[发明专利]用于钝化金属表面的包含具有酸基的聚合物且包含Ti或Zr化合物的制剂

说明书

发明描述

本发明涉及一种包含衣康酸均聚物或共聚物以及有机Ti或Zr化合物的用于钝化金属表面的制剂、在金属表面上形成钝化层的方法、通过用本发明制剂处理金属表面而钝化该表面的方法、可借助本发明方法获得的钝化层和金属表面，以及本发明制剂在钝化金属表面，更特别在预处理金属带期间钝化金属表面中的用途。

本发明的其他实施方案由权利要求书、说明书和实施例变得显而易见。应理解的是，上述这些特征以及仍要于下文就本发明主题加以描述的那些特征不仅可以以在每种情况下具体指定的组合使用，而且可以以其他组合使用，而不偏离本发明的范围。更特别地，还优选和非常优选其中本发明主题的所有特征分别具有优选和非常优选的定义的那些本发明实施方案。

目前用于生产片状金属工件如白色货物、仪器外壳、立面覆件、顶棚覆件或窗户型材、汽车组件、车身组件的原材料通常包括长金属带，所述带通过热轧和/或冷轧金属块(称为板坯)生产并卷成卷材以进行储存和运输。

借助合适的技术如冲孔、钻孔、折叠、转化成型材和/或深拉将金属带分割并成型为所需的零件。较大的组件，如汽车车身任选通过焊接由多个单独零件组装。

这种金属材料的防腐处理通常以多步操作进行，并且经处理的金属表面具有多个不同的层。防腐处理可在生产操作的不同点处进行。所述防腐可为临时的或长效的。临时防护例如仅用于储存和运输金属带或其他金属工件，且在最终加工之前再次移除。

施加至随后连接以形成组件的金属带上的防腐涂层不仅必须具有纯防腐效果，而且还必须具有良好的机械性能。特别地，防腐涂层必须具有足够的拉伸性，以使得其在成型时不发生断裂，从而使得随后该区域的腐蚀防护不足。

金属组件的防腐具有重大的经济价值。技术上和经济上特别重要的尤其是铝表面和镀锌金属，更特别是电镀锌或热浸镀锌的铁和钢表面的防腐处理。锌所提供的腐蚀防护来自于如下事实：锌比金属材料本身更贱，因此从锌本身开始腐蚀。金属材料本身保持完好，只要其仍被锌连续覆盖。

在大气氧的存在下，首先在Zn或Zn合金、Al或Al合金表面上形成薄氧化物层，取决于外部条件，该层或多或少地延缓了对下层金属的侵蚀。

为了增强该氧化物层的防护效果，通常对A1和Zn的表面实施额外的钝化处理。在处理期间，待保护的金属/金属氧化物部分溶解(通常呈金属离子形式)，然后进入所施加的钝化层中。该膜与在任何情况下存在的氧化物膜类似，但提供了更强大的防护。这通常称为钝化层。在许多情况下，其还改善了施加至金属上的漆层的粘附性。因此，经常同义地使用术语“转化层”，有时甚至使用术语“预处理层”来代替术语“钝化层”。钝化层较薄，通常具有不超过3μm的厚度。

为了增强腐蚀防护，通常在钝化层上施加额外的(漆)层。该施加通常包括各自用于不同目的两个或更多个漆层的组合。它们用于保护钝化层和金属以免于腐蚀性气体和/或液体，而且还用于防止机械损伤，如石片划伤，它们当然还用于美观目的。漆层通常比钝化层厚得多。典型的厚度为2-400μm。

钝化可用于长效防腐或者仅用于临时防腐。临时防腐仅用于储存和运输金属板或其他金属工件，并且在最终加工之前再次移除。

迄今为止，锌或铝表面上的钝化层通常通过用CrO₃的酸性水溶液处理待防护的工件而获得。这种钝化的机理复杂。其包括金属Zn或A1从表面上溶解，并且分别以无定型锌-铬氧化物或铝-铬氧化物形式再次沉淀。然而，所述层也可包含外来离子和/或来自所述处理溶液的其他组分。在用铬酸处理的情况下，尤其不能排除一定比例的Cr(VI)进入钝化层中。

为了避免使用致癌的Cr(VI)溶液处理，已经提出用Cr(III)酸性水溶液处理金属表面。作为实例，可参考US4,384,902。然而，市场上要求完全无铬的钝化方法的顾客日益增多，因此，为了避免使用Cr(VI)和Cr(III)，聚合物的应用变得日益重要。

DE19516765A1公开了一种在Zn或A1的金属表面上形成转化涂层的无铬且无氟化物的方法。用于钝化的酸性溶液包含水溶性聚合物、磷酸和A1螯合配合物。作为一个选项，还可使用(甲基)丙烯酸的聚合物和共聚物。

DE19754108A1公开了一种无铬的含水防腐组合物，然而其包含有毒的Ti(IV)和/或Zr(IV)六氟阴离子、钒离子、钴离子以及磷酸。此外，还可任选添加各种成膜聚合物，包括含羧基的共聚物如丙烯酸/马来酸共聚物。