DE3689442T2 - Acidic, aqueous phosphate coating solutions for a process for phosphate coating of metallic surfaces. - Google Patents
Acidic, aqueous phosphate coating solutions for a process for phosphate coating of metallic surfaces.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine saure wäßrige Phosphat- Beschichtungs-Lösung zur Verwendung bei einem Verfahren zur Phosphatierung von Metall-Oberflächen. Insbesondere betrifft sie eine Lösung zur Bildung eines Phosphat-Films, die speziell für das kationische Elektrobeschichten geeignet und insbesondere auf Metall-Oberflächen anwendbar ist, die sowohl eine Oberfläche auf Eisen-Basis als auch eine Oberfläche auf Zink-Basis umfassen.The present invention relates to an acidic aqueous phosphate coating solution for use in a process for phosphating metal surfaces. More particularly, it relates to a solution for forming a phosphate film which is particularly suitable for cationic electroplating and is particularly applicable to metal surfaces comprising both an iron-based surface and a zinc-based surface.
Die (am 19. August 1980 offengelegte) Japanische Offenlegungsschrift 107784/1980 offenbart ein Verfahren zum Behandeln einer Metall-Oberfläche durch Tauchbehandlung und nachfolgende Sprühbehandlung mit einer sauren wäßrigen Phosphat-Lösung, die 0,5 bis 1,5 g/l Zink-Ionen, 5 bis 30 g/l Phosphat-Ionen und 0,01 bis 0,2 g/l Nitrit-Ionen und/oder 0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzolsulfonat-Ionen enthält. Es wird mitgeteilt, daß das Verfahren zur Bereitstellung eines Phosphat-Films fähig ist, der zur Bildung eines Überzugs durch kationischen Widerstand auf komplizierten Gegenständen wirksam ist, die viele taschenartige Teile aufweisen, wie Kraftfahrzug-Karosserien.Japanese Laid-Open Publication No. 107784/1980 (laid open on August 19, 1980) discloses a method for treating a metal surface by dipping treatment and subsequent spraying treatment with an acidic aqueous phosphate solution containing 0.5 to 1.5 g/l of zinc ions, 5 to 30 g/l of phosphate ions and 0.01 to 0.2 g/l of nitrite ions and/or 0.05 to 2 g/l of m-nitrobenzenesulfonate ions. It is reported that the method is capable of providing a phosphate film effective for forming a coating by cationic resistance on complicated articles having many pocket-like parts such as automobile bodies.
Die (am 12. November 1980 offengelegte) Japanische Offenlegungsschrift 145180/1980 offenbart ein Verfahren zum Behandeln einer Metall-Oberfläche durch Sprühbehandlung mit einer sauren wäßrigen Phosphat-Lösung, die 0,4 bis 1,0 g/l Zink-Ionen, 5 bis 40 g/l Phosphat-Ionen, 2,0 bis 5,0 g/l Chlorat-Ionen und 0,01 bis 0,2 g/l Nitrit-Ionen enthält. Weiterhin offenbart die (am 27. November 1980 offengelegte) Japanische Offenlegungsschrift 1512183/1980 eine saure wäßrige Phosphat-Lösung, die 0,08 bis 0,20 Gew.-% Zink-Ionen, 0,8 bis 3,0 Gew.-% Phosphat-Ionen, 0,05 bis 0,35 Gew.-% Chlorat-Ionen, 0,001 bis 0,10 Gew.-% Nitrit- Ionen und komplexe Fluorid-Ionen in einer Menge enthält, die nach der Formel 0,4 ≥ y ≥ 0,63 x - 0,042 berechnet wird, in der z die Konzentration der Zink-Ionen in Gew.-% ist und y die Konzentration der komplexen Fluorid-Ionen in Gew.-% ist. Es ist angegeben, daß diese Verfahren des Standes der Technik dem Überzug durch kationische Elektrobeschichtung eine ausgezeichnete Haftung und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen vermögen.Japanese Laid-Open Patent Application No. 145180/1980 (laid open on November 12, 1980) discloses a method for treating a metal surface by spraying an acidic aqueous phosphate solution containing 0.4 to 1.0 g/l of zinc ions, 5 to 40 g/l of phosphate ions, 2.0 to 5.0 g/l of chlorate ions and 0.01 to 0.2 g/l of nitrite ions. Furthermore, Japanese Laid-Open Patent Application No. 1512183/1980 (published on November 27, 1980) discloses an acidic aqueous phosphate solution containing 0.08 to 0.20 wt% of zinc ions, 0.8 to 3.0 wt% of phosphate ions, 0.05 to 0.35 wt% of chlorate ions, 0.001 to 0.10 wt% of nitrite ions and complex fluoride ions in an amount is calculated according to the formula 0.4 ≥ y ≥ 0.63 x - 0.042, where z is the concentration of zinc ions in wt.% and y is the concentration of complex fluoride ions in wt.%. It is stated that these prior art methods are capable of imparting excellent adhesion and corrosion resistance to the cationic electroplating coating.
In dem Maße, wie es relevant ist, sei auch angemerkt, daß die Britische veröffentlichte Patentanmeldung GB 2 148 951 A, gemäß ihrem Abstract, offenbart, daß ein schützender Überzug auf Stahl- oder anderen Metall-Oberflächen bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise unterhalb von 40ºC, durch Kontakt mit einer Lösung gebildet werden kann, die im allgemeinen frei von Chlorat und Chlorid ist und die 0,5 bis 1,5 Teile Silicofluorid oder Borofluorid, 0,8 bis 2,5 Teile Zink, 10 bis 25 Teile Phosphat, 1,5 bis 10 Teile Nitrat, 0,1 bis 1,2 Teile Nickel und 0,25 bis 2 Teile Natriumnitrobenzolsulfonat enthält. Die Zusammensetzung kann auch 0 bis 0,7 Teile Mangan enthalten.To the extent relevant, it is also noted that British published patent application GB 2 148 951 A, according to its abstract, discloses that a protective coating can be formed on steel or other metal surfaces at low temperatures, for example below 40°C, by contact with a solution which is generally free of chlorate and chloride and which contains 0.5 to 1.5 parts of silicofluoride or borofluoride, 0.8 to 2.5 parts of zinc, 10 to 25 parts of phosphate, 1.5 to 10 parts of nitrate, 0.1 to 1.2 parts of nickel and 0.25 to 2 parts of sodium nitrobenzenesulphonate. The composition may also contain 0 to 0.7 parts of manganese.
In einer neueren Entwicklung der Automobil-Industrie kommen für Kraftfahrzeug-Karosserien Stahl-Bauteile zum Einsatz, die nur auf einer Seite mit Zink oder legiertem Zink plattiert sind, mit dem Ziel der weiteren Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit nach dem Aufbringen der Sikkativ-Beschichtung. Man hat jedoch erkannt, daß bei Anwendung der obigen Zusammensetzungen und Verfahren des Standes der Technik auf derartige Materialien (d. h. auf die Metall-Oberflächen, die sowohl eine Oberfläche auf Eisen-Basis als auch eine Oberfläche auf Zink-Basis aufweisen) auf der Oberfläche auf Eisen-Basis ein Phosphat-Film gebildet werden kann, der als durch kationische Elektrobeschichtung zu beschichtendes Substrat geeignet ist, daß jedoch ein auf einer Oberfläche auf Zink-Basis gebildeter Phosphat-Film signifikant schlechter ist als derjenige, der auf der Oberfläche auf Eisen- Basis gebildet ist.A recent development in the automotive industry has been to use steel components plated with zinc or alloyed zinc on one side only for automotive bodies, with the aim of further improving corrosion resistance after application of the siccative coating. However, it has been recognized that when the above prior art compositions and methods are applied to such materials (i.e., to the metal surfaces having both an iron-based surface and a zinc-based surface), a phosphate film can be formed on the iron-based surface which is suitable as a substrate to be coated by cationic electroplating, but that a phosphate film formed on a zinc-based surface is significantly inferior to that formed on the iron-based surface.
