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EP2817434A1 - Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process - Google Patents

Pretreating zinc surfaces prior to a passivating process

Info

Publication number
EP2817434A1
EP2817434A1 EP13705479.7A EP13705479A EP2817434A1 EP 2817434 A1 EP2817434 A1 EP 2817434A1 EP 13705479 A EP13705479 A EP 13705479A EP 2817434 A1 EP2817434 A1 EP 2817434A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
acid
soluble
zinc
component
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.)
Granted
Application number
EP13705479.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2817434B1 (en
Inventor
Andreas Arnold
Michael Wolpers
Marcel Roth
Uta Sundermeier
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 EP13705479.7A priority Critical patent/EP2817434B1/en
Priority to PL13705479T priority patent/PL2817434T3/en
Priority to EP16175371.0A priority patent/EP3093370B1/en
Priority to PL16175371T priority patent/PL3093370T3/en
Publication of EP2817434A1 publication Critical patent/EP2817434A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2817434B1 publication Critical patent/EP2817434B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium

Definitions

  • the present invention relates to a wet-chemical pretreatment of zinc surfaces prior to the application of a corrosion-protective coating.
  • Pretreatment causes the deposition of a thin inorganic coating consisting essentially of oxidic and / or metallic iron.
  • a layer of iron applied according to the invention - referred to below as icing - requires an improvement in the achievable corrosion protection of wet-chemical conversion coatings known from the prior art on zinc surfaces.
  • the icing causes both a reduction in the contact corrosion of assembled metallic components having zinc and iron surfaces as well as a reduction of corrosive paint infiltration of cut edges of galvanized steel strip with
  • Paint layer structure particularly relates to an alkaline composition for icing containing a source of iron ions, a reducing agent based on oxo acids of the elements nitrogen and phosphorus and water-soluble organic
  • Carboxylic acids with an amino group in the a, ß, or ⁇ position to the acid group and / or their water-soluble salts are Carboxylic acids with an amino group in the a, ß, or ⁇ position to the acid group and / or their water-soluble salts.
  • the metallic zinc coatings which are applied to the steel strip either electrolytically or by hot dip coating, impart a cathodic protective effect which permits active dissolution of the nobler core material by mechanically causing injuries to the material Zinc coating effectively prevented.
  • German Patent Application DE 197 33 972 A1 teaches a process for the alkaline passivating pretreatment of galvanized and alloy-galvanized
  • the surface-treated steel strip is brought into contact with an alkaline treatment agent containing magnesium ions, iron (III) ions and a complexing agent.
  • an alkaline treatment agent containing magnesium ions, iron (III) ions and a complexing agent.
  • the zinc surface is passivated thereby forming the corrosion protection layer.
  • Such a passivated surface already offers, according to the teaching of DE19733972, a paint adhesion which is comparable with nickel- and cobalt-containing processes.
  • this pretreatment can be followed by further treatment steps such as chromium-free post-passivation to improve the corrosion protection before the paint system is applied.
  • DE 10 2010 001 686 A1 pursues the passivation of galvanized steel surfaces using alkaline compositions containing iron (III) ions, phosphate ions and one or more complexing agents to prepare the zinc surfaces for subsequent acid passivation and resist coating.
  • the alkaline passivation serves primarily to improve the corrosion protection of chromium-free
  • the aim is to achieve an alkaline cleaning step that leads to alkaline passivation and subsequent acidic passivation to provide a coating base which is comparable to zinc phosphating and protects against corrosion.
  • DE 10 2007 021 364 A1 additionally pursues the goal of realizing a thin metallic layer coating on galvanized steel surfaces by means of electroless plating of electrolytic metal cations without external current, which together with a following
  • the icing and tinning of galvanized and alloy-galvanized steel strip is proposed to improve the edge protection.
  • the icing preferably acidic compositions containing iron ions, a complexing agent with oxygen and / or nitrogen ligands and phosphinic acid are used as the reducing agent.
  • the object of the present invention is to further develop the icing of metallic components having zinc surfaces such that, in conjunction with subsequent wet-chemical conversion coatings, improved corrosion protection and paint adhesion on the zinc surfaces results, in particular the edge protection is to be improved at cutting edges of galvanized steel surfaces ,
  • the present invention therefore relates in a first aspect to an alkaline
  • Composition for pretreatment of metallic components having zinc surfaces having a pH of at least 8.5
  • Water solubility in the context of the present invention means that the solubility of the compound at a temperature of 25 ° C and a pressure of 1 bar in deionized
  • Oxidation stage refers to the hypothetical charge of an atom, which consists of the number of electrons of the atom in comparison to its
  • surfaces of galvanized steel and alloy-galvanized steel are considered as zinc surfaces in addition to surfaces of metallic zinc if the zinc coating is at least 5 g / m 2 based on the element zinc and the proportion of zinc in the zinc layer on the steel is at least 40 at% ,
  • the source of iron ions dissolved in water are all compounds which release iron ions in water.
  • one or more water-soluble salts of di- or trivalent iron in a composition according to the invention can serve as a source of iron ions dissolved in water, wherein the use of water-soluble salts of divalent iron ions is preferred, such as, for example, iron (II) nitrate or iron (II) sulfate.
  • Particularly suitable water-soluble compounds are the corresponding salts of the ⁇ -hydroxycarboxylic acids having not more than 8 carbon atoms, which in turn are preferably selected from salts of polyhydroxymonocarboxylic acid, polyhydroxydicarboxylic acid each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or ⁇ -hydroxybutyric acid.
  • compositions according to the invention for a sufficiently fast kinetics of icing from aqueous solution, preference is given to compositions according to the invention in which at least 0.1 g / l, preferably at least 1 g / l, particularly preferably at least 2 g / l, of iron ions dissolved in the aqueous phase are included.
  • additional amounts of dissolved iron ions initially cause a further increase in the deposition kinetics, so that, depending on the
  • Coil coating plant is the case, the composition preferably contains at least 3 g / l of iron ions.
  • the upper limit for the amount of iron ions becomes
  • composition primarily determined by the stability of the composition and is for one
  • Composition according to the invention preferably at 50 g / l.
  • the amounts with respect to the iron ions in a composition according to the invention relate
  • iron ions available for the freezing and thus the amount of dissolved in the aqueous phase iron ions, for example.
  • Iron ions in non-freezing form ie for example, bound in undissolved iron salts do not contribute to the proportion of iron ions in the composition of the invention.
  • the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is not greater than 2: 1. Above this molar ratio, the accelerating effect of the organic carboxylic acids according to component b) decreases Icing already noticeable. Therefore, according to the invention are particularly preferred
  • a reduction of the aforementioned molar ratio below 1:12 with a constant amount of iron ions, ie a further increase in the proportion of component b) causes no appreciable additional acceleration in the
  • compositions in which the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is at least 1: 12, preferably at least 1: 8.
  • compositions according to the invention are particularly suitable for producing uniform and adequate iron coating layers on zinc surfaces in a time interval typical for wet-chemical pretreatment.
  • those compositions are preferred according to the invention in which the organic carboxylic acids and / or their salts according to component b) are selected from water-soluble ⁇ -amino acids and their water-soluble salts, in particular from ⁇ -amino acids and their water-soluble salts, in addition to amino and carboxyl Groups have exclusively hydroxyl groups and / or carboxamide groups, wherein the ⁇ -amino acids preferably have not more than 7 carbon atoms.
  • a composition according to the invention contains
  • Glutamic acid glutamine and / or their water-soluble salts, particularly preferably glycine and / or its water-soluble salts.
  • an alkaline composition for the pretreatment of metallic surfaces having zinc surfaces is preferred according to the invention, for which the proportion of glycine and / or its water-soluble salts of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and / or their water-soluble salts at least 50 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, particularly preferably at least 90 wt .-% is.
  • the oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) of the composition according to the invention have reducing properties and thus bring about rapid and homogeneous icing of the zinc surfaces brought into contact with the composition according to the invention.
  • the molar ratio of iron ions to oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) and their water-soluble salts is for economic reasons at least 1:10, preferably at least 1: 6. On the other hand, the relative proportion of these compounds should be
  • Component c) be sufficiently large for a sufficient icing of the zinc surfaces.
  • the aforementioned molar ratio in a composition according to the invention is not greater than 3: 1, more preferably not greater than 2: 1. It is further preferred if the proportion of oxo acids of phosphorus in a
  • Composition according to the invention based on the total amount of components c) at least 50 mol .-%, particularly preferably at least 80 mol .-% is.
  • the compounds according to component c) of a composition according to the invention are preferably selected from hyposalphurous acid, hypo nitric acid, nitrous acid, hypophosphoric acid, hypodiphosphonic acid,
  • composition according to the invention therefore preferably additionally contains chelating complexing agents with oxygen and / or nitrogen ligands which do not contain water-soluble carboxylic acids according to component b) of the invention Compositions are.
  • Particularly preferred in this context are compositions according to the invention which comprise as additional component d) one or more such complexing agents which are selected from water-soluble
  • ⁇ -hydroxycarboxylic acids which have at least one hydroxyl and one carboxyl group and are not water-soluble organic carboxylic acids according to component b), and from their water-soluble salts.
  • the water-soluble a-hydroxycarboxylic acids according to component d) preferably have not more than 8 carbon atoms and are in particular selected from polyhydroxymonocarboxylic acids and / or polyhydroxydicarboxylic acids each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or ⁇ -hydroxybutyric acid and from their water-soluble salts, most preferably selected from lactic acid and / or 2, 3,4,5, 6-pentahydroxyhexanoic acid and from their water-soluble salts.
  • a particularly effective formulation of the inventive composition with the aforementioned complexing agents according to component d) has a molar ratio of iron ions to water-soluble ⁇ -hydroxycarboxylic acids and their water-soluble salts of at least 1: 4, preferably of at least 1: 3, but not greater than 2: 1, preferably not greater than 1: 1.
  • composition according to the invention as optional
  • Component e) reducing accelerators are used, which are known to the person skilled in the art in the phosphating. These include hydrazine, hydroxylamine, nitroguanidine, N-methylmorpholine N-oxide, glucoheptonate, ascorbic acid and reducing sugars.
  • the pH of the alkaline composition according to the invention is preferably not greater than 11.0, more preferably preferably not greater than 10.5, particularly preferably not greater than 10.0.
  • compositions according to the invention may contain surface-active compounds, preferably nonionic surfactants, in order to bring about additional purification and activation of the metal surfaces, so that a homogeneous icing on the surface
  • the nonionic surfactants are preferably selected from one or more ethoxylated and / or propoxylated C10-C18
  • Fatty alcohols having a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, particularly preferably ethoxy and / or propoxy groups, which are partially end-capped with an alkyl radical, more preferably with a methyl, ethyl, propyl, butyl radical can.
  • the proportion of nonionic surfactants in a composition according to the invention is preferably at least 0.01 g / l, particularly preferably at least 0.1 g / l, for sufficient cleaning and activation of the metal surfaces, and for economic reasons preferably not more than 10 g / l nonionic surfactants are included.
  • Compositions do not contain zinc ions in an amount for which the ratio of the total molar fraction of zinc ions and iron ions to the total molar fraction of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and water-soluble organic ⁇ -hydroxycarboxylic acids according to component d) and their respective
  • water-soluble salts greater than 1: 1, more preferably greater than 2: 3.
  • the present invention is further characterized in that no further heavy metals have to be added to a composition according to the invention in order to provide improved corrosion protection on the zinc surfaces as part of the icing in cooperation with a subsequent wet chemical conversion treatment.
  • a composition according to the invention therefore preferably contains less than 50 ppm total of metal ions of the elements Ni, Co, Mo, Cr, Ce, V and / or Mn, particularly preferably less than 10 ppm, particularly preferably less than 1 ppm of these elements.
  • composition according to the invention preferably contains less than 1 g / l of water-soluble or water-dispersible organic polymers, since a
  • water-soluble or water-dispersible polymers are understood as meaning organic compounds which remain in the retentate during ultrafiltration with a nominal cutoff limit (NMWC) of 10,000 ⁇ .
  • the present invention also includes a concentrate which, by dilution by a factor of 5-50, provides a previously described alkaline composition of the invention.
  • a concentrate according to the invention has a pH above 8.5 and preferably contains a) 5-100 g / l of iron ions,
  • water-soluble salts c) 20-300 g / l of oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or nitrogen atom in a middle
  • Oxidation level is present.
  • the present invention relates to a method for pretreatment ("icing") of metallic components having zinc surfaces, wherein at least the zinc surfaces of the component
  • step ii) first of all, a coating layer consisting essentially of oxidic and / or metallic iron is produced on the zinc surfaces ("icing") .
  • icing On the other surfaces of the metallic component, for example surfaces of iron, steel and / or Such an inorganic layer can not be detected, but the specific deposition of the passive layer on the zinc surfaces leads to a passivating process in the process according to the invention, in which the icing takes place
  • Conversion treatment is a standard procedure in the steel and automotive industry for the pretreatment of an organic topcoat.
  • the metallic component has galvanized steel surfaces. Particularly advantageous is the method in the treatment of galvanized steel strip, as it has an excellent
  • Edge corrosion protection provides, and of components consisting of assembled and / or assembled in mixed construction metallic components made of galvanized steel, iron and / or steel and possibly aluminum, since it greatly reduces the contact corrosion.
  • the alkaline cleaning step i) in the process according to the invention is optional and necessary when the surfaces of zinc have impurities in the form of salts and fats, for example drawing fats and corrosion protection oils.
  • the icing takes place in step ii) of the process according to the invention, the type of contacting with the alkaline composition according to the invention
  • the zinc surfaces by dipping or spraying with the inventive
  • Composition brought into contact with the icing.
  • the metallic component is for at least 3 seconds, but not more than 4 minutes at a temperature of at least 30 ° C, more preferably at least 40 ° C, but not more than 70 ° C, more preferably not more than 60 ° C brought into contact with an alkaline composition according to the invention.
  • the compositions according to the invention cause an icing of the zinc surfaces.
  • the formation of icing is self-limiting, ie with increasing icing of the zinc surfaces, the deposition rate of iron decreases.
  • the preferred treatment or contact times should be selected in the method according to the invention so that the layer of iron is at least 20 mg / m 2 based on the element iron.
  • the treatment and contact times for the realization of such a minimum layer coverage vary depending on the type of application and depend in particular on the flow of the aqueous fluids acting on the metal surface to be treated.
  • the formation of icing in processes in which the composition is applied by spraying faster than in immersion applications.
  • the coating compositions according to the invention do not show any layer deposits on iron significantly above that due to the self-limiting freezing
  • Treatment of galvanized steel surfaces should immediately after the icing in step ii) with or without subsequent rinsing step iron coatings of preferably at least 20 mg / m 2 , more preferably at least 50 mg / m 2 , more preferably more than 100 mg / m 2 , but preferably not more than 250 mg / m 2 in each case based on the element iron realized realized.
  • the coating of iron on the zinc surfaces can be determined after dissolution of the coating by means of a spectroscopic method which is described in the examples of the present invention.
  • step ii) of the method according to the invention is preferably carried out without external current, ie without applying an external voltage source to the metallic component.
  • step iii) of the method according to the invention a passivating wet-chemical takes place in step ii) with or without an intermediate rinsing step
  • a conversion coating is any inorganic coating on the metallic zinc substrate which does not represent an oxide or hydroxide coating whose cationogenic main constituent is zinc ions.
  • a conversion coating can therefore be a
  • a passivating wet chemical conversion treatment is carried out in step iii) by bringing into contact with an acidic aqueous composition which has a total of at least 5 ppm but not more than 1500 ppm total of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti , Si and / or Hf based on the aforementioned elements, and preferably water-soluble inorganic compounds which release fluoride ions, for example, fluorocomplexes, hydrofluoric acid and / or metal fluorides.
  • step iii) of the process according to the invention which contain as water-soluble compounds of the elements zirconium, titanium and / or hafnium only water-soluble compounds of the elements zirconium and / or titanium, more preferably water-soluble compounds of the element zirconium.
  • both compounds which dissociate in aqueous solution into anions of fluorocomplexes of the elements titanium and / or zirconium for example H 2 ZrF 6 , K 2 ZrF 6 , Na 2 ZrF 6 and (NH 4 ) 2 ZrF 6 and the analogous titanium compounds, as well as fluorine-free compounds of the elements
  • Zirconium and / or titanium for example (NH 4 ) 2 Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ), in acidic aqueous compositions in step iii) of the process according to the invention.
  • step iii) of the preferred process according to the invention the acidic aqueous
  • Composition in total at least 5 ppm, but not more than
  • a zinc phosphating is carried out in step iii), wherein the presence of the heavy metals Ni and / or Cu in the zinc phosphating can largely be dispensed with due to the previous icing of the zinc surfaces of the metallic component in step ii).
  • the icing of the zinc surfaces thus provides for a subsequent Zinkphosphat ist the unexpected advantage that for such phosphated zinc surfaces, a corrosion protection and a
  • Lacquer adhesion results comparable to the zinc phosphating of iron or steel surfaces.
  • the passivating wet-chemical conversion treatment in step iii) consists in contacting the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition having a pH in the range of 2.5-3 , 6 and
  • the pretreated metallic components which have surfaces of zinc directly resulting from a method according to the invention, are then preferably provided with an organic covering layer, with or without an intermediate rinsing and / or drying step.
  • the first cover layer in the pretreatment of already cut, formed and assembled components is usually an electrodeposition paint, more preferably a cathodic dip.
  • organic primer coatings are preferably used as the first organic cover layer in the
  • compositions according to the invention (C1; C5) containing glycine are formed.
  • the concentration of the active components in a composition according to the invention has an immediate effect on the deposition rate, so that dilute compositions must be brought into contact with the galvanized steel surface for a longer time in order to obtain a homogeneously coated zinc surface (see C1 in comparison to C5).
  • Table 2 shows the corrosive infiltration of an immersion paint on electrolytically galvanized steel after the respective process chain for corrosion-protective pretreatment in
  • Nickel-containing phosphating (trication-phosphating)
  • Coating structure EV2007 (PPG company): layer thickness 17-19 m
  • the coating weight of zinc phosphate results from the multiplication of the area-related amount of phosphorus with the factor 6.23.
  • the calibration was carried out in two-step method by determining the absorption values of identical volumes (300 ⁇ ) of two standard solutions of iron (III) nitrate in 5% strength by weight nitric acid, which was used to determine the absorption values at 25 ° C. in the measuring cuvette containing 5 ml of a 1% sodium thiocyanate solution were transferred.

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Abstract

The invention relates to a wet-chemical pretreatment of zinc surfaces prior to applying a corrosion-protection coating. The wet-chemical pretreatment produces a deposition of a thin inorganic coating which substantially consists of oxide and/or metallic iron. An iron layer structure which is applied according to the invention, hereinafter referred to as steeling, improves the achievable corrosion protection of wet-chemical conversion coatings known from the prior art on zinc surfaces. Furthermore, the steeling process causes both a reduction of the contact corrosion of joined metal components which have zinc and iron surfaces as well as a reduction of corrosive coating migration on cut edges of galvanized steel strips with coating layer structures. In particular, the invention relates to an alkali composition for steeling purposes, said composition containing an iron ion source, a reducing agent based on oxoacids of the elements nitrogen and phosphorus, and water-soluble organic carboxylic acids with an amino group at the α, ß, or γ position with respect to the acid group and/or the water-soluble salts thereof.

Description

Vorbehandlung von Zinkoberflächen vor einer Passivierung  Pre-treatment of zinc surfaces before passivation
Die vorliegende Erfindung betrifft eine nasschemische Vorbehandlung von Zinkoberflächen vor der Aufbringung einer korrosionsschützenden Beschichtung. Die nasschemische The present invention relates to a wet-chemical pretreatment of zinc surfaces prior to the application of a corrosion-protective coating. The wet-chemical
Vorbehandlung bewirkt die Abscheidung einer dünnen anorganischen Beschichtung, die im Wesentlichen aus oxidischem und/oder metallischem Eisen besteht. Eine erfindungsgemäß aufgebrachte Schichtauflage an Eisen - nachstehend Vereisenung genannt - bedingt eine Verbesserung des erreichbaren Korrosionsschutzes von im Stand der Technik bekannten nasschemischen Konversionsbeschichtungen auf Zinkoberflächen. Des Weiteren bewirkt die Vereisenung sowohl eine Verminderung der Kontaktkorrosion von zusammengefügten metallischen Bauteilen die Zink- und Eisenoberflächen aufweisen als auch eine Verminderung der korrosiven Lackunterwanderung an Schnittkanten von verzinktem Bandstahl mit Pretreatment causes the deposition of a thin inorganic coating consisting essentially of oxidic and / or metallic iron. A layer of iron applied according to the invention - referred to below as icing - requires an improvement in the achievable corrosion protection of wet-chemical conversion coatings known from the prior art on zinc surfaces. Furthermore, the icing causes both a reduction in the contact corrosion of assembled metallic components having zinc and iron surfaces as well as a reduction of corrosive paint infiltration of cut edges of galvanized steel strip with
Lackschichtaufbau. Die Erfindung betrifft insbesondere eine alkalische Zusammensetzung zur Vereisenung enthaltend eine Quelle für Eisen-Ionen, ein Reduktionsmittel auf Basis von Oxosäuren der Elemente Stickstoff und Phosphor sowie wasserlösliche organische Paint layer structure. The invention particularly relates to an alkaline composition for icing containing a source of iron ions, a reducing agent based on oxo acids of the elements nitrogen and phosphorus and water-soluble organic
Carbonsäuren mit einer Amino-Gruppe in a-, ß-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe und/oder deren wasserlösliche Salze. Carboxylic acids with an amino group in the a, ß, or γ position to the acid group and / or their water-soluble salts.
In der Stahlindustrie wird eine Vielzahl oberflächenveredelter Stahlwerkstoffe hergestellt, wobei oberflächenveredelte Ausführungen zur Gewährleistung eines möglichst nachhaltigen Schutzes vor Korrosion stark nachgefragt werden. Für die Produktion von Erzeugnissen, beispielsweise Automobilkarosserien, werden insbesondere Feinblechprodukte aus unterschiedlichen metallischen Materialien und mit unterschiedlicher Oberflächenvergütung weiterverarbeitet. Für die Fertigung der Erzeugnisse werden die oberflächenveredelten Bandstähle zugeschnitten, umgeformt und mittels Schweiß- oder Klebeverfahren mit anderen metallischen Bauteilen zusammengefügt. In diesen Erzeugnissen liegen daher verschiedenste Kombinationen von metallischem Grund- und Oberflächenmaterial realisiert vor. Diese Fertigungsart ist im hohen Maße typisch für den Karosseriebau in der Automobilindustrie und wird häufig als In the steel industry, a large number of surface-refined steel materials are produced, with surface-refined versions being in great demand to ensure the most sustainable possible protection against corrosion. For the production of products, such as automobile bodies, in particular thin sheet products made of different metallic materials and with different surface finish are processed. For the production of the products, the surface-treated steel strip is cut to size, formed and joined by welding or gluing process with other metallic components. In these products, therefore, a variety of combinations of metallic base and surface material are realized. This type of production is highly typical of the body shop in the automotive industry and is often called
Multimetallbauweise bezeichnet. Im Karosseriebau wird hauptsächlich verzinkter Bandstahl weiterverarbeitet und beispielsweise mit unverzinktem Bandstahl und/oder Bandaluminium zusammengefügt. So bestehen Autokarosserien aus einer Vielzahl von Blechteilen, die durch Punktschweißen miteinander verbunden werden. Designated multimetal construction. In the body shop mainly galvanized steel strip is processed and joined together, for example, with non-galvanized steel strip and / or strip aluminum. Thus, car bodies consist of a large number of sheet-metal parts which are joined together by spot welding.
Die metallischen Zinküberzüge, die elektrolytisch oder im Schmelztauchverfahren auf das Stahlband aufgebracht werden, verleihen eine kathodische Schutzwirkung, die eine aktive Auflösung des edleren Kernmaterials durch mechanisch hervorgerufene Verletzungen des Zinküberzuges effektiv verhindert. Jedoch besteht ein wirtschaftliches Interesse die Korrosionsrate insgesamt zu minimieren, um die kathodische Schutzwirkung des unedleren Metallüberzugs möglichst nachhaltig aufrecht zu erhalten. Zu diesem Zweck werden beim Bandstahlhersteller oder vor einer Lackierung im Paint-Shop der Fertigungsstrasse von Karosserien beim Automobilhersteller Passivierungsschichten, die rein anorganischer oder gemischt organisch-anorganischer Natur sind, und/oder organische Primer als Barriereschicht zur weiteren Minimierung der Korrosion aufgebracht, die zudem als Lackhaftgrund für eine spätere Decklackierung des Erzeugnisses dienen. The metallic zinc coatings, which are applied to the steel strip either electrolytically or by hot dip coating, impart a cathodic protective effect which permits active dissolution of the nobler core material by mechanically causing injuries to the material Zinc coating effectively prevented. However, there is an economic interest in minimizing the overall corrosion rate in order to sustain the cathodic protection of the less noble metal coating as sustainably as possible. For this purpose, at the strip steel manufacturer or before painting in the paint shop of the production line of bodies at the car manufacturer Passivierungsschichten that are purely inorganic or mixed organic-inorganic nature, and / or organic primer applied as a barrier layer to further minimize the corrosion, which also Lackhaftgrund serve for a subsequent topcoat of the product.
