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Title:
PROCESS FOR THE PASSIVATING POST-TREATMENT OF PHOSPHATISED METAL SURFACES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/006226
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a process for the passivating post-treatment of phosphatised metal surfaces of iron, steel, galvanised steel, zinc, aluminium and their alloys, in which the phosphatised metal surfaces are brought into contact at temperatures in the range from 10 to 60 °C with chromium-free, acid, silicate-containing aqueous solutions having a pH in the region of 2 to 5 and 0.5 to 50 g/l SiO¿2? and 0.5 to 100 g/l of an acid.

Inventors:
SEIDEL REINHARD (DE)
BRANDS KARL-DIETER (DE)
GOTTWALD KARL-HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP1991/001870
Publication Date:
April 16, 1992
Filing Date:
September 30, 1991
Export Citation:
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Assignee:
HENKEL KGAA (DE)
International Classes:
C23C22/83; (IPC1-7): C23C22/83
Foreign References:
DE1945216A11970-03-19
US4462842A1984-07-31
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 14, no. 334 (C-742)(4277) 18. Juli 1990 & JP,A,2 122 083 ( NIPPON PARKERIZING CO LTD ) 9. Mai 1990 siehe Zusammenfassung
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 516 (C-656)(3864) 17. November 1989 & JP,A,1 208 475 ( FURUKAWA ALUM CO LTD ) 22. August 1989 siehe Zusammenfassung
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 112, no. 8, Februar 1990, Columbus, Ohio, US; abstract no. 60372P, OOIJ: 'DEVELOPMENT OF AN INORGANIC,NON-CHROMATE POSTRINSE TREATMENT FOR THE STABILIZATION OF PHOSPHATE CONVERSION CAOTINGS ON COLD-ROLLED AND ELECTROGALVANIZED STEELS.' Seite 272 ; siehe Zusammenfassung SA 51651 030 & PROC.-ELECTROCHEM.SOC. Bd. 89, Nr. 13, 1989, Seiten 109 - 120; 'PROC.SYMP.ADV.CORROS.PROT.OGR.COAT.'
Attorney, Agent or Firm:
Henkel, Kommanditgesellschaft Auf Aktien (Henkelstraße 67, Düsseldorf 13, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur passivierenden Nachbehandlung von phosphatier¬ ten Metalloberflächen aus Eisen, Stahl, verzinktem Stahl, Zink, Aluminium und deren Legierungen mit Hilfe chromfreier, silicathaltiger, wäßriger Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die phosphatierten Metalloberflächen bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 60 °C mit sauren, silicathaltigen, wäßrigen Lösungen in Kontakt bringt, die einen pHWert im Bereich von 2 bis 5 aufweisen und 0,5 bis 50 g/1 Siθ2 sowie 0,5 bis 100 g/1 einer Säure enthalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als silicathaltige, wäßrige Lösungen Alkalimetallsilicatlö¬ sungen, insbesondere Natriumsilicatlösungen verwendet, die als Säuren Phosphorsäure, Oxalsäure und/oder Citronensäure, insbesondere Phosphorsäure oder Citronensäure, enthalten.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß man Lösungen verwendet, die 0,5 bis 10 g/1, insbe¬ sondere 1 bis 6 g/1, Siθ2 enthalten.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß man Lösungen verwendet, die 1 bis 25 g/1 Säure ent¬ halten.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß man Lösungen verwendet, die einen pHWert im Bereich von 2,5 bis 5 aufweisen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß man Lösungen verwendet, die 0,5 bis 5 g/1, ins¬ besondere 1 bis 3 g/1, Titan(IV)Ionen enthalten.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Titan(IV)Ionen in Form von ^TiFö und/oder K2TiO(C2θ4)2 einsetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß man die phosphatierten Metalloberflachen bei Temperaturen im Bereich von 15 bis 40 °C, insbesondere 20 bis 25 °C, mit den Lösungen in Kontakt bringt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß man die phosphatierten Metalloberflächen im Verlauf von 5 bis 120 sek, insbesondere 10 bis 40 sek, mit den Lösungen in Kontakt bringt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, als Vorbehandlung der phosphatierten Metalloberflachen vor einer kathodischen Elektrotauchlackierung.
Description:
Verfahren zur passivierenden Nachbehandlung von phosphatierten Metalloberflachen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur passivierenden Nachbe¬ handlung von phosphatierten Metalloberflachen aus Eisen, Stahl, verzinktem Stahl, Zink, Aluminium und deren Legierungen mit Hilfe chromfreier, silicathaltiger, wäßriger Lösungen.

