kg, particularly preferably at least 0.1 g / kg of water-soluble compounds of the elements Zr , Ti or Si based on the respective element Zr, Ti or Si. In this context, it should be noted that such compounds according to of the present invention are considered to be water-soluble if their solubility in deionized water (κ <1 μεοητ 1 ) is at least 1 g / L at 20 ° C.
Aus wirtschaftlichen Überlegungen heraus ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der  For economic considerations, it is also advantageous if the
Gesamtanteil dieser Verbindungen bezogen auf die Elemente Zr, Ti und Si vorzugsweise nicht größer als 0,5 g/kg ist, da höhere Gehalte üblicherweise die korrosionsschützenden Eigenschaften der Konversionsschicht nicht weiter verbessern, aber aufgrund der höheren Abscheidekinetik die Kontrolle des Schichtauflage bezüglich dieser Elemente erschweren. The total content of these compounds based on the elements Zr, Ti and Si is preferably not greater than 0.5 g / kg, since higher contents usually do not further improve the anti-corrosive properties of the conversion layer, but due to the higher deposition kinetics make it difficult to control the layer support with respect to these elements ,
Aufgrund der Konditionierung im Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich auch fluorfreie wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti oder Si in der wässrigen Zusammensetzung (B) zur Herbeiführung einer ausreichenden Konversion der Owing to the conditioning in step i) of the process according to the invention, fluorine-free water-soluble compounds of the elements Zr, Ti or Si in the aqueous composition (B) are also suitable for achieving a sufficient conversion of the compounds
Oberflächen der metallischen Werkstoffe des Bauteils und sind daher bevorzugt. Surfaces of the metallic materials of the component and are therefore preferred.
Besonders bevorzugte Vertreter sind (NH4)2Zr(OH)2(C03)2, ZrO(N03)2 oder TiO(S04) oder Silane mit zumindest einer kovalenten Si-C Bindung. Particularly preferred representatives are (NH 4 ) 2Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2, ZrO (NO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ) or silanes having at least one covalent Si-C bond.
Wie bereits angeführt kann im vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der Konditionierung im Schritt i) auf die Verwendung komplexer Fluoride und auch freier Fluoride im Schritt ii) zur Herbeiführung der Konversion der Oberflächen der metallischen Werkstoffe der Bauteile verzichtet werden. Demgemäß sind solche Verfahren As already stated, the use of complex fluorides and also free fluorides in step ii) for effecting the conversion of the surfaces of the metallic materials of the components can be dispensed with in the present inventive method due to the conditioning in step i). Accordingly, such methods
erfindungsgemäß bevorzugt, in denen der Anteil an freiem Fluorid in der wässrigen Zusammensetzung (B) mit zunehmender Präferenz kleiner als 0,05 g/kg, 0,01 g/kg, 0,001 g/kg und 0,0001 g/kg ist und ganz besonders bevorzugt kein freies Fluorid enthalten ist. Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Gesamtanteil an Fluoriden (Gesamtfluorid) in der wässrigen preferred in the invention in which the proportion of free fluoride in the aqueous composition (B) with increasing preference is less than 0.05 g / kg, 0.01 g / kg, 0.001 g / kg and 0.0001 g / kg and whole particularly preferably no free fluoride is contained. Furthermore, in a preferred embodiment of the method according to the invention, the total content of fluorides (total fluoride) in the aqueous
Zusammensetzung (B) mit zunehmender Präferenz kleiner als 0,05 g/kg, 0,02 g/kg, 0,01 g/kg, 0,001 g/kg und 0,0001 g/kg und ganz besonders bevorzugt ist kein Fluorid enthalten. Der Anteil an freiem Fluorid und der Gesamtanteil an Fluoriden kann analog zur Vorgehensweise zur Bestimmung der gleichen Parameter in der wässrigen Composition (B) with increasing preference less than 0.05 g / kg, 0.02 g / kg, 0.01 g / kg, 0.001 g / kg and 0.0001 g / kg, and most preferably no fluoride is included. The proportion of free fluoride and the total content of fluorides can analogously to the procedure for determining the same parameters in the aqueous
Zusammensetzung (A) festgestellt werden. Composition (A) can be determined.