Aus der heute üblichen Kombinationsvielfalt von metallischen Bandmaterialien in einem Erzeugnis und der vornehmlichen Verwendung von oberflächenveredelten Bandstählen ergeben sich in den beschriebenen Fertigungsprozessen als besondere Korrosionsphänomene die Schnittkanten- und Bimetallkorrosion. An Schnittkanten und an durch die Bearbeitung oder sonstige Einflüsse auftretenden Verletzungen an der Zinkauflage bewirkt die galvanische Kopplung zwischen Kernmaterial und metallischem Überzug eine lokale Auflösung des Überzugsmaterials, die wiederum die korrosive Unterwanderung der organischen  From today's usual combination of variety of metallic strip materials in a product and the primary use of surface-coated strip steel results in the described manufacturing processes as special corrosion phenomena Schnittkanten- and bimetallic corrosion. At cutting edges and at the zinc coating caused by machining or other influences, the galvanic coupling between the core material and the metallic coating causes a local dissolution of the coating material, which in turn corrosive infiltration of the organic
Barriereschichten an diesen Stellen zur Folge haben kann. Das Phänomen der Lackenthaftung oder des„Blistering" wird daher speziell an den Schnittkanten der Bleche beobachtet. Gleiches gilt prinzipiell für die Stellen eines Bauteils, an denen unterschiedliche metallische Materialien durch Fügetechniken unmittelbar miteinander verbundenen sind und Bimetallkorrosion die Folge ist. Die lokale Aktivierung eines solchen„Defektes" (Schnittkante, Verletzung im metallischen Überzug, Punktschweißstelle) und damit die korrosive Lackenthaftung, die von diesen„Defekten" ausgeht, ist umso ausgeprägter je größer der elektrische Barrier layers can result in these places. The phenomenon of paint adhesion or "blistering" is therefore observed in particular at the cut edges of the sheets, and the same applies in principle to the positions of a component where different metallic materials are directly connected by joining techniques and bimetallic corrosion is the result "Defective" (cutting edge, injury in the metallic coating, spot welding point) and thus the corrosive paint release, which emanates from these "defects", is the more pronounced the larger the electrical
Potentialunterschied zwischen den Metallen im unmittelbaren Kontakt ist. Entsprechend gute Ergebnisse bezüglich der Lackhaftung an Schnittkanten bietet Bandstahl mit Zinküberzügen, die mit edleren Metallen legiert sind, z.B. eisenlegierte Zinküberzüge (Galvannealed Steel). Die Bandstahlproduzenten gehen verstärkt dazu über, neben der Oberflächenveredelung mit metallischen Überzügen die Applikation von anorganischen und/oder organischen Potential difference between the metals in direct contact. Correspondingly good results with regard to paint adhesion to cut edges are provided by steel strips with zinc coatings alloyed with more noble metals, e.g. Iron-alloyed zinc coatings (galvannealed steel). The steel producers are increasingly turning to the application of inorganic and / or organic coatings in addition to surface finishing with metallic coatings
Schutzschichten, insbesondere die Applikation von organischen Primern, in der Bandanlage zu integrieren. Diesbezüglich besteht in der weiterverarbeitenden Industrie ein großes Protective layers, in particular the application of organic primers to integrate in the belt system. In this regard, there is a great deal in the processing industry
wirtschaftliches Interesse darin, solche oberflächenveredelten Bandstähle zu erhalten, deren Prädisposition zur Schnittkanten- und Bimetallkorrosion nur gering ausgeprägt ist, so dass auch nach der Fertigung der Erzeugnisse, die das Stanzen, Schneiden, Umformen und/oder Fügen der Bandstähle umfasst, und einem nachfolgenden Lackschichtaufbau weiterhin ein guter Korrosionsschutz und eine gute Lackhaftung gewährleistet werden kann. Gleichermaßen besteht in der weiterverarbeitenden Industrie ein Bedarf die Oberflächen von aus economic interest therein to obtain such surface-finished strip steel, whose predisposition to Schnittkanten- and bimetallic corrosion is only slightly pronounced, so that even after the production of the products, which includes stamping, cutting, forming and / or joining the strip steel, and a subsequent coating layer structure Furthermore, a good corrosion protection and a good paint adhesion can be guaranteed. Likewise, in the processing industry, there is a need for the surfaces of
unterschiedlichen metallischen Bandmaterialien zusammengesetzten Erzeugnissen derart vorzubehandeln, dass die bevorzugte Enthaltung von nachträglich aufgebrachten Lackschichten an Schnittkanten und Bimetallkontakten nivelliert wird. different metallic band materials composite products such to pretreat that the preferred abstention of subsequently applied lacquer layers is leveled at cut edges and bimetallic contacts.
Im Stand der Technik sind verschiedene Vorbehandlungen beschrieben, die das Problem des Kantensschutzes adressieren. Als wesentliche Strategie wird dabei die Verbesserung der Lackhaftung der organischen Barriereschicht auf dem oberflächenveredelten Bandstahl verfolgt. Beispielsweise lehrt die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 33 972 A1 ein Verfahren zur alkalischen passivierenden Vorbehandlung von verzinkten und legierungsverzinkten The prior art describes various pretreatments that address the problem of edge protection. An essential strategy is to improve the paint adhesion of the organic barrier layer on the surface-treated steel strip. For example, German Patent Application DE 197 33 972 A1 teaches a process for the alkaline passivating pretreatment of galvanized and alloy-galvanized
Stahloberflächen in Bandanlagen. Hier wird das oberflächenveredelte Stahlband mit einem alkalischen Behandlungsmittel enthaltend Magnesium-Ionen, Eisen(lll)-lonen sowie einen Komplexbildner in Kontakt gebracht. Bei dem vorgegebenen pH-Wert von oberhalb von 9,5 wird die Zinkoberfläche dabei unter Ausbildung der Korrosionsschutzschicht passiviert. Eine derartig passivierte Oberfläche bietet gemäß der Lehre von DE19733972 bereits eine Lackhaftung, die mit Nickel- und Cobalt-haltigen Verfahren vergleichbar ist. Fakultativ können sich dieser Vorbehandlung zur Verbesserung des Korrosionsschutzes weitere Behandlungsschritte wie eine chromfreie Nachpassivierung anschließen, bevor das Lacksystem aufgetragen wird. Steel surfaces in belt systems. Here, the surface-treated steel strip is brought into contact with an alkaline treatment agent containing magnesium ions, iron (III) ions and a complexing agent. At the given pH of above 9.5, the zinc surface is passivated thereby forming the corrosion protection layer. Such a passivated surface already offers, according to the teaching of DE19733972, a paint adhesion which is comparable with nickel- and cobalt-containing processes. Optionally, this pretreatment can be followed by further treatment steps such as chromium-free post-passivation to improve the corrosion protection before the paint system is applied.
Ebenso verfolgt die DE 10 2010 001 686 A1 die Passivierung von verzinkten Stahloberflächen unter Verwendung von alkalischen Zusammensetzungen enthaltend Eisen(lll)-lonen, Phosphat- Ionen und einen oder mehrere Komplexbildner, um die Zinkoberflächen für eine nachfolgende saure Passivierung und einen Lackschichtaufbau vorzubereiten. Die alkalische Passivierung dient dabei vornehmlich der Verbesserung des Korrosionsschutzes von chromfreien Likewise, DE 10 2010 001 686 A1 pursues the passivation of galvanized steel surfaces using alkaline compositions containing iron (III) ions, phosphate ions and one or more complexing agents to prepare the zinc surfaces for subsequent acid passivation and resist coating. The alkaline passivation serves primarily to improve the corrosion protection of chromium-free
Konversionsbeschichtungen. Ziel ist es dort, mit einer alkalischen Reinigungsstufe, die die alkalische Passivierung herbeiführt, und einer nachfolgenden sauren Passivierung einen mit der Zinkphosphatierung vergleichbaren vor Korrosion schützenden Lackhaftgrund zu erzielen. Conversion coatings. The aim is to achieve an alkaline cleaning step that leads to alkaline passivation and subsequent acidic passivation to provide a coating base which is comparable to zinc phosphating and protects against corrosion.
Demgegenüber verfolgt die DE 10 2007 021 364 A1 zusätzlich das Ziel mittels außenstromloser Abscheidung elektropositiver Metall-Kationen eine dünne metallische Schichtauflage auf verzinkten Stahloberflächen zu realisieren, die zusammen mit einer nachfolgenden In contrast, DE 10 2007 021 364 A1 additionally pursues the goal of realizing a thin metallic layer coating on galvanized steel surfaces by means of electroless plating of electrolytic metal cations without external current, which together with a following
Passivierung eine deutlich verringerte Korrosion an Schnittkanten und Bimetallkontakten von geschnittenen und zusammengefügten oberflächenveredelten Bandstählen leisten soll. Dort wird insbesondere die Vereisenung und Verzinnung von verzinktem und legierungsverzinktem Bandstahl zur Verbesserung des Kantenschutzes vorgeschlagen. Für die Vereisenung werden vorzugsweise saure Zusammensetzungen enthaltend Eisen-Ionen, einen Komplexbildner mit Sauerstoff- und/oder Stickstoffliganden und Phosphinsäure als Reduktionsmittel eingesetzt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vereisenung von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, dahingehend weiter zu entwickeln, dass im Zusammenwirken mit nachfolgenden nasschemischen Konversionsbeschichtungen ein verbesserter Korrosionsschutz und Lackhaftgrund auf den Zinkoberflächen resultiert, insbesondere soll der Kantenschutz an Schnittkanten von verzinkten Stahloberflächen verbessert werden. Passivation a significantly reduced corrosion at cut edges and bimetallic contacts of cut and assembled surface-coated strip steel should afford. There, in particular, the icing and tinning of galvanized and alloy-galvanized steel strip is proposed to improve the edge protection. For the icing, preferably acidic compositions containing iron ions, a complexing agent with oxygen and / or nitrogen ligands and phosphinic acid are used as the reducing agent. The object of the present invention is to further develop the icing of metallic components having zinc surfaces such that, in conjunction with subsequent wet-chemical conversion coatings, improved corrosion protection and paint adhesion on the zinc surfaces results, in particular the edge protection is to be improved at cutting edges of galvanized steel surfaces ,
Überraschenderweise konnte gezeigt werden, dass bei Verwendung von organischen Surprisingly, it could be shown that when using organic
Carbonsäuren mit einer Amino-Gruppe in a-, ß-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe und/oder deren wasserlöslichen Salze in alkalischen Zusammensetzungen zur Vereisenung auf Carboxylic acids with an amino group in the a, ß, or γ position to the acid group and / or their water-soluble salts in alkaline compositions for icing on
Zinkoberflächen äußerst homogene dünne Schichtauflagen bestehend im Wesentlichen aus oxidischem und/oder metallischem Eisen erzeugt werden („Vereisenung"), die im Zinc surfaces extremely homogeneous thin layer supports consisting essentially of oxidic and / or metallic iron are generated ("icing"), in the
Zusammenwirken mit einer nachfolgenden nasschemischen Konversionsbehandlung einen verbesserten Korrosionsschutz, insbesondere an Schnittkanten von verzinkten Interaction with a subsequent wet-chemical conversion treatment improved corrosion protection, especially at cutting edges of galvanized
Stahloberflächen, und einen hervorragenden Lackhaftgrund bereitstellen. Steel surfaces, and provide an excellent Lackhaftgrund.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher in einem ersten Aspekt eine alkalische The present invention therefore relates in a first aspect to an alkaline
Zusammensetzung zur Vorbehandlung von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, mit einem pH-Wert von zumindest 8,5 enthaltend Composition for pretreatment of metallic components having zinc surfaces, having a pH of at least 8.5
a) zumindest 0,01 g/l an Eisen-Ionen, a) at least 0.01 g / l of iron ions,
b) ein oder mehrere wasserlösliche organische Carbonsäuren, die zumindest eine Amino- Gruppe in a-, ß-, oder y-Stellung zur Säuregruppe aufweisen, sowie deren b) one or more water-soluble organic carboxylic acids which have at least one amino group in the a, ß, or y position to the acid group, as well as their
wasserlösliche Salze,  water-soluble salts,
c) ein oder mehrere Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren wasserlösliche Salze, wobei mindestens ein Phosphoratom oder Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt. c) one or more oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or nitrogen atom is present in a middle oxidation state.
Wasserlöslichkeit im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Löslichkeit der Verbindung bei einer Temperatur von 25 °C und einem Druck von 1 bar in entionisiertem Water solubility in the context of the present invention means that the solubility of the compound at a temperature of 25 ° C and a pressure of 1 bar in deionized
Wasser mit einer Leitfähigkeit von weniger als "^Scrn"1 größer als 1 g/l ist. Water with a conductivity of less than "^ Scrn " 1 is greater than 1 g / l.
Unter Oxidationsstufe wird erfindungsgemäß die hypothetische Ladung eines Atoms bezeichnet, die sich aus derjenigen Anzahl der Elektronen des Atoms im Vergleich zu seiner Oxidation stage according to the invention refers to the hypothetical charge of an atom, which consists of the number of electrons of the atom in comparison to its
Kernladungszahl ergibt, die das entsprechende Atom hypothetisch hat, wenn Elektronen aufgrund der Elektronegativität der Elemente, die das Molekül oder Salz bilden, zugesprochen werden, wobei das Element mit der höheren Elektronegativität sämtliche Elektronen auf sich vereint, die es mit den Elementen niedrigerer Elektronegativität teilt, während Elektronen, die von gleichen Elementen geteilt werden, jeweils zur Hälfte dem einen und zur anderen Hälfte dem anderen Atom zugesprochen werden. Atomic number that the corresponding atom hypothesizes when electrons are attributed to the electronegativity of the elements that make up the molecule or salt, and the higher electronegativity element combines all the electrons that it shares with the elements of lower electronegativity; while electrons that be shared by the same elements, each half be awarded to the one and the other half to the other atom.
Als Zinkoberflächen gelten erfindungsgemäß neben Oberflächen von metallischem Zink auch Oberflächen von verzinktem Stahl und legierungsverzinktem Stahl, wenn die Zinkauflage zumindest 5 g/m2 bezogen auf das Element Zink und der Anteil an Zink in der Zinkauflage auf dem Stahl zumindest 40 At.-% beträgt. According to the invention, surfaces of galvanized steel and alloy-galvanized steel are considered as zinc surfaces in addition to surfaces of metallic zinc if the zinc coating is at least 5 g / m 2 based on the element zinc and the proportion of zinc in the zinc layer on the steel is at least 40 at% ,
Als Quelle für in Wasser gelöste Eisen-Ionen kommen sämtliche Verbindungen in Betracht, die in Wasser Eisen-Ionen freisetzen. Vorzugsweise können ein oder mehrere wasserlösliche Salze von zwei- oder dreiwertigem Eisen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Quelle für in Wasser gelöste Eisen-Ionen dienen, wobei der Einsatz von wasserlöslichen Salzen zweiwertiger Eisen-Ionen bevorzugt ist, wie bspw. Eisen(ll)nitrat oder Eisen(ll)sulfat. The source of iron ions dissolved in water are all compounds which release iron ions in water. Preferably, one or more water-soluble salts of di- or trivalent iron in a composition according to the invention can serve as a source of iron ions dissolved in water, wherein the use of water-soluble salts of divalent iron ions is preferred, such as, for example, iron (II) nitrate or iron (II) sulfate.
Besonders geeignete wasserlösliche Verbindungen sind die entsprechenden Salze der α-Hydroxycarbonsäuren mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen, die wiederum vorzugsweise ausgewählt sind aus Salzen der Polyhydroxymonocarbonsäure, Polyhydroxydicarbonsäure mit jeweils zumindest 4 Kohlenstoffatomen, Tartronsäure, Glykolsäure, Milchsäure und/oder a-Hydroxybuttersäure. Particularly suitable water-soluble compounds are the corresponding salts of the α-hydroxycarboxylic acids having not more than 8 carbon atoms, which in turn are preferably selected from salts of polyhydroxymonocarboxylic acid, polyhydroxydicarboxylic acid each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or α-hydroxybutyric acid.
Für eine hinreichend schnelle Kinetik der Vereisenung aus wässriger Lösung sind solche erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bevorzugt, in denen zumindest 0,1 g/l, vorzugsweise zumindest 1 g/l, besonders bevorzugt zumindest 2 g/l, von in der wässrigen Phase gelösten Eisen-Ionen enthalten sind. Grundsätzlich bewirken zusätzliche Mengen an gelösten Eisen- Ionen zunächst eine weitere Erhöhung der Abscheidekinetik, so dass je nach der For a sufficiently fast kinetics of icing from aqueous solution, preference is given to compositions according to the invention in which at least 0.1 g / l, preferably at least 1 g / l, particularly preferably at least 2 g / l, of iron ions dissolved in the aqueous phase are included. In principle, additional amounts of dissolved iron ions initially cause a further increase in the deposition kinetics, so that, depending on the
verfahrenstechnisch bedingten Applikationsdauer eine andere Mindestmenge an Eisen-Ionen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung opportun ist. Wenn die Vereisenung procedurally related application time is another minimum amount of iron ions in the composition of the invention is opportune. If the icing
verfahrenstechnisch bedingt innerhalb weniger Sekunden durchzuführen ist, wie es procedurally conditional to perform within a few seconds, as is
beispielsweise bei der Vorbehandlung von verzinktem Bandstahl in einer for example, in the pretreatment of galvanized steel strip in one
Bandbeschichtungsanlage der Fall ist, so enthält die Zusammensetzung vorzugsweise zumindest 3 g/l an Eisen-Ionen. Die Obergrenze für die Menge an Eisen-Ionen wird Coil coating plant is the case, the composition preferably contains at least 3 g / l of iron ions. The upper limit for the amount of iron ions becomes
vornehmlich durch die Stabilität der Zusammensetzung bestimmt und liegt für eine primarily determined by the stability of the composition and is for one
erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise bei 50 g/l. Die Mengenangaben bezüglich der Eisen-Ionen in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung beziehen sich Composition according to the invention preferably at 50 g / l. The amounts with respect to the iron ions in a composition according to the invention relate
selbstverständlich auf die Menge von für die Vereisenung verfügbaren Eisen-Ionen und damit auf die Menge der in der wässrigen Phase gelösten Eisen-Ionen, bspw. in hydratisierter und/oder komplexierter Form. Eisen-Ionen in für die Vereisenung nicht verfügbarer Form, also beispielsweise gebunden in ungelösten Eisen-Salzen, tragen nicht zum Anteil an Eisen-Ionen in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei. Of course, the amount of iron ions available for the freezing and thus the amount of dissolved in the aqueous phase iron ions, for example. In hydrated and / or complexed form. Iron ions in non-freezing form, ie for example, bound in undissolved iron salts do not contribute to the proportion of iron ions in the composition of the invention.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und deren wasserlöslichen Salzen nicht größer als 2 : 1. Oberhalb dieses molaren Verhältnisses verringert sich die beschleunigende Wirkung der organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) auf die Vereisenung bereits merklich. Besonders bevorzugt sind daher erfindungsgemäße In a preferred composition according to the invention, the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is not greater than 2: 1. Above this molar ratio, the accelerating effect of the organic carboxylic acids according to component b) decreases Icing already noticeable. Therefore, according to the invention are particularly preferred
Zusammensetzungen, in denen das zuvor genannte molare Verhältnis nicht größer als 1 : 1 ist. Umgekehrt bewirkt eine Absenkung des zuvor genannten molaren Verhältnisses unterhalb von 1 : 12 bei gleich bleibender Menge an Eisen-Ionen, also eine weitergehende Erhöhung des Anteils an der Komponente b), keine nennenswerte zusätzliche Beschleunigung in der Compositions in which the aforesaid molar ratio is not greater than 1: 1. Conversely, a reduction of the aforementioned molar ratio below 1:12 with a constant amount of iron ions, ie a further increase in the proportion of component b), causes no appreciable additional acceleration in the
Vereisenung von Zinkoberflächen. Es sind daher solche erfindungsgemäßen Icing of zinc surfaces. It is therefore those inventive
Zusammensetzungen bevorzugt, in denen das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 12, vorzugsweise zumindest 1 : 8 beträgt. Preferred compositions in which the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is at least 1: 12, preferably at least 1: 8.
Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass bestimmte organische Carbonsäuren und/oder deren Salze gemäß der Komponente b) in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besonders geeignet sind, gleichmäßige und hinreichende Schichtauflagen an Eisen auf Zinkoberflächen in einem für die nasschemische Vorbehandlung typischen Zeitintervall zu erzeugen. So sind solche Zusammensetzungen erfindungsgemäß bevorzugt, in denen die organischen Carbonsäuren und/oder deren Salze gemäß der Komponente b) ausgewählt sind aus wasserlöslichen α-Aminosäuren und deren wasserlösliche Salze, insbesondere aus α-Aminosäuren und deren wasserlösliche Salze, die neben Amino- und Carboxyl-Gruppen ausschließlich Hydroxyl-Gruppen und/oder Carbonsäureamid-Gruppen aufweisen, wobei die α-Aminosäuren vorzugsweise nicht mehr als 7 Kohlenstoffatome aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße Zusammensetzung als Furthermore, it has been found that certain organic carboxylic acids and / or their salts according to component b) in compositions according to the invention are particularly suitable for producing uniform and adequate iron coating layers on zinc surfaces in a time interval typical for wet-chemical pretreatment. Thus, those compositions are preferred according to the invention in which the organic carboxylic acids and / or their salts according to component b) are selected from water-soluble α-amino acids and their water-soluble salts, in particular from α-amino acids and their water-soluble salts, in addition to amino and carboxyl Groups have exclusively hydroxyl groups and / or carboxamide groups, wherein the α-amino acids preferably have not more than 7 carbon atoms. In a preferred embodiment, a composition according to the invention contains
Komponente b) Lysin, Serin, Threonin, Alanin, Glycin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Glutamin und/oder deren wasserlösliche Salze, besonders bevorzugt Lysin, Glycin, Component b) lysine, serine, threonine, alanine, glycine, aspartic acid, glutamic acid, glutamine and / or their water-soluble salts, particularly preferably lysine, glycine,
Glutaminsäure, Glutamin und/oder deren wasserlösliche Salze, insbesondere bevorzugt Glycin und/oder seine wasserlöslichen Salze. Glutamic acid, glutamine and / or their water-soluble salts, particularly preferably glycine and / or its water-soluble salts.
In diesem Zusammenhang ist eine alkalische Zusammensetzung zur Vorbehandlung metallischer Oberflächen, die Zinkoberflächen aufweisen, erfindungsgemäß bevorzugt, für die der Anteil von Glycin und/oder seinen wasserlöslichen Salzen an wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und/oder deren wasserlöslichen Salzen zumindest 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 80 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zumindest 90 Gew.-% beträgt. In this connection, an alkaline composition for the pretreatment of metallic surfaces having zinc surfaces is preferred according to the invention, for which the proportion of glycine and / or its water-soluble salts of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and / or their water-soluble salts at least 50 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, particularly preferably at least 90 wt .-% is.
Die Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komponente c) der erfindungsgemäßen Zusammensetzung haben reduzierende Eigenschaften und bewirken so eine schnelle und homogene Vereisenung der mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Kontakt gebrachten Zinkoberflächen. Bevorzugt werden dabei solche erfindungsgemäßen The oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) of the composition according to the invention have reducing properties and thus bring about rapid and homogeneous icing of the zinc surfaces brought into contact with the composition according to the invention. Preferred are those inventive
Zusammensetzungen für die Vereisenung eingesetzt, die zumindest eine Oxosäure von Phosphor mit zumindest einem Phosphoratom in einer mittleren Oxidationsstufe sowie deren wasserlöslichen Salze als Komponente c) enthalten. Used for the icing, which contain at least one oxo acid of phosphorus with at least one phosphorus atom in a middle oxidation state and their water-soluble salts as component c).
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komponente c) und deren wasserlöslichen Salzen aus wirtschaftlichen Gründen zumindest 1 : 10, vorzugsweise zumindest 1 : 6. Andererseits sollte der relative Anteil an diesen Verbindungen gemäß In a preferred composition according to the invention, the molar ratio of iron ions to oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) and their water-soluble salts is for economic reasons at least 1:10, preferably at least 1: 6. On the other hand, the relative proportion of these compounds should be
Komponente c) für eine ausreichende Vereisenung der Zinkoberflächen hinreichend groß sein. Vorzugsweise ist daher das zuvor genannte molare Verhältnis in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung nicht größer als 3 : 1 , besonders bevorzugt nicht größer als 2 : 1 . Hierbei ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Anteil an Oxosäuren von Phosphor in einer Component c) be sufficiently large for a sufficient icing of the zinc surfaces. Preferably, therefore, the aforementioned molar ratio in a composition according to the invention is not greater than 3: 1, more preferably not greater than 2: 1. It is further preferred if the proportion of oxo acids of phosphorus in a
erfindungsgemäßen Zusammensetzung bezogen auf den Gesamtanteil an Komponenten c) zumindest 50 Mol.-%, besonders bevorzugt zumindest 80 Mol.-% beträgt. Composition according to the invention based on the total amount of components c) at least 50 mol .-%, particularly preferably at least 80 mol .-% is.
