[發明專利]作為轉化型涂層或作為漆中防腐蝕添加劑的季銨鹽

有效

• 申請號: 200580046500.8
• 申請日: 2005-12-09
• 公開（公告）號: CN101098986A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 湯瑪斯·貝德;湯瑪斯·波雷;賴瑞·K·荷爾;喬瑟夫·金勒
• 申請（專利權）人: 隆薩股份有限公司
• 主分類號: C23C22/68
• 分類號: C23C22/68;C23F11/14;C23C22/50;C09D5/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 徐迅

發明領域

本發明涉及含有非鹵素陰離子如碳酸根離子、碳酸氫根離子、磷酸根離子和甘醇酸根離子的季銨作為轉化型涂層的活性成分和作為油漆和涂料的添加劑的用途。?

????????????????????????發明背景

在金屬表面會與水(無論是液態水或潮濕空氣)接觸的過程中，總是有腐蝕的危險。當金屬本身有腐蝕的傾向且沒有被涂布時，該問題尤其嚴重。?

有腐蝕傾向的金屬的例子發現于由鐵合金制造的沖壓金屬汽車部件，研磨表面如機器加工的鋼部件，和由鑄鐵制造的機器組件中。?

轉化型涂層被用來抑制腐蝕并保障油漆對金屬表面(特別是對鋼)的良好粘著。裸鋼與有機涂料不能形成良好的粘合。為了改善金屬/有機涂料的粘合，鉻酸鹽或磷酸鹽轉化型涂層與鋼進行化學反應而形成具有金屬-磷酸鹽薄層的粗糙表面結構，該結構提供有機聚合物對金屬表面的機械和化學聯鎖(粘著)。參見，例如，Watson，J.″A?refresher：Understandingpretreatment″，Powder?Coating?1996，7(3)和Ferguson，D.；Monzyk，B.，″Nonpolluting?replacement?for?chromate?conversion?coating?and?zinc?phosphatein?powder?coating?applications″，Powder?Coating?2001，12(7)。在此和下文中，應了解轉化型涂層表示一種在金屬基材表面上的保護性阻隔薄膜或層，其同時具有腐蝕抑制和油漆粘著的能力，且包括：(i)有機薄膜，(ii)由金屬蝕刻和再沉積方法得到的無機氧化物，(iii)由真實沉積方法得到的無機氧化物，或(iv)任何來自(i)、(ii)和(iii)的無機和有機材料的混合物。最廣泛使用的轉化型涂層是鉻酸鹽處理、磷鉻酸鹽處理(phosphochromating)和磷酸鋅處理。據信鉻酸鹽處理產生較好的腐蝕抑制作用，而磷鉻酸鹽處理產生較好?的油漆粘著。在將轉化型涂層施加到金屬表面之前，必須清理金屬表面以除去任何在金屬表面上的油脂。然后可通過浸涂或噴涂來施加轉化型涂層。鉻酸鹽和磷鉻酸鹽轉化型涂層是最通常的化學轉化型涂層，但是因為健康、安全和環境方面的考慮，需要其它類型的轉化型涂層。?

????????????????????????發明概述

研究發現，含有非鹵素陰離子如碳酸氫根離子、碳酸根離子、磷酸根離子和甘醇酸根離子的季銨鹽，更具體地，含有作為陰離子的碳酸氫根離子、碳酸根離子、磷酸根離子和甘醇酸根離子的二烷基二甲基銨鹽、和它們的各種組合，具有作為金屬表面(特別是鋼表面)的轉化型涂層的適用性。另外，已發現所述季銨鹽類物能夠產生所需的表面轉變，例如所需的表面氧化物(即磁鐵礦，Fe₃O₄)在鋼基材上的生長。此氧化物的形成產生粘著至金屬基材的明顯的微晶區，油漆之類的涂層預期對此區表現出改善的粘著性。另外，所述季銨鹽可直接加到油漆中，以提供油漆對金屬表面的較好的粘著性，從而提高耐腐蝕性。?

季銨碳酸鹽和碳酸氫鹽的腐蝕抑制性質已揭示于同在申請中的美國專利申請10/810279號(US?2005/0003978A1)中。此外，業已發現，在抑制劑薄膜下，受保護的鋼表面生長出所需的表面氧化物(也就是磁鐵礦，Fe₃O₄)。此氧化物的形成產生一些預期有機涂料如油漆會對其表現出改善的粘著性的區域。?

????????????????????????發明詳述

令人驚喜地發現，某些含有非鹵素陰離子的季銨鹽，例如碳酸二-正-癸基二甲基銨，當被涂覆至鐵和鐵合金如鋼的表面時，具有在比先前已知的溫和很多的溫度條件下在鐵和鐵合金如鋼的表面上產生已知的所需的轉變的傾向。雖然鋼表面在＞110℃時發生熱誘發轉變在本領域是已知的，但進行該轉變需要高溫迄今為止限制了其商業性開發。然而，上述季銨鹽看來能夠在低至室溫的溫度下產生相似的鋼表面的轉變。?

另外，上述季銨鹽(純凈的或以調配物形式)的獨特性質允許在最后涂層涂覆之前進行一步式金屬表面處理工藝。已經發現，金屬暴露于它們的溶液將會在為最后涂層涂覆做準備的同時對金屬表面完成清潔、腐蝕抑制和底漆涂布。?