一种处理金属表面的方法以及由此形成的产品技术

本发明专利技术涉及一种无电的或电解处理金属表面的方法。该方法包括：首先将金属表面暴露于包含至少一种硅酸盐的第一种介质中，之后暴露于包含硅胶的第二种介质中（在暴露于第一种介质之后，暴露于第二种介质之前，可以进行附加步骤）。第一和第二种介质可以电解或无电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种处理金属表面的方法以及由此形成的产品本主题在35U.S.C.119(e)下受益于2002年5月在美国专利申请序列号为60/354,565，名称为“金属表面处理方法”的专利，其中涉及的内容在这里引为参考文献。专利
本专利技术涉及的领域是用含硅酸盐和含有介质的硅胶处理金属表面。专利技术背景硅酸盐曾经被用在电化学清洗工艺中以清洗其它表面中的钢、锡。电化学清洗是电镀操作前通常采用的清洗步骤。使用硅酸盐作为清洗剂在1966年2月出版的“电镀”中L.J.Brow发表的“镀锡铁皮生产中硅酸盐作为清洗剂”；欧洲专利00536832/EPB1(Metallgesellschaft AG)；美国专利5,902,415、5,352,296和4,492,616中已公开。采用阳极方法形成保护层或膜的电解工艺在美国专利3,658,662(Casson，Jr.et al.)和英国专利498,485中已公开。1994年10月4日发表的授予Riffe的，名称为“金属结构防腐的方法和装置”(“Method and apparatus for preventing corrosion of metal structures”)的美国专利5,352,342描述了用在含涂料的锌溶液中施加电动势的方法，这里将其列为参考文献。美国专利5,700,523和5,451,431以及德国专利93115628描述了利用碱性硅酸盐处理金属表面的工艺。 在金属表面处理方面需要一种将抗腐蚀层施加在金属表面的环境友好的金属处理方法(即：基本不含镉酸盐)。前述的专利和出版物的公开内容在这里列为参考文献。专利技术综述本专利技术解决与采用无电的或电解工艺处理金属表面的传统工艺有关的问题。工艺流程为：将金属表面暴露于包含至少一种硅酸盐的第一种介质中，之后使其暴露于含硅胶的第二种介质中(在暴露于第一种介质之后，暴露于第二种介质之前，可以采用附加步骤)。第一和第二种介质可以是电解的或无电的。一般来说，第一种介质-->包含一种电解环境，而第二种介质包含无电环境。无电(electroless)，是指无外加电流(电流可能由于在金属表面和至少一种介质之间相互作用而在原位生成)。电解或电沉积或电增强，指通过在与导电基质接触时，引入或使电流通过含硅酸盐的介质(或有一导电表面)，在这里基质作为阴极。“含金属”、“金属”或“金属的”，指片状、成形物、纤维、棒、颗粒、连续长度如卷和线、金属化表面等基于至少一种金属和合金的各种构形，包括表面是自然形成的，或化学处理、机械处理或热处理形成的金属。一般自然形成的金属表面可能包含一层薄膜或层，其包含至少一种氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、氯化物等。自然形成的表面可以通过本专利技术的方法除去或改性。含有金属的表面指金属制品或金属体，以及具有附加的金属或导电层的非金属体。任一合适的表面可以用本专利技术工艺处理，合金金属表面的例子包括至少下列组成中的一种：电镀的表面、镀锌表面(如机械电镀板)、锌、铁、钢、黄铜、紫铜、镍、锡、铝、铅、镉、镁、银、钡、铍、钙、锶、钛、锆、锰、钴、合金如锌-镍合金、锡-锌合金、锌-钴合金、锌-铁合金等。如果希望，可以利用该专利技术工艺处理含有至少一种金属的非导电体如金属化聚合物体或片、金属涂覆的陶瓷材料。金属化的聚合物包括聚碳酸酯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、橡胶、硅树脂、酚醛树脂、尼龙、PVC(聚氯乙烯)、聚酰亚胺、三聚氰胺、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸类、碳氟化合物、聚砜、聚苯醚、聚醋酸、聚苯乙烯、环氧树脂等。导电表面还包括碳或石墨和导电聚合物(如聚苯胺)。本专利技术工艺中的第一种介质可以形成含硅酸盐的薄膜或层。含硅酸盐的薄膜或层包括单硅酸盐(如单硅酸锌)和单硅酸盐上的二硅酸盐薄膜。专利技术工艺中的第二种介质可以形成含硅胶的薄膜或层。含硅胶的薄膜或层包括硅胶单体或硅胶低聚体和硅胶单体上的硅胶薄膜。用本专利技术工艺处理的金属表面可以改进抗腐蚀性、提高电阻率、耐热性(包括熔融金属)、弹性、抗应力裂纹腐蚀性、对密封剂、油漆和外涂层的粘结性等。提高耐热性拓宽了该工艺的应用领域，可在形成专利技术层层后使用，如热固化外涂层、轧花/修整、铆接。通过在硅酸盐介质中添加掺杂剂，清洗和/或至少使用一种密封剂/外涂层来改善抗腐蚀性。由于本专利技术工艺不需要溶剂或含溶剂的体系就可形成抗腐蚀层，如无机浸渍层，因此比传统工艺有显著改进。与传统工艺相反，本专利技术工艺可以基本不用溶剂。基-->本不用溶剂是指小于5％(重量)，通常在电解环境中小于1％的挥发性有机物(V.O.Cs)。本专利技术工艺对传统方法还是一个显著的改进，即降低(如果不能消除的话)镉酸盐和/或磷酸盐(使用这些化合物会产生的问题诸如废物处理、工人暴露以及其他对环境的不良影响)。使用本专利技术的工艺还可以增强镉酸化或磷酸化的表面。因此，本专利技术工艺是“基本上无镉酸盐”和“基本上无磷酸盐”的，也可以说生产的制品基本上无(六价和三价)镉酸盐和基本上无磷酸盐。本专利技术工艺还可以基本无重金属如铬、铅、镉、钡等。基本无镉酸盐、基本无磷酸盐和基本无重金属指在生产制品中含量小于5wt％，通常指约0wt％的镉酸盐、磷酸盐和/或重金属。附图的简要说明图1是根据实施例的处理表面的扫描电镜显微照片。图2是暴露在含硅胶的第二种介质中的与图1相对比的扫描电镜显微照片。引用的相关专利和专利申请在此公开的主题与下列专利及专利申请有关：2001年10月22申请的申请号为09/814,641，题目为“An Energy Enhanced Process For Treating A Conductive SurfaceAnd Products Formed Thereby”的美国专利；2002年8月2申请的申请号为10/211,051，题目为“An Electroless Process For Treating Metallic Surfaces And ProductsFormed Thereby”的美国专利；2002年8月2申请的申请号为10/211,094，题目为“An Energy Enhanced Process For Treating A Conductive Surface And Products FormedThereby”的美国专利；2002年8月2申请的申请号为10/211,029，题目为“AnElectrolytic and Electroless Process For Treating Metallic Surfaces And Products FormedThereby”的美国专利；以及前述的各个专利，这里都列为参考文献。详细说明本专利技术通过提供一种无电或电解工艺处理金属表面的方法，解决与传统工艺有关的问题。金属表面可以包括很宽的尺寸范围和形状，如纤维、卷、片包括多孔隔音板、碎的金属线、拉制钢丝或金属绳、棒、联接件(如水力制动用软管联接件)、纤维、颗粒、紧固件(包括工业用和民用五金件)、支架、螺母、螺钉、铆钉、垫圈、-->散热片、模压件、粉末金属件等。本专利技术工艺处理金属表面的限制条件取决于表面与专利技术介质的接触能力。本专利技术工艺使用的第一种介质含有至少一种硅酸盐，第二种介质含有硅胶。金属表面先暴露在第一种介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理导电性表面的方法包括：将至少表面的一部分与ＰＨ值为碱性的、基本上不含铬酸盐的第一种介质相接触，第一种介质包括至少一种硅酸盐，其中所述的至少一种硅酸盐中ＳｉＯ２与金属氧化物的比率小于３∶２２；以及将至少表面的一部分与包 括至少一种含硅材料的第二种介质相接触。

【技术特征摘要】
US 2002-2-5 60/354,5651、一种处理导电性表面的方法包括：将至少表面的一部分与PH值为碱性的、基本上不含铬酸盐的第一种介质相接触，第一种介质包括至少一种硅酸盐，其中所述的至少一种硅酸盐中SiO2与金属氧化物的比率小于3∶22；以及将至少表面的一部分与包括至少一种含硅材料的第二种介质相接触。2、一种用于电处理金属表面的含水介质，其包括一种结合物，该结合物包括至少一种极性载体、至少一种可溶于所述载体的硅酸盐低聚体、硅胶，其中介质的PH值为碱性并且基本上不含铬酸盐。3、一种处理金属表面或导电性表面的方法，包括：将至少表面的一部分暴露在第一介质中，所述的第一介质包括一种结合物，该结合物包括至少一种极性载体和至少一种可溶于所说载体的硅酸盐低聚体复合物，其中介质的PH值为碱性；将至少表面的一部分暴露在第二介质中，所述的第二介质包括硅胶。4、根据权利要求1所述的方法，其中第一种介质包括硅酸钠，其SiO2与Na2O重量的比率约为2。5、根据权利要求1所述的方法，其中表面包括至少一个选自下列组成中的一种：铜、镍、锡、铁、锌、铝、镁、不锈钢、钢和它们的合金。6、根据权利要求1所述的方法，其中含硅材料包括硅胶。7、根据权利要求1所述的方法，其中至少第一和第二种介质中的一个进一步包括至少一种选自下列组成中的掺杂剂：锌、钴、钼、镍。8、根据权利要求1所述的方法，其中在与所述的第二种介质接触前，金属表面在最低约120℃的温度下干燥。9、根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特L海曼，布鲁斯弗林特，拉维钱德兰，乔纳森L巴斯，小詹姆斯S福尔肯，
申请(专利权)人：以利沙控股有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]