[发明专利]为了提高耐蚀性使用含溶解的无机硅酸盐或铝酸盐、有机官能性硅烷和非官能性硅烷的水溶液预处理金属

说明书

发明背景

本发明涉及使用含有硅氧烷的复合层预处理金属以便在外涂料层与金属基体之间形成粘结共价键。更具体地说，本发明涉及使用含有至少一种溶解的无机硅酸盐和溶解的无机铝酸盐，有机官能性硅烷以及非官能性硅烷交联剂的碱性溶液预处理金属的一步法。

已知使用铬酸盐涂层钝化表面可改进冷轧和金属涂覆钢的耐蚀性。由于六价铬的毒性，含铬酸盐离子的漂洗液为工业应用所不希望有的。

还已知使用转化型磷酸盐层去处理冷轧和金属涂覆钢可改善涂料的粘合性。然而，为了改进腐蚀特性，这些磷化钢通常需要铬酸盐的最终漂洗。

现已提出为了改进耐蚀性和涂料在冷轧与镀锌钢上的粘结力可先涂一层无机硅酸盐然后用有机官能性硅烷处理二氧化硅涂层。美国专利5,108,793公开了使用含溶解的硅酸盐和金属盐的碱性溶液漂洗钢以形成二氧化硅涂层。使钢干燥形成厚度至少为20A的二氧化硅涂层。在此之后，用含0.5-5％(体积)的有机官能硅烷水溶液漂洗二氧化硅涂覆钢。硅烷在硅酸盐的涂层和外部涂料层之间形成粘附性较强的共价键。

目前存在着许多能改进耐蚀性和涂料在冷轧与镀锌钢上粘结力的其它方案。一些技术人员已经提出了用含胶体的硅酸盐和/或铝酸盐以及硅烷的铬酸盐溶液预处理钢。另外一些技术人员提出先用铬酸盐溶液漂洗钢再用含胶体硅酸盐或铝酸盐以及硅烷的溶液漂洗铬化钢。还有另外一些技术人员提出用含聚合的树脂、胶体硅酸盐以及硅烷的溶液漂洗钢。

由上述工作人员的尝试证明，已长期意识到必须去开发使用处置便宜的环境安全涂料溶液以改进耐蚀性和涂料与金属粘附的方法。该方法的成本应该是低的，能使用可安全处置的非毒性原料，能保证长期耐潮湿环境而不需要多步骤的加工处理或铬酸盐处理。

发明概述

本发明涉及用复合层一步法预处理金属，该复合层含有能在涂料和金属基体间形成粘结共价键的硅氧烷。本发明包括用碱性溶液漂洗金属，该溶液含有至少一种溶解的无机硅酸盐和溶解的无机铝酸盐、有机官能性硅烷和含有两种或多种三烷氧基甲硅烷基的交联剂。然后使金属干燥至官能性硅烷完全固化形成与金属基体牢固地结合的不溶复合层。

本发明另外一个特征包括前述碱性溶液含有0.005M的硅酸盐，铝酸盐或其混合物。

本发明另外一个特征包括前述碱性溶液含有的有机官能性硅烷和交联剂至少各为0.1％(体积)。

本发明另外一个特征包括前述有机官能性硅烷与交联剂的比值在2∶1-10∶1范围内。

本发明另外一个特征包括在用碱性溶液漂洗前使金属涂覆磷化层的附加步骤。

本发明的主要目的在于改进耐蚀性和金属的涂料粘结力。

另外的目的包括改进耐蚀性和涂料与金属的粘结力，无需使用像铬酸盐那样能产生有毒废物的有毒原料，并且能产生在潮湿环境下具有很长使用寿命的涂上涂料的金属。

本发明的优点包括形成复合层，该层是不溶性的，对于在冷轧和金属涂覆钢包括磷化过的冷轧和金属镀覆钢上的涂料来说具有优良的结合力，并且还具有良好的耐腐蚀性。本发明的方法不使用或不产生环境上有危险的物质，成本低且可适用于各种涂料。

最佳实施方案的详细说明

本发明重要的方面是用复合层预处理待涂覆的金属板，复合层含至少一种无机硅酸盐或无机铝酸盐和硅氧烷。硅氧烷能稳定复合层由此提高了耐蚀性并且在涂料或其它聚合物的外层与金属基体之间形成粘着力强的共价键。不同于未固化的硅烷，硅氧烷具有不透水的水解稳定的-Si-O-Si-结构因而可以认为由于硅氧烷能经内复合层和外涂料层互扩散才形成最强的粘结力。也就是说，硅氧烷和涂料变成了相互可渗透的网络。硅氧烷还可以增强涂料对复合层的可湿性，为不透水的涂料连续膜提供保证。