In Kombination mit der Konditionierung im Schritt i) werden die besten Resultate hinsichtlich des Korrosionsschutzes erzielt, wenn in der wässrigen Zusammensetzung (B) im Schritt ii) Kupfer-Ionen enthalten sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die wässrige In combination with the conditioning in step i) the best results in terms of corrosion protection are achieved when in the aqueous composition (B) in step ii) copper ions are contained. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the aqueous
Zusammensetzung (B) daher zusätzlich wasserlösliche Verbindungen, die eine Quelle für Kupfer-Ionen darstellen, vorzugsweise in Form wasserlöslicher Salze, beispielsweise Kupfersulfat, Kupfernitrat und Kupferacetat. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass derartige Verbindungen gemäß vorliegender Erfindung dann als wasserlöslich gelten, wenn ihre Löslichkeit in entionisiertem Wasser (κ < Ι μεοητ1) zumindest 1 g/L bei 20 °C beträgt. Composition (B) therefore additionally water-soluble compounds which are a source of copper ions, preferably in the form of water-soluble salts, for example copper sulfate, copper nitrate and copper acetate. In this context, it should be noted that such compounds according to the present invention are considered to be water-soluble, if their solubility in deionized water (κ <Ι μεοητ 1 ) is at least 1 g / L at 20 ° C.
Der Gehalt an Kupfer aus wasserlöslichen Verbindungen beträgt in der wässrigen Zusammensetzung (B) vorzugsweise zumindest 0,001 g/kg, besonders bevorzugt zumindest 0,005 g/kg. Jedoch liegt der Gehalt an Kupfer-Ionen vorzugsweise nicht oberhalb von 0, 1 g/kg, besonders bevorzugt nicht oberhalb von 0,05 g/kg, da anderenfalls die Abscheidung elementaren Kupfers gegenüber der Konversionsschichtbildung zu dominieren beginnt. The content of copper of water-soluble compounds in the aqueous composition (B) is preferably at least 0.001 g / kg, more preferably at least 0.005 g / kg. However, the content of copper ions is preferably not above 0.1 g / kg, more preferably not above 0.05 g / kg, otherwise the deposition of elemental copper begins to dominate over the conversion layer formation.
Der pH-Wert der wässrigen Zusammensetzung (B) liegt vorzugsweise im sauren Bereich, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 5,0, insbesondere bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5. The pH of the aqueous composition (B) is preferably in the acidic range, more preferably in the range of 2.0 to 5.0, particularly preferably in the range of 2.5 to 3.5.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn die wässrige Zusammensetzung (B) Nitrat-Ionen als Beschleuniger der Konversionsschichtbildung enthält, wobei der Anteil an Nitrat-Ionen vorzugsweise zumindest 0,5 g/kg beträgt, jedoch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit vorzugsweise 4 g/kg nicht überschreitet. It is further preferred if the aqueous composition (B) contains nitrate ions as an accelerator of the conversion layer formation, wherein the proportion of nitrate ions is preferably at least 0.5 g / kg, but for reasons of economy preferably does not exceed 4 g / kg.
Überraschenderweise tritt der erfindungsgemäße Erfolg weitestgehend unabhängig von der Durchführung eines der Konditionierung im Schritt i) unmittelbar nachfolgenden Spül- und/oder Trocknungsschrittes ein. Unterschiede in der Leistungsfähigkeit des Verfahren hervorgerufen durch einen dazwischenliegenden Spülschritt können regelmäßig durch eine moderate Erhöhung der Konzentration an in der wässrigen Zusammensetzung (A) enthaltenem Konditionierer und/oder des quartären organischen Amins aufgefangen werden. Die generelle Eignung des Verfahrens, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen, bleibt jedenfalls von der Durchführung eines zwischen den Verfahrensschritten i) und ii) erfolgenden Spül- und/oder Trocknungsschritt unberührt. Verfahrenstechnisch bevorzugt ist es jedoch, dass zur Trennung der Aktivkomponenten in den einzelnen Behandlungsschritten dem Schritt i) in einem erfindungsgemäßen Surprisingly, the success of the invention occurs largely independently of the performance of one of the conditioning in step i) immediately following rinsing and / or drying step. Differences in the performance of the process caused by an intermediate rinsing step can be regularly absorbed by a moderate increase in the concentration of conditioner and / or quaternary organic amine contained in the aqueous composition (A). The general suitability of the method to solve the problem underlying the invention remains, in any case, from the implementation of a between the Process steps i) and ii) rinsing and / or drying step unaffected. However, in terms of process technology, it is preferred that, for the separation of the active components in the individual treatment steps, the step i) in an inventive
Verfahren unmittelbar ein Spülschritt nachfolgt, wobei vorzugsweise vor dem Schritt ii) kein Trocknungsschritt erfolgt. Procedure immediately followed by a rinsing step, preferably before step ii) no drying step takes place.
Ein Spülschritt dient erfindungsgemäß stets der Entfernung wasserlöslicher Rückstände, nicht fest anhaftender chemischer Verbindungen und loser Feststoffpartikel vom zu behandelnden Bauteil, die aus einem vorausgegangenem nasschemischen A rinsing step according to the invention is always the removal of water-soluble residues, not firmly adhering chemical compounds and loose solid particles from the component to be treated, which consists of a previous wet-chemical
Behandlungsschritt mit dem auf dem Bauteil anhaftenden Nassfilm ausgeschleppt werden, mittels eines Wasser basierten Flüssigmediums. Das Wasser basierte Treatment step are removed with the adhesive on the component wet film, by means of a water-based liquid medium. The water was based
Flüssigmedium enthält dabei keine chemischen Komponenten, die eine signifikante Oberflächenbelegung der aus metallischen Werkstoffen gefertigten Bauteile mit Liquid medium contains no chemical components that have a significant surface coverage of the components made of metallic materials
Nebengruppenelementen, Halbmetallelementen oder polymeren organischen Subgroup elements, semi-metal elements or polymeric organic
Verbindungen bewirken. Eine solche signifikante Oberflächenbelegung liegt jedenfalls dann vor, wenn das Flüssigmedium der Spüle um zumindest 10 Milligramm pro Make connections. Such significant surface coverage is in any case when the liquid medium of the sink by at least 10 milligrams per
Quadratmeter der gespülten Oberflächen, vorzugsweise um zumindest 1 Milligramm pro Quadratmeter der gespülten Oberflächen, an diesen Komponenten bezogen auf das jeweilige Element oder die jeweilige polymere organische Verbindung verarmt, ohne dass Zugewinne durch Überschleppung und Verluste durch Ausschleppung von auf dem Bauteil anhaftenden Nassfilmen berücksichtigt werden. Square meters of the rinsed surfaces, preferably at least 1 milligram per square meter of the rinsed surfaces, depleted of these components relative to the particular element or polymeric organic compound, without taking into account gains from carryover and losses due to removal of wet films adhering to the component.
Ein Trocknungsschritt ist erfindungsgemäß jeder Verfahrensschritt, bei dem durch die Bereitstellung und Nutzung technischer Mittel eine Trocknung des wässrigen, auf der Oberfläche des Bauteils anhaftenden Flüssigfilms beabsichtigt ist, insbesondere durch Zuführung thermischer Energie oder Aufprägen einer Luftströmung. According to the invention, a drying step is any method step in which the provision and use of technical means is intended to dry the aqueous liquid film adhering to the surface of the component, in particular by supplying thermal energy or impressing an air flow.
Die Bauteile, die im erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, bestehen zumindest teilweise aus metallischen Werkstoffen. Bevorzugte metallische Werkstoffe, für die eine Verbesserung der Eigenschaften der Konversionsschicht als Lackhaftgrund zu wirken deutlich zu Tage tritt, sind Eisen und Legierungen von Eisen, insbesondere Stahl. Als Legierungen von Eisen gelten in diesem Zusammenhang Werkstoffe, die zumindest 50 At.-% des jeweiligen Werkstoffes von Eisenatomen gebildet werden. Auf Oberflächen von Eisen und seinen Legierungen tritt eine signifikante Verbesserung des Korrosionsschutzes in der korrosiven Unterwanderung an Lackierdefekten auf, die sogar weitestgehend unabhängig davon eintritt, ob unmittelbar nach der Konditionierung im Schritt i) ein Spül- und/oder Trocknungsschritt folgt. The components that are treated in the method according to the invention, at least partially made of metallic materials. Preferred metallic materials for which an improvement in the properties of the conversion layer as a lacquer adhesion base is clearly evident are iron and alloys of iron, in particular steel. In this context, alloys of iron are materials which are formed by at least 50 at.% Of the respective material of iron atoms. On surfaces In the case of iron and its alloys, a significant improvement in corrosion protection occurs in the corrosive infiltration of paint defects, which even occurs largely independently of whether a rinsing and / or drying step follows immediately after the conditioning in step i).