Man hat eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Lösung der obenerwähnten Probleme entwickelt, die bei Oberflächen auf Zink- Basis bei Bauteilen auftreten, die sowohl eine Oberfläche auf Eisen-Basis als auch eine Oberfläche auf Zink-Basis aufweisen. Hierbei handelt es sich um die Erfindung, die in der japanischen Offenlegungsschrift 152472/1982 (offengelegt am 20. September 1982) offenbart ist. Diese Veröffentlichung offenbart das Eintauchen der Zusammensetzung in eine saure wäßrige Phosphat- Lösung, die 0,5 bis 1,5 g/l Zink-Ionen, 5 bis 30 g/l Phosphat- Ionen, 0,6 bis 3 g/l Mangan-Ionen und einen Phosphatierungs- Beschleuniger enthält.A composition and a process have been developed to solve the above-mentioned problems that occur with surfaces based on zinc Base in components having both an iron-based surface and a zinc-based surface. This is the invention disclosed in Japanese Laid-Open Publication No. 152472/1982 (published on September 20, 1982). This publication discloses immersing the composition in an acidic aqueous phosphate solution containing 0.5 to 1.5 g/l of zinc ions, 5 to 30 g/l of phosphate ions, 0.6 to 3 g/l of manganese ions and a phosphating accelerator.
Bei der Zinkphosphat-Behandlung von verzinktem Stahl entsteht jedoch häufig ein unnormaler Überzug mit weißen Flecken, wobei jeder Fleck einen Durchmesser von 1 mm bis 2 mm hat. Dies trifft besonders zu für einen elektroplattierten verzinkten Stahl und speziell bei der Tauchbehandlung desselben. Diese weißen Flecke erzeugen bei der anschließenden Behandlung Krater und ergeben dadurch schlechte Überzüge. Man nimmt an, daß der Mechanismus, nach dem die weißen Flecke gebildet werden, folgender ist: In einer ersten Stufe treten viele Fraßlöcher (Pits) auf, an deren Randteilen die verzinkte Schicht in Form konzentrischer Kreise durch eine übermäßige Reaktion des Ätzens allmählich aufgelöst wird. Mit dem fortschreitenden Wachstum jedes Pits wird Zinkphosphat im zentralen Teil desselben niedergeschlagen. An den Umfangsteilen wird jedoch die Ionen-Oberfläche freigelegt, die mit dem Zink-Metall eine galvanische Zelle bildet, wodurch die Auflösung des Zinks fortgesetzt wird.However, during zinc phosphate treatment of galvanized steel, an abnormal coating with white spots is often formed, each spot having a diameter of 1 mm to 2 mm. This is particularly true for electroplated galvanized steel and especially during dip treatment of the same. These white spots create craters during subsequent treatment and thus result in poor coatings. The mechanism by which the white spots are formed is believed to be as follows: In a first stage, many pits appear, at the peripheral parts of which the galvanized layer is gradually dissolved in the form of concentric circles by an excessive reaction of etching. As each pit grows, zinc phosphate is deposited in the central part of it. However, at the peripheral parts, the ion surface is exposed, which forms a galvanic cell with the zinc metal, thereby continuing the dissolution of zinc.
Als Folge davon wird eine Überschuß-Menge an Zinkphosphat-Kristallen niedergeschlagen und reichert sich als "Schnee" an den Umfangsteilen der Flecke an, die ohne weiteres mit bloßem Auge zu beobachten ist.As a result, an excess amount of zinc phosphate crystals is precipitated and accumulates as "snow" on the peripheral parts of the spots, which can be easily observed with the naked eye.
Bedauerlicherweise ist bislang keine Lösung dieses Problems gefunden worden, um die Bildung solcher weißer Flecke gleichbleibend zu vermeiden.Unfortunately, no solution to this problem has yet been found to consistently prevent the formation of such white spots.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zum Phosphatieren bereit zustellen, speziell zur Behandlung eines Substrats unter kationischer Elektrobeschichtung, die befähigt ist, eine ausgezeichnete Haftung und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, insbesondere Überzügen aus der kationischen Elektrobeschichtung auf einer Vielfalt von Metall-Oberflächen, darunter Oberflächen auf Eisen-Basis, Oberflächen auf Zink-Basis und Oberflächen auf Aluminium-Basis sogar bei einer Behandlung bei niedrigen Temperaturen und sogar auf Gegenständen, die möglicherweise verschiedenartige Metall-Oberflächen und/oder eine komplizierte Gestalt haben wie eine Kraftfahrzeug-Karosserie . . . und insbesondere eine saure wäßrige Phosphat-Lösung bereit zustellen, die keine weißen Flecke oder wenigstens nur unbedeutende Flecke auf verzinktem Stahl selbst bei der Tauchbehandlung desselben verursacht.It is the aim of the present invention to provide a phosphating solution, especially for treating a substrate under cationic electrocoating, capable of imparting excellent adhesion and corrosion resistance, in particular to cationic electrocoating coatings on a variety of metal surfaces, including iron-based surfaces, zinc-based surfaces and aluminum-based surfaces, even when treated at low temperatures and even on objects that may have different metal surfaces and/or a complicated shape, such as a motor vehicle body... and in particular to provide an acidic aqueous phosphate solution that does not cause white spots or at least only insignificant spots on galvanized steel even when dipping it.
Wir haben gefunden, daß Phosphatierungs-Zusammensetzungen, die Chlorat-frei oder wenigstens im wesentlichen Chlorat-frei sind und die eine Chlorid-Ionen-Konzentration unter 0,5 g/l aufweisen, ausgezeichnete Überzüge auf Oberflächen auf Eisen-, Zink- und Aluminium-Basis ohne die Bildung schädlicher weißer Flecke ergeben. Es ist wichtig für die günstigen Ergebnisse der vorliegenden Erfindung, daß der Chlorid-Ionen-Wert gleichbleibend unter 0,5 g/l gehalten wird, was bedeutet, daß nicht nur Chlorid-Ionen selbst, sondern auch Chlorat-Ionen nicht zu den Phosphatierungs-Zusammensetzungen hinzugefügt werden sollten, da beim Gebrauch der Phosphatierungs-Zusammensetzungen die Chlorat-Ionen zu Chlorid-Ionen reduziert werden.We have found that phosphating compositions which are chlorate-free or at least substantially chlorate-free and which have a chloride ion concentration below 0.5 g/l provide excellent coatings on iron, zinc and aluminum based surfaces without the formation of harmful white spots. It is important to the beneficial results of the present invention that the chloride ion level be kept consistently below 0.5 g/l, which means that not only chloride ions themselves but also chlorate ions should not be added to the phosphating compositions since in use of the phosphating compositions the chlorate ions are reduced to chloride ions.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine saure wäßrige Phosphat-Lösung zur Verwendung bei einem Verfahren zur Phosphatierung von Metall-Oberflächen bereitgestellt, die höchstens 0,2 g/l und vorzugsweise überhaupt keine Chlorat-Ionen sowie die geringste praktische Konzentration an Chlorid-Ionen, die jedoch niemals 0,5 g/l Chlorid-Ionen überschreitet, enthält, wobei die Lösung im übrigen enthält:According to the present invention there is provided an acidic aqueous phosphate solution for use in a process for phosphating metal surfaces, which contains at most 0.2 g/l and preferably no chlorate ions at all and the lowest practical concentration of chloride ions, but never exceeding 0.5 g/l chloride ions, the solution further comprising:
a) 0,1 bis 1,5 g/l Zink-Ionen,a) 0.1 to 1.5 g/l zinc ions,
b) 5 bis 50 g/l Phosphat-Ionen,b) 5 to 50 g/l phosphate ions,
c) wenigstens 0,8 bis 4 g/l Mangan-Ionen,c) at least 0.8 to 4 g/l manganese ions,
d) wenigstens 0,05 g/l Fluorid-Ionen undd) at least 0.05 g/l fluoride ions and
e) wenigstens einen der folgenden Phosphatierungs-Beschleuniger in den folgenden Konzentrationen:e) at least one of the following phosphating accelerators in the following concentrations:
i) 0,01 bis 0,2 g/l Nitrit-Ionen,i) 0.01 to 0.2 g/l nitrite ions,
ii) 1 bis 15 g/l Nitrat-Ionen,ii) 1 to 15 g/l nitrate ions,
iii) 0,5 bis 5 g/l Hydrogenperoxid (bezogen auf 100% H&sub2;O&sub2;)iii) 0.5 to 5 g/l hydrogen peroxide (based on 100% H₂O₂)
iv) 0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzolsulfonat-Ionen,(iv) 0.05 to 2 g/l m-nitrobenzenesulfonate ions,
v) 0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzoat-Ionen undv) 0.05 to 2 g/l m-nitrobenzoate ions and
vi) 0,05 bis 2 g/l p-Nitrophenol.(vi) 0,05 to 2 g/l p-nitrophenol.
