在金属表面上的抗腐蚀涂料中使用的改进的含三价铬组合物制造技术

提供低残余的三价铬基转化型涂布浴，通过在含三价铬离子和氟代金属酸根离子的水溶液内浸渍，接着任选地漂洗，它在铝和铝合金上形成抗腐蚀涂层。三价铬涂布的铝还充当油漆底漆的有效基质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明在金属表面上的抗腐蚀涂料中使用的改进的含三价铬组合物 专利
本专利技术涉及处理金属表面提高抗腐蚀性和油漆粘结特征的方法，和涉及在这一方法中使用的用于铝和铝合金的含三价铬涂料。更特别地，本专利技术涉及适合于用作可漂洗或原地干燥的用于金属的转化型涂料的含水组合物，它包括三价铬阳离子、氟代金属化物阴离子、它们的相应的抗衡离子和其他任选的组分，及其使用方法。
技术介绍
通常已知用含六价铬的水溶液处理金属，例如锌、镉或铝等的表面，所述水溶液含有溶解金属表面并形成称为“铬酸盐转化型涂层”的不溶膜的化学品。这些含六价铬的涂料抗腐蚀且保护金属以防引起腐蚀的各种元素。另外，已知铬酸盐转化型涂料通常具有良好的油漆粘结特征，和因此提供用于油漆或其他罩面漆优良的基质。 尽管前述涂料提高抗腐蚀性和油漆粘结性能，但该涂料具有严重的缺点，即六价铬成分具有毒性。从两个角度考虑，这是严重的问题，一个角度是操作者处理该溶液，再一个是用过的溶液的处置。因此，高度期望下述涂料溶液和涂层，其具有基本上不含六价铬，但与此同时能赋予与常规的含六价铬的涂层相当的抗腐蚀性和油漆粘结性能。 特别感兴趣的是在飞行器铝合金上使用铬酸盐转化型涂层，这是因为它具有优良的抗腐蚀性且能充当油漆的有效基质。开发这些涂料所使用的常规浴含有六价铬，和正是在该涂层内的残留铬酸盐主要对高度腐蚀抑制负责。然而，这些相同的铬酸盐高度有毒，且它们在废水流出物中的存在受到严格限制。因此，希望使用可充当有毒六价铬酸盐涂层替代品的毒性相对小的化学品，提供用于铝及其合金和用于密封阳极化铝的涂层。在转化型涂层中除了使用和替代六价铬以外，还使用三价铬，以尝试生产含六价铬的涂料的替代品，但迄今为止，这些尝试仅仅有限地成功。 目前在工作溶液中以铬:锆之比为约0.4:1到约0.6:1的比例使用硫酸铬和氟代锆酸钾，施加三价铬腐蚀防护涂层。这一现有技术的方案的一个缺点是，工作浴不如所需的那样稳定。硫酸铬和氟代锆酸钾基组合物储存不稳定，因为当老化约1-2周时，甚至在未使用的组合物内，开始形成沉淀。在使用中，工作浴生成必须除去的显著大量的残渣，这导致生产线的昂贵的停工和处置问题。在浴中开始沉淀还对所形成的转化型涂层具有负面影响。现有技术的长期用浴得到的转化型涂层具有降低的抗腐蚀性。因此需要克服现有技术的这些和其他缺点的改进的三价铬腐蚀防护涂层。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种处理铝的新型不含六价铬的含铬溶液。 本专利技术另一目的是提供处理铝的组合物，它含有仅仅三价氧化态的铬。 本专利技术再一目的是提供含三价铬的溶液，其中所述铬具有很少或者不具有从溶液中沉淀的倾向。 本专利技术的目的是提供处理金属表面的组合物，它包括氟代金属化物阴离子；铬(III)阳离子的组分；和任选地，一种或更多种下述组分游离的氟化物离子组分；表面活性剂分子组分；pH调节组分和粘度增加组分。 同样，本专利技术的目的是提供通过接触金属表面与本专利技术的组合物，然后漂洗形成的涂层，该涂层包括基本上仅仅三价形式的铬，且根据ASTM B-117，提供至少96、120、144、168、192、216、240、264、288、312、336、360、408、456、480、504小时的抗盐喷洒。 本专利技术尤其非常适合于在主要由铁、钛、铝、镁和/或锌及其合金组成的金属表面上形成涂层；它包括GalvalumeTM和GalvanealTM。本领域的技术人员要理解此处所使用的“主要”是指主要的元素是以合金的重量计，含最大量的元素。根据下述说明，本专利技术的其他目的对本领域技术人员将更明了。 除了在权利要求和操作例中以外，或者除非另外特意说明，在本说明书中的所有数值量，其中包括物质的用量或者反应和/或使用条件要理解为在描述本专利技术的最宽范围内用措辞“约”来修饰。通常优选在所述的数值极限内的实践。此外，在整个说明书中，除非特意另外说明，百分数，“份”和比例以重量计；术语“聚合物”包括“低聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”和类似物；结合本专利技术，对于给定目的来说合适或优选的一组或一族材料的说明暗含任何两种或更多种该组或族中的成员的混合物同样是合适或优选的；用化学术语描述的各成分的说明是指在添加说明书中规定的或者通过说明书中规定的化学反应就地生成的任何结合物的时刻的各成分，且不必然排除在一旦混合时混合物中各成分其它的化学相互作用；离子形式的物质的规定另外暗含存在足量的抗衡离子，以产生组合物作为整体的电中性(按此明确地规定的任何抗衡离子在尽可能的程度上应当优选选自明确地以离子形式规定的成分；在其他情况下，这种抗衡离子可以自由地选择，除非避免对本专利技术目的起负面作用的抗衡离子)；术语“油漆”包括可用更加专门的术语表示的所有可能的材料，例如底漆、挥发性漆、磁漆、清漆、紫胶、面漆和类似物；和术语“mol”及其变体可应用到通过所存在的原子数量和类型定义的元素、离子和任何其他化学物种以及应用到具有明确定义分子的化合物上。 具体实施例方式 本专利技术的一个实施方案提供液体组合物，它包括下述，优选基本上由下述组成，或更优选由下述组成水和 (A)氟代金属化物阴离子组分，其中所述阴离子中的每一种由下述组成 (i)至少4个氟原子；和 (ii)选自钛、锆、铪、硅、铝和硼中的元素的至少一个原子；和任选地(iii)和(iv)中的一个或两个 (iii)至少一个可离子化的氢原子；和 (iv)至少一个氧原子； (B)铬(III)阳离子组分； 其中铬:锆之比的范围为10:1到25:1和 任选地，一种或更多种下述组分 (C)游离氟化物离子组分，它不是前面所述的任何组分(A)-(B)中的一部分； (D)表面活性剂分子组分，它不是前面所述的任何组分(A)-(C)中的一部分； (E)pH调节组分，它不是前面所述的任何组分(A)-(D)中的一部分；和 (F)粘度增加组分，它不是前面所述的任何组分(A)-(E)中的一部分。 应当理解，所列的各组分不需要一定全部由单独的化学品来提供。 已发现，可通过下述步骤来实现在事先未处理的区域上的优良的涂层质量，尤其抗腐蚀性 (I)使金属基底表面与以上所述的本专利技术的组合物接触，形成湿涂的金属基底表面； (II)任选地，漂洗湿涂的金属基底表面；和 (III)干燥湿涂的金属基底表面。 开发了不含六价铬的本专利技术的组合物。尽管不优选，但可制备含六价铬的本专利技术的配方。本专利技术的组合物所需地含有小于0.04、0.02、0.01、0.001、0.0001、0.00001、0.000001wt％六价铬，最优选基本上不含六价铬。所需地最小化在本专利技术的组合物内存在的六价铬的用量，和优选仅仅痕量地存在，最优选不存在六价铬。 现有技术已知在涂层内一些三价铬将氧化形成六价铬，参见USP5304257。在本专利技术中，希望通过本专利技术的组合物形成的涂层很少或者不含有六价铬，尽管不优选，但该组合物可含有在前一段落中所述量的六价铬。本领域的技术人员要理解，本专利技术包括不含六价铬的涂层，但由于随后暴露于天候老化或其他处理条件下时，所述涂层可含有来自于氧化涂层内的三价铬得到的六价铬。 在本专利技术的优选实施方案中，组合物和所得涂层基本上不含，所需地根本不含六价铬本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂布金属表面的组合物，所述组合物包括水和：　（Ａ）氟代金属化物阴离子组分，其中所述阴离子中的每一种由下述组成：　（ｉ）至少４个氟原子；和　（ｉｉ）选自钛、锆、铪、硅、铝和硼中的元素的至少一个原子；和　任选地（ｉｉｉ） 和（ｉｖ）中的一个或两个：　（ｉｉｉ）至少一个可离子化的氢原子；和　（ｉｖ）至少一个氧原子；　（Ｂ）水溶性氟化铬组分；　所述组合物基本上不含六价铬且在环境温度下稳定储存至少２周。

【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：K克拉莫，
申请(专利权)人：汉高股份及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]