[发明专利]用于活化金属表面的水分散体和其用于磷化的方法

说明书

本发明涉及一种水分散体，其作为浓缩物用于金属表面磷化的活化阶段，所述水分散体含有分散的颗粒成分和增稠剂，其中颗粒成分除了分散的多价金属阳离子无机化合物以外，还含有作为分散剂的聚合有机化合物；所述聚合有机化合物至少部分地由苯乙烯和/或碳原子不多于5的α‑烯烃和马来酸、其酸酐和或其酰亚胺组成，还包含聚氧化烯单元。所述水分散体的特征还在于D50值大于10μm。本发明还涉及预处理金属材料表面的使得它们防腐蚀的方法，尤其是用于锌系磷化的方法。

本发明涉及一种水分散体，其作为浓缩物用于金属表面磷化的活化阶段，所述水分散体含有分散的颗粒成分和增稠剂，其中颗粒成分除了分散的多价金属阳离子无机化合物以外，还含有作为分散剂的聚合有机化合物；所述聚合有机化合物至少部分地由苯乙烯和/或碳原子不多于5的α-烯烃和马来酸、其酸酐和或其酰亚胺组成，还包含聚氧化烯单元。所述水分散体的特征还在于D50值大于10μm。本发明还涉及金属材料表面的防腐蚀预处理方法，尤其是用于锌系磷化的方法。

成层磷化是一种用于将抗腐蚀结晶涂层施用至金属表面，尤其施用至金属铁、锌和铝材料的方法，已被使用几十年，并得到深入研究。锌系磷化被特别充分证实用于防腐蚀，通过使用厚度为几微米的层来执行，基于将金属材料腐蚀性酸浸于含有锌离子和磷酸盐的酸性含水组合物中。在酸浸工艺过程中，碱性扩散层形成在金属表面上，扩展至溶液内部并且在其中形成难溶微晶，该微晶直接沉淀在与金属材料界面处，并继续在此处生长。为了支持金属铝材料上的酸浸反应并掩蔽电解槽毒铝(其以溶解形式会妨碍在金属材料上成层)，通常加入为氟离子源的水溶性化合物。总是通过活化待磷化元件的金属表面来引起锌系磷化。传统上，通过接触磷酸盐的胶体水溶液(“活化阶段”)来执行湿化学活化，磷酸盐由于固定在金属表面上而在随后的磷化中用作生长核，用于使结晶涂层形成在碱性扩散层内。这种情况下，合适的分散体是胶状的、通常为中性至碱性的、基于磷酸盐微晶的含水组合物，在其晶体结构中与待沉积的磷酸锌层类型仅有较小的晶体学差异。除了文献中通常称之为“杰特盐(Jernstedt salt)”的磷酸钛以外，不溶于水的二价和三价磷酸盐也适合作为制备胶体溶液(其适于活化金属表面用于锌系磷化)的起始材料。在这一点上，WO 98/39498 A1特别教导了金属锌、铁、锰、镍、钴、钙和铝的二价和三价磷酸盐，在技术上，优选使用金属锌的磷酸盐进行活化，用于随后的锌系磷化。

作为活化和锌系磷化的工艺步骤，任何类型的成层磷化具有独特的特性，这些独特的特性特别在处理由不同金属材料混合物组成的元件、或处理新型材料方面，是重要的。如果在锌系磷化槽中溶解的铝含量超过特定阈值，例如在元件具有高铝含量时，封闭的结晶磷酸锌涂层不能形成在用杰特盐活化的元件的钢表面上，因此，根据WO 98/39498 A1的活性应该避免。这种类型的活化也会带来益处，即，与用杰特盐活化相比，在铝表面上实现更薄且抗腐蚀性更强的磷酸盐涂层。但是，在其中铝表面用于经历成层处理的锌系磷化槽中，用二价和三价磷酸盐的活化通常会导致在锌表面上的缺陷涂层，其特征在于，可观察到磷酸锌涂层的成分粘合松散，这会在随后的浸涂中大大降低锌表面上的涂层粘合。此外，由磷酸盐构成的松散粘合会部分携带到锌系磷化之后的浸涂中，在此它们会部分溶解在水性粘合剂分散体中。通过被携带到浸涂中而引入的溶解的磷酸盐会不利地影响分散的涂层成分的沉积特性，并且还会降低基于通过沉淀反应选择的重金属的必需的催化剂/交联剂的有效浓度。因此，携带磷酸盐可以是增加烘烤温度的原因，尤其对于除了分散的树脂以外还含有可溶于水或可水分散的钇盐和/或铋盐的浸渍涂层。