Verfahren und Mittel zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren und Mittel zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werk­stücke.

[0002] Metallische Werkstücke oder Gebrauchsgegenstände werden heute weitgehend im Wege der industriellen Massenfertigung in auto­matisierten Verfahren hergestellt. Die Oberflächen derartiger Metallteile, die aus Stahl, Gußeisen, Kupfer und seinen Legie­rungen, Aluminium und seinen Legierungen, Zink, Magnesium und anderen Metallen hergestellt sind, müssen meist noch einer Endbearbeitung unterworfen werden, bevor sie unmittelbar ver­trieben, bestimmungsgemäß verwendet oder in bekannten Verede­lungsverfahren weiterverarbeitet werden.

[0003] Durch Drehen, Fräsen, Gießen oder ähnliche, metallverarbeitende Verfahren hergestellte metallische Werkstücke haben häufig scharfe Schnittkanten oder Ecken oder auch rauhe oder mit Zun­derschichten überzogene Oberflächen, so daß ein Entgraten und Abrunden der Schnittkanten und Ecken, häufig auch ein Glätten oder Polieren der gesamten Oberfläche, erforderlich ist. Gerade in Verfahren der Weiterverarbeitung ist die Qualität nachfol­gend aufgebrachter Oberflächenschichten auf derartige Werk­stücke in starkem Maße davon abhängig, wie gut die metallische Oberfläche für die Aufbringung derartiger zusätzlicher, ver­ edelnder Schichten vorbereitet ist. Beispielsweise kann die galvanische Abscheidung von Metallen auf derartigen Oberflächen nur dann befriedigend verlaufen, wenn dem galvanischen Abschei­dungsprozeß eine Reinigung, Entzunderung und schleifende Bear­beitung der Oberfläche vorausgegangen ist.

[0004] Die Bearbeitung metallischer Werkstücke oder Formteile kann entweder durch manuelles mechanisches Entgraten, Schleifen, Schmirgeln, Bürsten und Polieren oder durch ein mechanisch­chemisches Bearbeitungsverfahren erfolgen. Die rein manuell­mechanische Bearbeitung von in großen Stückzahlen hergestellten metallischen Teilen, insbesondere von metallischen Kleinteilen, ist heute aus Wirtschaftlichkeitsgründen kaum noch vertretbar. Die mechanisch-chemische Bearbeitung, wie z.B. das sogenannte "Gleitschleifen" ist ein Verfahren, das in Glockenapparaten, Trommelapparaten, Vibrationsmaschinen oder Fliehkraftmaschinen vorgenommen wird. Die Werkstücke werden unter Besprühen mit speziell für das Gleitschleifen entwickelten Zusammensetzungen auf wäßriger Basis in eine gleitende Berührung mit natürlichen (Kieselsteine, Dolomit, Quarz usw.) oder synthetischen (ke­ramisch- oder kunststoffgebundener Korund, Aluminiumoxid, Si­liciumcarbid oder Borcarbid) Schleifkörpern unterschiedlichster Formen gebracht. Die Größe und äußere Form (Dreiecke, Zylinder, Sterne, Konusse, Kugeln usw.) und die Rauhigkeit der Schleif­körper ("Chips") sorgt für eine abschleifende, gegebenenfalls auch polierende Bearbeitung der Metalloberflächen. Durch ein derartiges Gleitschleifen können metallische Werkstücke und/­oder Formkörper entzundert, entgratet, geschliffen, geglättet, geglänzt und poliert werden.

[0005] Die im Zuge des Gleitschleifens verwendeten chemischen Behand­lungsmittel ("Compounds") werden in ihrer Zusammensetzung und ihrer Dosierung auf die metallischen Oberflächen abgestimmt, die gleitschleifend bearbeitet werden sollen, müssen jedoch auch Besonderheiten des speziellen Gleitschleifprozesses be­rücksichtigen. Die Hauptaufgaben derartiger Behandlungsmittel liegen darin, ein gutes Reinigungs-, Dispergier- und Schmutz­tragevermögen sicherzustellen, so daß Öl- und Fettverschmutzun­gen einemulgiert werden und der Abrieb der Schleifkörper und der Werkstücke vollständig entfernt und nicht auf den Werk­stücken abgelagert wird. Zudem sollen die Mittel eine Korrosion der metallischen Werkstücke oder Formteile verhindern und zudem die Schleifwirkung und/oder Polierwirkung während des Gleit­schleifens günstig beeinflussen. Dafür ist es erforderlich, daß die Mittel während des Schleifens die Formteile nicht mit einer Schmierschicht überziehen, die den Glanzeffekt beim Polieren der Formteile verhindern. Zudem können derartige Schleifmittel durch ihre Zusammensetzung auf die Schleifwirkung der Chips einwirken und es dadurch möglich machen, mit denselben Chips die Werkstücke zuerst zu entgraten und vorzuschleifen und, nach Wechsel des chemischen Behandlungsmittels, eine Feinbehandlung und Polierung anzuschließen.

[0006] Üblicherweise werden die Mittel so konfektioniert, daß sie in flüssiger Form konzentriert oder vorverdünnt mittels automati­sierten Pumpen dosiert werden können. Üblicherweise reagieren derartige Gleitschleifmittel in Wasser neutral bis schwach alkalisch und enthalten Kombinationen waschaktiver und korro­sionsinhibierender Substanzen.