Wie ober angegeben ist, schließen die gemäß der vorliegenden Erfindung behandelten Metall-Oberflächen Oberflächen auf Eisen- Basis, Oberflächen auf Zink-Basis, Oberflächen auf Aluminium- Basis und Oberflächen auf der Basis deren jeweiliger Legierungen ein. Diese Metall-Oberflächen können entweder getrennt oder in Kombination behandelt werden. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung tritt am deutlichsten in Erscheinung, wenn die Behandlung auf Metall-Oberflächen durchgeführt wird, die sowohl eine Oberfläche auf Eisen-Basis als auch eine Oberfläche auf Zink- Basis umfassen, wie beispielsweise in einer Kraftfahrzeug- Karosserie. Zu Beispielen für Oberflächen auf Zink-Basis gehören verzinkte Stahlplatten, glühverzinkte Stahlplatten, galvanisch verzinkte Stahlplatten, mit einer Zink-Legierung elektroplattierte Stahlplatten, galvanisch komplex-verzinkte Stahlplatten etc . . As stated above, the metal surfaces treated according to the present invention include iron-based surfaces, zinc-based surfaces, aluminum-based surfaces, and surfaces based on their respective alloys. These metal surfaces can be treated either separately or in combination. The advantage of the present invention is most apparent when the treatment is carried out on metal surfaces that include both an iron-based surface and a zinc-based surface, such as in an automobile body. Examples of zinc-based surfaces include galvanized steel plates, hot-dip galvanized steel plates, electrogalvanized steel plates, zinc alloy electroplated steel plates, complex electrogalvanized steel plates, etc.
Wenn der Gehalt der Zink-Ionen in der obigen sauren Phosphat- Lösung kleiner als 0,5 g/l ist, wird ein gleichmäßiger Phosphat- Film auf den Oberflächen auf Eisen-Basis nicht gebildet. Wenn der Gehalt der Zink-Ionen etwa 1,5 g/l überschreitet, dann findet sowohl auf Oberflächen auf Eisen-Basis als auch auf Oberflächen auf Zink-Basis eine fortgesetzte Bildung des Phosphat-Films statt, was ein Aufbauen des Films verursacht, mit dem Ergebnis, daß der Film eine Abnahme der Haftung zeigt und als Substrat für das kationische Elektrobeschichten ungeeignet wird.If the content of zinc ions in the above acidic phosphate solution is less than 0.5 g/l, a uniform phosphate film is not formed on the iron-based surfaces. If the content of zinc ions exceeds about 1.5 g/l, then continued formation of the phosphate film takes place on both iron-based and zinc-based surfaces, causing the film to build up, with The result is that the film shows a decrease in adhesion and becomes unsuitable as a substrate for cationic electroplating.
Wenn der Gehalt der Phosphat-Ionen in der obigen Lösung kleiner als etwa 5 g/l ist, besteht die Gefahr, daß ein ungleichmäßiger Phosphat-Film gebildet wird. Wenn der Gehalt der Phosphat-Ionen größer als 50 g/l ist, ergeben sich keine weiteren Vorteile, und aus diesem Grunde ist es wirtschaftlich unvorteilhaft, zusätzliche Mengen Phosphat-Chemikalien einzusetzen.If the content of phosphate ions in the above solution is less than about 5 g/l, there is a risk of an uneven phosphate film being formed. If the content of phosphate ions is greater than 50 g/l, no further benefits are obtained and for this reason it is economically disadvantageous to use additional amounts of phosphate chemicals.
Mit der Reduzierung des Gehalts an Mangan-Ionen wird der Mangan- Gehalt in dem auf Oberflächen auf Zink-Basis gebildeten Phosphat-Film kleiner, und tatsächlich kann festgestellt werden, daß bei weniger als 0,2 g/l die Haftung zwischen dem Substrat und dem Überzug nach dem kationischen Elektrobeschichten ungenügend wird. Wenn die Mangan-Ionen in einer Menge von mehr als 4 g/l vorliegen, werden keine weiteren vorteilhaften Wirkungen für den Überzug erzielt, und die Lösung bildet übermäßige Niederschläge, was es unmöglich macht, eine stabile Lösung zu erhalten.With the reduction of the content of manganese ions, the manganese content in the phosphate film formed on zinc-based surfaces becomes smaller, and in fact, it can be found that if it is less than 0.2 g/l, the adhesion between the substrate and the coating after cationic electroplating becomes insufficient. If the manganese ions are present in an amount of more than 4 g/l, no further beneficial effects are obtained for the coating and the solution forms excessive precipitates, making it impossible to obtain a stable solution.
Der Mangan-Gehalt in dem auf den Metall-Substraten gebildeten Phosphat-Film sollte im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Films, liegen, um einen Phosphat- Film zu haben, der die Leistungs-Anforderungen für eine kationische Elektrobeschichtung erfüllt.The manganese content in the phosphate film formed on the metal substrates should be in the range of about 1 to about 20 wt.%, based on the weight of the film, in order to have a phosphate film that meets the performance requirements for a cationic electrocoating.
Der Mangan-Gehalt in dem Phosphat-Film kann nach herkömmlichen Verfahrensweisen bestimmt werden. Beispielsweise wird ein phosphatierter Probekörper [S (m²); W&sub1; (g)] 5 min bei 75ºC in eine wäßrige Lösung von 5 Gew.-% Chromsäure getaucht, um den Film aufzulösen, und das Gewicht des Probekörpers [W&sub2; (g)] wird gemessen. Die Menge des Films [Wc (g/m²)] wird nach der Formel [Wc = (W&sub1;-W&sub2;)/S] berechnet. Dann wird die Menge des Mangans, die sich in der wäßrigen Chromsäure-Lösung [A(1)] aufgelöst hat, mittels des Atom-Lichtabsorptions-Verfahrens bestimmt [M (g/l)], um die Gesamt-Menge des gelösten Mangans [WM = A · M/S (g/m²)] zu erhalten. Mittels der so erhaltenen Menge und der obigen Menge des Films kann der Mangan-Gehalt aus der Formel (WM/Wc) · 100 in % berechnet werden.The manganese content in the phosphate film can be determined by conventional methods. For example, a phosphated specimen [S (m²); W₁ (g)] is immersed in an aqueous solution of 5 wt% chromic acid at 75°C for 5 minutes to dissolve the film, and the weight of the specimen [W₂ (g)] is measured. The amount of the film [Wc (g/m²)] is calculated by the formula [Wc = (W₁-W₂)/S]. Then, the amount of manganese dissolved in the aqueous chromic acid solution [A(1)] is determined by the atomic light absorption method [M (g/l)] to obtain the total amount of dissolved manganese [WM = A · M/S (g/m²)]. Using the amount thus obtained and the above amount of film, the manganese content in % can be calculated from the formula (WM/Wc) · 100.
Wenn die Menge der Fluorid-Ionen in der Phosphatierungs-Lösung kleiner als 0,05 g/l ist, lassen sich eine Mikronisierung des Phosphat-Films, eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit nach dem Beschichten und eine Phosphatierungs-Behandlung bei einer reduzierten Temperatur nicht erhalten. Die Fluorid-Ionen können in einer Menge oberhalb von 3 g/l anwesend sein, jedoch liefert der Einsatz derselben in solchen Mengen keine größeren Wirkungen, als sie mit dem Bereich von 0,05 bis 3 g/l erreichbar sind. Vorzugsweise ist das Fluorid-Ion in Form eines komplexen Fluorid-Ions enthalten, z. B. des Fluoroborat-Ions oder des Fluorosilicat-Ions, obwohl das F&supmin;-Ion selbst ebenfalls verwendet werden kann.If the amount of fluoride ions in the phosphating solution is less than 0.05 g/l, micronization of the phosphate film, improvement of corrosion resistance after coating and phosphating treatment at a reduced temperature cannot be obtained. The fluoride ions may be present in an amount above 3 g/l, but the use of them in such amounts does not provide greater effects than those achievable with the range of 0.05 to 3 g/l. Preferably, the fluoride ion is contained in the form of a complex fluoride ion, e.g. the fluoroborate ion or the fluorosilicate ion, although the F- ion itself can also be used.
Es wurde gefunden, daß dann, wenn die Chlorid-Ionen-Konzentration in der Phosphatierungs-Lösung 0,5 g/l (500 ppm) erreicht oder überschreitet, eine übermäßige Reaktion des Ätzens stattfindet, was unerwünschte weiße Flecke auf Zink-Oberflächen ergibt. Obwohl die Anwesenheit von Chlorat-Ionen nicht direkt die Entwicklung weißer Flecke zu verursachen braucht, werden Chlorat-Ionen allmählich in Chlorid-Ionen überführt und reichern sich in dieser Form in der Bad-Flüssigkeit an, wodurch die weißen Flecke verursacht werden, wie oben erwähnt wurde.It has been found that when the chloride ion concentration in the phosphating solution reaches or exceeds 0.5 g/l (500 ppm), an excessive etching reaction takes place, resulting in undesirable white spots on zinc surfaces. Although the presence of chlorate ions may not directly cause the development of white spots, chlorate ions are gradually converted to chloride ions and accumulate in this form in the bath liquid, causing the white spots, as mentioned above.
Weiterhin wurde gefunden, daß die Kombination von Mangan- und Fluorid-Ionen wirkungsvoll für die Formulierung nutzbarer Phosphatierungs-Lösungen ist, die keine Chlorat-Ionen enthalten.Furthermore, it was found that the combination of manganese and fluoride ions is effective for formulating usable phosphating solutions that do not contain chlorate ions.
Bei den Phosphatierungs-Lösungen der Erfindung ist es zu bevorzugen, daß das Gewichts-Verhältnis der Zink-Ionen zu den Phosphat-Ionen 1 : (10 bis 30) ist. Innerhalb dieses Verhältnisses wird ein gleichmäßiger Phosphat-Film erhalten, der alle Leistungs-Anforderungen für eine kationische Elektrobeschichtung erfüllt. Das Gewichts-Verhältnis der Zink-Ionen zu den Mangan- Ionen beträgt vorzugsweise 1 : (0,5 bis 2). Innerhalb dieses Verhältnisses ist es möglich, in wirtschaftlicher Weise einen Phosphat-Film zu erhalten, der die erforderliche enge Mangan enthält und der alle durch die vorliegende Erfindung verfügbar gemachten günstigen Wirkungen entfaltet.In the phosphating solutions of the invention, it is preferable that the weight ratio of zinc ions to phosphate ions is 1:(10 to 30). Within this ratio, a uniform phosphate film is obtained which meets all the performance requirements for a cationic electrocoating. The weight ratio of zinc ions to manganese ions is preferably 1:(0.5 to 2). Within this ratio it is possible to economically obtain a phosphate film which contains the required manganese and which exhibits all the beneficial effects made available by the present invention.
Bei den Phosphatierungs-Lösungen der Erfindung ist es wünschenswert, daß die Lösungen eine Gesamt-Acidität von 10 bis 50 Punkten, eine freie Acidität von 0,3 bis 2,0 Punkten und ein Säure- Verhältnis von 10 bis 50 haben. Mit einer Gesamt-Acidität in dem obigen Bereich kann der Phosphat-Film auf wirtschaftliche Weise erhalten werden, und mit einer freien Acidität in dem obigen Bereich kann der Phosphat-Film gleichmäßig ohne übermäßiges Ätzen der Metall-Oberfläche erhalten werden. Einstellungen in der Lösung, um die obigen Punkte und das obige Verhältnis zu erhalten und aufrechtzuerhalten, lassen sich, soweit erforderlich, mit Hilfe eines Alkalimetallhydroxids oder von Ammoniumhydroxid erreichen.In the phosphating solutions of the invention, it is desirable that the solutions have a total acidity of 10 to 50 points, a free acidity of 0.3 to 2.0 points and an acid ratio of 10 to 50. With a total acidity in the above range, the phosphate film can be obtained economically, and with a free acidity in the above range, the phosphate film can be obtained uniformly without excessive etching of the metal surface. Adjustments in the solution to obtain and maintain the above points and ratio can be achieved, as required, by means of an alkali metal hydroxide or ammonium hydroxide.
Zu Quellen der Bestandteile der Phosphatierungs-Lösungen der Erfindung gehören die folgenden: Was die Zink-Ionen betrifft, so kann man Zinkoxid, Zinkcarbonat, Zinknitrat etc. verwenden; was die Phosphat-Ionen betrifft, so kann man Phosphorsäure, Zinkphosphat, Zinkmonohydrogenphosphat, Zinkdihydrogenphosphat, Manganphosphat, Manganmonohydrogenphosphat, Mangandihydrogenphosphat etc. verwenden; was die Mangan-Tonen betrifft, so kann man Mangancarbonat, Mangannitrat, die obenerwähnten Manganphosphat-Verbindungen etc. verwenden; was die Fluorid-Ionen betrifft, so kann man Flußsäure, Fluorborsäure, Fluorkieselsäure, Fluortitansäure und deren Metall-Salze (z. B. das Zink-Salz, das Nickel-Salz etc. - jedoch wird das Natrium-Salz ausgeschlossen, da es nicht die gewünschte Wirkung hervorruft) verwenden; und was den Phosphatierungs-Beschleuniger betrifft, so kann man Natriumnitrit, Ammoniumnitrit, Natrium-m-nitrobenzolsulfonat, Natrium-m-nitrobenzoat, wäßriges Hydrogenperoxid, Salpetersäure, Zinknitrat, Mangannitrat, Nickelnitrat etc. verwenden.Sources of the components of the phosphating solutions of the invention include the following: as regards zinc ions, zinc oxide, zinc carbonate, zinc nitrate, etc. can be used; as regards phosphate ions, phosphoric acid, zinc phosphate, zinc monohydrogen phosphate, zinc dihydrogen phosphate, manganese phosphate, manganese monohydrogen phosphate, manganese dihydrogen phosphate, etc. can be used; as regards manganese clays, manganese carbonate, manganese nitrate, the above-mentioned manganese phosphate compounds, etc. can be used; as regards fluoride ions, hydrofluoric acid, fluoroboric acid, fluorosilicic acid, fluorotitanic acid and their metal salts (e.g. zinc salt, nickel salt, etc. - however, sodium salt is excluded, since it does not produce the desired effect); and as for the phosphating accelerator, one can use sodium nitrite, ammonium nitrite, sodium m-nitrobenzenesulfonate, sodium m-nitrobenzoate, aqueous hydrogen peroxide, nitric acid, zinc nitrate, manganese nitrate, nickel nitrate, etc.
Die Phosphatierungs-Lösungen der Erfindung können weiterhin, als wahlfreien Bestandteil, Nickel-Ionen enthalten. Der Gehalt an Nickel-Ionen sollte 0,1 bis 4 g/l, vorzugsweise 0,3 bis 2 g/l betragen. Wenn Nickel-Ionen zusammen mit den Mangan-Ionen vorhanden sind, wird das Gebrauchsverhalten des resultierenden Phosphat-Films weiter verbessert, d. h. die Haftung und die Korrosionsbeständigkeit des nach dem kationischen Elektrobeschichten erhaltenen Überzugs werden weiter verbessert. In Nickel- Ionen enthaltenden Phosphatierungs-Lösungen beträgt das Gewichts-Verhältnis der Zink-Ionen zu der Summe der Mangan-Ionen und der Nickel-Ionen erwünschterweise 1 : (0,5 bis 5,0), vorzugsweise 1 : (0,8 bis 2,5). Die Quelle der Nickel-Versorgung kann beispielsweise Nickelcarbonat, Nickelnitrat, Nickelphosphat etc., sein.The phosphating solutions of the invention may further contain, as an optional ingredient, nickel ions. The content of nickel ions should be 0.1 to 4 g/l, preferably 0.3 to 2 g/l. When nickel ions are present together with the manganese ions, the performance of the resulting phosphate film is further improved, i.e. the adhesion and corrosion resistance of the coating obtained after cationic electroplating are further improved. In phosphating solutions containing nickel ions, the weight ratio of zinc ions to the sum of manganese ions and nickel ions is desirably 1:(0.5 to 5.0), preferably 1:(0.8 to 2.5). The source of nickel supply can be, for example, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel phosphate, etc.
Der durch die Lösungen der vorliegenden Erfindung gebildete Phosphat-Film ist ein Film vom Zinkphosphat-Typ. Solche auf Metall-Oberflächen auf Eisen-Basis gebildeten Filme enthalten etwa 25 bis etwa 40 Gew.-% Zink, etwa 3 bis etwa 11 Gew.-% Eisen, etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% Mangan und 0 bis etwa 4 Gew.-% Nickel.The phosphate film formed by the solutions of the present invention is a zinc phosphate type film. Such films formed on iron-based metal surfaces contain about 25 to about 40 wt.% zinc, about 3 to about 11 wt.% iron, about 1 to about 20 wt.% manganese, and 0 to about 4 wt.% nickel.
