[发明专利]用多组分水性组合物涂覆金属表面的方法

说明书

通过用水性组合物涂覆金属表面而改进电泳漆-涂层的泳透力的方法。

本发明涉及用水性组合物涂覆金属表面的方法，其中含有至少一种硅烷或/和相关含硅化合物和任选附加组分的硅烷基水性组合物在预处理步骤中在不将涂层干燥的情况下例如在70℃以上进一步处理，其中在这种预处理步骤后使用至少一个水冲洗步骤，然后进行电泳涂漆，其中在水冲洗步骤中至少在最后一个冲洗步骤中加入至少一种表面活性剂。

迄今最常用的处理金属表面，特别是由至少一种金属材料制成的部件、带（线圈）或线圈段，和在涂覆金属表面之前预处理金属表面的方法很多基于一方面使用任选与各种添加剂一起的铬(VI)化合物，或另一方面，任选与各种添加剂一起的磷酸盐，例如磷酸锌-锰-镍。

由于特别是伴随含铬酸盐的方法或含镍的方法带来的毒理学和生态风险，多年来在金属基底的表面技术的所有领域中已经在寻找对这些方法的替代方案，但尽管如此已经一再发现，在许多用途中，完全无铬酸盐或无镍的方法不能满足100%的性能谱或不能满足所需的安全性。然后尝试使铬酸盐含量或镍含量保持尽可能低，并尽可能多地用Cr³⁺替代Cr⁶⁺。使汽车的防腐蚀性保持优质水平的高级磷化处理特别在汽车工业中例如用于涂装前的车身预处理。锌-锰-镍磷化处理通常用于此用途。尽管研究和发展了许多年，但对于多金属应用如通常在车身的情况中，还没有成功开发没有明显品质限制的无镍磷化，多金属应用在欧洲通常在相同浴中处理钢、镀锌钢和铝或铝合金的金属表面。但是，因为在可预见的未来，镍含量即使比较低，仍有被归类为毒性的危险，所以提出了是否可以用其它化学方法实现等效防腐蚀性的问题。

特别是在汽车工业中，使用具有电泳漆（ETL），如阴极电泳漆（KTL）的电泳漆涂层作为第一漆层。电泳漆涂层中的组合物和使用条件是基本已知的。

例如在水性组合物中利用硅烷/硅烷醇制造富含硅氧烷/聚硅氧烷的防蚀涂层是基本已知的。为简单起见，在下文中经常只提及硅烷指代硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷。这些涂层已证实成功，但用除溶剂外主要含硅烷的水性组合物涂覆的方法已证实在一些情况中难以使用。这些涂层并非始终以优异的性质形成。此外可能存在这样的问题，即在用肉眼或用光学辅助工具可足以表征金属基底上的极薄的透明硅烷涂层和它们的缺陷。所形成的富硅氧烷-或/和富聚硅氧烷涂层的防腐蚀性和漆附着性通常但并非始终高并且有时甚至在适当施加的情况下对某些用途而言不够高。需要使用至少一种硅烷的另一些方法，这些方法具有高工艺可靠性和用它们制成的涂层的高品质，特别是在防腐蚀性和漆附着性方面。

在含硅烷的水性组合物的设计中，此外，小或大量添加至少一种选自有机单体、低聚物和聚合物的组分也证实成功。关于此类组合物，添加的硅烷的类型和量在一些情况中对它们的成功至关重要。但是，为此添加的硅烷的量通常比较低 - 在许多情况中仅为总固含量的最多5重量% - 然后充当“偶联剂”，其中特别在金属基底与漆之间和任选在颜料与有机漆成分之间应以增粘作用为主，但有时也可能无关紧要地发生交联作用。主要将极少量的硅烷添加剂添加到可热固化的树脂体系中。

在使用含硅烷的溶液涂覆金属表面时，迄今已知的是，基本上或主要含有硅烷及其衍生物的溶液对水敏感，如果该涂层尚未干燥至较大程度，因此用水冲洗新施加的尚未充分干燥的涂层通常造成涂层受损（例如由于脱落），因为它们不够耐冲洗。显然，金属表面上的“天然”氧化膜的极薄氧化物/氢氧化物层不足以使新施加的硅烷在充分干燥之前保持附着。这些涂层通常只有在涂层例如在80℃ PMT（峰值金属温度）下5分钟，例如在70℃ PMT下25分钟或更强烈的干燥时才对水不敏感，因为硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的缩合已进行至较大程度。根据阶段、涂层和冲洗类型，与硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷的缩合相关联并造成含硅氧烷/聚硅氧烷的涂层的耐冲洗性的干燥程度可变。

用于在涂装前清洗和预处理车身的现有磷化装置（特别是在汽车工业中）例如不需要干燥设施。但是，即使没有这种干燥设施，这种通道型装置也通常远大于100米长。在许多情况中，这种装置在完全磷化的车身从该通道出来的末端紧邻用阴极电泳漆（KTL）涂覆的设施，因此，通常没有空间可供另外并入干燥设施。