[go: up one dir, main page]

DE19540085A1 - Low nitrate, manganese-free zinc phosphating - Google Patents

Low nitrate, manganese-free zinc phosphating

Info

Publication number
DE19540085A1
DE19540085A1 DE1995140085 DE19540085A DE19540085A1 DE 19540085 A1 DE19540085 A1 DE 19540085A1 DE 1995140085 DE1995140085 DE 1995140085 DE 19540085 A DE19540085 A DE 19540085A DE 19540085 A1 DE19540085 A1 DE 19540085A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ions
phosphating
zinc
free
phosphating solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1995140085
Other languages
German (de)
Inventor
Jan-Willem Brouwer
Juergen Dr Geke
Karl-Heinz Gottwald
Peter Dr Kuhm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Priority to DE1995140085 priority Critical patent/DE19540085A1/en
Priority to PCT/EP1996/004541 priority patent/WO1997016581A2/en
Priority to AU72960/96A priority patent/AU7296096A/en
Publication of DE19540085A1 publication Critical patent/DE19540085A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08Orthophosphates
    • C23C22/12Orthophosphates containing zinc cations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08Orthophosphates
    • C23C22/12Orthophosphates containing zinc cations
    • C23C22/14Orthophosphates containing zinc cations containing also chlorate anions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08Orthophosphates
    • C23C22/12Orthophosphates containing zinc cations
    • C23C22/16Orthophosphates containing zinc cations containing also peroxy-compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08Orthophosphates
    • C23C22/12Orthophosphates containing zinc cations
    • C23C22/17Orthophosphates containing zinc cations containing also organic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • C23C22/36Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
    • C23C22/362Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing also zinc cations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

A process is disclosed for phosphatizing steel, galvanized or alloy galvanized steel and/or aluminium or its alloys by treatment with a zinc phosphatizing solution applied in a dip, spray or spray/dip process. The process is characterized in that the zinc phosphatization solution has a maximum nitrate ion content of 0.5 g/l, is free of manganese, nickel and cobalt ions, contains 0.3-2 g/l zinc ions, 5-40 g/l phosphate ions and one or more accelerators.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Phosphatierung von Me­ talloberflächen mit wäßrigen, sauren Phosphatierlösungen, die Zink- und Phosphationen sowie Beschleuniger in freier oder gebundener Form enthalten, sowie deren Anwendung als Vorbehandlung der Me­ talloberflächen für eine anschließende Lackierung, insbesondere eine Elektrotauchlackierung. Das Verfahren ist anwendbar zur Be­ handlung von Oberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl, Aluminium, aluminiertem oder legierungsaluminiertem Stahl.The invention relates to a method for phosphating Me tall surfaces with aqueous, acid phosphating solutions, the zinc and phosphate ions and accelerators in free or bound Contain form, and their use as a pretreatment of the Me tall surfaces for subsequent painting, in particular an electro dip painting. The method is applicable for loading treatment of surfaces made of steel, galvanized or alloy galvanized steel, aluminum, aluminized or alloy aluminum steel.

Die Phosphatierung von Metallen verfolgt das Ziel, auf der Metall­ oberfläche festverwachsene Metallphosphatschichten zu erzeugen, die für sich bereits Korrosionsbeständigkeit verbessern und in Verbin­ dung mit Lacken und anderen organischen Beschichtungen zu einer wesentlichen Erhöhung der Haftung und der Resistenz gegen Unter­ wanderung bei Korrosionsbeanspruchung beitragen. Solche Phospha­ tierverfahren sind seit langem im Stand der Technik bekannt. Für die Vorbehandlung vor der Lackierung eigenen sich insbesondere die Niedrig-Zink-Phosphatierverfahren, bei denen die Phosphatierlösun­ gen vergleichsweise geringe Gehalte an Zinkionen von z. B. 0,5 bis 2 g/l aufweisen. Ein wesentlicher Parameter in diesen Niedrig- Zink-Phosphatierbädern ist das Gewichtsverhältnis Phosphationen zu Zinkionen, das üblicherweise im Bereich < 12 liegt und Werte bis zu 30 annehmen kann.The phosphating of metals pursues the goal on the metal to produce firmly adhered metal phosphate layers, the already improve corrosion resistance and in conjunction with paints and other organic coatings into one substantial increase in liability and resistance to sub contribute to corrosion when exposed to corrosion. Such phospha Animal processes have long been known in the art. For the pretreatment before painting are particularly suitable Low-zinc phosphating processes in which the phosphating solution conditions comparatively low levels of zinc ions of z. B. 0.5 to  Have 2 g / l. An essential parameter in these low Zinc phosphating baths is the weight ratio of phosphate ions to Zinc ions, which is usually in the range <12 and values up to 30 can assume.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Mitverwendung anderer mehrwer­ tiger Kationen als Zink in den Phosphatierbädern Phosphatschichten mit deutlich verbesserten Korrosionsschutz- und Lackhaftungseigen­ schaften ausgebildet werden können. Beispielsweise finden Niedrig- Zink-Verfahren mit Zusatz von z. B. 0,5 bis 1,5 g/l Manganionen und z. B. 0,3 bis 2,0 g/l Nickelionen als sogenannte Trikation-Verfah­ ren zur Vorbereitung von Metalloberflächen für die Lackierung, beispielsweise für die kathodische Elektrotauchlackierung von Au­ tokarosserien, weite Anwendung.It has been shown that by sharing others, more cations than zinc in the phosphating baths with significantly improved corrosion protection and paint adhesion properties can be trained. For example, low Zinc process with the addition of z. B. 0.5 to 1.5 g / l of manganese ions and e.g. B. 0.3 to 2.0 g / l of nickel ions as a so-called trication process for the preparation of metal surfaces for painting, for example for the cathodic electrocoating of Au bodywork, wide application.

Die DE-A-39 20 296 beschreibt ein Phosphatierverfahren, das auf Nickel verzichtet und neben Zink und Manganionen Magnesiumionen verwendet. Die hier beschriebenen Phosphatierbäder enthalten außer 0,2 bis 10 g/l Nitrationen weitere als Beschleuniger wirkende Oxi­ dationsmittel, ausgewählt aus Nitrit, Chlorat oder einem organi­ schen Oxidationsmittel. Gegen die Beschleuniger Nitrit und Nitrat werden wegen möglicher Bildung Nitroser Gase zunehmend Bedenken geäußert.DE-A-39 20 296 describes a phosphating process based on Nickel is dispensed with and, in addition to zinc and manganese ions, magnesium ions used. The phosphating baths described here contain except 0.2 to 10 g / l nitrate ions further oxi acting as accelerators dation agent selected from nitrite, chlorate or an organi oxidizing agent. Against the accelerators nitrite and nitrate there are growing concerns about possible formation of nitrous gases voiced.

Nitratfrei arbeitet das in WO 86/04931 offengelegte Phosphatier­ verfahren. Hier beruht das Beschleunigersystem auf einer Kombina­ tion von Bromat und m-Nitrobenzolsulfonat. Als essentielles mehr­ wertiges Kation wird lediglich Zink, als weitere fakultative Kat­ ionen Nickel, Mangan oder Kobalt angegeben. Vorzugsweise enthalten die Phosphatierlösungen neben Zink mindestens 2 dieser fakultativen Metalle. The phosphating agent disclosed in WO 86/04931 works free of nitrates method. Here the accelerator system is based on a Kombina tion of bromate and m-nitrobenzenesulfonate. As more essential valuable cation is only zinc, as another optional cat Ions of nickel, manganese or cobalt. Preferably included the phosphating solutions in addition to zinc at least 2 of these optional Metals.  

