含铬温固化涂料组合物制造技术

本发明专利技术提出在金属基体上涂层并固化后具有大量所需涂层特性的涂料组合物。该组合物适用于大量金属基体的涂层，其中包括基底金属如钢以及金属涂层基体如锌电镀钢，而且该组合物可用于对高固化温度敏感的基体如退火钢基体的涂层。重要的是其中含可提供六价铬的物质与钴化合物混用并可存在粒状金属。组合物最需要的是含特定有机酸／醇六价铬还原混合物。该组合物可在金属基体上形成低温固化涂层，然后可在用于金属卷涂层时转入高速生产线。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
喷漆之前在金属基体上涂用含铬“粘结涂料”组合物一般可使基体表面具有防腐性。金属基体上涂用并固化的这些组合物对基体有优良的粘附性并可显示出其它许多所要求的特性，其中包括基体防腐性，优良的金属可成型性且同时无明显的涂层损失，以及保持基体的可焊性。以前，开发粘结涂料的大量研究致力于开发出一般由铬酸提供的含六价铬物质与多种还原剂的混合物。例如：USP3382081公开了有机还原剂的混合物，其中还可包含脂肪二元羧酸。在预涂涂料组合物中加入粒状金属如细粉碎锌即可提高涂层特性，其中包括防腐性。例如：USP3671331中公开了含粉状金属的铬粘结涂料组合物，其中除粉状金属如锌而外，还包含六价铬的物质再加上这种物料的还原剂。锌作为金属涂料也广泛用于降低铁或钢表面的腐蚀趋势。过去，这种涂料的主要涂层方法是在钢表面上热浸镀（也称为镀锌）和电镀锌层。实践中是从各种电镀浴，优选是从酸性电镀浴中把锌电镀在钢表面上，以提供适于各种用途的保护层。从USP4500610中得知，可用带有粘结涂料的金属锌进行外涂层，以进一步改善涂层的防腐性。而且，如USP3990920所述，适当控制涂料组合物的pH还可改善这些粘结涂料组合物的应用涂层特性，这是通过向组合物中引入pH调节剂来完成的，这种pH调节剂还可提高组合物的稳定性。但是，这些组合物必须完成多种功能，并且必须很好完成。已发现要提高某一具体涂层特性而又不降低其它特性是极其困难的。或者说不降低涂料组合物本身的性能如搁置寿命，因为其配方正变得越来越复杂。-->然而，又希望提高涂料组合物的特性如提高对基底金属的保护性，其中可能会有伤口或刻痕穿透涂层而将金属暴露出来。而且还希望开发出可用作为多种基体包括不仅是钢表面而且是电镀表面如镀锌基体的涂料组合物。而最为希望的是看用这种组合物的涂层是否能够进一步保护基底金属如钢表面等，其中电镀层已穿破。这样在基体金属上进行涂料组合物涂层的广泛应用还可按要求进一步扩大其范围，以致可包括退火钢基体金属。但是，这样的金属可能对所用涂料组合物很敏感，从而导致随后要求很高的固化温度。现已专利技术了可广泛应用于多种基体金属的涂料组合物。例如，这种组合物可在退火钢表面上连续涂层并进行固化，其中的关键是维持低固化温度。此外这种组合物还易于在基体表面如包括单质锌的表面上进行涂层并达到具有良好涂层性的所要求的涂层，如涂层基体的可焊性。而且涂层基体还具有极高的伤口和刻痕防腐性，其中的伤口和刻痕不仅穿过了涂层而且还穿过了其下层金属如锌电镀层，从而使基体或基底金属如钢暴露了出来。将涂料组合物再次进行代换但并不降低组成稳定性即可获得组合物的这些特性。广义地讲，本专利技术涉及含六价铬和粉状金属的涂料组合物，其中至少是基本上无树脂存在，这种组合物在金属基体上涂层并加热固化后即可获得防腐性，特别适用于电镀金属基体涂层并适于在其表面上进行低温固化，该组合物中包括粉状金属，可提供六价铬的化合物，钴化合物以及六价铬的还原剂。另一方面，本专利技术涉及上述性质的涂料组合物，但其中包括的是粉状金属，可提供六价铬的化合物和钴化合物。再一方面，本专利技术涉及包括可提供六价格的化合物，钴化合物，羧酸和多元醇的涂料组合物。本专利技术的其它方面包括也可用作涂料组合物的组分，这些组分中包含pH调节剂且其中至少约50%w/w的调节剂被钴化合物代替。又一方面，-->本专利技术涉及组分或低温固化涂料组合物，其中包含六价铬化物的还原剂，该还原剂为特定羧酸和多元醇连同液态介质的混合物。就其它方面而论，本专利技术还涉及制备涂层金属基体的方法，其中金属基体可为基底金属或金属涂层的基底金属，还涉及制得的涂层金属制品。本专利技术适用的大量金属基体可例举出大量金属，其中可包括合金和金属间混合金属体。例如，这类金属基体可为铝及其合金，锌及其合金，铜及含铜产品如青铜和黄铜。此外，例举金属还包括镉、钛、镍及其合金、锡、钴、铅、铬、镁及其合金，而为了达到可焊性则优选用含铁金属基体，如铁，不锈钢或冷轧钢或热轧钢和酸洗钢材。为方便起见，这里将所有这类材料统称为“基体”或“基底”金属。这种基体上可镀以单质金属镀层，如镍，铜或锌作为金属镀层或涂层，并且为方便起见这里仅简称为“镀层”金属基体。因此钢基体中可包含锌层如镀锌层或电镀锌层。虽然指明了许多这类镀层金属，包括上述金属层，但具体说来除了镍，钢和锌而外适宜金属还可用镉，钴和铬。还可用合金如锌-铁，锌-铅，锌-钴和锌-镍合金。对于金属基体或金属镀层金属基体上的涂料组合物，其中六价铬一般是以铬酸或其等同物如三氧化铬或铬酸酐加入涂料组合物中的。还可用盐提供六价铬，其中包括钙、钡、镁、锌、镉和锶的重铬酸盐。一般来说，很少使用钠或钾盐，既使有，也极少用，因为这些盐可能降低涂料的防腐性。除了上述而外，偶然也加入少量重铬酸铵或其它六价铬化合物等物质。组合物中优选是无三价铬以达到最好的组成稳定性，当然如组合物在使用前要进行长期搁置贮存，则其中也可能形成极少量的三价铬如低于约0.05克/升。尽管涂料组合物中以CrO3表示的铬含量可低至约10克/升，但更一般的是约20～约60克CrO3/升。更高的浓度可高达80～100克/升涂料组合物，当然为经济起见应避免采用高于约200克/升的浓度。涂料组合物这里亦为了方便起见而称之为“粘结涂料”组合物或“预-->涂”涂料组合物，为达到最佳的涂层特性，其中可包括六价铬的还原剂。而为达到最佳的低温固化涂料组成特性以及组成稳定性，还原剂可优选采用包括羧酸和多元醇的混合制剂。就酸和醇两者而言，为有效地制备组合物，有利的作法是，如果这些物质不溶于水或仅仅微溶于水，则至少这些物质应能够与水完全相混。为达到最佳效率，优选的是这些物质能够完全溶于水。应当注意到，如果酸或醇只是完全可混而不是完全可溶，则在涂料组合物的整个制备过程中最好是将其加入其它组成成分之中，当然更一般的是将这些成分包装起来。羧酸一般选自一种或多种2～14碳酸，更一般的是选用一些直至全部2～6碳含羟基羧酸。如果采用二元羧酸，则最常见的是包括3～6碳二元羧酸。采用羧酸还原剂时，则其用量一般为约0.5～50克/升涂料组合物总量，若低于约0.5/升，则不足以达到对六价铬的还原作用，而若大于约50克/升，又显得不经济。为达到最佳的六价铬还原效果以及经济效果，可将羧酸用量选为约1～20克/升涂料组合物。一般说来，羧酸可为脂肪羧酸，可为直链或支链，但也可用脂环酸，或这些酸的任何混合物。为达到有效的组成稳定性，最常见的是使用饱和酸，但如果存在不饱和酸，则其仅存在于含饱和酸的混合物中，而且其量只能很小如少于5～10%w/w，以饱和酸重量计。优选的是组合物中完全无不饱和酸。可用或已用酸包括丙二酸，苹果酸，柠檬酸，乙醇酸，乳酸，酒石酸，丙醇二酸和琥珀酸以及其混合物。为尽可能提高所希望的铬还原效果以及涂层特性范围，可优选采用苹果酸。羧酸总是作为还原剂而与多元醇成混合物，其中醇按要求补充酸的还原能力。为经济起见，多元醇可有利地选用2～8碳醇。最有效的醇为脂肪醇并可呈直链，支链或环状，而且可为饱和或不饱和脂肪醇并可含1个以上如两个羟基，但为经济起见，所含羟基不多于3个。多元醇用量为约0.5～50克/升组合物总量，若小于约0.5克/升，-->则不足本文档来自技高网...

【技术保护点】
含六价铬和粉状金属的涂料组合物，其中至少是基本上无树脂存在，这种组合物在金属基体上涂层并热固化之后具有防腐性，因此特别适用于电镀金属基体并适于在其上面进行低温固化，该组合物中包括粉状金属，可提供六价铬的化合物，钴化合物和六价铬还原剂。

【技术特征摘要】
US 1987-2-6 011,6781、含六价铬和粉状金属的涂料组合物，其中至少是基本上无树脂存在，这种组合物在金属基体上涂层并热固化之后具有防腐性，因此特别适用于电镀金属基体并适于在其上面进行低温固化，该组合物中包括粉状金属，可提供六价铬的化合物，钴化合物和六价铬还原剂。2、权利要求1的组合物，其中粉状金属选自镁、铝、锰、锌，其合金和混合物包括金属间混合物。3、权利要求1的组合物，其中可提供六价铬的化合物由一种或多种铬酸或其盐包括重铬酸盐提供，其中提供不超过约200克铬/升涂料组合物，铬以CrO3计。4、权利要求1的组合物，其中钴化合物选自铬酸钴、碳酸钴、乙酸钴、氨基磺酸钴、环烷酸钴、丙酸钴及其混合物，其用量为约2-约100克/升涂料组合物。5、权利要求4的组合物，其中钴化合物在每升涂料组合物中提供的钴为约1克以上至不超过约50克。6、权利要求1的组合物，其中还原剂包括饱和羧酸，选自直链脂肪酸，支化脂肪和脂环酸或其混合物，其用量为约0.5-50克/升涂料组合物。7、权利要求6的组合物，其中羧酸包括一种或多种2-14碳酸。8、权利要求7的组合物，其中羧酸包括一种或多种2-6碳含羟基羧酸。9、权利要求7的组合物，其中羧酸包括一种或多种3-6碳二元羧酸。10、权利要求6的组合物，其中羧酸选自丙二酸、苹果酸、柠檬酸、乙醇酸、乳酸、酒石酸、丙醇二酸和琥珀酸及其混合物。11、权利要求1的组合物，其中还原剂包括多元醇，选自饱和或不饱和直链脂肪醇，支化脂肪和脂环醇或其混合物，其用量为约0.5-50克/升涂料组合物。12、权利要求11的组合物，其中多元醇包括一种或多种2-8碳醇。13、权利要求11的组合物，其中多元醇不多于三个羟基/分子，选自甘油、乙二醇、1，3-丙二醇、2-丁烯-1，4-二醇、环己烷二甲醇、2-丁炔-1，4-二醇及其混合物。14、权利要求1的组合物，其特征是其中无磷酸盐存在，而含一种或多种选自pH调节剂，粘度改性剂，分散剂和防冻剂的物质。15、权利要求1的组合物，其特征是存在于由水，醇，囟代烃溶剂和其混合物中的一种或多种构成的液态介质中。16、含六价铬和粉状金属的涂料组合物，其中至少是基本上无树脂存在，这种组合物在金属基体上涂层并热固化之后具有防腐性，因此特别适用于电镀金属基体，该组合物中包括粉状金属，可提供六价铬的化合物和钴化合物。17、权利要求16的组合物，其中粉状金属选自镁、铝、锰、锌，其合金和混合物包括金属间混合物。18、权利要求16的组合物，其中钴化合物选自铬酸钴、碳酸钴、乙酸钴、氨基磺酸钴、环烷酸钴、丙酸钴及其混合物，其用量为约2-约100克/升涂料组合物。19、权利要求18的组合物，其中钴化合物在每升涂料组合物中提供的钴为约1克以上至不超过约50克。20、权利要求16的组合物，其中可提供六价铬的化合物由一种或多种铬酸或其盐包括重铬酸盐提供，其中提供不超过约200克铬/升涂料组合物，铬以CrO3计。21、权利要求16的组合物，其特征是其中无磷酸盐并存在于由水，醇，囟代烃溶剂和其混合物中的一种或多种构成的液态介质中。22、含六价铬和粉状金属的涂料组合物，其中至少是基本上无树脂存在，这种组合物在金属基体上涂层并热固化之后具有防腐性，因此特别适用于电镀金属基体并适用在其上面进行低温固化，该组合物中包括粉状金属，可提供六价铬的化合物，钴化合物，羧酸和多元醇。23、权利要求22的组合物，其中可提供六价铬的化合物由一种或多种铬酸或其盐包括重铬酸盐提供，其中提供不超过约200克铬/升涂料组合物，铬以Cr  O计。24、权利要求22的组合物，其中钴化合物选自铬酸钴、碳酸钴、乙酸钴、氨基磺酸钴、环烷酸钴、丙酸钴及其混合物，其用量为约2-约100克/升涂料组合物。25、权利要求22的组合物，其中羧酸为饱和羧酸，选自直链脂肪酸，支化脂肪和脂环酸或其混合物，其用量为约0.5-50克/升涂料组合物。26、权利要求22的组合物，其中羧酸包括一种或多种2-14碳酸。27、权利要求22的组合物，其中羧酸包括一种或多种2-6碳含羟基羧酸。28、权利要求22的组合物，其中羧酸包括一种或多种3-6碳二元羧酸。29、权利要求22的组合物，其中羧酸选自丙二酸、苹果酸、柠檬酸、乙醇酸、乳酸、酒石酸、丙醇二酸和琥珀酸及其混合物。30、权利要求22的组合物，其中多元醇选自饱和或不饱和直链脂肪醇，支化脂肪和脂环醇或其混合物，其用量为约0.5-50克/升涂料组合物。31、权利要求22的组合物，其中多元醇包括一种或多种2-8碳醇。32、权利要求22的组合物，其中多元醇不多于三个羟基/分子，选自甘油、乙二醇、1，3-丙二醇、2-丁烯-1，4-二醇、环己烷二甲醇、2-丁炔-1，4-二醇及其混合物。33、权利要求22的组合物，其特征是其中无磷酸盐并存在于由水，醇，囟代烃溶剂和其混合物中的一种或多种构成的液态介质中。34、在适于金属基体涂层并进行热固化的无磷酸盐并基本上无树脂存在的涂料组合物中，包括六价铬还原剂，再加上液态介质中的铬酸组分，该组分含六价铬和无机pH改性代用成分，本发明的改进包括其中铬酸组分含钴化合物，用以代替50%w/w至全部pH改性代用成分。35、权利要求34的组合物，其中组分液态介质包括水并且组合物还含粒状金属。36、权利要求34的组合物，其中铬酸组分含一种或多种铬酸或其盐包括重铬酸盐以提供六价形式的铬，其量足以向涂料组合物提供不超过约200克铬/升涂料组合物，铬以CrO3计。37、权利要求34的组合物，其中钴化合物选自铬酸钴、碳酸钴、乙酸钴、氨基磺酸钴、环烷酸钴、丙酸钴及其混合物，组分中钴化合物的用量足以提供约2-约...

【专利技术属性】
技术研发人员：多纳低J古德，特里E多塞特，
申请(专利权)人：国际金属涂层公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]