Zur Erhöhung der Abscheidungsrate sind die Verbindungen gemäß Komponente c) einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise ausgewählt aus Hyposalpetriger Säure, Hyposalpetersäure, Salpetriger Säure, Hypophosphorsäure, Hypodiphosphonsäure, In order to increase the deposition rate, the compounds according to component c) of a composition according to the invention are preferably selected from hyposalphurous acid, hypo nitric acid, nitrous acid, hypophosphoric acid, hypodiphosphonic acid,
Diphosphor(lll, V)-säure, Phosphonsäure, Diphosphonsäure und Phosphinsäure sowie deren wasserlöslichen Salze, wobei Phosphinsäure sowie deren wasserlöslichen Salze besonders bevorzugt sind. Diphosphorus (III, V) acid, phosphonic acid, diphosphonic acid and phosphinic acid and their water-soluble salts, with phosphinic acid and its water-soluble salts being particularly preferred.
Für eine hinreichende Stabilität der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltend Eisen- Ionen ist es zudem vorteilhaft bestimmte Komplexbildner einzusetzen, um das Ausfällen von Eisenhydroxiden zu unterbinden und einen möglichst hohen Anteil an Eisen-Ionen in der wässrigen Phase in hydratisiserter und/oder komplexierter Form aufrecht zu erhalten. For a sufficient stability of the inventive composition containing iron ions, it is also advantageous to use certain complexing agents to prevent the precipitation of iron hydroxides and to maintain the highest possible proportion of iron ions in the aqueous phase in a hydrated and / or complexed form.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält daher zur Stabilisierung vorzugsweise zusätzlich chelatisierende Komplexbildner mit Sauerstoff- und/oder Stickstoff-Liganden, die keine wasserlöslichen Carbonsäuren gemäß der Komponente b) der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind. Insbesondere bevorzugt sind in diesem Zusammenhang erfindungsgemäße Zusammensetzungen, die als zusätzliche Komponente d) ein oder mehrere solcher Komplexbildner enthalten, die ausgewählt sind aus wasserlöslichen The composition according to the invention therefore preferably additionally contains chelating complexing agents with oxygen and / or nitrogen ligands which do not contain water-soluble carboxylic acids according to component b) of the invention Compositions are. Particularly preferred in this context are compositions according to the invention which comprise as additional component d) one or more such complexing agents which are selected from water-soluble
α-Hydroxycarbonsäuren, die zumindest eine Hydroxyl- und eine Carboxyl-Gruppe aufweisen und keine wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) sind, sowie aus deren wasserlöslichen Salze. Weiterhin besitzen die wasserlöslichen a-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) vorzugsweise nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome und sind insbesondere ausgewählt aus Polyhydroxymonocarbonsäuren und/oder Polyhydroxydicarbonsäuren mit jeweils zumindest 4 Kohlenstoffatomen, Tartronsäure, Glykolsäure, Milchsäure und/oder α-Hydroxybuttersäure sowie aus deren wasserlöslichen Salze, ganz besonders bevorzugt ausgewählt aus Milchsäure und/oder 2, 3,4,5, 6-pentahydroxyhexansäure sowie aus deren wasserlöslichen Salzen. α-hydroxycarboxylic acids which have at least one hydroxyl and one carboxyl group and are not water-soluble organic carboxylic acids according to component b), and from their water-soluble salts. Furthermore, the water-soluble a-hydroxycarboxylic acids according to component d) preferably have not more than 8 carbon atoms and are in particular selected from polyhydroxymonocarboxylic acids and / or polyhydroxydicarboxylic acids each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid and / or α-hydroxybutyric acid and from their water-soluble salts, most preferably selected from lactic acid and / or 2, 3,4,5, 6-pentahydroxyhexanoic acid and from their water-soluble salts.
Eine besonders effektive Formulierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit vorstehend genannten Komplexbildnern gemäß Komponente d) weist ein molares Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren und deren wasserlöslichen Salzen von zumindest 1 : 4, vorzugsweise von zumindest 1 : 3, jedoch von nicht größer als 2 : 1 , vorzugsweise von nicht größer als 1 : 1 auf. A particularly effective formulation of the inventive composition with the aforementioned complexing agents according to component d) has a molar ratio of iron ions to water-soluble α-hydroxycarboxylic acids and their water-soluble salts of at least 1: 4, preferably of at least 1: 3, but not greater than 2: 1, preferably not greater than 1: 1.
Des Weiteren können in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung als optionale Furthermore, in a composition according to the invention as optional
Komponente e) reduzierende Beschleuniger eingesetzt werden, die dem Fachmann aus dem Stand der Technik in der Phosphatierung bekannt sind. Hierzu gehören Hydrazin, Hydroxylamin, Nitroguanidin, N-Methylmorpholin-N-oxid, Glucoheptonat, Ascorbinsäure und reduzierende Zucker. Component e) reducing accelerators are used, which are known to the person skilled in the art in the phosphating. These include hydrazine, hydroxylamine, nitroguanidine, N-methylmorpholine N-oxide, glucoheptonate, ascorbic acid and reducing sugars.
Der pH-Wert der erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung ist vorzugsweise nicht größer als 1 1 ,0, besonders bevorzugt vorzugsweise nicht größer als 10,5, insbesondere bevorzugt nicht größer als 10,0. The pH of the alkaline composition according to the invention is preferably not greater than 11.0, more preferably preferably not greater than 10.5, particularly preferably not greater than 10.0.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können zudem oberflächenaktive Verbindungen, vorzugsweise nichtionische Tenside, enthalten, um eine zusätzliche Reinigung und Aktivierung der Metalloberflächen zu bewirken, so dass eine homogene Vereisenung auf den In addition, the compositions according to the invention may contain surface-active compounds, preferably nonionic surfactants, in order to bring about additional purification and activation of the metal surfaces, so that a homogeneous icing on the surface
Zinkoberflächen zusätzlich begünstigt wird. Die nichtionischen Tenside sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus einem oder mehreren ethoxylierten und/oder propoxylierten C10-C18 Zinc surfaces is additionally favored. The nonionic surfactants are preferably selected from one or more ethoxylated and / or propoxylated C10-C18
Fettalkoholen mit insgesamt zumindest zwei aber nicht mehr als 12 Alkoxygruppen, besonders bevorzugt Ethoxy- und/oder Propoxygruppen, die teilweise mit einem Alkylrest, besonders bevorzugt mit einem Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-Rest endgrupppenverschlossen vorliegen können. Der Anteil an nichtionischen Tensiden in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt für eine hinreichende Reinigung und Aktivierung der Metalloberflächen vorzugsweise zumindest 0,01 g/l, besonders bevorzugt zumindest 0, 1 g/l, wobei aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise nicht mehr als 10 g/l an nichtionischen Tensiden enthalten sind. Fatty alcohols having a total of at least two but not more than 12 alkoxy groups, particularly preferably ethoxy and / or propoxy groups, which are partially end-capped with an alkyl radical, more preferably with a methyl, ethyl, propyl, butyl radical can. The proportion of nonionic surfactants in a composition according to the invention is preferably at least 0.01 g / l, particularly preferably at least 0.1 g / l, for sufficient cleaning and activation of the metal surfaces, and for economic reasons preferably not more than 10 g / l nonionic surfactants are included.
Zur Unterbindung von Ausfällungen ist es weiterhin bevorzugt, dass erfindungsgemäße To prevent precipitations, it is further preferred that inventive
Zusammensetzungen Zink-Ionen nicht in einer solchen Menge enthalten, für die das Verhältnis des molaren Gesamtanteils an Zink-Ionen und Eisen-Ionen zum molaren Gesamtanteil an wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und wasserlöslichen organischen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) und deren jeweiligen Compositions do not contain zinc ions in an amount for which the ratio of the total molar fraction of zinc ions and iron ions to the total molar fraction of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and water-soluble organic α-hydroxycarboxylic acids according to component d) and their respective
wasserlöslichen Salzen größer als 1 : 1 , besonders bevorzugt größer als 2 : 3 ist. water-soluble salts greater than 1: 1, more preferably greater than 2: 3.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich ferner darin aus, dass einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung keine weiteren Schwermetalle hinzugesetzt werden müssen, um auf den Zinkoberflächen als Bestandteil der Vereisenung im Zusammenwirken mit einer nachfolgenden nasschemischen Konversionsbehandlung einen verbesserten Korrosionsschutz bereitzustellen. Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält daher vorzugsweise insgesamt weniger als 50 ppm von Metall-Ionen der Elemente Ni, Co, Mo, Cr, Ce, V und/oder Mn, besonders bevorzugt jeweils weniger als 10 ppm, insbesondere bevorzugt jeweils weniger als 1 ppm an diesen Elementen. The present invention is further characterized in that no further heavy metals have to be added to a composition according to the invention in order to provide improved corrosion protection on the zinc surfaces as part of the icing in cooperation with a subsequent wet chemical conversion treatment. A composition according to the invention therefore preferably contains less than 50 ppm total of metal ions of the elements Ni, Co, Mo, Cr, Ce, V and / or Mn, particularly preferably less than 10 ppm, particularly preferably less than 1 ppm of these elements.
Des Weiteren enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise weniger als 1 g/l an wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren organischen Polymeren, da sich eine Furthermore, the composition according to the invention preferably contains less than 1 g / l of water-soluble or water-dispersible organic polymers, since a
Verschleppung von polymeren Bestandteilen aus der Vorbehandlung zur Vereisenung in nachfolgende Bäder zur nasschemischen Konversionsbehandlung nachteilig auf die Ausbildung der Konversionsschicht auswirken kann. Unter wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Polymeren werden erfindungsgemäß organische Verbindungen verstanden, die bei einer Ultrafiltration mit einer nominellen Ausschlussgrenze (NMWC„Nominal Molecular Weight Cut- Off") von 10.000 u im Retentat verbleiben. Carryover of polymeric constituents from the pretreatment for icing in subsequent baths for wet-chemical conversion treatment can adversely affect the formation of the conversion layer. According to the invention, water-soluble or water-dispersible polymers are understood as meaning organic compounds which remain in the retentate during ultrafiltration with a nominal cutoff limit (NMWC) of 10,000 μ.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Konzentrat, das durch Verdünnung um den Faktor 5-50 eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße alkalische Zusammensetzung liefert. Ein erfindungsgemäßes Konzentrat hat einen pH-Wert oberhalb von 8,5 und enthält vorzugsweise a) 5-100 g/l an Eisen-Ionen, The present invention also includes a concentrate which, by dilution by a factor of 5-50, provides a previously described alkaline composition of the invention. A concentrate according to the invention has a pH above 8.5 and preferably contains a) 5-100 g / l of iron ions,
b) 15-200 g/l an wasserlöslichen organischem Carbonsäuren, die zumindest eine Amino- Gruppe in a-, ß-, oder y-Stellung zur Säuregruppe aufweisen, sowie deren b) 15-200 g / l of water-soluble organic carboxylic acids having at least one amino group in the a, ß, or y position to the acid group, as well as their
wasserlösliche Salze, c) 20-300 g/l an Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren wasserlösliche Salze, wobei mindestens ein Phosphoratom oder Stickstoffatom in einer mittleren water-soluble salts, c) 20-300 g / l of oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or nitrogen atom in a middle
Oxidationsstufe vorliegt.  Oxidation level is present.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Vorbehandlung („Vereisenung") von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, wobei zumindest die Zinkoberflächen des Bauteils In a second aspect, the present invention relates to a method for pretreatment ("icing") of metallic components having zinc surfaces, wherein at least the zinc surfaces of the component
i) ggf. zunächst mit einem alkalischen Reiniger gereinigt und entfettet, i) if necessary, first cleaned and degreased with an alkaline cleaner,
ii) mit einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung in Kontakt gebracht, und ii) contacted with a previously described inventive alkaline composition, and
iii) anschließend einer passivierenden nasschemischen Konversionsbehandlung iii) then a passivating wet chemical conversion treatment
unterzogen werden.  be subjected.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird im Schritt ii) zunächst eine Schichtauflage bestehend im Wesentlichen aus oxidischem und/oder metallischem Eisen auf den Zinkoberflächen erzeugt („Vereisenung"). Auf den übrigen Oberflächen des metallischen Bauteils, die bspw. Oberflächen von Eisen, Stahl und/oder Aluminium sein können, ist eine derartige anorganische Schicht nicht nachweisbar. Die spezifische Abscheidung der Passivschicht auf den Zinkoberflächen führt im erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem sich der Vereisenung eine passivierende In the process according to the invention, in step ii), first of all, a coating layer consisting essentially of oxidic and / or metallic iron is produced on the zinc surfaces ("icing") .On the other surfaces of the metallic component, for example surfaces of iron, steel and / or Such an inorganic layer can not be detected, but the specific deposition of the passive layer on the zinc surfaces leads to a passivating process in the process according to the invention, in which the icing takes place
nasschemische Konversionsbehandlung anschließt, überraschenderweise zu einer deutlichen Verbesserung der Lackhaftungseigenschaften dieser Oberflächen und unterbindet effektiv die Korrosion an Schnittkanten von verzinktem Stahl und die Kontaktkorrosion von mit den Wet chemical conversion treatment, surprisingly, leads to a marked improvement in the paint adhesion properties of these surfaces and effectively prevents the corrosion of cut edges of galvanized steel and the contact corrosion with the
Zinkoberflächen verbundenen Eisenmetallen. Eine passivierende nasschemische Zinc surfaces bonded ferrous metals. A passivating wet chemical
Konversionsbehandlung ist eine in der Stahl- und Automobilindustrie übliche Maßnahme zur Vorbehandlung vor einem organischen Decklackaufbau. Conversion treatment is a standard procedure in the steel and automotive industry for the pretreatment of an organic topcoat.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das metallische Bauteil verzinkte Stahloberflächen auf. Insbesondere vorteilhaft ist das Verfahren bei der Behandlung von verzinktem Bandstahl, da es einen hervorragenden In a preferred embodiment of the method according to the invention, the metallic component has galvanized steel surfaces. Particularly advantageous is the method in the treatment of galvanized steel strip, as it has an excellent
Kantenkorrosionsschutz liefert, und von Bauteilen bestehend aus von in Mischbauweise zusammengesetzten und/oder zusammengefügten metallischen Bauelementen aus verzinktem Stahl, Eisen und/oder Stahl und ggf. Aluminium, da es die Kontaktkorrosion stark reduziert. Edge corrosion protection provides, and of components consisting of assembled and / or assembled in mixed construction metallic components made of galvanized steel, iron and / or steel and possibly aluminum, since it greatly reduces the contact corrosion.
Der alkalische Reinigungsschritt i) im erfindungsgemäßen Verfahren ist optional und dann erforderlich, wenn die Oberflächen von Zink Verunreinigungen in Form von Salzen und Fetten, beispielsweise Ziehfette und Korrosionsschutzöle, aufweisen. Die Vereisenung erfolgt im Schritt ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Art des In- Kontakt-bringens mit der erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung The alkaline cleaning step i) in the process according to the invention is optional and necessary when the surfaces of zinc have impurities in the form of salts and fats, for example drawing fats and corrosion protection oils. The icing takes place in step ii) of the process according to the invention, the type of contacting with the alkaline composition according to the invention
verfahrenstechnisch nicht auf eine bestimmte Methode beschränkt ist. Vorzugsweise werden die Zinkoberflächen durch Tauchen oder Spritzen mit der erfindungsgemäßen procedurally is not limited to a particular method. Preferably, the zinc surfaces by dipping or spraying with the inventive
Zusammensetzung zur Vereisenung in Kontakt gebracht. Composition brought into contact with the icing.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das metallische Bauteil für zumindest 3 Sekunden, aber nicht mehr als 4 Minuten bei einer Temperatur von zumindest 30°C, besonders bevorzugt zumindest 40°C, aber nicht mehr als 70°C, besonders bevorzugt nicht mehr als 60°C mit einer erfindungsgemäßen alkalischen Zusammensetzung in Kontakt gebracht. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bewirken, wie bereits geschildert, eine Vereisenung der Zinkoberflächen. Die Ausbildung der Vereisenung erfolgt dabei selbstlimitierend, d.h. mit zunehmender Vereisenung der Zinkoberflächen nimmt die Abscheiderate an Eisen ab. Die bevorzugten Behandlungs- bzw. Kontaktzeiten sollten im erfindungsgemäßen Verfahren so gewählt sein, dass die Schichtauflage an Eisen zumindest 20 mg/m2 bezogen auf das Element Eisen beträgt. Die Behandlungs- und Kontaktzeiten für die Realisierung einer solchen Mindestschichtauflage variieren je nach Applikationsart und hängen insbesondere von der auf die zu behandelnde Metalloberfläche einwirkenden Strömung der wässrigen Fluids ab. So erfolgt die Ausbildung der Vereisenung in Verfahren, bei denen die Zusammensetzung durch Spritzen aufgebracht wird, rascher als in Tauchapplikationen. Unabhängig von der Applikationsart werden durch die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen aufgrund des selbst-limitierenden Vereisenung keine Schichtauflagen an Eisen deutlich oberhalb von In a preferred embodiment of the method, the metallic component is for at least 3 seconds, but not more than 4 minutes at a temperature of at least 30 ° C, more preferably at least 40 ° C, but not more than 70 ° C, more preferably not more than 60 ° C brought into contact with an alkaline composition according to the invention. As already described, the compositions according to the invention cause an icing of the zinc surfaces. The formation of icing is self-limiting, ie with increasing icing of the zinc surfaces, the deposition rate of iron decreases. The preferred treatment or contact times should be selected in the method according to the invention so that the layer of iron is at least 20 mg / m 2 based on the element iron. The treatment and contact times for the realization of such a minimum layer coverage vary depending on the type of application and depend in particular on the flow of the aqueous fluids acting on the metal surface to be treated. Thus, the formation of icing in processes in which the composition is applied by spraying, faster than in immersion applications. Regardless of the type of application, the coating compositions according to the invention do not show any layer deposits on iron significantly above that due to the self-limiting freezing
300 mg/m2 bezogen auf das Element Eisen erzielt. 300 mg / m 2 based on the element iron achieved.
Für eine hinreichende Schichtausbildung und einen optimalen Kantenschutz bei der  For a sufficient layer formation and an optimal edge protection at the
Behandlung von verzinkten Stahloberflächen sollten unmittelbar nach der Vereisenung im Schritt ii) mit oder ohne nachfolgendem Spülschritt Schichtauflagen an Eisen von vorzugsweise zumindest 20 mg/m2, besonders bevorzugt zumindest 50 mg/m2, insbesondere bevorzugt mehr als 100 mg/m2, aber vorzugsweise nicht mehr als 250 mg/m2 jeweils bezogen auf das Element Eisen realisiert vorliegen. Treatment of galvanized steel surfaces should immediately after the icing in step ii) with or without subsequent rinsing step iron coatings of preferably at least 20 mg / m 2 , more preferably at least 50 mg / m 2 , more preferably more than 100 mg / m 2 , but preferably not more than 250 mg / m 2 in each case based on the element iron realized realized.
Die Schichtauflage an Eisen auf den Zinkoberflächen kann nach Auflösen der Beschichtung mittels eines spektroskopischen Verfahrens ermittelt werden, dass im Beispielteil der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.  The coating of iron on the zinc surfaces can be determined after dissolution of the coating by means of a spectroscopic method which is described in the examples of the present invention.
Die Vereisenung im Schritt ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise außenstromlos durchgeführt, d.h. ohne Anlegen einer äußeren Spannungsquelle an das metallische Bauteil. Im Schritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nachfolgend dem Schritt ii) mit oder ohne dazwischenliegendem Spülschritt eine passivierende nasschemische The icing in step ii) of the method according to the invention is preferably carried out without external current, ie without applying an external voltage source to the metallic component. In step iii) of the method according to the invention, a passivating wet-chemical takes place in step ii) with or without an intermediate rinsing step
Konversionsbehandlung. Unter nasschemischer Konversionsbehandlung versteht man erfindungsgemäß das In-Kontakt-bringen zumindest der Zinkoberflächen des metallischen Bauteils mit einer wässrigen Zusammensetzung, die eine passivierende und im Wesentlichen anorganische Konversionsbeschichtung auf den behandelten Zinkoberflächen erzeugt. Eine Konversionsbeschichtung ist dabei jede anorganische Beschichtung auf dem metallischen Zinksubstrat, die keine oxidische oder hydroxidische Beschichtung darstellt, deren kationogener Hauptbestandteil Zink-Ionen sind. Eine Konversionsbeschichtung kann daher eine Conversion treatment. Wet-chemical conversion treatment is understood according to the invention as bringing into contact at least the zinc surfaces of the metallic component with an aqueous composition which produces a passivating and substantially inorganic conversion coating on the treated zinc surfaces. In this case, a conversion coating is any inorganic coating on the metallic zinc substrate which does not represent an oxide or hydroxide coating whose cationogenic main constituent is zinc ions. A conversion coating can therefore be a
Zinkphosphatschicht sein. Be zinc phosphate layer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Schritt iii) eine passivierende nasschemische Konversionsbehandlung durch In-Kontakt-bringen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung, die insgesamt zumindest 5 ppm, jedoch insgesamt nicht mehr als 1500 ppm an wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Si und/oder Hf bezogen auf die vorgenannten Elemente und vorzugsweise wasserlösliche anorganische Verbindungen, die Fluorid-Ionen freisetzen, beispielsweise Fluorokomplexe, Flusssäure und/oder Metallfluoride, enthält. In a preferred embodiment of the process according to the invention, a passivating wet chemical conversion treatment is carried out in step iii) by bringing into contact with an acidic aqueous composition which has a total of at least 5 ppm but not more than 1500 ppm total of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti , Si and / or Hf based on the aforementioned elements, and preferably water-soluble inorganic compounds which release fluoride ions, for example, fluorocomplexes, hydrofluoric acid and / or metal fluorides.
Diesbezüglich bevorzugt sind solche sauren wässrigen Zusammensetzungen im Schritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens, die als wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zirconium, Titan und/oder Hafnium lediglich wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zirconium und/oder Titan, besonders bevorzugt wasserlösliche Verbindungen des Elements Zirconium enthalten. Als wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zirconium und/oder Titan können sowohl Verbindungen, die in wässriger Lösung in Anionen von Fluorokomplexen der Elemente Titan und/oder Zirconium dissozieren, beispielsweise H2ZrF6, K2ZrF6, Na2ZrF6 und (NH4)2ZrF6 und die analogen Titan-Verbindungen, als auch fluorfreie Verbindungen der Elemente Preferred in this regard are those acidic aqueous compositions in step iii) of the process according to the invention which contain as water-soluble compounds of the elements zirconium, titanium and / or hafnium only water-soluble compounds of the elements zirconium and / or titanium, more preferably water-soluble compounds of the element zirconium. As water-soluble compounds of the elements zirconium and / or titanium, both compounds which dissociate in aqueous solution into anions of fluorocomplexes of the elements titanium and / or zirconium, for example H 2 ZrF 6 , K 2 ZrF 6 , Na 2 ZrF 6 and (NH 4 ) 2 ZrF 6 and the analogous titanium compounds, as well as fluorine-free compounds of the elements
Zirconium und/oder Titan, beispielsweise (NH4)2Zr(OH)2(C03)2 oder TiO(S04), in sauren wässrigen Zusammensetzungen im Schritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Zirconium and / or titanium, for example (NH 4 ) 2 Zr (OH) 2 (CO 3 ) 2 or TiO (SO 4 ), in acidic aqueous compositions in step iii) of the process according to the invention.
Im Schritt iii) des bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrens ist die saure wässrige In step iii) of the preferred process according to the invention, the acidic aqueous
Zusammensetzung, die insgesamt zumindest 5 ppm, jedoch insgesamt nicht mehr als Composition, in total at least 5 ppm, but not more than
1500 ppm an wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Si und/oder Hf bezogen auf die vorgenannten Elemente enthält, vorzugsweise chromfrei, d.h. sie enthält weniger als 10 ppm, vorzugsweise weniger als 1 ppm Chrom, insbesondere kein Chrom(VI). In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Schritt iii) eine Zinkphosphatierung, wobei in der Zinkphosphatierung auf die Anwesenheit der Schwermetalle Ni und/oder Cu aufgrund der vorherigen Vereisenung der Zinkoberflächen des metallischen Bauteils im Schritt ii) weitgehend verzichtet werden kann. Die Vereisenung der Zinkoberflächen erbringt für eine nachfolgende Zinkphosphatierung also den unerwarteten Vorteil, dass für derart phosphatierte Zinkoberflächen ein Korrosionsschutz und eine Contains 1500 ppm of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti, Si and / or Hf based on the aforementioned elements, preferably chromium-free, ie it contains less than 10 ppm, preferably less than 1 ppm chromium, especially no chromium (VI). In an alternative preferred embodiment of the process according to the invention, a zinc phosphating is carried out in step iii), wherein the presence of the heavy metals Ni and / or Cu in the zinc phosphating can largely be dispensed with due to the previous icing of the zinc surfaces of the metallic component in step ii). The icing of the zinc surfaces thus provides for a subsequent Zinkphosphatierung the unexpected advantage that for such phosphated zinc surfaces, a corrosion protection and a
Lackhaftung resultiert, die mit der Zinkphosphatierung von Eisen- oder Stahloberflächen vergleichbar ist. Lacquer adhesion results comparable to the zinc phosphating of iron or steel surfaces.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die passivierende nasschemische Konversionsbehandlung im Schritt iii) darin, dass die im Schritt ii) vorbehandelten verzinkten Stahloberflächen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht werden, die einen pH-Wert im Bereich von 2,5-3,6 aufweist und In a preferred embodiment of the method according to the invention, the passivating wet-chemical conversion treatment in step iii) consists in contacting the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition having a pH in the range of 2.5-3 , 6 and
a) 0,2 bis 3,0 g/L Zink(ll)-lonen, a) 0.2 to 3.0 g / L zinc (II) ions,
b) 5,0 bis 30 g/L Phosphat-Ionen berechnet als P2O5, und b) 5.0 to 30 g / L of phosphate ions calculated as P2O5, and
c) vorzugsweise jeweils weniger als 0, 1 g/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element enthält. c) preferably each less than 0, 1 g / L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt in each case based on the metallic element.