Der Schutz von Oberflächen der genannten Metalle durch Phosphat¬ schichten ist seit langer Zeit bekannt (Ull anns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 15 (1978), Seiten 686-688). Die Phosphatierung der genannten Oberflächen dient der Erhöhung der Haftfestigkeit von Lackschichten und zur Verbesserung des Kor¬ rosionsschutzes. Insbesondere sollen die Phosphatschichten die

Unterrostung der aufgebrachten lacke verhindern.

Zur Verbesserung der Wirkung der Phosphatschichten werden seit langer Zeit Nachspülungen mit Chrom(VI)-haltigen Lösungen verwen¬ det. -Mit diesen Lösungen wird eine Passivierung der in den Poren der Phosphatschicht noch freiliegenden Metalloberfläche erzielt. Darüber hinaus wird die Löslichkeit der die Phosphatschicht bil¬ denden Phosphatkristalle durch Ionenaustauschreaktionen stark her¬ abgesetzt.

Den Vorteilen der verbesserten Phosphatschicht stehen jedoch we¬ sentliche Nachteile des üblichen Chrom(VI)-Verfahrens entgegen. Hierbei ist an erster Stelle die hohe Toxizität von Chrom(VI) zu erwähnen.

Dementsprechend finden sich in der Literatur bereits verschiedene Vorschläge zur passivierenden Nachbehandlung von phosphatierten Metalloberflachen mit Hilfe chromfreier Lösungen:

So sind aus der EP-A-0 085 626 chromfreie Zusammensetzungen und ein Verfahren zur Behandlung von phosphatierten Metalloberflachen bekannt. Hier wird eine Nachpassivierung der genannten Phosphat¬ schichten durch Anwendung von Titan(III)-haltigen Lösungen bei pH-Werten im Bereich von 2 bis 7 beschrieben. Die Zusammensetzun¬ gen werden aufgrund der außerordentlichen Instabilität des Ti- tan(III)-Ions vorzugsweise erst im Moment des Verbrauchs herge¬ stellt oder durch Anwesenheit relativ großer Mengen organischer Verbindungen stabilisiert.

Aus der DE-A-27 01 321 ist ein Verfahren zur Nachbehandlung von phosphatierten Oberflächen von Zink oder Zinklegierungen bekannt, wobei die Oberflächen mit einer chromfreien wäßrigen Lösung, die Titanionen und außerdem eine oder mehrere Komponenten aus der Gruppe Phosphorsäure, Phytinsäure, Tannin und Wasserstoffperoxid enthält, behandelt werden. Auch hier wird im wesentlichen ein pH- Wert im Bereich von 2 bis 6 eingehalten. Dieses Verfahren ist je¬ doch ausschließlich auf verzinkten Stahloberflächen anzuwenden.

Ferner wird in der EP-A-149 720 ein Verfahren zur Nachpassivierung von phosphatierten Metalloberflächen beschrieben, bei dem chrom¬ freie, wäßrige Lösungen Verwendung finden, die Titan(IV)-, Man-

gan(II)-, Kobalt(II)-, Nickel(II)- und/oder Kupfer(II)-Ionen ent¬ halten. Bei diesem Verfahren werden die phosphatierten Oberflächen aus Eisen, Stahl, verzinktem Stahl oder Aluminium zunächst mit Wasser gespült, sodann im Temperaturbereich von 20 bis 120 °C mit sauren bis neutralen wäßrigen Lösungen, die die vorstehend genann¬ ten Kationen enthalten, behandelt, anschließend erneut mit Wasser gespült und gegebenenfalls getrocknet. Doch auch dieses Verfahren erbringt aus anwendungstechnischer Sicht keine voll befriedigenden Resultate.

Die DE-B-12 77 646 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung des Kor¬ rosionswiderstandes von Oberflächen aus Aluminium und Aluminium¬ legierungen durch Aufbringen eines Überzuges mit Hilfe von Grün- chromatierungslösungen, die sechswertiges Chrom, Phosphat und Flu- orid enthalten, und Nachbehandlung des Überzuges mit wäßrigen Lö¬ sungen/die einen pH-Wert von 9 bis 13 aufweisen. Zum Ansatz der¬ artiger alkalisch reagierender Nachbehandlungslösungen können bei¬ spielsweise Natriu silicate (Ortho- und kondensierte Silicate) dienen. Mit Lösungen, deren pH-Wert unter 9 liegt, lassen sich die mit diesem Verfahren angestrebten Vorteile nicht erzielen.

Auch aus der DE-C-16 21 467 ist ein Verfahren zum Nachbehandeln von Oxidschutzschichten oder anderen U wandlungsüberzügen auf Me¬ talloberflachen mit Alkalimetallsilicatlösungen bekannt. Hierbei werden die durch die starke Alkalität bedingten Nachteile bekann¬ ter Verfahren, nämlich einer Nachbehandlung von Phosphatschichten mit Natriumsilicatlösungen, dadurch überwunden, daß man die aufge¬ brachten Schichten mit Lösungen von Lithiumsilicat nachbehandelt, dessen Molverhältnis Siθ2 : Li2θ 3,1 bis 3,5 : 1 beträgt. Dieses Verfahren wird bei Temperaturen im Bereich von 70 bis 100 °C durchgeführt.

Die genannten chromfreien Verfahren konnten sich jedoch in der Praxis nicht durchsetzen. Phosphatschichten als Haftgrund für eine kathodische Elektrotauchlackierung werden daher auch heute noch aufgrund des guten Qualitätsprofils überwiegend mit Produkten auf der Basis von Chromsalzen nachbehandelt (W. Rausch; "Die Phospha- tierung von Metallen", E. Leuze Verlag, Saulgau, S. 159 (1988)).

Weiterhin ist bekannt, Metalloberflachen direkt zur Verbesserung des Korrosionsschutzes mit silicathaltigen Lösungen zu behandeln. Hierbei wird also nicht etwa eine Phosphatschicht, sondern direkt die Metalloberfläche behandelt.

Aus Chemical Abstracts, 109:26076y (JP-A-88/50 484), ist die Be¬ handlung von galvanisierten oder mit Aluminium beschichteten Stahlblechen mit Silicatsolen bekannt, die weiterhin Titan., Zir- kon, Magnesium, Barium, Strontium, Wolfram, Nickel, Kobalt, Vana¬ din, Calcium, Molybdän, Kupfer, Aluminium, Zinn, Beryllium und/oder Mangan enthalten. Hierbei werden entsprechende silicat- haltige Schutzschichten ausgebildet.

Aus der DE-A-29 43 833 ist die Bildung von chromfreien Konver- sionsbeschichtungen bei galvanisierten Stahlblechen unter Verwen¬ dung wäßriger Lösungen bekannt, die neben Schwefelsäure und Was¬ serstoffperoxid auch Alkalimetallsilicate sowie gegebenenfalls Orgariophosphorverbindungen enthalten.

In Chemical Abstracts, 101:96199z (JP-A-84/59 885), wird gleich¬ falls die Verwendung von silicathaltigen Lösungen zur Ausbildung von korrosionsbeständigen Überzügen auf MetallOberflächen be¬ schrieben. Hierzu werden Lösungen eingesetzt, die durch Auflösen von Titansulfat in Natriu silicatlösungen erhalten werden und de-

ren pH-Wert 2 ist. Vor oder nach dieser Behandlung können die Metalloberflachen gegebenenfalls mit Natriu silicatlösungen, die einen pH-Wert von > 10 aufweisen und ferner Alaun, Kaliumcarbonat und/oder Kaliumjodid enthalten, behandelt werden.

Ferner ist aus Chemical Abstracts, 87:205007a (JP-A-77/068 830), die Oberflächenbehandlung von Zink oder verzinkten Metallen mit Lösungen bekannt, die neben Kieselsäure Alkalimetall- oder Erdal- kalimetallhydroxide enthalten. Der hierbei erhaltene Überzug dient gleichfalls dem Korrosionsschutz.

Die EP-A-273 698 beschreibt ein Verfahren zur Ausbildung von Über¬ zügen auf Metalloberflachen mit Hilfe wäßriger Dispersionen, die einerseits saure, dreiwertige MetallVerbindungen, insbesondere solche von Aluminium, Eisen oder Chrom, und andererseits feinver¬ teilte Kieselsäure enthalten. Derartige Dispersionen können auch zusammen mit sauren Phosphatierungslösungen auf Basis von Zink-, Mangan- oder Eisen(II)-Ionen und Phosphorsäure eingesetzt werden. Hierbei resultieren Konversionsschichten, die als Grundlage für eine nachfolgende Lackierung dienen können.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur passivierenden Nachbehandlung von phosphatierten Metalloberflachen zu entwickeln, das auf chromfreien Nachbehand- lungs ' lösungen basiert und einen vollwertigen Ersatz der bislang üblichen Nachpassivierung von Phosphatschichten mittels Chrom(VI)-haltigen Lösungen darstellt.

Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend ein Verfahren zur passivierenden Nachbehandlung von phosphatierten Metallober- flachen aus Eisen, Stahl, verzinktem Stahl, Zink, Aluminium und

deren Legierungen mit Hilfe chromfreier, silicathaltiger, wäßriger Lösungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die phos¬ phatierten Metalloberflachen bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 60 °C mit sauren, silicathaltigen, wäßrigen Lösungen in Kon¬ takt bringt, die einen pH-Wert im Bereich von 2 bis 5 aufweisen und 0,5 bis 50 g/1 SiÜ2 sowie 0,5 bis 100 g/1 einer Säure enthal¬ ten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße chromfreie Nachpassivierungs ' verfahren den bekannten Verfahren des Standes der Technik, die auf chromhaltigen Lösungen basieren, gleichwertig ist. Wenn im Zusammenhang mit der vorliegenden Er¬ findung von "chromfreien" Nachpassivierungsverfahren bzw. -lö- sungen die Rede ist, so bedeutet dies, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Lösungen keinen Zusatz an chromhaltigen Verbindungen aufweisen. Mögliche Verunreinigungen der erfindungsgemäß zu ver¬ wendenden Lösungen mit chromhaltigen Verbindungen, die aus den zur Herstellung dieser Lösungen eingesetzten Chemikalien herrühren können, sind hiervon nicht betroffen. In einem solchen Fall sollte der Chromgehalt der Lösungen jedoch höchstens 100 ppm, insbeson¬ dere höchstens 10 ppm, betragen.

Der Siθ2~Konzentration der im Rahmen des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens einzusetzenden wäßrigen Lösungen kommt besondere Bedeutung zu. Generell sollen diese Lösungen einen Gehalt an Silicaten oder Kieselsolen aufweisen, der einer stöchiometrisehen Menge von 0,5 bis 50 g/1 Siθ2 äquivalent ist. Bevorzugt sind Sιθ2~Konzentra- tionen im Bereich von 0,5 bis 10 g/1, insbesondere im Bereich von 1 bis 6 g/1. Sofern im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens von "silicathaltigen, wäßrigen Lösungen" die Rede ist, sollen darunter gegebenenfalls auch entsprechende kolloidale Lösungen verstanden werden. Als Quelle für die erfindungsgemäß zu verwendenden sili-

cathaltigen Lösungen können beispielsweise handelsübliche wäßrige Alkali etallsilicatlösungen dienen, welche auch als "Wasserglas¬ lösungen" bekannt sind. Derartige Wasserglaslösungen können als Alkalimetalle Natrium, Kalium oder auch Lithium enthalten. Beson¬ ders bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind wäßrige

Natriu silicatlösungen, auch als "Natron-Wasserglaslösungen" be¬ kannt. Daneben kommen als Silicatquelle auch alkaliarme Kieselsole in Frage, die gleichfalls im Handel angeboten werden. Eine weitere Silicatquelle für die erfindungsgemäß einzusetzenden silicathal¬ tigen, wäßrigen Lösungen sind pulverförmige Alkalimetallsilicate, wobei hier gleichfalls Natriumsilicate bevorzugt sind.

Von weiterer wesentlicher Bedeutung im Rahmen des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens sind der pH-Wert und die Säure-Konzentration der erfindungsgemäß einzusetzenden silicathaltigen, wäßrigen Lösungen. Der pH-Wert dieser Lösungen soll generell im Bereich von 2 bis 5 liegen; erfindungsgemäß bevorzugt ist ein pH-Wert der einzusetzen¬ den Lösungen im Bereich von 2,5 bis 5. Der pH-Wert der Lösungen wird mit Hilfe einer Säure eingestellt, wobei die Säure-Konzentra¬ tion der wäßrigen Lösungen generell im Bereich von 0,5 bis 100 g/1 liegen soll. Bevorzugt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind wäßrige Lösungen, die 1 bis 25 g/1 an Säure enthalten. Die Säure-Konzentration richtet sich im Rahmen der angegebenen Berei¬ che insbesondere nach dem in den Nachpassivierungslösungen ge¬ wünschten pH-Wert. Als Säuren kommen im Rahmen des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens generell alle organischen und/oder anorganischen Säuren in Frage, welche die Phosphatschichten auf den Metallober¬ flächen nicht in negativer Weise beeinflussen bzw. korrosive Effekte bedingen können. In diesem Sinne kommen im Rahmen des er¬ findungsgemäßen Verfahrens als Säuren beispielsweise Essigsäure, Oxalsäure, Citronensäure und Phosphorsäure in Frage, wobei Oxal¬ säure, Citronensäure und Phosphorsäure besonders bevorzugt sind.

Insbesondere kommen der Phosphorsäure und der Citronensäure im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besondere Bedeutung zu. Dieser Säure-Zusatz dient nicht alleine der Einstellung des pH- Wertes der erfindungsgemäß einzusetzenden wäßrigen Lösungen, son¬ dern auch zur Stabilisierung derselben. Darüberhinaus kommt den Säuren, insbesondere der Phosphorsäure und der Citronensäure, auch eine wesentlich Bedeutung im Hinblick auf die passiverende Nachbe¬ handlung der Phosphatschichten zu.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die phosphatier¬ ten Metalloberflächen mit den sauren, silicathaltigen, wäßrigen Lösungen bei Temperaturen im Bereich von 10 bis 60 °C behandelt. Bevorzugt im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Tem¬ peraturbereich von 15 bis 40 °C, insbesondere von 20 bis 25 °C, das heißt Raumtemperatur.

In diesem Zusammenhang ist auch die Zeitdauer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnenswert. Bevorzugt bringt man die phosphatierten MetallOberflächen mit den sauren, silicathalti¬ gen, wäßrigen Lösungen im Verlauf von 5 bis 120 sek, insbesondere 10 bis 40 sek, in Kontakt. Längere Kontaktzeiten erbringen keine Vorteile, sondern eher Nachteile, da zu lange Kontaktzeiten eine Ablösung der Phosphatschichten durch die sauren Anwendungslösungen bedingen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die sauren, silicathaltigen, wäßrigen Lösungen 0,5 bis 5 g/1 Titan(IV)-Ionen enthalten. Bevorzugt ist hier eine Konzentra¬ tion an Titan(IV)-Ionen im Bereich von 1 bis 3 g/1. Als Quelle für die Titan(IV)-Ionen kommen praktisch alle wasserlöslichen Ti- tan(IV)-Salze in Frage. Bevorzugt im Sinne der vorliegenden Er-

findung sind Kalium-hexafluortitanat (^TiFs) und/oder Kalium-ti- tanyloxalat (K2TiO(C2θ4)2).

Die Anwesenheit von Titan(IV)-Ionen erhöht einerseits die Stabi¬ lität der sauren, silicathaltigen, wäßrigen Anwendungslösungen und verbessert darüberhinaus den durch die passivierende Nachbehand¬ lung zu erzielenden Korrosionsschutz der phosphatierten Metall- oberflächen.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in der üb¬ lichen, aus dem Stand der Technik bekannten Weise erfolgen, das heißt die phosphatierten Metalloberflächen werden durch Spritzen, Tauchen, Fluten oder kombinierte Verfahren mit den sauren, sili¬ cathaltigen, wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht. Bevorzugt ist hier jedoch die Applikation dieser Lösungen im Spritzen oder Tau¬ chen. Eine Spülung der phosphatierten Metalloberflachen mit Wasser vor der passivierenden Nachbehandlung ist generell nicht erforder¬ lich. Sofern jedoch in bestimmten Fällen eine solche Vorspülung wünschenswert erscheint, sollte diese mit entionisiertem oder vollentsalzte Wasser erfolgen, um die Einschleppung unerwünschter Ionen in die Nachpassivierungs-Lösungen zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur passivierenden Nachbehandlung von phosphatierten Metalloberflachen eignet sich für alle aus dem Stand der Technik bekannten Phosphatschichten, die sowohl durch die sogenannten "nicht-schichtbildenden Phosphatierverfahren" als auch durch die sogenannten "schichtbildenden Phosphatierverfahren" erhalten werden. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur passivierenden Nachbehandlung von Phosphatschichten, die im sogenannten "Niedrig-Zink"-Phosphatierverfahren erhalten werden, geeignet. Im Hinblick auf eine nähere Erläuterung derartiger Phos-

phatierverfahren sei auf das vorstehend zitierte Standardwerk von W. Rausch, "Die Phosphatierung von Metallen", verwiesen.

Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren passivierten und phos¬ phatierten MetallOberflächen sind für eine anschließende Beschich¬ tung mit Anstrichen, Lacken, Firnissen und dergleichen hervoragend geeignet. Beispielsweise sind hier die heute üblichen Pulverlacke oder Coil-Coating-Lacke zu erwähnen. In besonderer Weise eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch zu passivierenden Nach¬ behandlung von Phosphatschichten, insbesondere solchen, die im "Niedrig-Zink"-Phosphatierverfahren erhalten werden, welche an¬ schließend einer kathodischen Elektrotauchlackierung unterworfen werden. In diesem Falle empfiehlt es sich, im Anschluß an die passivierende Nachbehandlung eine Wasserspülung vorzunehmen, wobei gleichfalls entionisiertes oder vollentsalztes V/asser Verwendung finden sollte. Generell kann jedoch eine solche Nachspülung mit Wasser unterbleiben, sofern es nicht in speziellen Fällen als wün¬ schenswert erscheint.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden sauren, sili¬ cathaltigen, wäßrigen Lösungen geht man vorzugsweise von wäßrigen Alkalimetalls licatlösungen (Wasserglaslösungen) aus, die einen Siθ2-Gehalt im vorstehend angegebenen und gewünschten Bereich ent¬ halten. Wie bereits vorstehend gesagt, werden hierzu insbesondere Natriumsilicat-Lösungen (Natron-Wasserglaslösungeπ) eingesetzt. Diese Wasserglaslösungen werden unter starkem Rühren in die vorge¬ legte, wäßrige Lösung der ausgewählten Säure eingerührt, wobei die Säure-Konzentration gleichfalls im vorstehend angegebenen Bereich liegen sollte. Anschließend wird gegebenenfalls die Titan(IV)-Kom- ponente hinzugegeben. Sofern der pH-Wert nicht in dem vorstehend erwähnten Bereich liegen sollte, kann er durch Zugabe von wäßrigen Alkalimetallhydroxid-Lösungen, insbesondere Natriumhydroxid-Lösun-

gen, eingestellt werden. Generell ist es jedoch auch möglich, zu¬ nächst silicathaltige, wäßrige Konzentrate der Nachbehandlungslö¬ sungen herzustellen, die im allgemeinen 100 bis 500 g/1 Siθ2 ent¬ halten können. Hierzu werden Wasserglaslösungen in der vorstehend angegebenen Weise mit wäßrigen Lösungen der ausgewählten Säure unter starkem Rühren vermischt, wobei zur Vermeidung von Vergelun¬ gen der pH-Wert in den Konzentraten den Wert von 2 nicht über¬ schreiten sollte. Zur Anwendung werden derartige Konzentrate an¬ schließend mit entionisiertem oder vollentsalztem Wasser verdünnt, der pH-Wert gegebenenfalls auf den vorstehend angegebenen Wert einreguliert und, sofern erwünscht, die Titan(IV)-Komponente hin¬ zugegeben.

