[發(fā)明專利]金屬表面的轉(zhuǎn)化層

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780028103.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN109312467A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設計）人: P·沃爾克
• 申請（專利權）人: 賽德克國際有限公司
• 主分類號: C23C22/34
• 分類號: C23C22/34;C23C22/72
• 代理公司: 北京市君合律師事務所 11517
• 代理人: 吳龍瑛;顧云峰

本發(fā)明涉及一種用于在金屬表面上、尤其是在鋅表面或鋅合金表面上產(chǎn)生轉(zhuǎn)化涂層的含水處理液，其中，所述處理液含有：含量為0.1g/l至8.0g/l的三價鉻離子；含量為0.1g/l至15g/l的鋯離子和/或鈦離子；含量為0.1g/l至50g/l的有機硅烷改性的二氧化硅納米粒子；含量為0.1g/l至15g/l的氟離子。借助根據(jù)本發(fā)明的處理液，可以提供具有高度防腐蝕性的金屬材料，同時可以保持或改善表面的裝飾性和功能性特征。此外，當使用重金屬離子、尤其是鈷離子和六價鉻離子時，能夠避免已知的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及一種在金屬表面上、尤其是在鋅表面或鋅合金表面上產(chǎn)生轉(zhuǎn)化層的處理液，以及一種利用該處理液在金屬表面上、尤其是在鋅表面或鋅合金表面上產(chǎn)生轉(zhuǎn)化層的方法。本發(fā)明還涉及一種用于制備處理液的濃縮物，以及通過根據(jù)本發(fā)明的方法制備的轉(zhuǎn)化層。借助根據(jù)本發(fā)明的處理液，可以提供具有高度防腐蝕性的金屬材料，同時可以保持或改善表面的裝飾性和功能性特征。此外，當使用重金屬離子、尤其是鈷離子和六價鉻離子時，能夠避免已知的問題。

本發(fā)明涉及金屬材料、尤其是含鋅表面的防腐保護。

背景技術

在現(xiàn)有技術中，可以使用不同的方法來保護金屬材料表面免受腐蝕性環(huán)境影響。一種本領域中廣泛應用的既定方法是將金屬涂層施加到待保護的金屬工件上。例如，通常將由鐵和鋼制成的工件鍍鋅或鍍鎘來保護工件免受腐蝕性環(huán)境影響。就此而言，腐蝕性介質(zhì)中的涂覆金屬可能比單獨的材料基底金屬表現(xiàn)出更強或更弱的電化學惰性。如果涂覆金屬表現(xiàn)出更弱的惰性，則其在腐蝕性介質(zhì)中作為犧牲陽極起到對基底金屬形成陰極防腐保護的作用。因此，鋅的防腐保護是基于其惰性比基底金屬更弱，因此首先將腐蝕性侵蝕僅招致到其自身。盡管這種保護功能符合期望，但涂層的腐蝕產(chǎn)物時常導致不期望地妨礙工件的裝飾性特征，而且還經(jīng)常妨礙工件的功能性特征。

通常專門在陰極保護的鍍層金屬(例如鋅及其合金)上設置所謂的轉(zhuǎn)化層，以便減少或盡可能長時間地避免腐蝕鍍層金屬。這涉及非貴涂覆金屬與所謂的處理液的反應產(chǎn)物，這種反應產(chǎn)物在很寬的pH范圍內(nèi)都不溶于含水介質(zhì)。這類所謂的轉(zhuǎn)化層的實例如所謂的磷酸鹽化和鉻酸鹽化。在磷酸鹽化的情況下，將待保護的層浸入含磷酸根離子的酸性溶液。酸性介質(zhì)致使鋅從涂層中部分溶解。釋放的Zn²⁺陽離子與反應溶液中的磷酸根離子在表面上形成難溶的磷酸鋅層。磷酸鋅層本身只能形成相對較差的防腐保護，但對于涂覆于其上的涂漆和涂料而言則是極佳的粘附基底(Halfgrund)，因此這類磷酸鋅層的應用重心是用于涂漆和涂料的基底功能。

在鉻酸鹽化的情況下，將待處理的表面浸入含六價鉻離子的酸性溶液。通過應用鉻酸鹽化，又大大延緩對鍍層金屬的腐蝕性侵蝕，因而與僅施加鍍層金屬相比，還能進一步推遲對基底金屬的腐蝕。另外，通過鉻酸鹽化，還能推遲部件因環(huán)境影響而遭受光學損傷。鍍層金屬的腐蝕產(chǎn)物(在鋅的情況下為所謂的白銹)還會對部件的外觀產(chǎn)生干擾影響。

然而，六價鉻化合物的缺點在于，這類化合物不僅具有急性毒性，而且具有很高的致癌可能性。如今已經(jīng)開發(fā)許多方法來代替使用六價鉻化合物的鉻酸鹽處理工藝，尤其是采用三價鉻化合物的不同絡合物。

但目前在實踐中采用的方法一般使用分類為SVHC(Substances of Very HighConcern-高度關注物質(zhì))的化合物，諸如鈷離子，以實現(xiàn)所需的防腐保護。

例如，EP1346081A1描述了一種使用無六價鉻，弱絡合劑、優(yōu)選二羧酸或三羧酸、更優(yōu)選三價鉻與草酸的絡合物，以及含Co²⁺的溶液(該溶液中的Co²⁺濃度大于30g/l)來鈍化鋅、鎘或其合金、尤其是鋅鎳合金的方法。

然而，鈷離子被分級為對健康有害，并且各種管理機構對其限制使用或?qū)⑵淞腥牒蜻x清單(例如，REACH)。