用于处理金属基底的表面的方法技术

本发明专利技术设计一种用于处理由铝或铝合金制成的金属基底的表面的有利的方法，其具有如下方法步骤：提供基于水的具有溶胶的混合物，该溶胶包括具有化学通式Si(OR)4的烷氧基硅烷和具有化学通式R″Si(OR′)3的有机烷氧基硅烷，其中，R和R′是线性的或者分支的、具有至少一个羟基基团的短链碳氢化合物残基，并且R″是具有环氧丙氧基基团、巯基基团、氨基基团、甲基丙烯酸基基团、烯丙基基团和/或乙烯基团的有机基团，将混合物施加到金属基底表面上，并且在构造出与金属基底结合的溶胶凝胶涂层的情况下使混合物至少局部硬化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于处理由铝或铝合金制成的金属基底的表面的方法。
技术介绍
由现有技术公知了多种用于对金属基底表面进行涂层的方法。为此，将不同的公知的前体，通常是有机烷氧基硅烷、锆醇盐和作用为络合剂的有机酸使用在醇溶液中，例如乙醇或异丙醇的溶液中。不利的是，操作这种方法尤其是基于使用所提到的醇，这是因为其沸点比较低。这尤其导致由于浓度改变，涂层过程的可控性下降。因此，必须投入比较高的技术耗费，以便可以满足与工作场所有关的安全和健康规定。为了改进该方法，US5939197说明了一种用于处理金属、尤其是钛合金和铝合金(例如AA 7XXX组)的表面的方法，其中，为此提出了有机烷氧基硅烷和锆醇盐的不同的水溶液。在该方法中使用具有短链的有机残基的锆醇盐或者具有不同的化学添加剂的混合物以及具有反应性有机基团的有机烷氧基硅烷和醋酸。有机烷氧基硅烷在此适宜地是由2至5个碳原子构成的短的烷氧基残基，其中，这四种残基中的一种具有附加的化学反应性基团，例如3-氨丙基或者例如3-环氧丙氧基丙基残基。以该方式试图提供良好地粘附的并且持久的涂层。尽管如此，这种方法被证实是不利的，这是因为在初始化合物混合时首先会构造出一种两相系统，其需要几个小时来均质化。此外，由于反应混合物的组成的连续改变，具有低沸点的醇会使方法的可控制性变差，该醇在溶胶凝胶过程中形成或者作为溶剂添加。此外，挥发性的醇蒸汽产生了明显的潜在危险。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是从现有技术出发提供一种用于处理由铝或铝合金制成的金属基底、尤其是板材的表面的方法，该方法在该金属基底上不仅可以实现良好地粘附的并且耐腐蚀的溶胶凝胶涂层，而且还可以廉价且简单地操作，该溶胶凝胶涂层由具有很高且可调节的适用时间的基于水的混合物构成。尤其是也应该考虑到该方法在大面积应用在金属基底上时的适用性。在方法方面，本专利技术通过权利要求1的特征解决所提出的任务。如果基于水的混合物具有如下溶胶，其包括具有化学通式Si(OR)4的烷氧基硅烷，其中，R是线性的或者分支的具有至少一个羟基基团的短链碳氢化合物残基，那么可以用熟练且简单的方式确保可以用作针对溶胶凝胶方法的前体的有机硅烷的水溶性。同样的情况也适用于同样包含在溶胶中的、具有化学通式R”Si(OR')3的有机烷氧基硅烷，其中，R'是线性的或者分支的具有至少一个羟基基团的短链碳氢化合物残基，并且R”是具有环氧丙氧基基团、巯基基团、氨基基团、甲基丙烯酸基基团、烯丙基基团和/或乙烯基团的有机基团。这可以提供尤其是低成本、简化的实施、高过程安全性、避免爆炸危险、健康保护和尤其是大面积的可应用性的主要优点以实现该方法的目标。该混合物(其中，该混合物可以已经通过溶胶本身形成)可以利用比较简单的方法步骤施加到由铝或铝合金制成的金属基底、尤其是板材的表面上，并且可以至少局部在构造与金属基底结合的溶胶凝胶涂层的情况下被硬化。因此，低成本地处理金属基底的表面可以利用带涂层法、尤其是辊涂机来实现，但也可以用喷涂法、浸泡法或挤压法来实现。有利的是根据本专利技术的方法在水溶液中的可能的实施方案，也就是说利用基于水的混合物，而且也无需额外添加乳化溶剂。因此，尽管开始时使用水，但还是形成单相的前体溶液，这明显简化了方法流程。因为本来就形成了具有充分乳化作用的多元醇，所以在溶胶凝胶过程的后续流程中也可以避免不利的相位分离。因此，根据本专利技术的方法的特征在于在溶胶凝胶过程期间在混合物的化学组成和/或添加化合物方面的高的变型可能性。在此，在根据本专利技术的方法中附加地、令人惊奇地证实：在溶胶凝胶过程期间发生的水解和缩合过程(它们是公知的随时间进行的并发反应)特别有利地完成。这尤其是涉及出乎意料地长的并且可有针对性地改变的适用时间，也就是说在溶胶凝胶过程中直到开始凝胶化的时间。通过提高的适用时间可以实现该方法的主要目标，即，实现了使该方法例如在处理大的金属表面的情况下更容易实施。此外，还表明：由于使用了水并且由于由前体形成的多元醇的相对高的沸点，该方法适用于大面积应用和施布到具有较高的温度的金属基底上，而不会导致提前凝胶化并且因此不会导致构造出非均质的膜。在此，可以由如下出发，即，在金属基底的表面上尤其是通过使用水而不使用附加的溶剂，并且通过多元醇的特性(例如其很小的挥发性)形成凝胶的过程中有利地影响不同的、并行的水解和缩合平衡反应。