在金属表面形成密实的粘结保护层的组合物和方法技术

一种改进由在金属基材上形成的含有金属原子和氧原子的粘附性底涂层对垫底的金属基材的防腐作用的方法，该方法包括 （Ⅰ）让粘附性底涂层与主要由水、溶解的钒酸根阴离子和溶解的钒酸根阴离子的反离子组成的并含有不超过约０．０３０Ｍ任何阴离子形式的钨的含水密封组合物进行接触，接触的时间能够有效地改进在该方法完成之后垫底的金属基材在盐雾试验中的耐腐蚀性； （Ⅱ）中断步骤（Ⅰ）中进行的接触和在不高于约１００℃的温度下干燥金属基材的表面。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相互参照的有关申请本申请是1995年1月13日提交并指定美国的国际申请PCT/US95/00205的部分继续申请。本专利技术的背景专利
本专利技术涉及在金属，特别是锌，铝和/或锌和/或铝合金，更特别的是铝和/或铝合金的表面上形成保护层的一种组合物和一种方法。在本专利技术的一个实施方案中，所形成的底涂层是密实和粘附的含有金属氧化物的转化涂层，该金属涂层虽然不总是着色，但是却能够对金属提供良好的防腐作用并能够用作漆层或类似的有机基保护涂层的良好基底。所形成的涂层，当被施涂于锌，和含有至少45wt％的锌的合金和/或铝的基材时，能够赋予至少与通过使用含六价铬的组合物所形成的常规涂层同样的防腐作用，但是根据本专利技术的形成底涂层的组合物和方法将产生较少的潜在的环境危害，因为它们不需要六价铬或其它公认的主要污染物。在本专利技术的另一个实施方案中底涂层的防腐效果可通过密封处理进一步加以改进。密封处理对于根据本专利技术的其它实施方案的底涂层是极其有效的，但并不仅限于此；它可理想地适用于各种底涂层，包括通过阳极化形成的涂层和通过化学转化形成的涂层。密封处理对于不希望接受任何其它保护性有机基涂料如油漆或类似物来说尤为理想，但也适用于以这种方式进一步保护的基材。相关技术的讨论被认为最密切相关的现有技术是描述在WO94/00619，特别是表II和与之相关的文本中的那些。此参考资料说明高质量的涂层可通过让基底与据信含有钴(III)配合阴离子的含水组合物进行接触而在金属基材上形成；有效的组合物是在催化剂存在下通过钴(II)盐，羧酸根离子，和各种其它物质之间的反应形成的。其它密切相关的现有技术包括1975年9月16日公开的授权于ITO的U.S.专利3,905,838和1994年3月29日公开的授权于Schriever的US5,298,092。在这些相关的现有技术中讲述了许多组合物，尽管它们已避免使用六价铬和通常的环境污染物，但是，仍然对该防腐的即时工作区和对该工作区中的工人有环境方面的影响。例如，以前使用的许多配方包括高浓度的铵，它至少导致难闻的气味和可能对附近工人有严重的健康危害，除非在该工艺操作区安装昂贵的排气设备。而且，在水溶液中铵的浓度很难保持恒定，而这是从该工艺中获得最一致结果所必需的，在先前由一些相关技术所建议的高浓度下。此外，一些以前推荐的组合物含有亚硝酸盐离子和胺，通常它们被认为能够反应形成亚硝胺，其中许多是已知的致癌物。本专利技术的描述本专利技术的目的本专利技术的一个目的是提供与上述以前推荐的方法相比具有较少的不利环境影响的组合物和方法。另一个目的是提供比以前推荐的那些组合物和方法更经济的组合物和方法，特别是通过至少下列措施中的一种(i)减少所需的处理时间以形成有效的保护层和(ii)降低活性成分的浓度。还有另外一个目的是提供具有较高耐腐蚀性的涂层，刚刚形成的和/或在随后的涂装或类似过程之后。描述的一般原则除了在权利要求和操作实施例外，或另外特别提到的，在本描述中表示材料或反应和/或使用条件的量的所有数量应该理解为在表述本专利技术的最宽范围时由“约”修饰。一般来说，在指定的数量范围内的实施是优选的。