以多步骤的方法来涂覆金属表面的方法技术

本发明专利技术涉及一种以多步骤方法来涂覆金属表面，特别是由铝合金制成的车轮表面的方法，其中将该金属表面首先与主要含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物接触，然后与主要含有至少一种膦化合物的含水组合物接触，其中该膦化合物选自XYZ类型的化合物，其中Y是具有8-16个C原子的烷基，其中依次形成了硅烷涂层和膦酸盐/酯涂层。

【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以多步骤的方法来涂覆金属表面，特别是由铝合金制成的车轮表面的方法，在此方法中将该金属表面与两种不同的含水转化组合物接触，以及涉及到根据本专利技术的方法在涂漆或者施胶之前的应用。由铝合金制成的车轮的腐蚀保护涂层今天在全球范围内典型的是在车轮涂漆之前，用基于钛氟化物或/和锆氟化物的水溶液或者用基于含膦酸盐的化合物的水溶液或者用这两种溶液的组合，以两步涂覆方法来完成。该车轮可以任选地用多个部件制造，并且还可能以不同的材料，而不仅仅是以不同的铝材制成。本领域技术人员仅仅称之为车轮，而非专业人员经常称之为轮圈。此外，全部其他类型的铝部件也可以根据本专利技术来涂覆，特别是装饰条，不同的其他附件，型材和壳体。铝和铝合金制成的表面特别需要进一步提高腐蚀保护，主要是因为即使高品质的转化涂层一直仍然会出现丝状腐蚀。丝状腐蚀如同细丝状伸展的线典型地发生在例如金刚石车削面(=已经转化涂覆和涂漆的表面的部分区域进行机械加工)的边缘和沿着涂漆表面源自石子击打的小损伤或人行道边沿的伤害发生。这是因为今天在全球范围内生产铝合金车轮所使用的转化涂层组合物仍然不足以充分地限制丝状腐蚀。一种多步骤方法的变体(在此方法中铝表面首先用钛络合氟化物和/或锆络合氟化物进行处理，然后用至少一种膦酸盐/酯处理)也未满足工业的期待。迄今最普遍使用的在涂漆之前处理金属表面或者预处理金属表面的方法在许多情况中是基于使用铬(III)和铬(VI)化合物，任选的与不同的添加剂一起使用。作为表面需进行处理的金属制品优选涂覆零件，带(线圈)，线圈部分或者部件例如车轮。由于毒性的和生态学的风险，特别是含铬或者含镍的方法导致的毒性和生态学的风险，多年来金属基材表面处理技术的所有领域已在寻求这些方法的替代方法，但尽管如此，人们再三发现，在许多应用中，完全无铬酸盐的方法不能100%满足多种多样的性能，或者不具有期望的可靠性。此外，汽车工业的要求已经进一步地提高。所以难以用至少一种转化涂层来产生比迄今已经实现的更好的腐蚀保护。接下来尝试将铬酸盐含量保持得尽可能低和尽可能多的用Cr3+来替代Cr6+。在涂漆之前，在含水组合物中使用例如硅烷/硅烷醇来制备富含硅氧烷/聚硅氧烷的腐蚀保护性涂层原则上是已知的。为了简便起见，硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷在下面经常只称作硅烷。同样，铝和铝合金表面在下面经常只称作铝。这些基于硅烷的涂层已经证实是有利的。但是，在一些情况中，用主要含有硅烷作为固体或/和活性物质以及任选的含有有机溶剂的含水组合物涂覆的方法是难以使用的。 涂层不总产生优异的性能。此外这里会产生用裸眼或者用光学辅助器具来检测或/和表征在金属基底上非常薄且优选透明的硅烷涂层及其缺陷的问题。所形成的富含硅氧烷或/和富含聚硅氧烷的涂层的腐蚀保护和漆附着性经常但并非总是高的，并且有时候对于某些应用来说以适当的施加也不足够高。这里需要另外的使用至少一种硅烷的方法，以此生产的涂层特别是在耐腐蚀性和漆附着性方面具有良好的加工可靠性和高的品质。在包含硅烷的含水组合物的配方中，此外已经证明有效的是加入少量或者大量的选自有机单体，低聚物和聚合物的至少一种成分。在这样的组合物中，添加的硅烷的类型和量在一些情况中对于它们的成功是有决定性意义的。但是通常硅烷的加入量相对少，大部分仅仅为全部固体成分的至多5重量％，并且作为主要为有机物的组合物的“偶联剂”，其中该粘附促进作用应当主要特别作用于金属基材和漆之间以及任选的颜料和有机漆成分之间，但是有时也会出现无关紧要的轻微的交联作用。主要地，将非常少量的硅烷加入到热固化树脂体系中或者使用甲硅烷基化的有机低聚物和聚合物。因此目标在于提出一种含水组合物，其基于对环境友好的化学组合物并保证了高的耐腐蚀性。这样的组合物优选也适于多金属应用，在其中例如钢和富含锌的金属表面和任选的还富含铝的金属表面在相同的浴液中处理或者预处理。此外该目标在于提出了一种含水组合物，其适于涂覆由铝合金制成的车轮表面，并且是如此优异的，以至于能够至少明显地减少丝状腐蚀。该目标是通过下面的方法来实现的一种以多步骤方法来涂覆金属表面，特别是由铝合金制成的车轮表面的方法，特征在于，将该金属表面首先与主要含有硅烷/硅烷醇/ 硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物接触，然后与主要含有至少一种膦化合物的含水组合物接触，其中这种组合物的全部膦化合物的至少80%选自X^类型的化合物，其中Y彼此独立地是具有8-16个C原子的未支化的烷基或者具有8-16个C原子的烷基，其烷基链上平均至多20%的C原子具有官能团，其中 X 是 OH, NH2, NHR'，CH=CH2, C0NH0H, COOR'，丙烯酸胺，环氧，CH2=CR'，-COO, C00H, HSO4, (OH)2PO, (OH)2PO2, (OH) (0R，)P0，(OH) (OR，)PO2 或者 Si (OH)3 基团， 其中 Z 是(OH)2PO, (OH)2PO2, (OH) (0R')PO 或者(OH) (0R')PO2 基团， 其中R’是具有1-4个C原子的烷基， 其中R”是H原子或者具有1-4个C原子的烷基，其中基团X和Z各自在基团Y的末端位置上键合到基团Y，和其中在该金属表面配备有至少一个漆层或/和至少一个粘合剂层之前，依次首先形成硅烷涂层然后是膦酸盐/酯涂层。术语“主要(vorwiegend) ”表示所述的物质组是这些转化组合物的主要组分，如果不考虑水和任选的有机溶剂。该硅烷组合物优选包含硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷作为该水溶液的主要组分。表面，特别是铝，铝合金或/和富铝合金(以铝作为第二最主要的成分)可以用本专利技术方法富有成效地防止腐蚀。但是也有金属表面，尤其是基于镁或者钛，例如镁合金，钛和钛合金的，通常能够根据本专利技术的方法以非常高的品质来施加涂层。该至少一种膦化合物可以特别分别是至少一种膦酸或/和其衍生物，例如至少一种盐或/和至少一种酯，特别优选在每种情况中是至少一种二膦酸或/和其衍生物，例如至少一种盐或/和至少一种酯。优选该至少一种膦化合物能够形成基本到完全封闭大约一个单层的耐腐蚀层，特别是用自组装分子来进行。现在还发现硅烷涂层和膦酸盐/酯涂层用于防腐蚀层的组合有时候能够产生可能是迄今未知的品质。这样现在甚至有可能将铝和铝合金中的迄今为止仍然很难被限制的丝状腐蚀降低到最小。在由铝合金AlSi7制成的车轮部分，根据Daimler AG的关于丝状腐蚀的研究，公布用这种层序(实施例25)首次达到了仅仅0.9mm的平均渗入5(Unterwanderung)，其中用于对比的铬(VI)涂层却产生了 2. 4mm的平均渗入(对比例28)， 即，明显较差的值。实施例25中丝状腐蚀的最大线长度仅仅是4. 0mm，与之相比，使用铬 (VI)涂层的对比例观中却是7. 0mm。另外铬(VI)涂层迄今一如既往地被认为是最好的腐蚀保护。此外一种专门的由Daimler AG开发的用于评价丝状腐蚀的测试比现有的丝状腐蚀测试更精确。此外现在已经发现，在本专利技术方法的多步骤方法涂覆金属表面的许多实施方案中，如果在施加膦酸盐/酯涂层时，初始施加的硅烷涂层没有明显干燥和没有干透，而是处于湿的，半湿的或者略微干燥(angetrocknet)的状态，没有硅烷强的缩合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.06 DE 102009001372.51.以多步骤方法来涂覆金属表面，特别是由铝合金制成的车轮表面的方法，特征在于，将该金属表面首先与主要含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物接触，然后与主要含有至少一种膦化合物的含水组合物接触，其中这种组合物的全部膦化合物的至少80%选自XYZ类型的化合物，其中Y彼此独立地是具有8-16个C原子的未支化的烷基或者是具有8-16个C原子的烷基，其烷基链上统计平均至多20%的C原子具有官能团，其中 X 是 OH、NH2, NHR'、CH=CH2, C0NH0H、COOR'、丙烯酰胺、环氧、CH2=CR' ’ -COO, C00H、 HSO4、(OH) 2P0、(OH) 2P02、(OH) (OR，)P0、(OH) (OR，)PO2 或者 Si (OH)3 基团，其中 Z 是(OH)2PO, (OH)2PO2, (OH) (0R')P0 或者(OH) (OR，)PO2 基团，其中R’是具有1-4个C原子的烷基，其中R”是H原子或者具有1-4个C原子的烷基，其中基团X和Z各自在基团Y的末端位置上键合到基团Y，和其中在该金属表面配备有至少一种漆层或/和至少一种粘合剂层之前，依次形成硅烷涂层和之后的膦酸盐/酯涂层。2.根据权利要求1的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物包含总含量为0. 003-10 g/L的硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷。3.根据权利要求1或者2的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物包含至少一种单硅烷，至少一种双甲硅烷基硅烷或/和至少一种三甲硅烷基娃焼。4.根据前述任一权利要求的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物包含至少一种烷氧基硅烷，至少一种氨基硅烷，至少一种环氧硅烷或/和至少一种乙烯基硅烷或者至少2种不同的氨基硅烷的混合物。5.根据前述任一权利要求的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物包含至少一种单氨基硅烷，至少一种二氨基硅烷，至少一种二烷氧基硅烷或/和至少一种三烷氧基硅烷。6.根据前述任一权利要求的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物包含a)至少一种选自硅烷，硅烷醇，硅氧烷和聚硅氧烷的化合物和b)至少一种含有钛，铪或/和锆的化合物。7.根据权利要求6的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物另外包含c)至少一种类型的阳离子，其选自元素周期表第1-3和第5-8副族，包括镧系元素，和第2主族元素的金属阳离子，或/和至少一种相应的化合物。8.根据权利要求6或者7的方法，特征在于，该含有硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的含水组合物另外包含至少一种物质d)，其选自=(I1)无硅化合物，该化合物每个具有至少一个氨基，脲(=脲基)，酰亚氨或/和亚氨基基团，d2)亚硝酸盐或/和具有至少一个硝基基团的化合物的阴离子，d3)基于过氧化物的化合物，和d4)含磷化合物，至少一种磷酸盐的阴离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：L塞布拉拉，M瓦尔特，
申请(专利权)人：L塞布拉拉，M瓦尔特，
类型：发明
国别省市：