[发明专利]在金属表面上使用的原地干燥的三价铬抗腐蚀涂料的组合物与方法

说明书

技术领域

本发明涉及处理金属表面提高抗腐蚀性和油漆粘结特征的方法，和涉及在这种方法中使用的铝和铝合金用的三价铬涂料，它基本上或完全不含六价铬。更特别地，本发明涉及适合于用作金属的原地干燥涂料的含水组合物，它包括三价铬阳离子、氟代金属阴离子、其相应的抗衡离子和其他任选的组分，和使用它的方法。 

背景技术

通常已知用六价铬水溶液处理诸如锌、镉或铝之类的金属表面，所述六价铬水溶液含有溶解金属表面的化学品并形成称为“铬酸盐转化涂层”的不溶膜。含有六价铬的这些涂料抗腐蚀且保护金属以防引起腐蚀的各种元素。另外，已知六价铬酸盐转化涂层通常具有良好的油漆粘结特征，和因此提供作为油漆或其他饰面层的优良基质(base)。 

尽管前述涂料提高抗腐蚀性和油漆粘结性能，但该涂料具有严重的缺点，即六价铬成分的毒性。从两个角度考虑，这是严重的问题，一个问题是操作者和其他人处理溶液，处置用过的溶液。因此，高度希望涂料不含或基本上不含六价铬，但与此同时能赋予抗腐蚀性和油漆粘结性能，它与常规的六价铬涂料赋予的这些性能相当。 

尤其令人感兴趣的是在飞行器的铝合金上使用六价铬酸盐转化型涂料，这是因为它们具有优良的抗腐蚀性且能充当油漆的有效的基质。开发这些涂料所使用的浴含有六价铬酸盐，和正是在该涂料内的残留六价铬酸盐主要造成所述高度的腐蚀抑制。然而，这些六价铬酸盐有毒，和它们在废水流出物内的存在严格受到限制。因此希望提供涂布铝及其合金和密封阳极化铝的组合物，该组合物使用不那么 危险的化学品，而可作为有毒的六价铬酸盐涂料的替代品。在涂料工业中存在显著地没有得到满足的需求：提供含有很少或不含六价铬的转化型涂料，所述转化型涂料仍然将提供与现有技术的含六价铬的转化型涂料相当的抗腐蚀性和油漆粘结。 

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于处理铝，其中包括阳极化铝的新型含铬溶液，其中所述溶液不含有或基本上不含六价铬，但提供与含六价铬的转化型涂料相当的性能。 

本发明的另一目的是提供处理铝的组合物，它含有仅仅三价氧化态的铬。优选地，该组合物基本上不含锌，这意味着除了在原料或待涂布的基底内发现的痕量锌以外，不含有锌。最优选，除了三价铬和在氟代金属化物中发现的那些，例如氟代锆酸盐、氟代钛酸盐和类似物以外，没有重金属以超过这种痕量的含量存在，亦即基本上没有其他重金属。 

本发明再一目的是提供含三价铬的溶液，其中三价铬在储存过程中很少或不具有沉淀的倾向，优选不形成含Cr(III)的沉淀，但与金属基底反应，在金属基底表面上形成含三价铬的涂层。它是其中Cr(III)在溶液内稳定的组合物。 

本发明的目的是提供处理金属表面的组合物，该组合物包括氟代金属化物阴离子组分；铬(III)阳离子组分；和任选的一种或更多种下述组分：不含氟化物离子的组分；表面活性剂分子组分；pH调节组分和粘度增加组分。 

本发明的目的是提供涂布或补漆(touching-up)或既涂布，又补漆金属表面的组合物，该组合物包括水和：(A)约4.5毫摩尔/千克-约27毫摩尔/千克氟代金属化物阴离子和氟代金属化物阴离子混合物的组分，其中每一种阴离子包括：(i)至少四个氟原子；和(ii)选自钛、锆、铪、硅、铝和硼组成的组中的元素的至少一个原子，和任选地下述中的一个或两个： (iii)至少一个可离子化的氢原子；和(iv)至少一个氧原子；和(B)约3.8克/升-约46克/升三价铬阳离子；该组合物基本上不含六价铬。理想的是，氟代金属化物阴离子选自氟代硅酸盐、氟代钛酸盐和氟代锆酸盐阴离子及其混合物。 

在一个实施方案中，氟代金属化物阴离子包括浓度范围为约5.1-约24毫摩尔/千克的氟代锆酸盐阴离子。在另一实施方案中，液体组合物可包括不大于0.0.06％的分散二氧化硅和硅酸盐。 

本发明的目的还是提供这种组合物，所述组合物进一步包括氟化烷酯表面活性剂分子。可选择其浓度落在每千份约0.070-约0.13份的范围内。 

在另一实施方案中，氟代金属化物阴离子包括氟代锆酸盐阴离子，其浓度所需地在约4.5-约27毫摩尔/千克范围内；铬(III)阳离子的浓度所需地可在约3.8克/升-约46克/升范围内；和三价铬与锆之比所需地可在12-22范围内。所需地，这一组合物进一步包括每千份约0.070-约0.13份氟化烷酯表面活性剂分子。