DE10026850A1 - Verfahren zum Behandeln bzw. Vorbehandeln von Bauteilen mit Aluminium-Oberflächen - Google Patents

Verfahren zum Behandeln bzw. Vorbehandeln von Bauteilen mit Aluminium-Oberflächen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung oder zur Vorbehandlung von Teilen, Profilen, Bändern oder Drähten mit Oberflächen von Aluminium bzw. Aluminium-haltigen Legierungen - ggf. in Anwesenheit von Oberflächen von weiteren Metallen bzw. Legierungen - mit einer Fluorid und Phosphat enthaltenden sauren wässerigen Lösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Fluorid zumindest teilweise als freies Fluorid in der Lösung vorliegt und daß die Gehalte im Bad der Phosphatierungslösung DOLLAR A an freiem Fluorid im Konzentrationsbereich von 5 bis 500 mg/l F¶frei¶ und DOLLAR A an Aluminium im Konzentrationsbereich kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen (einschließlich komplexgebundenem Al) DOLLAR A gehalten werden, indem steigende Aluminium-Gehalte in einem Fällungsbehälter außerhalb des Phosphatierungsbades unter Zirkulation der Phosphatierungslösung vom Phosphatierungsbad zum Fällungsbehälter und zurück auf Gehalte kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen im Bad abgesenkt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln bzw. Vorbehandeln von Teilen mit Aluminium-Oberflächen.
Phosphatierverfahren für Aluminium und Aluminiumlegierungen sind grundsätzlich bekannt. In der industriellen Praxis haben sich dabei Fluorid-modifizierte Phosphatierverfahren mit mindestens 150 mg/l freiem Fluorid besonders bewährt. Diese Verfahren sind insbesondere in der Automobilindustrie von Bedeutung und werden vor allem verwendet, wenn ein Mix von Substraten aus verschiedenen Metallen bzw. Legierungen durch die Anlagen gegeben wird.
Diese Verfahren haben jedoch die schwerwiegenden Nachteile, daß aufgrund des hohen Fluoridgehaltes größere Mengen an Kryolith (Na3AlF6) oder/und an verwandten Fällungsprodukten im Phosphatierungsbad ausgeschieden werden und daß sich Anteile der Fällungsprodukte auch auf der phosphatierten Oberfläche abscheiden, ohne durch einfache Spülvorgänge von dort entfernt werden zu können, wobei eine erhöhte Rauheit auf der vorbehandelten Oberfläche erzeugt wird, die sich auch nach der nachfolgenden Lackierung mit ihrer Rauheit störend auswirkt.
DE A1-197 35 314 beschreibt ein Verfahren zur Vorbehandlung von Bauteilen mit Aluminium-Oberflächen - ggfs. in Gegenwart von Magnesium-, Stahl- oder/und Zink- Oberflächen - in einer Phosphatierungsanlage, in der die Bauteile mit einer Entfettungslösung entfettet, durch Behandeln mit einer Fluorid enthaltenden Phosphatierungslösung phosphatiert und anschließend durch Behandeln mit einer Passivierungslösung passiviert werden. Der Anteil der Aluminium- oder/und der Magnesium-Oberfläche an der gesamten zu behandelnden Oberfläche der Bauteile beträgt hierbei mindestens 10%. Hierbei soll das Fluorid der Phosphatierungslösung ausschließlich als komplexgebundenes Fluorid zugesetzt werden und soll der Gehalt der hieraus gebildeten freien Fluorid-Ionen in der Phosphatierungslösung zur Phosphatierung der Stahl- und/oder Zink-Oberflächen ohne Phosphatierung der Aluminium- oder/und Magnesium-Oberflächen auf weniger als 100 mg/l gehalten werden. Außerdem soll die Passivierungslösung so zusammengesetzt sein, daß sie die phosphatierten Stahl- oder/und Zink-Oberflächen passiviert und auf den Aluminium- oder/und Magnesium-Oberflächen eine Konversionsschicht ausbildet.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es nur bei vergleichsweise geringen Flächenanteilen an Aluminium-Oberflächen, meistens nur bis zu etwa 20 Flächen-% aller zu behandelnden Oberflächen an dem Mix der Substrate, eingesetzt werden kann. Außerdem hat es die Nachteile, daß Kryolith oder/und verwandte Fällungsprodukte weiterhin im Vorbehandlungsbad gebildet werden und daß die Schichtbildungsreaktionen insbesondere auf Eisen- und Stahl-Oberflächen bei einem erhöhten Aluminiumgehalt der Phosphatierungslösung beeinträchtigt werden, so daß nicht mehr der gesamte Mix aus Substraten von verschiedenen Metall- und Legierungsoberflächen im Bad gleichmäßig gut beschichtet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere ein Verfahren zum Phosphatieren von Aluminium und Aluminium- haltigen Legierungen vorzuschlagen, das auch bei erhöhten Anteilen an Aluminium- haltigen Oberflächen der zu behandelnden oder der vorzubehandelnden Bauteile eine gute, in industriellem Maßstab aufbringbare Konversionsschicht oder/und eine entsprechende Passivierungsschicht auf den Oberflächen von Aluminium oder Aluminium-haltigen Legierungen - ggfs. in einem Mix von Substraten aus verschiedenen Metallen bzw. Legierungen - aufzubringen gestattet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Behandlung oder zur Vorbehandlung von Teilen, Profilen, Bändern oder Drähten mit Oberflächen von Aluminium bzw. Aluminium-haltigen Legierungen - ggfs. in Anwesenheit von Oberflächen von weiteren Metallen bzw. Legierungen - mit einer Fluorid und Phosphat enthaltenden sauren wässerigen Lösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Fluorid zumindest teilweise als freies Fluorid in der Lösung vorliegt und daß die Gehalte im Bad der Phosphatierungslösung
  • - an freiem Fluorid im Konzentrationsbereich von 5 bis 500 mg/l Ffrei und
  • - an Aluminium im Konzentrationsbereich kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen (einschließlich komplexgebundenem Al)
gehalten werden, indem steigende Aluminium-Gehalte in einem Fällungsbehälter außerhalb des Phosphatierungsbades unter Zirkulation der Phosphatierungslösung vom Phosphatierungsbad zum Fällungsbehälter und zurück auf Gehalte kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen im Bad abgesenkt werden.
Alternativ oder gleichzeitig kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dafür gesorgt werden, daß steigende Gehalte an Aluminium in der Phosphatierungslösung in einer gesonderten Zone des Phosphatierungsbades auf Gehalte kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen abgesenkt werden.
Durch den Beizangriff wird Aluminium an der metallischen Oberfläche angelöst, und ein Aluminiumgehalt wird in die Phosphatierungslösung aufgenommen. Ein gewisser Aluminiumgehalt kann aber auch aus anderen Quellen in die Phosphatierungslösung kommen wie z. B. aus eingetragenen Chemikalien der Nachspüllösung. Der Aluminiumgehalt kann vorwiegend oder gänzlich durch Fällung, aber teilweise auch durch Komplexierung gesenkt werden. Der Gehalt an freiem Fluorid in der Phosphatierungslösung wird vorzugsweise in einem Bereich von 6 bis 120 mg/l, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 80 mg/l, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 50 mg/l gehalten. Der Aluminiumgehalt in der Phosphatierungslösung wird vorzugsweise bei Werten ≦ 80 mg/l, besonders bevorzugt ≦ 60 mg/l, ganz besonders bevorzugt ≦ 30 mg/l gehalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, daß in dem Fällungsbehälter oder in der gesonderten Zone des Bades durch Zugabe von Alkali- Ionen, Fluorid-Komplexe oder/und Fluorid-Ionen Aluminium in der Phosphatierungslösung gefällt wird, insbesondere mit Na- oder K-Ionen oder mit mindestens einem leicht dissoziierenden Fluorid wie z. B. NaF, NH4F, NaHF2 bzw. KF. Der AlFx Komplex kann hierbei bereits vorkomplexiert vorhanden sein. Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren so zu steuern, daß trotz der F-Zugabe keine Erhöhung des Gehalts an freiem Fluorid im Bad erfolgt. Die Gehalten an Alkali- Ionen im Phosphatierungsbad betragen vorzugsweise 1 bis 20 g/l und werden bevorzugt auch in diesem Bereich gehalten, insbesondere bei 3 bis 10 g/l. Grundsätzlich kann der Gehalt an Alkali-Ionen auch weit über der Konzentration von 20 g/l liegen, z. B. bei 30 g/l. Bei einer derart hohen Alkalikonzentration kann jedoch in vielen Fällen eine Instabilität des Bades auftreten. Bei einer Mischung verschiedener Alkali-Ionen nebeneinander ist ein dominierender Gehalt an Natrium- oder/und Kalium-Ionen bevorzugt.
Hierdurch wird bewirkt, daß der ausgefällte Kryolith und die verwandten Fällungsprodukte wie z. B. K2NaAlF6 nicht oder kaum mehr in dem Phosphatierungsbad auftreten, sondern weitgehend oder (fast) ausschließlich in der gesonderten Zone des Bades oder im Fällungsbehälter. Dadurch können sich die Fällungsprodukte nicht mehr oder kaum noch auf der zu beschichtenden Oberfläche absetzen.
Vorteilhafterweise beträgt die Konzentration an freiem Fluorid der Phosphatierungslösung im Phosphatierungsbad 8 bis 80 mg/l und insbesondere 10 bis 50 mg/l bzw. im Fällungsbehälter oder in der gesonderten Zone des Badbehälters 5 bis 500 mg/l freies Fluorid, insbesondere 20 bis 200 mg/l, besonders bevorzugt 30 bis 120 mg/l. Es ist daher auch bevorzugt, diese Gehalte in diesen Konzentrationen zu halten. Da üblicherweise unter 5 mg/l kein Beizangriff auf Aluminium durch freies Fluorid auftritt und da dieser Beizangriff benötigt wird, da die nachfolgende Passivierung z. B. mit Chromat-haltigen Verbindungen, Titanfluorid, Zinkonfluorid, löslicher Seltenerd-Verbindung - insbesondere einer Cer-haltigen Verbindung, wobei Scandium, Yttrium und Lanthan im Begriff Seltenerdelement enthalten sind -, auf Basis Silan, selbst organisierender Moleküle auf Basis Phosphonat, in Lösungsmittel löslichem oder/und dispergierbarem Polymer allein nicht für eine Passivierung ausreicht, ist ein geringer Mindestgehalt an freiem Fluorid in der Phosphatierungslösung erforderlich. Andererseits bildet sich in vielen Fällen bei Gehalten oberhalb von 120 mg/l freiem Fluorid eine geschlossene Phosphatschicht aus dem Phosphatierungsbad auf den metallischen Oberflächen aus, falls der Gehalt an mit dem Phosphat mitgefällten Kationen wie Zn, Cu, Ni, Fe, Mn usw. nicht sehr gering ist. Die Ausbildung einer Phosphatschicht auf den Aluminium-Oberflächen ist aus Gründen des Korrosionsschutzes nicht zwingend erforderlich. Daher wird ein Gehalt an freiem Fluorid oberhalb von 120 mg/l üblicherweise nicht gewählt werden, obwohl auch oberhalb dieses Wertes erfindungsgemäß gearbeitet werden kann, weil zudem ein höherer Chemikalienverbrauch und eine größere Mengen an ausgefälltem Schlamm aus Kryolith oder/und verwandten Fällungsprodukten verursacht wird. Außerdem ist es bevorzugt, einen Konzentrationsunterschied an freiem Fluorid zwischen Phosphatierungsbad und Fällungsbehälter bzw. gesonderter Zone im Bad von 30 bis 60 mg/l einzustellen und aufrechtzuerhalten.
In vielen Fällen wird das erfindungsgemäße Verfahren so genutzt werden, daß die Verweilzeit der Phosphatierungslösung im Fällungsbehälter oder in der gesonderten Fällungszone bis zu 1 h beträgt, oft bis zu 0,5 h. Der Volumenstrom vom Bad zum Fällungsbehälter und zurück wird entsprechend den gewählten Volumina bzw. Teilvolumina sowie dem gewünschten Aluminium-Gehalt im Phosphatierungsbad eingestellt.
Der Begriff "Teil" im Sinne dieser Anmeldung umfaßt alle Arten und Formen von Blechen, Band- und Profilabschnitten, Formkörpern, Halbzeugen, Bauteilen, Baugruppen usw.
Üblicherweise werden die zu behandelnden bzw. vorzubehandelnden Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Beizen/­ Phosphatieren gereinigt, gespült und ggf. getrennt von den Spül- und Reinigungsstufen mit einer Aktivierungslösung, z. B. auf Basis kolloidal verteiltem Titanphosphat in Kontakt gebracht.
Die behandelten bzw. vorbehandelten Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte können nach dem Beizen/Phosphatieren gespült oder/und passiviert werden, insbesondere mit einer Passivierungslösung auf Basis einer Chromat-haltigen Verbindung, Titanfluorid, Zirkonfluorid, löslicher Seltenerd-Verbindung - insbesondere Cer-haltiger Verbindung, selbst organisierender Moleküle z. B. auf Basis Phosphonat, auf Basis Silan, in Lösungsmittel löslichem oder/und dispergierbarem Polymer.
Die behandelten bzw. vorbehandelten oder/und passivierten Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte können nach dem Beizen/Phosphatieren bzw. nach dem Passivieren getrocknet werden. In manchen Fällen wie z. B. bei dem unmittelbar anschließender Elektrotauchlackierung ist jedoch eine Trocknung nicht erforderlich.
Die Fällung des Aluminiums kann unter Normaldruck und bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 70°C erfolgen, insbesondere bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 60°C. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ausbildung der Konversions- bzw. Passivierungsschicht unter Normaldruck und bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 70°C erfolgen, vorzugsweise bei 35 bis 60 °C. Der pH-Wert liegt üblicherweise in dem Bereich von 2 bis 4. Der pH-Wert von Phosphatierungsbädern liegt grundsätzlich immer im Bereich um pH 3 herum. Bei Werten von pH ≧ 4,0 ist das Bad üblicherweise instabil, während bei Werten von pH ≦ 2,0 das Bad so stabil ist, daß üblicherweise keine gute Schichtbildung auftritt, weil die ph-Wert-Verschiebung an der frisch gebeizten metallischen Oberfläche nicht zu einem Abscheiden der Konversionsschicht ausreicht.
Schließlich können die behandelten bzw. vorbehandelten oder/und passivierten Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte mit einem Lack, mit einer andersartigen organischen Beschichtung, mit einer Folie oder/und mit einer Klebstoffschicht beschichtet, ggf. bedruckt und ggf. umgeformt werden, wobei die derart beschichteten Metallteile zusätzlich mit anderen Teilen zusammengeklebt, zusammengeschweißt oder/und anderweitig miteinander verbunden werden können.
Die derart erfindungsgemäß hergestellten Produkte lassen sich in der Automobilindustrie, in der Luftfahrtindustrie, im Apparate- und Maschinenbau, in der Möbelindustrie, im Bauwesen, für Haushaltsgeräte, Elektrogeräte, Meßgeräte, Kontrolleinrichtungen, Prüfeinrichtungen, Konstruktionselemente, Gehäuse, Verkleidungen, Regale, Gestelle, Rahmen, Raumteiler, Trennwände, Verblendungen, Beleuchtungskörper, Leitplanken, Heizkörper- oder Zaunelemente sowie Kleinteile, insbesondere für Karosserieteile bzw. Karosserien, verwenden.
Fig. 1 zeigt ein Fließbild, welches ein mögliches von mehreren Prinzipien der separaten Aluminium-Abscheidung schematisch darstellt.
Das erfindungsgemäße Phosphatierverfahren hat gegenüber bisher beschriebenen und praktizierten Verfahren den Vorteil, daß der Kryolith oder/und verwandte Fällungsprodukte enthaltende Schlamm weitgehend in einer gesonderten Fällungszone oder in einem gesonderten Fällungsbehälter anfällt und von dort entsorgt werden kann. Außerdem ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, unterschiedliche metallische Substrate in einem Mix zu behandeln bzw. vorzubehandeln, ohne daß es zu Beeinträchtigungen der Schichtbildung z. B. auf Stahl kommt. Aufgrund der verringerten Gehalte an freiem Fluorid in der Phosphatierungslösung tritt auch ein geringerer Beizangriff auf Aluminium-haltigen Oberflächen auf, der auch eine entsprechend geringere Schlammbildung bedingt. Außerdem konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sichergestellt werden, daß aufgrund nur noch weniger auf der phosphatierten Oberfläche mitgefällter und abgelagerter Partikel nach der anschließenden Lackierung keine störenden Markierungen wie z. B. Rauheit, Schlierenbildung bzw. sonstige Ungleichmäßigkeiten erkennbar waren.
Es war überraschend, daß sich weitgehend stabile Badverhältnisse in Bezug auf den Gehalt an freiem Fluorid und an Aluminium im Phosphatierungsbad sowie in der gesonderten Zone bzw. im Fällungsbehälter trotz der sehr unterschiedlichen Konzentrationen dieser Gehalte verwirklichen ließen.
Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Beispiel
Um die geeigneten Fällungsbedingungen für Aluminium-haltige Phosphatierungslösungen in einem erfindungsgemäßen Phosphatierbad zu ermitteln, wurden folgende Versuche durchgeführt. Hierbei wurden vor allem die Einflüsse der Konzentrationen von freiem Fluorid, Natrium sowie komplex gebundenem Fluorid auf die Geschwindigkeit der Aluminiumfällung untersucht.
1. Versuchsdesign
Um eventuell existierende Wechselwirkungen der signifikanten Parameter besser erkennen zu können, wurde eine Computer-unterstützte Versuchsplanung herangezogen. Verwendet wurde das Programm Stavex 4.3.
2. Analysengeräte
Fluoridmessung: Orion Model 960 mit Ionen-selktiver Elektrode
Aluminium: ICP.
Aus p.a.-Chemikalien wurde eine Standardphosphatierungslösung mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
Zn: 1,5 g/l
Mn: 1,0 g/l
Ni: 1,0 g/l
P2O5: 14,0 g/l
NO3: 3,0 g/l
SiF6: 1,0 g/l
FS: 2,0 Freie Säure.
Ausgehend von dieser Lösung wurden Ionen von SiF6 und Na sowie der Anteil des freien Fluorides in weiteren Ansätzen variiert.
3. Praktische Durchführung
Es wurden 0,5 l der oben beschriebenen Phosphatierungslösung in einen Kunststoffbecher gefüllt, und mit einer 24%-igen H2SiF6-Lösung wurde der ggf. gewünschte höhere Gehalt an Silikofluorid eingestellt, wobei die Korrektur des Gehaltes an Freier Säure mit einem NaOH-Zusatz vorgenommen wurde. Der Na- Gehalt wurde mittels NaNO3, der entsprechende Gehalt an freiem Fluorid wurde mittels einer verdünnten Ammoniumbifluorid-Lösung eingestellt. Nun wurden mit einer verdünnten Aluminiumnitrat-Lösung 20 mg/l Aluminium dem Bad zugegeben. Nach 0, 15, 30 und 60 Minuten wurde das freie Fluorid gemessen, und es wurde eine Probe der Lösung zwecks Aluminiumbestimmung gezogen.
Um eine Nachfällung des Aluminiums in der gezogenen Probe zu verhindern, wurde wie folgt vorgegangen: 5 ml der mittels Membranfilter filtrierten Probe wurden in eine stark salzsaure VE-Wasser-Lösung gegeben und mit VE-Wasser auf 50 ml aufgefüllt. Diese Lösung wurde mittels ICP auf ihren Aluminiumgehalt untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Beim Versuch 1 zeigte sich über die Zeit von 5 Tagen keine Ausfällung des Aluminiums. Bei den Versuchen 4, 8 und 15 ergab sich eine drastische Verminderung des Aluminiumgehalts sogar innerhalb von 15 Minuten. Erhöhte Alkaligehalte sind in Verbindung mit erhöhten Gehalten an freiem Fluorid zu bevorzugen. SiF6 wurde wegen der Stabilität der Phosphatierungslösung und für die Verwendbarkeit für einen Mix verschiedenartiger metallischer Oberflächen, insbesondere für die Vermeidung der Stippenbildung auf verzinkten oder Zink-haltigen Oberflächen, zugegeben.
Nach Auswertung der in Beispiel 1 gefundenen Werte läßt sich folgende beispielhafte Berechnung durchführen:
4. Beispielhafte Berechnung der Volumenströme bzw. des Reaktionsbehälters
Phosphatierbad 200 m3
Teilstrom zur Fällung in einem Fällungsbehälter 100 m3
Eintrag Al pro Stunde 10 ppm
Dieser Eintrag entspricht ca. 40 Karossen pro Stunde mit 50% Aluminium- Oberflächenanteil und einem Beizangriff von ca. 1 g/m2 während der Kontaktzeit.
Berechnungsformel für die stationäre Konzentration des Aluminiums in der Phosphatierungslösung:
Al(ppm) = (((200 m3 - Teilstrom) . konz. Al in ppm nach 1 h + (Teilstrom . Rest Al in ppm nach Fällung))/200) + Al in ppm aus Eintrag über Beizangriff/h.
Hieraus wurde geschlossen, daß es nötig ist, daß der zu behandelnde Volumenstrom mindestens 0,5 Beckenvolumina pro Stunde beträgt, um einen genügend hohen Anteil an gelöstem Aluminium erfassen zu können. Dies ergibt bei einer durchschnittlichen Verweilzeit von 30 min ein Volumen des Reaktionsbeckens von 50 m3. Ein Restgehalt an Aluminium im Auslauf des Behandlungsbecken von ca. 5 ppm ergibt einen theoretischen stationären Gehalt an Aluminium im Behandlungsbad von ca. 25 ppm. Da aber auch im Behandlungsbad (siehe z. B. Versuch 3 aus Tabelle 1) mit einer teilweisen Fällung des Aluminiums zu rechnen ist, wird sich der tatsächliche Gehalt an gelöstem Aluminium auf einen tieferen Wert einstellen: Ca. 20% der gesamten Fällungsprodukte treten im Phosphatierbad auf und ergaben ca. 20 ppm Al-Gehalt in der Phosphatierungslösung des Bades im stationären Zusand. Ca. 80% der gesamten Fällungsprodukte fielen im Fällungsbehälter aus.

Claims (13)

1. Verfahren zur Behandlung oder zur Vorbehandlung von Teilen, Profilen, Bändern oder Drähten mit Oberflächen von Aluminium bzw. Aluminium-haltigen Legierungen - ggfs. in Anwesenheit von Oberflächen von weiteren Metallen bzw. Legierungen - mit einer Fluorid und Phosphat enthaltenden sauren wässerigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorid zumindest teilweise als freies Fluorid in der Lösung vorliegt und daß die Gehalte im Bad der Phosphatierungslösung
an freiem Fluorid im Konzentrationsbereich von 5 bis 500 mg/l Ffrei und
an Aluminium im Konzentrationsbereich kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen (einschließlich komplexgebundenem Al)
gehalten werden, indem steigende Aluminium-Gehalte in einem Fällungsbehälter außerhalb des Phosphatierungsbades unter Zirkulation der Phosphatierungslösung vom Phosphatierungsbad zum Fällungsbehälter und zurück auf Gehalte kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen im Bad abgesenkt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch abgewandelt, daß steigende Gehalte an Aluminium in der Phosphatierungslösung in einer gesonderten Zone des Phosphatierungsbades auf Gehalte kleiner oder gleich 100 mg/l Al-Ionen abgesenkt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter oder in der gesonderten Zone des Bades durch Zugabe von Alkali-Ionen, Fluorid- Komplexe oder/und Fluorid-Ionen Aluminium in der Phosphatierungslösung gefällt wird, insbesondere mit Na- oder K-Ionen oder mit mindestens einem leicht dissoziierenden Fluorid wie z. B. NaF, NH4F, NaHF2 bzw. KF.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Alkali-Ionen im Bad in einem Konzentrationsbereich von 1 bis 20 g/l gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an freiem Fluorid im Fällungsbehälter oder in der gesonderten Zone des Badbehälters 5 bis 500 mg/l freies Fluorid beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Phosphatierungslösung im Fällungsbehälter oder in der gesonderten Fällungszone bis zu 1 h beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden bzw. vorzubehandelnden Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte vor dem Beizen/Phosphatieren gereinigt, gespült und ggf. getrennt von den Spül- und Reinigungsstufen mit einer Aktivierungslösung, z. B. auf Basis von kolloidal verteiltem Titanphosphat in Kontakt gebracht werden.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten bzw. vorbehandelten Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte nach dem Beizen/Phosphatieren gespült oder/und passiviert werden, insbesondere mit einer Passivierungslösung auf Basis einer Chromat-haltigen Verbindung, Titanfluorid, Zirkonfluorid, Silan, selbst organisierender Moleküle z. B. auf Basis Phosphonat, in Lösungsmittel löslichem oder/und dispergierbarem Polymer, löslicher Seltenerdverbindung - insbesondere löslicher Cer-haltiger Verbindung, wobei der Begriff Seltenerdelement auch Scandium, Yttrium und Lanthan umfassen soll.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten bzw. vorbehandelten oder/und passivierten Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte nach dem Beizen/Phosphatieren bzw. nach dem Passivieren getrocknet werden.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällung des Aluminiums unter Normaldruck und bei einer Temperatur im Bereich von der Raumtemperatur bis 70°C erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der Konversions- bzw. Passivierungsschicht unter Normaldruck und bei einer Temperatur von der Raumtemperatur bis 70°C erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten bzw. vorbehandelten oder/und passivierten Teile, Profile, Bänder oder/und Drähte mit einem Lack, mit einer andersartigen organischen Beschichtung, mit einer Folie oder/und mit einer Klebstoffschicht beschichtet, ggf. bedruckt und ggf. umgeformt werden, wobei die derart beschichteten Metallteile zusätzlich mit anderen Teilen zusammengeklebt, zusammengeschweißt oder/und anderweitig miteinander verbunden werden können.
13. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 hergestellten Produkte in der Automobilindustrie, in der Luftfahrtindustrie, im Apparate- und Maschinenbau, in der Möbelindustrie, im Bauwesen, für Haushaltsgeräte, Elektrogeräte, Meßgeräte, Kontrolleinrichtungen, Prüfeinrichtungen, Konstruktionselemente, Gehäuse, Verkleidungen, Regale, Gestelle, Rahmen, Raumteiler, Trennwände, Verblendungen, Beleuchtungskörper, Leitplanken, Heizkörper- oder Zaunelemente sowie Kleinteile, insbesondere für Karosserieteile bzw. Karosserien.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8349092B2 (en) 2002-07-10 2013-01-08 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces
EP3929316A1 (de) * 2020-06-22 2021-12-29 Möller Chemie GmbH & Co. KG Verfahren zur regeneration einer erschöpften, schwefelsäure enthaltenden behandlungslösung aus der aluminiumveredelung

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004521187A (ja) 2001-02-16 2004-07-15 ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン 多金属物品を処理する方法
US6793738B2 (en) * 2002-03-28 2004-09-21 General Electric Company Method for processing acid treatment solution, solution processed thereby, and method for treating articles therewith
DE102010030697A1 (de) 2010-06-30 2012-01-05 Henkel Ag & Co. Kgaa Verfahren zur selektiven Phosphatierung einer Verbundmetallkonstruktion
CN102094195B (zh) * 2011-01-14 2012-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种金属材料表面的磷化处理方法
EP2915903B1 (de) * 2014-03-05 2018-02-21 The Boeing Company Chromfreie Umwandlungsbeschichtung
KR20200053533A (ko) * 2017-09-14 2020-05-18 케메탈 게엠베하 알루미늄 재료, 특히 알루미늄 휠을 예비처리하는 방법
JP7394761B2 (ja) * 2017-12-12 2023-12-08 ケメタル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング クリオライトを含有する析出物を除去するためのホウ酸を含まない組成物

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5200000A (en) * 1989-01-31 1993-04-06 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Phosphate treatment solution for composite structures and method for treatment
KR100197145B1 (ko) * 1989-12-19 1999-06-15 후지이 히로시 금속표면의 인산아연 처리방법
JPH07100870B2 (ja) * 1990-04-24 1995-11-01 日本ペイント株式会社 金属表面のリン酸亜鉛皮膜処理方法
JP2794013B2 (ja) * 1990-10-24 1998-09-03 日本パーカライジング株式会社 鉄―アルミニウム系金属板金構成体用リン酸塩化成処理液
JPH07173643A (ja) * 1993-12-21 1995-07-11 Mazda Motor Corp 金属表面の燐酸塩処理方法及び処理液

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8349092B2 (en) 2002-07-10 2013-01-08 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces
EP3929316A1 (de) * 2020-06-22 2021-12-29 Möller Chemie GmbH & Co. KG Verfahren zur regeneration einer erschöpften, schwefelsäure enthaltenden behandlungslösung aus der aluminiumveredelung

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