EP3126542A1 - Zweistufen-vorbehandlung von aluminium umfassend beize und passivierung - Google Patents

Zweistufen-vorbehandlung von aluminium umfassend beize und passivierung

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EP3126542A1
EP3126542A1 EP15712948.7A EP15712948A EP3126542A1 EP 3126542 A1 EP3126542 A1 EP 3126542A1 EP 15712948 A EP15712948 A EP 15712948A EP 3126542 A1 EP3126542 A1 EP 3126542A1
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EP
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pickling solution
passivation
mmol
pickling
aluminum
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Ina KRÜGERMANN
Thomas JOHN-SCHILLINGS
Andrea SOLDATI
Andreas Richard BENDER
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Henkel AG and Co KGaA
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    • C23G5/02861—Oxygen-containing compounds
    • C23G5/02864—Alcohols

Definitions

  • the present invention relates to a process for the corrosion-protective treatment of aluminum-made components comprising a pretreatment stage and a subsequent coating.
  • the passivation of the pretreatment stage involves contacting the components with an acidic aqueous composition based on water-soluble compounds of the elements Zr and / or Ti. Pickling and passivation are coordinated such that a subsequent addition of active components of the passivation solution to substantial parts from the Pickling solution can be done.
  • the aluminum surface is freed in a first step by the natural or caused by the manufacturing process oxide layer by pickling or pickling.
  • the pickling not only involves the removal of the oxide layer, but typically includes pickling of the aluminum-made component itself to provide a homogeneous reproducible metallic surface for subsequent passivation.
  • pickling More recently, there has been a growing demand for pretreatments in the industrial mass production of components made of aluminum, in which the use of compounds of the element chromium can be completely dispensed with for improved environmental compatibility and sustainability.
  • the international publication WO 00/68458 A1 describes for the pretreatment of aluminum-made components suitable three-stage process consisting of acidic pickle, a sink and an acidic passivation based on the elements Zr and / or Ti, the sink between pickling and passivation preferably from more
  • Transport direction of the component is performed.
  • the object of the present invention is now to optimize the pre-treatment stage for aluminum-made components in subsequent painting with respect to the procedural measures to maintain a satisfactory result of the pretreatment in the continuous operation of such a pretreatment stage and beyond the complexity of
  • This object is achieved in a process for the corrosion-protective treatment of aluminum-made components comprising a pretreatment stage and a
  • aqueous pickling solution having a pH of 1 to 3, a free acid content in points of at least 8 and a total fluoride content of at least 40 mmol / L, and then with an aqueous passivating solution, which has a pH of 1 to 3, a free acid content in points below 8 and a
  • Total fluoride content of less than 60 mmol / L, but at least 5 mmol / L and less than 10 mmol / L, but at least 0, 1 mmol / L of water-soluble compounds of the elements Zr and / or Ti based on the respective element is brought into contact, wherein in the pretreatment stage, immediately after contacting with the pickling solution, the contacting is carried out with the passivation solution.
  • are treated corrosion-protective are those whose surface formed of metallic substrates to at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% surfaces of the substrate aluminum and / or its alloys, wherein alloys of the metal aluminum according to the invention more than 50 At .-% consist of the element aluminum. It is further preferred that the
  • Surface of the substrate aluminum contains no conversion layer with a coating weight of more than 10 mg / m2 based on such foreign elements whose component in the substrate aluminum is below 1 At .-%.
  • Suitable components made of aluminum in the method according to the invention are selected, for example, from semi-finished products such as sheet metal, strip, coil or wire or from complex three-dimensional production objects, which in turn are formed from strip material or sheets and / or are assembled or produced by die-casting.
  • a pretreatment stage is a process stage separate from the application of the coating, comprising the pickling and passivation steps which are separated from each other with the aid of liquid compositions in the form of the pickling solution, the passivation solution, which are each stored independently in system tanks.
  • the components made of aluminum are pretreated in series in the pretreatment stage of the process according to the invention.
  • Passivitationslosung in the context of the present invention is interposed. Moreover, in a preferred process according to the invention between pickling and passivation, no such process step takes place in which the provision and use of technical means is intended to dry or remove the aqueous liquid film adhering to the surface of the component, in particular by supplying thermal energy an air flow or by mechanical stripping of the liquid film.
  • the passivation immediately following the pickling is carried out "wet-on-wet", i.e. in such a way that a wet film adhering to the surface of the component of a liquid composition, which constitutes a pickling solution in the sense of the present invention, is included in the
  • Passivitationslosung result or be accepted.
  • the ratio of per minute pretreated surface of aluminum-made non-exhaustive components in square meters to vorratetem volume of Passivi mecanicslosung in cubic meters at least 10, particularly preferred at least 50.
  • Non-constituent components are characterized in that they do not transfer more than 1 liter of the pickling solution per square meter of the pickled component surface into the passivation solution, for example flat products such as strips, sheets or wires.
  • the free acid content in points is determined in the context of the present invention by diluting 10 ml of the pickling solution to 50 ml and titrating with 0.1 N sodium hydroxide solution to a pH of 3.6. The consumption of milliliters of caustic soda indicates the score.
  • the stain has a free acid content of at least 12 points, so that a pickling removal which is largely independent of the type of aluminum material to be treated and sufficient for the subsequent passivation is ensured, for example in US Pat
  • the free acid content in points should preferably not be greater than 16, in order to be able to keep the metal salt load in the pickling still at a moderate level with procedurally acceptable expense.
  • the total acid content of importance and this is in the pickling solution of the method according to the invention preferably at least 15 points, but preferably not more than 20 points.
  • Total acid content is inventively determined analogously to the free acid with the
  • the pickling solution preferably has a pH below 2.0 in a process according to the invention. Even then it is regularly ensured that a sufficient stain can take place in the pretreatment stage.
  • Acidic acid to be used has been found to be preferable to sulfuric acid. Accordingly, preference is given in the process according to the invention to the use of pickling solutions whose total acid content is formed in points of 80%, particularly preferably 90%, particularly preferably 95%, by means of sulfuric acid.
  • a further prerequisite for a sufficient pickling effect of the components made of aluminum in the pickling solution of the pretreatment stage of the process according to the invention is the presence of fluorides which, as complexing agents for aluminum ions, on the one hand stain oxidic cover layers and, on the other hand, the high load of aluminum ions in the Stabilize pickling solution.
  • fluorides which, as complexing agents for aluminum ions
  • Total fluoride content in the pickling solution is at least 60 mmol / L.
  • the total fluoride content is determined in the context of the present invention by means of a fluoride ion-sensitive electrode according to DIN 38 405-D-4-1.
  • the pickling solution to meet this requirement profile in a preferred method according to the invention has to contain at least 7 mmol / L of water-soluble compounds of the elements Zr and / or Ti relative to the respective element to the debris for de n be able to make significant use of the replacement of the components of these components consumed in the passivation solution.
  • Conversion layer formation based on the elements Zr and / or Ti is possible.
  • it is preferred according to the invention if no more than 30 mmol / L of water-soluble compounds of the elements Zr and / or Ti are contained in such pickling solutions, based on the respective element.
  • the pickling solution is less than 0, 1.
  • the pickling solution additionally contains a surface-active organic compound, more preferably a nonionic surfactant, wherein the proportion of surface-active organic substances in the pickling solution is preferably at least 0.1 mmol / L.
  • preference is generally given to those nonionic surfactants whose HLB value (hydrophilic-lipophilic balance) is at least 8, more preferably at least 10, particularly preferably at least 12, but is particularly preferably not more than 18, particularly preferably not more than 16.
  • the HLB value is used to quantitatively classify nonionic surfactants according to their internal molecular structure, with a breakdown of the nonionic surfactant into a lipophilic and a hydrophilic group.
  • the HLB value may take on the arbitrary scale values of zero to 20 and is calculated according to the present invention as follows:
  • HLB 20- (1-M L / M)
  • Particularly suitable nonionic surfactants are selected from alkoxylated alkyl alcohols, alkoxylated fatty amines and / or alkylpolyglycosides, more preferably from alkoxylated alkyl alcohols and / or alkoxylated fatty amines, particularly preferably from alkoxylated alkyl alcohols.
  • the alkoxylated alkyl alcohols and / or alkoxylated fatty amines are preferably end-capped, particularly preferably having an alkyl group which in turn preferably has not more than 8 carbon atoms, more preferably not more than 4 carbon atoms.
  • the pickling solution in the present process is preferably set such that, for the wrought alloy EN AW 6060 (AIMgSiO, 5) at 40 ° C in an unstirred etching solution of the present process s "results in a pickling rate of at least 15 mgnr 2 1, based on the element aluminum ,
  • a conversion layer based on the elements Zr and / or Ti is applied in the method according to the invention.
