涂覆金属基体的方法技术

制件和其制造方法，其中，在金属基体上有至少一种粉状金属和一种过渡金属化合物混合得到的内涂层，在此内涂层上含有在自沉积条件下生成的自沉积树脂的外涂层。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有改进了的耐腐蚀性和其它重要性能的涂覆的金属基体。其中，金属基体具有一含粉状金属的粘附的水溶性内涂层，以及一自沉积材料的外涂层。用于汽车和其它工业的金属基体，包括控制板和紧固件等不带螺纹的零件和螺母、螺栓和其它的带螺纹的零件经涂覆后可改进耐腐蚀性并提供其它所希望的性能。众所周知，可用一种水性涂料组合物涂覆金属基体，此水溶液涂料组合物提供了粘附的不溶于水的耐碱耐腐蚀的涂层。例如，IrvingMalkin等在美国专利3,671,331和Leo D.Barrett等在美国专利3,907,608以及其中引用的专利公开了一种涂料组合物。此组合物是由提供六价铬物质的水性流体介质和粉状金属的紧密混合物制成，还可含一种水溶性的有机液体物质。这些组合物为铝、锌、镉、钛、以及它们的混合物和合金等金属物质提供耐腐蚀性。对这些组合物已经进行过改进，以提高涂层的耐腐蚀性和其它性能。例如，Bert E.Palm等在美国专利3,849,141中用细粉状的锌作为金属以改善粘合性能。Jon A.deRidder在美国专利3,940,280中公开了加入少量的水溶性的纤维素醚以改善涂覆液体的泡沫抑制性。Waltor H.Gunn等在美国专利3,954,510中公开了通过控制对组合物成分的pH值改善涂料组合物的稳定性。Takao Higashiyama等在美国专利4,266,975中公开了用任选的ph调节剂和用硼酸代替一部分铬酸成分的一种抗腐蚀涂料组合物。据说，每种组合物对在淡水和盐水环境下提高了耐腐蚀性。Michel Fourez等在美国专利4,891,268中公开了于涂料组合物中加入固体润滑剂，特别是对于带螺纹的零件如螺母、螺栓等的涂层。Arthur A.Luecke等在美国专利5,006,597中公开了一种两层涂覆系统，其中，内层含有非元素形式的铬，外层含有炭黑的水溶液胶体分散液。据说，这些涂层特别适用于汽车工业处理小型金属零件，诸如金属紧固件、螺母、螺栓和车身内部仪表盘。该涂料组合物还可提供均匀的黑色，这对汽车工业是特别重要的，尽管大规模采用尚未实现。所有上述的美国专利在此作为参考。涂覆金属基体以改进耐腐蚀性的自沉积组合物也是熟悉的。这些组合物一般含有酸的水溶液、氧化剂和水溶液分散树脂。自沉积相似于电沉积，但不需要借助外部电流使树脂粒子沉积在金属表面。这样的涂层具有相当高的耐腐蚀性，并且，在自沉积组合物含有适当的颜料时，特别适于提供一均匀的着色(如黑色)的外观，这对包括汽车工业的许多工业是非常需要的。例如，在欧洲专利公开0132828中，Bashir M.Ahmed的美国专利4,647,480和Wilbur S.Hall的美国专利4,186,219以及其中所引用的专利都公开有自沉积组合物的实施例，这些专利在此都作为参考。当所用的树脂是呈至少两种可聚合的烯属不饱和单体的乳液聚合产物制成的胶乳形式时，这些组合物是特别有效。尽管获得这些结果，但仍需要开发具有改进性能，特别是耐腐蚀性的金属基体涂层。另外，非常希望提供具有均匀黑色的耐腐蚀的金属零件。为此目的，申请人令人吃惊地决定，将直接施涂于金属零件本身的一种自沉积涂层可以有效地施于并粘合于如在Irving Malkin等的美国专利3,671,331和Leo D.Barrett等的美国专利3,907,608以及包括在这些专利中引用的专利的有关专利中所讨论的粘附的涂层上。所得到的涂覆产物显示出优秀的耐腐蚀性，并可得到商业上可接受的均匀黑色。本专利技术一般涉及金属基体形式的制件，如螺栓、螺母、控制板、紧固件等。金属基体表面至少一部分连续涂以耐腐蚀材料层。直接与金属基体接触的第一层，即内层是一种粘附的不溶于水的涂层，主要组成为一种粉状金属、一种过渡金属化合物和任选的一种有机基体。第二层粘合于第一层涂层上，由自沉积条件下生成的自沉积树脂构成。