Die Phosphatierungs-Lösungen der Erfindung können zum Phosphatieren von Metall-Oberflächen durch Sprühbehandlung, Tauchbehandlung oder durch eine Kombination solcher Behandlungen eingesetzt werden. Die Sprühbehandlung kann gewöhnlich durch Sprühen während 5 s oder mehr erfolgen, um einen adäquaten Phosphat-Film zu bilden, der die gewünschten Kennwerte des Gebrauchsverhaltens zeigt. Die Sprühbehandlung kann zweckmäßigerweise unter Anwendung eines Cyclus durchgeführt werden, der eine erste Sprühbehandlung von etwa 5 bis etwa 30 s, eine nachfolgende Unterbrechung der Behandlung von etwa 5 bis 30 s Dauer und danach eine erneute Sprühbehandlung von wenigstens 5 s umfaßt, wobei die gesamte Zeit der Sprühbehandlung wenigstens 40 s beträgt. Dieser Cyclus kann einmal, zweimal oder dreimal durchgeführt werden.The phosphating solutions of the invention can be used to phosphate metal surfaces by spraying, dipping or a combination of such treatments. The spraying treatment can usually be carried out by spraying for 5 seconds or more to form an adequate phosphate film which exhibits the desired performance characteristics. The spraying treatment can be conveniently carried out using a cycle which comprises an initial spraying treatment of about 5 to about 30 seconds, a subsequent interruption of the treatment of about 5 to 30 seconds, and then a renewed spraying treatment of at least 5 seconds, the total time of the spraying treatment being at least 40 seconds. This cycle can be carried out once, twice or three times.
Die Tauchbehandlung ist gewöhnlich bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mehr zu bevorzugen als die Sprühbehandlung. Damit adäquate Filme gebildet werden, die die gewünschten Kennwerte des Gebrauchsverhaltens zeigen, wird die Tauchbehandlung gewöhnlich wenigstens 15 s, vorzugsweise etwa 30 s bis etwa 120 s, durchgeführt. Die Behandlung kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß zuerst wenigstens 15 s tauchbehandelt und danach wenigstens 2 s sprühbehandelt wird. Alternativ kann die Behandlung in der Weise durchgeführt werden, daß zuerst wenigstens 5 s sprühbehandelt wird und danach wenigstens 15 s tauchbehandelt wird. Die zuvorgenannte Kombination der zuerst vorgenommen Tauchbehandlung und danach erfolgenden Sprühbehandlung ist besonders vorteilhaft für Gegenstände mit komplizierten Gestalten wie eine Kraftfahrzug-Karosserie. Für solche Gegenstände ist es vorteilhaft, zunächst 30 bis 90 s eine Tauchbehandlung und danach 5 bis 45 s eine Sprühbehandlung durchzuführen. Bei diesem Verfahren ist es vorteilhaft, die Sprühbehandlung über eine so lange Zeit, wie sie innerhalb der Grenzen einer Automobil-Produktionsstraße möglich ist, durchzuführen, um den Schlamm zu entfernen, der während der Stufe der Tauchbehandlung an dem Gegenstand haften bleibt.Dipping is usually more preferable than spraying in the process of the present invention. In order to form adequate films that exhibit the desired performance characteristics, dipping is usually carried out for at least 15 seconds, preferably from about 30 seconds to about 120 seconds. The treatment can also be carried out by first dipping for at least 15 seconds and then spraying for at least 2 seconds. Alternatively, the treatment can be carried out by first spraying for at least 5 seconds and then dipping for at least 15 seconds. The aforementioned combination of first dipping and then spraying is particularly advantageous for articles with complicated shapes such as a car body. For such articles, it is advantageous to first dip for 30 to 90 seconds and then spray for 5 to 45 seconds. In this process, it is advantageous to carry out the spray treatment for as long a time as is possible within the limits of an automobile production line in order to remove the sludge that adheres to the article during the dip treatment stage.
Bei dem vorliegenden Verfahren kann die Behandlungs-Temperatur 30ºC bis 70ºC, vorzugsweise 35ºC bis 60ºC, betragen. Dieser Temperatur-Bereich ist annähernd 10ºC bis 15ºC niedriger als derjenige, der bei den Verfahren des Standes der Technik angewandt wird. Behandlungs-Temperaturen unter 30ºC sollten nicht angewandt werden wegen einer unannehmbaren Verlängerung der Zeitspanne, die zur Erzeugung eines annehmbaren Überzugs erforderlich ist. Wenn umgekehrt die Behandlungstemperatur zu hoch ist, wird der Phosphatierungs-Beschleuniger zersetzt, und ein übermäßiger Niederschlag wird gebildet, was zu einer Unausgewogenheit der Komponenten in der Lösung führt und es schwierig macht, zufriedenstellende Phosphat-Filme zu erhalten.In the present process, the treatment temperature may be 30°C to 70°C, preferably 35°C to 60°C. This temperature range is approximately 10°C to 15°C lower than that used in the prior art processes. Treatment temperatures below 30°C should not be used because of an unacceptable increase in the time required to produce an acceptable coating. Conversely, if the treatment temperature is too high, the phosphating accelerator will decompose and an excessive precipitate will be formed, resulting in an imbalance of the components in the solution and making it difficult to obtain satisfactory phosphate films.
Bei Sprühbehandlungen ist ein geeigneter Sprühdruck ein Überdruck von 0,6 bis 2 kg/cm².For spray treatments, a suitable spray pressure is an overpressure of 0.6 to 2 kg/cm².
Wie oben beschrieben ist, ist ein bevorzugter Modus der Behandlung unter Verwendung der Lösungen der vorliegenden Erfindung eine Tauchbehandlung oder eine kombinierte Behandlung, bei der zuerst eine Tauchbehandlung und dann eine Sprühbehandlung angewandt werden.As described above, a preferred mode of treatment using the solutions of the present invention is a dip treatment or a combined treatment in which first a dip treatment and then a spray treatment are applied.
Eine vorteilhafte Arbeitsweise zur Behandlung von Metall-Oberflächen unter Einsatz einer Serie von Arbeitsweisen, die der Beschichtung vorangehen, und der nachfolgenden Phosphatierung mit den Lösungen der vorliegenden Erfindung ist die folgende:An advantageous procedure for treating metal surfaces using a series of procedures preceding coating and subsequent phosphating with the solutions of the present invention is as follows:
Eine Metall-Oberfläche wird zunächst einer Tauchbehandlung und/oder einer Sprühbehandlung mit einem alkalischen Entfettungsmittel 2 min bei einer Temperatur von 50ºC bis 60ºC unterworfen; anschließend folgen die Stufen: Waschen mit Leitungswasser; Sprühbehandlung und/oder Tauchbehandlung mit einem Oberflächen-Konditionierungsmittel 10 bis 30 s bei Raumtemperatur; Tauchbehandlung mit der Lösung der vorliegenden Erfindung wenigstens 15 s bei einer Temperatur von etwa 30ºC bis etwa 70ºC; Waschen mit Leitungswasser und dann mit entionisiertem Wasser, in dieser Reihenfolge. Es ist wünschenswert, danach mit einer in der Industrie gebräuchlichen, angesäuerten Spüllösung nachzubehandeln, etwa einer verdünnten Chromat- Lösung. Diese Nachbehandlung wird vorzugsweise sogar dann durchgeführt, wenn die Phosphatierung mittels Sprühbehandlung oder mittels einer eine Sprühbehandlung und anschließende Tauchbehandlung umfassenden kombinierten Behandlung durchgeführt wird. Durch Einführen dieser Nachbehandlung kann ein Phosphat- Film, der einer Sikkativ-Beschichtung eine größere Korrosionsbeständigkeit gibt, erhalten werden.A metal surface is first subjected to a dip treatment and/or a spray treatment with an alkaline degreasing agent for 2 minutes at a temperature of 50°C to 60°C, followed by the steps of: washing with tap water; spray treatment and/or dip treatment with a surface conditioning agent for 10 to 30 seconds at room temperature; dip treatment with the solution of the present invention for at least 15 seconds at a temperature of about 30°C to about 70°C; washing with tap water and then with deionized water, in that order. It is desirable to then follow with an acidified rinsing solution commonly used in the industry, such as a dilute chromate solution. This post-treatment is preferably carried out even if the phosphating is carried out by spray treatment or by a combined treatment comprising a spray treatment followed by a dip treatment. By introducing this post-treatment, a phosphate film can be obtained, which gives a siccative coating greater corrosion resistance.
Bei der Durchführung der Tauchbehandlung oder der Tauchbehandlung mit anschließender Sprühbehandlung, die die bevorzugte Verfahrensweise der Behandlung der vorliegenden Erfindung ist, ist es vorteilhat, eine saure wäßrige Phosphat-Lösung der vorliegenden Erfindung einzusetzen, dieWhen carrying out the dipping treatment or the dipping treatment followed by spraying treatment, which is the preferred treatment method of the present invention, it is advantageous to use an acidic aqueous phosphate solution of the present invention which
a') 0,5 bis 1,5 g/l, vorzugsweise 0,7 bis 1,2 g/l, Zink-Ionen,a') 0.5 to 1.5 g/l, preferably 0.7 to 1.2 g/l, zinc ions,
b') 5 bis 30 g/l, vorzugsweise 10 bis 20 g/l Phosphat-Ionen,b') 5 to 30 g/l, preferably 10 to 20 g/l phosphate ions,
c') 0,8 bis 3 g/l, vorzugsweise 0,8 bis 2 g/l, Mangan-Ionen,c') 0.8 to 3 g/l, preferably 0.8 to 2 g/l, manganese ions,
d') wenigstens 0,05 g/l, vorzugsweise 0,1 bis 2 g/l, Fluorid- Ionen,d') at least 0.05 g/l, preferably 0.1 to 2 g/l, fluoride ions,
e') weniger als 0,5 g/l Chlorid-Ionen unde') less than 0.5 g/l chloride ions and
f') einen Phosphatierungs-Beschleuniger in einer oben angegebenen Mengef') a phosphating accelerator in an amount specified above
umfaßt (im Folgenden als "Tauchlösung" bezeichnet).(hereinafter referred to as "immersion solution").
Bei Einsatz der obenangegebenen Tauchlösung der Erfindung in dem Verfahren der Erfindung auf einer Metall-Oberfläche, insbesondere einer Metall-Oberfläche, die sowohl eine Metall-Oberfläche auf Eisen-Basis als auch eine Metall-Oberfläche auf Zink-Basis einschließt, wird darauf in wirtschaftlicher Weise ein feiner, gleichmäßiger und dichter Phosphat-Film gebildet, der Überzügen, die durch kationische Elektrobeschichtung gebildet werden, ausgezeichnete Haftung und Korrosionsbeständigkeit verleiht und der im wesentlichen frei von weißen Flecken ist.When the above-mentioned dipping solution of the invention is used in the process of the invention on a metal surface, particularly a metal surface including both an iron-based metal surface and a zinc-based metal surface, a fine, uniform and dense phosphate film is economically formed thereon which imparts excellent adhesion and corrosion resistance to coatings formed by cationic electrocoating and which is substantially free of white spots.
Konzentrierte wäßrige Zusammensetzungen werden für die Formulierung der sauren wäßrigen Phosphat-Lösungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Die sauren wäßrigen Behandlungs-Lösungen werden zweckmäßigerweise durch Verdünnen eines wäßrigen Konzentrats, das eine Anzahl der Lösungs-Bestandteile in den angemessenen Gewichts-Verhältnissen enthält, und anschließendes Hinzufügen anderer Bestandteile, wie sie zur Herstellung der Behandlungs-Lösungen der vorliegenden Erfindung benötigt werden, hergestellt.Concentrated aqueous compositions are used for formulating the acidic aqueous phosphate solutions of the present invention. The acidic aqueous treating solutions are conveniently prepared by diluting an aqueous concentrate containing a number of the solution ingredients in the appropriate weight ratios and then adding other ingredients as needed to prepare the treating solutions of the present invention.
Die Konzentrate werden vorteilhafterweise so formuliert, daß sie Zink-Ionen, Phosphat-Ionen, Mangan-Ionen, Fluorid-Ionen und gegebenenfalls Nickel-Ionen in einem Gewichts-Verhältnis von 0,1 bis 2 : 5 bis 50 : 0,8 bis 4 : wenigstens 0,05 : 0,1 bis 4 enthalten. Die Konzentrate enthalten vorzugsweise ein Gewichts- Verhältnis der obigen Bestandteile von 0,5 bis 1,5 : 10 bis 30 : 0,8 bis 3 : 0,1 bis 3 : 0,3 bis 2.The concentrates are advantageously formulated to contain zinc ions, phosphate ions, manganese ions, fluoride ions and optionally nickel ions in a weight ratio of 0.1 to 2 : 5 to 50 : 0.8 to 4 : at least 0.05 : 0.1 to 4. The concentrates preferably contain a weight ratio of the above components of 0.5 to 1.5 : 10 to 30 : 0.8 to 3 : 0.1 to 3 : 0.3 to 2.
Die Konzentrate werden vorteilhafterweise so formuliert, daß sie wenigstens etwa 25 g/l, mehr bevorzugt etwa 50 g/l bis 130 g/l, Zink-Ionen enthalten. Jedoch muß man bei der Bildung der Konzentrate Sorgfalt walten lassen. Wenn beispielsweise Mangan-Ionen und komplexe Fluorid-Ionen in einem Konzentrat zusammen mit Natrium-Ionen anwesend sind, entsteht ein Niederschlag. Es ist auch nicht ratsam, dem Konzentrat irgendeinen Phosphatierungs- Beschleuniger zuzusetzen, da die Beschleuniger zur Zersetzung neigen und andere Probleme verursachen.The concentrates are advantageously formulated to contain at least about 25 g/l, more preferably about 50 g/l to 130 g/l, of zinc ions. However, care must be taken in forming the concentrates. For example, if manganese ions and complex fluoride ions are present in a concentrate along with sodium ions, a precipitate will form. It is also not advisable to add any phosphating accelerator to the concentrate, as the accelerators tend to decompose and cause other problems.
Als Beispiel für eine brauchbare konzentrierte wäßrige Zusammensetzung wird eine konzentrierte Zusammensetzung formuliert, die 3,0 Gew.-% Zinkoxid, 1,8 Gew.-% Nickel(II)-carbonat, 48,2 Gew.-% 75-proz. Phosphorsäure, 10,0 Gew. -% Mangan(II)-nitrat-hydrat (Mangan-Gehalt 20 Gew.-%), 7,9 Gew.-% 40-proz. Fluorkieselsäure und 29,1 Gew.-% Wasser umfaßt. Dieses Konzentrat wird dann mit Wasser auf 2,5 Vol.-% verdünnt, und danach wird eine wäßrige Lösung von 20% Natriumnitrit hinzugefügt, wodurch eine saure wäßrige Phosphatierungs-Lösung der Erfindung erhalten wird.As an example of a useful concentrated aqueous composition, a concentrated composition is formulated comprising 3.0% by weight of zinc oxide, 1.8% by weight of nickel (II) carbonate, 48.2% by weight of 75% phosphoric acid, 10.0% by weight of manganese (II) nitrate hydrate (manganese content 20% by weight), 7.9% by weight of 40% fluorosilicic acid, and 29.1% by weight of water. This concentrate is then diluted with water to 2.5% by volume, and then an aqueous solution of 20% sodium nitrite is added to obtain an acidic aqueous phosphating solution of the invention.
Damit die Erfindung gut verstanden wird, wird sie nunmehr anhand praktischer und bevorzugter Ausführungsformen derselben beschrieben, die in den folgenden Beispielen und Vergleichs-Beispielen zur Erläuterung dargestellt sind. Es ist jedoch festzuhalten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.In order that the invention may be well understood, it will now be described by way of practical and preferred embodiments thereof, which are illustrated in the following examples and comparative examples. It should be noted, however, that the present invention is not limited to these examples.
Galvanisch verzinkte StahlplatteGalvanized steel plate
Die in der Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzungen wurden eingesetzt.The compositions listed in Table 1 were used.
Die Oberflächen des obigen Metalls wurden simultan gemäß den folgenden Verfahren behandelt:The surfaces of the above metal were simultaneously treated according to the following procedures:
Entfetten, Waschen mit Wasser, Oberflächen-Konditionierung, Phosphatierung, Waschen mit Wasser, Waschen mit reinem Wasser, Trocknen, Beschichten.Degreasing, washing with water, surface conditioning, phosphating, washing with water, washing with pure water, drying, coating.
