[发明专利]水性金属表面处理剂及使用其的金属表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理剂及表面处理方法，特别涉及水性金属表面处理剂及使用其的金属表面处理方法。

背景技术

已知用于金属材料表面处理的金属表面处理剂大都含有铬成分，然而，其所产生的六价铬或三价铬已被证实会对环境造成严重污染，故近年来已被管制或禁用。而为了取代含铬处理剂，目前已提出由有机钒化合物及无机酸组成的金属表面处理剂，但是，经上述处理剂表面处理后的金属材料在经过碱洗脱脂程序后，百分之百有白锈生成的问题，显然上述处理剂所形成的保护膜的耐腐蚀性及耐碱洗性不佳。

因此，有必要提供创新且具有进步性的水性金属表面处理剂及金属表面处理方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种水性金属表面处理剂，其包括水溶性锆化合物、硅化合物、含氟化合物、磷酸类化合物以及金属化合物。该硅化合物与该水溶性锆化合物的质量比为0.5至2.0。该含氟化合物具有至少一个含氟基团(包括例如氟离子(F^-)、氟基(-F)等)，且该含氟化合物与该水溶性锆化合物的质量比为0.2至1.0。该磷酸类化合物与该水溶性锆化合物的质量比为0.2至0.7。该金属化合物与该水溶性锆化合物的质量比为0.2至0.6。

本发明还提供一种金属表面处理方法，该方法包括将上述的水性金属表面处理剂设置于金属本体的表面。

本发明的水性金属表面处理剂及金属表面处理方法可于金属本体的表面形成保护膜，该保护膜可使金属本体的表面具有良好的耐腐蚀性、耐碱洗性、耐黑变性及耐指纹性，且本发明的水性金属表面处理剂为无铬处理剂，因此，不会对环境造成污染，符合环保要求。

具体实施方式

本发明的水性金属表面处理剂包括水溶性锆化合物、硅化合物、含氟化合物、磷酸类化合物、金属化合物及可选择性地(任选地)添加的水溶性或水分散性有机树脂。该水溶性锆化合物(A)可选自如下的一种：硝酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、醋酸锆、氟锆酸、碳酸锆铵、碳酸锆钠、碳酸锆钾、及其组合。

该硅化合物(B)可选自如下的一种：水分散性颗粒(微粒，particulate)二氧化硅、硅烷偶联剂、及其组合。

在本实施例中，该水分散性颗粒二氧化硅的粒径与种类并无特殊限制，优选地，该水分散性颗粒二氧化硅为胶态二氧化硅或粉末二氧化硅，且二氧化硅粒子的平均粒径小于100纳米。该硅烷偶联剂可选自如下的一种：γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷、及其组合，在本实施方式中，该硅烷偶联剂在水解缩合后，将形成二维或三维Si-O-Si交联结构；同时，Si-O键亦与金属表面形成Si-O-M(M表示金属)的化学键结，使该水性金属表面处理剂与金属表面具有良好的附着性，且让所形成的保护膜的整体结构更为致密。

优选地，该硅化合物(B)与该水溶性锆化合物(A)的质量比(B/A)为0.5至2.0。当质量比(B/A)小于0.5时，虽然仍会于金属材料表面上形成保护膜，但是该保护膜的耐蚀性及耐碱洗性并不佳；当质量比(B/A)大于2.0时，该水性金属表面处理剂的成本会提高，而该保护膜的性质并未有明显改善，且膜的干燥性亦会变得不佳。

该含氟化合物(C)具有至少一个含氟基团，在本实施方式中，该含氟化合物可选自如下的一种：氟锆酸铵、氟锆酸钾、氟化锆、氟钛酸铵、氟钛酸、氟硅酸、氟化氢及氟化铵。优选地，该含氟化合物(C)与该水溶性锆化合物(A)的质量比(C/A)为0.2至1.0。当质量比(C/A)小于0.2时，所形成的保护膜的耐碱洗性不佳；当质量比(C/A)大于1.0时，所形成的保护膜的耐黑变性将劣化。