[发明专利]预处理组合物、经涂覆的铝合金及其制作方法

说明书

本文描述预处理组合物、经涂覆的铝合金产品以及用于涂覆所述合金的方法。所述预处理组合物包括分散在基于硅烷的基质中的无机化学腐蚀抑制剂，并且可进一步包括粘土颗粒。所述无机化学腐蚀抑制剂包括稀土金属及其盐。当施用于合金的表面时，所述预处理组合物抑制所述合金的腐蚀。所述预处理组合物可用于汽车、电子、工业、运输和其它应用中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月31日提交的美国临时申请第62/538,993号和2017年12月18日提交的美国临时申请第62/599,873号的权益，所述美国临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及材料科学、材料化学、表面科学、金属制造、铝合金和铝制造领域。本文公开可用于汽车、运输、电子、工业和其它应用的组合物和方法。本文公开的组合物和方法特别适合用于机动车辆。

背景技术

铝合金经常用于可能使铝合金经受腐蚀的环境中。在机动车辆、电子、工业和运输制作过程期间，经常将铝合金与异种金属或合金连结。将铝合金与异种金属或合金连结可能诱导电化腐蚀，从而增加腐蚀风险。举例来说，当通过物理或化学手段将具有不同电极电位的两种异种金属连结在一起(例如，将铝合金焊接到钢)并暴露于电解质(例如，不纯水)时，一种金属可充当阳极，而另一种金属可充当阴极，从而形成电偶。在这种电偶中，一种金属优先腐蚀，并且此电偶合将加速腐蚀过程，从而导致腐蚀速度比在不存在接触异种金属的情况下更快。阳极金属或合金溶解到电解质中，可在金属表面上形成腐蚀产物，或在一些情况下沉积回阴极区域。这种溶解可能导致接头失效。

可以以几种方式(包括粘合剂、铆钉、螺钉或其它机械连结元件)将铝合金与异种金属连结。举例来说，将铝合金与异种金属和合金(即镀锌钢)连结的一种方式是使用环氧基粘合剂将金属结合在一起。两种材料重叠的区域对于腐蚀至关重要，因为材料直接接触，特别是在缺少粘合剂的区域(或同样地，在材料通过铆钉、螺钉或其它机械连结元件接触的区域)。组合易于发生电化腐蚀。

防止电化腐蚀的先前努力是不切实际的。这些方法包括电绝缘、电解绝缘、接地、电镀、应用牺牲阳极和/或向结合的异种金属供应直流电。电绝缘采用削弱异种金属之间的结合的外来材料(例如聚合物)。电解绝缘需要对结合区域进行繁琐的封装。在运输和/或机动车辆应用中，接地是不切实际的。电镀需要使用昂贵的金属和加工步骤。在结合部内采用牺牲阳极是昂贵且临时的。将连续电流施加到结合区域效率极低。汽车工业当前使用的方法是用密封剂和蜡隔离结合区域，使得液体不能进入两种金属重叠的区域。这种技术虽然非常高效，但却为汽车工业带来了高昂的成本。尤其是因为在机动车辆制造中越来越多地呈现混合材料接头，所以仍然需要在两种异种金属连结在一起的情况下抑制腐蚀的有成本效益的方法。

发明内容

由权利要求而非本发明内容来限定本发明涵盖的实施例。本发明内容为本发明的各个方面的高级综述并且引入一些进一步描述于下文具体实施方式部分中的概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在单独用于确定所要求保护的主题的范围。主题应参考整个说明书的适当部分、任一或所有附图和每个权利要求来理解。

本文描述用于预处理铝合金的预处理组合物。本文所述的预处理组合物包含至少一种稀土金属或其盐和含有至少一种硅烷的溶液。任选地，将至少一种硅烷分散或溶解在水中。至少一种稀土金属或其盐的存在量可为约50ppm至约7500ppm。含有至少一种硅烷的溶液的存在量可为约5vol.％至约50vol.％。任选地，至少一种稀土金属或其盐包含铈、钇、镱或镧中的至少一种。任选地，至少一种稀土金属或其盐包含硝酸铈(III)。在一些情况下，硝酸铈(III)的存在量可为约500ppm，并且含有至少一种硅烷的溶液的存在量可为约10vol.％。任选地，预处理组合物进一步包含粘土颗粒。