本发明专利技术的目的在于提供一种在金属材料表面能够形成兼具耐热性、焊接性、连续加工性、导电性、耐指纹性、涂装性等的前所未有的新型皮膜、且液体稳定性优异的金属材料用表面处理剂。本发明专利技术的金属材料用表面处理剂含有：化合物（Ａ），其在１分子中具有２个以上－ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３所示的官能团（ａ）和亲水性官能团（ｂ），并且相对于１个官能团（ｂ）的分子量（平均分子量／官能团数）为３００～５０００的范围；至少１种金属醇盐（Ｂ），所述金属醇盐（Ｂ）具有选自Ｓｉ、Ｔｉ及Ｚｒ中的１种元素；至少一种化合物（Ｃ），其选自含氟化合物和磷酸化合物；有机化合物（Ｄ），其具有选自羧酸基、膦酸基及磺酸基中的至少１种亲水性官能团；和水。
【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材料用表面处理剂及使用其的金属材料的表面处理方法，所述金属材料用表面处理剂用于形成能赋予钢、镀锌系钢板、铝板等金属材料的表面优异的耐腐蚀性(尤其是弯折部耐腐蚀性)及上涂层(上塗>0)涂装密合性、且兼具耐酸性、耐碱性等耐化学试剂性的皮膜。
技术介绍
以镀锌系钢板为代表的金属材料被用于汽车、家电、建材等各种领域中，但具有在大气中被腐蚀而形成称为白锈的腐蚀生成物的缺点。因此，现有技术中为了改善耐腐蚀性， 一般进行称作铬酸盐处理的方法，即，使用含有铬酸水溶液的处理液在金属材料的表面形成含有6价铬和3价铬的皮膜层。但是，在该铬酸盐处理中使用的水溶液由于具有对人体有害的6价铬，因此在排水处理中需要实施水质污浊防止法所规定的特殊处理。为此，近年来，随着对地球环境保护的意识的提高，尽可能控制对人体有害的化合物的使用的动向越发强烈。另一方面，作为铬酸盐处理以外的表面处理方法，广为人知的有利用含有鞣酸的表面处理剂的处理方法。认为在使用含有鞣酸的水溶液进行处理时，通过鞣酸和金属材料的反应而形成的保护皮膜由于防止腐蚀物质的侵入，耐腐蚀性得以提高。但是，该皮膜难以应对近年来制品的高品质化(耐腐蚀性、涂装密合性)。另一方面，作为主要使用无机成分的技术，专利文献1中公开了在钢材上涂布在稀水玻璃溶液或硅酸钠溶液、或它们的混合液中添加了特定量的有机硅烷偶联剂而成的处理液并进行干燥的方法作为改善耐腐蚀性、涂装密合性的方法。此外，作为主要使用硅烷偶联剂的技术，专利文献2中公开了为了得到临时的防腐蚀效果而利用含有低浓度的有机官能性硅烷和交联剂的水溶液的金属板的处理方法。在该方法中，交联剂使有机官能性硅烷发生交联，从而形成稠密的硅氧烷薄膜。此外，专利文献3中公开了使用含有具有2个以上烷氧基硅烷的化合物和选自有机酸、磷酸和络合氟化物(錯7 ‘7化物)的化合物的表面处理剂在金属的表面形成耐腐蚀性和涂装密合性优异的皮膜的方法。此外，专利文献4中公开了一种金属表面处理用组合物，其含有二氧化硅溶胶粘合剂(a)，其含有硅烷偶联剂(a-Ι)和烷氧基硅烷低聚物(a_2)；磷酸根离子(b)；氟化物离子(c)；以及金属化合物(d)，其含有选自V、Ti、Zr、Si、Mn、Mg、Al、Co、Ni、Mo、W和Ce中的至少1种金属。进而，公开了使用该组合物可以得到耐腐蚀性(尤其是加工部的耐腐蚀性)、 耐碱性、耐热性、耐烧蚀性、密合性(与上涂层涂膜的密合性、与基材的密合性)优异的皮膜。但是，这些技术存在以下问题导电性及耐指纹性等性能明显欠缺；对于制品的高品质化而言，耐腐蚀性及涂装密合性难以达到目标性能等。此外，即使能够形成耐腐蚀性和涂装密合性优异的皮膜，还留有由于溶剂系引起在环境方面及安全方面留有问题，难以以水系来稳定地供给等问题，对于达到实用化而言，依然存在重大的问题。 另一方面，专利文献5中公开了一种配合有机硅化合物而成的水系金属表面处理剂及处理方法，在1分子所述有机硅化合物内含有2个以上式-SiR1R2R3 (式中，R1、R2和R3 表示烷基、烷氧基或羟基，其中至少一者表示烷氧基)所示的官能团(a)和1个以上的选自羟基(与官能团(a)中可含有的羟基是独立的)、氨基、羧基、磷酸基、膦酸基、磺基、聚氧乙烯链及酰胺基的亲水性官能团(b)，相对于1个官能团(b)的分子量为300 10000。进而，还公开了如下技术方案通过使用该处理剂，能够形成必然具有优异的耐腐蚀性、密合性，同时兼具无机系皮膜所具有的耐热性、焊接性、连续加工性和导电性，有机系皮膜所具有的耐指纹性、涂装性等的皮膜。但是，皮膜中具有利用有机成分的阻隔层，与阻止药品对镀层的侵入的有机系皮膜相比，采用该技术时耐酸性、耐碱性等皮膜的耐化学试剂性差。进而，平面部和加工部的耐腐蚀性虽然具有优异的性能，但是还存在弯折部等皮膜极度变形的部位的耐腐蚀性欠佳的问题。