  • a sufficient passivation is preferred if after passivation a
  • RFA X-ray fluorescence analysis
  • Passivation is furthermore preferred if the molar ratio of the total proportion of water-soluble compounds of the elements Zr and / or Ti relative to the respective elements to the total fluoride content in the passivation solution is at least 0.1, more preferably at least 0.4.
  • the pH of the passivation solution in the pretreatment stage is at least 1.8, more preferably at least 2.0.
  • the passivation solution therefore contains a total of less than 10 ppm of water-soluble compounds of the element chromium calculated as Cr.
  • the application of the pickling and passivating solution stored in the respective system tanks of the pretreatment stage can be carried out using all methods known in the prior art, with immersion and spraying methods for contacting the components made of aluminum with these solutions being particularly preferred is the spray method as application mode.
  • the coating following the pretreatment stage according to the invention comprises the application of a composition containing a chemical or physical
  • hardening binder for forming a cover layer on the pretreated and made of aluminum component, wherein the coating layer resulting from the coating in the dried or cured state, a layer thickness of preferably at least one micrometer, more preferably of at least 10 ⁇ , measured according to
  • Suitable lacquers are autophoretic lacquers, electrodeposition lacquers, powder lacquers and liquid lacquers which can be applied by conventional means.
  • binders used according to the invention both paints based on inorganic binders such as
  • Binders are used. According to the invention, the following application of lacquers based on organic binders, especially those which are particularly advantageous, is particularly advantageous contain less than 10 wt .-% of organic solvent constituents, the one
  • powder coatings are preferred, in particular those with binders based on epoxy resins, carboxyl- and hydroxyl-containing polyester resins and / or acrylate resins, each having an excellent paint adhesion to the pretreated according to the invention made of aluminum components.
  • the component made of aluminum can be subjected after the pretreatment and before the painting of a sink, which serves to remove an adhering to the surface wet film of Passivitationslosung before the paint is applied. Furthermore, it is customary that the component is dried before the application of the paint. This is especially the case when a powder coating is to be applied.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrosionsschützenden Behandlung von aus Aluminium gefertigten Bauteilen umfassend eine Vorbehandlungsstufe und eine nachfolgende Lackierung. Die Passivierung der Vorbehandlungsstufe beinhaltet das In-Kontakt-Bringen der Bauteile mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung auf Basis wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti. Beize und Passivierung sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine Nachdosierung von Aktivkomponenten der Passivierungslösung zu wesentlichen Teilen aus der Beizlösung erfolgen kann.

Description

Zweistufen-Vorbehandlung von Aluminium umfassend Beize und Passivierung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrosionsschützenden Behandlung von aus Aluminium gefertigten Bauteilen umfassend eine Vorbehandlungsstufe und eine nachfolgende Lackierung. Die Passivierung der Vorbehandlungsstufe beinhaltet das In- Kontakt-Bringen der Bauteile mit einer sauren wässrigen Zusammensetzung auf Basis wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti. Beize und Passivierung sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine Nachdosierung von Aktivkomponenten der Passivierungslösung zu wesentlichen Teilen aus der Beizlösung erfolgen kann.
Im Stand der Technik ist eine Vielzahl an Vorbehandlungsverfahren von aus Aluminium gefertigten Bauteilen, insbesondere von Bandmaterialien, zur Vermittlung eines
Korrosionsschutzes und als Lackhaftgrund bekannt, die auf sauren Zusammensetzungen basieren. Üblicherweise wird dabei die Aluminiumoberfläche in einem ersten Schritt von der natürlichen oder durch den Fertigungsprozess bedingten Oxidschicht durch Beizen bzw. Dekapieren befreit. Das Beizen umfasst nicht lediglich die Entfernung der Oxidschicht, sondern schließt üblicherweise auch das Beizen des aus Aluminium gefertigten Bauteils selbst ein, um eine homogene reproduzierbare metallische Oberfläche für eine nachfolgende Passivierung bereitzustellen. In jüngerer Zeit werden verstärkt Vorbehandlungen in der industriellen Serienfertigung von aus Aluminium gefertigten Bauteilen nachgefragt, in denen für eine verbesserte Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit gänzlich auf den Einsatz von Verbindungen des Elements Chrom verzichtet werden kann.
Die internationale Offenlegungsschrift WO 00/68458 A1 beschreibt für die Vorbehandlung von aus Aluminium gefertigten Bauteilen geeignetes dreistufiges Verfahren bestehend aus saurer Beize, einer Spüle und einer sauren Passivierung auf Basis der Elemente Zr und/oder Ti, wobei die Spüle zwischen Beize und Passivierung vorzugsweise aus mehreren
Spülschritten besteht, innerhalb derer das Spülwasser kaskadenartig entgegen der
Transportrichtung des Bauteils geführt wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nun darin, die Vorbehandlungsstufe für aus Aluminium gefertigte Bauteile bei nachfolgender Lackierung hinsichtlich der verfahrenstechnischen Maßnahmen zur Aufrechterhaltung eines zufriedenstellenden Ergebnisses der Vorbehandlung im kontinuierlichen Betrieb einer solchen Vorbehandlungsstufe zu optimieren und darüber hinaus die Komplexität der
Vorbehandlungsstufe zu reduzieren. Diese Aufgabe wird in einem Verfahren zur korrosionsschützenden Behandlung von aus Aluminium gefertigten Bauteilen umfassend eine Vorbehandlungsstufe und eine
nachfolgende Lackierung dadurch gelöst, dass das das Bauteil in der Vorbehandlungsstufe zunächst mit einer wässrigen Beizlösung, die einen pH-Wert von 1 bis 3, einen freien Säuregehalt in Punkten von zumindest 8 und einen Gesamtfluorid-Gehalt von zumindest 40 mmol/L aufweist, und anschließend mit einer wässrigen Passivierungslösung, die einen pH- Wert von 1 bis 3, einen freien Säuregehalt in Punkten unterhalb von 8 und einen
Gesamtfluorid-Gehalt von weniger als 60 mmol/L, aber zumindest 5 mmol/L aufweist und weniger als 10 mmol/L, aber zumindest 0, 1 mmol/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf das jeweilige Element enthält, in Kontakt gebracht wird, wobei in der Vorbehandlungsstufe unmittelbar nach dem In-Kontakt-Bringen mit der Beizlösung das In-Kontakt-Bringen mit der Passivierungslösung erfolgt.
Aus Aluminium gefertigte Bauteile, die gemäß der vorliegenden Erfindung
korrosionsschützend behandelt werden, sind solche, deren von metallischen Substraten gebildete Oberfläche zu zumindest 80%, vorzugsweise zu zumindest 90%, besonders bevorzugt zu zumindest 95% Oberflächen des Substrats Aluminium und/oder seiner Legierungen sind, wobei Legierungen des Metalls Aluminium erfindungsgemäß zu mehr als 50 At.-% aus dem Element Aluminium bestehen. Weiterhin bevorzugt ist, dass die
Oberflächen des Substrats Aluminium keine Konversionsschicht mit einem Schichtgewicht von mehr als 10 mg/m2 bezogen auf solche Fremdelemente enthält, deren Bestandteil im Substrat Aluminium unterhalb von 1 At.-% liegt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren geeignete aus Aluminium gefertigte Bauteile sind beispielsweise ausgewählt aus Halbzeugen wie Blech, Band, Coil oder Draht oder aus komplexen dreidimensionalen Fertigungsobjekten, die wiederum aus Bandmaterial oder Blechen geformt und/oder zusammengefügt sind oder im Druckgussverfahren hergestellt wurden.
Eine Vorbehandlungsstufe im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine von der Aufbringung der Lackierung getrennte Verfahrensstufe umfassend die voneinander zeitlich getrennten Verfahrensschritte Beize und Passivierung unter Zuhilfenahme von jeweils unabhängig voneinander in Systemtanks bevorrateten flüssigen Zusammensetzungen in Form der Beizbzw, der Passivierungslösung. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die aus Aluminium gefertigten Bauteile in der Vorbehandlungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens in Serie vorbehandelt. Als Vorbehandlung in Serie gilt erfindungsgemäß das In- Kontakt-Bringen einer Vielzahl von aus Aluminium gefertigten Bauteilen mit der jeweils in einem Systemtank bevorrateten Beiz- und Passivierungslosung, ohne dass nach jeder Vorbehandlung eines einzelnen aus Aluminium gefertigten Bauteils ein vollständiger
Austausch mit Neuansatz der in den Systemtanks der Vorbehandlungsstufe bevorrateten Beiz- und Passivierungslösungen erfolgt.
