[发明专利]金属材料用表面处理剂组合物及其处理方法

说明书

发明领域

本发明是关于能赋予金属材料表面以高的耐腐蚀性并形成具有良好耐指纹性、耐黑变性、涂敷粘附性等的表面处理剂组合物及处理方法。

发明背景

镀锌钢板和铝板等金属材料被广泛地用于汽车、建材以及家电产品中。但是，这些金属材料中使用的锌和铝在大气中发生腐蚀，产生被称为白锈的腐蚀生成物，损害金属材料的外观，并且对于涂敷粘附性产生不利的影响。

为了改善耐腐蚀性和涂敷粘附性，一般是采用含有铬酸、重铬酸或其盐类作为主要成分的处理液对金属材料的表面进行铬酸盐处理。

但是，近年来，环境保护的呼声越来越高，金属材料表面处理使用的铬酸盐处理液中的6价铬对人体直接产生有害的影响，因此，生产中尽量避免使用铬酸盐处理。另外，根据水质污染防止法的规定，含有6价铬的废水必须进行特别的处理，致使表面处理金属材料的生产成本提高。再有，使用经过铬酸盐处理的金属材料制成的机器被废弃时，该金属材料成为含铬的工业废弃物，是铬资源。但是，该金属材料不能回收利用，这是一个很大的缺点，成为社会问题。另一方面，作为铬酸盐处理以外的表面处理方法，使用含有含多酚羧酸的单宁酸的表面处理剂进行处理已广为人知。用单宁酸的水溶液处理金属材料时，单宁酸与金属材料反应形成的保护涂膜成为防止腐蚀物质浸入的屏障，从而提高耐腐蚀性。

然而，近年来，随着制品的高品质化，要求涂膜本身具有高的耐腐蚀性，而单独使用单宁酸或与无机成分并用形成的涂膜的耐腐蚀性不足，因而目前不能达到实用化。

作为提高耐腐蚀性的处理方法，在特开昭53-121034中公布了一种将含有水分散性二氧化硅、醇酸树脂和三烷氧基硅烷化合物的水溶液涂布在金属表面上，干燥后形成被覆膜的方法。另外，特开昭57-44751和特开平1-177380等中公布了使用由羟基吡喃酮化合物衍生物构成的水溶性树脂以使金属材料产生耐腐蚀性的表面处理方法，以及使用羟基苯乙烯化合物的水溶液或水分散性聚合物赋予金属材料耐腐蚀性的方法。

但是，上述无论哪一种方法都不能形成可以取代铬酸盐涂膜的具有高耐腐蚀性的涂膜，上述问题还没有得到解决。因此，研制、开发耐腐蚀性良好金属材料用非铬酸盐系表面处理剂和处理方法成为当务之急。

本发明的目的是，解决上述现有技术存在的问题，提供可以在金属材料表面上形成具有良好耐腐蚀性的涂膜，并且耐指纹性、耐黑变性和涂敷粘附性良好的非铬酸盐系金属材料用表面处理剂及使用该处理剂的金属材料处理方法。

发明概述

为了解决这些现有技术存在的问题，本发明人反复进行了深入的研究，结果发现，使用含有特定的阳离子成分、硅烷偶联剂以及具有特定化学结构的水溶性聚合物的酸性表面处理剂处理金属材料的表面，可以形成耐腐蚀性良好的涂膜，并且可以形成耐指纹性、耐黑变性和涂敷粘附性良好的涂膜，从而完成了本发明。

即，本发明是一种金属材料用表面处理剂组合物，其特征是，该组合物含有水性介质以及溶解于该水性介质中的下列成分：

(A)由选自锰、钴、锌、镁、镍、铁、钛、铝和锆中的2价以上的金属离子构成的阳离子成分；

(B)作为酸成分，选自下述(1)-(3)中的至少一种，即(1)含有4个以上的氟原子以及选自钛、锆、硅、铪、铝和硼中的1个以上元素的氟代酸、(2)磷酸、(3)醋酸；

(C)由具有选自含有活性氢的氨基、环氧基、乙烯基、巯基和甲基丙烯氧基中的至少1个反应性官能基的一种以上的化合物构成的硅烷偶联剂成分；

(D)含有一种以上由下列通式(I)表示的聚合单元并且平均聚合度为2-50的一种以上水溶性聚合物成分〔式(I)中，结合到苯环上的X¹表示氢原子、羟基、C₁-C₅的烷基、C₁-C₁₀的羟基烷基、C₆-C₁₂的芳基、苄基、亚苄基、与上述苯环缩合形成萘环的不饱和烃基(II式)或者下列(III)式的基团，