[0007] Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten und meist rein empirisch entwickelten Produkten ist es, daß für jeden Anwendungsfall, d.h. jedes metallische Material der Werkstücke bzw. Formteile, ein unterschiedlich eingestelltes Mittel ver­wendet werden mußte. Dies bedingte eine Vollständige Umstellung des Gleitschleif-Vorgangs bei Wechsel der im Gleitschleif-Ver­fahren zu bearbeitenden Werkstücke. Nachteilig war es weiter­hin, daß befriedigende Ergebnisse beim Gleitschleifen nur dann erzielt werden konnten, wenn die Oberflächen der metallischen Werkstücke oder Formteile vor dem Gleitschleifen sorgfältig gereinigt und passiviert worden waren. Dem eigentlichen Gleit­schleifen vorgelagerte Bearbeitungsprozesse waren also erfor­derlich, um die Metalloberfläche in der gewünschten Form zu konditionieren. Abgesehen davon, daß diese vorgelagerten Be­arbeitungsschritte getrennte Anlagen und Chemikalien erfor­derten, wurde die Wirkung der Gleitschleif-Mittel und damit auch der Erfolg des Gleitschleif-Verfahrens regelmäßig dadurch sehr nachteilig beeinflußt, daß die Reinigungsmittel und Passi­vierungsmittel in die Apparaturen zum Gleitschleifen einge­schleppt werden. Dadurch konnten die Compounds beim Gleit­schliefen nur in begrenztem Umfang ihre Wirkung entfalten.

[0008] Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß es bei Verwendung pulverförmiger oder flüssiger Mittel möglich ist, im Tauchver­fahren oder Spritzverfahren die einzelnen Verfahrensschritte des Gleitschleifens, Reinigens und Passivierens in einem Ver­fahrensschritt zu vereinigen und dafür auch nur ein Mittel zu verwenden, das reinigend und passivierend wirkt und auch den Gleitschleifprozeß fördert. Damit ist es möglich geworden, die anwendungstechnischen Nachteile eines dreischrittigen Verfah­rens unter Verwendung dreier unterschiedlich zusammengesetzter Lösungen zu vermeiden.

[0009] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Gleit­schleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Werkstücke mit wäßrigen, einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 6 aufweisenden Lösungen in Kontakt bringt, die Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze, eine oder mehrere Oligocarbonsäuren, und gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside, einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren sowie weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe enthalten.

[0010] Die Erfindung betrifft außerdem Mittel zum gleichzeitigen Gleit­schleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke, die Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze, eine oder mehrere Oligocarbon­säuren, und gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside, einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren, sowie gegebenenfalls weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe und gegebenenfalls Wasser enthalten.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren und die in diesem Verfahren verwendeten Mittel zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke können auf metallische Werkstücke und/oder Formteile unterschiedlichster Zusammenset­zung angewendet werden. So ist es möglich, im Zuge des Verfah­rens Werkstücke oder Formteile aus Eisen und allen seinen Le­gierungen, beispielsweise Stählen unterschiedlicher Zusammen­setzung, Gußeisen usw., Kupfer und seinen Legierungen, bei­spielsweise Messing, Bronze usw., Aluminiumlegierungen, Zink oder Magnesium oder auch anderen Metallen oder Legierungen zu behandeln. Das Überraschende des vorliegenden Verfahrens liegt darin, daß nicht nur die eigentliche mechanisch-chemische Ober­flächenbehandlung des Gleitschleifens, die üblicherweise in Trommeln oder Vibratoren durchgeführt wird, unter Verwendung dieser Lösungen durchgeführt werden kann. Vielmehr wird auch der üblicherweise vorgelagerte Schritt des Reinigens der me­tallischen Werkstücke oder Formteile und der Passivierung der jeweiligen metallischen Oberfläche mit denselben Lösungen im gleichen Verfahrensgang durchgeführt, ohne daß es dafür zusätz­licher Anlagen oder Behandlungslösungen bedürfte. So wird in einem Schritt die jeweilige metallische Oberfläche gereinigt, entzundert, passiviert, entgratet, geschliffen, geglättet, geglänzt und poliert.

[0012] Dazu bringt man erfindungsgemäß die Werkstücke mit wäßrigen Lösungen in Kontakt, die einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 6 aufweisen. Bevorzugt werden solche Lösungen verwendet, die einen pH-Wert im Bereich von 3,5 bis 5 aufweisen. Der Kontakt mit den Werkstücken oder Formteilen erfolgt - je nach Anlage - durch Eintauchen oder Besprühen. Üblicherweise werden die er­findungsgemäßen wäßrigen Lösungen in dem vorliegenden Verfahren dadurch aufgebracht, daß man die Werkstücke oder Formteile in den Anlagen (Trommeln, Vibratoren usw.), in denen sie zusammen mit den Schleifkörpern bewegt werden, mit den wäßrigen Lösungen besprüht und diese zwischen den Werkstücken und den Schleifkör­pern hindurch zum Boden der jeweiligen Anlage laufen. Dabei sind die Lösungen in Kontakt mit den Schleifkörperoberflächen und metallischen Oberflächen. Sie tragen außerdem die im Reini­gungsgang abgelösten Verschmutzungen sowie die im Gleitschleif­gang abgelösten Metallpartikelchen und/oder Schleifkörperpar­tikelchen aus der Behandlungszone aus, werden nach Austritt aus der Anlage von derartigen Verunreinigungen befreit und erneut mit den Werkstücken und Formteilen in Kontakt gebracht.