在反应时形成的多元醇还起流平剂的作用，并且因此导致更均匀的涂层。由此并且也由于延长的适用时间，根据本专利技术的方法也适用于处理更大的表面，并且也适用于借助辊子(带涂层或者说卷材涂层、罐涂装)进行施加，这相对于现有技术是特别突出的，在现有技术中主要进行浸泡涂层或较早的小规格的手工施布。作为结果，最终可以得到如下化学特性，其改进了溶胶凝胶涂层在金属基底上的结合和结构形貌。这尤其是可以通过在金属基底的表面上的均匀的溶胶凝胶涂层表现出来。尤其是由于多元醇的存在而明显降低了在干燥时在较高的温度下形成裂纹的趋势。因此，根据本发明能够实现的是，金属基底的表面已经可以利用相对薄的溶胶凝胶层覆盖式地涂层，这不仅可以在后续处理、例如粘贴方面提供决定性的优点(这尤其是因为例如在溶胶凝胶涂层上的粘贴部的机械可负载性随着溶胶凝胶涂层的厚度增加而降低)。此外，在释放多元醇的情况下更不容易达到爆炸极限。通常提及的是，金属基底例如可以是半成品、压铸件、成品件、构件或结构元件或类似物的表面层。本专利技术尤其可以适用于作为半成品的板材。但是，这些物品也可以完全通过由铝或铝合金制成的金属基底构成。有利的是，R”是有机基团(尤其是作为线性的或分支的短链碳氢化合物残基)，其具有环氧丙氧基基团、巯基基团、氨基基团、甲基丙烯酸基基团、烯丙基基团和/或乙烯基团。因此，除了溶胶或凝胶与金属基底的表面的无机反应性之外，还可以提供有机官能团。因此，反应性的改进可以利用有机基底、例如施加到溶胶凝胶涂层上的粘贴层或漆层来实现，其中，可以保留本方法的上面提到的优点。为了完整性需要提及的是，短链的碳氢化合物残基可以理解为具有2至6个碳原子的残基。前体可以理解为混合物的具有有机硅烷的组成部分。如果R是2-羟乙基残基，那么可以特别有利地利用/得到之前提到的物质。因此，本方法不仅可以利用低成本制造的前体来实施，而且还可以实现这些前体的特别好的水溶性。此外，在溶胶凝胶过程期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理由铝或铝合金制成的金属基底的表面的方法，所述方法包括：提供基于水的具有溶胶的混合物，所述溶胶包括具有化学通式Si(OR)4的烷氧基硅烷和具有化学通式R”Si(OR')3的有机烷氧基硅烷，其中，R和R'是线性的或者分支的、具有至少一个羟基基团的短链碳氢化合物残基，并且R”是具有环氧丙氧基基团、巯基基团、氨基基团、甲基丙烯酸基基团、烯丙基基团和/或乙烯基团的有机基团，将所述混合物施加到所述金属基底的表面上，并且在构造出与所属金属基底结合的溶胶凝胶涂层的情况下使所述混合物至少局部硬化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.11 EP 12196593.31.一种用于处理由铝或铝合金制成的金属基底的表面的方法，所
述方法包括：
提供基于水的具有溶胶的混合物，所述溶胶包括具有化学通式
Si(OR)4的烷氧基硅烷和具有化学通式R”Si(OR')3的有机烷氧基硅烷，
其中，R和R'是线性的或者分支的、具有至少一个羟基基团的短链碳
氢化合物残基，并且R”是具有环氧丙氧基基团、巯基基团、氨基基团、
甲基丙烯酸基基团、烯丙基基团和/或乙烯基团的有机基团，
将所述混合物施加到所述金属基底的表面上，并且在构造出与所
属金属基底结合的溶胶凝胶涂层的情况下使所述混合物至少局部硬
化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，R是2-羟乙基残基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，R'是2-羟乙基
残基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，R”
是3-环氧丙氧基丙基残基。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述
溶胶具有：
5重量％至10重量％的四(2-羟基乙氧基)硅烷，以及
0.5重量％至3.5重量％的3-环氧丙氧基丙基三(2-羟基乙氧基)
硅烷。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述
混合物是不含酸的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述
混合物附加地包括具有化学通式M(OR”')x的金属醇盐，尤其是锆、铝
和/或钛的金属醇盐，其中，R”'是线性的或者分支的短链碳氢化合物残

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·梅尔泽，托尔斯滕·格罗曼，乌尔里希·舒伯特，萨拉·梅耶尔，
申请(专利权)人：亚马格轧制公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT