[发明专利]形成防腐涂层的方法

说明书

本发明涉及一种形成防腐涂层的方法，其中将包含有机聚合物作为基料和含有机阴离子的合成层状双氢氧化物的防腐底漆直接施加至金属基材上，随后由所施加的防腐底漆形成聚合物膜。本发明进一步涉及一种通过所述方法涂覆的经涂覆金属基材。本发明同样涉及所述防腐底漆在改善金属基材的耐腐蚀性中的用途。

现有技术

金属材料的腐蚀是一个现在仍未令人满意地解决的问题。由于腐蚀(其通常意指金属材料与其大气环境，更特别地为氧和水的电化学反应)，材料发生显著变化。腐蚀破坏导致金属组件功能的损害，最终需要修理或更换该组件。因此，腐蚀和腐蚀防护的相应经济重要性是高度相关的。

正是出于这些原因，腐蚀控制在几乎所有的金属工业领域(实例为机械工程和设备、汽车工业(交通工具制造)、航空和航天工业、造船工业、电气工业、精密机械工业)中极为重要，然而尤其在汽车和航空工业领域中极为重要。尤其是在后面所述的领域中，非常广泛地使用金属基材作为暴露于大气条件下，在一些情况下暴露于极端大气条件下的组件。

在交通工具涂装和航空工业中，通常对金属基材实施昂贵且复杂的多道涂覆程序。为了能满足交通工具制造和航空工业的严格要求(包括例如有效的腐蚀控制)，这是必需的。

作为金属基材预处理的一部分，通常首先形成转化型涂层，从而进行保护以免腐蚀。实例包括钢基材的磷酸盐化或铝基材或铝合金的铬酸盐化，实例为特种铝-铜合金如AA2024-T3合金。后者由于其极好的加工性能、其低密度以及同时对物理应力的耐受性而主要用于航空工业中。然而，同时所述材料倾向于发生有害的丝状腐蚀，此时通常在与高大气湿度有关的基材涂层物理破坏之后，腐蚀在基材涂层下方以丝状形式扩展并使金属基材发生丝状腐蚀破坏。因此，有效的腐蚀控制是重要的。

在预处理且形成合适的转化型涂层之后，原则上形成提供腐蚀防护的底漆涂层。该底漆涂层基于有机聚合物基体且可进一步包含下文稍后所述的防腐颜料。就汽车工业而言，该底漆涂层通常由电沉积涂层，更特别地由阴极电涂层构成。在飞机工业中，通常使用特种环氧树脂基底漆。在汽车涂装领域中，然后通常形成二道底漆涂层，其作用例如为补偿基材中仍存在的任何不平坦性且保护阴极电涂层免受石片破坏。最后，在最后步骤中施加面漆，特别是在汽车涂装的情况下，该面漆由两个单独施加的涂层(底涂层和清漆涂层)构成。

一种有效的金属基材腐蚀防护且现在仍在使用的形式是使用铬酸盐。铬酸盐例如用于形成转化型涂层以作为金属基材表面预处理的一部分(铬酸盐化)。同样地，通常将铬酸盐作为防腐颜料直接用于基于有机聚合物树脂的防腐底漆中。因此，这些底漆为除作为基料的已知成膜组分如有机树脂之外，还进一步包含呈铬酸盐形式的特定铬酸化物(例如铬酸钡、铬酸锌、铬酸锶)的涂料或漆。

在通过侵蚀金属表面(例如铝)且因此成比例地将所述铬酸盐还原以形成例如三价铬而形成转化型涂层中，以及在形成混合铝(III)/铬(III)/铬(VI)氧化物水合物的低溶解性钝化涂层中，铬酸盐的腐蚀控制效果已为人所知很长时间了。

然而，铬酸盐的高毒性和致癌作用带来了问题以及对人和环境造成相关负担。因此，在交通工具工业中避免使用铬酸盐但同时保持合适的腐蚀防护是相应工业部门长久以来迫切需要的。

避免使用铬酸盐但同时保持合适的腐蚀防护的一种可能方法的实例是使用各种过渡金属的含氧阴离子(和/或其盐)，例如MoO₄^2-、MnO₄^-和VO₃^-。还已知的是使用镧系阳离子或不同的有机物质，如苯并三唑类、乙二胺四乙酸(EDTA)、喹啉衍生物或磷酸盐衍生物。潜在的作用机理是复杂的，即使现在仍未完全理解。其范围为从在腐蚀金属表面上形成钝化氧化物/氢氧化物涂层到特定金属阳离子(例如Cu(II))的络合以及特定腐蚀形式的相关抑制(实例为铝-铜合金的丝状腐蚀)。