Unter Verwendung eines alkalischen Entfettungsmittels ("RTDOLINE SD200", hergestellt von Nippon Paint Co., Konzentration 2 Gew.-%) wurde eine Sprühbehandlung 1 min bei 60ºC durchgeführt; darauf folgte eine Tauchbehandlung von 2 min.Using an alkaline degreaser ("RTDOLINE SD200", manufactured by Nippon Paint Co., concentration 2 wt%), a spray treatment was carried out at 60ºC for 1 min, followed by an immersion treatment for 2 min.
Unter Verwendung von Leitungswasser erfolgte das Waschen 15 s bei Raumtemperatur.Using tap water, washing was carried out for 15 s at room temperature.
Unter Verwendung eines Oberflächen-Konditionierungsmittels ("FIXODINE 5N-5", hergestellt von Nippon Paint Co., Konzentration 0,1 Gew.-%) wurde eine Sprühbehandlung 15 s durchgeführt.Using a surface conditioning agent (“FIXODINE 5N-5”, manufactured by Nippon Paint Co., concentration 0.1 wt%), a spray treatment was carried out for 15 s.
Unter Verwendung der obigen sauren wäßrigen Phosphat- Lösung wurde eine Tauchbehandlung 120 s bei 52ºC durchgeführt.Using the above acidic aqueous phosphate solution, immersion treatment was carried out at 52°C for 120 s.
Unter Verwendung von Leitungswasser erfolgte das Waschen 15 s bei Raumtemperatur.Using tap water, washing was carried out for 15 s at room temperature.
Unter Verwendung von entionisiertem Wasser wurde eine Tauchbehandlung 15 s bei Raumtemperatur durchgeführt.Using deionized water, an immersion treatment was carried out for 15 s at room temperature.
Das Aussehen jeder auf diese Weise erhaltenen phosphatierten Platte und das Gewicht des darauf befindlichen Phosphat-Films wurden bestimmt.The appearance of each phosphated plate thus obtained and the weight of the phosphate film thereon were determined.
Eine Zusammensetzung für die kationische Elektrobeschichtung ("POWER TOP U-30 Dark Grey", hergestellt von Nippon Paint Co.) wurde als Beschichtung zu einer Film-Dicke von 20 um aufgetragen (Spannung: 180 V; Einwirkungsdauer der Elektrizität: 3 min), und die Oberfläche wurde 30 min bei 180ºC gebrannt. Eine Anzahl von jeder der resultierenden, elektrobeschichteten Platten wurden für den Salzsprühtest eingesetzt.A cationic electrocoating composition ("POWER TOP U-30 Dark Grey", manufactured by Nippon Paint Co.) was coated to a film thickness of 20 µm (voltage: 180 V; exposure time to electricity: 3 min), and the surface was baked at 180ºC for 30 min. A number of each of the resulting electrocoated panels were used for the salt spray test.
Die verbleibenden, nicht geprüften elektrobeschichteten Platten wurden mit einer intermediären Beschichtungs-Zusammensetzung ("ORGA T0778 Grey", hergestellt von Nippon Paint Co.) zu einer Film-Dicke von 30 um und danach mit einer Deckschicht-Beschichtungs-Zusammensetzung ("ORGA T0626 Margaret White", hergestellt von Nippon Paint Co.) zu einer Film-Dicke von 40 um beschichtet, wodurch beschichtete Platten mit insgesamt 3 Schichten und 3 Brennvorgängen erhalten wurden, die dann für den Haft-Test und den Rostflecken-Test eingesetzt wurden.The remaining untested electrocoated panels were coated with an intermediate coating composition ("ORGA T0778 Grey", manufactured by Nippon Paint Co.) to a film thickness of 30 µm and then with a topcoat coating composition ("ORGA T0626 Margaret White", manufactured by Nippon Paint Co.) to a film thickness of 40 µm to obtain coated panels with a total of 3 layers and 3 firings, which were then used for the adhesion test and the rust stain test.
Die Test-Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführt. Jedes Test-Verfahren wird nachstehend angegeben.The test results are shown in Table 2 below. Each test procedure is indicated below.
Kreuzschnitte wurden auf der elektrobeschichteten Platte angebracht, und auf diese wurde eine 5-proz Kochsalz- Lösung 500 h (zinkplattierte Stahlplatte) oder 1000 h (kaltgewalzte Stahlplatte) aufgesprüht.Cross cuts were made on the electroplated plate, and a 5% saline solution was sprayed onto it for 500 h (zinc-plated steel plate) or 1000 h (cold-rolled steel plate).
Die beschichtete Stahlplatte wurde 10 d in entionisiertes Wasser von 50ºC getaucht und danach mit einem scharfen Schneidwerkzeug mit Gittern (jeweils 100 Quadrate) in Abständen von 1 mm und 2 mm versehen. Auf jede Oberfläche der so behandelten Platte wurde ein Klebeband aufgebracht, das danach abgezogen wurde, und die Zahl der verbleibenden beschichteten Quadrate auf den beschichteten Platten wurde gezählt.The coated steel plate was immersed in deionized water at 50ºC for 10 days and then grids (100 squares each) were cut at 1 mm and 2 mm intervals using a sharp cutting tool. An adhesive tape was applied to each surface of the thus treated plate, which was then peeled off and the number of remaining coated squares on the coated plates was counted.
Die Anwesenheit weißer Flecke wurde durch visuelle Beobachtung geprüft.The presence of white spots was checked by visual observation.
0 . . . kein weißer Fleck - X . . . weiße Flecke0 . . . no white spot - X . . . white spots
Zusätzlich bestätigte eine abtastelektronenmikroskopische Photographie die Anwesenheit weißer Flecke des Phosphat- Films auf einer galvanisch verzinkten Stahlplatte. Tabelle 1 Zusammensetzung der sauren wäßrige Phosphat-Lösung Beispiel (als F-Ion) Chlorid-Ion Gesamt-Acidität (Punkte) Säure-Verhältnis Zusammensetzung der sauren wäßrige Phosphat-Lösung Vergleichs-Beispiel (als F-Ion) Chlorid-Ion Gesamt-Acidität (Punkte) Säure-Verhältnis Tabelle 2 Metall: Galvanisch verzinkte Stahlplatte Geprüfte Eigenschaft Beispiel Weiße Flecke Film-Aussehen gleichmäßig, dicht hervorragend Gewicht Salzsprühtest Haftung Metall: Galvanisch verzinkte Stahlplatte Geprüfte Eigenschaft Vergleichs-Beispiel Weiße Flecke Film-Aussehen schlecht Gewicht Salzsprühtest HaftungIn addition, scanning electron microscopy photography confirmed the presence of white spots of the phosphate film on a galvanized steel plate. Table 1 Composition of acidic aqueous phosphate solution Example (as F ion) Chloride ion Total acidity (points) Acid ratio Composition of acidic aqueous phosphate solution Comparison example (as F ion) Chloride ion Total acidity (points) Acid ratio Table 2 Metal: Galvanized steel plate Tested property Example White spots Film appearance uniform, dense excellent Weight Salt spray test Adhesion Metal: Galvanized steel plate Tested property Comparison example White spots Film appearance poor Weight Salt spray test Adhesion
Wie aus der vorstehenden Tabelle 2 zu ersehen ist, erzeugt die Verwendung von Lösungen, die wie in den Beispielen gemäß der Erfindung zusammengesetzt sind, kommerziell in höherem Maße annehmbare Phosphat-Überzüge, während die Verwendung von Lösungen, die wie in den Vergleichs-Beispielen zusammengesetzt sind (bei denen der Chlorid-Ionen-Gehalt über 0,5 g/l liegt), kommerziell unbefriedigende Überzüge ergibt. Es ist darauf hinzuweisen, daß Beispiel 1 zwar eine geringe Menge Chlorat-Ionen (0,2 g/l) enthielt, die die unter Verwendung des frischen Bades erhaltenen Ergebnisse nicht nachteilig beeinflußte, daß aber nicht empfohlen wird, die Zusammensetzung des Beispiels 1 kommerziell einzusetzen, da eine Einhaltung selbst dieses niedrigen Chlorat- Gehalts in dem Bad mit einer fortschreitenden Benutzung des Bades schließlich eine Reduktion des genügenden Chlorat-Ions mit einem Anstieg des Chlorid-Ions auf einen Wert oberhalb von 0,5 g/l ergibt.As can be seen from Table 2 above, the use of solutions formulated as in the examples according to the invention produces more commercially acceptable phosphate coatings, while the use of solutions formulated as in the comparative examples (where the chloride ion content is above 0.5 g/l) produces commercially unsatisfactory coatings. It should be noted that although Example 1 contained a small amount of chlorate ion (0.2 g/l) which did not adversely affect the results obtained using the fresh bath, it is not recommended that the composition of Example 1 be used commercially since maintaining even this low chlorate content in the bath with progressive use of the bath will eventually result in a reduction in the sufficient chlorate ion with an increase in the chloride ion to a level above 0.5 g/l.
