[发明专利]用于基材的环境友好保护性涂层

说明书

本发明涉及包含水可还原涂料组合物的涂覆的冷轧钢基材和用于制造固化涂覆的钢制品的方法，通过热成形或冷成形制备该钢制品。

水可还原涂料组合物和其中使用所述水可还原涂料组合物的涂覆的金属基材。本发明还涉及用于制造其中使用涂覆的金属基材的热成形和冷成形的金属制品的方法、由所述方法制备的热成形和冷成形的制品和固化涂覆的基材中间体（intermediate）。

通过对金属表面施加热机械处理可完成金属的永久形变。施加这样的处理的主要目的是制备具有一定形状或尺寸的金属制品或改善某些物理性质例如强度。

当使用裸金属基材如钢时，加热必须在非氧化性气氛中进行，以抑制氧化皮的形成和其表面层的脱碳。通常将金属基材加热到奥氏体化温度～950℃持续约5-10分钟。将钢在惰性气氛中加热到约950℃温度的要求还增加了热成形工艺的成本。在热处理后，在热成形之前将钢表面暴露于大气氧中，这不可避免地导致氧化皮形成。该氧化皮层粗糙、易碎、剥落并且不构成随后加工如点焊或上漆的基础。

因此需要额外的工艺步骤来从裸钢表面移除氧化皮。通过喷丸、酸洗等可完成氧化皮移除，但是这导致相当大的成本上升。此外，如果使用喷丸，可损坏则成形的制品形状。

可使用抗氧化皮涂料减少在热成形期间的氧化皮形成。这样的涂料基于包含粘合剂、金属颜料和高浓度的有机和/或无机溶剂的组合物。然而，这样的高浓度溶剂的使用在处理和环境两方面都是有问题的。因此经常有必要将焚化炉纳入涂料生产线中。

目前抗氧化皮涂料的另一个问题是在热成形工艺后很多涂料显示出减少的焊接性能并且在一些情形下是不可点焊的，这意味着需要另一个工艺步骤来移除涂料。当在热成形后涂料的电阻太高（>5mOhm）时，通常观察到该效应，这阻止了焊接电流的充分流动并且导致不连续的焊接范围。

本发明的一个目的是提供用于金属基材例如钢的保护性涂料，在高温热处理或高温服役条件后，该涂料减少了在钢表面处氧化皮的发生。

本发明的一个目的是提供用于金属基材例如钢的保护性涂料，在高温热处理或高温服役条件后，该涂料是耐腐蚀的。

本发明的一个目的是提供用于金属基材例如钢的保护性涂料，在高温热处理或高温服役条件后，该涂料允许钢基材被点焊。

本发明的一个目的是提供用于金属基材例如钢的保护性涂料，该涂料是可上漆的。

本发明的一个目的是提供保护性涂料，其中使用更环境友好的方法制备该涂料。

如果用以下描述的水可还原涂料组合物涂覆金属基材例如钢，则可达到一个或多个上述目的。

根据本发明的第一方面，提供包含水还原涂料组合物的涂覆的冷轧钢基材，其中该涂料组合物包含水、有机溶剂、作为粘合剂的硅烷、涂料添加剂和金属，其中该金属为金属颗粒或具有大于50重量%的铝含量和小于50重量%的非铝金属的余量的金属合金颗粒，并且其中该涂料具有6μm-90μm的湿膜厚度。

本发明人发现这样的水可还原涂料是更环境友好的并且非常适用于涂覆要热成形的裸钢基材。有利地，首先使用水可还原涂料涂覆然后热成形的冷轧钢基材在钢表面处展现了氧化皮形成的减少、改善的耐腐蚀性、改善的可上漆性和允许热成形的涂覆的钢基材被点焊的导电性。

该涂料应该包含金属颗粒和/或具有大于50重量%的铝含量的金属合金颗粒，否则该涂料具有减少的耐腐蚀性，展现减少的点焊性并且对于防止钢基材的氧化有效性较差。

优选地，该涂料包含金属颗粒和/或包含作为非铝金属的锌和/或镁的金属合金颗粒。非铝金属颗粒和金属合金颗粒如锌和/或镁的存在还改善了涂料的耐腐蚀性，因为通过形成保护性阻挡体并且如果当该保护性阻挡体受到破坏时通过充当牺牲阳极，锌和镁防止了钢中铁的氧化。

金属颗粒或包含大于50重量%的铝和小于50重量%余量的非铝金属如锌和/或镁的金属合金颗粒，可以以片、合金化片、颜料、粉末或其混合物形式提供。通过研磨并且优选通过球磨可以制备铝和锌片。以该方法可制造具有80μm以下宽度和1μm厚度的片。如果使用物理气相沉积方法，则可提供非常薄的片。优选的颗粒尺寸为5-30μm。

本发明人发现使用金属颗粒或包含至少10重量%的非铝金属含量的金属合金颗粒来改善涂料的牺牲腐蚀保护是有利的。本发明人还发现通过将非铝金属含量提高到20和30重量%，可获得牺牲腐蚀保护的进一步改善并且还可改善涂料的总体腐蚀保护，而对涂料的导电性或抗氧化皮性质均没有有害影响。