锻压成形和化学处理的金属材料表面处理剂及其处理方法技术

一种非常适合于锻压成形和化学处理的车用金属板；和生产该金属板的方法。表面处理剂主要由（Ａ）：一种或多种选自锌、铁、锰、镍、钴、钙、镁、和铝的２价或３价金属的磷酸盐，该磷酸盐的平均粒子直径为３μｍ或更小，（Ｂ）：组分（Ａ）的分散剂和水组成。表面处理剂是应用在金属板的表面，然后进行干燥。分散剂（Ｂ）的实例包括正磷酸、聚磷酸，和有机磷酸的化合物。由化学式（１）表示的单体所形成的聚合物也可使用。此外，单糖、多糖，和醋酸乙烯酯的聚合物或衍生物也可使用。最好是将表面处理剂应用在金属板的表面，以便在干燥的基材上形成一层含量为０．０５～３ｇ／ｍ＃＋［２］的膜。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在诸如钢、铝和铝合金等金属材料的表面上形成膜的处理方法，以使金属材料具有优异的锻压成形和表面化学层形成特性。
技术介绍
JP62-192597A中曾公开过在镀锌钢板的表面上形成锌铁合金层的电镀方法。但是，这种方法的缺点是，必须使用昂贵的电解设备和昂贵的电成本。如果在金属材料上应用高润滑性的锻压油，就会给后面加工过程的除油操作造成困难。JP07-138764A中曾公开过在金属表面形成磷酸锌复合化合物层的方法。但是，这种方法须用昂贵的设备，因为它包括许多处理步骤，如活化步骤、复合化合物层的形成步骤、水冲洗步骤和干燥步骤。在复合化合物层的形成步骤中还需要加热，而且需要昂贵的能耗成本。如果在磷酸锌复合化合物层的形成步骤中使用涂漆或非水冲洗方法，就可减少处理步骤。但是，这又会使焊接材料的粘附性产生问题。
技术实现思路
在本专利技术中，含磷酸盐粒子和分散剂的化学处理药品被应用到金属的表面，本专利技术的目的是为汽车工业提供具有优异锻压成形和化学层形成特性，处理步骤少和成本低的金属板。由于对解决上述问题的方法所进行的研究，本专利技术的专利技术人创立了能解决这些问题的表面处理方法，该方法能给出优异的锻压成形和化学层形成特性，而且处理步骤少和成本低廉。也就是说，本专利技术是涉及用于金属表面的化学处理药品，该药品所含的主要成分有(A)一种或一种以上选自Zn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Mg和Al的2价或3价金属的磷酸盐粒子，其平均粒度为3μm或更小，(B)分散剂，和水。作为分散剂(B)，优选为一种或一种以上选自正磷酸、聚磷酸和有机磷酸的化合物，还优选为一种或一种以上通过选自下列一种或一种以上由化学式(1)(式中R1是H或CH3，R2是H或含1～5C的烷基或含1～5C的羟烷基)表示的单体和α，β不饱和羧酸单体与少于50wt％的能与上述单体发生共聚的单体聚合而成的聚合物或共聚物。此外，也优选的是一种或一种以上选自单糖、多糖及其衍生物的化合物，还优选一种或一种以上水溶性聚合物的化合物，该化合物包含醋酸乙烯酯或其衍生物的聚合物或醋酸乙烯酯与能和醋酸乙烯酯共聚的单体之间的聚合物。 本专利技术还包括给出优异锻压成形和化学层形成特性的金属表面处理方法，其中，上述化学处理药品被应用在金属的表面上并进行干燥，在金属的表面形成0.05～3g/m2的膜。在本专利技术中，镀锌钢、铝和铝合金可用作被处理的金属材料。至于镀锌钢，电镀的金属可以是锌金属或锌与其它选自镍、铁、铝、锰、铬、镁、钴、铅和锑等金属的锌合金。镀锌时，任何加热浸渍镀锌、电镀锌和真空蒸发的镀敷方法都可以使用。至于将本专利技术化学处理药品应用到金属表面的方法，任何滚涂法、浸渍法、喷挤法、淋涂法和静电涂布法都可以使用。下面将对本专利技术的操作进行更详细的说明。如上所述，本专利技术的目的是提供一种新的化学处理药品和新的处理方法，其中，化学处理药品被应用到金属的表面，然后进行干燥，因而在金属的表面形成一层具有优异锻压成形和化学层成形特性的膜。本专利技术的专利技术人发现，将包含至少一种选自Zn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Mg和Al，的2价或3价金属并具有规定粒度和含有特定分散剂的磷酸盐粒子的化学处理剂应用在金属的表面，可在该金属表面形成一层上述2价或3价金属的磷酸盐膜。而且他们发现，上述磷酸盐膜具有优异的锻压成形特性和对焊接材料具有优异的粘附性。此外，该膜在形成化学膜的后续步骤中也具有优异的特性，上述化学膜是通过在本专利技术的磷酸盐膜上平滑地沉淀化学层的磷酸盐晶粒而形成的。因此，本专利技术的表面处理方法能使金属材料具有优异的锻压成形特性和在后续的化学层形成步骤中能够很容易在金属材料上形成磷酸锌的化学层。本专利技术的主要成分(A)为一种或一种以上选自Zn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Mg和Al的2价或3价金属的磷酸盐粒子，它具有与所述液体组合物和后续的化学层形成步骤中所形成的化学层的组合物相类似的组成，部分本专利技术的化学层在化学层的形成过程中可能会溶解在所述液体中，但形成化学层的过程中不会发生任何问题。当部分本专利技术的膜作为心层结合进形成的化学层时，也不会发生任何问题。本专利技术2价或3价金属的磷酸盐实例如下。通常，2价或3价的磷酸盐有2水合或4水合化合物。但是，它们可简化为不含水的盐，因为水合水的数目在本专利技术中没有任何作用。Zn3(PO4)2、Zn2Fe(PO4)2、Zn2Ni(PO4)2、Ni3(PO4)2、Zn2Mn(PO4)2、Mn3(PO4)2、Mn2Fe(PO4)2、Ca3(PO4)2、Zn2Ca(PO4)2、FePO4、AlPO4、Co3(PO4)2、Mg3(PO4)2。为了改善锻压成形特性，本专利技术的磷酸盐膜最好是均匀地和紧密地覆盖在金属表面上。因此，本专利技术的磷酸盐膜中的磷酸盐粒子更优选为小粒度的。此外，在通常的化学层的形成步骤中，提供许多磷酸盐的心层晶粒是有效的。因此，最好使用小粒度的磷酸盐。此外，本专利技术2价或3价金属的磷酸盐的粒度最好为小于3μm，因为它们必须很好地分散在本专利技术的含水化学处理药品中。本专利技术(A)中的2价或3价金属的磷酸盐粒子在后续的化学层的形成步骤中可以当作心层存在，它也能促进化学层晶粒的沉淀反应。也就是说，部分在金属表面上形成的本专利技术2价或3价磷酸盐粒子会在化学层形成步骤中溶解到液态化学药品中并会在化学层形成步骤中向液态化学药品提供磷酸盐成分。在化学层形成步骤中，这能提高金属表面附近液态化学药品的磷酸盐浓度，并会大大地促进金属表面化学层晶粒发生沉淀。现在，对本专利技术的分散剂(B)进行说明。本专利技术的专利技术人发现，只须往金属表面应用含有下述特定分散剂的化学处理药品，然后进行干燥，就能改善锻压特性和对焊接材料的粘附性，而且在化学层的形成步骤中磷酸锌的化学层也会均匀地在金属表面形成。本专利技术的分散剂(B)具有使2价或3价金属磷酸盐粒子的分散趋于稳定的功能，和使2价或3价金属磷酸盐粒子固定在金属表面的功能。也就是说，本专利技术的分散剂被吸收在2价或3价金属磷酸盐粒子的表面，可防止由于其推斥力引起的2价或3价金属磷酸盐粒子的碰撞和因电荷引起的位阻作用和防止它们的絮凝和沉积。此外，本专利技术的分散剂具有吸收到金属表面上的能力，并能将2价或3价金属磷酸盐粒子固定到金属表面上。由于具有这种功能，只须将本专利技术的化学处理药品应用在金属表面上并进行干燥，在锻压成形和化学层形成步骤中，就显示优异的特性。在本专利技术中，化学处理药品中可包括一种或一种以上选自正磷酸、聚磷酸和有机磷酸的磷酸盐。焦磷酸、三磷酸、三偏磷酸、六偏磷酸及其碱金属盐及其铵盐可用作聚磷酸。氨基三甲撑磷酸、1-羟乙叉-11-二磷酸、乙二胺四甲撑磷酸、二乙三胺戊撑磷酸及其碱金属盐可用作有机磷酸化合物。此外，并不限制是使用上述正磷酸、聚磷酸和有机磷酸中的一种，或是将它们中的一种以上结合起来使用。在本专利技术中，下述化合物也可用作分散剂。一种或一种以上由一种或一种以上选自化学式(1)单体(式中R1是H或CH3，R2是H或含1～5C的烷基或含1～5C的羟烷基)和α，β不饱和羧酸单体与少于50wt％的能与上述单体进行共聚的单体聚合得到的聚合物或共聚物。作为化学式(1)(式中R1是H或CH3，R2是H或含1～5C的烷基或含1～5C的羟烷基)的单体，可以使用下述化合物丙烯酸甲酯、丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
应用在金属表面上使其具有优异锻压成形特性和化学层成形特性的化学处理药品，该化学处理药品含有作为主要成分的（Ａ）：选自Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｍｇ和Ａｌ的一种或一种以上２价或３价金属的、平均粒度为３μｍ或更小的磷酸盐粒子， （Ｂ）：用于分散上述磷酸盐粒子的分散剂，以及水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中村充，林祯浩，中山隆臣，
申请(专利权)人：日本帕卡濑精株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]