[0013] In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Werkstücke und Formteile mit wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht, die Ortho­phosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren was­serlösliche Salze als eine der wesentlichen Komponenten enthal­ten. Dabei versteht man unter "Pyrophosphorsäuren" alle dieje­nigen Verbindungen, die durch Kondensation mehrerer Phosphat­gruppen aneinander entstanden sind. Es entspricht einer bevor­zugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß man als Phosphatkomponenten Alkalimetallsalze und/oder Ammo­niumsalze der Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren verwendet. Es kommen also als Alkalimetallsalze die Lithium­salze, Natriumsalze, Kaliumsalze, Rubidiumsalze oder Cäsium­salze in Betracht, von denen aufgrund ihrer leichten Verfüg­barkeit die Kaliumsalze und besonders die Natriumsalze bevor­ zugt sind. Als Ammoniumsalze können sowohl solche mit einem NH₄⁺-Kation als auch solche Ammoniumsalze verwendet werden, die einen oder mehrere organische Substituenten am Stickstoffatom tragen. Von derartigen Organoammoniumverbindungen sind beson­ders die bevorzugt, die einen oder mehrere Alkylreste mit ge­radkettiger oder verzweigter Kette und 1 bis 6 C-Atomen im Alkylrest tragen. Von den Ammoniumsalzen sind die NH₄⁺-Salze besonders bevorzugt und mit Vorteil als Phosphatkomponenten in den wäßrigen Lösungen verwendbar, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Werkstücke mit sauren wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht, die eine oder mehrere der genannten Phos­phatkomponenten in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.-% enthalten. Die Gewichtsangaben sind dabei bezogen auf die fertige Anwendungs­lösung und geben den Aktivsubstanz-Gehalt an, der in derartigen Anwendungslösungen zum Einsatz kommt.

[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren zum gleichzeitigen Gleitschlei­fen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke ist wei­terhin dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke oder Formteile mit wäßrigen Lösungen in Kontakt bringt, die als weitere essentielle Komponente eine oder mehrere Oligocarbon­säuren enthalten. Als solche werden erfindungsgemäß Einzelver­bindungen oder Mischungen von Dicarbonsäuren bzw. Tricarbon­säuren bevorzugt verwendet. Diese können, entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, mit pola­ren Gruppen im Alkylenrest substituiert sein. Dabei kommen in erster Linie Hydroxygruppen als polare Substituenten in Frage. Besonders bevorzugt werden im Verfahren als Dicarbonsäuren bzw. Tricarbonsäuren, Weinsäure oder Citronensäure oder Mischungen dieser beiden Carbonsäuren verwendet.

[0016] Es entspricht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, solche wäßrigen Lösungen zum gleichzeitigen Gleit­schleifen, zur Reinigung und Passivierung metallischer Werk­stücke einzusetzen, die eine oder mehrere der genannten Carbon­säurekomponenten in Mengen von 0,01 bis 1 Gew.-% enthalten. Dabei ist - wie auch im Falle der Phosphatkomponenten - auch diese Angabe bezogen auf den Aktivsubstanzgehalt in den ferti­gen Anwendungslösungen.

[0017] Eine weitere Komponente der in dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendeten wäßrigen Lösungen sind gegebenenfalls Tenside, wobei es auch hier möglich ist, daß die wäßrigen Lösungen ein Tensid oder auch mehrere Tenside als oberflächenaktive Kompo­nenten enthalten. In Frage kommen in bevorzugten Ausführungs­formen Einzelverbindungen oder Mischungen ausschließlich nicht­ionischer Tenside oder stattdessen Kombinationen eines oder mehrerer nichtionischer Tenside mit einem oder mehreren an­ionischen oder alternativ einem oder mehreren kationischen Tensiden. Aufgrund guter Reinigungseigenschaften und aufgrund der Tatsache, daß solche Lösungen den Gleitschleif-Prozeß in besonderer Weise fördern, sind in dem erfindungsgemäßen Ver­fahren wäßrige Lösungen besonders bevorzugt, die Kombinationen eines oder mehrerer nichtionischer Tenside mit einem oder meh­reren anionischen oder alternativ mit einem oder mehreren kat­ionischen Tensiden enthalten. Dabei können mit besonderem Vor­teil solche Kombinationen verwendet werden, in denen nicht­ionische und anionische, oder alternativ kationische Tenside im Mengenverhältnis 1 : 1 bis 10 : 1 stehen. Die Gesamtmengen der Tenside, die in den verwendeten wäßrigen Lösungen enthalten sind, liegen dabei entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 2 Gew.-%. Auch diese Angaben beziehen sich auf den Aktivsubstanzgehalt in der Anwendungslösung.

[0018] Das Verfahren sieht außerdem vor, daß die wäßrigen Behandlungs­lösungen gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibito­ren enthalten. Derartige Korrosionsinhibitoren sind jeweils auf das Metall abzustimmen, aus dem die metallischen Werkstücke oder Formteile bestehen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Ver­fahren gereinigt, passiviert und gleichzeitig einer Gleitschlei­fung unterworfen werden sollen. Bevorzugterweise werden wäßrige Lösungen eingesetzt, in denen als Korrosionsinhibitor-Komponen­ten eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe Alkalimetall­molybdate, bevorzugt Natriummolybdate, Benzotriazol, Tolyltria­zol und Benzthiazol verwendet werden. Derartige Korrosionsin­hibitoren, die, wie auch die anderen Komponenten, allein oder in Kombination mehrerer in gleicher Richtung wirkender Kompo­nenten verwendet werden können, liegen in Mengen von 0 bis 0,02 Gew.-% und vorzugsweise in Gesamtmengen von 0,001 bis 0,02 Gew.-% vor. Wie auch bei den anderen Komponenten, so sind auch diese Angaben bezogen auf den Aktivsubstanzgehalt in der Anwendungslösung.

[0019] Das Verfahren kann unter Verwendung solcher saurer wäßriger Lösungen durchgeführt werden, die außer den oben allgemein oder im Detail auch näher beschriebenen Komponenten auch noch weite­re an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe enthalten. Solche Wirkstoffe können beispielsweise Wasserhärte-Stabilisa­toren sein. Deren Einsatz ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in dem Verfahren die Behandlungsmittel mit Wasser ange­setzt wurden, das größere Mengen an Härtebildnern, insbesondere Erdalkalimetallcarbonaten, aufweist. Derartige Wasserhärte-­Stabilisatoren sind beispielsweise Phosphonsäuren oder ihre Derivate, wie beispielsweise Hydroxyethandiphosphonsäure (HEDP) oder Phosphonobutantricarbonsäure (PBTC) oder deren wasserlös­liche Salze, aber auch Ethylendiamintetraessigsäure bzw. ihre wasserlöslichen Salze, Nitrilotriessigsäure und ihre wasser­löslichen Salze oder auch andere, für derartige Zwecke aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungen. Diese sind in Mengen von 0 bis 0,2 Gew.-% und vorzugsweise - sofern ihre Mitverwen­dung erwünscht wird - in Mengen von 0,01 bis 0,2 Gew.-% zugegen und erlauben in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verwendung auch "harter" Wässer.

[0020] Wie oben schon beschrieben, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren derartige wäßrige Lösungen üblicherweise im Tauchen oder Spritzen mit den metallischen Werkstücken oder Formteilen in Kontakt gebracht. Dabei erfolgt ein gleichzeitiges Gleit­schleifen, Reinigen und Passivieren der Oberflächen der Werk­stücke. Diese wird üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 60 °C, bevorzugt jedoch bei Raumtemperatur durch­geführt. Die Behandlungszeiten hängen sehr stark vom Verschmut­zungsgrad, der Stärke der Grate bzw. Überstände, die entfernt werden sollen, von der Härte, Größe und Form der Schleifkörper sowie auch von den Eigenschaften der wäßrigen Behandlungslösun­gen ab. Sie liegen in bevorzugten Ausführungsformen des Verfah­rens im Bereich zwischen 10 und 60 min. Üblicherweise wird der Oberflächenbehandlung lediglich ein Trocknungsprozeß nachge­schaltet. Dieser Trocknungsprozeß kann mittels üblicher Hilfs­mittel, wie beispielsweise Maisschrot, Holzmehl usw., bei Raum­temperatur im Trommelverfahren oder mittels Warmluft erfolgen. In besonderen Fällen kann jedoch vor dem Trockenprozeß auch noch eine Spülung vorgesehen werden. Dies hängt im wesentlichen von der Art der Weiterbehandlung der entsprechend dem erfin­dungsgemäßen Verfahren behandelten Werkstücke oder Formteile ab.

[0021] Von der Erfindung umfaßt sind auch die in dem oben näher be­schriebenen Verfahren verwendeten Mittel zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werk­stücke oder Formteile. Diese enthalten Orthophosphorsäure und/­ oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze und eine oder mehrere Oligocarbonsäuren, sowie gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside, einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren, sowie weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleif­mitteln an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe. Die Mittel können damit entweder in Pulverform konfektioniert und als solche verpackt und am Anwendungsort mit geringem Aufwand in Wasser eingerührt werden, oder sie werden in Form hochkon­zentrierter wäßriger Lösungen konfektioniert und am Anwendungs­ort lediglich verdünnt. Ersteres hat den Vorteil, daß nur die reine Substanz transportiert und damit der unnötige Wassertrans­port vermieden wird. Letzteres ist jedoch deswegen vorteilhaf­ter, weil flüssige Konzentrate mittels Dosierpumpen am Anwen­dungsort automatisch eindosiert werden können und damit die Handhabung für den Anwender erleichtern. Die in Form der Kon­zentrate in den Handel kommenden wäßrigen Lösungen sind homo­gen. Wäßrige Konzentrate weisen aufgrund der in ihnen enthal­tenen Komponenten einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 6 auf. Bevorzugt liegt der pH-Wert im Bereich von 3,5 bis 5. Sollte jedoch der pH-Wert durch Verwendung stärker alkalischer Kom­ponenten nicht in diesem Bereich liegen, so kann er gegebenen­falls über die Zugabe nichtkorrosiver Säuren, bevorzugt bei­spielsweise Phosphorsäuren, Phosphonsäuren, Phosphonocarbonsäu­ren oder Carbonsäuren, eingestellt werden. Eine pH-Wert-Ein­stellung ist üblicherweise jedoch nicht erforderlich. Die wäß­rigen Anwendungslösungen werden üblicherweise mit einem Aktiv­substanzgehalt im Bereich von ca. 0,2 bis ca. 14 Gew.-% einge­setzt.

[0022] Die erfindungsgemäßen Mittel zu gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke enthalten als Phosphatkomponenten Alkalimetallsalze und/oder Ammoniumsalze der Orthophosphorsäure und/oder von Pyrophosphorsäuren. Bevor­zugte Phosphatkomponenten in den erfindungsgemäßen Mitteln sind saure Natriumphosphate und/oder Natriumpyrophosphate.

[0023] Weitere essentiellen Komponenten der erfindungsgemäßen Mittel sind Oligocarbonsäuren. Aus dieser Gruppe kann entweder eine Einzelverbindung oder auch ein Gemisch mehrerer Verbindungen, d.h. ein Gemisch mehrerer Dicarbonsäuren oder ein Gemisch meh­rerer Tricarbonsäuren oder auch ein Gemisch aus einer oder mehreren Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren in den Mitteln enthalten sein. Bevorzugt kommen mit polaren Gruppen substi­tuierte Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren zum Einsatz. Aus der Gruppe derartiger Verbindungen sind Weinsäure und Ci­tronensäure als Carbonsäurekomponenten besonders bevorzugt.

[0024] Eine weitere Komponente der erfindungsgemäßen Mittel sind gege­bebenfalls Tenside. Auch diese können als Einzelverbindungen oder im Gemisch mehrerer Tenside vertreten sein. In den erfin­dungsgemäßen Mitteln sind als Tensidkomponenten folgende Kombi­nationen bevorzugt: Entweder können ein oder mehrere nicht­ionische Tenside als Tensidkomponenten eingesetzt werden, oder die Mittel können Kombinationen eines oder mehrerer nichtioni­scher Tenside mit einem oder mehreren anionischen Tensiden oder alternativ auch Kombinationen eines oder mehrerer nichtioni­scher Tenside mit einem oder mehreren kationischen Tensiden enthalten. In derartigen Kombinationen mehrerer Tenside unter­schiedlichen chemischen Aufbaus, die in den erfindungsgemäßen Mitteln besonders vorteilhaft wirken und einen ausgezeichneten Reinigungseffekt erbringen, sind Kombinationen nichtionischer Tenside mit anionischen oder kationischen Tensiden im Mengen­verhältnis 1 : 1 bis 1 : 10 besonders bevorzugt.

[0025] Als Tenside kommen für die erfindungsgemäßen Mittel eine Viel­zahl von an sich aus dem Stand der Technik als Tenside bekann­ten Verbindungen in Frage. So werden u.a. als nichtionische Tenside Additionsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an Fettalkohole oder Fettamine eingesetzt, also Alkohole und/­ oder Amine, die 6 bis 18 C-Atome im geradkettigen oder ver­zweigtkettigen Alkylrest tragen. Außerdem sind als nichtioni­sche Tenside Polyalkylenglykolether der nachfolgenden allge­meinen Formel geeignet
R′-O-[(CH₂)_m-O]_n-R˝
in der
R′ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 18 C-Atomen,
R˝ einen Alkylrest mit 4 bis 8 C-Atomen,
m eine Zahl von 2 bis 4 und
n eine Zahl von 7 bis 12 bedeuten.

[0026] Derartige Polyalkylenglykolether sind als schwach schäumende nichtionische Tenside, z.T. sogar als ausgesprochene Ent­schäumer bekannt und damit besonders gut geeignet.

[0027] Sofern anionische Tenside in den erfindungsgemäßen Mitteln verwendet werden, können diese beispielsweise Fettalkoholether­sulfat und/oder Fettalkoholethersulfonate sein, die von den oben näher definierten Fettalkoholen abstammen. Außerdem sind als anionische Tenside auch Fettsäuren und deren wasserlösliche Salze sowie ferner Naphthalinsulfonsäure bzw. deren wasserlös­liche Salze geeignet.

[0028] Kationische Tenside, die in den bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mittel in Kombination mit nichtionischen Tensiden eingesetzt werden, sind üblicherweise Ammoniumverbin­dungen, die einen oder mehrere Alkylreste, Arylreste oder Ar­alkylreste mit mehr als 6 C-Atomen enthalten. Überlicherweise weisen solche Ammoniumverbindungen mindestens einen geradket­tigen Alkylrest mit mehr als 12 C-Atomen auf, bevorzugt mit 14 bis 18 C-Atomen. Die Anionen derartiger Ammoniumsalze sind üblicherweise Anionen nichtkorrosiv wirkender Säuren. Beispiele für derartige Verbindungen sind Lauryldimethylbenzylammonium­salze, Benzyltrimethylammoniumsalze, Trialkylhydroxyalkylammo­niumsalze (wie beispielsweise Butyldimethyl-2-hydroxydodecyl­ammoniumbenzoat oder Bis-(benzyldimethyl-2-hydroxydodecylammo­nium)succinat oder N-Benzyldimethyl-2-hydroxydodecylammonium­benzoat) oder auch cyclische quartäre Ammoniumverbindungen (wie Imidazoliniumsalze und deren in 1- und 2-Stellung substituierte Derivate).

[0029] Die erfindungsgemäßen Mittel können gegebenenfalls außerdem noch einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren enthalten. Diese werden üblicherweise auf das jeweilige konkrete Anwendungspro­blem abgestimmt und richten sich damit nach den metallischen Oberflächen, die gereinigt, passiviert und gleitschleifend behandelt werden sollen. Geeignete Korrosionsinhibitoren können auch miteinander verwendet werden, was den Vorteil hat, daß die erfindungsgemäßen Mittel dadurch für eine größere Zahl von Anwendungsfällen eingsetzt werden können. Als Korrosionsinhibi­toren werden bevorzugt Verbindungen aus der Gruppe Alkalimetall­molybdate, bevorzugt Natriummolybdate, Benzotriazol, Tolyltria­zol und Benzthiazol eingesetzt.

[0030] Zusätzlich können erfindungsgemäßen Mittel noch weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe enthalten. Solche zu­sätzlichen Wirkstoffe, die in bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mittel auch verwendet werden, sind Wasser­härtestabilisatoren. Als solche können Einzelverbindungen oder Kombinationen aus der Gruppe der Phosphonsäurederivate (wie beispielsweise Hydroxyethyldiphosphonsäure, Phosphonobutantri­carbonsäure oder deren wasserlösliche Salze), Ethylendiamin­tetraessigsäure und ihre Salze und Nitrilotriessigsäure und deren wasserlösliche Salze eingesetzt werden.

[0031] Wie oben schon näher ausgeführt wurde, können die erfindungsge­mäßen Mittel als Pulver, d.h. als 100 %ige Aktivsubstanz, oder auch als Konzentrate konfektioniert werden.

[0032] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Mittel gemäß der Erfindung als Pulver vor und weisen die fol­gende Zusammensetzung auf:

(a) Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze in Mengen von 50 bis 98 Gew.-%,

(b) eine oder mehrere Oligocarbonsäure(n) in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%,

(c) gegebenenfalls ein oder mehrere Tensid(e) in Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 20 Gew.-%,

(d) gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren in Mengen von 0 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,5 Gew.-%,

(e) gegebenenfalls weitere, in Gleitschleif-, Reinigungs- und Passivierungsmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 20 Gew.-%.

[0033] In einer weiteren, gleichfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Mittel gemäß der Erfindung als wäßrige Konzentrate vor, d.h. daß derartige Konzentrate zu den Aktiv­substanzen auch noch Wasser enthalten, welches die Gesamtmenge aller Komponenten zu 100 Gew.-% addiert. Diese wäßrigen Konzen­trate weisen die folgende Zusammensetzung auf:

(a) Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze in Mengen von 10 bis 50 Gew.-%,

(b) eine oder mehrere Oligocarbonsäure(n) in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%,

(c) gegebenenfalls ein oder mehrere Tensid(e) in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,2 bis 10 Gew.-%,

(d) gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren in Mengen von 0 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,1 Gew.-%,

(e) gegebenenfalls weitere, in Gleitschleif-, Reinigungs- und Passivierungsmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/oder Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 1 Gew.-%,

(f) Wasser in solchen Mengen, die die Mengen der oben genannten Komponenten (a) bis (e) zu 100 Gew.-% ergänzen.

[0034] Derartige Konzentrate werden dann am Anwendungsort vom Anwender mit weiterem Wasser verdünnt beziehungsweise die pulverförmigen Produkte in Wasser gelöst. Dabei weisen die Anwendungslösungen - wie oben schon ausgeführt - einen Aktivsubstanzgehalt im Bereich von ca. 0,2 bis ca. 14 Gew.-% auf. Die Gesamtmengen der oben im einzelnen angegebenen Komponenten werden also mit einer solchen Wassermenge versetzt, die die Gesamtmenge aller Kompo­nenten zu 100 Gew.-% aufsummiert. Dabei stellen sich üblicher­weise - in Abhängigkeit von den verwendeten Einzelkomponenten - pH-Werte im Bereich von 1 bis 6, bevorzugt von 3,5 bis 5 ein. Sollte in den erfindungsgemäßen Anwendungslösungen dieser pH-­Wert nicht allein durch die angegebenen Komponenten erreicht werden, so können gegebenenfalls noch weitere Säuren zugegeben werden. Diese Säuren dürfen jedoch nicht korrosiv sein und entstammen bevorzugt der Gruppe Phosphorsäuren, Phosphonsäuren, Phosphonocarbonsäuren und Carbonsäuren.

[0035] Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

[0036] Werkstücke bzw. Formteile aus Eisen, Messing, Aluminiumlegie­rungen der Zusammensetzung AlSi₁₇Cu₄Mg (Silumin), Bronze, Kup­fer, einer Magnesiumlegierung der Zusammensetzung MgMn₂ und Zink wurden unmittelbar aus der Produktion entnommen und in einer Vibrationsanlage unter Verwendung verschiedener Schleif­körper (Materialien Keramik, kunststoffgebundener Korund) unter Zugabe der nachfolgend in den Beispielen beschriebenen Test­lösungen in einem Arbeitsgang gereinigt, oberflächenpassiviert und im Gleiten geschliffen. Nach der einstufigen Oberflächen­behandlung wurden die Werkstücke teilweise mit Leitungswasser (ca 15 °d) nachgespült und mit Maisschrot bzw. Warmluft (100 °C) getrocknet. Danach wurden die Oberflächen visuell beurteilt.

Beispiel 1

[0037] Verwendet wurde eine Anwendungslösung der folgenden Zusammen­setzung:
98 % H₂O;
0,63 % Na₂H₂P₂O₇;
1,17 % NaH₂PO₄;
0,08 % Citronensäure;
0,06 % eines Additionsproduktes von 12 Mol Ethylenoxid (EO) an Kokosamin;
0,06 % eines C₁₂ bis C₁₈-Fettalkohol-9,1 EO-butylethers.

[0038] Die Metallteile wurden 20 min bei 25 °C unter Einwirkung dieser Lösung, die einen pH-Wert von 3,5 aufwies, entfettet, passi­viert und entgratet. Das Ergebnis dieses einstufigen Prozesses zeigte, daß eine sehr gute Entfettung und Passivierung erfolgt war und daß die produktionsbedingten Metallgrate völlig ent­fernt worden waren. Die Stahlteile zeigten eine bläulich-iri­sierende Passivierungsschicht. Die Oberflächen der Nichteisen-­Metalle waren ausnahmslos blank und glatt und wiesen keine Korrosions- oder Anlaufstellen auf.

[0039] Auch nach mehrwöchiger Lagerung bei mittlerer Luftfeuchtigkeit konnte Korrosion auf den metallischen Oberflächen nicht festge­stellt werden.

[0040] An dieser Stelle ist nochmals zu betonen, daß es sich bei dem vorliegenden Verfahren um ein einschrittiges Verfahren handelt, in dem in einer Praxisoperation sowohl entfettet als auch ent­oxidiert/passiviert als auch im Gleitschleifen entgratet werden kann.

Beispiel 2

[0041] Entsprechend der oben in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens­weise wurden die Formteile mit einer wäßrigen Lösung der nach­folgenden Zusammensetzung behandelt, die einen pH-Wert von 3,7 aufwies:
98,096 % H₂O;
1,40 % NaH₂PO₄;
0,108 % Weinsäure;
0,06 % Phosphonobutantricarbonsäure;
0,20 % Naphthalinsulfonsäure;
0,012 % eines Additionsproduktes von 12 Mol Ethylenoxid (EO) an Kokosamin;
0,12 % eines C₁₂ bis C₁₈-Fettalkohol-9,1 EO-butylethers und
0,004 % Na₂MoO₄.

[0042] Die Formteile wurden über 40 min bei 25 bis 30 °C mit einer derartigen wäßrigen Lösung in Kontakt gebracht (besprüht). Dabei zeigte sich eine ausgezeichnete Entfettungs-, Passivie­rungs- und Entgratungsleistung. Die Stahlteile hatten eine bläulich-irisierende Passivierungsschicht. Formteile aus Mes­sing und Kupfer hatten eine blanke Oberfläche und waren oxid­ frei. Legierungen aus Aluminium hatten ebenfalls eine blanke Oberfläche.

Beispiel 3

[0043] In der in den Beispielen 1 und 2 angegebenen Weise wurden me­tallische Formteile mit wäßrigen Lösungen während des Gleit­schleifens in Kontakt gebracht, die die folgende Zusammenset­zung aufwiesen:
94,85 % H₂O;
1,57 % Na₂H₂P₂O₇;
2,93 % NaH₂PO₄;
0,10 % Citronensäure;
0,10 % Weinsäure;
0,15 % eines Additionsproduktes von 12 Mol Ethylenoxid (EO) an Kokosamin;
0,15 % eines C₁₂ bis C₁₈-Fettalkohol-9,1 EO-butylethers und
0,15 % Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid.

[0044] Die Gewichtsangaben beziehen sich hier wie in den vorangehenden Beispielen auf den Aktivsubstanzgehalt der jeweiligen Komponen­ten in der Anwendungslösung.

[0045] Die Formteile bzw. Metalloberflächen wurden 15 min bei 20 bis 30 °C mit einer derartigen Lösung behandelt. Dabei zeigte sich eine vollständige Entfettung bzw. Reinigung und sehr gute Passi­vierung der metallischen Oberflächenschicht. Außerdem führte das Gleitschleifen in Gegenwart derartiger wäßriger Lösungen zu einer den Praxisanforderungen in vollem Umfang entsprechenden Entgratung.

[0046] Die Metallstücke bzw. Formteile wurden mit Wasser gespült und danach mittels Warmluft getrocknet. Danach zeigten Stahlteile eine bläulich-irisierende Passivschicht mit gutem Langzeit-­Rostschutz. Formteile aus Messing und Kufer waren auf der Ober­fläche blank und oxidfrei. Formteile aus Aluminium bzw. seinen Legierungen blieben metallisch blank.

Ansprüche

1. Verfahren zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Werkstücke mit wäßrigen, einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 6 aufweisenden Lösungen in Kontakt bringt, die
(a) Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze,
(b) eine oder mehrere Oligocarbonsäuren,
(c) gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside,
(d) gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren und
(e) gegebenenfalls weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/­oder Hilfsstoffe
enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Werkstücke mit wäßrigen Lösungen in Kontakt bringt, die einen pH-Wert von 3,5 bis 5 aufweisen.

3. Verfahren nach Anprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Phosphatkomponente Alkalimetallsalze und/oder Ammo­niumsalze der Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren, bevorzugt saure Natriumphosphate und/oder Natriumpyrophosphate, verwendet.

4. Verfahren nach Anprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phosphatkomponente(n) in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Aktivsubstanzgehalt in der Anwen­dungslösung, einsetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oligocarbonsäuren eine oder mehrere Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren, bevozugt mit polaren Gruppen substituierte Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren, besonders bevozugt Weinsäure und/oder Citronensäure, verwendet.

6. Verfahren nach Anprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Carbonsäurekomponente(n) in Mengen von 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf den Aktivsubstanzgehalt in der Anwendungs­lösung, einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Tensidkomponente eine oder mehrere nichtionische Tenside oder Kombinationen eines oder mehrerer nichtionischer Tenside mit einem oder mehreren anionischen Tensiden oder mit einem oder mehreren kationischen Tensiden verwendet, wobei die nicht­ionischen mit anionischen oder kationischen Tensiden im Mengen­verhältnis 1 : 1 bis 10 : 1 vorliegen.

8. Verfahren nach Anprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Tensidkomponente(n) in Gesamtmengen von 0 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise von 0,005 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den Aktivsubstanzgehalt in der Anwendungslösung, einsetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Korrosionsinhibitor eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Alkalimetallmolybdate, Benzotriazol, Tolyltriazol und Benzthiazol verwendet.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Korrosionsinhibitor-Komponente(n) in Gesamtmengen von 0 bis 0,02 Gew.-%, vorzugsweise von 0,001 bis 0,02 Gew.-%, bezogen auf den Aktivsubstanzgehalt in der Anwendungslösung, einsetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als zusätzliche Wirkstoffe Wasserhärtestabilisatoren wie Phos­phonsäuren und/oder ihre Derivate, Ethylendiamintetraessigsäure und ihre wasserlöslichen Salze, oder Nitrilotriessigsäure und ihre wasserlöslichen Salze, in Mengen von 0 bis 0,2 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf den Aktivsub­stanzgehalt in der Anwendungslösung, einsetzt.

12. Mittel zum gleichzeitigen Gleitschleifen, Reinigen und Passivieren metallischer Werkstücke, enthaltend

(a) Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze,

(b) eine oder mehrere Oligocarbonsäuren,

(c) gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside,

(d) gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren,

(e) gegebenenfalls weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitscheifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/­oder Hilfsstoffe und

(f) gegebenenfalls Wasser.

13. Mittel nach Anspruch 12, enthaltend als Phosphatkomponente Alkalimetallsalze und/oder Ammoniumsalze der Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäure(n), bevorzugt saure Natriumphosphate und/oder Natriumpyrophosphate.

14. Mittel nach Anspruch 12, enthaltend als Oligocarbonsäure eine oder mehrere Dicarbonsäure und/oder Tricarbonsäuren, be­vorzugt mit polaren Gruppen substituierte Dicarbonsäuren und/­oder Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Weinsäure und/oder Citronensäure.

15. Mittel nach Anspruch 12, enthaltend als Tensidkomponente ein oder mehrere nichtionische Tenside oder Kombinationen eines oder mehrerer nichtionischer Tenside mit einem oder mehreren anionischen Tensiden oder mit einem oder mehreren kationischen Tensiden, wobei die nichtionischen Tenside mit anionischen oder mit kationischen Tensiden im Mengenverhältnis 1 : 1 bis 10 : 1 vorliegen.

16. Mittel nach Anspruch 12, enthaltend als Korrosionsinhibi­toren eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe Alkalime­tallmolybdate, Benzotriazol, Tolyltriazol und Benzthiazol.

17. Mittel nach Anspruch 12, enthaltend als zusätzliche Wirk­stoffe Wasserhärtestabilisatoren.

18. Mittel nach Ansprüchen 12 bis 17, enthaltend

(a) Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze in Mengen von 50 bis 98 Gew.-%,

(b) eine oder mehrere Oligocarbonsäuren in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%,

(c) gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside in Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 20 Gew.-%,

(d) gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren in Mengen von 0 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,5 Gew.-%,

(e) gegebenenfalls weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/­oder Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 20 Gew.-%, vorzugs­weise von 1 bis 20 Gew.-%.

19. Mittel nach Ansprüchen 12 bis 17, enthaltend

(a) Orthophosphorsäure und/oder Pyrophosphorsäuren und/oder deren wasserlösliche Salze in Mengen von 10 bis 50 Gew.-%,

(b) eine oder mehrere Oligocarbonsäuren in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%,

(c) gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,2 bis 10 Gew.-%,

(d) gegebenenfalls einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren in Mengen von 0 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,1 Gew.-%,

(e) gegebenenfalls weitere, in Reinigungs-, Passivierungs- und Gleitschleifmitteln an sich übliche Wirkstoffe und/­oder Hilfsstoffe in Mengen von 0 bis 1 Gew.-%, vorzugswei­se von 0,05 bis 1 Gew.-%,

(f) Wasser in Mengen, die die Gesamtmengen der Komponenten (a) bis (e) zu 100 Gew.-% aufsummieren.