用于金属表面的免漂洗预处理方法和组合物技术

公开了用于金属表面例如钢和铝的转化和钝化涂层及方法。该涂料组合物包含二氧化铈和／或二氧化硅粒子的水溶胶及脲基硅烷化合物。本发明专利技术的方法包括使所需金属表面与涂料组合物接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于金属表面的免漂洗预处理方法和组合物 相关申请的交叉引用本申请要求2005年4月7日提交的美国临时申请60/669,123号的 优先权。专利
本专利技术涉及用于金属的不含铬涂料。特别地，本专利技术涉及用于钢、 镀锌钢和铝的表面的免漂洗、无铬、无金属磷酸盐的含稳定剂的涂料， 以改善干涂层对表面的附着性和提供增强的腐蚀防护。专利技术背景已知许多用于商业应用、用以进行金属表面准备的组合物。例如， 在商业应用中，于涂漆操作之前使用铬和重金属磷酸盐转化涂层来准 备金属表面。然而，关于铬的毒副作用，以及从这些工业加工的废物 流中排放入河流和水道的铬酸盐、磷酸盐和其它重金属的污染影响， 逐渐受到关注。相应地，本领域中需要提供一种有效的处理，以提供原位千燥的 转化或钝化涂层，来抑制金属表面腐蚀并且增强表面上的涂漆物及其 它可被施涂到表面的涂料的附着性。专利技术概述 -本专利技术涉及用于处理金属例如钢、镀锌钢和铝的表面的方法及组 合物，从而为形成转化或钝化涂层做准备，其中转化或钝化涂层提高 了裸金属或涂漆金属的耐腐蚀性和/或金属的附着性能。本专利技术的方法 包括，使所需金属表面与包含胶体氧化物粒子例如金属氧化物或二氧 化硅粒子和脲基硅烷化合物的稳定水溶胶接触。在金属表面与上述处理物接触之后，可原位干燥该处理物以形成所需的涂层。优选地，该 处理物基本上不含铬和磷酸盐。示例性实施方案的详细描述根据本专利技术，发现通过将所需表面与包含胶体氧化物的稳定水溶 胶接触，可在金属表面例如电镀锌钢、冷轧钢、热浸镀锌钢、铝和其 它金属上提供无铬且优选无磷酸盐的转化或钝化涂层，其中所述胶体 氧化物包含诸如金属氧化物溶胶或二氧化硅溶胶的溶胶。优选地，该 溶胶包括二氧化硅和/或二氧化铈粒子。该溶胶组合物还包含一种或多 种水解的或部分水解的脲基硅垸。在本专利技术的优选方面，向溶胶-硅烷 混合物中添加稳定剂，以增强产品稳定性和储藏寿命。本专利技术的水性 预处理组合物提供了裸金属和涂漆金属的改善的耐腐蚀性以及所施涂 的涂料对涂漆金属的附着性。在本专利技术的上下文中，术语"裸金属" 是指用本专利技术的转化或钝化涂料进行了处理但尚未被涂漆的金属表面。二氧化硅溶胶材料包含优选具有酸性pH的水性胶体二氧化硅。示 例性的二氧化硅溶胶材料可购自Cabot Corporation和其它供应商例如 Wacker Chemie 、 Degussa 、 Nissan Chemical 禾口 Nalco Chemical Company。有效二氧化硅溶胶的例子即Cab-O-Sperse A205是种在去离 子水中的高纯度气相(fumed)二氧化硅的水分散体。这种溶胶具有约5-7 的pH和约12%的固体含量。粘度〈100cPs，并且比重为约1.07。示例性的二氧化铈溶胶也可商购。通常，这些包含水性胶态悬浮 体形式的二氧化铈粒子。作为示例性而被提及的商购二氧化铈溶胶包 括均得自Rhodia的胶体二氧化铈硝酸盐与二氧化铈乙酸盐，和得自 Nyacol Nano Technologies Inc的那些。优选的二氧化钸乙酸盐溶胶包含 约20%的二氧化铈粒子。示例性的二氧化铈溶胶包括粒度小于约100nm 的那些。示例性的pH为大约l-9。其它金属氧化物溶胶例如ZnO、Zr02、 Ti02和八1203也可被提及。关于存在的脲基硅烷材料，这些包括了式I中所列的脲基硅垸。 <formula>formula see original document page 8</formula>或者这种硅烷的水解产物或缩合物，其中D独立地选自(R"或 (OR)，条件是至少一个D为(OR)。在该式中，每个R独立地选自氢、 烷基、垸氧基取代的垸基、酰基、烷基甲硅垸基或垸氧基甲硅垸基， 每个R基团可以是线型的或支化的并且可以是相同或不同。