金属底材的防腐蚀方法和组合物技术

一种保护金属底材免受腐蚀的方法，该方法包括以下步骤：准备一种金属底材并将处理溶液涂覆在该金属底材的表面上，其中该处理溶液包括部分水解了的氨基硅烷和含氟无机化合物。优选该金属底材选自铝、铝合金及其混合物。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属底材的防腐蚀方法和组合物。更具体而言，该方法包括在金属底材上涂覆含有氨基硅烷和含氟无机化合物的溶液。该方法适用于特别是包括铝或铝合金的金属底材的防腐蚀和作为涂漆之前的处理步骤。大多数金属易受腐蚀，特别是易受大气腐蚀。这种腐蚀会显著地影响这类金属以及由其所制成的产品的质量。虽然有时可以从金属上除去这种锈蚀，但是，这些处理步骤是昂贵的且会进一步降低最终产品的功效。此外，当将聚合物涂料例如油漆、粘合剂或橡胶涂覆到金属上时，基底金属材料的腐蚀会降低聚合物涂层与基底金属之间的粘附力。聚合物涂层与基底金属之间粘附力的降低同样会导致金属腐蚀。由于用来改进金属机械性能的合金元素(例如镁和锌)会降低耐腐蚀性，因而铝合金是特别容易受腐蚀的。用于改进金属特别是金属板耐腐蚀性的现有技术包括采用重铬酸盐处理使表面钝化。然而，这类处理方法是不受欢迎的，因为铬的毒性强、可致癌且不符合环境保护的要求。众所周知，为了改善油漆的粘附性并预防腐蚀，采用了磷酸盐转化涂层与铬酸盐漂洗相结合的方法。可以认为，铬酸盐漂洗可覆盖磷酸盐涂层的孔隙，从而改进了耐腐蚀性和粘附性能。然而，还是非常希望完全取消使用铬酸盐。遗憾的是，在没有铬酸盐漂洗的情况下，磷酸盐转化涂层通常达不到最佳效果。近来，已提出了各种取消使用铬酸盐的方法。这些方法包括用无机硅酸盐涂覆金属，继而用有机官能的硅烷处理硅酸盐涂层(美国专利5,108,793)。美国专利5,292,549讲述了用含有有机官能的硅烷和交联剂的溶液漂洗金属板，以便提供暂时的腐蚀保护。交联剂可交联有机官能的硅烷以形成较致密的硅氧烷薄膜。然而，上述专利方法的一个明显缺点是有机官能的硅烷不能完好地与金属表面粘结，因而美国专利5,292,549的涂层很容易被漂去。还已提出了各种预防金属板腐蚀的其他方法。然而，这些建议中的许多方法效果很差，或需要采用耗时的、能量效率低的多段法。因此，需要有一种简便、廉价的方法，该方法可用于金属特别是铝或铝合金的防腐蚀以及在涂覆聚合物涂料例如油漆、粘合剂或橡胶之前用于处理金属底材。本专利技术的一个目的是避免现有技术的各种问题，特别是避免与使用和处置铬酸盐有关的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种金属防腐蚀的改进方法。本专利技术的又一个目的是提供一种在涂覆有机聚合物涂料特别是油漆、粘合剂和橡胶之前处理金属表面的改进方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种处理金属底材的方法，该方法包括以下步骤准备一种金属底材，将处理溶液涂覆在金属底材的表面上，其中该处理溶液包括部分水解了的氨基硅烷和含氟无机化合物。如果需要，可在此之后将聚合物涂料例如油漆、粘合剂或橡胶直接涂覆在由处理溶液提供的转化涂层之上。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种涂覆金属底材的方法，该方法包括以下步骤准备一种金属底材；清洗该金属底材；将包括部分水解了的氨基硅烷和含氟无机化合物的处理溶液涂覆在金属底材的表面上以形成转化涂层；将该金属底材干燥。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种涂覆金属底材的方法，该方法包括以下步骤准备一种金属底材；清洗该金属底材；用水漂洗该金属底材；将包括氨基硅烷和含氟无机化合物的处理溶液涂覆在金属底材的表面上以形成转化涂层；任选用水漂洗该金属底材，继而将该金属底材干燥。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种包括部分水解了的氨基硅烷和含氟无机化合物的处理溶液。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种在涂覆聚合物涂料之前处理金属底材的方法，该方法包括以下步骤准备一种金属底材然后将处理溶液涂覆在该金属底材的表面上，其中该处理溶液包括部分水解了的氨基硅烷和含氟无机化合物。已发现，包括氨基硅烷和含氟无机化合物的处理溶液不仅可提供良好的防腐蚀性而且还可以提供良好的聚合物粘着性。根据本专利技术的方法不需要用酸性溶液对该底材脱氧以除去氧化物的步骤，导致形成更有效的方法，这种方法产生的废物少，只需要较少的水漂洗，从而保护了水资源。此外，本专利技术的处理溶液不需要有机溶剂。当滴定结果表明处理溶液中的成分的含量降低到优选范围以下时，可以通过补充追加的成分使该处理溶液“再生”。鉴于以下详细的说明，上述的这些以及另外的目的和优点将会更显而易见。已发现，金属特别是铝和铝合金的腐蚀可以通过将含有氨基硅烷和含氟无机化合物的处理溶液涂覆在该金属的表面上加以防止。还发现该处理溶液适用于在涂覆有机涂料例如油漆、粘合剂和橡胶之前处理金属底材。本专利技术的处理方法可以用于任一种包括铝(呈片状、挤压和铸造的)和铝合金(呈片状、挤压和铸造的)的金属。优选该金属底材选自铝、铝合金及其混合物。更优选该底材是含铜很少或不含铜的铝合金。应该指出的是，术语“金属板”包括连续卷材以及定长制品。处理溶液包括一种或多种已经至少部分水解了的氨基硅烷和一种或多种含氟无机化合物。优选该氨基硅烷是氨烷基烷氧基硅烷。适用的氨烷基烷氧基硅烷是具有式(氨烷基)x(烷氧基)y硅烷的那些，其中x大于或等于1，而y为0-3、优选2-3。(氨烷基)x(烷氧基)y硅烷的氨烷基基团可以是相同或不同的，且包括氨丙基和氨乙基基团。适宜的烷氧基基团包括三乙氧基和三甲氧基基团。适宜的氨基硅烷包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷及其混合物。优选的氨基硅烷是γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APS)。优选含氟无机化合物选自氟化钛、氟钛酸(H2TiF6)、氟锆酸(H2ZrF6)、氟铪酸(H2HfF6)及其混合物。更优选该含氟无机化合物是含氟无机酸、甚至更优选该含氟无机酸选自氟钛酸、氟锆酸、氟铪酸及其混合物。优选该处理溶液至少基本上不含铬酸盐、更优选完全不含铬酸盐。除非另有说明，本文中所使用的百分数和比率均以重量计。除非另有说明，氨基硅烷的重量百分数均以添加到溶液中的未水解的氨基硅烷的重量为基准。通常得到的氨基硅烷是以添加到溶液中的未水解的氨基硅烷的总重计，约为90％-100％(重量)的水溶液。通常得到的含氟无机化合物例如氟钛酸、氟锆酸、氟铪酸及其混合物是约为50％至约60％(重量)的水溶液。本专利技术的处理溶液优选包括约0.2％至约3％、更优选约0.2％至约1％(重量)的氨基硅烷溶液，和优选约0.1％至约2％、更优选约0.1％至约0.5％(重量)的含氟无机化合物溶液；该处理溶液的其余部分是水(优选去离子水)。在一个优选的实施方案中，该处理溶液包括约5.25克/升约为90％(重量)的γ-APS水溶液(约5.0克/升γ-APS)和约2.5克/升约为60％(重量)的氟钛酸水溶液(约1.5克/升氟钛酸)；该溶液的其余部分是水(优选去离子水)。氨基硅烷与含氟无机化合物之比优选为约0.5∶1至约2∶1、更优选约2∶1(重量)。该溶液的pH优选不大于约6、更优选不大于约5、且最优选小于约5。该处理溶液不需要使用交联剂例如双-(三乙氧基甲硅烷基)乙烷硅烷(BTSE)，或双-(三甲氧基甲硅烷基)乙烷硅烷(TMSE)。优选该组合物不含硅烷交联剂。通过将少量的水(优选去离子水)添加到氨基硅烷溶液(约90％-100％的氨基硅烷，以重量计)中、混合并让该溶液静置过夜或直到清澈以制备处理溶液。添加到氨基硅烷中的水量通常为水和氨基硅烷溶液总体积的约4％至约5％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆金属底材的方法，该方法包括以下步骤： （ａ）准备一种金属底材；和 （ｂ）将处理溶液涂覆在金属底材的表面上， 其中该处理溶液包括部分水解了的氨基硅烷和含氟无机化合物。

【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：JC阿菲尼托，
申请(专利权)人：舍米塔尔公开有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]