DE-A-40 13 483 macht Phosphatierverfahren bekannt, mit denen ähn­ lich gute Korrosionsschutzeigenschaften wie mit den Trikation-Ver­ fahren erzielt werden können. Diese Verfahren verzichten auf Nickel und verwenden statt dessen Kupfer in niedrigen Konzentrationen, 0,001 bis 0,03 g/l. Zur Oxidation des bei der Beizreaktion von Stahloberflächen gebildeten zweiwertigen Eisens in die dreiwertige Stufe dient Sauerstoff und/oder andere gleichwirkende Oxidations­ mittel. Als solche werden Nitrit, Chlorat, Bromat, Peroxy-Verbin­ dungen sowie organische Nitroverbindungen, wie Nitrobenzolsulfonat, angegeben. Die deutsche Patentanmeldung DE 42 10 513 modifiziert diesen Prozeß dadurch, daß als modifizierendes Agens für die Mor­ phologie der gebildeten Phosphatkristalle Hydroxylamin, dessen Salze oder Komplexe in einer Menge von 0,5 bis 5 g/l Hydroxylamin zugegeben werden.DE-A-40 13 483 discloses phosphating processes with which similar good corrosion protection properties as with the trication ver driving can be achieved. These processes do not use nickel and instead use copper in low concentrations, 0.001 to 0.03 g / l. For the oxidation of the pickling reaction of Steel surfaces formed bivalent iron in the trivalent Stage serves oxygen and / or other equivalent oxidation medium. As such are nitrite, chlorate, bromate, peroxy-verbin and organic nitro compounds, such as nitrobenzenesulfonate, specified. The German patent application DE 42 10 513 modified this process in that as a modifying agent for the Mor phology of the phosphate crystals formed hydroxylamine, the Salts or complexes in an amount of 0.5 to 5 g / l hydroxylamine be added.

Die Verwendung von Hydroxylamin und/oder seinen Verbindungen zum Beeinflussen der Form der Phosphatkristalle ist aus einer Reihe von Offenlegungsschriften bekannt. Die EP-A-315 059 gibt als besonderen Effekt der Verwendung von Hydroxylamin in Phosphatierbädern die Tatsache an, daß auf Stahl auch dann noch die Phosphatkristalle in einer erwünschten säulen- oder knotenartigen form entstehen, wenn die Zinkkonzentration im Phosphatierbad den für Niedrig-Zink-Ver­ fahren üblichen Bereich übersteigt. Hierdurch wird es möglich, die Phosphatierbäder mit Zinkkonzentrationen bis zu 2 g/l und mit Ge­ wichtsverhältnissen Phosphat zu Zink bis hinab zu 3,7 zu betreiben. Ober vorteilhafte Kationenkombinationen dieser Phosphatierbäder werden keine näheren Aussagen gemacht, in den Patentbeispielen wird jedoch in allen fällen Nickel eingesetzt. Ebenfalls werden in den Patentbeispielen Nitrate und Salpetersäure verwendet, auch wenn in der Beschreibung von der Anwesenheit von Nitrat in größeren Mengen abgeraten wird. Die erforderliche Hydroxylamin-Konzentration wird mit 0,5 bis 50 g/l, vorzugsweise 1 bis 10 g/l angegeben. The use of hydroxylamine and / or its compounds for Influencing the shape of the phosphate crystals is from a number of Disclosure known. EP-A-315 059 gives as special Effect of using hydroxylamine in phosphating baths The fact that the phosphate crystals in a desired columnar or knot-like shape arise when the zinc concentration in the phosphating bath for low zinc Ver drive exceeds the usual range. This makes it possible to Phosphating baths with zinc concentrations up to 2 g / l and with Ge weight ratios of phosphate to zinc down to 3.7. About advantageous cation combinations of these phosphating baths no further statements are made in the patent examples however, nickel is used in all cases. Also in the Patent examples used nitrates and nitric acid, even if in the description of the presence of nitrate in large quantities is discouraged. The required hydroxylamine concentration will be with 0.5 to 50 g / l, preferably 1 to 10 g / l.  

Trikation-Phosphatierverfahren, bei denen die Phosphatierlösungen Zink-, Nickel- und Manganionen enthalten, wurden insbesondere für die Phosphatierung von verzinktem Stahl entwickelt. Durch den Ein­ bau von Nickel und Mangan in die Phosphatschichten konnten Nach­ teile hinsichtlich Lackhaftung und Korrosionsschutz ausgeglichen werden, die sich daraus ergaben, daß auf verzinkten Substraten le­ diglich Hopeit-, jedoch keine Phosphophyllitkristalle gebildet werden. Aus der Phosphatierung von unverzinktem Stahl ist bekannt, daß Phosphorphyllit-reiche Schichten gegenüber Hopeit-reichen Schichten Vorteile hinsichtlich Lackhaftung und Korrosionsschutz bieten. Da im Automobilbau verbreitet verzinkter Stahl Verwendung findet, sind derzeit Trikation-Phosphatierverfahren für dieses An­ wendungsgebiet weit verbreitet. Die Anwesenheit von Nickel und Mangan in nahezu gleich hohen Konzentrationen wie Zink führt bei der abwassertechnischen Aufarbeitung von Spülwässern zu einer ver­ mehrten Bildung schwermetallhaltiger Schlämme, die als Sondermüll entsorgt werden müssen. Beim Nacharbeiten nickelhaltiger Phosphat­ schichten können sich außerdem nickelhaltige Stäube bilden, die als karzinogen eingestuft werden.Trication-phosphating process in which the phosphating solutions Zinc, nickel and manganese ions have been used especially for developed the phosphating of galvanized steel. By the one construction of nickel and manganese in the phosphate layers could parts balanced in terms of paint adhesion and corrosion protection be, which resulted from the fact that on galvanized substrates le only Hopeit, but no phosphophyllite crystals formed will. From the phosphating of non-galvanized steel it is known that phosphophyllite-rich layers compared to hopeit-rich Layering advantages in terms of paint adhesion and corrosion protection Offer. Because galvanized steel is widely used in automotive engineering are currently trication-phosphating for this type area of application widespread. The presence of nickel and Manganese in almost the same concentrations as zinc contributes the wastewater treatment of rinse water to a ver increased formation of sludges containing heavy metals, which are classified as hazardous waste must be disposed of. When reworking phosphate containing nickel layers can also form nickel-containing dusts, which as can be classified as carcinogenic.