B e i s p i e l e

Erfindungsgemäß zu verwendende Nachpassivierungslösungen wurden hergestellt durch Eintragen einer Siθ2-haltigen Lösung in die vor¬ gelegte wäßrige Säure unter starkem Rühren. Als Siθ2-haltige Lö¬ sungen wurde in den Beispielen 1 und 2 ein handelsübliches Kie- selsol mit einem Siθ2-Gehalt von ca. 40 Gew.-% (Ludox R HS40, Fa. DuPont, USA) und in allen übrigen Beispielen ein handelsübliches wäßriges Natronwasserglas (Natronwasserglas HK30, Fa. Henkel KGaA; 22,3 % Siθ2, 5,8 % Na2θ, Feststoffgehalt 28,1 %, Mol-Verhältnis Siθ2 : Na2θ = 3,97 : 1) eingesetzt. Als Säuren wurde in den Bei¬ spielen 1, 4 und 9 Oxalsäure, in den Beispielen 10 und 11 Citro¬ nensäure und in allen übrigen Beispielen Phosphorsäure eingesetzt. Anschließend wurde im Falle der Beispiele 2, 4, 5, 6, 10 und 11 ein Titan(IV)-Salz zugegeben und der pH-Wert der resultierenden wäßrigen Lösungen mit wäßriger Natriumhydroxidlösung eingestellt. Die Zusammensetzung der erhaltenen Lösungen für die Beispiele 1 bis 11 ist aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtlich.

Diese Lösungen wurden in der nachstehend beschriebenen Art und Weise zur Nachpassivierung von phosphatierten MetallOberflächen eingesetzt. Die dabei angewendeten Temperaturen sind gleichfalls der Tabelle 1 zu entnehmen.

Tabelle 1:

Erfindungsgemäße Anwendungslösungen und -bedingungen

Kaltgewalzte Stahlbleche (CRS) und beidseitig elektrolytisch ver¬ zinkte Stahlbleche (ZE) (100 x 200 mm 2 ) wurden wie folgt behan¬ delt:

(a) chemisches Reinigen und Entfetten unter Verwendung eines mild-alkalischen Spritzreinigers (Ridoline^ C1250E der Firma Henkel KGaA, Konzentration: 2 Gew.-%) bei etwa 60 °C im Verlauf von 3 min;

(b) Spülen mit vollentsalztem Wasser bei Raumtemperatur im Verlauf von 30 sec;

(c) Aktivieren mit Titanphosphaten (Fixodine R 6 der Firma Henkel KGaA; Konzentration: 0,2 Gew.-%; Temperatur: Raum¬ temperatur; Behandlung: 2 min Tauchen);

(d) Phosphatieren mit einem handelsüblichen Phosphatierungs- mittel (Nitrat-/Nitrit-beschleunigtes Phosphatierungsmit- tel Granodine R 952, das Zink, Nickel und Mangan enthält, der Firma Henkel KGaA mit einem Gehalt an freier Säure von 1,0 und einer Gesamtsäure von 15 Punkten im Verlauf von 1 min bei einer Temperatur von 50 °C);

(e) Spülen mit vollentsalztem Wasser im Verlauf von 30 sec;

(f) Nachpassivierung wie oben angegeben im Verlauf von 30 sec;

(g) Spülen mit vollentsalztem Wasser im Verlauf von 30 sec und

(h) Trocknung bei 80 °C Objekttemperatur im Verlauf von 10 min.

Zum Vergleich wurde in Schritt (f) ein handelsübliches chromhalti¬ ges Nachpassivierungsmittel der Firma Henkel KGaA, (Deoxylyte R 41), Ansatz: 0,14 Gew.-%, bei 40 °C eingesetzt.

Nach dem Trocknen wurden die Bleche mit einem kathodischen Elek- trotauchlack auf Epoxidbasis (Aqualux R K der Firma IDAC) beschich-

tet. Die Trockenfilmdicke betrug 21 + 2 μm. Anschließend wurden die Bleche mit einem Einzelschnitt nach DIN 53 167 versehen und 8 Wochen im We,chselklimatest VDA 621-415 belassen. Die nachfolgende Tabelle 2 gibt die Auswertung nach DIN 53 167 wieder.

Die angegebenen Werte für die Unterwanderung der Lackschicht sind durchschnittliche Werte (Mittelwerte aus drei Blechen), die auf einer Seite des jeweiligen Einzelschnittes gemessen wurden.

Tabelle 2 Korrosionstest

1) = kaltgewalzte Stahlbleche

2) = elektrolytisch verzinkte Stahlbleche

Die vorstehenden Resultate zeigen, daß das erfindungsgemäße chrom¬ freie Nachpassivierungsverfahren dem chromhaltigen Verfahren durchaus gleichwertig ist.