同时，除非另有相反的指示，否则百分数，“份数”，和比率值都是按重量计；术语“聚合物”包括低聚物；对于为本专利技术的给定目的所合适的或优选的那些物质的组或类型的叙述暗指这些组或类型的成员中任何两种或多种的混合物同样地是合适和优选的；在化学术语中各成分的叙述指在加入到在本申请的叙述中所规定的任何结合物中时的成分，并且不必排除在混合好的混合物的各成分当中的化学相互作用；离子形式的物质的说明暗指存在足够的反离子，以使组合物整体上为电荷中性(优选的是，没有明确规定的任何反离子应该选自以离子形式明确规定的其它成分，在可能的程度上；否则这类反离子应该自由选择，除了避免对本专利技术的目的有影响的反离子以外)；和术语“摩尔”和其变化形式适用于元素，离子，和由所存在原子的数目和类型定义的任何其它化学物质，以及适用于具有准确定义的分子的化合物。本专利技术的概述根据本专利技术的底涂处理组合物可通过在水溶液的反应来制得，该水溶液包括，优选主要由，或更优选由水和下列可溶性组分组成(A)钴(II)阳离子；(B)羧酸根阴离子；(C)化学物质类，不包括羧酸根阴离子，它与钴(III)阳离子形成的配位键比它与钴(II)阳离子形成的配位键更稳定；和(D)氧化剂；和任意性可有可无的一种或多种下列组分(E)硝酸根离子；(F)选自由碱金属和碱土金属阳离子组成的组分；和(G)氟化物和配合的氟化物阴离子，其中反应前在含水溶液中组分(B)的摩尔数对组分(A)的摩尔数之比是0.10-6.8。“活性”金属基材与此种底涂处理组合物的接触导致在金属基材的表面上形成粘附的转化涂层，该涂层含有至少钴和氧原子以及一些来自被处理基材的金属原子。(任何以此种方式反应的金属在此后的术语的定义中被认为是“活性金属”)通过金属基材与如上所述的根据本专利技术的底涂组合物的接触所形成的涂层，它在此后被表述为“底涂层”，常常含有微小的空隙，其中一些可向下延伸到基材金属。因此，已经发现，此种涂层的耐腐蚀性通常可用含水的液体组合物进行二级处理，所谓的“密封剂”或“密封”处理，加以显著地改进，该组合物据信通过反应能够填充在由底涂处理组合物形成的涂层中的一些或全部的空隙。根据本专利技术的特别优选的二级或密封用的含水液体组合物主要由，或优选由，水和钒酸根离子，特别是十钒酸根离子组成，下文它应被理解成不仅包括在盐中存在的具有化学式V10O28-6的离子而且具有通式为V10O(28-i)(OH)i-(6-i)的质子化衍生物，其中i代表1-4的整数，它被认为是在PH值为2-6的含水溶液中存在的主要物种。参见F.A.Cotton和G.Wilkinson，高级无机化学，第4版.，(John Wiley&Sons，New York，1980)，p712。此密封组合物适合于密封任何含有金属和氧，特别是钴和氧化铝的底涂层，不仅仅是如上所述的特别优选类型的根据本专利技术的底转化涂层，而是特别优选与如上所述的底涂层相结合。该密封组合物也适合于密封由下述US专利和待实审的US专利申请中任何一份文献中描述的组合物和方法处理金属表面所形成的底涂层，所有内容，在一定程度上不完全与明确描述的内容一致，都被引入本文供参考1992年2月18日授权于Reghi的US专利5,089,064；1993年12月7日授权于Dolan的5,268,042；1994年1月25日授权于Dolan的5,281,282；1994年8月30日授权于Dolan等人的5,342,456；1993年7月30日美国申请系列号08/100,533；1993年10月5日的08/131645；和1994年3月15日的08/213,138；和1994年11月23日提交的并指定美国的国际申请No.PCT/US94/13273。而且，即使对于这些专利和申请中任何一份的权利要求被限定于通过干燥形成的底涂层，通过用这里所讲的组合物处理和随后的漂洗形成的涂层也是可用本专利技术的密封组合物和处理进行密封的合适底涂层。已经发现，在许多情况下，可通过用水，优选去离子水、蒸馏水或类似地提纯的水，任意性地含有氧化剂如亚硝酸根离子，中间处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·多兰，
申请(专利权)人：亨凯尔公司，
类型：发明
国别省市：