Im erfindungsgemäßen Verfahren folgt dem Schritt ii) vorzugsweise die Applikation einer organischen Beschichtung, speziell eines Pulverlackes oder Tauchlackes, der wiederum vorzugsweise ein Elektrotauchlack ist. Die Elektrotauchlackierung folgt dabei  In the process according to the invention, step ii) is preferably followed by the application of an organic coating, especially a powder coating or dip coating, which in turn is preferably an electrodeposition paint. The electrocoating follows
vorzugsweise einem Spülschritt, jedoch besonders bevorzugt keinem Trocknungsschritt. preferably a rinsing step, but more preferably no drying step.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Bauteil zumindest teilweise Oberflächen der Werkstoffe Eisen und/oder Stahl auf, wobei vorzugsweise zumindest 50 %, besonders bevorzugt zumindest 80 % der Oberfläche des Bauteils, die Oberflächen von metallischen Werkstoffen sind, aus Oberflächen der Werkstoffe Eisen und/oder Stahl gebildet werden. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the component at least partially surfaces of the materials iron and / or steel, preferably at least 50%, more preferably at least 80% of the surface of the component, the surfaces of metallic materials, from surfaces of the materials iron and / or steel are formed.
Grundsätzlich können jedoch auch Verbundkonstruktionen und insbesondere Bauteile, die neben Oberflächen der Werkstoffe Eisen und/oder Stahl auch Oberflächen der Werkstoffe Zink und/oder verzinkter Stahl sowie Aluminium aufweisen, die ggf. zusätzlich In principle, however, can also composite structures and in particular components that in addition to surfaces of the materials iron and / or steel and surfaces of the materials zinc and / or galvanized steel and aluminum, which may additionally
phosphatiert vorliegen können, im erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden. phosphated may be treated in the process according to the invention.
Weiterhin ist es generell für den Fall, dass das Bauteil Oberflächen der Werkstoffe Zink und/oder verzinkten Stahl aufweist, bevorzugt, dass selbige Oberflächen mit einer dünnen amorphen Schicht enthaltend Eisen beaufschlagt sind, so dass den Oberflächen dieser Werkstoffe eine ebenso wirksame Konditionierung im Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens zuteilwird, wie sie für die Oberflächen der Werkstoffe Eisen und/oder Stahl üblicherweise festgestellt wird. Eine diesbezüglich besonders effektive Vereisenung der Oberflächen von Zink und/oder verzinkten Stahl wird in den Offenlegungsschriften WO 201 1098322 A1 und WO 2008135478 A1 jeweils als nasschemisches Verfahren beschrieben, das in äquivalenter Weise unmittelbar vor der Durchführung des Furthermore, in the case where the component has surfaces of the materials zinc and / or galvanized steel, it is generally preferred that same surfaces be treated with a thin amorphous layer containing iron, so that the surfaces of these materials have an equally effective conditioning in step i ) of the method according to the invention, as is commonly found for the surfaces of the materials iron and / or steel. In this regard, a particularly effective icing of the surfaces of zinc and / or galvanized steel is described in the published patent applications WO 201 1098322 A1 and WO 2008135478 A1 as a wet-chemical method, which in an equivalent manner immediately before the execution of the
erfindungsgemäßen Verfahrensschritt i) angewandt werden kann. Insofern ist es für erfindungsgemäße Verfahren, bei denen das Bauteil zumindest teilweise aus den Method step i) according to the invention can be used. In this respect, it is for inventive method in which the component at least partially from the
Werkstoffen Zink und/oder verzinkter Stahl aufweist, bevorzugt, dass die Oberflächen des Bauteils, die aus diesen Werkstoffen gefertigt sind, eine Eisenbelegung von zumindest 20 mg/m2, jedoch vorzugsweise von nicht mehr als 150 mg/m2 aufweisen. Zinc and / or galvanized steel, it is preferred that the surfaces of the Component, which are made of these materials, an iron occupancy of at least 20 mg / m 2 , but preferably not more than 150 mg / m 2 have.
Ausführungsbeispiele: EXAMPLES
Im Folgenden werden Bleche von Stahl (CRS) einem mehrstufigen Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung unterzogen. Die Eignung derart vorbehandelter und mit einer Lackschicht versehenen Metallbleche, einen guten Lackhaftgrund darzustellen, wird in einem Test nach DIN EN ISO 4628-8 zur korrosiven Enthaltung abgeprüft. In the following, steel sheets (CRS) are subjected to a multi-stage process for corrosion-protective pretreatment. The suitability of such pretreated and provided with a paint layer metal sheets to represent a good Lackhaftgrund is tested in a test according to DIN EN ISO 4628-8 for corrosive Abstaltung.