另一方面，作为使用有机树脂皮膜的技术，专利文献6中公开了一种适用于被覆锌系被覆钢或无被覆钢等钢材的单液型钢材用水性被覆剂，其配合有以固体成分浓度计 5 30质量％的水性分散树脂、0. 1 20质量％的二氧化硅粒子和0. 01 20质量％的有机钛酸盐化合物，并且镀液稳定性(浴安定性)优异。进而，还公开了如下技术方案通过使用该被覆剂，能够得到耐腐蚀性、耐溶剂性、耐碱性、涂装密合性、皮膜密合性优异的皮膜。此外，专利文献7中公开了使用表面处理剂而得到的、耐腐蚀性优异并且耐指纹性、耐黑变性和涂装密合性也优异的无铬系表面处理钢板及其制造方法，所述表面处理剂含有特定的树脂化合物(A)、具有选自伯 叔氨基和季铵盐基的至少1种阳离子性官能团的阳离子性聚氨酯树脂(B)、具有特定反应性官能团的1种以上的硅烷偶联剂(C)和特定的酸化合物(E)，并且阳离子性聚氨酯树脂(B)和硅烷偶联剂(C)的含量在规定的范围内。此外，专利文献8中公开了一种金属表面处理组合物，其特征在于，含有(A)将选自水解性钛化合物、水解性钛化合物的低缩合物、氢氧化钛和氢氧化钛的低缩合物中的至少1种钛化合物与过氧化氢水混合而得到的含钛水性溶液的固体成分100重量份、(B)有机磷酸化合物1 400重量份、(C)从固体成分计水溶性或水分散性有机树脂10 2，000 重量份、(D)钒酸化合物1 400重量份、(E)氟化锆化合物1 400重量份和(F)碳酸锆化合物1 400重量份而成。但是，这些技术中，由于通过用有机树脂被覆金属材料表面来表现耐腐蚀性、耐指纹性，因此存在导电性、点焊接性等性能变差的问题。另外，现状为由于主成分为有机高分子，因而在高温下发生热分解、着色、粘性增加等，从而无法使用于耐热用途。这样，采用任意方法均无法获得能够代替铬酸盐皮膜而使用的、综合满足耐腐蚀性(尤其是弯折部的耐腐蚀性)、耐化学试剂性、耐热性、耐指纹性、导电性等诸特性的皮膜。专利文献1 日本特开昭58-15541号公报专利文献2 美国专利第5，292，549号说明书专利文献3 日本特开2001-49453号公报专利文献4 日本特开2007-177314号公报专利文献5 国际公开第2006-082951号小册子专利文献6 日本特开2001-353750号公报专利文献7 日本特开2003-105562号公报专利文献8 日本特开2006-009121号公报。
技术实现思路
为了解决现有技术所具有的上述课题，本专利技术的目的在于提供金属材料用表面处理剂、使用其的表面处理方法及经表面处理的金属材料，所述金属材料用表面处理剂在金属材料表面上能够形成必然具有优异的耐腐蚀性和耐酸性，同时兼具无机系皮膜通常所具有的优异的耐热性和导电性、有机系皮膜通常所具有的耐指纹性等的前所未有的新型皮膜，并且液体稳定性优异。本专利技术人等为了解决这些现有技术中存在的问题反复进行了深入的研究，结果发现，通过使用极稳定的金属材料用表面处理剂，能够解决上述课题，所述金属材料用表面处理剂含有化合物(A)，其在1分子中具有2个以上-SiR1R2R3 (式中，R1、! 2和R3各自独立地表示碳原子数1 4的烷基、烷氧基或羟基，R1、R2和R3中的至少一个表示烷氧基)所示的官能团(a)和亲水性官能团(b)，所述亲水性官能团(b)为选自羟基(与官能团(a)所含的羟基是独立的)、氨本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 金属材料用表面处理剂，其含有：化合物（Ａ），其在１分子中含有２个以上－ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３所示的官能团（ａ）和亲水性官能团（ｂ），相对于１个官能团（ｂ）的分子量（平均分子量／官能团数）为３００～５０００的范围，式－ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３中，Ｒ１、Ｒ２和Ｒ３各自独立地表示碳原子数１～４的烷基、烷氧基或羟基，Ｒ１、Ｒ２和Ｒ３中的至少１个表示烷氧基，亲水性官能团（ｂ）为选自羟基（与官能团（ａ）所含的羟基是独立的）、氨基、羧基、磷酸基、膦酸基、磺基、聚氧乙烯链和酰胺基中的至少１种；至少１种金属醇盐（Ｂ），所述金属醇盐（Ｂ）具有选自Ｓｉ、Ｔｉ及Ｚｒ中的１种元素；化合物（Ｃ），其选自含氟化合物和磷酸化合物中的至少１种；有机化合物（Ｄ），其具有选自羧酸基、膦酸基及磺酸基中的至少１种亲水性官能团；和水。
【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：佐藤世一，
申请(专利权)人：日本帕卡濑精株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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