Der Übergang des Bauteils von der Beize in die Passivierung erfolgt„unmittelbar".
Erfindungsgemäß bedeutet dies, dass die Passivierung der Beize nachfolgt, ohne dass eine Benetzung des Bauteils mit einer anderen flüssigen Zusammensetzung, die keine
Passivierungslosung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt, zwischengeschaltet ist. Zudem findet in einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zwischen Beize und Passivierung kein solcher Verfahrensschritt statt, bei dem durch die Bereitstellung und Nutzung technischer Mittel eine Trocknung oder eine Entfernung des wässrigen, auf der Oberfläche des Bauteils anhaftenden Flüssigfilms beabsichtigt ist, insbesondere durch Zuführung thermischer Energie, Aufprägen einer Luftströmung oder durch mechanisches Abstreifen des Flüssigfilms. In einem besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die der Beize unmittelbar nachfolgende Passivierung„nass-in-nass", d.h. derart, dass ein auf der Oberfläche des Bauteils anhaftender Nassfilm einer flüssigen Zusammensetzung, die eine Beizlösung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt, mit in die
Passivierungslosung der Vorbehandlungsstufe überführt wird.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist bei einer kontinuierlichen Vorbehandlung einer Serie von aus Aluminium gefertigten Bauteilen gewährleistet, dass bei einem Nachschärfen der Beize durch Zudosierung von Säuren und Verbindungen, die eine Quelle für Fluorid-Ionen darstellen, in der unmittelbar nachfolgenden Passivierungsstufe im Wesentlichen lediglich wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti hinzudosiert werden müssen. Allein die Überschleppung von Aktivkomponenten aus der Beizlösung durch den
unvermeidlich am Bauteil anhaftenden Nassfilm bewirkt, dass die gleichen
Aktivkomponenten in der Passivierungslosung, die dort sowohl verbraucht als auch ausgeschleppt werden, zumindest teilweise ersetzt werden, ohne dass gleichzeitig signifikante Nachteile hinsichtlich des Vorbehandlungsergebnisses durch die
Überschleppung von aus dem Beizprozess stammenden Aluminiumsalzen in die
Passivierungslosung resultieren bzw. in Kauf genommen werden. Für eine effektive Nutzung der Überschleppung zum Ausgleich der in der Passivierung verbrauchten Aktivkomponenten ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis von pro Minute vorbehandelter Oberfläche von aus Aluminium gefertigten nichtschöpfenden Bauteilen in Quadratmetern zum bevorratetem Volumen an Passivierungslosung in Kubikmetern zumindest 10, besonders bevorzugt zumindest 50 beträgt. Nichtschöpfende Bauteile sind dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht mehr als 1 Liter der Beizlösung pro Quadratmeter der gebeizten Bauteiloberfläche in die Passivierungslösung überschleppen, beispielsweise Flacherzeugnisse wie Bänder, Bleche oder Drähte.
Der freie Säuregehalt in Punkten wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bestimmt, indem man 10 ml der Beizlösung auf 50 ml verdünnt und mit 0, 1 N Natronlauge bis zu einem pH-Wert von 3,6 titriert. Der Verbrauch an Millilitern Natronlauge gibt die Punktzahl an.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Beize einen freien Säuregehalt von zumindest 12 Punkten auf, so dass eine von der Art des zu behandelnden Aluminiummaterials weitestgehend unabhängige und für die nachfolgende Passivierung hinreichenden Beizabtrag sicherzustellen, beispielsweise in der
Serienbehandlung von jeweils aus unterschiedlichen Aluminiummaterialien gefertigten Einzelbauteilen oder in der Serienbehandlung von aus einem Mix unterschiedlicher
Aluminiummaterialien gefertigter Einzelbauteile. Umgekehrt sollte der freie Säuregehalt in Punkten vorzugsweise nicht größer als 16 sein, um die Metallsalzfracht in der Beize noch mit verfahrenstechnisch akzeptablen Aufwand auf einem moderaten Niveau halten zu können.
Neben der Einstellung eines freien Säuregehalts in der Beizlösung als Regelungsparameter für die Bereitstellung von im erfindungsgemäßen Verfahren optimal gebeizten Oberflächen der aus Aluminium gefertigten Bauteile, hat sich das Vorliegen einer gewissen
Pufferkapazität oder eines gewissen Säurevorrats für eine stabile Prozessführung bei der Serienbehandlung herausgestellt. Hierfür ist der Gesamtsäuregehalt von Bedeutung und dieser liegt in der Beizlösung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise bei zumindest 15 Punkten, jedoch vorzugsweise bei nicht mehr als 20 Punkten. Der
Gesamtsäuregehalt wird erfindungsgemäß analog zur freien Säure bestimmt mit dem
Unterschied, dass bis zu einem pH-Wert von 8,5 titriert wird.
Die Beizlösung weist in einem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise einen pH-Wert unterhalb von 2,0 auf. Auch dann ist regelmäßig sichergestellt, dass eine hinreichende Beize in der Vorbehandlungsstufe erfolgen kann.
Bezüglich der in der Beizlösung der Vorbehandlungsstufe für die Einstellung des
Säuregehaltes zu verwendenden Säure wurde festgestellt, dass Schwefelsäure zu bevorzugen ist. Dementsprechend ist in erfindungsgemäßen Verfahren die Verwendung von Beizlösungen bevorzugt, deren Gesamtsäuregehalt in Punkten zu 80%, besonders bevorzugt zu 90%, besonders bevorzugt zu 95% durch Schwefelsäure gebildet wird. Eine weitere Voraussetzung für eine hinreichende Beizwirkung der aus Aluminium gefertigten Bauteile in der Beizlösung der Vorbehandlungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gegenwart von Fluoriden, die als Komplexbildner für Aluminium-Ionen einerseits oxidische Deckschichten besonders gut beizen und andererseits die hohe Fracht an Aluminium-Ionen in der Beizlösung stabilisieren. Hier ist es bevorzugt, wenn der
Gesamtfluorid-Gehalt in der Beizlösung zumindest 60 mmol/L beträgt. Der Gesamtfluorid- Gehalt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung mittels einer Fluorid-Ionensensitiven Elektrode nach der DIN 38 405-D-4-1 bestimmt.
Überaschenderweise hat sich gezeigt, dass die Anwesenheit von in der Passivierung schichtbildenden wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti in der Beize nicht nachteilig ist und daher eine einfache Möglichkeit gegeben ist, die Passivierungslosung in der Vorbehandlungsstufe durch die erfindungsgemäße Verfahrweise, bei der der
Übergang der vorzubehandelnden Bauteile von der Beize in die Passivierung„unmittelbar" erfolgt, durch Überschleppung aus der Beizlösung zumindest teilweise ersetzt werden können. Es ist allenfalls darauf zu achten, dass die Aktivkomponenten der Passivierung als zu überschleppende Bestandteile aus der Beizlösung in der Beize keine Schichtbildung herbeiführen. Dies wäre nachteilig für die nachfolgende Passivierung, in der die unter nicht optimalen Schichtbildungsbedingungen in der Beizlösung gebildete Konversionsschicht auf Basis der Elemente Zr und/oder Ti wieder partiell aufgelöst und neu gebildet wird und somit eine weniger effektive Passivierung der Bauteile resultiert. Es hat sich herausgestellt, dass die Beizlösung um diesem Anforderungsprofil zu entsprechen in einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zumindest 7 mmol/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf das jeweilige Element zu enthalten hat, um die Überschleppung für den Ersatz der in der Passivierungslosung verbrauchten Anteile dieser Komponenten signifikant nutzen zu können. Andererseits sollte der Anteil an diesen
Komponenten in der Beizlösung keine Werte überschreiten, für die eine
Konversionsschichtbildung auf Basis der Elemente Zr und/oder Ti möglich wird. Insofern ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn in derartigen Beizlösungen nicht mehr als 30 mmol/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf das jeweilige Element enthalten sind. In diesem Zusammenhang ist zur Vermeidung einer partiellen Schichtbildung auf Basis der Elemente Zr und/oder Ti in der Beize weiterhin bevorzugt, wenn das molare Verhältnis des Gesamtanteils wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf die jeweiligen Elemente zum Gesamtfluorid-Gehalt in der
Beizlösung kleiner als 0, 1 ist. In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren enthält die Beizlösung zusätzlich eine oberflächenaktive organische Verbindung, besonders bevorzugt ein Niotensid, wobei der Anteil an oberflächenaktiven organischen Substanzen in der Beizlösung vorzugsweise zumindest 0, 1 mmol/L beträgt. In diesem Zusammenhang sind allgemein solche Niotenside bevorzugt, deren HLB-Wert (Hydrophilic-Lipophilic-Balance) zumindest 8, besonders bevorzugt zumindest 10, insbesondere bevorzugt zumindest 12 ist, jedoch besonders bevorzugt nicht mehr als 18, insbesondere bevorzugt nicht mehr als 16 beträgt. Der HLB- Wert dient zur quantitativen Klassifizierung von Niotensiden entsprechend ihrer inneren molekularen Struktur, wobei eine Aufgliederung des Niotensids in eine lipophile und eine hydrophile Gruppe vorgenommen wird. Der HLB Wert kann auf der willkürlichen Skala Werte von Null bis 20 annehmen und berechnet sich gemäß vorliegender Erfindung wie folgt:
HLB = 20- (1 -ML/M)
mit ML: Molmasse der lypophilen Gruppe des Niotensids
M: Molmasse des Niotensids
Insbesondere geeignete Niotenside sind ausgewählt aus alkoxylierten Alkylalkoholen, alkoxylierten Fettaminen und/oder Alkylpolyglycosiden, besonders bevorzugt aus alkoxylierten Alkylalkoholen und/oder alkoxylierten Fettaminen, insbesondere bevorzugt aus alkoxylierten Alkylalkoholen. Die alkoxylierten Alkylalkohole und/oder alkoxylierten Fettamine sind dabei vorzugsweise endgruppenverschlossen, besonders bevorzugt mit einer Alkyl- Gruppe, die wiederum vorzugsweise nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome aufweist.
Die Beizlösung im erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise derart eingestellt, dass für die Knetlegierung EN AW- 6060 (AIMgSiO,5) bei 40 °C in einer ungerührten Beizlösung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Beizrate von zumindest 15 mgnr2s"1 bezogen auf das Element Aluminium resultiert.
In der der Beize unmittelbar nachfolgenden Passivierung wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine Konversionsschicht auf Basis der Elemente Zr und/oder Ti aufgebracht. Für eine hinreichende Passivierung ist bevorzugt, wenn nach der Passivierung eine
Schichtauflage von zumindest 5 mg/m2, vorzugsweise zumindest 10 mg/m2, besonders bevorzugt zumindest 20 mg/m2, jedoch vorzugsweise von nicht mehr als 50 mg/2 bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) resultiert. Hierfür ist weiterhin bevorzugt, das in der Passivierungslösung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest 0,5 mmol/L, besonders bevorzugt zumindest 1 mmol/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf das jeweilige Element enthalten sind. In diesem Zusammenhang ist für eine effektive Schichtbildung auf Basis der Elemente Zr und/oder Ti in der
Passivierung weiterhin bevorzugt, wenn das molare Verhältnis des Gesamtanteils wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf die jeweiligen Elemente zum Gesamtfluorid-Gehalt in der Passivierungslösung zumindest 0, 1 , besonders bevorzugt zumindest 0,4 beträgt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der pH-Wert der Passivierungslösung in der Vorbehandlungsstufe bei zumindest 1 ,8, besonders bevorzugt bei zumindest 2,0.
Für eine hinreichende Passivierung in der Vorbehandlungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens bedarf es nicht der Anwesenheit von wasserlöslichen Verbindungen des
Elements Chrom. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Passivierungslösung daher insgesamt weniger als 10 ppm an wasserlöslichen Verbindungen des Elements Chroms berechnet als Cr.
Die Applikation der in den jeweiligen Systemtanks der Vorbehandlungsstufe bevorrateten Beiz- und Passivierungslösung kann mit allen im Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen, wobei Tauch- und Sprühverfahren für das In-Kontakt-Bringen der aus Aluminium gefertigten Bauteile mit diesen Lösungen bevorzugt sind, besonders bevorzugt ist das Sprühverfahren als Applikationsart.
Die der Vorbehandlungsstufe nachfolgende Lackierung beinhaltet erfindungsgemäß die Aufbringung einer Zusammensetzung enthaltend ein chemisch oder physikalisch
aushärtendes Bindemittel zur Ausbildung einer Deckschicht auf dem vorbehandeltem und aus Aluminium gefertigtem Bauteil, wobei die aus der Lackierung resultierende Deckschicht im getrockneten oder ausgehärteten Zustand eine Schichtdicke von vorzugsweise zumindest einem Mikrometer, besonders bevorzugt von zumindest 10 μηη, gemessen gemäß
Keilschnittverfahren nach der DIN 50986:1979-03 aufweist.
Geeignete Lacke sind autophorethische Lacke, Elektrotauchlacke, Pulverlacke sowie mit konventionellen Mitteln applizierbare Flüssiglacke. Hinsichtlich der verwendeten Bindemittel können erfindungsgemäß sowohl Lacke, die auf anorganischen Bindemitteln wie
beispielsweise Silkat oder Kalk basieren, als auch Lacke basierend auf organischen
Bindemittel eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist erfindungsgemäß die nachfolgende Auftragung von auf organischen Bindemitteln basierten Lacken, insbesondere solchen, die weniger als 10 Gew.-% an organischen Lösemittelbestandteilen enthalten, die einem
Siedepunkt unterhalb von 150 °C bei 1 bar aufweisen. In diesem Zusammenhang sind daher Pulverlacke bevorzugt, insbesondere solche mit Bindemitteln auf Basis von Epoxidharzen, carboxy- und hydroxygruppenhaltige Polyesterharzen und/oder Acrylatharzen, die jeweils eine hervorragende Lackhaftung auf den entsprechend der Erfindung vorbehandelten aus Aluminium gefertigten Bauteilen aufweisen.
Das aus Aluminium gefertigte Bauteil kann nach der Vorbehandlung und vor der Lackierung einer Spüle unterworfen werden, die dazu dient, einen auf der Oberfläche anhaftenden Nassfilm der Passivierungslosung zu entfernen bevor der Lack aufgetragen wird. Ferner ist es üblich, dass das Bauteil vor der Auftragung des Lackes getrocknet wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Pulverlack aufzutragen ist.

Claims

Ansprüche:
1 . Verfahren zur korrosionsschützenden Behandlung von aus Aluminium gefertigten Bauteilen umfassend eine Vorbehandlungsstufe und eine nachfolgende Lackierung, bei dem das Bauteil in der Vorbehandlungsstufe zunächst mit einer wässrigen Beizlösung, die einen pH-Wert von 1 bis 3, einen freien Säuregehalt in Punkten von zumindest 8 und einen Gesamtfluorid-Gehalt von zumindest 40 mmol/L aufweist, und anschließend mit einer wässrigen Passivierungslosung, die einen pH-Wert von 1 bis 3, einen freien Säuregehalt in Punkten unterhalb von 8 und einen Gesamtfluorid- Gehalt von weniger als 60 mmol/L, aber zumindest 5 mmol/L aufweist und weniger als 10 mmol/L, aber zumindest 0,1 mmol/L an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf das jeweilige Element enthält, in Kontakt gebracht wird, wobei nach dem In-Kontakt-Bringen mit der Beizlösung und vor dem In-Kontakt-Bringen mit der Passivierungslosung kein Spül- oder Trocknungsschritt erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung einen freien Säuregehalt in Punkten von zumindest 12, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 16 aufweist.
3. Verfahren nach einem oder beiden der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beizlösung einen pH-Wert unterhalb von 2 aufweist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beizlösung einen Gesamtsäuregehalt in Punkten von zumindest 15, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 20 aufweist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beizlösung zusätzlich zumindest 7 mmol/L, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 30 mmol an wasserlöslichen Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf das jeweilige Element enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis des Gesamtanteils wasserlöslicher Verbindungen der Elemente Zr und/oder Ti bezogen auf die jeweiligen Elemente zum Gesamtfluorid-Gehalt in der Beizlösung kleiner als 0, 1 ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 80%, vorzugsweise 90%, besonders bevorzugt 95% der Punkte der Gesamtsäure der Beizlösung durch Schwefelsäure gebildet werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beizlösung zusätzlich eine oberflächenaktive organische Verbindung enthält, vorzugsweise ein Niotensid, wobei der Anteil an
oberflächenaktiven organischen Substanzen zumindest 0, 1 mmol/L beträgt.
9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das In-Kontakt-Bringen des Bauteils mit der Beizlösung und/oder der Passivierungslösung durch Aufsprühen erfolgt.
10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach der Passivierung und vor der Lackierung ein Spülschritt vorgenommen wird.
1 1. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Bauteil nach der Vorbehandlungsstufe und ggf. nach einem Spülschritt gemäß Anspruch 10 mit einem Pulverlack beschichtet wird.
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