用于电解沉积预处理组合物的方法技术

公开了用于处理基材的方法。一种方法包括：使基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及使电流在阳极和用作阴极的所述基材之间通过，以由所述预处理组合物在所述基材上沉积涂层。一种用于处理导电基材的方法还包括使所述导电基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及由所述预处理组合物在所述导电基材上电沉积涂层。一种方法进一步包括使导电基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及由所述预处理组合物在所述导电基材上电沉积涂层，其中所述涂层包含所述IVB族金属和所述正电性金属中的每一种。中的每一种。中的每一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电解沉积预处理组合物的方法


[0001]本专利技术涉及电沉积在金属基材上提供涂层的用途。

技术介绍

[0002]在金属基材上使用保护性涂层以提高耐腐蚀性和油漆粘附性是很常见的。用于涂覆此类基材的常规技术包含涉及用含铬组合物预处理金属基材的技术。然而，使用此类含铬酸盐的组合物会带来环境和健康问题。
[0003]另一种常见的涂层是磷酸盐涂层(例如磷酸锌)。
[0004]磷酸锌涂层(转化涂层)的施涂通常需要在磷化步骤之前对金属进行表面调节。表面调节步骤的实例是在金属盐如磷酸钛的胶体悬浮液或亚微米至微米尺寸的磷酸锌颗粒的分散体中进行冲洗。在表面调节之后，金属基材被暴露于磷酸锌，例如通过浴工艺。虽然在金属(例如黑色金属)上形成耐腐蚀涂层相对有效，但锌磷化工艺通常很耗时，需要相对高的温度处理，并且存在环境问题。此外，对可以使用磷酸锌处理进行处理的铝的水平存在限制，考虑到在交通工具构造中并入较高水平的铝以改善重量减轻，这代表一个挑战。因此，已经开发了不含铬酸盐和不含磷酸锌的预处理组合物。此类组合物通常基于与基材表面反应并与之结合以形成保护层的化学混合物。例如，基于IVB族金属化合物的预处理组合物变得更加普遍。此类组合物通常包含游离氟化物源，即在预处理组合物中可作为分离离子获得的氟化物，而不是与另一种元素如IVB族金属结合的氟化物。游离氟化物可以蚀刻金属基材的表面，从而促进包含IVB族金属物种的保护性涂层的沉积。然而，相对于常规的含铬和含磷酸锌的预处理，这些预处理组合物的耐腐蚀能力通常明显较差。
[0005]关于基于锆(IVB族金属)的预处理组合物，保护层或膜中锆的涂层重量是用于获得足够的腐蚀保护和油漆粘附的因素。“涂层重量”是与特定面积相比，给定涂层中材料的量或质量。涂层重量可以指构成涂层的单独的元素、单独的化合物或所有元素和/或化合物的总和。锆保护层或膜的代表性最小涂层重量规格为20毫克/平方米(mg/m2)，以锆为基准。已经提出了多种方法来获得可接受的锆涂层重量。提高预处理涂层浴中的浓度通常将导致锆涂层重量增加，但以牺牲成本为代价。为了保持合理的成本，预处理涂层浴可以将锆的浓度限制在百万分之几百(ppm)。第二种方法是增加沉积的时间。然而，工艺窗口和施涂时间可能会被限制为从几秒钟到几分钟，这可能无法为所需的涂层重量留出足够的时间。第三种方法是向预处理涂层浴中加入诸如铜的促进剂。然而，这种方法可以在形成的保护层或膜中导致不期望的促进剂(例如铜)含量，这降低了耐腐蚀性。已发表的技术证明了通过使用螯合剂的铜的受控沉积。在美国专利第9,580,813号中，金属基材上沉积的预处理涂层应当具有等于或小于1.1的铜的平均总原子百分比与锆的原子百分比的比率。螯合剂的使用通常是不期望的，因为它可能增加与废水处理相关的难度和成本，因为螯合剂将防止或抑制废水处理或回收期间废水中存在的有害金属离子(例如Ni、Cu、Cr)的沉淀。将期望提供用于处理金属基材的方法，所述方法克服现有技术的至少一些前述缺点，包括与使用铬酸盐相关的环境缺点和与使用IVB族金属如锆相关的限制。还将期望提供用于处理金属基材的
方法，所述方法赋予的耐腐蚀性等同于或者甚至优于通过使用含磷酸盐的转化涂层或含铬的转化涂层赋予的耐腐蚀性。还期望提供相关的涂覆的金属基材。

技术实现思路

[0006]本专利技术涉及一种用于处理基材的方法，其包括：使基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及使电流在阳极和用作阴极的所述基材之间通过，以由所述预处理组合物在所述基材上沉积涂层。
[0007]本专利技术还涉及一种用于处理导电基材的方法，其包括使所述导电基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及由所述预处理组合物在所述导电基材上电沉积涂层。
[0008]本专利技术进一步涉及一种用于处理导电基材的方法，其包括：使导电基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及由所述预处理组合物在所述导电基材上电沉积涂层，其中所述涂层包含所述IVB族金属和所述正电性金属中的每一种。
[0009]还公开了根据本专利技术的方法处理的基材。
附图说明
[0010]图1示出了电解池的示意图，并示出了有助于在基材上沉积预处理层或膜的电流的通过；
[0011]图2示出了预处理装置的侧视图，所述预处理装置包括阳极和基材220，所述阳极和基材通过直流电源连接并通过垫圈分开，根据实例2通过所述垫圈引入预处理组合物；
[0012]图3是示出了根据实例2中描述的方法，电流密度对锆沉积的影响的图。在该图中，Zr CW表示锆涂层重量；
[0013]图4是示出了根据实例2中描述的方法，电流密度对锆/铜沉积的影响的图。在该图中，Zr CW/Cu CW表示锆涂层重量和铜涂层重量的商，两者均以毫克/平方米表示；并且
[0014]图5是实例5中使用的Spangler面板的示意图。
具体实施方式
[0015]出于以下详细描述的目的，应该理解的是，除非明确相反地指出，否则本专利技术可以采取各种替代变型和步骤次序。此外，除了在任何操作示例中或在另外指示的情况下以外，如表示值、量、百分比、范围、子范围或分数的那些数字等的所有数字可以解读为如同以词语“约”开头，即使所述术语没有明确出现也是如此。因此，除非相反地指示，否则在以下说明书和所附权利要求中所阐述的数值参数是可以根据待通过本专利技术获得的期望性质而改变的近似值。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数值参数至少应按照所报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。在本文所描述的封闭式或开放式数值范围的情况下，所述数值范围内或所涵盖的所有数字、值、量、百分比、子范围和分数应被视为具体地包含在本申请的原始公开内容中并且属于所述原始公开内容，就好像这些数字、值、量、百分比、子范围和分数已被完整地明确写出一样。
[0016]尽管阐述本专利技术的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地含有由其相应试验测量结果中发现
的标准差必然造成的某些误差。
[0017]如本文所使用的，除非另有说明，否则复数术语可以涵盖其单数对应物并且反之亦然，除非另有说明。例如，尽管本文提及“一种”预处理组合物和“一种”正电性金属，但可以使用这些组分的组合(即，多种这些组分)。另外，在本申请中，除非另外具体说明，否则“或”的使用意指“和/或”，即使“和/或”可以在某些情况下明确使用。
[0018]如本文所使用的，“包含”、“含有”和类似术语在本申请的上下文中被理解为与“包括”同义并且因此是开放式的并且不排除另外未描述的或未叙述的要素、材料、成分和/或方法步骤的存在。如本文所使用的，“由
……
组成”在本申请的上下文中被理解为排除任何未说明的要素、成分和/或方法步骤的存在。如本文所使用的，“基本上由
……
组成”在本申请的上下文中被理解为包含所指定的要素、材料、成分和/或方法步骤以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理基材的方法，其包括：使基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及使电流在阳极和用作阴极的所述基材之间通过，以由所述预处理组合物在所述基材上沉积涂层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述IVB族金属包括锆。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述正电性金属包括铜。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述正电性金属包括三价铬。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预处理组合物进一步包含氟化物离子。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述IVB族金属在所述正电性金属的量的按重量计的4倍至40倍的范围内。7.根据权利要求1、权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述IVB族金属包括锆，并且所述正电性金属包括铜。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述涂层包括大于4:1的所述IVB族金属与所述正电性金属的重量比。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电流包括|
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1|毫安/平方厘米(mA/cm2)或更小的电流密度。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电流密度包括|
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0.6|毫安/平方厘米(mA/cm2)或更小的电流密度。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基材包括钢。12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述基材包括铝。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基材包括运载工具的一部分。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述涂层具有为所述基材提供耐腐蚀性的性质。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述耐腐蚀性是耐丝状腐蚀性。16.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的方法处理的基材。17.一种用于处理导电基材的方法，其包括：使所述导电基材与包含IVB族金属和正电性金属的预处理组合物接触；以及由所述预处理组合物在所述导电基材上电沉积涂层。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述预处理组合物中的所述IVB族金属在所述正电性金属的量的按重量计的4倍至40倍的范围内。19.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其中所述正电性金属包括铜。20.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其中所述IVB族金属包括锆，并且所述正电性金属包括铜。21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中所述涂层包括大于4:1的所述IVB族金属与所述正电性金属的比率。22.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其中所述正电性金属包括三价铬。23.根据权利要求17至22中任一项所述的方法，其中电沉积包...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：