用于改进的泳透力的金属预处理改性制造技术

公开了一种用于预处理金属基材的预处理组合物和方法。该方法包括：(a)用IV(b)族金属离子预处理该金属基材，然后(b)用包含下面组分的组合物来处理(a)的基材：(i)IV(b)族金属离子，(ii)铜离子，(iii)氟化物离子，和(iv)有机膦酸，然后(c)将阳离子可电沉积的组合物电沉积到该金属基材上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及金属预处理组合物和在涂漆之前，使用该金属预处理组合物处理金属基材的方法。专利技术背景在金属基材上使用保护性涂层用于改进耐腐蚀性和油漆附着性是常见的。用于涂覆这样的基材的常规的技术包括这样的技术，该技术包括用磷酸盐转化涂料和含铬冲洗剂(rinse)预处理金属基材。但是，使用这样的含磷酸盐和/或铬酸盐的组合物导致了环境和健康问题。因此，已经开发了无铬酸盐和/或无磷酸盐的预处理组合物。这样的组合物通常基于化学混合物，其以某些方式与基材表面反应并结合到它上来形成保护层。例如，基于IV(b)族金属化合物的预处理组合物最近变得更流行。在用预处理组合物预处理基材之后，通常还随后将该预处理的基材与可电沉积的涂料组合物接触。阳离子和阴离子电沉积是商业上使用的，并且阳离子在期望高的腐蚀保护水平的应用中是更流行的。不幸地，许多基于IV(b)族金属化合物(特别是含铜离子的那些)的预处理组合物，当用于在阳离子可电沉积的涂料组合物施涂之前处理金属基材时，导致可电沉积的涂料组合物的相对差的泳透力(throwpower)。
技术实现思路
在某些方面，本专利技术涉及一种用于处理金属基材的组合物，其包含IV(b)族金属离子和铜离子，氟化物离子(fluorideion)和有机膦酸。在仍然的其他方面，本专利技术涉及预处理金属基材的方法，其包括如下来接触该基材：首先用IV(b)族金属离子预处理该金属基材，随后用上述组合物来处理该预处理的基材，随后将阳离子可电沉积的涂料电沉积到经处理的基材上。已经发现与用没有有机膦酸的预处理组合物预处理金属基材相比，有机膦酸导致了随后施涂的阳离子可电沉积的涂料组合物的泳透力的增加。附图说明图1是示出了用于测定泳透力的盒子的透视图；和图2是示意性地示出泳透力的评价的图。具体实施方式出于以下详细说明的目的，应当理解本专利技术可以赋予不同的可选择的变化和步骤次序，除了其中有明确的相反规定之外。此外，除了任何操作实施例或者其中另有指示之外，表示例如说明书和权利要求中所用的成分的量的全部数字被理解为在全部的情况中是用术语“约”修饰的。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书和附加的权利要求中阐明的数字参数是约数，其可以根据本专利技术所寻求获得的期望的性能而变化。最起码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用普通的四舍五入技术来解释。虽然阐明本专利技术宽的范围的数字范围和参数是约数，但是在具体实施例中所述的数值是尽可能精确来报告的。然而，任何数值本质上包含了由它们各自的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的某些误差。同样，应当理解这里所述的任何数字范围目的是包括处于其中的全部的子范围。例如范围“1-10”目的是包括在所述的最小值1和所述的最大值10之间(并包括端值)的全部子范围，即，具有最小值等于或者大于1和最大值等于或者小于10。在本申请中，单数的使用包括复数和复数包含单数，除非另有明确规定。另外，在本申请中，使用“或者”表示“和/或”，除非另有明确规定，但是在某些情况中可以明确使用“和/或”。如前所述，本专利技术的某些实施方案涉及用于处理金属基材的组合物和用于处理金属基材的方法。用于本专利技术的合适的金属基材包括以下的那些，其经常用于汽车车体，汽车零件和其他制品例如小金属零件(包括紧固件，即，螺母，螺栓，螺丝钉，销子，钉子，夹子，按钮等)的组装。合适的金属基材的具体例子包括但不限于冷轧钢，热轧钢，用锌金属、锌化合物或者锌合金涂覆的钢，例如电镀锌钢，热浸镀锌钢，镀锌钢，和锌合金电镀的钢。同样地，可以使用铝合金，镀铝钢和铝合金电镀的钢基材。其他合适的非铁金属包括铜和镁，以及这些材料的合金。此外，通过本专利技术方法涂覆的裸露(bare)金属基材可以是基材的切割边缘，该基材是在它的其余表面上以其他方式处理和/或涂覆的。根据本专利技术的方法涂覆的金属基材可以处于例如金属片材或者制作的零件的形式。待根据本专利技术的组合物和方法处理的基材可以首先清洁来除去油脂、脏物或者其他异物。这经常是使用中等或者强碱性清洁剂来进行的，例如是市售的和常规地用于金属预处理方法的。适用于本专利技术的碱性清洁剂的例子包括Chemkleen2010LP，Chemkleen163，Chemkleen177，和Chemkleen490MX，其每个市售自PPGIndustries。