[发明专利]润滑型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

本发明涉及一种表面处理剂及表面处理方法，特别涉及一种润滑型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

已知的使用在金属材料表面处理中的金属表面处理剂大都含有铬成分，然而，其所产生的六价铬已被证实会对环境造成严重污染，并对人体增加致癌风险，故近年来已被管制或禁用；而使用三价铬仍有氧化成六价铬的疑虑，故其亦逐渐被减用。为了取代含铬处理剂，目前已有提出水性无三价铬及六价铬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（例如：镀锌钢板）应用在家电及办公家具设备（例如：冰箱拉门、桌柜抽屉、推拉门板滑轨材料等）上时，因不具备润滑特性，容易造成使用者在操作滑轨拉门时的不顺畅，而在滑轨材料上涂覆润滑油则不符合现今高品质产品的需求。此外，在金属材料上使用通常含有机树脂的耐指纹水性涂料，虽可降低动摩擦系数及提升润滑性，却仍无法承受使用者长期抽拉的动作，以致仍会发生接触面磨耗及润滑性劣化的结果。

已知的无铬化金属表面处理剂及其金属表面处理方法如下列在先技术专利文献分析。

1.TW201229311

做法：一种水性金属表面处理剂包含有机钒化合物及含磷的无机酸，其中，该有机钒化合物中的钒离子氧化数非为+5。经表面处理的金属材料表面上形成无6价铬或3价铬的保护膜，该保护膜与金属材料表面间具备良好的附着性，且该保护膜亦具备较佳的耐蚀性及耐高温性质。

缺点：上述经表面处理的金属材料在碱洗脱脂处理后，经耐蚀性测试24小时后，发现100%白锈生成的问题，显见上述的处理剂未具备耐碱洗性质。此外，上述的处理剂因不具润滑特性，经滑轨用途测试后会造成皮膜及金属材料表面损伤，以致无法符合产品的需求。

2.TW200536932

做法：一种镀锌类钢板上先经化成预处理（磷酸盐/铬酸盐/无铬）后，再将润滑性水性聚氨酯树脂组合物披覆于经化成预处理的镀锌类钢板上，并通过调整树脂结构以限定拉伸破坏强度、拉伸力破坏伸长率及玻璃化转变温度(Tg)，进而赋予涂膜性能。

缺点：上述制程属于2C2B（二道涂装、二道烘烤）方式，受限于生产线设备及作业、维护繁琐，上述制程已被现今1C1B（一道涂装、一道烘烤）的主流制程取代，故适用性因此受限，且若将上述的发明物单独经1C1B处理后，则无法赋予涂膜耐蚀性及耐碱洗性等功能。

基于上述分析，有必要提供一种创新且具进步性的润滑型水性金属表面处理剂及金属表面处理方法，以解决上述已知缺陷。

发明内容

本发明提供一种润滑型水性金属表面处理剂，其包括水性无铬组合物、水溶性或水分散性有机树脂以及蜡添加物。该水性无铬组合物包括水溶性锆化合物、硅化合物、含氟化合物、磷酸化合物及金属化合物。该硅化合物的含量相对于该水溶性锆化合物的质量比介于0.2至1.2之间。该含氟化合物具有至少一个以上氟离子基团，该含氟化合物的含量相对于该水溶性锆化合物的质量比介于0.08至0.5之间。该磷酸化合物的含量相对于该水溶性锆化合物的质量比介于0.1至0.5之间。该金属化合物的含量相对于该水溶性锆化合物的质量比介于0.05至0.4之间。该有机树脂固体成分相对于整体固体成分之比介于0.01至0.9之间。该蜡添加物固体成分相对于整体固体成分之比介于0.005至0.03之间。

本发明还提供一种金属表面处理方法，该方法为将上述的润滑型水性金属表面处理剂设置于金属本体的表面。

本发明的润滑型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蚀性、耐碱洗性、润滑性及耐磨耗性，且本发明的润滑型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

本发明的润滑型水性金属表面处理剂包括水性无铬组合物、水溶性或水分散性有机树脂以及蜡添加物。

该水性无铬组合物包括水溶性锆化合物、硅化合物、含氟化合物、磷酸化合物及金属化合物。

该水溶性锆化合物(A)可选自硝酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、醋酸锆、氟锆酸、碳酸锆铵、碳酸锆钠、碳酸锆钾及它们的彼此组合中的其中一种。

该硅化合物(B)可选自水分散性微粒二氧化硅、硅烷偶合剂、表面改性具有反应官能基的微粒二氧化硅及它们的彼此组合中的其中一种。

在本实施方案中，该水分散性微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。