这样涂覆的金属基体显示优秀的耐腐蚀性，如果自沉积组合物还含有黑色颜料，如炭黑，则涂覆的制品有一均匀的黑色。生成制件的方法也是本专利技术的一部分。具体讲，本专利技术的制件含有a)具有表面的金属基体；b)至少在金属基体表面的一部分之上有一粘附的不溶于水的第一涂层，所说的第一涂层至少含一种粉状金属和一种过渡金属化合物；以及c)有效地粘合在粘附的不溶于水的涂层上的第二涂层，所说的第二涂层含有在自沉积条件下形成的自沉积树脂。第一涂层可任选含有由一种有机化合物形成的基体。此外，要求制件带有颜色时，第二涂层可含有一种适宜的颜料，如炭黑，以给予金属基体均匀的黑色。此处所用的“自沉积树脂”一词是指所有可以自沉积的树脂。自沉积是水性有机涂覆过程，此过程用化学反应而不是电能完成高质量有机涂层的沉积。可以自沉积的树脂一般含有至少一种烯属不饱和单体化合物(例如以乙烯基为基础的树脂)，优选的烯属不饱和单体包括苯乙烯-丁二烯；丙烯酸酯；烷基取代的丙烯酸酯，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯；卤乙烯，如氯乙烯；亚乙烯基卤，如亚乙烯基氯和亚乙烯基二氯；链烯烃，如乙烯；卤代链烯烃，如四氟乙烯；和丙烯腈类，如丙烯腈，以及它们的混合物等。按照本专利技术通过使用一种自沉积组合物，将自沉积树脂制成一涂层。这些组合物一般为含树脂的酸性含水组合物，包含一种酸、一种氧化剂和水分散树脂，优选浓度为不高于约10％重量。可用于本专利技术的自沉积组合物和制备它们的方法在欧洲专利公开0132828和美国专利4,647,480和4,186,219都提出过。这些专利在此结合入本文作为参考。可以用于自沉积组合物中的酸包括无机酸和有机酸，例如氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、卤代醋酸，如氯代醋酸和三氯醋酸，以及柠檬酸。氢氟酸是优选的酸。可以用于本专利技术中自沉积组合物的氧化剂包括过氧化物，如过氧化氢，铬酸盐和重铬酸盐，如铬酸和重铬酸钾，硝酸盐，如硝酸和硝酸钠，过硫酸盐，如过硫酸钠和过硫酸铵，过硼酸盐，如过硼酸钠，三价铁，如三氟化铁，过氧化氢和三氟化铁是优选的氧化剂。用于本专利技术的优选的自沉积组合物是其树脂呈胶乳(即至少一种可聚合的烯属不饱和单体的乳液聚合产品)形式的那些组合物。最优选的是水分散树脂含量低于10％重量。这些组合物的实例包括以聚亚乙烯基树脂为基础的Autophoretic 800系列的自沉积组合物和以丙烯酸树脂为基础的Autophoretic 700系列的自沉积组合物，每种组合物由Parker Amchem公司制造。这些组合物优选含氢氟酸，以及过氧化氢或三氟化铁作为氧化剂。由自沉积化合物在自沉积条件下生成的涂层的厚度一般至少为0.3密耳，优选为0.5-1.5密耳。涂施于金属基体的第一涂层或内层含有一种粉状金属，一种过渡金属化合物以及任选的一种有机化合物基体。粉状金属可以是任何适于生成涂层的金属，包括锌、镍、铝、锰、镁等以及它们的合金和混合物。优选的金属是锌、铝和它们的混合物，一般呈片状或粉状。粉状金属优选呈细粉形式。最优选的颗粒尺寸为小于16微米，一般平均颗粒尺寸为3.2～6微米。粉状金属在涂层中的量可以不同，但优选为约每升涂料组合物液体介质中约含500克金属。在大多数情况下，每升液体介质中150-400克金属足够。过渡金属化合物包括铬、钼、锰等。优选的为含铬的化合物。优选的铬化合物是那些可提供六价铬的化合物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制件，含有：带有表面的金属基体；在金属基体的至少一部分表面上有一种粘附的不溶于水的涂层，所说的涂层至少含有一种粉状金属和一种过渡金属化合物；以及在粘附的不溶于水的涂层上粘合有第二涂层；所说的第二涂层含有在自沉积条件下生成的自 沉积树脂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O罗伯托，MA马克西姆，
申请(专利权)人：亨凯尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]