[發明專利]水性金屬表面處理劑及使用其的金屬表面處理方法

有效

• 申請號: 201310018634.5
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103820778A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 郭敬國
• 申請（專利權）人: 中國鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C23C22/60
• 分類號: C23C22/60;C23C22/68
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 宋莉

技術領域

本發明涉及一種表面處理劑及表面處理方法，特別涉及一種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

熟知的使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，其所產生的六價鉻已被證實會對環境造成嚴重污染，故近年來已被管制或禁用；而使用三價鉻仍有氧化成六價鉻的疑慮，故其也逐漸被減用。為了取代含鉻處理劑，目前已有提出以有機釩化合物及無機酸所組成的金屬表面處理劑，但是，經上述處理劑表面處理后的金屬材料在經過堿洗脫脂程序后，有100%白銹生成的問題，顯見上述處理劑所形成的保護膜的耐蝕性及耐堿洗性不佳。此外，上述保護膜于成膜過程中，也常因干燥性不佳而造成產線設備輥輪沾粘及污染。

因此，有必要提供創新且具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。

發明內容

本發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、磷酸化合物以及金屬化合物。該硅化合物的含有量相對于該水溶性鋯化合物的質量比介于0.2至1.2之間。該含氟化合物具有至少一個以上氟離子基團，且該含氟化合物的含有量相對于該水溶性鋯化合物的質量比介于0.08至0.5之間。該磷酸化合物的含有量相對于該水溶性鋯化合物的質量比介于0.1至0.5之間。該金屬化合物的含有量相對于該水溶性鋯化合物的質量比介于0.05至0.4之間。

本發明還提供一種金屬表面處理方法，該方法為將上述的水性金屬表面處理劑設置于金屬本體的表面。

本發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蝕性、耐堿洗性、干燥性及上漆附著性，且本發明的水性金屬表面處理劑為無鉻處理劑，因此，不會對環境造成污染，符合環保要求。

具體實施方式

本發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、磷酸化合物、金屬化合物及可選擇性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、碳酸鋯鉀及其彼此組合中的其中一種。

該硅化合物(B)可選自水分散性微粒二氧化硅、硅烷偶合劑及其彼此組合中的其中一種。

在本實施方案中，該水分散性微粒二氧化硅的粒徑與種類并無特殊限制，優選地，該水分散性微粒二氧化硅為膠態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。該硅烷偶合劑可選自γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-環氧丙烷基丙基三甲氧硅烷、γ-環氧丙烷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-環氧丙烷基丙基甲基二乙氧基硅烷及其彼此組合中的其中一種，在本實施方案中，該硅烷偶合劑在水解縮合后，將形成二維或三維Si-O-Si交聯結構；同時，Si-O鍵也與金屬表面形成Si-O-M(M表示金屬)的化學鍵結，使該水性金屬表面處理劑與金屬表面之間具有良好的附著性，且讓所形成的保護膜的整體結構更為致密。

優選地，該硅化合物(B)的含有量相對于該水溶性鋯化合物(A)的質量比(B/A)介于0.2至1.2之間。當質量比(B/A)小于0.2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、耐堿洗性及上漆附著性并不佳；當質量比(B/A)大于1.2時，該水性金屬表面處理劑的成本會提高，但該保護膜的性質并未有明顯改善，且膜的干燥性也會變得不佳。

該含氟化合物(C)具有至少一個以上氟離子基團，在本實施方案中，該含氟化合物可選自氟化鋯銨、氟化鋯鉀、氟鋯酸、氟鈦酸銨、氟鈦酸、氟硅酸、氫氟酸及氟化氫銨中的其中一種。優選地，該含氟化合物(C)的含有量相對于該水溶性鋯化合物(A)的質量比(C/A)介于0.08至0.5之間。當質量比(C/A)小于0.08時，所形成的保護膜的耐堿洗性不佳；當質量比(C/A)大于0.5時，其所形成的保護膜的性質并未有明顯改善，且其過量副產物也不利保護膜的干燥性及上漆附著性。