[发明专利]用于金属底物的微碱性薄无机防腐涂层

说明书

相关申请

本申请是在先申请号PCT/US2009/044504的部分延续，所述在先申请的国际申请日期为2009年5月19日，其要求了2008年5月19日申请的美国临时申请号61/054,363的权益。

技术领域

本发明一般性地涉及金属底物的防腐，更具体地涉及中性至微碱性薄无机的就地干燥的涂层组合物，其可以不进行例如磷酸化溶液(phosphatizing solution)的预处理而直接被施加到金属底物上，并且对金属底物提供了改善的防腐性能。当就地干燥时，本发明的就地干燥的涂层还提供了独特的包含连续的无机相和不连续的分散的聚合物相的形态。

背景技术

未处理的金属表面被腐蚀会导致所述表面生锈、变弱、变色和破裂。因此，通常通过各种使得表面活性减弱并且更耐腐蚀的方法对金属底物进行处理。另外，金属表面接下来经常被涂覆上装饰性或额外的保护涂层例如树脂涂层、底漆、油漆以及其它表面处理物。金属表面的初步处理经常包括金属磷酸盐处理，接着进行含铬漂洗。

对其进行表面处理并施加涂层的金属对象可以分为如下几类。在一些工业应用中，所述金属形成为3维对象，之后，可以进行表面处理和/或施加涂层的任意组合。在第二类工业应用中，当所述金属是扁平形式时，其通常被轧制成卷，所述金属在成形之前进行表面处理和/或施加涂层。由于此类中存在许多涂层应用，期望有特殊的性质来促进卷绕和成形操作。对于涂层例如有机钝化物来说，具有高硬度和高耐阻滞以促进卷绕可能是合意的，然而，传统的高硬度涂层经常具有较差的成形特性，因此，涂层的完整性和最终其耐腐蚀性都会被成形操作所损害。提供兼具高硬度和良好成形特性的涂层是合意的。

开发无机的并且可以在中性或微碱性条件下使用的耐腐蚀涂层组合物将是有益的。提供不会妨碍之前已经使用的其它装饰性表面处理继续使用的涂层组合物也是重要的。许多年前就已经使用六价铬用于金属的涂层例如有机钝化涂层，因为六价铬具有抑制腐蚀的能力。但由于环境方面的考虑，六价铬已经越来越缺乏市场。随着时代的进步，已经发现含三价铬的涂层具有更大的用途，因为其相对于六价铬类产品来说对环境的影响更低。在许多情况下，这样的改变都会伴随着耐腐蚀性的下降。因此，改善涂层的性能例如耐腐蚀性总是所期望的。这对任何涂层例如基于六价铬的涂层都是一样的。改善不是基于六价铬的涂层，例如那些基于三价铬或非铬类涂层的性能例如耐腐蚀性将是更加期望的。包含铬的涂层向环境浸出铬也是不期望的。

发明内容

大体上，本发明提供了能够不进行磷酸化预处理而直接施加到金属表面上并且提供显著防腐性能的中性或微碱性无机涂层组合物。当就地干燥时，本发明的涂层还提供了独特的两个区别的相的形态。所述第一相是连续的无机相，其源自水溶性无机组分。所述第二相是分散相，其包含处于所述第一相中的聚合物分散体。该形态提供了多种期望的涂层属性。这样的属性包括尽管有高表观硬度的良好的成形特性，对金属和合金例如基于铁、锌和铝的那些的突出的粘附性，以及高度耐化学品性和耐腐蚀性。进一步包含铬的本发明的实施方式不易于浸出铬，并且相对于传统的铬类产品显示出明显增强的耐腐蚀性。

按照本发明制备的涂层组合物优选具有约6-11，更优选8-10的pH。在一个实施方式中，本发明的涂层组合物包含至少一种来自元素周期表中IVB族过渡金属元素源，该过渡金属元素即锆、钛和铪，以及任选地，至少一种来自元素周期表中VB族过渡金属元素源，该过渡金属元素即钒、铌和钽。优选地，所述涂层组合物包括基于总干燥固体涂层重量9-73重量％的至少一种来自元素周期表IVB族的元素。优选的IVB族元素是锆，优选地以碳酸锆铵的形式提供。优选的VB族元素是钒，以V₂O₅的形式提供。所述涂层组合物还包括有机聚合物，其中所述有机聚合物活性固体基于总干燥固体涂层重量的重量百分比为1-75％。

在另一个实施方式中，本发明的涂层组合物包含至少一种来自元素周期表中IVB族过渡金属元素源，该过渡金属元素即锆、钛和铪，和铬源。优选地，所述涂层组合物包括基于总干燥固体涂层重量9-73重量％的至少一种来自元素周期表IVB族的元素。优选的IVB族元素是锆，优选地以碳酸锆铵的形式提供。在该实施方式中，所述涂层组合物包括铬源，例如三氧化铬。所述涂层组合物还包括有机聚合物，其中所述有机聚合物活性固体基于总干燥固体涂层重量的重量百分比为1-75％。