Daher besteht seit einigen Jahren das Bestreben, Phosphatierver­ fahren zu entwickeln, bei denen ohne Leistungseinbußen auf das be­ sonders kritisch gewertete Nickel verzichtet werden kann. Dabei wurde unter anderem in Erwägung gezogen, Nickel durch Cobalt zu ersetzen. Zumindest unter abwassertechnischen und toxikologischen Gesichtspunkten stellt Cobalt jedoch keine Alternative zu Nickel dar. Im vorstehenden wurde bereits auf einige Dokumente hingewie­ sen, in denen anstelle von Nickel beispielsweise Magnesium oder Kupfer, letzteres in sehr geringen Konzentrationen, eingesetzt werden.Therefore, there has been an effort to phosphate ver driving to develop, where without sacrificing performance on the be particularly critical nickel can be dispensed with. Here was considered, among other things, to make nickel by cobalt replace. At least under wastewater and toxicological However, cobalt is not an alternative to nickel Some documents have already been referred to above sen, in which instead of nickel, for example, magnesium or Copper, the latter in very low concentrations, is used will.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, Phos­ phatierverfahren zur Verfügung zu stellen, bei denen nicht nur auf die toxikologisch bedenklichen Metalle Nickel und Cobalt, sondern auch auf Mangan verzichtet wird. Hierdurch kann der Schwermetall­ gehalt der bei der Aufbereitung der Spülwässer anfallenden Schlämme deutlich verringert werden. Selbstverständlich wird an das neue Phosphatierverfahren die Forderung gestellt, daß sich damit Phos­ phatschichten als Grundlage für eine nachfolgende Lackierung er­ zeugen lassen, deren Eigenschaften nicht hinter denjenigen manganhaltiger Verfahren und speziell von Trikation-Verfahren zu­ rückstehen.The object of the present invention is now Phos to provide phating procedures that are not only based on the toxicologically questionable metals nickel and cobalt, but manganese is also dispensed with. This can cause the heavy metal content of the sludge resulting from the treatment of the rinse water be significantly reduced. Of course, the new one Phosphating process made the requirement that Phos layers as the basis for subsequent painting have witnessed whose characteristics are not behind those processes containing manganese and especially trication processes lag behind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Phosphatieren von Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl und/oder von Aluminium oder dessen Legierungen durch Behandeln mit einer Zink­ phosphatierlösung im Tauch-, Spritz- oder Spritztauchverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkphosphatierlösung einen maxi­ malen Gehalt an Nitrationen von 0,5 g/l aufweist und frei ist von Mangan- Nickel- und Cobaltionen und daß sieThis object is achieved by a process for phosphating Steel, galvanized or alloy galvanized steel and / or of Aluminum or its alloys by treating with a zinc phosphating solution in immersion, spray or splash immersion processes, characterized in that the zinc phosphating solution has a maxi paint has a nitrate ion content of 0.5 g / l and is free of Manganese nickel and cobalt ions and that they

0,3 bis 2 g/l Zinkionen,
5 bis 40 g/l Phosphationen
0.3 to 2 g / l zinc ions,
5 to 40 g / l phosphate ions

sowie einen oder mehrere der folgenden Beschleuniger enthält:and one or more of the following accelerators:

0,1 bis 10 g/l Hydroxylamin in freier, ionischer oder komplex gebundener Form,
0,3 bis 5 g/l Chlorationen,
0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzolsulfonationen,
0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzoationen
0,05 bis 2 g/l p-Nitrophenol
0,005 bis 0,15 g/l Wasserstoffperoxid in freier oder gebundener Form,
0,01 bis 10 g/l eines reduzierenden Zuckers.
0.1 to 10 g / l hydroxylamine in free, ionic or complex-bound form,
0.3 to 5 g / l chlorate ions,
0.05 to 2 g / l m-nitrobenzenesulfonate ions,
0.05 to 2 g / l m-nitrobenzoate ions
0.05 to 2 g / l p-nitrophenol
0.005 to 0.15 g / l hydrogen peroxide in free or bound form,
0.01 to 10 g / l of a reducing sugar.

Daß die Phosphatierbäder frei sind von Mangan-, Nickel- und Cobaltionen bedeutet dabei, daß diese Ionen den Phosphatierbädern nicht bewußt zugesetzt werden. Bei der Phosphatierung von Metall­ oberflächen, die diese Metalle als Legierungskomponenten enthalten, ist es jedoch nicht auszuschließen, daß durch den Beizangriff ge­ ringe Mengen der entsprechenden Kationen in die Phosphatierbäder gelangen. Dies kann insbesondere dann der fall sein, wenn mit einer Zink-Nickel-Legierung beschichteter Stahl phosphatiert wird. In der Praxis wird an die Phosphatierbäder jedoch die Erwartung gestellt, daß sie weniger als 0,05 g/l der genannten Kationen enthalten.That the phosphating baths are free from manganese, nickel and Cobalt ions means that these ions are used in the phosphating baths not be added deliberately. When phosphating metal surfaces that contain these metals as alloy components, However, it cannot be ruled out that ge by the pickling attack ring amounts of the corresponding cations in the phosphating baths reach. This can be the case in particular if with a Zinc-nickel alloy coated steel is phosphated. In the In practice, however, the expectation is placed on the phosphating baths that they contain less than 0.05 g / l of the cations mentioned.

Phosphatierbäder enthalten außer Zinkionen in der Regel Natrium-, Kalium- und/oder Ammoniumionen zur Einstellung der freien Säure. Der Begriff der freien Säure ist dem Fachmann auf dem Phosphatier­ gebiet geläufig. Die in dieser Schrift gewählte Bestimmungsmethode der freien Säure sowie der Gesamtsäure wird im Beispielteil ange­ geben. Vorzugsweise werden in dem erfindungsgemäßen Phosphatier­ verfahren Phosphatierlösungen eingesetzt, die weitere ein- oder zweiwertige Metallionen enthalten, die wegen ihrer chemischen Ei­ genschaften und/oder ihrer geringeren Einsatzkonzentrationen we­ niger problematisch sind als Nickel und Mangan und die sich erfah­ rungsgemäß günstig auf die Lackhaftung und den Korrosionsschutz der hiermit erzeugten Phosphatschichten auswirken. Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Kationen enthält:In addition to zinc ions, phosphating baths usually contain sodium, Potassium and / or ammonium ions to adjust the free acid. The term free acid is known to those skilled in the art of phosphating common area. The method of determination chosen in this document the free acid and the total acid is indicated in the example section give. Preferably in the phosphating according to the invention process used phosphating solutions, the other one or contain divalent metal ions because of their chemical egg properties and / or their lower use concentrations are less problematic than nickel and manganese and which is experienced according to the cheap on the paint adhesion and the corrosion protection of the impact phosphate layers produced with it. Accordingly, it is Method according to the invention preferably characterized in that the phosphating solution additionally one or more of the following Cations contains:

0,2 bis 2,5 g/l Magnesium(II),
0,2 bis 2,5 g/l Calcium(II),
0,01 bis 0,5 g/l Eisen(II),
0,001 bis 0,03 g/l Kupfer(I) und/oder Kupfer(II),
0,2 bis 1,5 g/l Lithium(I),
0,02 bis 0,8 g/l Wolfram(VI).
0.2 to 2.5 g / l magnesium (II),
0.2 to 2.5 g / l calcium (II),
0.01 to 0.5 g / l iron (II),
0.001 to 0.03 g / l copper (I) and / or copper (II),
0.2 to 1.5 g / l lithium (I),
0.02 to 0.8 g / l tungsten (VI).

Das Gewichtsverhältnis Phosphationen zu Zinkionen in den Phospha­ tierbädern kann in weiten Grenzen schwanken, sofern es im Bereich zwischen 3,7 und 30 liegt. Ein Gewichtsverhältnis zwischen 10 und 20 ist besonders bevorzugt. Als weitere Parameter zur Steuerung von Phosphatierbädern sind dem Fachmann die Gehalte an freier Säure und an Gesamtsäure bekannt. Die in dieser Schrift verwendete Bestim­ mungsmethode dieser Parameter ist im Beispielteil angegeben. Werte der freien Säure zwischen etwa 0,3 und etwa 1,5 Punkten und der Gesamtsäure zwischen etwa 15 und etwa 35 Punkten liegen im tech­ nisch üblichen Bereich und sind im Rahmen dieser Erfindung geeig­ net.The weight ratio of phosphate ions to zinc ions in the phospha Animal baths can fluctuate within wide limits, provided it is in the area is between 3.7 and 30. A weight ratio between 10 and 20 is particularly preferred. As further parameters for controlling Phosphate baths are the free acid and known for total acid. The definition used in this document The method of determining this parameter is given in the example section. values the free acid between about 0.3 and about 1.5 points and the Total acid between about 15 and about 35 points are in the tech nisch usual area and are suitable in the context of this invention net.