Die vorliegende Lösung enthält nicht mehr als 0,2 g/l Chlorat- Ionen. Es wird besonders bevorzugt, daß die Lösung kein Chlorat enthält.The present solution contains not more than 0.2 g/l of chlorate ions. It is particularly preferred that the solution does not contain chlorate.
Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft in bezug auf eine Vermeidung weißer Flecke, speziell auf verzinktem Stahl, insbesondere dann, wenn die Phosphatierungsbehandlung das Eintauchen umfaßt.The present invention is advantageous in terms of preventing white spots, especially on galvanized steel, particularly when the phosphating treatment involves immersion.
In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die vorliegende Lösung wenigstens etwa 1,05 g/l, insbesondere wenigstens etwa 1,1 g/l Zink-Ionen, beispielsweise etwa 1,05 bis etwa 1,5 g/l Zink-Ionen, speziell dann, wenn die Phosphatierungsbehandlung das Eintauchen umfaßt.In an advantageous embodiment, the present solution contains at least about 1.05 g/l, in particular at least about 1.1 g/l zinc ions, for example about 1.05 to about 1.5 g/l zinc ions, especially when the phosphating treatment comprises immersion.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform enthält die Lösung wenigstens etwa 15 g/l Phosphat-Ionen, beispielsweise etwa 15 bis 50 g/l, insbesondere etwa 15 bis etwa 30 g/l, Phosphat-Ionen.In another advantageous embodiment, the solution contains at least about 15 g/l phosphate ions, for example about 15 to 50 g/l, in particular about 15 to about 30 g/l, phosphate ions.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die Lösung mehr als etwa 4,0 g/l, insbesondere mehr als etwa 5 g/l, Nitrat-Ionen. So kann die Lösung etwa 5 bis etwa 15 g/l, insbesondere etwa 5 bis etwa 10 g/l, Nitrat-Ionen enthalten.In a further advantageous embodiment, the solution contains more than about 4.0 g/l, in particular more than about 5 g/l, nitrate ions. The solution can thus contain about 5 to about 15 g/l, in particular about 5 to about 10 g/l, nitrate ions.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die Lösung mehr als etwa 0,3 g/l, insbesondere mehr als etwa 0,4 g/l, Nickel-Ionen. So kann die Lösung etwa 0,4 bis etwa 4 g/l, insbesondere etwa 0,4 bis etwa 2 g/l, Nickel-Ionen enthalten.In yet another advantageous embodiment, the solution contains more than about 0.3 g/l, in particular more than about 0.4 g/l, of nickel ions. The solution can thus contain about 0.4 to about 4 g/l, in particular about 0.4 to about 2 g/l, of nickel ions.
Diese vorteilhaften Ausführungsformen sind besonders vorteilhaft zur Vermeidung weißer Flecke und die Ausstattung der Phosphat- Oberfläche mit anderen vorteilhaften Eigenschaften.These advantageous embodiments are particularly advantageous for avoiding white spots and providing the phosphate surface with other advantageous properties.
Wenn hierin angegeben ist, daß eine Lösung spezifizierte Bestandteile umfaßt, so besteht sie in einer bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen aus diesen Bestandteilen.When it is stated herein that a solution comprises specified components, in a preferred embodiment it consists essentially of those components.
Soweit jedoch das Fluorid-Ion bereitgestellt wird, wird es hierin stets als F-Ion gemessen.However, if the fluoride ion is provided, it is always measured as an F ion.
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Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3630246A1 (en) * | 1986-09-05 | 1988-03-10 | Metallgesellschaft Ag | METHOD FOR PRODUCING PHOSPHATE COVER AND ITS APPLICATION |
US5238506A (en) * | 1986-09-26 | 1993-08-24 | Chemfil Corporation | Phosphate coating composition and method of applying a zinc-nickel-manganese phosphate coating |
US5200000A (en) * | 1989-01-31 | 1993-04-06 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Phosphate treatment solution for composite structures and method for treatment |
DE3913089A1 (en) * | 1989-04-21 | 1990-10-25 | Henkel Kgaa | CHLORATE- AND NITRITE-FREE METHOD FOR THE PRODUCTION OF NICKEL- AND MANGANE-CONTAINING ZINC PHOSPHATE LAYERS |
DE3918136A1 (en) * | 1989-06-03 | 1990-12-06 | Henkel Kgaa | METHOD FOR PRODUCING MANAGE-CONTAINING PHOSPHATE COATINGS ON METAL SURFACES |
DE3927131A1 (en) * | 1989-08-17 | 1991-02-21 | Henkel Kgaa | METHOD FOR THE PRODUCTION OF MANGANIZED ZINC PHOSPHATE LAYERS ON GALVANIZED STEEL |
JPH0525652A (en) * | 1990-01-26 | 1993-02-02 | Ppg Ind Inc | Method for applying phosphate coating film composition and zinc-nickel-manganese phosphate coating |
JP2695963B2 (en) * | 1990-03-16 | 1998-01-14 | マツダ株式会社 | Phosphating of metal surfaces |
DE4326388A1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-02-09 | Metallgesellschaft Ag | Process for the phosphating treatment of one-sided galvanized steel strip |
CN1041001C (en) * | 1993-09-06 | 1998-12-02 | 汉克尔股份两合公司 | Nickel-free phosphatization process |
US5714047A (en) * | 1994-08-05 | 1998-02-03 | Novamax Itb S.R.L. | Acid aqueous phosphatic solution and process using same for phosphating metal surfaces |
US5597465A (en) * | 1994-08-05 | 1997-01-28 | Novamax Itb S.R.L. | Acid aqueous phosphatic solution and process using same for phosphating metal surfaces |
DE19511573A1 (en) * | 1995-03-29 | 1996-10-02 | Henkel Kgaa | Process for phosphating with metal-containing rinsing |
US5711996A (en) * | 1995-09-28 | 1998-01-27 | Man-Gill Chemical Company | Aqueous coating compositions and coated metal surfaces |
EP0974682A1 (en) * | 1998-07-18 | 2000-01-26 | Henkel Kommanditgesellschaft auf Aktien | Method and apparatus for the chemical treatment of metalsurfaces |
DE19834796A1 (en) | 1998-08-01 | 2000-02-03 | Henkel Kgaa | Process for phosphating, rinsing and cathodic electrocoating |
DE10010355A1 (en) | 2000-03-07 | 2001-09-13 | Chemetall Gmbh | Applying phosphate coatings to metallic surfaces comprises wetting with an aqueous acidic phosphatizing solution containing zinc ions, manganese ions and phosphate ions, and drying the solution |
DE10109480A1 (en) * | 2001-02-28 | 2002-09-05 | Volkswagen Ag | Coating aluminum surface, e.g. of car chassis, involves forming phosphate layers on surface by spraying, in which aluminum is complexed using fluoride or other complex former before dip coating |
CN104032293B (en) * | 2014-06-11 | 2016-02-17 | 安徽江南机械有限责任公司 | One not nickeliferous single component high anti-corrosion environmental protection black phosphating solution |
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JPS5811514B2 (en) * | 1979-05-02 | 1983-03-03 | 日本ペイント株式会社 | How to protect metal surfaces |
JPS5811515B2 (en) | 1979-05-11 | 1983-03-03 | 日本ペイント株式会社 | Composition for forming a zinc phosphate film on metal surfaces |
JPS57152472A (en) | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Nippon Paint Co Ltd | Phosphating method for metallic surface for cation type electrodeposition painting |
JPS5935681A (en) * | 1982-08-24 | 1984-02-27 | Nippon Paint Co Ltd | Method for phosphating metallic surface for coating by cationic electrodeposition |
GB8329250D0 (en) * | 1983-11-02 | 1983-12-07 | Pyrene Chemical Services Ltd | Phosphating processes |
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US4595424A (en) * | 1985-08-26 | 1986-06-17 | Parker Chemical Company | Method of forming phosphate coating on zinc |
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