DE19740248A1 - Aqueous chromating or post-passivating solution - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft zum einen die Chromatierung von gereinigten, jedoch nicht weiter korrosionsschützend vorbehandelten Metalloberflächen. Durch die Chromatierung wird eine korrosionsschützende Schicht aufgebracht, die als Haftgrund für eine nachfolgende Lackierung dienen kann. Die Erfindung betrifft gleichermaßen das Nachpassivieren von Metalloberflächen, die nach einer Reinigung bereits einer konversionsschützenden Vorbehandlung wie beispielsweise einer Eisen- oder Zinkphosphatierung oder einer alkalischen Passivierung unterzogen worden waren. Durch die Nachpassivierung wird die Korrosionsschutzwirkung dieser vorgeschalteten korrosionsschützenden Behandlung weiter verstärkt. Das Verfahren ist anwendbar für Oberflächen aus Stahl, verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl oder aus Aluminium und seinen Legierungen. In weiteren Aspekten umfaßt die Erfindung die für das beanspruchte Verfahren einsetzbaren wäßrigen Behandlungslösungen sowie deren Konzentrate.The invention relates on the one hand to the chromating of cleaned, but not further anti-corrosion pretreated metal surfaces. Through the Chromating is applied a corrosion protective layer, which as Can serve as a primer for subsequent painting. The invention relates equally the re-passivation of metal surfaces after a Cleaning already a conversion-protective pretreatment like for example iron or zinc phosphating or alkaline Passivation. The post-passivation will Corrosion protection effect of these upstream corrosion protection Treatment further intensified. The method is applicable to surfaces Steel, galvanized or alloy galvanized steel or aluminum and its Alloys. In further aspects, the invention includes that for the claimed Processable aqueous treatment solutions and their concentrates.
Die Chromatierung von Metalloberflächen oder die Nachpassivierung bereits korrosionsschützend vorbehandelter Metalloberflächen mit Cr-haltigen wäßrigen Lösungen ist auf dem Gebiet der Metalloberflächenbehandlung weit verbreitet. Häufig werden hierfür saure wäßrige Lösungen eingesetzt, die sowohl 3-wertiges als auch 6-wertiges Chrom enthalten. Derartige Lösungen können beispielsweise durch Auflösen geeigneter Chrom(III)-Salzen und von Chromsäure und/oder Chromaten in Wasser hergestellt werden. Ökonomischer ist es jedoch, von Chromsäure-haltigen Lösungen auszugehen und einen Anteil des 6-wertigen Chroms durch geeignete Reduktionsmittel zur 3-wertigen Stufe zu reduzieren. Für diese Reduktion wird technisch üblicherweise Methanol eingesetzt. Andere Reduktionsmittel wie Ethanol oder höhere Alkohole sowie Formaldehyd oder höhere Aldehyde sind jedoch ebenfalls geeignet. Dabei können die Reduktionsmittel unter Bildung von Wasser und Kohlendioxid vollständig oxidiert werden. Häufig verbleiben jedoch die Oxidationsprodukte, beispielsweise die bei Verwendung von Ethanol entstehende Essigsäure bzw. Acetationen in der Cr(III)/Cr(VI)-haltigen Lösung. Beispiele derartiger Lösungen und ihre Verwendung zum Chromatieren von Metallen sind in der EP-A-391 442 und der WO 91/05078 enthalten. Dort ist auch gezeigt, daß die Korrosionsschutzwirkung dieser Lösungen durch weitere Zusatzstoffe wie beispielsweise Phosphationen, Fluorozirkonationen, Zinkionen, feindisperse Kieselsäure sowie organische Additive verbessert werden kann.Chromating of metal surfaces or post-passivation already Corrosion-protective pre-treated metal surfaces with aqueous Cr-containing Solutions are widely used in the field of metal surface treatment. Acidic aqueous solutions, which are both trivalent as well as hexavalent chromium. Such solutions can, for example by dissolving suitable chromium (III) salts and chromic acid and / or Chromates are made in water. However, it is more economical from Chromic acid-containing solutions and a portion of the 6-valent Reduce chromium to a trivalent stage using suitable reducing agents. For this reduction is usually used industrially in methanol. Other Reducing agents such as ethanol or higher alcohols and formaldehyde or however higher aldehydes are also suitable. The Reducing agent completely oxidized with the formation of water and carbon dioxide become. Often, however, the oxidation products remain, for example those with Use of ethanol-generated acetic acid or acetations in the Cr (III) / Cr (VI) containing solution. Examples of such solutions and their use for chromating metals are in EP-A-391 442 and WO 91/05078 contain. There is also shown that the corrosion protection effect of this Solutions through additional additives such as phosphate ions, Fluorozirconate ions, zinc ions, finely dispersed silica and organic Additives can be improved.