Das allgemeine Verfahren zur Vorbehandlung und Beschichtung besteht aus den aufeinanderfolgenden obligaten und fakultativen Einzelschritten (A)-(E): The general procedure for pretreatment and coating consists of the successive obligatory and optional steps (A) - (E):
(A) Alkalische Reinigung und Entfettung:  (A) Alkaline cleaning and degreasing:
Eintauchen des Bleches unter Rühren in einen alkalischen Reiniger  Immerse the plate with stirring in an alkaline cleaner
zusammengesetzt aus 4 Gew.-%iger Ridoline® 201 1 (Fa. Henkel) und  composed of 4% by weight Ridoline® 201 1 (Henkel) and
0,4 Gew.-%iger Ridosol® 1270 (Fa. Henkel) für 5 Minuten bei 56°C;  0.4% by weight Ridosol® 1270 (Henkel) for 5 minutes at 56 ° C .;
(B) Spüle mit Brauchwasser und anschließend mit entionisiertem Wasser (K < 1 μεοητ1) bei jeweils 20°C; (B) rinse with hot water and then with deionized water (K <1 μεοητ 1 ) at 20 ° C;
(C) Konditionierung durch Eintauchen des Bleches für 1 Minute bei 35 °C in eine  (C) Conditioning by immersing the sheet for 1 minute at 35 ° C in a
Zusammensetzung enthaltend eine vorgegebene Menge eines„Konditionierers" in entionisertem Wasser (κ < 1 μεοητ1) ohne weitere Zugabe pH-Wert verändernder Substanzen; Composition containing a predetermined amount of a "conditioner" in deionized water (κ <1 μεοητ 1 ) without further addition of pH-changing substances;
(D) ggf. Spüle mit entionisertem Wasser bei 20 °C (κ < 1 μεοητ1); (D) if necessary, rinse with deionized water at 20 ° C (κ <1 μεοητ 1 );
(E) Konversionsbehandlung durch Eintauchen des Bleches für 3 Minuten bei 35 C in eine wässrige Zusammensetzung mit einem pH-Wert von ca. 2,6 enthaltend 1 ,6 g/kg an ZrO(N03)2. (E) Conversion treatment by immersing the sheet for 3 minutes at 35 ° C in an aqueous composition having a pH of about 2.6 containing 1.6 g / kg of ZrO (NO 3 ) 2 .
Nach der Konversionsbehandlung im Verfahrensschritt (E) wurden das jeweilige Blech zunächst mit entionisiertem Wasser (κ < Ι μεοητ1) bei 20 °C gespült und anschließend mit einem kathodischen Tauchlack beschichtet und bei 180°C getrocknet After the conversion treatment in process step (E), the respective sheet was first rinsed with deionized water (κ <Ι μεοητ 1 ) at 20 ° C and then coated with a cathodic dip coating and dried at 180 ° C.
(Trockenschichtdicke: 18-20 μηι; CathoGuard® 800 der Fa. BASF Coatings). In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die verschiedenen in der Konditionierung im Schritt (C) verwendeten organischen Verbindungen wiedergegeben. (Dry film thickness: 18-20 μm, CathoGuard® 800 from BASF Coatings). Table 1 below shows the various organic compounds used in the conditioning in step (C).
Tab. 1 Tab. 1
Verwendete Zusammensetzungen in der Konditionierung  Used compositions in conditioning
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
* Polyvinylpyrollidon (Mw ~ 160.000 g/mol) * Polyvinyl pyrollidone (Mw ~ 160,000 g / mol)
Es wird deutlich, dass auf Stahlblechen bei dem Versuch einer reinen It becomes clear that on steel sheets in the attempt of a pure
Konversionsbehandlung auf Basis einer Fluorid-freien Zusammensetzung im Schritt (D) nicht reproduzierbar eine Schichtauflage im Bereich von 0-20 mg/m2 an Zirkonium realisiert werden kann (Nr. 1 ). Ebenso versagt eine Konditionierung auf Basis einer Vorbehandlung mit einer wässrigen Lösung enthaltend Polyvinylpyrollidon (Nr. 2), da die Konversionsschichtbildung weder erhöht noch insgesamt reproduzierbar erfolgt. Erst die Zugabe von Natriummethylsulfat bewirkt mit steigender Konzentration eine signifikante Konversion der Stahloberflächen, so dass ein für einen guten Korrosionsschutz und Lackhaftgrund üblicherweise hinreichendes Schichtgewicht im Bereich von 15-25 mg/m2 leicht erzielt wird (Nr. 3). Werden als Quelle für das Methylsulfat-Anion Konditionierer auf Basis quartärer organischer Amine eingesetzt kann zudem eine starke Verbesserung in der Korrosion am Schnitt beobachtet werden (Nr. 4-5), wobei insbesondere das heterozyklische quartäre organische Amin diesbezüglich gute Werte liefert (Nr. 5). Die Korrosionsergebnisse und die jeweils dazugehörige Verfahrensabfolge sind in der Tabelle 2 angegeben. Conversion treatment based on a fluoride-free composition in step (D) can not be realized reproducibly a coating layer in the range of 0-20 mg / m 2 of zirconium (No. 1). Likewise, conditioning on the basis of a pretreatment with an aqueous solution containing polyvinylpyrollidone (No. 2) fails because the conversion layer formation is neither increased nor reproducible overall. Only the addition of sodium methyl sulfate causes with increasing concentration a significant conversion of the steel surfaces, so that a usually sufficient for a good corrosion protection and Lackhaftgrund coating weight in the range of 15-25 mg / m 2 is easily achieved (No.3). In addition, when using quaternary amine based conditioners as the source of the methylsulfate anion, a strong improvement in cut corrosion can be observed (Nos. 4-5), with the heterocyclic quaternary organic amine in particular providing good results (# 5) ). The corrosion results and the associated process sequence are given in Table 2.
