[发明专利]以水性组合物涂布金属表面的方法以及该组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种以包含至少一种硅烷或/和相关化合物和至少两种其它组分的水性组合物涂布金属表面的方法。本发明还涉及相应水性组合物以及按本发明方法涂布的基材的应用。

背景技术

迄今，处理金属表面，尤其是由至少一种金属材料制成的零件、卷材(Coil)或卷材部分，或者用于在对金属表面喷漆之前对金属表面实施预处理采用得最广的方法通常一方面基于铬(VI)化合物的使用，任选地连同各种各样添加剂，或者另一方面基于磷酸盐，例如，锌/锰/镍的磷酸盐的使用，任选地连同各种各样添加剂。

由于尤其是与采用含铬酸盐方法或含镍的方法相联系的毒理学和生态学的危险，多年来在所有金属基材表面技术领域一直在寻求这些方法的替代办法，但是现已反复发现，在许多应用领域，完全不含铬酸盐或不含镍的方法不能100％地满足性能谱或者不能提供所要求的安全性。因此，就尽可能减少铬酸盐含量或镍含量以及尽可能用Cr³⁺ 替代Cr⁶⁺进行了各种尝试。高质量磷化方法被用于，尤其是汽车工业，例如，喷漆前的车身预处理，以便将汽车防腐蚀保护质量维持在高水平。锌/锰/镍磷化方法传统上就用于这一目的。尽管进行了多年研发工作，但没有突出质量限制的无镍磷化尝试在多金属应用领域，例如常常在车身所涉及的那些领域，已证明不成功，这一领域，在欧洲，钢、镀锌钢和铝或铝合金的金属表面一般是在同一浴中进行预处理的。然而，由于所含的镍，本身即使比较起来很少，但在可预见的将来会被划归引起较大毒理学关切的类别，于是便产生是否能用其它化学方法达到相当的防腐蚀保护作用的问题。

例如硅烷/硅烷醇在水性组合物中的应用借以生产富含硅氧烷/聚硅氧烷的防腐保护涂料的技术原理上是公知的。为简单计，硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷在下文中通常仅称作硅烷。虽然这些涂层本身是成熟的，但某些采用以硅烷为主要成分加上溶剂(们)组成的水性组合物涂 布的方法难以施涂。这些涂料不总是能成形为具有优异性能的涂层。况且，凭借肉眼或光学辅助手段，要对金属基材上非常薄、透明的硅烷涂层及其缺陷做出充分的品质鉴定可能成问题。形成的富含硅氧烷-或/和聚硅氧烷涂层的防腐蚀保护和漆层的附着力通常很高，但并非总是如此；在某些情况下，即便在合适的场合，这些性能对于特殊用途来说仍不够高。目前需要一种采用至少一种硅烷的其它方法，它应提供高加工安全性和生产出高质量涂层，尤其就耐腐蚀性和漆层附着力而论。

在含硅烷水性组合物的配制中，也已证明有利的是不加入或加入大量至少一种选自有机单体、低聚物和聚合物的组分。加入到此种组合物中的硅烷类型和数量在某些情况下对于效果具有决定意义。然而，传统上，硅烷的加入量比较少——一般仅最高为总固体含量的5wt％——于是它们将起“偶联剂”的功能，此时增粘作用应占主导地位，尤其在金属基材与漆层之间，同时任选地还在颜料与有机漆成分之间，但轻微交联作用作为次要效应也发生在某些工况中。扼要地说，在热固性树脂体系中加入非常少量硅烷。

在此将同一日期提交给同一专利局的有关类似发明主题的其它2篇专利申请明确收入本文作参考，尤其是有关水性组合物、在水性组合物中的添加物，涂布前、期间和之后的步骤，浴行为、层的成形、层性质以及测定的效果，特别是在实施例和对比例中的那些。同样，在下面的专利申请中也明确地包括进优先权基础申请。

从EP 1 017 880 B1公知一种包含1∶2～2∶1混合比的部分水解氨基硅烷和含氟酸的水性组合物。此种酸优选是氟钛酸 由它生成的涂层虽好但达不到与基于锌/锰/镍的磷酸盐的用于汽车制造，尤其是多金属用途的极高质量磷酸盐涂层一样水平作为高质量耐腐蚀涂层的要求。所述出版物未指出几种酸的组合可能是有利的。

发明内容

因此，本发明的目的是建议一种水性组合物，由它制成的涂层具有环境友好化学组成并保证高耐腐蚀性，而且也适合多金属场合，在此领域，例如，钢和富锌金属表面，任选地还有富铝金属表面在同一浴中进行处理或预处理。本发明的目的还在于建议一种适合汽车制造 中车身涂布的水性组合物。

现在还发现，至少两种络合氟化物的组合，尤其是氟钛酸 与氟锆酸 能提供格外提高质量的涂层。