[发明专利]金属表面处理剂、金属表面处理方法及表面处理金属材料

说明书

本发明涉及对金属板材表面形成具有较好的耐腐蚀性及耐碱性，且不含铬的保护膜而使用的金属表面处理剂；还涉及用上述处理剂处理金属表面的方法和经过表面处理的金属材料。

且特别涉及在镀锌系列钢板、钢板、铝系列金属为原材料的汽车车体、汽车零部件、建材、家电用零部件等成形的加工品、铸造品、板材、卷材等之上，并具有较好的耐腐蚀性和耐碱性的不含铬的保护膜而用的表面处理剂、用此表面处理剂的表面处理方法和经过表面处理的金属材料。

镀锌系列钢板、钢板、铝系列等金属材料，容易受大气中的氧、水分、水分中所含的离子等的氧化、腐蚀。关于防止这种腐蚀的方法，长久以来都是用金属材料表面与铬酸盐、磷酸铬等含有铬的处理液接触，并使其形成铬酸盐保护膜的方法。

采用这种铬酸盐处理所形成的保护膜，具有较好的耐腐蚀性、涂布附着性，但因为这种处理液中含有有害的铬，使处理废水时工艺繁杂和成本较高。另外，也因为在处理而形成的保护膜中含有铬，因此从环保角度、安全角度来看，这种方法应该避免使用。

关于利用非铬酸盐处理液的方法，在日本特开平7-278410号公报内公开了含有特定结构的酚树脂系聚合物和酸性化合物的金属材料表面用聚合物组成物和表面处理方法；日本特开平8-73775号公报内公开了具有相互不同种且可相互反应的特定构造的反应性官能团的两种以上的硅氧偶合剂的耐指纹性等较好的金属表面处理剂及处理方法；日本特开平9-241576号公报内公开了含有特定构造的硅氧偶合剂及特定构造的酚树脂系列聚合物的金属表面处理剂及处理方法；日本特开平10-1789号公报内公开了含有至少一个氮原子的环氧树脂、丙烯酸酯系列树脂、安酯树脂等有机高分子和特定的多元阴离子的金属表面处理剂、处理方法及处理金属材料；日本特开平10-60233号公报内公开了含有：(1)含有特定构造的双酚A环氧系树脂的防锈剂；(2)混合酚系树脂及此外的聚酯等特性树脂的固形成分比4∶1～1∶4的防锈剂，采用(1)及(2)的处理方法及处理金属材料。

然而由于这种专利公报的不使用铬的金属表面处理剂，虽然有处理液不含有六价铬的优点，相反的所形成的保护膜与含铬酸盐处理的比较，其耐蚀腐性不足，另外还有耐指纹性、润滑性也不足的缺点。

又在日本特开平10-1789号公报内，在已特定的多元阴离子之中记载有钒酸。因五价钒的酸耐水性、耐碱性差。因此，用碱等清洗经过处理的金属材料时，会由于保护膜剥落，耐腐蚀性急剧下降。又记载了处理后水洗并干燥，虽无铬废水的问题，但具有由有机物引起的COD等废水的问题。

此外，关于使用钒化合物为防锈剂的发明，在日本特开平1-9229号公报内公开的在水和氧存在的环境下放出磷酸离子的磷酸离子源、放出钒酸离子的钒酸离子源和薄膜形成性树脂的防锈涂料。在日本专利第2795710号公报内，公开了将：(A)在使分散于水的分散液中放出特定浓度的钒酸离子的钒酸离子源；及(B)在使分散于水的分散液中表示特定浓度的溶解性的有机磷酸等的特定化合物以特定比率配合的防锈组成物。钒酸离子源，是做防锈涂料的防锈颜料用才添加的，若在600℃以上的高温锻烧钒酸离子源时，则形成平均颗粒粒径在数μm的颜料。该颜料的粒子在具有某种程度的膜厚度(颜料的粒径的数倍)的涂膜中虽可发挥防腐蚀效果，然而在表面处理领域的薄膜(数μm以下)则完全未能发挥防腐蚀效果。在静置处理剂时，其中的这些粒子会有凝集并沉淀。

因此，在现有技术中，可同时使金属材料表面形成较好的耐腐蚀性、耐碱性和耐指纹性的保护膜的非铬酸盐系列金属表面处理剂是不可获得的。

本发明的目的是为解决上述现有技术带来的问题，以提供形成金属材料较好的耐腐蚀性及耐碱性而用的不含铬的金属表面处理剂、金属表面处理方法及表面处理金属材料。

本发明通过采用以钒化合物及特定的金属化合物为必须成分的表面处理剂处理金属材料表面，可得到具有较好的耐腐蚀性及耐碱性的保护膜，以至实现本发明的目的。

本发明是有关于用含有含至少一种钒化合物(A)，及由锆、钛、钼、钨、锰及铈之中选出的至少一种金属的的金属化合物(B)为特征的金属表面处理剂。

前述的钒化合物(A)，全部钒中的氧化数为三价及四价的钒离子的比例(V³⁺+V⁴⁺)/V在0.1～1.0的范围。对于处理剂中的钒化合物的稳定性，形成保护膜的耐蚀性、耐碱性的提高是较宜的。