[發(fā)明專利]水性金屬表面處理劑及使用其的金屬表面處理方法

有效

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• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN103374715A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭敬國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C23C22/36
• 分類號: C23C22/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 宋莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面處理劑及表面處理方法，特別涉及水性金屬表面處理劑及使用其的金屬表面處理方法。

背景技術(shù)

已知用于金屬材料表面處理的金屬表面處理劑大都含有鉻成分，然而，其所產(chǎn)生的六價鉻或三價鉻已被證實會對環(huán)境造成嚴重污染，故近年來已被管制或禁用。而為了取代含鉻處理劑，目前已提出由有機釩化合物及無機酸組成的金屬表面處理劑，但是，經(jīng)上述處理劑表面處理后的金屬材料在經(jīng)過堿洗脫脂程序后，百分之百有白銹生成的問題，顯然上述處理劑所形成的保護膜的耐腐蝕性及耐堿洗性不佳。

因此，有必要提供創(chuàng)新且具有進步性的水性金屬表面處理劑及金屬表面處理方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種水性金屬表面處理劑，其包括水溶性鋯化合物、硅化合物、含氟化合物、磷酸類化合物以及金屬化合物。該硅化合物與該水溶性鋯化合物的質(zhì)量比為0.5至2.0。該含氟化合物具有至少一個含氟基團(包括例如氟離子(F^-)、氟基(-F)等)，且該含氟化合物與該水溶性鋯化合物的質(zhì)量比為0.2至1.0。該磷酸類化合物與該水溶性鋯化合物的質(zhì)量比為0.2至0.7。該金屬化合物與該水溶性鋯化合物的質(zhì)量比為0.2至0.6。

本發(fā)明還提供一種金屬表面處理方法，該方法包括將上述的水性金屬表面處理劑設(shè)置于金屬本體的表面。

本發(fā)明的水性金屬表面處理劑及金屬表面處理方法可于金屬本體的表面形成保護膜，該保護膜可使金屬本體的表面具有良好的耐腐蝕性、耐堿洗性、耐黑變性及耐指紋性，且本發(fā)明的水性金屬表面處理劑為無鉻處理劑，因此，不會對環(huán)境造成污染，符合環(huán)保要求。

具體實施方式

本發(fā)明的水性金屬表面處理劑包括水溶性鋯化合物、硅化合物、含氟化合物、磷酸類化合物、金屬化合物及可選擇性地(任選地)添加的水溶性或水分散性有機樹脂。該水溶性鋯化合物(A)可選自如下的一種：硝酸鋯、硝酸氧鋯、硫酸鋯、醋酸鋯、氟鋯酸、碳酸鋯銨、碳酸鋯鈉、碳酸鋯鉀、及其組合。

該硅化合物(B)可選自如下的一種：水分散性顆粒(微粒，particulate)二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑、及其組合。

在本實施例中，該水分散性顆粒二氧化硅的粒徑與種類并無特殊限制，優(yōu)選地，該水分散性顆粒二氧化硅為膠態(tài)二氧化硅或粉末二氧化硅，且二氧化硅粒子的平均粒徑小于100納米。該硅烷偶聯(lián)劑可選自如下的一種：γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷、及其組合，在本實施方式中，該硅烷偶聯(lián)劑在水解縮合后，將形成二維或三維Si-O-Si交聯(lián)結(jié)構(gòu)；同時，Si-O鍵亦與金屬表面形成Si-O-M(M表示金屬)的化學(xué)鍵結(jié)，使該水性金屬表面處理劑與金屬表面具有良好的附著性，且讓所形成的保護膜的整體結(jié)構(gòu)更為致密。

優(yōu)選地，該硅化合物(B)與該水溶性鋯化合物(A)的質(zhì)量比(B/A)為0.5至2.0。當質(zhì)量比(B/A)小于0.5時，雖然仍會于金屬材料表面上形成保護膜，但是該保護膜的耐蝕性及耐堿洗性并不佳；當質(zhì)量比(B/A)大于2.0時，該水性金屬表面處理劑的成本會提高，而該保護膜的性質(zhì)并未有明顯改善，且膜的干燥性亦會變得不佳。

該含氟化合物(C)具有至少一個含氟基團，在本實施方式中，該含氟化合物可選自如下的一種：氟鋯酸銨、氟鋯酸鉀、氟化鋯、氟鈦酸銨、氟鈦酸、氟硅酸、氟化氫及氟化銨。優(yōu)選地，該含氟化合物(C)與該水溶性鋯化合物(A)的質(zhì)量比(C/A)為0.2至1.0。當質(zhì)量比(C/A)小于0.2時，所形成的保護膜的耐堿洗性不佳；當質(zhì)量比(C/A)大于1.0時，所形成的保護膜的耐黑變性將劣化。