Die aus einem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar hervorgehenden vorbehandelten metallischen Bauteile, die Oberflächen von Zink aufweisen, werden sodann mit oder ohne dazwischenliegendem Spül- und/oder Trocknungsschritt vorzugsweise mit einer organischen Deckschicht versehen. Die erste Deckschicht bei der Vorbehandlung von bereits zugeschnitten, umgeformten und zusammengefügten Bauelementen ist üblicherweise ein Elektrotauchlack, besonders bevorzugt ein kathodischer Tauchlack ist. Demgegenüber werden organische Primerbeschichtungen vorzugsweise als erste organische Deckschicht bei der The pretreated metallic components, which have surfaces of zinc directly resulting from a method according to the invention, are then preferably provided with an organic covering layer, with or without an intermediate rinsing and / or drying step. The first cover layer in the pretreatment of already cut, formed and assembled components is usually an electrodeposition paint, more preferably a cathodic dip. In contrast, organic primer coatings are preferably used as the first organic cover layer in the
korrosionsschützenden oder dekorativen Beschichtung von verzinktem Bandstahl im Anschluss an das erfindungsgemäße Verfahren aufgebracht. corrosion-protective or decorative coating of galvanized steel strip applied after the inventive method.
Die in einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten metallischen Bauteile, die The treated in a method according to the invention metallic components, the
Oberflächen von Zink aufweisen, finden Verwendung im Karosseriebau bei der automobilen Fertigung, im Schiffsbau, im Baugewerbe sowie für die Herstellung Weißer Ware. Ausführungsbeispiele: Surfaces of zinc, are used in body construction in automotive manufacturing, shipbuilding, construction and for the production of white goods. EXAMPLES
Der Einfluss verschiedener α-Aminosäuren hinsichtlich der Homogenität der Vereisenung nach dem In-Kontakt-bringen von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mit elektrolytisch verzinktem Stahl durch Tauchen ist in Tabelle 1 wiedergegeben. The influence of various α-amino acids with respect to the homogeneity of the icing after contacting of inventive compositions with electrolytically galvanized steel by dipping is reproduced in Table 1.
Zunächst erhält man mit allen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen (C1-C4) dünne Überzüge aus oxidischem und/oder metallischem Eisen auf den Zinkoberflächen First, thin coatings of oxidic and / or metallic iron on the zinc surfaces are obtained with all compositions (C1-C4) according to the invention
(„Vereisenung"), wobei jedoch besonders homogene Beschichtungen speziell von  ("Icing"), but particularly homogeneous coatings specifically from
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen (C1 ; C5) enthaltend Glycin gebildet werden.  Compositions according to the invention (C1; C5) containing glycine are formed.
Tab.1 Table 1
Erfindungsgemäße alkalische Zusammensetzungen zur Vereisenung  Alkaline compositions according to the invention for icing
auf elektrolytisch verzinktem Stahlblech (Gardobond® MBZE7)  on electrolytically galvanized sheet steel (Gardobond® MBZE7)
hinsichtlich Homogenität der Vereisenung:  regarding homogeneity of icing:
++ homogene dunkelgraue Beschichtung  ++ homogeneous dark gray coating
+ nahezu vollständige Bedeckung mit dunkelgrauer Beschichtung  + almost complete coverage with dark gray coating
O unvollständige Bedeckung mit dunkelgrauer bis bräunlicher Beschichtung  O incomplete coverage with dark gray to brownish coating
inhomogene Bedeckung mit überwiegend hellgrauer bis bräunlicher Beschichtung  inhomogeneous coverage with predominantly light gray to brownish coating
Die Konzentration der Aktivkomponenten in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung wirkt sich unmittelbar auf die Abscheiderate aus, so dass verdünnte Zusammensetzungen entsprechend länger mit der verzinkten Stahloberfläche in Kontakt gebracht werden müssen, um eine homogen beschichtete Zinkoberfläche zu erhalten (siehe C1 im Vergleich zu C5). Im Folgenden soll die Wirkung der Vereisenung bei Verwendung erfindungsgemäßer Zusammensetzungen anhand von Prozessketten zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von Zinkoberflächen dargestellt werden. Tabelle 2 gibt die korrosive Unterwanderung eines Tauchlackes auf elektrolytisch verzinktem Stahl nach der jeweiligen Prozesskette zur korrosionsschützenden Vorbehandlung im Wechselklimatest und Steinschlagtest wieder. The concentration of the active components in a composition according to the invention has an immediate effect on the deposition rate, so that dilute compositions must be brought into contact with the galvanized steel surface for a longer time in order to obtain a homogeneously coated zinc surface (see C1 in comparison to C5). In the following, the effect of icing when using compositions according to the invention on the basis of process chains for the corrosion-protective pretreatment of zinc surfaces will be illustrated. Table 2 shows the corrosive infiltration of an immersion paint on electrolytically galvanized steel after the respective process chain for corrosion-protective pretreatment in Wechselklimatest and stone impact test again.
Es folgen die einzelnen Verfahrensschritte der in Tabelle 2 aufgeführten Prozessketten zur korrosionsschützenden Behandlung einzelner verzinkter Stahlbleche (Gardobond® MBZE7): The individual process steps of the process chains listed in Table 2 for the corrosion-protective treatment of individual galvanized steel sheets (Gardobond® MBZE7) follow:
A. Alkalische Reinigung (pH 1 1 ): A. Alkaline Purification (pH 1 1):
3 Gew.-% Ridoline® 1574A (Fa. Henkel);  3% by weight of Ridoline® 1574A (Henkel);
0,4 Gew.-% Ridosol® 1270 (Fa. Henkel)  0.4% by weight of Ridosol® 1270 (Henkel)
Behandlungsdauer bei 60 °C: 180 Sekunden  Treatment time at 60 ° C: 180 seconds
B. Spülen mit vollentsalztem Wasser (κ<1 μεοηη"1) B. Rinsing with demineralized water (κ <1 μεοηη "1 )
C. Vereisenung unter Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 : C. icing using a composition according to Table 1:
Behandlungsdauer bei 50 °C: 60 Sekunden  Treatment time at 50 ° C: 60 seconds
D. Aktivierung: D. Activation:
0,1 Gew.-% Fixodine® 50CF (Fa. Henkel)  0.1% by weight of Fixodine® 50CF (Henkel)
Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μεοηΥ1) Remaining deionized water (κ <1 μεοηΥ 1 )
Behandlungsdauer bei 20 °C: 60 Sekunden  Duration of treatment at 20 ° C: 60 seconds
E1 . Saure Passivierung: E1. Acid passivation:
0,34 g/L H2ZrF6 0.34 g / LH 2 Zr F 6
0, 12 g/L Ammoniumbifluorid  0.12 g / L ammonium bifluoride
0,08 g/L Cu(N03)2-3H20 0.08 g / L Cu (NO 3 ) 2 -3H 2 O
Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μεοηΥ1) Remaining deionized water (κ <1 μεοηΥ 1 )
pH-Wert 4  pH 4
Behandlungsdauer bei 30 °C: 120 Sekunden  Treatment time at 30 ° C: 120 seconds
E2. Nickelfreie Phosphatierung: E2. Nickel-free phosphating:
0, 13 Gew.-% Zink  0, 13 wt .-% zinc
0,09 Gew.-% Mangan  0.09 wt .-% manganese
0,12 Gew.-% Nitrat  0.12 wt.% Nitrate
1 ,63 Gew.-% Phosphat 0,25 Gew.-% Hydroxylaminsulfat 1, 63 wt .-% phosphate 0.25% by weight of hydroxylamine sulfate
0,02 Gew.-% Ammoniumbifluorid  0.02% by weight of ammonium bifluoride
0,10 Gew.-% H2SiF6 0.10% by weight of H 2 SiF 6
Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μβοηι"1) Remaining deionized water (κ <1 μβοηι "1 )
Freies Fluorid: 40 mg/L  Free fluoride: 40 mg / L
Freie Säure: 1 ,3 Punkte (pH 3,6)  Free acid: 1, 3 points (pH 3.6)
Gesamtsäure : 26 Punkte (pH 8,5)  Total acidity: 26 points (pH 8.5)
Behandlungsdauer bei 50 °C: 180 Sekunden  Treatment time at 50 ° C: 180 seconds
Nickelhaltige Phosphatierung (Trikationen-Phosphatierung) Nickel-containing phosphating (trication-phosphating)
0, 13 Gew. -% Zink  0.13% by weight of zinc
0,09 Gew. -% Mangan  0.09% by weight of manganese
0, 10 Gew. -% Nickel  0, 10 wt -.% Nickel
0,32 Gew. -% Nitrat  0.32% by weight of nitrate
1 ,63 Gew. -% Phosphat  1, 63% by weight of phosphate
0,25 Gew. -% Hydroxylaminsulfat  0.25% by weight of hydroxylamine sulfate
0,02 Gew. -% Ammoniumbifluorid  0.02% by weight of ammonium bifluoride
0,10 Gew. -% H2SiF6 0.10% by weight of H 2 SiF 6
Rest vollentsalztes Wasser (κ<1 μScm"1) Remaining deionized water (κ <1 μScm "1 )
Freies Fluorid: 40 mg/L  Free fluoride: 40 mg / L
Freie Säure: 1 ,3 Punkte (pH 3,6)  Free acid: 1, 3 points (pH 3.6)
Gesamtsäure : 26,5 Punkte (pH 8,5)  Total acid: 26.5 points (pH 8.5)
Behandlungsdauer bei 50 °C : 180 Sekunden  Treatment time at 50 ° C: 180 seconds
F. Lackaufbau: EV2007 (Fa. PPG): Schichtdicke 17 - 19 m F. Coating structure: EV2007 (PPG company): layer thickness 17-19 m
Aus der Tabelle 2 geht deutlich hervor, dass die Vereisenung in einer erfindungsgemäßen Prozesskette, die die nasschemische Konversion mittels wässriger Zirconium-haltiger From Table 2 it is clear that the icing in a process chain according to the invention, the wet chemical conversion by means of aqueous zirconium-containing
Passivierungslösungen (B1 ) im Vergleich zu einer analogen Prozesskette, in der auf die Vereisenung verzichtet wird (V1 ) einen verbesserten Korrosionsschutz bewirkt. Passivierungslösungen (B1) compared to an analog process chain, in which the icing is omitted (V1) causes improved corrosion protection.
Gleiches kann für die Verbesserung des Korrosionsschutzes derjenigen verzinkten Stahlbleche festgestellt werden, die einer nickelfreien Zinkphosphatierung unterzogen wurden. Auch hier resultieren mit der vorausgehenden Vereisenung (B2) wesentlich verbesserte Korrosionswerte im Vergleich zur reinen Zinkphosphatierung (V2). Die mit der Vereisenung erzielten The same can be said for the improvement of the corrosion protection of those galvanized steel sheets subjected to nickel-free zinc phosphating. Here, too, the previous freezing (B2) results in significantly improved corrosion values compared to pure zinc phosphating (V2). The achieved with the icing
Korrosionsergebnisse (B2) sind sogar verbessert im Vergleich mit der im Stand der Technik zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von in Mischbauweise gefertigten Bauteilen häufig eingesetzten Trikation-Phosphatierung (V3). Tab.2 Corrosion results (B2) are even improved in comparison with the trication-phosphating (V3) frequently used in the prior art for the corrosion-protective pretreatment of components manufactured in mixed construction. Table 2
Verschiedene Verfahrensabfolgen zur korrosionsschützenden Behandlung von  Various process sequences for the anticorrosive treatment of
elektrolytisch verzinktem Bandstahl (Gardobond® MBZE7, Fa. Chemetall) und die  electrolytically galvanized steel strip (Gardobond® MBZE7, Fa. Chemetall) and the
Ergebnisse hinsichtlich Unterwanderung am Ritz und im Steinschlagtest  Results regarding infiltration at the Ritz and in the stone impact test
Steinschlag und Unterwanderung am Ritz gemäß DIN EN ISO 20567-1 nach Auslagerung gemäß Wechselklimatest VDA 621-415 (10 Wochen) Rockfall and infiltration at the Ritz in accordance with DIN EN ISO 20567-1 after removal according to the climate test VDA 621-415 (10 weeks)
bestimmt durch Ablösen der Zinkphosphatschicht mit wässriger 5 Gew.-% Cr03, die unmittelbar nach Verfahrensschritt E2 bzw. E3 bei 25 °C für 5 min mit einer definierten Fläche des verzinkten Bleches in Kontakt gebracht wurde, und Bestimmung des Phosphorgehaltes in derselben Beizlösung mit ICP-OES. Das Schichtgewicht an Zinkphosphat ergibt sich aus der Multiplikation der flächenbezogenen Menge an Phosphor mit dem Faktor 6,23. determined by removing the zinc phosphate layer with aqueous 5 wt .-% Cr0 3 , which was brought immediately after step E2 or E3 at 25 ° C for 5 min with a defined surface of the galvanized sheet in contact, and determining the phosphorus content in the same pickling solution with ICP-OES. The coating weight of zinc phosphate results from the multiplication of the area-related amount of phosphorus with the factor 6.23.
quantitative Bestimmung der Menge an Eisen(lll)-lonen mittels UV-Fotometer (Fa. WTW, PhotoFlex®) in 300 μΙ Probevolumen einer 5 Gew.-%igen Salpetersäurelösung, die unmittelbar nach dem Verfahrensschritt„C" unter Verwendung eines Messzellenringes (Fa. Helmut-Fischer) auf einer definierten Fläche des verzinkten Bleches von 1 ,33 cm2 aufpipettiert wurde und nach 30 Sekunden Einwirkzeit bei einer Temperatur von 25 °C von derselben Pipette aufgenommen und in die UV-Messküvette, in der 5 ml einer 1 ,0 %igen Natrium-Thiocyanat-Lösung vorgelegt wurden, zur Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 517 nm und Temperatur von 25 °C überführt wurde. Die Kalibrierung erfolgte im Zweipunkt-Verfahren durch Bestimmung der Absorptionswerte identischer Volumina (300μΙ) zweier Standardlösungen von Eisen(lll)- nitrat in 5 Gew.-%iger Salpetersäure, die zur Bestimmung der Absorptionswerte bei 25°C in die Messküvette enthaltend 5 ml einer 1 ,0 %igen Natrium-Thiocyanat-Lösung überführt wurden. quantitative determination of the amount of iron (III) ions by means of a UV photometer (WTW, PhotoFlex®) in 300 μl sample volume of a 5% strength by weight nitric acid solution, which is used immediately after process step "C" using a measuring cell ring (Fa Helmut-Fischer) was pipetted onto a defined area of the 1.33 cm 2 galvanized sheet and, after a contact time of 30 seconds at a temperature of 25 ° C., picked up by the same pipette and placed in the UV measuring cuvette in which 5 ml of a 1, 0% sodium thiocyanate solution was submitted, to determine the absorption at a wavelength of 517 nm and temperature of 25 ° C. The calibration was carried out in two-step method by determining the absorption values of identical volumes (300μΙ) of two standard solutions of iron (III) nitrate in 5% strength by weight nitric acid, which was used to determine the absorption values at 25 ° C. in the measuring cuvette containing 5 ml of a 1% sodium thiocyanate solution were transferred.

Claims

Patentansprüche  claims
1. Alkalische wässrige Zusammensetzung zur Vorbehandlung von metallischen Bauteilen, die Zinkoberflächen aufweisen, mit einem pH-Wert von zumindest 8,5 enthaltend An alkaline aqueous composition for pretreatment of metallic components having zinc surfaces, having a pH of at least 8.5
a) zumindest 0,01 g/l an Eisen-Ionen,  a) at least 0.01 g / l of iron ions,
b) ein oder mehrere wasserlösliche organische Carbonsäuren, die  b) one or more water-soluble organic carboxylic acids which
zumindest eine Amino-Gruppe in o, ß-, oder γ-Stellung zur Säuregruppe aufweisen, sowie deren wasserlösliche Salze,  have at least one amino group in o, ß-, or γ-position to the acid group, and their water-soluble salts,
c) ein oder mehrere Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff sowie deren wasserlösliche Salze, wobei mindestens ein Phosphoratom oder  c) one or more oxo acids of phosphorus or nitrogen and their water-soluble salts, wherein at least one phosphorus atom or
Stickstoffatom in einer mittleren Oxidationsstufe vorliegt.  Nitrogen atom is present in a middle oxidation state.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest2. Composition according to claim 1, characterized in that at least
1 g/l, bevorzugt zumindest 2 g/l, jedoch insgesamt nicht mehr als 10 g/l an Eisen- Ionen enthalten sind. 1 g / l, preferably at least 2 g / l, but not more than 10 g / l of iron ions are contained in total.
3. Zusammensetzung nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 12, vorzugsweise zumindest 1 : 8 beträgt, jedoch nicht größer als 2 : 1 , vorzugsweise nicht größer als 1 : 1 ist. 3. Composition according to one or both of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of iron ions to water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and their water-soluble salts is at least 1: 12, preferably at least 1: 8, but not greater than 2: 1, preferably not greater than 1: 1.
4. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, 4. Composition according to one or more of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) ausgewählt sind aus α-Aminosäuren, die vorzugsweise neben Amino- und Carboxyl-Gruppen ausschließlich Hydroxyl-Gruppen aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus Lysin, Serin, Threonin, Alanin, Glycin, Asparaginsäure und/oder Glutaminsäure. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komonente c) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 10, vorzugsweise zumindest 1 : 6, jedoch nicht größer als 3 : 1 , vorzugsweise nicht größer als 2 : 1 ist. characterized in that the water-soluble organic carboxylic acids according to component b) are selected from α-amino acids which preferably have hydroxyl groups in addition to amino and carboxyl groups, and are particularly preferably selected from lysine, serine, threonine, alanine, glycine, Aspartic acid and / or glutamic acid. Composition according to one or more of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of iron ions to oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) and their water-soluble salts at least 1:10, preferably at least 1: 6, but not greater than 3 Is 1, preferably not greater than 2: 1.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxosäuren von Phosphor oder Stickstoff gemäß Komponente c) ausgewählt sind aus Hyposalpetriger Säure, Composition according to one or more of the preceding claims, characterized in that the oxo acids of phosphorus or nitrogen according to component c) are selected from hyposporous acid,
Hyposalpetersäure, Salpetriger Säure, Hypophosphorsäure, Hypos nitric Acid, Nitrous Acid, Hypophosphorous Acid,
Hypodiphosphonsäure, Diphosphor(lll, V)-säure, Phosphonsäure, Hypodiphosphonic acid, diphosphorus (III, V) acid, phosphonic acid,
Diphosphonsäure und/oder Phosphinsäure sowie deren wasserlösliche Salze. Diphosphonic acid and / or phosphinic acid and their water-soluble salts.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente d) zusätzlich ein oder mehrere wasserlösliche α-Hydroxycarbonsäuren, die zumindest eine Hydroxyl- und eine Carboxyl-Gruppe aufweisen und keine wasserlöslichen organischen Composition according to one or more of the preceding claims, characterized in that as component d) additionally one or more water-soluble α-hydroxycarboxylic acids which have at least one hydroxyl and one carboxyl group and no water-soluble organic
Carbonsäuren gemäß Komponente b) sind, sowie deren wasserlösliche Salze enthalten sind. Carboxylic acids according to component b), and their water-soluble salts are included.
Zusammensetzung Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Eisen-Ionen zu wasserlöslichen α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) und deren wasserlöslichen Salzen zumindest 1 : 4, vorzugsweise zumindest 1 : 3 beträgt, jedoch nicht größer als 2 : 1 , vorzugsweise nicht größer als 1 : 1 ist. Composition according to claim 7, characterized in that the molar ratio of iron ions to water-soluble α-hydroxycarboxylic acids according to component d) and their water-soluble salts is at least 1: 4, preferably at least 1: 3, but not greater than 2: 1, preferably not is greater than 1: 1.
Zusammensetzung nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlöslichen a-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome aufweisen und vorzugsweise ausgewählt sind aus Polyhydroxymonocarbonsäuren und/oder Polyhydroxydicarbonsäuren mit jeweils zumindest 4 Kohlenstoffatomen, Tartronsäure, Glykolsäure, Milchsäure und/oder a-Hydroxybuttersäure. Composition according to one or both of the preceding claims 7 and 8, characterized in that the water-soluble a-hydroxycarboxylic acids according to component d) have not more than 8 carbon atoms and are preferably selected from polyhydroxymonocarboxylic acids and / or polyhydroxydicarboxylic acids each having at least 4 carbon atoms, tartronic acid, glycolic acid , Lactic acid and / or α-hydroxybutyric acid.
10. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert nicht größer als 1 1 ,0, vorzugsweise nicht größer als 10,5, besonders bevorzugt nicht größer als 10,0 ist. 10. The composition according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pH is not greater than 1 1, 0, preferably not greater than 10.5, more preferably not greater than 10.0.
11. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, 11. Composition according to one or more of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass Zink-Ionen nicht in einer solchen Menge enthalten sind, für die das Verhältnis des molaren Gesamtanteils an Zink- und Eisen-Ionen zum molaren Gesamtanteil an wasserlöslichen organischen Carbonsäuren gemäß Komponente b) und wasserlöslichen organischen  characterized in that zinc ions are not contained in an amount for which the ratio of the total molar fraction of zinc and iron ions to the total molar fraction of water-soluble organic carboxylic acids according to component b) and water-soluble organic
α-Hydroxycarbonsäuren gemäß Komponente d) und deren jeweiligen wasserlöslichen Salzen größer als 1 : 1 , vorzugsweise größer als 2 : 3 ist.  α-hydroxycarboxylic acids according to component d) and their respective water-soluble salts is greater than 1: 1, preferably greater than 2: 3.
12. Verfahren zur Vorbehandlung von verzinkten Stahloberflächen, dadurch 12. Process for the pretreatment of galvanized steel surfaces, thereby
gekennzeichnet, dass die verzinkten Stahloberflächen  characterized in that the galvanized steel surfaces
i) ggf. zunächst mit einem alkalischen Reiniger gereinigt und entfettet, ii) mit einer alkalischen Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche in Kontakt gebracht, und  i) optionally first cleaned and degreased with an alkaline cleaner, ii) contacted with an alkaline composition according to one or more of the preceding claims, and
iii) anschließend einer passivierenden nasschemischen  iii) subsequently a passivating wet-chemical
Konversionsbehandlung unterzogen werden.  Be subjected to conversion treatment.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt ii) 13. The method according to claim 12, characterized in that step ii)
außenstromlos erfolgt.  without external power.
14. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch 14. The method according to one or both of claims 12 and 13, characterized
gekennzeichnet, dass die passivierende nasschemische Konversionsbehandlung darin besteht, die im Schritt ii) vorbehandelten verzinkten Stahloberflächen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung in Kontakt zu bringen, die insgesamt zumindest 5 ppm, jedoch insgesamt nicht mehr als 1500 ppm an wasserlöslichen anorganischen Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Si und/oder Hf bezogen auf die vorgenannten Elemente und vorzugsweise wasserlösliche anorganische Verbindungen, die Fluorid-Ionen freisetzen, enthält. characterized in that the passivating wet chemical conversion treatment is to contact the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition comprising at least 5 ppm total but not more than 1500 ppm of water-soluble inorganic compounds of the elements Zr, Ti , Si and / or Hf based on the aforementioned elements, and preferably containing water-soluble inorganic compounds which release fluoride ions.
15. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die passivierende nasschemische Konversionsbehandlung darin besteht, die im Schritt ii) vorbehandelten verzinkten Stahloberflächen mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung in Kontakt zu bringen, die einen pH- Wert im Bereich von 2,5-3,6 aufweist und 15. The method according to one or both of claims 12 and 13, characterized in that the passivating wet chemical conversion treatment is to contact the galvanized steel surfaces pretreated in step ii) with an acidic aqueous composition having a pH in the range of Has 2.5-3.6 and
a) 0,2 bis 3,0 g/L Zink(ll)-lonen,  a) 0.2 to 3.0 g / L zinc (II) ions,
b) 5,0 bis 30 g/L Phosphat-Ionen berechnet als P205, und b) 5.0 to 30 g / L of phosphate ions calculated as P 2 0 5 , and
c) vorzugsweise jeweils weniger als 0, 1 g/L an ionischen Verbindungen der Metalle Nickel und Cobalt jeweils bezogen auf das metallische Element enthält.  c) preferably each less than 0, 1 g / L of ionic compounds of the metals nickel and cobalt in each case based on the metallic element.
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