青铜的腐蚀防护制造技术

本发明专利技术公开了一种提高其表面含铜或铜合金层之基材的抗腐蚀性、耐磨损性与耐接触性的方法及组合物。该组合物包含：磷氧化物化合物，其系选自膦酸、膦酸盐、膦酸酯、磷酸、磷酸盐、磷酸酯及其混合物；含氮有机化合物，其系选自一级胺、二级胺、三级胺与含氮芳香族杂环；以及醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种改善铜与铜合金之耐磨损性、抗腐蚀性与耐接触性(contact resistance)的方法及组合物，尤其涉及青铜之耐磨损性、抗腐蚀性与耐接触性的改良。
技术介绍
金属表面涂层技术经常被应用于电子装置与装饰物品的表面，以达到腐蚀防护及 其它所期望之功能特性。青铜经常被用作众多消费品与电子产品的表面涂层，诸如扣件、珠 宝、乐器、电子连接器、轴承、配件、工具等等。青铜涂层作为镍涂层的一种替代品极具吸引 力，因为镍涂层是一种众所周知的过敏源。青铜经常被用作钯、钯镍合金、银器、金器等物品的顶面涂层或底面涂层。最终的 涂层沉积物具有极佳的抗腐蚀性、耐磨性、可焊性以及低摩擦系数。
技术实现思路
简言之，本专利技术涉及一种用于提高其表面包含铜或铜合金层之金属基材的抗腐蚀 性、耐磨损性与耐接触性的组合物。该组合物包含一种磷氧化物化合物，其系选自膦酸、膦 酸盐、膦酸酯、磷酸、磷酸盐、磷酸酯及其混合物；一种含氮有机化合物，其系选自一级胺、二 级胺、三级胺与含氮芳香族杂环；以及沸点至少约为90°C的一种醇。在另一方面，本专利技术涉及一种用于提高其表面包含铜或铜合金层之金属基材的抗 腐蚀性、耐磨损性与耐接触性的方法，该方法包括令该基材置放于前述组合物中进行全面 接触。至于本专利技术的其它目的与特征，部分属于显而易见，部分将在下文中陈述。 附图说明图1A至1G系根据实施例9之方法对涂覆有青铜之试片进行湿度测试的照片。其 中，“ Reference ”表示参照试片；“ 85/8548h ”表示湿度85 %，温度85 °C，曝露48小时。图2A至2C系根据实施例10之方法对涂覆有青铜之试片进行人工汗液测试的照 片。图3A与3B系根据实施例10之方法对涂覆有青铜之试片进行人工汗液测试的照 片。图4A至4H系根据实施例11之方法对涂覆有青铜之试片进行中性盐喷雾测试的 照片。具体实施例方式本专利技术涉及一种表面处理方法及一种表面处理组合物，其应用于将一防护有机膜 涂于铜或铜合金表面涂层之上。在一具体实施例中，该铜合金表面涂层系一种青铜表面涂 层。已发现该表面处理方法可以有效提高青铜表面涂层的抗腐蚀性、耐接触性与耐磨损性。该表面处理方法包括使铜或铜合金表面涂层接触一种含有有机添加剂的表面处 理组合物，其在该铜或铜合金表面上形成自组单层膜，并亦渗透至该铜基表面涂层中可能 存在的任何孔隙内。因此，本专利技术之组合物可有效地封堵通往下层基材的孔隙。经加强的孔 隙封堵结合该表面自组单层膜，可有效地抑制涂覆有铜或铜合金表面涂层(诸如青铜)之 消费性产品与电子装置的腐蚀进程，提高其耐磨损性，降低其耐接触性，延长其使用寿命。可以本专利技术所述之方法防护的表面包括铜与铜合金表面，特别是青铜表面涂层。 许多种类的青铜已为人习知。最常见的青铜包含一种铜锡之合金。在铜-锡青铜中锡的含 量变化范围相当大，典型来说其重量百分比低至约3%，高至约45%。青铜的顏色取决于锡 之含存量。例如，当锡的含量大约介于重量百分比30%与45%之间时，该青铜的颜色为银 色，此等青铜被称之为“白”青铜。白青铜相对较软。当锡的含量大约介于重量百分比15% 与30%之间时，该青铜的颜色呈现为一种金黄色，这类青铜被称之为“黄”青铜。当锡的含量 大约介于重量百分比3%与15%之间时，该青铜的颜色为红金色，这类青铜被称之为“红” 青铜。所谓的磷青铜亦同样可应用本专利技术予以防护。磷青铜之锡含量相对较低，通常其 重量百分比大约介于2%与5%之间，如3. 5%;而其磷含量至多约为重量百分比1%。此等 合金的显著特性在于其韧性、强度、低磨擦系数与细微晶粒。其中的磷可改善此熔融金属的 流动性，并因而改善其可铸性，且可藉由清理晶粒边界而改善其机械性能。磷青铜可用于弹 簧以及其它需要抗疲软、耐磨损及抗化学腐蚀的物品。其亦可用于美声乐器之弦线。铜合金可以是一类被习知为黄铜的合金，如以锌作为其主要合金元素的铜合金。 黄铜另外还包括那些含有铜、锌与锡的合金。黄铜之延展性高于铜或锌。黄铜之相对较低 的熔点(视其组分而定，为900-940°C)与其流动特征使其成为较容易铸造的材料。通过改 变铜与锌之比例，黄铜的特性也会随之改变，从而形成软硬不同的黄铜。黄铜合金中之锌含 量可以有较宽的变化范围，通常介于重量百分比5%至50%之间。当锡包含在内时，其含量 通常较低，大约介于重量百分比至5%之间。对于铝青铜也可以使用本专利技术所述之方法进行防护。铝青铜包含铝作为主要合金 元素。铝青铜相比于其它青铜合金，其特征是具有更高的强度与抗腐蚀性。此类合金具有 耐蚀性，并在大气条件下显示低腐蚀速率，在高温下显示低氧化速率，且与含硫化合物及其 它燃烧排放产物之间的反应性也较低。其在海水中亦具有抗腐蚀性。这些良好的性能藉由 铝组份的存在而形成，其中铝与大气中的氧反应形成一种薄而坚韧的氧化铝表层，从而构 成富铜合金的抗腐蚀屏障。铝组分的含量通常介于重量百分比5%至11%之间。铝青铜可 能包含少量其他元素，通常为铁、镍、锰与硅，其含量范围在重量百分比0.5%至6%之间变 化。这些以及其它铜与铜合金可以应用于许多种类的金属之上作为涂覆表层。具体说 来，铜与铜合金更常被应用涂覆于以镍为底质的基材、以铁为底质的基材以及贵金属基材 之上。以铁为底质的基材包括钢，其又包括各种各样含有碳、锰、钨、钼、铬或镍等元素的铁 合金，其中所含上述元素之量至多达约重量百分比10%。普通钢中碳的含量约介于重量百 分比0.02%至2. 1%。其中锰含量最高达约重量百分比2%、通常为1.5%的钢材在此也可 适用。本专利技术还涉及一种用于铜及铜合金表面涂层之防护的表面处理组合物。用于本专利技术之表面处理的该表面处理组合物包含磷氧化物化合物、含氮芳香族杂环及一种高沸点溶 剂。本专利技术所述之表面处理组合物包含一种磷氧化物化合物。在表面处理组合物中添 加该磷氧化物，使之与可能存在于铜合金表面之上的任何金属或可能因铜基外表涂层的表 面覆盖不完全而曝露于表层(如通过青铜表面涂层中存在的孔隙而曝露)的任何金属(即 基材金属)反应，并于其上赋予一层防护有机膜。例如，锡这种青铜中的主要合金元素，可 在基材表面转化为氧化物与氢氧化物。此外，镍这种常被涂覆上铜及铜合金层的金属，也可 在基材表面转化为氧化物与氢氧化物。比较有利的是，基材表面的氧化物及氢氧化物可与 磷氧化物反应，从而在该氧化物及氢氧化物与磷氧化物之间形成化学键。锡之氢氧化物与 磷氧化物范式之间的化学反应如下示进行Sn(OH)2(s)+2R-P03H(aq) = > Sn_ (0-P02-R)2+2H20磷氧化物可以与镍之氢氧化物进行相似的反应。具有上述反应式所示之通式结构 的每一个磷氧化物可在基底金属层表面上与一、二或三个氧原子反应。该反应使得磷氧化 物与外表涂层表面上的氧化物形成化学键合，同时可填满表层中的孔隙，并在其它裸露基 材区域之上形成一种防护有机层。在此方面需要说明的是，磷氧化物可与锡、镍、锌、铬、铁、 钛及其它金属之氧化物与氢氧化物进行反应。适于添加至本专利技术所述之表面处理组合物的磷氧化物化合物，其具有与胶束表面 活性剂相似结构的较佳，即具有亲水首基与疏水组份。如上述，在自组反应中，包含磷氧配 基的亲水首基与金属之氧化物及氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高其表面包含铜或铜合金层之金属基材的抗腐蚀性、耐磨损性与耐接触性的组合物，所述组合物包含：磷氧化物化合物，其系选自膦酸、膦酸盐、膦酸酯、磷酸、磷酸盐、磷酸酯及其组合；含氮有机化合物，其系选自一级胺、二级胺、三级胺与含氮芳香族杂环及其组合；以及沸点至少约为９０℃的醇。

【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：约瑟夫A阿贝斯，孙申量，小爱德华J库得拉克，卡特琳泽辛特泽，西奥多安东尼里斯，
申请(专利权)人：恩索恩公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]