[发明专利]选择性磷化处理复合金属结构物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用多步法对含有由铝、锌和任选存在的铁制成的金属表面的复合金属结构物进行防腐蚀处理。本发明的方法使得可以对复合金属结构物的锌表面和铁表面进行选择性锌系磷化处理（zinc phosphating），并且不会在铝表面沉积大量磷酸锌。由此，在随后的方法步骤中，用常规酸处理液钝化铝表面就能够产生薄的均匀的免受腐蚀的转化层。在本发明的方法中，磷酸盐结晶团簇（crystal cluster）在铝表面的形成和白点在锌表面的形成均被抑制。本发明还相应地涉及含有一定量水溶性无机硅化合物的锌系磷化液(zinc phosphating solution)，所述水溶性无机硅化合物的量足以抑制白点形成，但不会超过使锌系磷化处理失去对复合金属结构物的锌表面和铁表面的选择性的值。

背景技术

在与本发明尤其相关的汽车生产行业中，不同金属材料越来越多地被使用并被组合成复合结构物。各种钢仍然由于其特定的材料性能而被用于汽车车身的设计中；而轻质金属例如铝也越来越多地被利用，因为它们对于相当大程度地减轻车身的整体重量有着重大的意义。考虑到这种发展，需要为车身的保护开发新的概念，或者对于基体的防腐蚀处理的现有方法和组合物进一步开发。因此，对复杂组件的改进的预处理方法是有需求的，所述复杂组件例如汽车车身，它不仅包括由铝制成的部件，还包括由钢和任选存在的镀锌钢制成的部件。整个预处理的预期结果是在存在的所有金属表面上产生转化层或钝化层，该层适合作为防腐蚀漆的衬底，特别是在阴极电浸涂覆(cathodic electrodip coating)之前产生转化层或钝化层。

德国专利申请DE19735314提出了这样一种两步法，其中首先选择性磷化处理基体的钢表面和镀锌钢表面，所述基体也包括存在的铝表面，然后用钝化液处理基体，目的是对基体的铝制部件进行防腐蚀处理。根据其中公开的教导，选择性磷化处理是通过降低磷化液的酸洗效果来完成的。为此，DE19735314教导了磷化液中游离氟的含量少于100ppm，游离氟完全来源于水溶性氟络合物，尤其是六氟硅酸盐，浓度为1-6g/l。

现有技术公开了其它预处理两步法，其第一步同样遵循了上述概念：第一步在钢表面、以及任选存在的镀锌钢和合金镀锌钢表面沉积结晶磷酸盐涂层，在另外的随后步骤中钝化该铝表面。专利申请文件WO99/12661和WO02/066702中公开了这些方法。基本上，其中所公开的方法以下述方式实施：第一步是选择性磷化处理钢表面或镀锌钢表面，所述磷化处理甚至被保留到第二方法步骤中的钝化后过程，但在铝表面没有形成磷酸盐晶体。选择性磷化处理钢表面和镀锌钢表面是通过依赖于温度从而限制磷化液中游离氟离子的比值来完成的，其游离酸浓度设置在0-2.5个点。

国际专利申请WO2008/055726公开了采用至少一步法来选择性磷化处理含有铝制部件的复合结构物中的钢表面和镀锌钢表面。该申请教导了含有锆和钛元素的水溶性无机化合物的磷化液，这些元素的存在成功抑制了铝表面的磷化。

从该现有技术出发，在防腐蚀处理混合设计组装的且含有铝表面的金属组件的背景下，任务是进一步开发对钢和镀锌钢的选择性磷化，以这种方式通过目标性检测控制选择性的浴参数获得了磷化处理中经济方面改善的方法。这尤其包括，就复合金属结构物的防腐蚀处理的质量而言，避免在铝表面产生磷酸盐结晶团簇，以及避免在镀锌钢表面产生针孔。

本领域技术人员能够理解，“磷酸盐结晶团簇”意为在金属表面（本文中指的是铝表面）上分离的且局部分隔的磷酸盐结晶沉积物。这种“结晶团簇”被随后的涂料底漆包围，表现出涂层的不均匀性，这不仅干扰了涂漆面的均匀的视觉印象，还会引起单点油漆损坏。

磷化处理领域的普通技术人员将“白点形成”理解为是在经处理的锌表面、或者经处理的镀锌钢或合金镀锌钢表面上原本的结晶磷酸盐涂层中无定形白色磷酸锌局部沉积的现象。基材酸洗速率的局部增高引起白点的形成。磷化处理中的这种点缺陷可是随后施用有机涂料体系的腐蚀性分层的起始点，因此实践中必须基本上避免针孔的产生。

发明内容

上述目的是根据本发明通过化学预处理复合金属结构物的方法实现的，该复合金属结构物包含至少一个铝制部件、至少一个锌制部件和任选存在的另一个铁制部件，所述方法包括：

（Ⅰ）第一步，用锌系磷化液处理复合金属结构物，导致在锌制部件和铁制部件上形成表面覆盖的结晶磷酸锌涂层，该涂层的涂覆重量是0.5-5g/m²，但在铝制部件上没有产生涂覆重量至少为0.5g/m²的磷酸锌涂层，