这样的清洁剂经常在水冲洗之前和/或之后。如前所述，本专利技术的某些实施方案涉及用于处理金属基材的组合物和方法，其包括将该金属基材与包含IV(b)族金属离子的预处理组合物接触。作为此处使用的，术语“处理组合物”和“预处理组合物”指的是在施涂着色的涂料或者油漆，特别是电沉积涂料之前，施涂到金属基材上的组合物。据信该处理组合物在与基材接触后而与基材表面反应并且化学地改变该基材表面，并且结合到它上来形成保护层，这增强了随后施涂的着色的涂层的附着力和腐蚀性能。该处理组合物包含载体，经常是含水介质，以使得该组合物处于IV(b)族金属化合物在载体中的溶液的形式。在这些实施方案中，溶液通过任何的多种已知技术来与基材接触，例如浸涂或者浸没，喷涂，间歇喷涂，浸涂随后喷涂，喷涂随后浸涂，刷涂或者辊涂。在某些实施方案中，该溶液或者分散体当施涂到金属基材上时处于60-150℉(15-65℃)的温度。接触时间经常是10秒-5分钟，例如30秒-2分钟。作为此处使用的，术语“IV(b)族金属”指的是CAS元素周期表(如HandbookofChemistryandPhysics，第63版(1983)中所示)的IV(b)族中的元素。IV(b)族金属化合物在载体中至少部分可溶，形成IV(b)族金属离子。在某些实施方案中，该处理组合物中所用的IV(b)族金属化合物是锆、钛、铪的化合物及其混合物。合适的锆化合物包括但不限于六氟锆酸，其碱金属和铵盐，碳酸锆铵，硝酸氧锆，羧酸锆和羟基羧酸锆，例如氢氟锆酸，乙酸锆，草酸锆，乙醇酸锆铵，乳酸锆铵，柠檬酸锆铵及其混合物。合适的钛化合物包括但不限于氟钛酸及其盐。合适的铪化合物包括但不限于硝酸铪。在某些实施方案中，该IV(b)族金属离子在处理组合物中的存在量是至少10百万分率(ppm)金属，例如至少100ppm金属，或者在一些情况中至少150ppm金属。在某些实施方案中，该IV(b)族金属离子在处理组合物中的存在量不大于5000ppm金属，例如不大于300ppm金属，或者在一些情况中不大于250ppm金属。IV(b)族金属在该处理组合物中的量可以处于所述值的任意组合之间的范围，包括所述值。ppm是以元素金属计，并且是基于处理组合物和元素IV(b)族金属的总重量计。该处理组合物还包含铜离子。该处理组合物中铜离子的来源是至少部分可溶于载体的铜盐。适用于本专利技术的铜化合物的具体例子包括但不限于氰化铜，亚铜氰化钾，硫酸铜，硝酸铜，焦磷酸铜，硫氰酸铜，亚乙基二胺四乙酸二钠铜四水合物，溴化铜，氧化铜，氢氧化铜，氯化铜，氟化铜，葡萄糖酸铜，柠檬酸铜，月桂酰肌氨酸铜，甲酸铜，乙酸铜，丙酸铜，丁酸铜，乳酸铜，草酸铜，植酸铜，酒石酸铜，苹果酸铜，琥珀酸铜，丙二酸铜，马来酸铜，苯甲酸铜，水杨酸铜，天冬氨酸铜，谷氨酸铜，富马酸铜，甘油磷酸铜，叶绿素铜钠，氟硅酸铜，氟硼酸铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理金属基材的组合物，其包含：(a)IV(b)族金属离子，(b)铜离子，(c)氟化物离子，和(d)有机膦酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.05 US 14/269,6281.一种用于处理金属基材的组合物，其包含：(a)IV(b)族金属离子，(b)铜离子，(c)氟化物离子，和(d)有机膦酸。2.权利要求1的组合物，其中(a)得自锆化合物或者锆化合物的混合物。3.权利要求1的组合物，其中(c)得自包含HF、NH4F、NH4HF2、NaF和NaHF2的组。4.权利要求1的组合物，其中该有机膦酸是单膦酸。5.权利要求1的组合物，其中该有机膦酸的有机基团具有6个或者更少的碳原子。6.权利要求1的组合物，其中该有机膦酸的有机基团具有2-4个碳原子。7.权利要求1的组合物，其中(a)在该组合物中的存在量是50-300百万分率(ppm)，以元素金属计，并且是基于该组合物的总重量计。8.权利要求1的组合物，其中(b)在该组合物中的存在量是5-40ppm，以元素铜计，并且是基于该组合物的总重量计。9.权利要求1的组合物，其中(c)在该组合物中的存在量是50-200ppm，以元素氟计，并且是基于该组合物的总重量计。10.权利要求1的组合物，其中(d)在该组合物中的存在量是15-50ppm，以元素磷计，并且是基于该组合物的总重量计。11.一种涂覆金属基材的方法，其包括：(a)用IV(b)族金属离子预处理该金属基材，然后(b)用包含下面组分的组合物处理(a)的基材：(i)IV...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·J·西尔弗奈尔，K·M·克鲁泽维斯基，K·T·西尔维斯特，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US