[发明专利]钝化金属表面的方法

说明书

本发明涉及一种使用包含具有酸性基团的聚合物和至少一种阳离子型聚胺的含水酸性组合物钝化金属表面的方法。

本发明进一步提供一种用于钝化金属表面的含水酸性组合物，所述组合物包含具有酸性基团的成膜聚合物和至少一种聚胺，并且所述组合物具有小于2的pH。

本发明还涉及所述含水酸性组合物在钝化金属表面中的用途以及一种生产所述含水酸性组合物的方法。本发明还涉及一种位于金属表面上的涂层，其可通过本发明所述的方法获得。

通常对金属材料，更特别地对铁和钢进行镀锌以防止其受腐蚀性环境的影响。由锌所提供的腐蚀防护来源于如下事实：其比金属材料本身更贱，因此其本身首先腐蚀。锌可起相对于所述金属表面的所谓牺牲电极的作用。由于锌层本身也腐蚀(白膜)，通常通过施加所谓的钝化涂层而减缓对这类锌涂层的腐蚀。钝化涂层应减缓对金属表面的腐蚀侵袭且同时可用于改善待施加的任何涂料层的粘合性。代替术语“钝化涂层”，通常同义地使用术语“转化涂层”。

向例如镀锌金属零件(例如电镀锌或热浸镀锌的基材)施加钝化涂层，随后涂覆。还对不进行涂覆而使用的零件施加。类似地，铝或铝合金的金属表面通常具有钝化涂层，特别是当随后对其进行涂覆时。

目前，用于制备片状金属工件如汽车零件、车身零件、设备衬里、房屋立面涂层(fassadenverkleidung)、天花板涂层(Deckenverkleidung)或窗户型材的原料通常为长金属带材，借助合适的技术将其成型为所需的零件和/或将其连接。这些种类的金属材料的耐腐蚀处理通常在多步操作中完成。经处理的金属表面通常具有许多不同的层。耐腐蚀处理可在生产操作的不同点处进行。该耐腐蚀可为临时性或永久性的。临时性耐腐蚀例如仅仅用于储存或运输金属工件如金属带材，且在最终加工前再次除去。

技术和经济上特别重要的是具有镀锌表面的带材，更特别是电镀锌或热浸镀锌的铁或铁合金如钢的带材。还重要的是包含铝或铝合金的金属带材。

通常将一个或多个额外的涂料层施加至钝化表面上。这些涂料层的目的实例是保护钝化涂层和金属免受腐蚀性气体和/或液体和/或机械损伤(例如石击片落)。该涂层也可用于美观目的。涂料层通常比钝化涂层要厚得多。涂料层的厚度通常为4-400μm。

在现有技术中，锌或铝表面上的钝化涂层通常通过用铬酸盐(例如CrO₃)的酸性水溶液或用Cr(III)盐的酸性水溶液处理待防护的工件而获得(参见EP-A0907762)。

在大气氧的存在下，锌或锌合金或铝或铝合金的表面通常首先形成薄的氧化物层，所述氧化物层能减缓对下层金属的腐蚀侵袭。通常，在基于铬化合物的钝化方法中，该存在的氧化物膜与一些待防护的金属一起溶解并至少部分进入位于所述金属表面上的膜中。该膜类似于天然氧化物膜且通常包含专门引入的磷酸盐、重金属和/或氟化物。所得的钝化或转化涂层应有效保护下层金属免受腐蚀侵袭。

最近还开发了用于金属涂覆钢板和零件(例如热浸镀锌钢)的钝化方法，所述方法基于作为有机成膜剂的聚合物。在这些方法中，例如通常使用含有羧基、磷酸和/或膦酸基团的各种成膜聚合物的酸性水溶液以形成钝化涂层。在施加所述酸性配制剂之后，金属表面通常发生部分溶解(例如锌)，并且通常释放出多价金属离子(例如Zn²⁺)。金属表面附近的pH值通常提高。所述酸性聚合物通常与所述多价金属离子发生交联并成膜。

由于所述使用酸性聚合物的钝化方法，可大大避免或减少使用重金属如铬，因此这些聚合物基钝化方法的重要性稳步提高。现有技术所已知的是各种(大多为酸性的)钝化制剂，其通常包含含酸基团的水溶性成膜聚合物。还已描述了使用这些制剂的钝化方法。

DE-A19516765涉及一种通过用酸性溶液处理而在锌或铝表面上形成转化涂层的方法，所述酸性溶液包含有机成膜剂以及呈与能形成螯合物的羧酸和磷酸的水溶性配合物形式的铝离子。所提及的有机成膜剂包括含羧基的聚合物，更特别地为丙烯酸和/或甲基丙烯酸的均聚物和/或共聚物。

WO2004/074372描述了使用包含丙烯酸和乙烯基膦酸和/或马来酸的共聚物钝化金属表面，其中所述钝化配制剂可包含其他组分。

WO2008/012248描述了用于钝化金属表面的酸性制剂，其包含由具有疏水基团的单甲基丙烯酸酯(例如乙酸羟乙酯)、具有膦酸基团的单体(例如乙烯基膦酸)和具有羧基的单体(例如丙烯酸)合成的共聚物。