[发明专利]可自沉积聚合物的电沉积

说明书

技术领域

本发明涉及可用于在低电压下在金属基材上沉积有机聚合物涂层的涂布浴(coatingbath)组合物和方法。更具体地，本发明涉及包含一种或多种分散的有机成膜聚合物和蚀刻剂的涂布浴组合物；其中，主要成膜聚合物在阴离子表面活性剂的存在下在浴中被稳定，但可以容易地在低电压下被阳极沉积。本发明还涉及沉积涂层的方法，以及使用本发明的浴和方法涂覆的金属基材。

背景技术

电沉积(也称为E-涂布)与自沉积是将含有机聚合物的涂层沉积在金属表面上的不同方法。这两种方法在几个方面不同。

自沉积已在钢材中商业化使用达约30年，现在已经大量地用于此用途。有关细节，可以例如参见美国专利3063877、3585084、3592699、3674567、3791431、3795546、4030945、4108817、4178400、4186226、4242379、4234704、4636264、4636265、4800106以及5342694。基于环氧聚合物的自沉积涂布体系在美国专利4180603(Howell.Jr.)、美国专利4289826(Howell.Jr.)、美国专利5500460(Ahmed等人)以及国际公开WO00/71337中描述。在它们不与下文的教导明确地矛盾的程度下，所有这些专利和公开的专利申请的公开内容在此通过引用并入本文。

自沉积组合物通常以液体的形式，通常是在其中插入物体的活性金属表面涂覆有粘附聚合物或聚合物膜的水溶液、乳液或分散体的形式，随着该金属保留在浴中的时间越长，粘附聚合物或聚合物膜的厚度也增加，在没有与活性金属接触时，所述液体即使在很长一段时间内也可以抵抗任何聚合物的自发沉淀或絮凝而保持稳定。当在自沉积方法中使用时，固化时的所述组合物形成聚合物涂层。“活性金属”被定义为：当被引入液体溶液或分散体中时，自发地开始以较大速率溶解的金属。这样的组合物以及使用这种组合物在金属表面上形成涂层的方法通常在本领域中以及在本说明书中被表示为“自沉积(autodeposition)”或“自动沉积(autodepositing)”组合物、分散体、乳液、悬浮液、浴(bath)、溶液、过程(process)、方法(method)或类似的术语。自沉积经常与电沉积对比。虽然它们各自可以产生具有类似的性能特征的粘附膜，但是制备粘附膜的分散体以及它们沉积的机制明显不同。

E-涂布是有机聚合物和去离子水的分散体，其处于大致稳定的分散状态，并且在没有电流的时候不会沉积涂层。E-涂布分散体也可以包含溶剂和一些离子组分。当直流(D.C.)电压被加到浸没在E-涂布分散体中的两个电极上时，通电伴随着水的电解。这导致在阳极(正极)释放氧气，并且在阴极(负极)释放氢气。这些气体的释放扰乱紧紧围绕所述电极的水中的氢离子平衡。这导致相应的pH变化，并且这反过来使分散体的涂料组分不稳定并且它们积聚到适当的电极上。

典型的E-涂布有两种类型：阳极电沉积和阴极电沉积。

阳极电沉积和阴极电沉积的方法和涂层均具有以下缺点：有限的布散能力，即由于电场的不均匀分布，基材的内表面的涂层较薄或没有涂层；要求在电沉积涂料的涂覆之前在金属表面上沉积预处理涂层，以提高耐腐蚀性；所得涂层的耐热性差，通常电沉积涂层不耐超过200摄氏度的温度；涂层的较差弹性导致不一致或不可接受的ReverseImpactASTMD5420测试的性能。商业上用于汽车工业的满意的电沉积的电压的范围通常是200-400伏特，其使得该方法的运行费用高昂。阳极电沉积和阴极电沉积方法均是多步骤的方法，其每个步骤都需要时间和生产占地面积。

典型的E-涂布方法顺序包括：

1、喷淋脱脂。

2、浸泡脱脂。

3、水冲洗。

4、表面活化。

5、磷酸锌涂覆(无铬)。

6、软化水浸泡漂洗。

7、软化水浸泡漂洗。

8、软化水喷淋漂洗。

9、E-涂布涂层的厚度从10μm至不高于40μm。

10、UF级联喷淋漂洗。

11、UF冲洗。

12、软化水喷淋漂洗。

13、部件干燥-压缩空气鼓风。

14、用热红外炉烘干炉对涂层进行三级电烤或气烤。