优选地，R 单独地选自氢、乙基、甲基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、'仲丁基 和乙酰基。式I中的X选自键、或者取代或未取代的脂族或芳族基团。优选 地，X选自键、Q-do亚烷基、Q-C6亚烯基、用至少一个氨基取代的 CrC6亚垸基、用至少一个氨基取代的Q-C6亚烯基、亚芳基和亚垸芳 基。W和W部分单独地选自氢、Q-C6烷基、环烷基、Q-C6烯基、用 至少一个氨基取代的C,-Ce烷基、用至少一个氨基取代的Q-C6烯基、 亚芳基和亚烷芳基。优选地，R'单独地选自氢、乙基、甲基、丙基、 异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环己基和乙酰基。如本文中所使用的，术语"取代的"脂族或芳族表示其中碳主链 可具有位于主链内的杂原子或者连接至碳主链的杂原子或含杂原子基团的脂族基团或芳族基团。式I的R 为具有1-10个碳原子的一价烃基。RS基团包括烷基、 芳基和芳垸基例如甲基、乙基、丁基、己基、苯基、苄基。在这些中，优选低级的CrQ垸基。W通常为甲基。本专利技术中使用的特别优选的脲基硅垸为具有下面结构的Y-脲基 丙基三甲氧基硅烷该化合物以"Silquest A-1524"的名称商购自GE SiHcones。也可用3-脲基丙基三乙氧基硅垸制备水解产物。纯3-脲基丙基三乙氧基硅 烷是种腊状固体材料。为了使该固体有效使用，需要溶解该固体的溶 剂或方法。商购的3-脲基丙基三乙氧基硅烷是溶在甲醇中，其结果是， 其不是纯的化合物，而是包含连接至同一硅原子的甲氧基和乙氧基。 当充分水解时，则所得硅烷是相同的。除上述溶胶与脲基硅烷的组合外，我们发现通过向其中添加稳定 剂可显著提高该组合物的储藏寿命。初步数据显示，添加某些稳定剂 可延长溶胶/脲基硅烷组合物的储藏寿命。作为示例性许多稳定剂可被 提及。例如，醇、二醇、三醇、多元醇、二醇醚、酉旨、酮、吡咯烷酮 和聚醚硅烷是示例性的。具体的稳定剂包括乙醇、l-丙醇、2-丙醇(异丙醇)、2-甲基-l-丙 醇(异丁醇)、2-甲基-2-丙醇(叔丁醇)、l-丁醇、2-丁醇、2-甲基-l-丁醇、 2-甲基-2-丁醇、2,2-二甲基-1-丙醇、l-戊醇、2-戊醇、4-甲基-2-戊醇; 二醇包括丙二醇、1,3-丁二醇、1，4-丁二醇、2-甲基-l,3-丙二醇、2-甲 基-2，4-戊二醇(己二醇)、二甘醇、三甘醇、四甘醇、聚(乙二醇)、二丙 二醇、三丙二醇、聚(丙二醇)、1,5-戊二醇、酯二醇204、 2,2，4-三甲基 戊二醇、2-乙基-l，3-己二醇、甘油、甘油乙氧基化物、甘油乙氧基化物 -共-丙氧基化物三醇、甘油丙氧基化物、季戊四醇、二醇醚如l-甲氧基 -2-丙醇(丙二醇甲基醚)、l-乙氧基-2-丙醇、l-丙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、 2-(2-甲氧乙氧基)乙醇、2-(2-乙氧乙氧基)乙醇、2-(2-丙氧乙氧基)乙醇、 2-(2-丁氧乙氧基)乙醇(丁基卡必醇)、二(丙二醇)丁基醚、甲氧基三甘醇 (三(乙二醇)单甲基醚)、乙氧基三甘醇(三(乙二醇)单乙基醚)、丁氧基三 甘醇(三(乙二醇)单丁基醚、甲氧基聚乙二醇(聚(乙二醇)甲基醚)、聚(乙 二醇)丁基醚、聚(乙二醇)二甲醚、聚(乙二醇-共-丙二醇)、聚(乙二醇-共-丙二醇)单丁基醚、聚(丙二醇)单丁基醚、二 (丙二醇)二甲醚；酉旨， 其包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在金属表面形成转化或钝化涂层的方法，其包括使所述金属表面与水溶胶组合物接触，所述水溶胶组合物含有：（ａ）胶体氧化物粒子，和（ｂ）脲基硅烷化合物或其水解产物形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：何凌云，小唐纳德W惠森亨特，杰弗里I梅尔泽，安德烈亚基斯厄迪切，布雷茨奇泽姆，克里斯多佛M卡特，苏黄秀琴，肯德尔L古耶尔，马修M亨特，
申请(专利权)人：莫门蒂夫功能性材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]