[发明专利]用于钝化金属复合材料表面的含Zr/Ti的磷酸盐化溶液

说明书

技术领域

本发明涉及水性组合物，并涉及金属表面的抗腐蚀性转化处理方 法。所述水性组合物特别适合于处理在复合结构中组合的多种金属材 料，特别是钢或镀锌钢或者合金镀锌钢以及所述材料的所有组合，所 述复合结构至少部分地由铝或其合金构成。在本文下文中，提到“铝” 总是包括合金，该合金由大于50原子％的铝组成。取决于如何实施所 述方法，根据本发明处理的复合结构的金属表面可以在随后的浸涂过 程中被均匀涂覆，并具有优异的粘附性，使得可省略所述转化处理的 金属表面的后钝化。本发明的水性组合物对于处理金属表面的显然的 优点在于：以获得对所述金属表面进行优异钝化和对于随后施加涂层 具有充分的涂层粘合性的方式，在钢或镀锌钢或合金镀锌钢表面的情 况下用结晶磷酸盐层选择性涂覆不同的金属表面，和在铝表面上用非 结晶转化层涂覆。因此，采用本发明的水性组合物使得采用一步法进 行组合在复合结构中的金属表面的抗腐蚀性预处理是可能的。

背景技术

在与本发明特别相关的机动车生产领域中，越来越多地使用组合 在复合结构中的不同金属材料。在车身构造中，主要采用许多不同的 钢，因为它们具有特定的材料性质，但同样越来越多地使用轻金属， 它们在相当大地降低整个车身重量的方面具有特别的重要性。在机动 车车身中的铝的平均比例近年来已经从1998年的6kg上升至2002年 的26kg，并预计到2008年进一步上升至约50kg，该量对应的比例为 典型中级机动车未整饰的车身的约10重量％。为了考虑这种发展，适 当的是开发新的车身保护的途径或者进一步发展现有的用于所述未整 饰车身的抗腐蚀性处理的方法和组合物。

在常规的磷酸盐化浴中，铝离子在所述浴的溶液中积聚导致所述 磷酸盐化过程的显著劣化，特别是转化层的品质。均匀的结晶磷酸盐 层在铝三价阳离子的存在下不会在钢表面上形成。铝离子因此起到在 磷酸盐化过程中使浴中毒的作用，在部分包括铝表面的车身的标准处 理的情况下，必须被合适的添加剂有效掩蔽。铝离子的合适的掩蔽可 以通过加入氟离子或含氟配合物例如SiF₆^2-而实现，如在US5683357中 公开的那样。取决于由另外加入氟离子导致的酸蚀攻击的强度，六氟 铝酸盐，例如以冰晶石的形式，可从所述浴溶液中沉淀出来，并很大 程度上导致在所述磷酸盐化浴中形成淤积物，因此显著使所述磷酸盐 化过程明显更复杂。另外，仅在升高的酸蚀速率下，因此在相对较高 的游离氟离子浓度下，磷酸盐层才在铝表面上形成。控制所定义的浴 参数，特别是游离氟离子含量，在此对于充分抗腐蚀性保护和良好的 涂层粘附性是非常重要的。铝表面不充分的磷酸盐化总是要求在随后 处理步骤中的后钝化。相反，一旦涂底漆完成，由非均匀沉积磷酸盐 层导致的可见的瑕疵原则上是不可修复的。

在复合结构中，钢和/或镀锌钢组件与铝组件的整体磷酸盐化因此 仅可能在特定条件下完成并需要精确的浴参数控制和在进一步的方法 步骤中采用合适的后钝化。相关的技术控制复杂性可使得必须在设备 体系中分配和储存含氟化物的溶液，其从实际磷酸盐化过程中分离出。 另外，对于沉淀的六氟铝酸盐，升高的维护和处置成本降低了效率并 且对于这样的设备的整个收支平衡表具有负面的影响。

因此，需要改进用于除了铝部件外还含有由钢和任选镀锌钢制得 的复合组件，例如机动车车身的预处理方法。整个预处理预计的效果 是在所有存在的金属表面上产生转化层或钝化层，其适合作为涂层的 抗腐蚀性基底，特别是在阴极电浸涂之前。

现有技术公开了多种双阶段预处理方法，其采用的共同方式是在 第一步骤中将结晶磷酸盐层沉积到钢和任选镀锌钢和合金镀锌钢表面 上的过程，和在进一步随后的步骤中钝化所述铝表面。这些方法公开 于公开文本WO99/12661和WO02/066702中。原则上，所述方法应被 设计使得在第一步骤中，所述钢或镀锌钢表面被选择性磷酸盐化，这 还可以在第二方法步骤中的后钝化时保留，然而在铝表面上没有磷酸 盐晶体形成，其可以在随后的浸涂过程中从涂层材料显现出来。在所 述铝表面上的这样的“晶体簇”构成了在所述涂层中的不规则性，所 述铝表面包括在随后的底漆涂层中，所述不规则性不仅破坏所述涂覆 的表面的均匀视觉外观，而且可能导致涂层局部破坏，并且同样必须 被绝对避免。