[发明专利]金属构件用化学转化处理液以及表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对金属、尤其是金属构件的表面赋予优异的耐腐蚀性和涂料密合性的新型的金属表面处理用的化学转化处理液以及金属构件的表面处理方法。

背景技术

以金属的耐腐蚀性、涂料密合性赋予的提高为目的而实施化学转化处理，自古以来已广为人知。作为最普遍的化学转化处理，可以列举以酸性的磷酸水溶液为基础(base)的磷酸盐处理。作为金属材料处理最普通的钢材时，若磷酸水溶液与钢材接触，则钢材表面被侵蚀(腐蚀现象)，磷酸被消耗，结果使固液界面的pH升高。藉此不溶性的磷酸盐在钢材表面析出。通过使锌、锰等共存于磷酸水溶液中，可以使磷酸锌、磷酸锰等结晶性的盐析出。这些磷酸盐被膜适合作为涂装底漆，可以发挥提高涂料密合性、抑制涂膜下腐蚀、大幅提高耐腐蚀性等优良的效果。

自磷酸盐处理本身被实用化以来已经经过近100年，其间提出了数种改良发明。但是，由于钢材被侵蚀，产生溶出的铁成为化学转化反应的副产物。该铁作为磷酸铁在体系内沉淀并定期排出体系外。沉淀物一般被称为淤渣(sludge)。现状是该淤渣作为工业废弃物被抛弃或者作为砖瓦等的原料的一部分被再利用，但近年来为了实现保护地球环境的目的，减少工业废弃物的排放成为一个大课题，因此，强烈需要一种不产生废弃物的化学转化处理液以及表面处理方法。

继而，作为代表性的化学转化处理，可以列举铬酸盐化学转化处理。铬酸铬酸盐化学转化处理的实用化的历史也很悠久，在现在也还被广泛用于飞机材料、建筑材料、汽车部件等的表面处理。该铬酸盐化学转化处理液含有由6价铬形成的铬酸作为主要成分，因此会在金属材料表面上形成含有一部分6价铬的化学转化被膜。铬酸盐化学转化被膜虽然具有优良的耐腐蚀性和涂料密合性，但是由于含有有害的6价铬，因此从环境上的问题考虑，强烈需要一种完全不含6价铬的化学转化处理液、化学转化被膜。

另一方面，以汽车为代表的运输用金属构件，为了赋予防蚀性能而实施电沉积涂装(電着塗装)。这种情况下，在金属构件的化学转化处理后不进行干燥而进行电沉积涂装，成为世界上普遍的涂装方法。由于电沉积涂装通过电解处理使涂料析出，因此涂料膜厚容易变得比较均匀。所以适用于构件的涂装。但是在汽车车体或部件之类的特别复杂的构件的情况下，会在结构上产生电流难以流通的部位。因此，在袋构件(袋構造物)等中，外面与内面的涂料膜厚会产生差异。一般被称为电沉积涂装泳透性(付き廻り性)，并且希望这种特性高。

关于电沉积涂装泳透性的改善，提出了诸多发明。

例如，专利文献1中，记载了一种电沉积涂膜形成方法、该方法中所用的阳离子电沉积涂装组合物以及用该方法涂装的涂装物品，所述电沉积涂膜形成方法中，使用阳离子电沉积涂装组合物，在进行具有袋构造的被涂物的电沉积涂装时，在涂膜的每单位膜厚的极化电阻值(a)为125～150kΩ·cm²/μm、且每单位电量的涂料析出量(b)为28～50mg/C的条件下，得到泳透性中的内板/外板的膜厚(c)为内板膜厚10μm且外板膜厚10～12μm且内板膜厚与外板膜厚之比为10/10～12的涂膜，其中阳离子电沉积涂装组合物含有用烷基酚和聚己内酯改性的胺加成环氧树脂(I)作为基本树脂、嵌段化聚异氰酸酯固化剂(II)作为固化成分。

专利文献2中，为了提高阳离子电沉积涂装中的泳透性，记载了以下方法：使用阳离子电沉积涂料，将电沉积涂装时的涂料特性调整为以下的参数：

(a)涂料的电导率为0.16S/m以上、

(b)涂膜的电导率为1.0×10^-7S/m以下、

(c)析出无效电量为320库仑/m²以下、以及

(d)电化学当量为1.0×10^-4kg/库仑以上，来进行电沉积涂装的方法。

如前所述以汽车车体为代表的复杂构件中，电沉积涂装的泳透性是重要的课题。但是，作为其解决手段，以往只有涂料的改良、电沉积条件的改善等从涂装方面进行的方法。一般，磷酸盐具有较高的电沉积泳透性，使替代技术实用化时，赋予与此同等以上的电沉积泳透性是重要的课题，更优选的是希望从作为基底处理的化学转化被膜方面改善泳透性。

作为磷酸盐处理以外、且不含6价铬的化学转化处理液、表面处理方法，提出了非常多的发明，但实际上实现工业化的技术并没有这么多，以下对这些进行描述。