Derartige Cr(III)/Cr(VI)-haltige Lösungen werden zur Metalloberflächenbehand lung üblicherweise auf einen pH-Wert im Bereich zwischen etwa 2 und etwa 3,8 eingestellt. Dabei wirkt sich ein möglichst hoher Cr(III)-Anteil günstig auf die Schichtbildung und den Korrosionsschutz aus. Cr(III)-Salze sind jedoch, wenn überhaupt, nur im hinreichend sauren Milieu in der erforderlichen Konzentration löslich. Bei pH-Werten oberhalb von etwa 3,8 beginnt Cr(III) bei den technisch erwünschten Konzentrationen als Hydroxid auszufallen. Es steht dann einerseits für den Chromatierprozeß nicht mehr zur Verfügung und muß andererseits als Abfallstoff entsorgt werden. Man ist jedoch bestrebt, möglichst an der Obergrenze des technisch einsetzbaren pH-Bereichs zu arbeiten, da sich hierbei Chromatierschichten mit besonders guten korrosionsschützenden Eigenschaften bilden, der Beizangriff auf die Metalloberfläche gering bleibt oder sich bereits vorhandene Korrosionsschutzschichten nicht auflösen.Such Cr (III) / Cr (VI) -containing solutions are used for metal surface treatment usually to a pH in the range between about 2 and about 3.8 set. The highest possible Cr (III) content has a favorable effect on the Layer formation and corrosion protection. However, Cr (III) salts are when in general, only in a sufficiently acidic environment in the required concentration soluble. At pH values above about 3.8, Cr (III) begins with the technical desired concentrations to precipitate as hydroxide. Then it stands on the one hand no longer available for the chromating process and must on the other hand as Waste is disposed of. However, one strives, if possible at the upper limit of the technically usable pH range, because this Chromating layers with particularly good anti-corrosive properties form, the pickling attack on the metal surface remains low or already Do not dissolve existing corrosion protection layers.
Während des Betriebs eines Chromatierbads erhöht sich durch den Säureverbrauch aufgrund des Beizangriffs auf die Metalloberfläche der pH-Wert des Bades. Bisher mußte durch frühzeitige Badpflegemaßnahmen darauf geachtet werden, daß der pH-Wert nicht die kritische Grenze von etwa 3,8 übersteigt und sich chromhaltige Schlämme abscheiden. Besonders groß ist die Gefahr einer übermässigen Alkalisierung des Cr(III)/Cr(VI)-Bades, wenn dieses zur Nachpassivierung von alkalischen Passivierschichten eingesetzt wird. Zum einen besteht die Gefahr, daß Alkalität aus dem Passivierbad über die Zwischenspüle in das chromhaltige Nachpassivierbad übergeschleppt wird. Zum anderen wird aber auch in der chromhaltigen sauren Passivierungslösung Säure dadurch gebunden, daß diese mit der alkalischen Passivierungsschicht reagiert. Auch hierbei verringert sich der Wirkstoffgehalt der chromhaltigen Passivierungslösung dadurch, daß sich in Folge des pH-Anstieges chromhaltige Schlämme abscheiden. Daher besteht ein Bedarf ein Chromatierbädern und chromhaltigen Nachpassivierungslösungen, die zwar im noch sauren Gebiet arbeiten, die jedoch gegen Cr(III)-Ausfällungen bei pH-Werten bis hinauf zu etwa 5 stabilisiert sind.During the operation of a chromating bath, the Acid consumption due to the pickling attack on the metal surface the pH value of the bath. Until now, this had to be ensured by taking early bathroom care measures that the pH does not exceed the critical limit of about 3.8 and sludge containing chrome separates. The danger of one is particularly great Excessive alkalization of the Cr (III) / Cr (VI) bath, if this for Post-passivation of alkaline passivation layers is used. On the one hand there is a risk that alkalinity from the passivation bath via the intermediate sink in the chrome-containing post-passivation bath is carried over. On the other hand, however acid also bound in the chrome-containing acidic passivation solution, that this reacts with the alkaline passivation layer. Here too the active substance content of the chromium-containing passivation solution decreases by the fact that as a result of the pH increase, chromium-containing sludges separate. There is therefore a need for chromate baths and chromium-containing ones Post-passivation solutions that work in the still acidic area, but they do are stabilized against Cr (III) precipitation at pH values up to about 5.
Die Erfindung stellt sich demnach die Aufgabe, eine Lösung zum Chromatieren oder Nachpassivieren von Metalloberflächen sowie ein entsprechendes Arbeitsverfahren zur Verfügung zu stellen, wobei die Behandlungslösungen auch dann noch die technisch üblichen Chromgehalte und Cr(III)/Cr(VI)-Verhältnisse aufweisen, wenn deren pH-Bereich zwar im noch sauren Gebiet, jedoch oberhalb des derzeit technisch üblichen Bereichs liegt.The invention therefore has as its object a solution for chromating or re-passivation of metal surfaces and a corresponding one To provide working procedures, including treatment solutions then the technically usual chrome contents and Cr (III) / Cr (VI) ratios if their pH range is in the still acidic area, but above of the currently technically usual area.
Hinsichtlich der Behandlungslösung wird diese Aufgabe gelöst durch eine wäßrige
Lösung zum Chromatieren oder Nachpassivieren von Oberflächen aus Stahl
verzinktem oder legierungsverzinktem Stahl oder aus Aluminium und seinen
Legierungen, die 3-wertiges und 6-wertiges Chrom sowie Acetationen enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß sie
einen pH-Wert im Bereich von 3,9 bis 5,0,
einen Gesamtchromgehalt zwischen 0,1 und 10 g/l,
ein Verhältnis Cr(III) : Cr(VI) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4
und einen Gehalt an Acetationen im Bereich von 0,1 bis 10 g/l aufweist.With regard to the treatment solution, this object is achieved by an aqueous solution for chromating or re-passivating surfaces made of galvanized or galvanized steel or of aluminum and its alloys, which contains trivalent and hexavalent chromium as well as acetates, characterized in that they
a pH in the range from 3.9 to 5.0,
a total chromium content between 0.1 and 10 g / l,
a ratio of Cr (III): Cr (VI) in the range from 1: 1 to 1: 4
and has a content of acetate ions in the range of 0.1 to 10 g / l.
Vorzugsweise liegt der pH-Wert im Bereich von etwa 3,9 bis etwa 4,5. Das bevorzugte Verhältnis Cr(III) : Cr(VI) liegt im Bereich von etwa 1 : 2 bis etwa 1 : 3.Preferably the pH is in the range of about 3.9 to about 4.5. The preferred ratio Cr (III): Cr (VI) ranges from about 1: 2 to about 1: 3.
Der Gehalt an Acetationen sollte um so höher eingestellt werden, je höher der Gesamtchromgehalt der Chromatier- bzw. Nachpassivierungslösung ist. Dabei kann als Faustregel gelten, daß eine ausreichende Stabilisierungswirkung dann erreicht wird, wenn der Acetationengehalt in g/l etwa das 0,5- bis 2-fache des Gesamtchromgehalts in g/l beträgt.The higher the content of acetates, the higher the Total chromium content of the chromating or post-passivation solution. Here can be considered as a rule of thumb that a sufficient stabilizing effect then is achieved when the acetate ion content in g / l is approximately 0.5 to 2 times that Total chromium content in g / l.
Wie bei Chromatierlösungen üblich, können diese Lösungen weitere Bestandteile
enthalten, die in die Chromatierschichten eingebaut werden oder die
Schichtbildung beeinflussen. Als solche fakultative Komponenten seien
beispielsweise genannt:
bis zu 0,5 g/l Fluoridionen,
bis zu 1,0 g/l Zirkon- und/oder Titanverbindungen,
bis zu 0,5 g/l Phosphationen,
bis zu 0,5 g/l Nickel(II)ionen,
bis zu 0,5 g/l Eisen(III)ionen.As is customary with chromate solutions, these solutions can contain further constituents which are built into the chromate layers or influence the layer formation. Examples of such optional components are:
up to 0.5 g / l fluoride ions,
up to 1.0 g / l zirconium and / or titanium compounds,
up to 0.5 g / l phosphate ions,
up to 0.5 g / l nickel (II) ions,
up to 0.5 g / l iron (III) ions.
Prinzipiell könnten derartige Behandlungslösungen durch Auflösen der einzelnen Komponenten in Wasser im erwünschten Konzentrationsbereich am Ort des Einsatzes hergestellt werden. In der Praxis ist es jedoch üblich, wäßrige Konzentrate bereitzustellen, die die einzelnen Komponenten im erwünschten Mengenverhältnis enthalten und aus denen durch einfaches Verdünnen vor Ort die einsatzbereite Arbeitslösung hergestellt werden kann. Demgemäß umfaßt die Erfindung auch ein wäßriges Konzentrat, das beim Verdünnen mit Wasser um einen Faktor zwischen etwa 50 und etwa 2.000 eine anwendungsfertige Behandlungslösung mit den vorstehend genannten Merkmalen ergibt. Bei der Herstellung dieser Konzentrate geht man üblicherweise so vor, daß man eine Cr(VI)-haltige Lösung mit einem geeigneten Reduktionsmittel so weit reduziert, daß sich das erwünschte Verhältnis von 3-wertigem zu 6-wertigem Chrom einstellt. Als Cr(VI)-haltige Ausgangsverbindung wählt man vorzugsweise Chromsäure oder Chromate. Da die erfindungsgemäße Lösung eine ausreichende Menge an Essigsäure bzw. Acetationen aufweisen soll, um die Ausfällung dreiwertiger Chromverbindungen im erfindungsgemäß zu wählenden pH-Bereich zu verhindern, ist es besonders effizient, zur Reduktion des sechswertigen Chroms solche Verbindungen einzusetzen, die zu Essigsäure oxidiert werden. Ein naheliegendes Beispiel einer derartigen Verbindung ist Ethanol. Vorteilhaft kann jedoch auch Citronensäure verwendet werden. Es ist jedoch nicht wesentlich, auf welche Weise die Essigsäure bzw. die Acetationen in der erforderlichen Konzentration in die Behandlungslösung bzw. deren Konzentrat gelangen. So ist es beispielsweise auch möglich, eine mit Methanol teilreduzierte Chromsäurelösung zusätzlich durch Zugabe von Essigsäure bzw. von löslichen Acetaten zu stabilisieren. Bei einer derartigen separaten Zugabe ist es jedoch erforderlich, daß die Acetationen der Chromsäure- bzw. Chromatlösung vor der Reduktion zugegeben werden. Führt man die Reduktion bei dem erfindungsgemäßen pH-Wert ohne Anwesenheit bzw. direkter Bildung von Acetationen durch, fallen Cr(III)-Verbindungen aus, die durch nachträgliche Acetatzugabe nicht wieder in Lösung gebracht werden können.In principle, such treatment solutions could be achieved by dissolving the individual Components in water in the desired concentration range at the location of the Insert are manufactured. In practice, however, it is common to use aqueous ones To provide concentrates that the individual components in the desired Quantity ratio included and from which by simply diluting on site the ready-to-use working solution can be manufactured. Accordingly, the Invention also an aqueous concentrate that when diluted with water around a ready to use factor of between about 50 and about 2,000 Treatment solution with the features mentioned above results. In the The preparation of these concentrates is usually carried out in such a way that one Cr (VI) -containing solution is reduced with a suitable reducing agent so far that the desired ratio of trivalent to hexavalent chromium sets. The starting compound containing Cr (VI) is preferably chosen Chromic acid or chromates. Since the solution according to the invention is sufficient Amount of acetic acid or acetations should have to the precipitation trivalent chromium compounds in the pH range to be selected according to the invention to prevent it is particularly efficient to reduce the hexavalent Chromium to use such compounds that are oxidized to acetic acid. A An obvious example of such a compound is ethanol. Can be beneficial however, citric acid can also be used. However, it is not essential to which way the acetic acid or the Acetations in the required Concentrate in the treatment solution or its concentrate. So is it is also possible, for example, to use one that is partially reduced with methanol Chromic acid solution additionally by adding acetic acid or soluble Stabilize acetates. With such a separate addition, however, it is required that the Acetationen the chromic acid or chromate solution before the Reduction can be added. If you carry out the reduction in the pH according to the invention without the presence or direct formation of Acetations by, Cr (III) compounds fail, which is caused by subsequent The addition of acetate cannot be brought back into solution.
Wenn im Zusammenhang dieser Lehre von "Acetationen bzw. Essigsäure" gesprochen wird, so soll damit ausgedrückt werden, daß im erfindungsgemäßen Bereich der pH-Werte ein Gleichgewicht zwischen freier Essigsäure und Acetat-Anionen vorliegt. Daher ist es unwesentlich, ob man der Lösung Essigsäure oder lösliche Acetatsalze zugibt bzw. ob man diese Species durch Oxidation geeigneter Ausgangsverbindungen wie beispielsweise Ethanol entstehen läßt. Bei dem gewählten pH-Wert stellt sich das durch die Säurekonstante der Essigsäure vorgegebene Gleichgewicht von selbst ein. Wenn daher im weiteren nur von "Acetationen" gesprochen wird, so sei hierunter die Gesamtmenge an Acetationen und Essigsäure verstanden, die im Gleichgewicht miteinander vorliegen.If in connection with this teaching of "Acetations or acetic acid" is spoken, it should be expressed that in the invention Range of pH values a balance between free acetic acid and acetate anions is present. Therefore, it is immaterial whether the solution is acetic acid or adding soluble acetate salts or whether these species are more suitable by oxidation Starting compounds such as ethanol can be formed. In which selected pH value is determined by the acid constant of the acetic acid predetermined balance by itself. Therefore, if only from "Acetations" is spoken, including the total amount of acetations and acetic acid understood, which are in equilibrium with each other.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Chromatieren
oder Nachpassivieren von Oberflächen aus Stahl, verzinktem oder
legierungsverzinktem Stahl oder aus Aluminium und seinen Legierungen, wobei
man die Metalloberflächen für eine Zeitdauer im Bereich von 1 bis 120 Sekunden
mit einer wäßrigen Lösung in Kontakt bringt, die 3-wertiges und 6-wertiges Chrom
sowie Acetationen enthält und eine Temperatur im Bereich von 20 bis 60°C hat,
dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung
einen pH-Wert im Bereich von 3,9 bis 5,0,
einen Gesamtchromgehalt zwischen 0,1 und 10 g/l,
ein Verhältnis Cr(III) : Cr(VI) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4
und einen Gehalt an Acetationen im Bereich von 0,1 bis 10 g/l aufweist.In a further aspect, the invention relates to a method for chromating or re-passivating surfaces made of steel, galvanized or alloy-galvanized steel or of aluminum and its alloys, the metal surfaces being brought into contact with an aqueous solution for a period in the range from 1 to 120 seconds , which contains trivalent and hexavalent chromium and acetate ions and has a temperature in the range from 20 to 60 ° C, characterized in that the aqueous solution
a pH in the range from 3.9 to 5.0,
a total chromium content between 0.1 and 10 g / l,
a ratio of Cr (III): Cr (VI) in the range from 1: 1 to 1: 4
and has a content of acetate ions in the range of 0.1 to 10 g / l.
Hierbei setzt man vorzugsweise eine wäßrige Lösung ein, deren pH-Wert im Bereich von etwa 3,9 bis etwa 4,5 liegt. Vorzugsweise weist diese Lösung ein Verhältnis Cr(III) : Cr(VI) im Bereich von 1 : 2 bis 1 : 3 auf.Here, an aqueous solution is preferably used, the pH of which is in the Range is from about 3.9 to about 4.5. This solution preferably has a Ratio Cr (III): Cr (VI) in the range from 1: 2 to 1: 3.
Der Gehalt an Acetationen sollte um so höher eingestellt werden, je höher der Gesamtchromgehalt der Chromatier- bzw. Nachpassivierungslösung ist. Dabei kann als Faustregel gelten, daß eine ausreichende Stabilisierungswirkung dann erreicht wird, wenn der Acetationengehalt in g/l etwa das 0,5- bis 2-fache des Gesamtchromgehalts in g/l beträgt.The higher the content of acetates, the higher the Total chromium content of the chromating or post-passivation solution. Here can be considered as a rule of thumb that a sufficient stabilizing effect then is achieved when the acetate ion content in g / l is approximately 0.5 to 2 times that Total chromium content in g / l.
Die in den genannten Verfahren einsetzbare Behandlungslösung kann weitere
Bestandteile enthalten, deren günstige Wirkung auf die Schichtbildung und den
Korrosionsschutz auf dem betroffenen technischen Gebiet bekannt ist.
Beispielsweise genannt seien:
bis zu 0,5 g/l Fluoridionen,
bis zu 1,0 g/l Zirkon- und/oder Titanverbindungen,
bis zu 0,5 g/l Phosphationen,
bis zu 0,5 g/l Nickel(II)ionen,
bis zu 0,5 g/l Eisen(III)ionen.The treatment solution which can be used in the processes mentioned can contain further constituents, the beneficial effect of which on layer formation and corrosion protection is known in the technical field concerned. Examples include:
up to 0.5 g / l fluoride ions,
up to 1.0 g / l zirconium and / or titanium compounds,
up to 0.5 g / l phosphate ions,
up to 0.5 g / l nickel (II) ions,
up to 0.5 g / l iron (III) ions.
Aufgrund des Vorteils des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch mit einer nur schwach sauren Behandlungslösung im pH-Wertbereich zwischen etwa 3,9 und etwa 5 arbeiten zu können, die dennoch neben 6-wertigem Chrom eine ausreichende Konzentration an 3-wertigem Chrom enthält, erhöht sich die Arbeitssicherheit bei der Verwendung chromhaltiger sauer Chromatierungs- und Nachpassivierungslösungen. Bereits vorgebildete Korrosionsschutzschichten wie beispielsweise kristalline oder amorphe Phosphatschichten oder die Schutzschichten nach einer alkalischen Passivierung werden weniger stark angegriffen, so daß Schutzschichten mit verbesserter Korrosionsschutzwirkung entstehen und die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens verbessert wird. Ein besonderer Aspekt der erhöhten Wirtschaftlichkeit, verbunden mit einem ökologischen Vorteil, sind die verringerten Mengen der zu entsorgenden chromhaltigen Schlämme. Setzt man das erfindungsgemäße Verfahren als Chromatierverfahren ein, verwendet man vorzugsweise wäßrige Lösungen mit einem Gesamtchromgehalt im Bereich von etwa 2 bis etwa 10 g/l. Dabei gilt die Faustregel, daß man die Konzentrationen um so höher wählen soll, je kürzer die Behandlungszeit ist.Because of the advantage of the method according to the invention, even with only one weakly acidic treatment solution in the pH range between about 3.9 and to be able to work about 5, which in addition to hexavalent chrome one contains sufficient concentration of trivalent chromium, the increases Occupational safety when using chromate and chromate Post-passivation solutions. Pre-formed corrosion protection layers like for example crystalline or amorphous phosphate layers or the Protective layers after an alkaline passivation become less strong attacked, so that protective layers with improved corrosion protection arise and the economy of the overall process is improved. A special aspect of the increased economy combined with a ecological advantage are the reduced amounts of waste to be disposed of chrome-containing sludges. If you set the inventive method as Chromating process, preferably using aqueous solutions a total chromium content in the range of about 2 to about 10 g / l. The applies Rule of thumb that the higher the concentration, the shorter the Treatment time is.
Beispielsweise kann man das erfindungsgemäße Verfahren für die Chromatierung laufender Metallbänder verwenden. Die Behandlungszeiten liegen dann in der Größenordnung von etwa 1 Sekunde und übersteigen kaum 5 Sekunden. Dabei werden die Metallbänder vorzugsweise mit der Behandlungslösung, deren Temperatur vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 40 und etwa 60°C liegt, besprüht. Nach der genannten Reaktionszeit, die sich aus der Länge der Behandlungsstrecke und der Bandgeschwindigkeit ergibt, wird die Behandlungslösung entweder mit Wasser abgespült oder mit Abquetschwalzen abgequetscht. Danach wird das behandelte Gut wie üblich getrocknet. Bei der Chromatierung von Teilen sind längere Behandlungszeiten bis zu etwa 2 Minuten möglich. Die Behandlung kann wahlweise durch Besprühen mit der Behandlungslösung oder durch Eintauchen in die Lösung erfolgen. Die Gesamtchromkonzentration kann dabei in der Nähe des unteren Endes des Konzentrationsbereichs von etwa 2 bis etwa 10 g/l liegen und beispielsweise zwischen etwa 2 und etwa 5 g/l betragen. Die Temperatur der Lösung liegt ebenfalls vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 40 und etwa 60°C. Am Ende der Behandlung wird die Behandlungslösung mit Wasser abgespült. Anschließend werden die Teile getrocknet.For example, the process according to the invention for chromating Use running metal belts. The treatment times are then in the On the order of 1 second and hardly exceed 5 seconds. Here the metal strips are preferably with the treatment solution whose Temperature is preferably in the range between about 40 and about 60 ° C, sprayed. After the specified response time, which results from the length of the Treatment line and the belt speed results, the Treatment solution either rinsed with water or with squeeze rollers squeezed. The treated goods are then dried as usual. In the Chromating of parts is longer treatment times up to about 2 minutes possible. Treatment can optionally be by spraying with the Treatment solution or by immersing in the solution. The Total chromium concentration can be near the lower end of the Concentration range from about 2 to about 10 g / l and for example be between about 2 and about 5 g / l. The temperature of the solution is also preferably in the range between about 40 and about 60 ° C. At the end the treatment solution is rinsed with water. Subsequently the parts are dried.
Die erfindungsgemäße Lösung kann auch in einem Verfahren zum Nachpassivieren von bereits vorbehandelten Metallteilen eingesetzt werden. Diese Vorbehandlung kann beispielsweise aus einer Eisen- oder Zinkphosphatierung oder einer alkalischen Passivierung bestehen. Die so vorbehandelten Metalloberflächen bringt man mit einer wäßrigen Lösung in Kontakt, die einen Gesamtchromgehalt im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2 g/l aufweist. Dies kann durch Eintauchen in die Behandlungslösung oder durch Besprühen mit der Behandlungslösung erfolgen. Die Temperatur der Behandlungslösung wählt man vorzugsweise im Bereich von etwa 30 bis etwa 50°C, besonders zu etwa 40°C. Für diese Nachpassivierung wählt man vorzugsweise eine Zeitdauer zwischen etwa 30 und etwa 90 Sekunden, beispielsweise etwa 60 Sekunden. Danach wird die Behandlungslösung mit Wasser abgespült. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.The solution according to the invention can also be used in a process for Post-passivation of pre-treated metal parts can be used. This Pretreatment can, for example, from iron or zinc phosphating or an alkaline passivation. The so pretreated Metal surfaces are brought into contact with an aqueous solution, the one Total chromium content in the range of about 0.5 to about 2 g / l. This can by immersion in the treatment solution or by spraying with the Treatment solution take place. The temperature of the treatment solution is chosen preferably in the range from about 30 to about 50 ° C, particularly at about 40 ° C. For this post-passivation, a period of time is preferably chosen between about 30 and about 90 seconds, for example about 60 seconds. After that the treatment solution is rinsed with water. The following Exemplary embodiments show the advantages of the method according to the invention.
Für die Vergleichsversuche 1 und 2 wurde eine kommerzielle Chromatierungslösung (Deoxylyte® 42, Henkel KGaA) verwendet. Diese Lösung wurde auch für die Beispiele 3, 5 und 6 eingesetzt, wobei die in den Tabellen angegebenen Mengen Essigsäure ("HAC") zugesetzt wurden. Alle Lösungen wurden zwei volumenprozentig in Wasser angesetzt. Die Gehalte an Cr(VI) und Cr(III) sowie der pH-Wert sind als "Start"-Werte in den Tabellen angegeben. Die Stabilität der Lösungen bei einem Anstieg der pH-Werte wurde dadurch getestet, daß den Lösungen unterschiedliche Mengen einer alkalischen Passivierungslösung zugegeben wurden. Der sich bei den verschiedenen Zugabemengen einstellende pH-Wert ist in den Tabellen angegeben. Wurde ein pH-Wert von 5 oder wenig darunter erreicht, wurde der Versuch beendet. Als Versuchsergebnis wurden die Mengen des abgeschiedenen Schlamms ermittelt. Für die Versuche gemäß Tabelle 1 wurden außerdem die Restgehalte an 6-wertigem und 3-wertigem Chrom in der Lösung nach Anhebung des pH-Werts und Abfiltrieren des Schlamms bestimmt. Die Versuche zeigen, daß bei den nichtstabilisierten Vergleichslösungen bereits bei geringem Anstieg des pH-Werts eine starke Schlammentwicklung eintritt. Die Schlammenge nach Versuchsende ist bei den Vergleichslösungen deutlich höher als bei den erfindungsgemäß stabilisierten Lösungen. Der Restgehalt an 3-wertigem Chrom nach Ende der Alkalizugabe ist bei den Vergleichslösungen signifikant geringer als bei den erfindungsgemäß stabilisierten Lösungen. For comparative experiments 1 and 2, a commercial Chromating solution (Deoxylyte® 42, Henkel KGaA) used. This solution was also used for Examples 3, 5 and 6, with those in Tables specified amounts of acetic acid ("HAC") were added. All solutions two percent by volume were prepared in water. The Cr (VI) and Cr (III) and the pH are given as "start" values in the tables. The The stability of the solutions with an increase in pH was tested by that the solutions have different amounts of an alkaline Passivation solution were added. The different ones The pH value which adjusts the amount is given in the tables. Was a When the pH reached 5 or less, the experiment was terminated. As The results of the experiment were used to determine the amounts of the separated sludge. For the tests according to Table 1, the residual contents were also given 6-valent and 3-valent chromium in the solution after raising the pH and Filter the sludge determined. The experiments show that the unstabilized comparison solutions even with a slight increase in pH strong sludge development occurs. The amount of sludge after the end of the test is significantly higher in the comparison solutions than in the inventive solutions stabilized solutions. The residual content of trivalent chromium after the end of Alkaline addition is significantly lower in the comparison solutions than in the solutions stabilized according to the invention.