Bei der Phosphatierung zinkhaltiger Oberflächen hat es sich als günstig erwiesen, den Nitratgehalt des Phosphatierbads auf maximal 0,5 g/l zu begrenzen. Hierdurch wird das Problem der sogenannten Stippenbildung unterdrückt und der Korrosionsschutz verbessert. Besonders bevorzugt sind Phosphatierbäder, die weniger als 0,05 g/l und insbesondere kein Nitrat enthalten.When phosphating zinc-containing surfaces, it has proven to be Proven favorable, the nitrate content of the phosphating bath to a maximum Limit 0.5 g / l. This solves the problem of the so-called Suppression of specks and improved corrosion protection. Phosphating baths which are less than 0.05 g / l are particularly preferred and especially contain no nitrate.

Bei Phosphatierbädern, die für unterschiedliche Substrate geeignet sein sollen, ist es üblich geworden, freies und/oder komplexgebun­ denes Fluorid in Mengen bis zu 2,5 g/l Gesamtfluorid, davon bis zu 800 mg/l freies Fluorid zuzusetzen. Die Anwesenheit solcher Fluo­ ridmengen ist auch für die erfindungsgemäßen Phosphatierbäder von Vorteil. Bei Abwesenheit von Fluorid soll der Aluminiumgehalt des Bades 3 mg/l nicht überschreiten. Bei Gegenwart von Fluorid werden infolge der Komplexbildung höhere Al-Gehalte toleriert, sofern die Konzentration des nicht komplexierten Al 3 mg/l nicht übersteigt.For phosphating baths that are suitable for different substrates it has become common to be free and / or complex denes fluoride in amounts up to 2.5 g / l total fluoride, of which up to Add 800 mg / l free fluoride. The presence of such fluo Amounts are also for the phosphating baths of the invention Advantage. In the absence of fluoride, the aluminum content of the Do not exceed 3 mg / l bath. In the presence of fluoride  tolerated higher Al contents due to the complex formation, provided that Concentration of the non-complexed Al does not exceed 3 mg / l.

Als Beschleuniger kommen die vorstehend aufgeführten, im Stand der Technik bekannten Substanzen in Betracht. Diese beschleunigen zum einen die Schichtausbildung, da sie "depolarisierend" wirken, indem sie den beim Beizangriff an der Metalloberfläche entstehenden ele­ mentaren Wasserstoff zu Wasser oxidieren. Bestimmte Beschleuniger wie beispielsweise Hydroxylamin können jedoch auch die form der entstehenden Phosphatkristalle beeinflussen. Oxidierend wirkende Beschleuniger führen weiterhin dazu, daß bei der Beizreaktion an Stahloberflächen entstehende Eisen(II)-Ionen zur dreiwertigen Stufe oxidiert werden, so daß sie als Eisen(III)-Phosphat ausfallen.The accelerators listed above come in the state of the Technology known substances into consideration. These accelerate to one layer formation, since they have a "depolarizing" effect by the ele formed on the metal surface during the pickling attack oxidize mental hydrogen to water. Certain accelerators such as hydroxylamine, however, can also take the form of influence the resulting phosphate crystals. Oxidizing Accelerators continue to cause the pickling reaction Iron (II) ions formed on steel surfaces at the trivalent stage are oxidized so that they precipitate as iron (III) phosphate.

Außer den vorstehend aufgeführten Beschleunigern könnte im Rahmen der Erfindung auch Nitrit eingesetzt werden. Dies ist jedoch we­ niger bevorzugt, da durch die vorliegende Erfindung ein Phospha­ tierverfahren bereitgestellt werden soll, das besonders wenige to­ xikologische und entsorgungstechnische Probleme aufweist. Unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherheit ist jedoch Nitrit als besonders kritisch zu bewerten, da bei seiner Verwendung gesundheitsschädliche Nitrose Gase entstehen können. Weiterhin könnte bei Verwendung von Nitrit durch dessen Oxidation Nitrat entstehen, so daß die erfindungsgemäß geringen Nitratgehalte über­ schritten würden.In addition to the accelerators listed above could be in the frame nitrite are also used in the invention. However, this is we niger preferred because the present invention a phospha animal procedure is to be provided, which particularly few to xicological and disposal problems. Under the In terms of occupational safety, however, nitrite is special critical because of its use harmful nitrous gases can arise. Farther could use nitrite through its oxidation to nitrate arise, so that the low nitrate levels according to the invention would step.

Die weiter oben aufgezählten Beschleuniger können einzeln, bei chemischer Verträglichkeit jedoch auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. Beispielsweise besteht eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform der Erfindung darin, daß bei der Phosphatierung im Tauchverfahren eine Kombination aus Chlorationen und Wasserstoff­ peroxid eingesetzt wird. Dabei kann das Wasserstoffperoxid als solches d. h. in freier Form, oder auch in gebundener Form, bei­ spielsweise als ionisches Peroxid oder in Form von Peroxoverbindungen wie beispielsweise Peroxoschwefelsäure, Carosche Säure oder auch Peroxophosphorsäure eingesetzt werden. Als weiterer Träger für Wasserstoffperoxid in gebundener Form kommt Natriumper­ borat in Betracht. In dieser Ausführungsform kann die Konzentration an Chlorat beispielsweise im Bereich von 2 bis 4 g/l, die Konzen­ tration von Wasserstoffperoxid im Bereich von 10 bis 50 ppm liegen.The accelerators listed above can be used individually, at chemical compatibility, however, also in combination with each other be used. For example, there is a preferred embodiment tion form of the invention in that in the phosphating in Immersion process a combination of chlorine ions and hydrogen peroxide is used. The hydrogen peroxide can  such d. H. in free form, or also in bound form, at for example as an ionic peroxide or in the form of Peroxo compounds such as peroxosulfuric acid, Carosche Acid or peroxophosphoric acid can be used. As another Sodium per comes as a carrier for hydrogen peroxide in bound form borate into consideration. In this embodiment, the concentration of chlorate, for example in the range of 2 to 4 g / l, the conc tration of hydrogen peroxide are in the range of 10 to 50 ppm.

Die Verwendung reduzierender Zucker als Beschleuniger ist aus der US-A-5 378 292 bekannt. Sie können im Rahmen der vorliegenden Er­ findung in Mengen zwischen etwa 0,01 und etwa 10 g/l, bevorzugt in Mengen zwischen etwa 0,5 und etwa 1,5 g/l eingesetzt werden. Bei­ spiele derartiger Zucker sind Galaktose, Mannose und insbesondere Glucose (Dextrose).The use of reducing sugar as an accelerator is out of the question US-A-5 378 292 known. You can within the scope of the present Er invention in amounts between about 0.01 and about 10 g / l, preferably in Amounts between about 0.5 and about 1.5 g / l are used. At games of such sugars are galactose, mannose and in particular Glucose (dextrose).

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht dar­ in, als Beschleuniger Hydroxylamin zu verwenden. Hydroxylamin kann als freie Base, als Hydroxylaminkomplex oder in Form von Hydroxyl­ ammoniumsalzen eingesetzt werden. Fügt man freies Hydroxylamin dem Phosphatierbad oder einem Phosphatierbad-Konzentrat zu, wird es aufgrund des sauren Charakters dieser Lösungen weitgehend als Hy­ droxylammonium-Kation vorliegen. Bei einer Verwendung als Hydro­ xylammonium-Salz sind die Sulfate sowie die Phosphate besonders geeignet. Im Falle der Phosphate sind aufgrund der besseren Lös­ lichkeit die sauren Salze bevorzugt. Hydroxylamin oder seine Ver­ bindungen werden dem Phosphatierbad in solchen Mengen zugesetzt, daß die rechnerische Konzentration des freien Hydroxylamins zwi­ schen 0,1 und 10 g/l, vorzugsweise zwischen 0,3 und 5 g/l liegt. Dabei ist es bevorzugt, daß die Phosphatierbäder als einzigen Be­ schleuniger Hydroxylamin, allenfalls zusammen mit maximal 0,5 g/l Nitrat, enthalten. Demnach werden in einer bevorzugten Ausführungsform Phosphatierbäder eingesetzt, die keine der son­ stigen bekannten Beschleuniger wie beispielsweise Nitrit, Oxoanionen von Halogenen, Peroxide oder Nitrobenzolsulfonat ent­ halten.Another preferred embodiment of the invention is in to use hydroxylamine as an accelerator. Hydroxylamine can as a free base, as a hydroxylamine complex or in the form of hydroxyl ammonium salts are used. If you add free hydroxylamine Phosphating bath or a phosphating bath concentrate too, it will largely due to the acidic nature of these solutions as Hy droxylammonium cation are present. When used as a hydro xylammonium salt, the sulfates and the phosphates are special suitable. In the case of phosphates, due to the better solubility preferred the acidic salts. Hydroxylamine or its ver Bonds are added to the phosphating bath in such quantities that that the calculated concentration of free hydroxylamine between 0.1 and 10 g / l, preferably between 0.3 and 5 g / l. It is preferred that the phosphating baths as the only loading accelerated hydroxylamine, at most together with a maximum of 0.5 g / l Nitrate. Accordingly, in a preferred  Embodiment phosphating baths used, which none of the son known accelerators such as nitrite, Oxo anions of halogens, peroxides or nitrobenzenesulfonate ent hold.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß der Beschleuniger Hydroxyl­ amin auch dann langsam inaktiviert werden kann, wenn in das Phos­ phatierbad keine zu phosphatierenden Metallteile eingebracht wer­ den. Es hat sich überraschend gezeigt, daß die Inaktivierung des Hydroxylamins deutlich verlangsamt werden kann, wenn man dem Phos­ phatierbad zusätzlich eine oder mehrere aliphatische Hydroxycarbonsäuren mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen in einer Gesamt­ menge von 0,5 bis 1,5 g/l zusetzt. Dabei sind die Hydroxycarbonsäuren vorzugsweise ausgewählt aus Milchsäure, Gluconsäure, Tartronsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Citronensäure, wobei Citronensäure besonders bevorzugt wird.In practice it has been shown that the accelerator is hydroxyl amine can be slowly inactivated even when in the Phos phating bath no metal parts to be phosphated introduced the. It has surprisingly been found that the inactivation of the Hydroxylamine can be slowed down significantly if you take the Phos phating bath additionally one or more aliphatic Hydroxycarboxylic acids with 3 to 6 carbon atoms in one total amount of 0.5 to 1.5 g / l is added. Here are the Hydroxycarboxylic acids preferably selected from lactic acid, Gluconic acid, tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid, citric acid is particularly preferred.

Den Zinkgehalt des Phosphatierbades wird man gemäß EP-A-315 059 auf Werte zwischen 0,45 und 1,1 g/l einstellen. Infolge des Beizabtra­ ges bei der Phosphatierung zinkhaltiger Oberflächen ist es jedoch möglich, daß der aktuelle Zinkgehalt des arbeitenden Bades oberhalb eines Wertes von 1,1 g/l liegt. Zinkgehalte bis zu 2 g/l sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung unschädlich. Je nach Anlagen­ technik können Zinkgehalte bis zu 2 g/l auch die Gefahr einer Rostbildung während der Phosphatierung verringern. In welcher Form die Kationen in die Phosphatierbäder eingebracht werden, ist prin­ zipiell ohne Belang. Es bietet sich insbesondere an, als Kationen­ quelle Oxide und/oder Carbonate zu verwenden.The zinc content of the phosphating bath is increased according to EP-A-315 059 Set values between 0.45 and 1.1 g / l. As a result of the pickling contract However, it is in the phosphating of zinc-containing surfaces possible that the current zinc content of the working bath above a value of 1.1 g / l. Zinc levels up to 2 g / l are in Harmless within the scope of the present invention. Depending on the systems technology, zinc contents of up to 2 g / l can also pose a risk Reduce rust formation during phosphating. In which form the cations are introduced into the phosphating baths is prin partially irrelevant. It is particularly useful as cations source oxides and / or carbonates to use.

Bei der Anwendung des Phosphatierverfahrens auf Stahloberflächen geht Eisen in Form von Eisen(II)-Ionen in Lösung. Da die erfin­ dungsgemäßen Phosphatierbäder vorzugsweise keine Substanzen enthalten, die gegenüber Eisen(II) oxidierend wirken, geht das zweiwertige Eisen lediglich in Folge von Luftoxidation in den dreiwertigen Zustand über, so daß es als Eisen(III)-Phosphat aus­ fallen kann. Daher können sich in den erfindungsgemäßen Phospha­ tierbädern Eisen(II)-Gehalte aufbauen, die deutlich über den Ge­ halten liegen, die Oxidationsmittel-haltige Bäder enthalten. In diesem Sinne sind Eisen(II)-Konzentrationen bis zu 50 ppm normal, wobei kurzfristig im Produktionsablauf auch Werte bis zu 500 ppm auftreten können. Für das erfindungsgemäße Phosphatierverfahren sind solche Eisen(II)-Konzentrationen nicht schädlich. Bei Ansatz in hartem Wasser können die Phosphatierbäder weiterhin die Härte­ bildner-Kationen Mg(II) und Ca(II) in einer Gesamtkonzentration von bis zu 7 mmol/l enthalten. Mg(II) oder Ca(II) können dem Phospha­ tierbad auch in Mengen bis zu 2,5 g/l zugesetzt werden.When using the phosphating process on steel surfaces iron dissolves in the form of iron (II) ions. Since the inventions phosphating baths according to the invention preferably no substances  contain that have an oxidizing effect on iron (II), that works divalent iron only as a result of air oxidation in the trivalent state so that it is called iron (III) phosphate can fall. Therefore, in the phospha according to the invention animal baths build up iron (II) contents that are well above the Ge hold lying, which contain oxidizing agent-containing baths. In in this sense iron (II) concentrations up to 50 ppm are normal, with short-term values up to 500 ppm in the production process may occur. For the phosphating process according to the invention such iron (II) concentrations are not harmful. With approach in hard water, the phosphating baths can continue to be hard Forming cations Mg (II) and Ca (II) in a total concentration of contain up to 7 mmol / l. Mg (II) or Ca (II) can the phospha animal bath can also be added in amounts up to 2.5 g / l.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Phospha­ tierlösung eingesetzt, die als einzige Kationen mit einer tatsäch­ lichen oder potentiellen Oxidationsstufe von <1 Zink- und Kupferionen enthält. Zink- und Kupferionen werden in der Phospha­ tierlösung in der Regel in der Oxidationsstufe 2 vorliegen. Es ist jedoch denkbar, daß prinzipiell reduzierend wirkende Beschleuniger wie beispielsweise Hydroxylamin die Kupferionen zumindest teilweise zur einwertigen Stufe reduzieren können. Neben Zink- und Kupferionen kann diese bevorzugte Phosphatierlösung noch Natrium-, Kalium- und/oder Ammoniumionen enthalten, die wie üblich in Form ihrer basischen Verbindungen zum Einstellen der freien Säure der Phosphatierlösung verwendet worden sein können. Dabei ist es be­ sonders bevorzugt, daß die Phosphatierlösung bei Anwendung im Tauchverfahren 3 bis 20 mg/l Kupferionen, bei Anwendung im Spritz­ verfahren 1 bis 10 mg/l Kupferionen enthält. In a further preferred embodiment, a phospha animal solution used as the only cations with an actual Liche or potential oxidation level of <1 zinc and Contains copper ions. Zinc and copper ions are in the phospha animal solution is usually in oxidation state 2. It is however, it is conceivable that the accelerator, which acts in principle such as hydroxylamine, the copper ions at least partially can reduce to the univalent level. In addition to zinc and Copper ions, this preferred phosphating solution can also contain sodium, Contain potassium and / or ammonium ions, which as usual in the form their basic compounds for adjusting the free acidity of the Phosphating solution may have been used. It is be particularly preferred that the phosphating solution when used in Immersion method 3 to 20 mg / l copper ions, when used in spray procedure contains 1 to 10 mg / l copper ions.  

Die Temperatur der Phosphatierlösung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 40 und etwa 60 °C. Dabei hat es sich als positiver Nebeneffekt des erfindungsgemäßen Phosphatierverfahrens herausge­ stellt, daß Hydroxylamin-Konzentrationen oberhalb etwa 1,5 g/l die Gefahr einer Rostbildung an ungenügend umfluteten Stellen der zu phosphatierenden Bauteile deutlich herabsetzen.The temperature of the phosphating solution is preferably in the range between about 40 and about 60 ° C. It has turned out to be more positive Side effect of the phosphating process according to the invention represents that hydroxylamine concentrations above about 1.5 g / l Risk of rust formation in insufficiently flooded areas of the significantly reduce phosphating components.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet zur Phosphatierung von Oberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl, Aluminium, aluminiertem oder legierungsaluminiertem Stahl. Die ge­ nannten Materialien können - wie es im Automobilbau zunehmend üblich wird - auch nebeneinander vorliegen. Dabei können Teile der Karosserie auch aus bereits vorbehandeltem Material bestehen, wie es beispielsweise nach dem Bonazink®-Verfahren entsteht. Hier­ bei wird das Grundmaterial zunächst chromatiert oder phosphatiert und anschließend mit einem organischen Harz beschichtet. Das erfindungsgemäße Phosphatierverfahren führt dann zu einer Phosphatierung an Schadstellen dieser Vorbehandlungsschicht oder an unbehandelten Rückseiten.The process according to the invention is suitable for phosphating Surfaces made of steel, galvanized or alloy galvanized steel, Aluminum, aluminized or alloy-aluminized steel. The ge named materials - as is increasingly the case in automotive engineering It is common to also exist side by side. Parts can the body also consist of pre-treated material, such as the Bonazink® process. Here at the base material is first chromated or phosphated and then coated with an organic resin. The Phosphating process according to the invention then leads to a Phosphating at damaged areas of this pretreatment layer or on untreated backs.

Das Verfahren kann insbesondere im Automobilbau eingesetzt werden, wo Behandlungszeiten zwischen 1 und 8 Minuten üblich sind. Es ist insbesondere zur Behandlung der genannten Metalloberflächen vor einer Lackierung, insbesondere vor einer kathodischen Elektrotauchlackierung gedacht, wie sie im Automobilbau üblich ist. Das Phosphatierverfahren ist als Teilschritt der technisch üblichen Vorbehandlungskette zu sehen. In dieser Kette sind der Phosphatierung üblicherweise die Schritte Reinigen/Entfetten, Zwi­ schenspülen und Aktivieren vorgeschaltet, wobei die Aktivierung üblicherweise mit titanphosphat-haltigen Aktiviermitteln erfolgt. Der erfindungsgemäßen Phosphatierung kann, gegebenenfalls nach ei­ ner Zwischenspülung, eine passivierende Nachbehandlung folgen. Für eine solche passivierende Nachbehandlung sind chromsäure-haltige Behandlungsbäder weit verbreitet. Aus Gründen des Arbeits- und Um­ weltschutzes sowie aus Entsorgungsgründen besteht jedoch die Ten­ denz, diese chromhaltigen Passivierbäder durch chromfreie Behand­ lungsbäder zu ersetzen. Hierfür sind rein anorganische Bäder, ins­ besondere auf der Basis von Zirkonverbindungen, oder auch orga­ nische Bäder, beispielsweise auf Basis von Poly(vinylphenolen), bekannt. Zwischen dieser Nachpassivierung und der sich üblicher­ weise anschließenden Elektrotauchlackierung wird in der Regel eine Zwischenspülung mit vollentsalztem Wasser durchgeführt.The method can be used in particular in automobile construction, where treatment times between 1 and 8 minutes are common. It is in particular for the treatment of the metal surfaces mentioned a paint job, especially a cathodic one Electro-dip coating thought as it is common in automotive engineering. The phosphating process is a sub-step of the technically usual See pretreatment chain. In this chain are the Phosphating usually the steps cleaning / degreasing, intermediate rinse and activate upstream, the activation usually with titanium phosphate-containing activating agents. The phosphating according to the invention can, if appropriate, after ei After an intermediate rinse, a passivating after-treatment follows. For  such a passivating aftertreatment contains chromic acid Treatment baths widely used. For reasons of work and order environmental protection and for disposal reasons, however, there are ten denz, these chrome-containing passivation baths through chrome-free treatment lungs baths to replace. Purely inorganic baths, ins especially based on zirconium compounds, or orga African baths, for example based on poly (vinylphenols), known. Between this post passivation and the more common wise subsequent electrocoating is usually a Intermediate rinsing with demineralized water.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Die erfindungsgemäßen Phosphatierverfahren sowie Vergleichsverfah­ ren wurden an elektrolytisch verzinkten Stahlblechen, wie sie im Automobilbau Verwendung finden, überprüft. Dabei wurde folgender, in der Karosseriefertigung üblicher, Verfahrensgang als Tauchver­ fahren ausgeführt:The phosphating process according to the invention and the comparative process were on electrolytically galvanized steel sheets, as in the Find automotive use, checked. The following, common in body production, process as diving ver drive executed:

  • 1. Reinigen mit einem alkalischen Reiniger (Ridoline® 1559, Henkel KGaA), Ansatz 2% in Stadtwasser, 55°C, 4 Minuten.1.Clean with an alkaline cleaner (Ridoline® 1559, Henkel KGaA), batch 2% in city water, 55 ° C, 4 minutes.
  • 2. Spülen mit Stadtwasser, Raumtemperatur, 1 Minute.2. Rinse with city water, room temperature, 1 minute.
  • 3. Aktivieren mit einem Titanphosphat-haltigen Aktiviermittel (Fixodine® C9112, Henkel KGaA), Ansatz 0,1% in vollentsalztem Wasser, Raumtemperatur, 1 Minute.3. Activation with an activating agent containing titanium phosphate (Fixodine® C9112, Henkel KGaA), 0.1% batch in fully desalinated Water, room temperature, 1 minute.
  • 4. Phosphatieren mit Phosphatierbädern gemäß Tabelle 1. Temperatur 55°C. Außer den in Tabelle 1 genannten Kationen enthielten die Phosphatierbäder lediglich Natriumionen zum Einstellen der freien Säure. Die Bäder enthielten kein Nitrit oder Nitrat.
    Unter Punktzahl der freien Säure wird der Verbrauch in ml an 0,1-normaler Natronlauge verstanden, um 10 ml Badlösung bis zu einem pH-Wert von 3,6 zu titrieren. Analog gibt die Punktzahl der Gesamtsäure den Verbrauch in ml bis zu einem pH-Wert von 8,5 an.
    4. Phosphating with phosphating baths according to Table 1. Temperature 55 ° C. In addition to the cations listed in Table 1, the phosphating baths only contained sodium ions to adjust the free acid. The baths contained no nitrite or nitrate.
    The free acid score is understood to mean the consumption in ml of 0.1 normal sodium hydroxide solution in order to titrate 10 ml of bath solution up to a pH of 3.6. Similarly, the total acid score indicates consumption in ml up to a pH of 8.5.
  • 5. Spülen mit Stadtwasser, Raumtemperatur, 1 Minute. 5. Rinse with city water, room temperature, 1 minute.  
  • 6. Nachpassivieren mit einem chromfreien Nachpassivierungsmittel auf Basis komplexer Zirkonfluoride (Deoxylyte® 54 NC, Henkel KGaA) 0,25%-ig in vollentsalztem Wasser, pH 4,0, Temperatur 40 °C, 1 Minute.6. Post-passivation with a chrome-free post-passivation agent based on complex zirconium fluoride (Deoxylyte® 54 NC, Henkel KGaA) 0.25% in deionized water, pH 4.0, temperature 40 ° C, 1 minute.
  • 7. Spülen mit vollentsalztem Wasser.7. Rinse with deionized water.
  • 8. Trockenblasen mit Preßluft8. Blow dry with compressed air

Die flächenbezogene Masse ("Schichtgewicht") wurde durch Ablösen in 5%-iger Chromsäurelösung bestimmt gemäß DIN 50942.The mass per unit area ("layer weight") was obtained by peeling off in 5% chromic acid solution determined according to DIN 50942.

Die phosphatierten Prüfbleche wurden mit einem kathodischen Tauch­ lack der Firma BASF (FT 85-7042) beschichtet. Die Korrosions­ schutzwirkung wurde in einem Wechselklimatest nach VDA 621-415 über 10 Runden getestet. Als Ergebnis ist die Lackunterwanderung am Ritz (halbe Ritzbreite) in Tabelle 1 aufgenommen. Tabelle 1 enthält ebenfalls als "K-Werte" die Ergebnisse eines Steinschlagtests nach VW-Norm. The phosphated test panels were dipped with a cathodic paint from BASF (FT 85-7042) coated. The corrosion The protective effect was tested in an alternating climate test according to VDA 621-415 Tested 10 laps. As a result, the paint infiltration at the Ritz (half scratch width) included in Table 1. Table 1 contains also the results of a stone chip test as "K values" VW standard.  

Tabelle 1 Table 1

Phosphatierbäder und Prüfergebnisse Phosphating baths and test results

Claims (11)

1. Verfahren zum Phosphatieren von Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl und/oder von Aluminium oder dessen Legierungen durch Behandeln mit einer Zinkphosphatierlösung im Tauch-, Spritz- oder Spritztauchverfahren, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zinkphosphatierlösung einen maximalen Gehalt an Nitrationen von 0,5 g/l aufweist und frei ist von Mangan-, Nickel- und Cobaltionen und daß sie 0,3 bis 2 g/l Zinkionen,
5 bis 40 g/l Phosphationensowie einen oder mehrere der folgenden Beschleuniger enthält:
0,1 bis 10 g/l Hydroxylamin in freier, ionischer oder komplex gebundener Form,
0,3 bis 5 g/l Chlorationen,
0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzolsulfonationen,
0,05 bis 2 g/l m-Nitrobenzoationen
0,05 bis 2 g/l p-Nitrophenol
0,005 bis 0,15 g/l Wasserstoffperoxid in freier oder ge­ bundener Form
0,01 bis 10 g/l eines reduzierenden Zuckers.
1. A method for phosphating steel, galvanized or zinc-alloyed steel and / or aluminum or its alloys by treatment with a zinc phosphating solution in the immersion, spray or spray immersion process, characterized in that the zinc phosphating solution has a maximum nitrate ion content of 0.5 g / l and is free of manganese, nickel and cobalt ions and that it contains 0.3 to 2 g / l zinc ions,
5 to 40 g / l phosphate ions and contains one or more of the following accelerators:
0.1 to 10 g / l hydroxylamine in free, ionic or complex-bound form,
0.3 to 5 g / l chlorate ions,
0.05 to 2 g / l m-nitrobenzenesulfonate ions,
0.05 to 2 g / l m-nitrobenzoate ions
0.05 to 2 g / l p-nitrophenol
0.005 to 0.15 g / l hydrogen peroxide in free or bound form
0.01 to 10 g / l of a reducing sugar.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Kationen enthält: 0,2 bis 2,5 g/l Magnesium(II),
0,2 bis 2,5 g/l Calcium(II),
0,01 bis 0,5 g/l Eisen(II),
0,001 bis 0,03 g/l Kupfer(I) und/oder Kupfer(II),
0,2 bis 1,5 g/l Lithium(I),
0,02 bis 0,8 g/l Wolfram(VI).
2. The method according to claim 1, characterized in that the phosphating solution additionally contains one or more of the following cations: 0.2 to 2.5 g / l magnesium (II),
0.2 to 2.5 g / l calcium (II),
0.01 to 0.5 g / l iron (II),
0.001 to 0.03 g / l copper (I) and / or copper (II),
0.2 to 1.5 g / l lithium (I),
0.02 to 0.8 g / l tungsten (VI).
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung nicht mehr als 0,05g/l Nitrationen enthält.3. The method according to one or both of claims 1 and 2, characterized characterized in that the phosphating solution does not exceed Contains 0.05g / l nitrate ions. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung zusätzlich Fluorid in freier und/oder komplex gebundener Form in Mengen bis zu 2,5 g/l Gesamtfluorid, davon bis zu 0,8 g/l freies Fluorid enthält.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, since characterized in that the phosphating solution additionally Fluoride in free and / or complex bound form in quantities up to 2.5 g / l total fluoride, of which up to 0.8 g / l free Contains fluoride. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung bei Anwendung im Tauchverfahren als Beschleuniger eine Kombination aus Chlorationen und Wasserstoffperoxid in freier oder gebundener Form enthält.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, because characterized in that the phosphating solution when used a combination of in the immersion process as an accelerator Chlorate ions and hydrogen peroxide in free or bound Contains form. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung als einzigen Beschleuniger Hydroxylamin in einer Konzentration im Bereich 0,3 bis 5 g/l enthält.6. The method according to one or more of claims 1 to 4, since characterized in that the phosphating solution as the only one Accelerator hydroxylamine in a concentration in the range Contains 0.3 to 5 g / l. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung zusätzlich eine oder mehrere aliphatische Hydroxycarbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen in einer Gesamtmenge von 0,5 bis 1,5 g/l enthält. 7. The method according to claim 6, characterized in that the Phosphating solution additionally one or more aliphatic Hydroxycarboxylic acids with 3 to 6 carbon atoms in a total amount contains from 0.5 to 1.5 g / l.   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxycarbonsäuren ausgewählt sind aus Milchsäure, Gluconsäure, Tartronsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Citronensäure.8. The method according to claim 7, characterized in that the Hydroxycarboxylic acids are selected from lactic acid, Gluconic acid, tartronic acid, malic acid, tartaric acid and Citric acid. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung als einzige Kationen mit einer tatsächlichen oder potentiellen Oxidations­ stufe von größer als 1 Zink- und Kupferionen enthält.9. The method according to one or more of claims 2 to 8, since characterized in that the phosphating solution is the only one Cations with an actual or potential oxidation contains greater than 1 zinc and copper ions. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatierlösung bei Anwendung im Tauchverfahren 3 bis 20 mg/l Kupferionen, bei Anwendung im Spritzverfahren 1 bis 10 mg/l Kupferionen enthält.10. The method according to claim 9, characterized in that the Phosphating solution when used in the immersion process 3 to 20 mg / l Copper ions, when used in the spray process 1 to 10 mg / l Contains copper ions. 11. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 9 zur Vorbehandlung der Metalloberflächen vor einer Lackierung.11. Use of the method according to one or more of the claims che 1 to 9 for pretreating the metal surfaces before a Painting.
DE1995140085 1995-10-27 1995-10-27 Low nitrate, manganese-free zinc phosphating Withdrawn DE19540085A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1995140085 DE19540085A1 (en) 1995-10-27 1995-10-27 Low nitrate, manganese-free zinc phosphating
PCT/EP1996/004541 WO1997016581A2 (en) 1995-10-27 1996-10-18 Low-nitrate, manganese-free zinc phosphatization
AU72960/96A AU7296096A (en) 1995-10-27 1996-10-18 Low-nitrate, manganese-free zinc phosphatization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1995140085 DE19540085A1 (en) 1995-10-27 1995-10-27 Low nitrate, manganese-free zinc phosphating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19540085A1 true DE19540085A1 (en) 1997-04-30

