[发明专利]金属材料表面预处理剂

说明书

本发明属于金属材料表面的化学处理剂。适用于彩色有机涂层钢板涂装前的预处理。

以往，有机涂层钢板的预处理广泛采用磷化-钝化的处理方法。该方法工艺复杂，处理时间长，污染严重，逐步被无污染的辊涂法铬酸盐处理方法所取代。

辊涂法铬酸盐处理方法所采用的预处理剂主要是在铬酸盐溶液中添加铝氟酸盐、硅氟酸盐或者添加硅溶胶等。该方法是通过辊涂法将预处理剂均匀地涂覆在金属材料表面，不经水冲洗，直接用热风吹干成膜，并适当控制膜厚和总铬含量，以提高产品的耐蚀性、涂料与基体的结合性。但是，在该处理过程中，由于形成铬酸盐膜是非晶质的，表面十分平滑，因此，所形成的预处理膜的附着性能较差，即膜与基体的结合力差，使随后的有机涂层钢板成形加工性能下降;同时，这类水性涂布型处理液的粘度低，表面张力大，而预处理膜的厚度仅为0.1～1μm左右，易于出现涂布不均，甚至漏涂的现象，导致漆膜附着力下降，耐蚀性及耐湿性较差（日本特开昭55-44537，特公昭59-30788）。

本发明的目的在于提供一种新的金属材料表面预处理剂。使之经其预处理后，在金属材料表面所形成的预处理膜，不仅致密，而且与基体的结合力强，从而提高了产品的耐蚀性，提高漆膜与基体的结合性能，使产品既有优良的加工性能，又有良好的耐蚀性。

针对上述目的，本发明预处理剂的技术方案是以铬酸盐溶液为基础，加入还原剂，使预处理剂中保持一定量的Cr⁺⁶和Cr⁺³，以及两者相应的比例，以便获得致密的耐蚀性好的预处理膜;同时，以加入白炭黑，增加预处理膜的表面粗糙度，提高膜与基体的结合力;另外，以丙烯酸溶液树脂增强预处理剂中各成分之间的交互作用，加快反应速度，进一步提高预处理膜的致密性，牢固性和结合性;并以表面活性剂增加溶液的润湿和渗透作用。

据此，本发明金属材料表面预处理剂由含Cr⁺⁶、Cr⁺³的铬酸盐溶液、白炭黑（不溶于水的SiO₂超细粉）、水溶性丙烯酸溶液树脂和表面活性剂组成。其具体的成分配比（g/L）如下：

CrO₃40～135g/L，白炭黑（SiO₂）10～140g/L，丙烯酸溶液树脂（PAA）1～50g/L，表面活性剂0.05～1g/L，还原剂2.5～65g/L

铬酸盐溶液以CrO₃形式加入，且该溶液中含Cr⁺⁶、Cr⁺³，Cr⁺⁶/Cr⁺³为0.25～4.0

上述成分中，还原剂为丙三醇、甲醛、甲醇、乙醇、淀粉中任一种;表面活性剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物、全氟壬氧基苯磺酸钠、精制羊毛脂酸或羊毛脂醇酸复合物中任一种。

本发明采用加入还原剂的方法来控制溶液中的Cr⁺⁶和Cr⁺³的比例，即用还原剂将CrO₃部分还原。由此得到一定量的Cr⁺⁶、Cr⁺³。本发明预处理剂是一种Cr⁺⁶和Cr⁺³共存，且两者比例一定的稳定的处理液。通过控制预处理剂中Cr⁺⁶和Cr⁺³的比例，来控制所形成的预处理膜中的Cr⁺⁶和Cr⁺³的比例。预处理膜中Cr⁺⁶和Cr⁺³的比例对涂装后有机涂层钢板的产品质量影响很大。预处理剂中Cr⁺⁶的比例较高时，则所形成的预处理膜中Cr⁺⁶的含量也相应提高。Cr⁺⁶易于溶解，具有较强的氧化能力，它可以使膜的损伤部位自行修复成完整的致密的处理膜。即Cr⁺⁶具有“自修补”作用。因此，Cr⁺⁶含量高的处理膜，具有良好的耐蚀性。但是，作为有机涂层之底膜，如果Cr⁺⁶含量过高，由于它的吸水性和漆膜的多孔性，产品使用时，外界水分逐渐渗透有机涂层，使预处理膜处于“潮湿”状态，造成Cr⁺⁶的溶解，必然导致漆膜鼓泡，耐湿性下降。如果Cr⁺³含量过高，耐湿性提高，光泽性好，但是膜的划伤部位易出现锈蚀，耐蚀性下降。因此必须适当控制Cr⁺⁶和Cr⁺³的比例。