用于处理金属构件的工艺设备以及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于处理金属构件(1)、尤其是镁构件的工艺设备，在处理工艺期间，将金属构件浸润在具有导电的处理液的浸润池(3)中。根据本发明专利技术，为工艺设备分配至少一个清洁电极(5)，该清洁电极可在金属构件(1)的处理工艺之前/之后/期间被浸入浸润池(3)中。艺之前/之后/期间被浸入浸润池(3)中。艺之前/之后/期间被浸入浸润池(3)中。

【技术实现步骤摘要】
用于处理金属构件的工艺设备以及方法


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于处理金属构件的工艺设备以及一种根据权利要求10所述的用于处理金属构件的方法。

技术介绍

[0002]轻质金属工件的应用是跨行业普遍的。特别是在汽车制造业中，例如可以由轻质金属构件和钢构件的混合结构制造车辆车身，以实现重量降低。例如，作为轻质金属可以使用铝或镁材料或其合金。
[0003]在批量生产中，车辆车身经过批量喷漆过程。在批量喷漆过程中，尤其是在钝化步骤中预处理车辆车身。相应地，首先进行车辆车身的去脂、研磨和/或酸洗。随后，由此被清洁的车辆车身被浸入具有钝化液的浸润池中并且紧接着进行烘干。在继续的工艺流程中，车身经受KTL浸渍方法，在KTL浸渍方法中利用KTL漆涂覆车辆车身。
[0004]就此而言，在处理镁构件的情况中存在以下特点。在浸润池中存在于涂覆液中的或作为残留物/杂质存在的含铁的杂质或镍、铜和/或钴杂质，与镁构件的易氧化的镁表面相互作用，确切地说如下作用：
[0005]Fe
2+/3+
/Ni
n+
/Cu
n+
/Co
n+
/Pb
n+
/Ag
+
等+Mg
→
Mg
2+
+Fe/Ni/Cu
[0006]/Co/Pb/Ag
[0007]也就是说，更稳定/更不活跃/更贵(edler)的杂质金属(元素周期表中所有金属(除了锂、钙)都比镁更稳定)与金属镁接触而被还原(Me
n+
+ne
‑
→
Me)，而镁被氧化(Me
→
Me
2+
+2e
‑
)。原因是电化学的电压序列和伽伐尼/电镀原理。
[0008]在电化学的电压序列中，镁合金是最不稳定的结构金属。这意味着，镁非常容易被接触腐蚀。由此，在与任意其他在汽车制造业中使用的金属接触时，镁都是牺牲性阳极(也就是说，镁为了有利于更稳定的接触金属而溶解)。
[0009]腐蚀速度或腐蚀速率kr与吉布斯自由能G(G与电化学的电压序列的电势差U直接成比例)指数型地相关。与也就是说，随着电势差的增大，镁的腐蚀速率指数型地升高。在电化学的电压序列中，在镁与铁之间有1.9V。
[0010]然而，不仅当两个宏观的金属构件在存在电解液的情况下相互连接时，而且当更稳定的金属颗粒或粉末在生产过程中被带入到镁构件中或上时，都出现接触腐蚀。在用于制造镁构件的复杂的技术链(熔液制备、浇铸、成型和变形、可能的轧制，等等)中，这是不可避免的。在用于加工镁材料的大部分工艺步骤中，存在以工具/模具模/轧辊的形式的铁，这导致，铁颗粒嵌入镁中。
[0011]在此，镁具有对于这种铁杂质相对低的容差等级。在多种技术合金中，容差等级低于50ppm(更好的话甚至＜25ppm)。在超过该容差等级时，引起腐蚀速率的指数级升高。
[0012]尤其是在贱金属中，这种效应尤其重要。通常在车身结构中使用的金属中的大部分通常是比镁或镁合金更稳定的金属。因为这种更稳定的金属不易与例如铁颗粒/铁离子或其它杂质反应，因此目前为止对于这种传统的、更稳定的金属的涂覆效果来说，在涂覆池
中小份额的杂质是无关紧要的。
[0013]在该背景下，尤其是镁构件具有以下缺点：在浸润池中微小份额的杂质(Fe、Ni、Cu、Co、Pb、Ag等，例如也在ppm的范围内)已经在处理工艺中导致，由Fe/Ni/Cu/Pb/Ag等形成的贵金属的析出膜沉积在镁构件的表面上(根据伽伐尼原理)，这导致在出厂之前加强的接触腐蚀。此外，可能产生不期望的表面反应产物，这种表面反应产物阻碍或甚至防止形成期望的覆盖层。由此，不能实现所需的保护作用，因此在最坏的情况中使得涂覆失效。
[0014]从DE 10 2014 005 444 A1概括地已知一种用于钝化金属表面的方法。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的在于，提供一种工艺设备以及方法，借助于该工艺设备和方法可以与现有技术相比提高在轻金属构件、尤其是由镁材料或镁合金制成的轻质金属构件中的涂覆效果。
[0016]该目的通过权利要求1或10所述的特征实现。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选的改进方案。
[0017]本专利技术总地涉及一种用于处理金属构件、尤其是镁构件的工艺设备/处理设备，在处理工艺中，将金属构件浸润在具有导电的处理液的浸润池/浸渍池中。根据权利要求1的特征部分所述的特征，为工艺设备分配至少一个清洁电极，该清洁电极可被浸入浸润池中。清洁电极的电极电势(也称为电化学电势)设定成低于处于浸润池中的杂质金属的电势。通过这种方式，可以进行电镀式的清洁工艺，在该电镀式的清洁工艺中，溶解在处理液中的杂质金属的金属离子在形成金属析出膜的情况下沉积在清洁电极的表面上。
[0018]在一种优选的实施变型方案中，清洁工艺可以设计成无源的工艺，在该无源工艺中，清洁电极是不被通电的清洁阳极。清洁阳极比处于浸润池中的杂质金属更不稳定/更加活跃/更贱(unedler)，也就是说具有更低的电化学电势，从而杂质金属的金属离子在金属的状态中在清洁阳极的不稳定的表面上析出。
[0019]因此，本专利技术总地包括应用可重复使用的牺牲性阳极(以下也一般地称为清洁电极)，牺牲性阳极用于清洁盆和涂覆液，以使得可以在涂覆工艺之前除去杂质。在理想情况中，牺牲性阳极应是不稳定的并且因此由非合金的镁或镁合金(例如MgAlZn)制成。当牺牲性阳极实施成具有尽可能大的表面时，牺牲性阳极是尤其有效的。这一方面可以在结构上实现(例如金属丝网、笼、折叠的板、复杂的铸造形状，等)，或者例如通过在使用在涂覆盆中使用之前借助于喷砂使表面粗糙化来实现。表面越大，提供给杂质的反应面就越大，并且因此可以更快速且有效地借助于利用杂质的电镀效应对盆和涂覆液进行清洁。如果牺牲性阳极的表面完全被反应产物覆盖，则可以重新借助于喷砂或刷除等对该牺牲性阳极进行清洁并再次使用。这种过程应一直重复，直至可以确定在牺牲性阳极处不再有贵的沉积产物，并且因此可以认为涂覆盆已被清洁完成。为了加速清洁反应，可设想，当应用在涂覆盆中时持续加热牺牲性阳极或在使用之前重复地从外部加热，以由此加速化学反应。根据阿伦尼乌斯原理，温度提高10℃，反应速率加倍。
[0020]在一个实施例中，可以将由镁制成的牺牲性阳极(以下也一般地称为清洁电极)插入被污染的浸润池中。镁合金相对于更稳定的杂质金属非常敏感，即，例如在浸润池中几个ppm的Fe或Fe离子已经足够在出厂前导致显著的腐蚀效果恶化。杂质部分地从化学药剂供
应商处就已经引入了，这是因为例如化学试剂NaCl在多种情况中仅仅能以99.9％的纯度提供，并且总是包含少量ppm的更稳定的杂质元素。
[0021]一旦更不稳定的牺牲性阳极与电解的处理液接触，根据电镀原理，就使与牺牲性阳极相比更稳定的、溶解的金属杂质直接在镁牺牲性阳极上以金属的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理金属构件(1)、尤其是镁构件的工艺设备，在处理工艺期间，将金属构件浸入具有导电的处理液的浸润池(3)中，其特征在于，为工艺设备分配至少一个清洁电极(5)，所述清洁电极能在金属构件(1)的处理工艺之前/之后/期间被浸入浸润池(3)中，清洁电极(5)的电极电势设定成低于处于浸润池(3)中的杂质金属或其阴离子的电化学电势，从而在电镀式的清洁工艺中，包含在处理液中的杂质金属的金属离子在形成含金属的析出膜(7)的情况下沉积在清洁电极(5)的表面上。2.根据权利要求1所述的工艺设备，其特征在于，顺序地、也就是说在工艺技术上先后进行清洁工艺和处理工艺，并且当在之前的处理工艺中处理的金属构件(1)从浸润池(3)中取出时，才将清洁电极(5)浸入浸润池(3)中。3.根据权利要求1所述的工艺设备，其特征在于，同时进行清洁工艺和处理工艺，从而清洁电极(5)在处理工艺期间也保持浸在浸润池(3)中，尤其是，清洁电极(5)的电极电势设定成低于待处理的金属构件(1)的电化学电势，从而杂质金属的金属离子优先在清洁电极(5)上析出，而不是在金属构件(1)上析出。4.根据上述权利要求中任一项所述的工艺设备，其特征在于，清洁工艺设计成无源的工艺，在其中，清洁电极(5)是不被供电的清洁阳极，清洁阳极比待处理的金属构件(1)更不稳定，也就是说具有低的电化学电势，从而杂质金属的金属离子能在清洁阳极(5)的不稳定的表面上析出。5.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺设备，其特征在于，清洁工艺设计成有源的工艺，在其中，清洁电极(5)与电荷源(15)相连接，电荷源向清洁电...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：