Für die Beispiele 1, 2 und 4 wurde eine Chromsäurelösung mit einem Chromgehalt von 120 g/l auf unterschiedliche Weise reduziert, wobei gleichzeitig Acetationen gebildet wurden. Für Beispiel 1 wurden 114 g/l Citronensäure zugegeben und die Temperatur der Lösung für 2 Stunden auf 85°C gehalten. Bei Beispiel 2 wurden ebenfalls 114 g/l Citronensäure zugegeben. Die Temperatur der Mischung stieg dabei auf 80°C an. Die Lösung wurde nach Ende der Zugabe auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Der theoretische Essigsäure-Gehalt der Lösungen der Beispiele 1 und 2 beträgt etwa 4,5 g/l. Für Beispiel 4 wurde Ethanol als Reduktionsmittel verwendet. Dabei wurde ein Reduktionsgrad von 28% angestrebt, d. h. 28% des Chromgehalts sollten zur dreiwertigen Stufe reduziert werden. Aus allen 3 Lösungen wurden durch einen 2 volumenprozentigen Ansatz in Wasser Chromatierlösungen hergestellt. Die Gehalte an Cr(VI), Cr(III) sowie der anfängliche pH-Wert sind als "Start"-Werte in die Tabellen eingetragen. Anschließend wurde die Stabilität gegenüber Laugeneintrag wie vorstehend beschrieben getestet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen wiedergegeben. For Examples 1, 2 and 4, a chromic acid solution with a Chromium content of 120 g / l reduced in different ways, at the same time Acetations were formed. For example 1, 114 g / l of citric acid added and the temperature of the solution kept at 85 ° C for 2 hours. At Example 2 was also added 114 g / l citric acid. The temperature of the The mixture rose to 80 ° C. The solution was opened after the addition Let it cool down at room temperature. The theoretical acetic acid content of the Solutions of Examples 1 and 2 is about 4.5 g / l. For example 4, ethanol was used used as a reducing agent. A degree of reduction of 28% was sought, d. H. 28% of the chromium content should be reduced to the trivalent level become. All 3 solutions were made by a 2 volume percent approach made in water chromate solutions. The contents of Cr (VI), Cr (III) and the initial pH values are entered in the tables as "start" values. Then the stability against alkali entry was as above described tested. The results are shown in the tables.
Claims (9)
einen pH-Wert im Bereich von 3,9 bis 5,0,
einen Gesamtchromgehalt zwischen 0,1 und 10 g/l,
ein Verhältnis Cr(III) : Cr(VI) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4
und einen Gehalt an Acetationen im Bereich von 0,1 bis 10 g/l aufweist.1. Aqueous solution for chromating or re-passivating surfaces made of steel, galvanized or alloy-galvanized steel or of aluminum and its alloys, which contains trivalent and hexavalent chromium and acetates, characterized in that they
a pH in the range from 3.9 to 5.0,
a total chromium content between 0.1 and 10 g / l,
a ratio of Cr (III): Cr (VI) in the range from 1: 1 to 1: 4
and has a content of acetate ions in the range of 0.1 to 10 g / l.
bis zu 0,5 g/l Fluoridionen
bis zu 1,0 g/l Zirkon- und/oder Titanverbindungen,
bis zu 0,5 g/l Phosphationen,
bis zu 0,5 g/l Nickel(II)ionen,
bis zu 0,5 g/l Eisen(III)ionen.3. Aqueous solution according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that it additionally contains one or more of the following components:
up to 0.5 g / l fluoride ions
up to 1.0 g / l zirconium and / or titanium compounds,
up to 0.5 g / l phosphate ions,
up to 0.5 g / l nickel (II) ions,
up to 0.5 g / l iron (III) ions.
einen pH-Wert im Bereich von 3,9 bis 5,0,
einen Gesamtchromgehalt zwischen 0,1 und 10 g/l,
ein Verhältnis Cr(III) : Cr(VI) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 4
und einen Gehalt an Acetationen im Bereich von 0,1 bis 10 g/l aufweist.5. A method for chromating or re-passivating surfaces made of steel, galvanized or alloy-galvanized steel or of aluminum and its alloys, the metal surfaces being brought into contact with an aqueous solution which is trivalent and for a period of time in the range from 1 to 120 seconds Contains hexavalent chromium and acetate ions and has a temperature in the range of 20 to 60 ° C, characterized in that the aqueous solution
a pH in the range from 3.9 to 5.0,
a total chromium content between 0.1 and 10 g / l,
a ratio of Cr (III): Cr (VI) in the range from 1: 1 to 1: 4
and has a content of acetate ions in the range of 0.1 to 10 g / l.
bis zu 0,5 g/l Fluoridionen
bis zu 1,0 g/l Zirkon- und/oder Titanverbindungen,
bis zu 0,5 g/l Phosphationen,
bis zu 0,5 g/l Nickel(II)ionen,
bis zu 0,5 g/l Eisen(III)ionen.Process according to one or both of claims 5 and 6, characterized in that the aqueous solution additionally contains one or more of the following constituents:
up to 0.5 g / l fluoride ions
up to 1.0 g / l zirconium and / or titanium compounds,
up to 0.5 g / l phosphate ions,
up to 0.5 g / l nickel (II) ions,
up to 0.5 g / l iron (III) ions.
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