[发明专利]包含碱土金属氟化物配合物的转化型涂料

说明书

本申请是申请号为03809645.5(PCT/US03/13258)、申请日为2003 年4月29日、发明名称为“包含碱土金属氟化物配合物的转化型涂料” 的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2002年12月20日提交的美国临时专利申请60/435441 的优先权，而且是2002年4月29日提交的美国专利申请10/134761的 部分继续申请。

技术领域

本发明涉及用于预处理金属表面的涂料组合物。更准确地说，本 发明涉及用于提供耐久、附着性且抗腐蚀涂层的含水涂料组合物，以及 利用所述涂料组合物预处理金属表面的方法。

背景技术

在金属表面处理技术中，用于改善耐腐蚀性和涂料粘附特性、在金 属表面上使用的保护涂层为大家所熟知。传统方法包括利用磷酸盐(酯) 转化型涂料和含铬清洗剂对金属基材进行预处理以改善耐腐蚀性。然 而，使用所述的含铬组合物由于与铬化合物有关的毒性，将对环境和健 康造成问题。

因此，业已开发出了不含铬酸盐(酯)的转化型涂料，以解决对含铬 酸盐组合物的需求。所述无铬酸盐涂料通常基于化学混合物，其将以 某种方式与基材表面反应并与之结合从而形成保护层。

无铬酸盐转化型涂料通常采用第IVB族金属如钛，锆或铪，氟化物 离子源以及无机酸以调节pH。

例如US4,338,140(Reghi)披露了一种用于改善耐腐蚀性的转化型涂 料，其包括锆，氟化物，和单宁化合物，以及可有可无的磷酸盐离子。 US5,759,244披露了用于金属基材的转化型涂料，其包括带有一个或更 多个氧阴离子、在酸性溶液中的第IVB族金属，并且特别是所述组合物 中不包括氟化物离子。

业已提出将第IA族和/或第IIA族元素包括在所述转化型涂料中。 例如，US5,441,580(Tomlinson)披露了利用第IVB族金属，如钛，锆或 铪，和第IA族金属，如钾，以及氟化物离子源；并且 US5,380,374(Tomlinson)披露的涂料基于第IVB族金属，其包括第IIA 族金属，如浓度从50ppm至1300ppm的钙。正如现有技术中所认识 的那样，例如在US5,964,928(Tomlinson)中，包括有第IIA族金属如钙的 涂料由于碱金属沉淀物将产生大量的结垢，其可能会阻止连续金属氧化 物基体的形成。因此，所述第IIA族金属通常以更低的浓度使用。另 外，如在US5,964,928中所认识到的那样，包括有第IA族或第IIA族 金属的所述组合物可能提供即使有也很少的长程结构。

因此，希望提供一种用于涂布金属基材、特别是纯铁金属的组合物， 所述组合物克服了现有技术对环境的不利，显示出优异的耐腐蚀性以及 对随后施加涂料的粘附性，并且其不会形成可能干扰涂层适当形成的沉 淀物。

发明内容

根据本发明，提供了一种对金属基材进行预处理并将涂料沉积至其 上的含水组合物，所述组合物包括：基于含水组合物从约 1500-55000ppm第IIA族溶解的金属离子，如钙；基于含水组合物从约 100-200000ppm溶解的配合金属氟化物离子，其中，中心原子选自第 IIIA族，第IVA族，第IVB族，第VA族，和第VB族金属，如铝， 硅，锆，锑和铌；和水，其中，所述组合物基本上不含第IIA族金属氟化 物沉淀物。所希望的是，所述含水组合物包含形成配合物的金属化合 物，如配合物金属盐，其不同于与配合物金属氟化物离子有关的盐，所述 配合物金属盐能够与游离氟化物离子(free fluoride ion)配合，从而防止 与第IIA族金属离子的沉淀反应。配合金属盐的金属原子希望选自： 锆和硅，如正硅酸钠，聚硅酸盐，沸石(硅铝酸盐)，硝酸氧锆，硫酸氧钛， 四氟锆酸盐和四氟钛酸盐。

在进一步的实施方案中，本发明包括一种用于处理金属基材的含水 组合物的制备方法，所述方法包括：将配合的金属氟化物化合物添加至 水中，其中，中心原子选自第IIIA族，第IVA族，第IVB族，第VA 族和第VB族金属；添加配合的金属盐，其不同于配合的金属氟化物化 合物，添加量为能够与配合的金属氟化物化合物中的任何游离氟化物离 子反应为准；以及添加第IIA族金属化合物。所述组合物基本上不含 沉淀的第IIA族金属氟化物。