用于对金属衬底进行耐腐蚀处理的水性试剂与涂布方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对金属衬底进行耐腐蚀处理的水性试剂以及一种涂布这类衬底的方法。本发明专利技术的水性试剂包括至少一种在水溶液中离解锆氟络合物或钛氟络合物的化合物、至少一种释放金属阳离子的水溶性化合物以及具有环氧基的水溶性烷氧基硅烷，其中所述金属阳离子选自由铁离子、铜离子或银离子构成的群组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于对金属衬底进行耐腐蚀处理的水性试剂以及一种涂布这类 衬底的方法。
技术介绍
-般而言，金属衬底（例如用于汽车工业的钢板）的表面容易受不利的腐蚀。 可以通过涂覆涂层和/或通过对相应衬底进行转化处理以形成转化层来抑制腐 蚀。这个转化层在下文中是指通过衬底表面以及水性钝化剂的各种组分的化学转变（转 化）所形成的层。 转化处理经常作为预处理来应用。在这些情况下将预处理应用于金属表面，以改 善金属表面的耐腐蚀性和附着性。以这样的方式做好为表面涂布其他有机涂层的准备。 DE 10 2006 000 600 B4公开一种涂布金属表面的方法。用于涂布的水性组合物 包含至少一种磷酸盐、至少一种锆化合物、络合剂以及铝和/或锌的阳离子。 由于使用磷酸盐化合物和铬化合物的方法会污染环境，这些方法越来越多地被其 他方法所代替。 一种可能的替代方法是使用氟络合物的酸性水溶液，其耐腐蚀特性已知。 DE 10 2008 014 465 Al例如公开一种用于对金属表面进行耐腐蚀转化处理的无 铬水性试剂。这种试剂含有锆化合物和氟化合物以及释放铁离子和铜离子的水溶性化合 物。在转化处理之后，金属表面将紧接着进行浸涂。 若将转化处理作为进一步涂布的预处理，对转化层的附着性要求就会提高。既要 求改善衬底和转化层之间的附着，又要求改善转化层和其他层之间的附着，以便尽可能避 免如耐腐蚀层生锈这样的负面影响。 EP 1 900 846 Al描述一种对金属衬底进行化学转化处理的方法。根据EP 1 900 846 Al所述的方法，锆和氟作为形成转化层的组分以及作为金属表面的腐蚀剂，以便提高 耐腐蚀性。此外，将具有氨基的烷氧基硅烷作为其他组分来改进转化层在衬底上和后续待 涂覆的涂层上的附着。 但在使用以氨基为官能团的硅烷时必须注意，转化层在涂覆于其上的漆涂层上的 附着力并不总是满足上述要求。 因此在对金属衬底进行耐腐蚀涂布方面，仍然需要相关的试剂和方法除耐腐蚀特 性外还具有最佳附着性，以便能基本上消除生锈风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于对金属衬底进行耐腐蚀处理的水性试剂，这种水性 试剂具有尽可能好的耐腐蚀特性且对环境产生尽可能少的负面影响。 上述目的通过根据权利要求1所述的试剂而达成。 权利要求2至8涉及本专利技术试剂的优选实施方式。 根据本专利技术，本专利技术用于对金属衬底进行耐腐蚀处理的水性试剂包括： -至少一种在水溶液中离解成锆氟络合物或钛氟络合物的化合物， -至少一种释放金属阳离子的水溶性化合物以及 -具有至少一个环氧基的水溶性烷氧基硅烷。 其中，被释放的金属阳离子是选自由铁离子、铜离子、银离子构成的群组的离子。 使用含官能环氧基的烷氧基硅烷优选取代使用具有氨基的硅烷。在这种情况下， 可与附加涂覆的涂层的氨基发生反应的环氧基，可以产生附着效果。 本专利技术的试剂优选基本不含磷酸盐，以使得其中所含磷的含氧阴离子的份额优选 不超过l〇ppmw(parts per million by weight，重量百万分率），特别优选不超过lppmw。 通过使用不含磷酸盐的试剂，可以避免因局部沉淀难溶性磷酸盐而形成淤渣这一 缺点。 所述试剂优选基本不含铬，以使得其中所含铬离子的份额优选不超过 10ppmw(parts per million by weight，重量百万分率），特别优选不超过lppmw。 这种不含铬和/或不含磷酸盐的组成可以大幅减轻因使用所述试剂而可能产生 的环境污染。 所述试剂优选基本不含镍，以使得其中所含镍离子的份额优选不超过 10ppmw(parts per million by weight，重量百万分率），特别优选不超过lppmw。 这种不含镍的组成可以大幅减轻因使用所述试剂而可能产生的环境污染。 根据优选实施方式，所述试剂基本不含铬、不含磷酸盐以及不含镍。由此可以大幅 减轻环境污染。 根据本专利技术，组分锆特别通过在衬底表面形成钝化氧化层来帮助实现所述试剂的 耐腐蚀作用。 根据本专利技术的优选实施方式，所述在水溶液中离解成锆氟络合物或钛氟络合物的 化合物选自由以下物质构成的群组：六氟锆酸、六氟锆酸二钾、六氟锆酸二钠，六氟锆酸铵， 六氟锆酸镁，六氟锆酸二锂和类似的钛化合物及其组合物。 相对所述水性试剂而言，锆的浓度优选为10_5mol/l至KTmol/l，进一步优选为 2*l(T 5mol/l 至 l(T2mol/l 以及特别优选为 l(T4mol/l 至 2*l(T3mol/l。 所述释放金属离子的化合物有利地以其释放的金属离子对待涂布金属衬底上的 转化过程的热力学和动力学特性产生影响。 所述用于本专利技术试剂的、在水溶液中释放金属阳离子的化合物，例如可以是氯化 铁、柠檬酸铁、硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、酒石酸铁、羧酸铁化合物、醋酸铜、氯化铜、硝酸铜、 硫酸铜、羧酸铜化合物、氯化银、醋酸银、硫酸银、硝酸银或其组合物，其中也可以采用其他 在水溶液中释放金属阳离子的化合物。 相对所述水性试剂而言，所述金属阳离子的浓度优选为l(T6m〇l/l至KTmol/l，进 一步优选为 lCT5mol/l 至 lCT2mol/l 以及特别优选为 2*lCT5mol/l 至 lCT3mol/l。 本专利技术试剂的烷氧基硅烷特别用作增粘剂。就这个功能而目，烷氧基硅烷在每两 个界面间形成一个增粘相。其中，该烷氧基硅烷可用作例如镀锌带钢表面的金属氧化物与 上部涂布层（如聚合物层，例如漆）之间的耦合分子。在此，从分子前体出发形成溶胶-凝 胶涂层，其通过互穿网络与涂布层（部分共价）结合。 烷氧基硅烷合适的分子功能对于成功增粘而言特别有益。特定而言，本专利技术试剂 的烷氧基硅烷的增粘作用，一方面通过环氧基与上部涂布层的氨基发生反应，另一方面通 过借助烷氧基硅烷水解产生的羟基与金属衬底的金属氧化物的共价结合而实现。 优选可选择以下化合物中之一作为本专利技术试剂的烷氧基硅烷：-三甲氧基硅烷，-三乙氧基硅烷， -甲基二乙氧基硅烷，-甲 基二甲氧基硅烷，-二甲基乙氧基硅烷。 根据本专利技术的实施方式，所述烷氧基硅烷在所述转化溶液中所占的重量比例介于 〇. 45重量％与5重量％之间，优选介于0. 6重量％与3重量％之间以及特别优选介于0. 8 重量％与1. 5重量％之间。 对于本专利技术水性试剂的功能而言，其PH值显酸性是有益的。这一点例如可以通过 以酸的形式使用所述离解成锆氟络合物或钛氟络合物的化合物来达成。所述试剂的PH值 优选介于2. 5与5之间，特别优选介于3. 5与4之间。预期酸度可以通过使用其他酸如硝 酸或硫酸来调整。此外，本专利技术的试剂可以含有用于调整所述试剂的PH值的缓冲系统。该 缓冲系统可以包含如氢氧化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、有机胺、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐 或碱金属碳酸氢盐等缓冲剂。 下面将针对本专利技术的水性试剂给出三种配方实例。 实例 1 0· 5g/升六氟钛酸 0· 005g/ 升醋酸铜 7. 5g/升-甲基二乙氧基硅烷 PH 值 3. 5 实例 2 Ig/升六氟钛酸 0· Olg/升硝酸银 13g/升-二甲基乙氧基硅烷 PH 值 4. 0 实例 3 Ig/升六氟锆酸 0· Olg/升硝酸银 Ilg/升-二甲基乙氧基硅烷 PH 值 4. 5 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对金属衬底进行耐腐蚀处理的水性试剂，包括：至少一种在水溶液中离解成锆氟络合物或钛氟络合物的化合物，至少一种释放金属阳离子的水溶性化合物，所述金属阳离子选自由铁离子、铜离子或银离子构成的群组，以及具有至少一个环氧基的水溶性烷氧基硅烷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·松德尔曼，克里斯托夫·施特拉尔，马蒂亚斯·金佩尔，托马斯·洛斯塔克，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE