The phosphatizing quality is very sensitive to variations in the chemical composition of the surface. By annealing the steel sheets in a H2/ N2-mixture with a dew point less than -20 "C, an enrichment of strong oxide-forming elements (e. g. Mn, Si, V) occurs. The most important of these elements for the phosphatizing treatment is manganese.
After annealing, the surface composition of the steel sheets was determined by ESCA analysis and the coverage of the enriched oxides was calculated. Zinc phosphatizing was performed in two different solutions, one with pH = 1.9 and the other with pH = 2.9. The nucleation rate was evaluated from SEM pictures. After phosphatizing, the samples were painted and exposed in laboratory test equipment to a S02-polluted atmosphere (1 ppm) with a relative humidity of 90%. The weight increase gave a value of the corrosion rate.
This investigation shows that both the nucleation rate of phosphate crystals and corrosion resistance are affected by the manganese enrichment, especially if the phosphatizing solution has a high pH (pH = 2.9). In this case, both the number of phosphate crystals and the corrosion protection are enhanced by the enrichment. At the lower pH value (pH = 1.9), no increased corrosion protection is obtained by the annealing treatment.
The particle-size distribution of manganese oxide, which can be evaluated by consecutive ion etching and ESCA analysis of the surface, is also important to phosphatability. A large number of small particles uniformly distributed on the surface is the most favourable situation.
Die Qualitat der Phosphatierungsschichten ist stark abhangig von Veranderungen der chemischen Zusammensetzung der Oberflache. Durch Gliihen des Stahlblechs in einem WasserstofUStickstoff-Gemisch mit Taupunkt unter -20 "C kommt es zu einer Anreicherung von ausgepragt oxidbildenden Elementen, z. B. Mn, Si, V. Von diesen ist Mangan fur die Phosphatierbarkeit am wichtigsten.
Nach dem Gluhen wurde die Oberflachenzusammensetzung des Stahls mittels ESCA bestimmt und der Bedeckungsgrad durch die angereicherten Oxide berechnet. Die Zinkphosphatierung wurde mit zwei verschiedenen Losungen durchgefiihrt, und zwar einer mit pH 1,9 und einer mit pH 2,9. Die Keimbildungsgeschwindigkeit wurde aus REM-Bildern ermittelt. Nach dem Phosphatieren wurden die Proben beschichtet und im Klimapriifschrank einer Atmosphare mit 1 ppm Schwefeldioxid und 90% relativer Feuchtigkeit ausgesetzt. Die Korrosionsgeschwindigkeit ergab sich aus der Gewichtszunahme.
Die Untersuchung zeigt, dal3 die Mangananreicherung an der Oberflache sowohl die Keimbildungsgeschwindigkeit der Phosphatkristalle als auch die Korrosionsgeschwindigkeit beeinflat; das gilt vor allem fur die Phosphatierung mit dem hoheren pH-Wert. In diesem Falle ist die Zahl der Phosphatkristalle erhoht und die Korrosionsschutzwirkung verbessert. Im Falle der Phosphatierlosung mit pH 1,9 fuhrt die Warmebehandlung zu keiner Verbesserung der Korrosionsschutzwirkung.
Auch die TeilchengroDenverteilung des Manganoxids, die mit Hilfe des konsekutiven Ionenatzens und der ESCA-Analyse der Oberflache ermittelt werden kann, ist fur die Phosphatierbarkeit von Bedeutung: eine groBe Zahl kleiner, gleichmaaig iiber die Oberflache verteilter Teilchen ist am gunstigsten.