Tab. 2 Tab. 2
Korrosionsergebnisse auf den entsprechend vorbehandelten und  Corrosion results on the pretreated and accordingly
elektrotauchlackierten Blechen  electrocoated sheets
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Figure imgf000018_0001
Korrosion am Schnitt gemäß DIN EN ISO 4628-8, nach Auslagerung im Wechselklima-Test VW gemäß PV 12103  Corrosion on the section in accordance with DIN EN ISO 4628-8, after removal in the alternating climate test VW according to PV 12103
2 Mittelwert und Standardabweichung über 5 Bleche, wobei für die Schichtauflage jedes einzelnen Bleches der gemittelte Wert aus 2 average and standard deviation over 5 sheets, whereby for the layer support of each sheet the averaged value
6 Einzelmessungen über das gleiche Blech herangezogen und die Bestimmung jeweils mittels Rontgenfluoreszenzanalysator Niton® XL3t 900 (Fa. Thermo Fisher Scientific) mit einer  6 single measurements on the same plate and the determination in each case by means of X-ray fluorescence analyzer Niton® XL3t 900 (Thermo Fisher Scientific) with a
Analysefläche von 50 mm2 vorgenommen wurde. Analysis area of 50 mm 2 was made.
# Mittelwert und Standardabweichung über 62 Bleche  # Mean and standard deviation over 62 sheets

Claims

Ansprüche claims
1. Mehrstufiges Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von zumindest teilweise aus metallischen Werkstoffen gefertigten Bauteilen, bei dem zunächst i) zumindest ein Teil der Oberflächen des Bauteils, die von den metallischen Werkstoffen gebildet werden, mit einer wässrigen Zusammensetzung (A) enthaltend einen Konditionierer, der eine Quelle für Anionen ausgewählt aus Monoalkylsulfaten, und/oder Monoalkylsulfonaten darstellt, 1. Multi-stage process for corrosion-protective pretreatment of at least partially made of metallic materials components, wherein initially i) at least a part of the surfaces of the component, which are formed by the metallic materials, with an aqueous composition (A) containing a conditioner, the one Source of anions selected from monoalkyl sulfates, and / or monoalkyl sulfonates,
und anschließend  and subsequently
ii) zumindest derselbe Teil der Oberflächen des Bauteils, die von den metallischen Werkstoffen gebildet werden, mit einer wässrigen Zusammensetzung (B) enthaltend ein oder mehrere wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Si in Kontakt gebracht wird.  ii) at least the same part of the surfaces of the component, which are formed by the metallic materials, with an aqueous composition (B) containing one or more water-soluble compounds of the elements Zr, Ti and / or Si is brought into contact.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Konditionierer in der wässrigen Zusammensetzung (A) ausgewählt ist aus Salzen von 2. The method according to claim 1, characterized in that the conditioner in the aqueous composition (A) is selected from salts of
Monoalkylsulfaten und/oder Monoalkylsulfonaten, vorzugsweise aus Salzen von Monoalkylsulfaten, jeweils vorzugsweise mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, sowie den entsprechenden Säuren, und besonders bevorzugt ausgewählt ist aus Salzen von Methylsulfat und/oder Ethylsulfat sowie den entsprechenden Säuren.  Monoalkyl sulfates and / or monoalkyl sulfonates, preferably from salts of monoalkyl sulfates, each preferably having not more than 5 carbon atoms in the alkyl radical, and the corresponding acids, and more preferably selected from salts of methyl sulfate and / or ethyl sulfate and the corresponding acids.
3. Verfahren nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche, dadurch 3. The method according to one or both of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die wässrige Zusammensetzung (A) quartäre organische Amine enthält, die vorzugsweise ausgewählt sind aus Heterozyklen mit zumindest einem Stickstoff-Heteroatom.  in that the aqueous composition (A) contains quaternary organic amines, which are preferably selected from heterocycles having at least one nitrogen heteroatom.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heterozyklus mit zumindest einem Stickstoff-Heteroatom folgender Strukturformel (I) entspricht:
Figure imgf000020_0001
4. The method according to claim 3, characterized in that the heterocycle having at least one nitrogen heteroatom of the following structural formula (I):
Figure imgf000020_0001
mit den Resten R1, R2 und R3, die jeweils ausgewählt sind aus Wasserstoff, verzweigten oder unverzweigten Aliphaten mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen oder dem Rest -(CR4R4)x-[Z(R4)( -i)-(CR4R4)y]n-Z(R4) , wobei Z jeweils ausgewählt ist aus Sauerstoff oder Stickstoff und p für den Fall, dass Z Stickstoff ist, den Wert 2 annimmt und anderenfalls gleich 1 ist und x und y jeweils natürliche Zahlen von 1 bis 4 und n ebenfalls eine natürliche Zahl von 0 bis 4 ist und R4 ausgewählt ist aus Wasserstoff oder verzweigten oder unverzweigten Aliphaten mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen, mit der Maßgabe, dass zumindest einer der Reste R2 oder R3 nicht ausgewählt ist aus Wasserstoff; with the radicals R 1 , R 2 and R 3 , each selected from hydrogen, branched or unbranched aliphatics having not more than 6 carbon atoms or the radical - (CR 4 R 4) x - [Z (R 4) (-i) - (CR 4 R 4 y ] nZ (R4), where Z is selected from oxygen or nitrogen and p is Z in the case of nitrogen, takes the value 2 and otherwise equals 1, and x and y are natural numbers from 1 to 4 and n, respectively also is a natural number from 0 to 4 and R4 is selected from hydrogen or branched or unbranched aliphatics having not more than 6 carbon atoms, with the proviso that at least one of R 2 or R 3 is not selected from hydrogen;
mit Y als ringkonstituierenden divalenten Rest, der nicht mehr als 5 Brückenatome aufweist, wobei nicht mehr als ein von Kohlenstoffatomen verschiedenes with Y as the ring-constituting divalent radical having not more than 5 bridging atoms, wherein not more than one of carbon atoms
Heterobrückenatom ausgewählt aus Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel Heterobrid atom selected from oxygen, nitrogen or sulfur
Brückenatom sein kann und die Kohlenstoffatome wiederum unabhängig voneinander mit Resten R1 oder solchen Resten substituiert vorliegen, über die eine Anellierung aromatischer Homocyclen mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen realisiert ist. May be bridging atom and the carbon atoms in turn independently of each other with R 1 radicals or such radicals substituted, via which a Anellierung of aromatic homocycles having not more than 6 carbon atoms is realized.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der A method according to claim 4, characterized in that the
ringkonstituierende divalente Rest Y ausgewählt ist aus Ethylen, Ethendiyl, 1 ,3- Propandiyl, 1 ,3-Propendiyl, 1 ,4-Butandiyl, 1 ,4-Butendiyl, 1 ,4-Butadiendiyl, -CH=N-, -CH2-NH-, (N,N-dimethylen)amin, (N-methylen-N-methylyliden)amin, bevorzugt aus Ethendiyl, 1 ,4-Butadiendiyl, -C=N- oder (N-methylen-N-methylyliden)amin, besonders bevorzugt aus Ethendiyl oder -C=N- und insbesondere bevorzugt aus Ethendiyl, wobei jeweils kovalent an Kohlenstoffatome gebundener Wasserstoff substituiert sein kann durch die übrigen Vertreter eines Restes R1. ring-constituting divalent radical Y is selected from ethylene, ethenediyl, 1,3-propanediyl, 1,3-propenediyl, 1,4-butanediyl, 1,4-butenediyl, 1,4-butadienediyl, -CH = N-, -CH 2 - NH, (N, N-dimethylene) amine, (N-methylene-N-methyllyliden) amine, preferably from ethenediyl, 1,4-butadienediyl, -C = N- or (N-methylene-N-methyllyliden) amine, particularly preferably from ethenediyl or -C = N- and particularly preferably from etendiyl, where in each case hydrogen covalently bonded to carbon atoms may be substituted by the other representatives of a radical R 1 .
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das quartäre organische Amin ausgewählt ist aus 1 ,2,3- Tnmethylimidazolium, 1 -Methyl-3-methylimidazolium, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium, 1 -lsopropyl-3-methylimidazolium, 1 -Propyl-3-methylimidazolium, 1 -(n-butyl)-3- methylimidazolium, 1-(lsobutyl)-3-methylimidazolium, 1-Methoxy-3- methylimidazolium, 1-Ethoxy-3-methylimidazolium, 1-Propoxy-3- methylimidazolium, vorzugsweise aus 1 ,2,3-Trimethylimidazolium. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the quaternary organic amine is selected from 1, 2,3- Dimethyl imidazolium, 1-methyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-isopropyl-3-methylimidazolium, 1-propyl-3-methylimidazolium, 1- (n-butyl) -3-methylimidazolium, 1- (isobutyl ) -3-methylimidazolium, 1-methoxy-3-methylimidazolium, 1-ethoxy-3-methylimidazolium, 1-propoxy-3-methylimidazolium, preferably from 1, 2,3-trimethylimidazolium.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 7. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Anteil des Konditionierers berechnet als äquivalente Menge an S04 jeweils bezogen auf die Zusammensetzung (A) zumindest 0,05 g/kg, vorzugsweise zumindest 0,2 g/kg, besonders bevorzugt zumindest 0,4 g/kg beträgt, jedoch vorzugsweise nicht größer als 5 g/kg, besonders bevorzugt nicht größer als 3 g/kg ist. in that the proportion of conditioner calculated as the equivalent amount of SO 4 , based in each case on the composition (A), is at least 0.05 g / kg, preferably at least 0.2 g / kg, particularly preferably at least 0.4 g / kg, however, preferably not greater than 5 g / kg, more preferably not greater than 3 g / kg.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass auf den Oberflächen der metallischen Bauteile im Schritt i) keine Konversionsschicht erzeugt wird.  in that no conversion layer is produced on the surfaces of the metallic components in step i).
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung (B) im Schritt ii) zumindest 0,01 g/kg, vorzugsweise zumindest 0,05 g/kg, besonders bevorzugt zumindest 0, 1 g/kg an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr, Ti oder Si bezogen auf das jeweilige Element enthält.  in that the composition (B) in step ii) is at least 0.01 g / kg, preferably at least 0.05 g / kg, more preferably at least 0.1 g / kg, of water-soluble compounds of the elements Zr, Ti or Si contains the respective element.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 10. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung (B) im Schritt ii) weniger als  in that the composition (B) in step ii) is less than
0,05 g/kg, vorzugsweise weniger als 0,01 g/kg, besonders bevorzugt weniger als 0,001 g/kg an freiem Fluorid enthält.  0.05 g / kg, preferably less than 0.01 g / kg, more preferably less than 0.001 g / kg of free fluoride.
1 1. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 1 1. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Gesamtanteil an Fluoriden in der Zusammensetzung (B) im Schritt ii) geringer als 0,05 g/kg, vorzugsweise geringer als 0,01 g/kg, besonders bevorzugt geringer als 0,001 g/kg und insbesondere bevorzugt geringer als 0,0001 g/kg ist. in that the total fluoride content in the composition (B) in step ii) is less than 0.05 g / kg, preferably less than 0.01 g / kg, more preferably less than 0.001 g / kg, and more preferably less than 0.0001 g / kg.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 12. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung (B) im Schritt ii) zusätzlich wasserlösliche Verbindungen enthält, die eine Quelle für Kupfer-Ionen darstellen, vorzugsweise in Form wasserlöslicher Salze.  in that the composition (B) in step ii) additionally contains water-soluble compounds which are a source of copper ions, preferably in the form of water-soluble salts.
13. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 13. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass zwischen den Verfahrensschritten i) und ii) ein Spülschritt und vorzugsweise kein Trocknungsschritt erfolgt.  characterized in that a rinsing step and preferably no drying step takes place between the method steps i) and ii).
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch 14. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest teilweise Oberflächen der Werkstoffe Eisen und/oder Stahl aufweist und vorzugsweise zumindest 50 %, besonders bevorzugt zumindest 80 % der Oberfläche von metallischen Werkstoffen des Bauteils aus Oberflächen der Werkstoffe Eisen und/oder Stahl gebildet wird.  characterized in that the component at least partially surfaces of the materials iron and / or steel and preferably at least 50%, more preferably at least 80% of the surface of metallic materials of the component from surfaces of the materials iron and / or steel is formed.
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