Family

ID=7775975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1995140085 Withdrawn DE19540085A1 (en) 1995-10-27 1995-10-27 Low nitrate, manganese-free zinc phosphating

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU7296096A (en)
DE (1) DE19540085A1 (en)
WO (1) WO1997016581A2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0966554A4 (en) * 1997-01-24 2000-04-05 Henkel Corp Aqueous phosphating composition and process for metal surfaces
US6179934B1 (en) 1997-01-24 2001-01-30 Henkel Corporation Aqueous phosphating composition and process for metal surfaces
DE10006338A1 (en) * 2000-02-12 2001-08-23 Chemetall Gmbh Process for coating metal surfaces, aqueous concentrate therefor and use of the coated metal parts
WO2009115485A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 Henkel Ag & Co. Kgaa Optimized electrocoating of assembled and partly prephosphated components
CN107937892A (en) * 2017-12-26 2018-04-20 廊坊京磁精密材料有限公司 The phosphatization antirust method of high-efficiency environment friendly neodymium iron boron magnetic body

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU30515A1 (en) *
DE860307C (en) * 1942-10-17 1952-12-18 Parker Rust Proof Company Process for the preparation of iron sheets for the manufacture of containers
CH391420A (en) * 1959-09-23 1965-04-30 Metallgesellschaft Ag Process for applying phosphate coatings with phosphating solutions containing chlorate
FR1312108A (en) * 1961-11-29 1962-12-14 Parker Ste Continentale Process for the regeneration of chlorated and brominated zinc phosphate solutions for the phosphating of iron and steel
GB1272772A (en) * 1968-08-16 1972-05-03 Ici Ltd Phosphating solutions
JPS52119435A (en) * 1976-04-01 1977-10-06 Nippon Packaging Kk Phosphating process
JPS5811514B2 (en) * 1979-05-02 1983-03-03 日本ペイント株式会社 How to protect metal surfaces
ES8606528A1 (en) * 1985-02-22 1986-04-01 Henkel Iberica Process for the phosphating of metal surfaces.
DE3630246A1 (en) * 1986-09-05 1988-03-10 Metallgesellschaft Ag METHOD FOR PRODUCING PHOSPHATE COVER AND ITS APPLICATION
US4865653A (en) * 1987-10-30 1989-09-12 Henkel Corporation Zinc phosphate coating process
DE4210513A1 (en) * 1992-03-31 1993-10-07 Henkel Kgaa Nickel-free phosphating process
DE4214992A1 (en) * 1992-05-06 1993-11-11 Henkel Kgaa Copper-containing nickel-free phosphating process
WO1994014999A1 (en) * 1992-12-22 1994-07-07 Henkel Corporation Substantially nickel-free phosphate conversion coating composition and process
DE19500562A1 (en) * 1995-01-11 1996-07-18 Henkel Kgaa Phosphating solution
DE19500927A1 (en) * 1995-01-16 1996-07-18 Henkel Kgaa Lithium-containing zinc phosphating solution
BR9607700A (en) * 1995-03-07 1998-07-07 Henkel Corp Aqueous liquid composition and process to form a phosphate conversion coating on a metal surface

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0966554A4 (en) * 1997-01-24 2000-04-05 Henkel Corp Aqueous phosphating composition and process for metal surfaces
US6179934B1 (en) 1997-01-24 2001-01-30 Henkel Corporation Aqueous phosphating composition and process for metal surfaces
DE10006338A1 (en) * 2000-02-12 2001-08-23 Chemetall Gmbh Process for coating metal surfaces, aqueous concentrate therefor and use of the coated metal parts
DE10006338C2 (en) * 2000-02-12 2003-12-04 Chemetall Gmbh Process for coating metal surfaces, aqueous concentrate therefor and use of the coated metal parts
WO2009115485A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 Henkel Ag & Co. Kgaa Optimized electrocoating of assembled and partly prephosphated components
US8329013B2 (en) 2008-03-20 2012-12-11 Henkel Ag & Co. Kgaa Optimized electrocoating of assembled and partly prephosphated components
CN107937892A (en) * 2017-12-26 2018-04-20 廊坊京磁精密材料有限公司 The phosphatization antirust method of high-efficiency environment friendly neodymium iron boron magnetic body

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997016581A2 (en) 1997-05-09
AU7296096A (en) 1997-05-22
WO1997016581A3 (en) 1997-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0817872B1 (en) Phosphating process with a metalliferous re-rinsing stage
EP0717787B1 (en) Nickel-free phosphatization process
DE19834796A1 (en) Process for phosphating, rinsing and cathodic electrocoating
EP0931179B1 (en) Method for phosphating a steel band
DE19933189A1 (en) Process for the protection against corrosion or aftertreatment of metal surfaces
DE19705701A1 (en) Phosphating metal surfaces for subsequent lacquering
DE10322446A1 (en) Pretreatment of metal surfaces before painting
EP0889977B1 (en) Zinc phosphatizing with low quantity of copper and manganese
DE19606018A1 (en) Zinc phosphating with low levels of nickel and / or cobalt
DE19540085A1 (en) Low nitrate, manganese-free zinc phosphating
DE4330104A1 (en) Nickel- and copper-free phosphating process
DE19956383A1 (en) Process for phosphatizing surfaces made of steel, galvanized steel and/or aluminum (alloy) comprises phosphatizing using a phosphatizing solution and post-rinsing with a solution containing copper ions and silanes
DE19538778A1 (en) Layer weight control in hydroxylamine-accelerated phosphating systems
DE4341041A1 (en) Phosphating solns contg hydroxylamine and/or nitrobenzene sulphonate
DE19958192A1 (en) Process for phosphating, rinsing and cathodic electrocoating
EP1206589B1 (en) Accelerator for phosphating metal surfaces
DE19500927A1 (en) Lithium-containing zinc phosphating solution
DE19544614A1 (en) Process for phosphating metal surfaces
DE19716075A1 (en) Phosphating process accelerated with hydroxylamine and chlorate
DE19634732A1 (en) Zinc phosphating containing ruthenium
EP1208246A1 (en) Zinc phosphatizing using epoxides
DE10310680A1 (en) Phosphating by spraying with an aqueous acid phosphating solution useful for phosphating metal surfaces
DE19921135A1 (en) Process for low-zinc zinc phosphating followed by water treatment
DE19750301A1 (en) Aqueous acid, phosphatising solution containing an organic N-oxide accelerator

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee