【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于清洗和处理金属基材、优选基于铝的金属基材(如铝及其合金)的不含硼酸盐的水性组合物。本专利技术进一步涉及此类组合物的制备和用于制备此类组合物的固体混合物以及一种使用该不含硼酸盐的水性组合物清洗和处理金属基材的方法。本专利技术的另外的目的是本专利技术的组合物用于清洗和处理金属基材的用途。
技术介绍
1、在由金属构造各种结构时，具有与金属基材粘接的能力是重要的。这包括将金属基材与其他金属材料粘接，以及将非金属材料与金属基材粘接。
2、在许多应用中，可以使用简单的机械粘接机构，如螺栓、螺钉或铆钉。在其他应用中，对增加的机械紧固件的重量的担忧使得粘合剂的使用更切实可行。各种粘合剂是已知并常用于将金属粘接在一起或将非金属材料与金属粘接的领域。例如，各种基于环氧树脂的粘合剂广泛用于这些应用。
3、当使用粘合剂使金属粘接时，通常重要的是提供尽可能最牢固的粘接。通常，当使用粘合剂时难以保证牢固的粘接。例如，在粘接制造期间的加工条件经常导致粘接强度急剧下降。当与金属(如铝或其合金)进行粘接时尤其如此。与铝和铝合金进行粘接提出了特殊的挑战。
4、铝和铝合金被认为是难以粘接的金属，因为铝表面倾向于形成弱的氧化铝水合表面层。表面形态以及因此粘合剂粘接耐久性取决于在进行粘接之前所接受的表面清洗和处理的类型。
5、在铝上通常发现的氧化物是氧化铝(al2o3)。该氧化物对于粘接是稳定的。然而，随着时间和湿度变化，该氧化物可能会水合而形成较不稳定且机械上弱的alooh(一水软铝石)和三氢氧化铝(三
6、广泛使用的用于铝表面的处理包括蒸气脱脂和喷砂处理。然而，这些方法并不阻止铝表面上一水软铝石和三羟铝石层的进一步生长。
7、由于针对化学废物处理的环境管制，因而现有的在该工艺中使用的清洗溶剂和溶液变得更受限制。因此，工艺敏感性、边缘粘接耐久性和环境限制的结合引起了对继续使用传统表面处理工艺的担忧。
8、存在有限的铝表面清洗处理和制备的替代方法。铝表面制备的这些其他方法中的一些包括形成稳定的、耐湿气的氧化物层。这些方法包括硫酸、铬酸和磷酸阳极氧化。这些电解工艺抑制氢氧化物层的进一步生长并且增强初始粘接强度和粘接耐久性。此外，磷酸工艺产生蜂巢状表面，其据信通过机械互锁来增强粘接强度。
9、然而，这些工艺通常由一系列复杂的处理组成，这些处理包括脱脂、碱洗、酸蚀刻、酸阳极氧化，以及在一些情况下，后处理工艺。
10、因此，本领域需要的是有效且高效的铝和其他金属表面清洗和处理方法以提供与金属基材稳定的粘合剂粘接。在这方面，提供相对简单且使用容易获得的材料的表面处理和清洗方法在本领域中将是显著的进步。
11、提供一种为粘合剂层提供增强的粘接强度的表面清洗和处理方法在本领域中将是进一步的进步。
12、本专利技术的另外的目的是提供一种固体混合物，其由清洗剂和处理剂组成，只需在应用场地将该固体混合物溶解在水中形成用于金属基材的清洗和处理组合物。该固体混合物可以只需要用酸或碱进行补充来调节ph值以获得用于清洗和处理、特别是基于铝的基材的清洗和处理的最佳值。提供固体混合物而不是液体浓缩物在运输该混合物时具有重大优势，这是因为由于未稀释在水中而因此可以在没有水含量的情况下进行运输，因而其是体积优化的。生产清洗和/或处理浴所需的水可以在任何应用场地进行补充。因此，提供此种固体混合物或干浓缩物增加了本专利技术的环境友好的方面。当然，此类组合物应具有降低的形成附聚物的倾向。
13、此外，本专利技术的又另一个目的是提供不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，这是因为由于欧盟reach法规的最新计划而要避免硼酸盐。reach解决化学物质的生产和使用，及其对人类健康和环境两者的潜在影响。
14、此外，除了可以清洗金属基材、特别是基于铝的基材(但不限于那些)之外，该组合物还应易于形成含硅的表面层，如硅酸盐层，从而允许随后的粘合剂层或涂层具有更好的粘附性。此种含硅层的形成应当使得金属基材表面处的硅含量(表示为si并且通过xrf光谱确定)应当是均匀的并且优选在约2至7mg/m2的基线校正范围内，特别是在常用的铝合金aa6014上。此类基于si的层强烈增强了如此处理的金属基材表面与粘合剂的粘附性。
15、此外，清洗和处理组合物不应显示出过度酸洗。
16、de 196 42 723a1涉及一种用于将涂料或粘合剂与由铝或铝合金(尤其是铝-镁合金)制成的工件的表面的一部分粘接的方法，其中该金属表面的所述部分用具有至少1的聚合度的聚合硅酸进行预硅酸盐化以产生粘附性改善层。二氧化硅是通过在爆鸣气火焰(h2:o2＝2:1)中以5毫巴的分压和0.2秒的热解时间使浓度比为1:2:1的四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷和二甲基乙氧基硅烷的混合物进行热分解产生的。在用聚合二氧化硅进行处理之前，用异丙醇对基材进行脱脂。
17、wo 2019/042951 a1披露了一种用于基本上无镍磷化金属表面的方法，其中用以下组合物依次处理金属表面：i)用含有至少水溶性硅酸盐的碱性水性清洗剂组合物，和ii)包含锌离子、锰离子和磷酸根离子的酸性水性的基本上无镍的磷化组合物。除了其他基材之外，还对铝合金进行了处理。根据wo 2019/042951 a1的方法中使用的碱性水性清洗组合物基于与焦磷酸盐或多磷酸盐和/或硼酸混合的基于水玻璃的组合物。
18、us 5,520,768披露了一种特别用于铝和铝合金基材的两步表面制备方法，该方法通过首先用碱金属偏硅酸盐溶液处理金属表面、随后用有机官能硅烷进行处理来改善粘合剂粘接的粘接强度、断裂韧性、耐久性和失效模式。第一步的主要目的是在金属基材的表面上提供非常薄的硅酸盐层。该方法中使用的组合物可以含有清洗添加剂，如洗涤剂、乳化剂和萜烯(如d-柠檬烯)。
19、特别是考虑到前述us 5,520,768，本专利技术提供一种用于清洗和处理金属表面的方法，不同于us 5,520,768中所描述的，该方法使得硅烷处理步骤不必要。清洗和为另外的粘合剂和/或涂层材料的层提供优异的粘附性不应取决于是否进行用例如硅烷的第二处理步骤。除了使用表面活性剂(如阴离子或非离子表面活性剂)之外，本专利技术的清洗和处理组合物中不应再需要有机化合物。
技术实现思路
1、以上所描述的特定目的和克服现有技术的缺点的目的通过提供一种不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物来实现，该组合物包含至少一种偏硅酸盐(a)；至少一种正磷酸盐(b)；至少一种选自由二磷酸盐和三磷酸盐组成的组的磷酸盐(c)；以及至少一种选自由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的组的表面活性剂(d)；并且其中该水性清洗和处理组合物具有在20℃下在11.0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其包含：
2.根据权利要求1所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，其进一步含有在该水性清洗和处理组合物中的至少一种碳酸盐。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，其含有至少一种二磷酸盐(C)和至少一种三磷酸盐(C)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，这些正磷酸盐(B)中的P-原子的总和与磷酸盐(C)中的P-原子的总和的摩尔比为1:1.2至1:3.5。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，这些偏硅酸盐(A)、正磷酸盐(B)和磷酸盐(C)是碱金属的盐。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，
7.一种制备根据权利要求1至6中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物的方法，其特征在于，在第一步骤(I)中
8.根据权利要求7所述的制备该不含硼酸盐的水性清洗和处理组合
9.一种固体混合物(M)，其用于在如权利要求7或8中任一项所定义的制备该不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物的方法中使用，其特征在于，该固体混合物(M)包含
10.根据权利要求9所述的固体混合物(M)，其特征在于，该固体混合物(M)进一步含有至少一种固体碳酸盐(E)。
11.一种清洗和处理金属基材的方法，该方法包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的清洗和处理金属基材的方法，其特征在于，步骤(a)通过将该金属基材浸入含有该不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物的浴中1至45min来使该金属基材与该不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物接触，该浴具有在40℃至90℃的范围内的温度。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的清洗和处理金属基材的方法，其特征在于，该金属基材选自铝或含铝合金、钢如冷轧钢和镀锌钢、还有锌-镁涂层钢和镁合金。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物或根据如权利要求7或8中任一项所定义的方法制备的组合物用于清洗金属基材和通过在金属基材的表面上形成含Si层来处理这些金属基材的用途。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其包含：
2.根据权利要求1所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，其进一步含有在该水性清洗和处理组合物中的至少一种碳酸盐。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，其含有至少一种二磷酸盐(c)和至少一种三磷酸盐(c)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，这些正磷酸盐(b)中的p-原子的总和与磷酸盐(c)中的p-原子的总和的摩尔比为1:1.2至1:3.5。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，这些偏硅酸盐(a)、正磷酸盐(b)和磷酸盐(c)是碱金属的盐。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物，其特征在于，
7.一种制备根据权利要求1至6中任一项所述的不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物的方法，其特征在于，在第一步骤(i)中
8.根据权利要求7所述的制备该不含硼酸盐的水性清洗和处理组合物的方法，其特征在于，该固体混...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·罗斯纳，C·康普，
申请(专利权)人：凯密特尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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