Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von metallischen Bauteilen, bei dem die Uberschleppung wasserlöslicher Phosphate aus einer sauren Passivierung, die Wasser gelöste Phosphate als Aktivkomponente aufweist und insbesondere eine Phosphatierung sein kann, in die Behandlungsstufe der Tauchlackierung effektiv vermieden wird. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Bauteil mittels Fördergestell durch sämtliche Behandlungsstufen der Vorbehandlungslinie geführt und das Transportpaar bestehend aus Bauteil und Fördergestell erst nach der Tauchlackierung und für die Übergabe des vorbehandelten Bauteils an die Einbrennstufe getrennt, und das Fördergestell damit für die erneute Aufnahme eines vorzubehandelnden Bauteils freigegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, dass das Transportpaar bestehend aus Bauteil und Fördergestell vor der Tauchlackierung und unmittelbar nach der sauren Passivierung durch eine dazwischenliegenden Behandlungsstufe geführt und dabei zumindest der Teil der Fördergestelle, der zuvor in der sauren Passivierung mit der wässrigen Behandlungslösung enthaltend wasserlösliche Phosphate in Kontakt gebracht worden war, nunmehr mit einem sauren wässrigen Mittel enthaltend wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Cr(lll) und/oder AI in einer Gesamtmenge von mindestens 0, 1 g/kg bezogen auf das Mittel in Kontakt gebracht wird.

Die korrosionsschützende Vorbehandlung von metallischen Bauteilen, insbesondere bestehend aus den Werkstoffen Zink, Eisen, Stahl, verzinktem Stahl und/oder Aluminium, in einer Prozessfolge umfassend eine saure Passivierung auf Basis wasserlöslicher Phosphate gefolgt von einer Tauchlackierung ist im Stand der Technik seit Jahrzehnten etabliert. Die saure Passivierung kann dabei die Ausbildung einer kristallinen Phosphatschicht entsprechend der EP 2503025 oder lediglich die Ausbildung eines amorphen Phosphat-haltigen Überzuges, beispielsweise im Rahmen einer Zirkonphosphatierung entsprechend der EP 2215285, bewirken. Die derart passivierten metallischen Bauteile werden üblicherweise nach einer Spüle umgehend in die Behandlungsstufe der Tauchlackierung überführt. Die der Passivierung und der nachfolgenden Tauchlackierung zwischengeschaltete Spüle dient allein dem Zweck, die im auf dem Bauteil anhaftende Nassfilm enthaltenden Aktivkomponenten der Passivierung zur Einstellung einer reproduzierbaren Oberfläche zu entfernen, ggf. in die vorherige Behandlungstufe zu rezyklieren und die Überschleppung derselben in die Tauchlackierung - sogenanntes„Dragover" - zu minimieren. Gerade mit der Überschleppung von Aktivkomponenten aus in der Prozessfolge vorrangigen Behandlungsstufen in die Tauchlackierung sind häufig Probleme verbunden, da über die Stabilität des Tauchbades und dessen Zusammensetzung unmittelbar sowohl die Güte und Reproduzierbarkeit der Tauchlackierung als auch die Prozessführung beim Einbrennen des Lackes nachteilig beeinflusst sein kann. Dies gilt insbesondere für die Überschleppung von gelösten Phosphaten, die in der Tauchlackierung zum einen die Abscheidecharakteristik der dispergierten Lackbestandteile beeinflussen können, insbesondere bei elektrophoretischen Tauchlacken, und zum anderen die Effektivkonzentration essentieller Katalysatoren / Vernetzer auf Basis ausgewählter Schwermetalle für die spätere Aushärtung des Tauchlackes durch Ausfällungsreaktionen herabgesetzt sein kann. Eine Überschleppung von gelösten Phosphaten kann ursächlich für erhöhte Einbrenntemperaturen des Tauchlackes sein. Erhöhte Einbrenntemperaturen bei Überschleppung von gelösten Phosphaten können insbesondere für Tauchlacke beobachtet werden, die neben dem dispergierten Harz wasserslösliche Salze von Yttrium und/oder Bismut enthalten. Obwohl die Überschleppung von gelösten Phosphaten in derartigen Vorbehandlungslinien durch ein Kaskade von Zwischenspülen gut kontrolliert werden kann, ist das Phänomen der Überschleppung bei solchen Anlagentypen bisher nicht vollständig eliminierbar, bei denen die vorzubehandelnden Bauteil mittels Fördergestell durch sämtliche Behandlungsstufen einer zuvor beschriebenen Vorbehandlungslinie geführt werden, ehe das nasschemisch vorbehandelte Bauteil vom Fördergestell getrennt und für die Einbrennstufe, die das Trocknen, Verfilmen und Aushärten des Tauchlackes vorsieht, bereitgestellt wird, während das freigegebene Fördergestell ein weiteres vorzu behandelnd es Bauteil aufnimmt, um es erneut durch sämtliche Behandlungstufen zu führen. Dieser Vorgang wird im Betrieb einer Vorbehandlungslinie sooft wiederholt, bis alle Bauteile der Serie vorbehandelt sind oder eine Wartung der Fördergestelle zu erfolgen hat, indem diese vom anhaftenden Lackkoagulat mechanisch befreit werden ehe sie wieder zur Aufnahme der vorzubehandelnden Bauteile eingesetzt werden. In derartigen Anlagen zeigt sich, dass im Wartungsintervall der Fördergestelle die Überschleppung von gelösten Phosphaten nahezu stetig ansteigt und so Nachteile durch höhere Einbrenntemperaturen des Tauchlackes trotz vorhandener Zwischenspülen auf Kosten der Wirtschaftlichkeit einer solchen Vorbehandlungslinie nur über sehr kurze Wartungsintervalle der Fördergestelle überwunden werden können. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Wirtschaftlichkeit eines solchen Verfahrens zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von Bauteilen in Serie zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst in einem Verfahren zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von metallischen Bauteilen in Serie umfassend zumindest eine saure Passivierung auf Basis einer gelöste Phosphate enthaltenden wässrigen Behandlungslösung und eine Tauchlackierung jeweils als nasschemische Behandlungsstufen, wobei die Behandlungsstufe der Tauchlackierung stets derjenigen der sauren Passivierung in der Prozessfolge zur korrosionsschützenden Vorbehandlung nachfolgt, bei dem jedes vorzubehandelnde Bauteil der Serie von einem Fördergestell aufgenommen, sodann das Transportpaar bestehend aus Bauteil und Fördergestell durch die nasschemischen Behandlungsstufen entsprechend der Prozessfolge geführt und das Transportpaar erst nach der letzten Behandlungsstufe voneinander getrennt und ein vorbehandeltes Bauteil ausgeschleust wird, und anschließend das auf diese Weise freigegebene Fördergestell ein nächstes vorzubehandelndes Bauteil der Serie aufnimmt, um die Prozessfolge zum Zwecke der korrosionsschützenden Vorbehandlung dieses Bauteils erneut zu durchlaufen, wobei das Fördergestell die Prozessfolge so oft durchläuft, wie es erforderlich ist, die Vielzahl der Bauteile korrosionsschützend vorzubehandeln, und wobei zumindest ein Teil eines jeden Fördergestelles in den nasschemischen Behandlungsstufen sowohl mit der sauren Passivierung als auch der Tauchlackierung in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportpaar vor der Tauchlackierung und unmittelbar nach der sauren Passivierung durch eine dazwischenliegenden nasschemische Behandlungsstufe zur Konditionierung geführt wird, in der ein In- Kontakt-Bringen zumindest desjenigen Teils des Fördergestells mit einem sauren wässrigen Mittel enthaltend wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti, Cr(lll) und/oder AI in einer Gesamtmenge von mindestens 0, 1 g/kg bezogen auf das Mittel vollzogen wird, der zuvor in der sauren Passivierung mit der wässrigen Behandlungslösung enthaltend gelöste Phosphate in Kontakt gebracht worden war.

In einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren werden die metallischen Bauteile korrosionsschützend vorbehandelt, während die Überschleppung von gelöstem Phosphat aus der sauren Passivierung in die Tauchlackierung über die Fördergestelle effektiv unterdrückt wird. Da die Tauchlackierung je Fördergestell im erfindungsgemäßen Verfahren wiederholt durchfahren wird, baut sich auf den Bereichen des Fördergestells, die wiederholt in Kontakt mit dem Tauchlack treten, ohne nachfolgend eingebrannt zu werden, ein Lackkoagulat in beträchtlicher Schichtdicke auf. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aufnahmekapazität des anhaftenden Lackkoagulats für gelöstes Phosphat jedoch minimiert, indem die Fördergestelle zusammen mit dem Bauteil durch die nasschemische Behandlungsstufe zur Konditionierung geführt werden. Hierdurch wird bewirkt, dass das am Fördergestell anhaftende Lackkoagulat zwar gelöstes Phosphat aufnimmt, dieses in der nachfolgenden nasschemischen Behandlungsstufe zur Konditionierung jedoch nahezu vollständig durch Ausfällung schwerlöslicher Phosphate immobilisiert wird. Das derart immobilisierte Phosphat wird in der nachfolgenden Tauchlackierung nicht freigesetzt. Damit wird die aufgrund der Fördergestelle üblicherweise hervorgerufene Überschleppung von gelösten Phosphaten erheblich reduziert, so dass Qualität und Güte der Tauchlackierung im Verlauf der Vorbehandlung von Bauteilen in Serie keine Verschlechterung erfahren und/oder die Einbrenntemperatur des Lackes aufgrund der Präzipitation von Vernetzungskatalysatoren wie Ytrrium und/oder Bismut nicht erhöht werden muss.

Eine Vorbehandlung in Serie gemäß der vorliegenden Erfindung liegt vor, wenn eine Vielzahl von metallischen Bauteilen die nasschemischen Behandlungsstufender Prozessfolge zur korrosionsschützende Vorbehandlung durchläuft, wobei jedes Bauteil die einzelnen Behandlungsstufen der Prozessfolge zeitlich voneinander versetzt durchläuft.

Ein metallisches Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt vor, wenn das Bauteil zumindest teilweise zusammengesetzt ist aus mindestens einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Zink, Eisen, Aluminium sowie aus den jeweiligen Legierungen, insofern die vorgenannten Elemente jeweils den Hauptlegierungsbestandteil mit mehr als 50 at.-% bilden, sowie aus verzinktem Stahl.

Eine saure Passivierung im Sinne der vorliegenden Erfindung kennzeichnet eine nasschemische Behandlungsstufe, in deren Verlauf ein passivierender Überzug enthaltend Phosphat gebildet wird. Zu diesem Zweck beruht die saure Passivierung auf einem wässrigen Mittel mit einem pH-Wert unterhalb von 7 enthaltend gelöstes Phosphat, wobei gelöstes Phosphat in Wasser in Form von hydratisierten Verbindungen vorliegt, die eine Quelle für Phosphat-Ionen darstellen.

Eine Tauchlackierung im Sinne der vorliegenden Erfindung kennzeichnet eine nasschemische Behandlungsstufe, in deren Verlauf ein aushärtbares Lackkoagulat auf dem metallischen Bauteil abgeschieden wird, das in einer nachfolgenden Behandlungsstufe durch Einbrennen verfilmt und ausgehärtet wird. Zu diesem Zweck beruht die Tauchlackierung auf einem wässrigen Mittel enthaltend zumindest ein dispergiertes organisches Harz in einer Menge von zumindest 1 Gew.-% bezogen auf das wässrige Mittel. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Tauchlack elektrophoretisch abscheidbar, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform durch Anlegen eines Stromes, bei dem das metallische Bauteil als Kathode geschaltet ist. In letzterem Fall handelt es sich um eine kathodische Tauchlackierung, bei der eine alkalische pH-Verschiebung an der Grenzfläche zum metallischen Bauteil die Koagulation der dispergierten Harz-Partikel und so die Schichtbildung auf dem Bauteil herbeiführt. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere das Lackkoagulat von kathodischen Tauchlacken die Aufnahme von gelöstem Phosphat begünstigt. Möglicherweise ist hier das positive Zeta-Potential der Harz-Partikel bzw. die positive Ladungsdichte im Polymer verantwortlich für die vergleichsweise hohe Aufnahmekapazität und die damit verstärkte Tendenz gelöstes Phosphat in die Tauchlackierung über das dem Fördergestell anhaftende Lackkoagulat zu überschleppen.

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt die bevorzugte Tauchlackierung eine kathodische Tauchlackierung dar, wobei neben dem dispergierten Harz vorzugsweise zumindest eine wasserlösliche Verbindung des Elements Bismut und/oder Yttrium enthalten ist. Gerade diese Elemente neigen dazu in Gegenwart von gelösten Phosphat, schwerlösliche Salze zu bilden, so dass das Ergebnis einer derartigen Tauchlackierung in besonderem Maße von der Überschleppung gelöster Phosphate abhängig ist.

Eine Prozessfolge zur korrosionsschützenden Vorbehandlung umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung eine vorgegebene Abfolge nasschemischer Behandlungsstufen von der Aufnahme des vorzubehandelnden Bauteils durch das Fördergestell bis zur Entnahme des nunmehr vorbehandelten Bauteils zum Zwecke der Übergabe an die Einbrennstufe, wobei jede einzelne nasschemische Behandlungsstufe ein In-Kontakt-Bringen des Bauteils und zumindest Teile des Fördergestelles mit einem wässrigen Mittel vorsieht.

Ein Fördergestell im Sinne der vorliegenden Erfindung kennzeichnet ein Gestell zum Transport der Bauteile durch sämtliche räumlich voneinander getrennte nasschemische Behandlungsstufen entsprechend der erfindungsgemäßen Prozessfolge. Das Gestell kann jede beliebige räumliche Ausgestaltung annehmen, die es erlaubt das Bauteil aufzunehmen und zu transportieren. Fördergestell und vorzubehandelndes Bauteil bilden für die Dauer der Prozessfolge ein Transportpaar. Ist die Prozessfolge beendet, wird das vorbehandelte Bauteil entnommen und für die Einbrennstufe bereitgestellt („Ausschleusen"); das Fördergestell ist, sobald das vorbehandelte Bauteil entnommen wurde, wieder freigegeben und kann ein weiteres vorzubehandelndes Bauteil aufnehmen. Üblicherweise ist es aus Gründen der Verfahrensökonomie bevorzugt, wenn zur quasikontinuierlichen Behandlung einer Vielzahl von Bauteilen in Serie auch eine Vielzahl von Fördergestellen eingesetzt wird, vorzugsweise entspricht die Anzahl der Fördergestelle mindestens der Anzahl an nasschemischen Behandlungsstufen.

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das saure wässrige Mittel zur Konditionierung wasserlösliche Verbindungen des Elements Aluminium, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,2 g/kg berechnet als AI bezogen auf das Mittel.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das saure wässrige Mittel zur Konditionierung wasserlösliche Verbindungen der Elemente Zr, Ti und/oder Cr(lll) in einer Gesamtmenge von mindestens 0,2 g/kg, vorzugsweise von zumindest 0,4 g/kg berechnet als Gewichtsanteil dieser Elemente bezogen auf das Mittel. Insbesondere ist bevorzugt ist, dass das saure wässrige Mittel zur Konditionierung im Wesentlichen frei von gelösten Phosphaten ist. Dies soll bedeuten, dass weniger als 100 mg/kg, bevorzugt weniger als 50 ppm, an gelösten Phosphaten berechnet als PO4 im Mittel enthalten sind.

Verbindungen sind im Sinne der vorliegenden Erfindung „wasserlöslich", wenn ihre Löslichkeit in entionisiertem Wasser mit einer Leitfähigkeit von nicht mehr als 1 μβϋητ bei einer Temperatur von 20 °C zumindest 1 g/l beträgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der pH-Wert des sauren wässrigen Mittels größer als 3,0 und vorzugsweise kleiner als 5,0.

Weiterhin ist üblich und daher bevorzugt, dass der Behandlungsstufe der sauren Passivierung eine solche Reinigung/Entfettung als nasschemische Behandlungsstufe innerhalb der Prozessfolge zur korrosionsschützenden Vorbehandlung von Bauteilen in Serie vorausgeht, bei der das Reinigen und Entfetten auf Basis wässriger Reinigungslösungen erfolgt, deren pH Wert oberhalb von 6, vorzugsweise oberhalb von 8, insbesondere bevorzugt oberhalb von 10 liegt. Dann ist gewährleistet, dass das dem Fördergestell anhaftende Lackkoagulat und darin aufgenommene Aktivkomponenten aus der Behandlung des Fördergestells im Lackkoagulat verbleiben und nicht in die Reinigung/Entfettung abgegeben werden.

Außerdem ist es üblich und daher bevorzugt, wenn sich im erfindungsgemäßen Verfahren der Prozessfolge zur korrosionsschützenden Vorbehandlung einer Vielzahl von Bauteilen in Serie das Einbrennen des Tauchlackes zur Ausbildung einer ausgehärteten Lackierung anschließt, wobei vorzugsweise wiederum Fördergestelle, die jedoch keine solchen Fördergestelle sind, die der Prozessfolge der korrosionsschützenden Vorbehandlung zugehören, die vorbehandelten Bauteile aufnehmen und in die Einbrennstufe und ggf. nachfolgende Stufen zur weiteren Beschichtung überführen.