[发明专利]可漂洗金属预处理方法和组合物

说明书

本申请是基于申请日为2006年1月5日，优先权日为2005年1月12日，申请号为200680008043.8(PCT/US2006/000270)，发明名称为：“可漂洗金属预处理方法和组合物”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及不含铬的金属涂层。更具体地，本发明涉及用于钢、镀锌钢(zinc coated steel)和铝表面的可漂洗、无铬酸盐、无金属磷酸盐的涂层，以提高干涂层(siccative coating)与表面的附着力并提供提高的腐蚀保护。

背景技术

将铬酸盐或磷酸盐转化膜或钝化膜用在金属表面上以赋予裸金属和涂覆金属(bare and painted metal)提高的抗腐蚀性、改善涂层的附着力以及美学目的是本领域技术人员所公知的。例如，见Corrosion，L.L.Sheir，R.A.Jarman，G.T.Burstein，Eds.(第三版，Butterworth-Heinemann Ltd，Oxford，1994)，卷2，15.3章。

对于铬的毒性以及上述方法排放到河流和水路中的铬酸盐、磷酸盐和其它重金属的污染作用，存在着越来越多的关注。由于六价铬离子的高溶解性和强氧化特性，传统的铬酸盐转化方法需要大规模的水处理过程以控制它们的排放。磷酸盐方法也需要排放之前的水处理过程。此外，处理源自所述水处理过程的固体淤渣(sludge)是个显著的问题。

因而，本领域需要提供有效的、基于无铬酸盐、无金属磷酸盐或减少的磷酸盐类处理剂，以抑制金属表面的腐蚀并提高可施涂于表面的涂料或其它涂层的附着力。

发明内容

提供与例如钢、镀锌钢和铝表面等所需金属表面接触的酸性水溶液或分散体。所述溶液和分散体不含铬酸盐(chromate)，并提供提高的腐蚀保护和干涂层在金属表面上的附着力。所述干涂层典型地包括涂料、大漆(lacquer)、油墨、清漆(varnish)、树脂等等。

本发明的方法包括使所需的金属表面与有效量的酸性含水组合物或分散体接触，以提高腐蚀保护和干涂层的附着力。不含铬酸盐和无机磷酸盐的组合物或分散体包括(a)包括IV B族元素的一种或多种材料；(b)氟源(fluoride source)；和(c)膦酸(phosphonic acid)或膦酸盐(酯)(phosphonate)。表面与上述组合物或分散体接触之后，可在原位对涂层进行漂洗和干燥。然后，表面已作好准备在其上施涂涂料、大漆、清漆、树脂或其它干涂层。

本发明包含以下内容：

1)一种涂敷金属或金属合金表面的方法，所述方法包括使所述表面与有效量的不含铬酸盐的含水处理溶液或分散体相接触，所述溶液或分散体包括(a)包含选自IV B族元素中的一种或多种元素的一种材料或多种材料，(b)氟化物，(c)膦酸或膦酸盐。

2)根据1)的方法，其中所述膦酸或膦酸盐(c)选自通式II、III或IV，其中通式II具有下述结构：

其中R₁为PO₃X₂或R₂PO₃X₂，其中X₂为阳离子或H；R₂为C₁-C₅亚烷基以及Z为选自H、卤素、C₁-C₅烷基、NO₂和COOH中的一种；通式III具有下述结构：

其中X独立地选自阳离子或H；以及R₃为C₁-C₅烷基、C₁-C₅羧基烷基、C₁-C₅膦酰基烷基，C₁-C₅甲硅烷氧基烷基、C₁-C₅亚氨基烷基或C₁-C₅膦酰基亚氨基烷基；和通式IV具有如下结构：