[发明专利]处理金属表面的方法

说明书

发明领域

本发明涉及处理金属表面以使得这样的表面更为耐腐蚀的方法，特别是将要用装饰性和/或保护性的基于有机物的涂层如油漆覆盖的金属表面。具体地，本发明涉及一种方法，其中将金属表面在用包含氟酸如六氟锆酸和/或其部分中和衍生物的含水组合物处理之前与氧化酸性预洗剂(pre-rinse)接触。 

相关技术的讨论 

通常将转化涂层在施加保护性的和/或装饰涂层如油漆之前施加到金属基材，特别是含铁的金属基材如钢。当涂覆的金属基材暴露于水和氧时，转化涂层有助于减少金属基材表面上腐蚀的量。许多常规的转化涂层基于金属磷酸盐如磷酸锌且在磷酸盐处理步骤之后依赖于含铬清洗剂以获得最大腐蚀防护。然而，这样的转化涂层技术有产生废物流的缺点，这些废物流潜在地对环境有害和因此要求昂贵的处理或再循环过程。 

结果是，近年来存在使用避免或减少与常规体系相关的问题的替代转化涂层的倾向。许多这样的转化涂层产品是基于常常与一种或多种其它组分结合的氟酸如六氟锆酸和六氟钛酸的含水组合物。这样产品的实例描述在美国专利No.7,063,735以及美国专利公开号2005-0020746和2006-0172064中，每一篇文献内容在此全部引入作为参考。 

尽管上述替代转化涂层产品常常在某些特别要求高的最终用途应用中相当令人满意地起作用(例如其中最终涂覆的金属基材将暴露于特别苛刻的环境条件)，需要进一步提高或改善涂覆金属基材的耐腐蚀性。 

发明概要

本发明提供一种处理金属基材表面的方法。将金属基材表面与氧化酸性预洗剂接触，和然后与包含一种或多种选自钛、锆、铪、硅、铝、锡、锗和硼的元素的离子的含水涂料组合物接触。已经以这样的方式处理的金属基材表面可随后用包含有机物质的组合物如油漆涂覆且显著地比没有用氧化酸性预洗剂处理的表面更耐腐蚀。 

发明实施方案的详细说明 

本发明的方法中采用的氧化酸性预洗剂通常是包含相对强酸如无机酸或不同无机酸的组合的含水组合物。氢氟酸和硝酸是两种特别优选用于本发明的酸。为了将氧化酸性预洗剂的氧化能力提高到要求的水平，通常优选在预洗剂中包含一种或多种氧化剂，特别是其中所用的酸不是氧化性酸时。例如，将氢氟酸(非氧化性酸)合乎需要地与用作氧化剂的过氧物质如过氧化氢组合使用。可将硝酸(氧化性酸)单独使用以制备氧化酸性预洗剂或者与非氧化酸如氢氟酸或过氧物质如过氧化氢、有机氢过氧化物、有机过氧化物、过氧酸或其盐、二酰基过氧化物或过氧酯结合使用。其它可用于氧化酸性预洗剂的适当氧化剂包括例如过硫酸及盐如过硫酸钠或过硫酸铵、过硼酸及其盐如过硼酸钠、硝酸盐如硝酸钠、硝酸钾、第II族金属硝酸盐、硝酸钛、过磷酸及其盐、铁盐如硝酸铁、硫酸铁、氟化铁等。 

在本发明的一个实施方案中，氧化酸性预洗剂包括如下物质、基本上由以下物质组成或由以下物质组成：水、硝酸和氢氟酸。在该实施方案，硝酸的浓度一般在大约0.005到大约0.5(例如大约0.01到大约0.1)wt％的范围内，以及氢氟酸的浓度一般在大约0.001到大约0.2(例如大约0.003到大约0.05)wt％的范围内。一般，预洗剂的pH在大约1到4(例如大约2到大约3)的范围内。 

在本发明的另一个实施方案中，氧化酸性预洗剂包括如下物质、基本上由以下物质组成或由以下物质组成：水、硝酸和过氧化氢。已经发现这类预洗剂在转化涂覆步骤之前使用时改善耐腐蚀性尤其有效，其中转化涂覆步骤使用包含锆的复合氟化物、锌阳离子和二氧化硅颗粒的含水涂料组合物。在该实施方案中，在预洗剂中硝酸的浓度一般在大约0.01到大约0.5(例如大约0.01到大约0.1)wt％的范围内，以及过氧化氢的浓度一般在大约0.001到大约0.2(例如大约0.01到大约0.1)wt％的范围内。一般地，预洗剂的pH在大约1到4(例如大约2到大约3)的范围内。

在本发明的又一个实施方案中，氧化酸性预洗剂包括如下物质、基本上由以下物质组成或由以下物质组成：水、Fe⁺³阳离子和氢氟酸。Fe⁺³阳离子可由任何适当的来源如铁盐特别地氟化铁产生。可使用氧化剂如过氧化合物(例如过氧化氢)以保持Fe⁺³阳离子的要求浓度。例如，预洗剂可包括如下亚组分、基本上由如下亚组分组成或由如下亚组分组成(除水之外)： 

(C.1)可以是简单或复合氟离子或二者皆有的总量的氟化物离子，它提供了其在预洗剂中至少0.4g/L且不超过5g/L的浓度；