[发明专利]用包含带有酸基团的聚合物和蜡的组合物钝化金属表面的方法

说明书

本发明涉及一种通过用包含至少一种含有酸基团的水溶性聚合物和至少一种蜡的酸性含水制剂处理金属表面而钝化该金属表面的方法。该方法尤其适于连续钝化带状金属。

现今，通过热轧和/或冷轧金属块(所谓的“板坯”)生产并卷成卷材来储存和运输的长金属带通常作为原料用于生产片状金属工件，如汽车部件、车身部件、设备内衬、外立面盖件、顶棚盖件或窗框。

借助合适的技术如冲孔、钻孔、折叠、仿形转化和/或深拉将金属带分割并成形为所需形状的制品。大型部件如汽车车身，如果合适的话，通过将多个单独部件焊接而连接。

这种金属材料的防腐处理通常以多步工艺进行，并且处理过的金属表面有多层不同的层。防腐处理可以在生产过程的各个点进行。这可以为临时防腐以及长效防腐。临时防腐例如仅用于金属带或其它金属工件的储存和运输，并且在最终处理之前又将其除去。

应用于其随后要再结合在一起以得到成形制品的金属带的防腐层除了纯的防腐效果之外，还必须具有良好的机械性能。尤其是，防腐层必须具有充分的延展性，使得它们在加工过程中不断裂，所述断裂使得在这些点不再存在充分防腐。

技术和经济上都特别重要的是具有镀锌表面的带材，尤其是电镀锌或热镀锌的铁或钢的带材。锌的防腐基于的事实是，其惰性小于金属材料本身并因此锌自身首先腐蚀。只要金属材料仍由锌连续覆盖，它本身就保持完整。另外重要的是铝或铝合金的金属带。在大气氧存在下，首先在Zn或Zn合金或者Al或Al合金表面上形成薄薄的氧化物层，并且取决于外部条件或多或少地延缓了对下层金属的腐蚀侵袭。

为了增强所述氧化物层的保护效果，通常将铝和锌表面进行额外的钝化处理。在所述处理过程中，一部分待保护的金属溶解，并且之后立即再次掺入到金属表面上的氧化物膜中。该膜在所存在的任何情况下都像氧化物膜，但是提供更大的保护。该膜经常称作为钝化层。它常常还改进施用于金属的漆涂层的粘合。代替术语“钝化层”，术语“转化层”因此还经常同义地使用，这有时还称作“预处理层”。在电镀之后立即施用于带钢的钝化层偶尔还称作“后处理层”。钝化层较薄，经常具有不超过3μm的厚度。

为了增强防腐，经常将额外的(漆)涂层施用于钝化层上。通常而言，这些是各自用于不同目的的多个漆涂层的组合。它们例如用于保护钝化层和金属使之免受腐蚀性气体和/或液体的损害，但是还使之免受机械损害，如例如碎石袭击，当然还用于美学目的。漆涂层经常显著厚于钝化层。其典型厚度为5-400μm。

迄今，在锌或铝表面上的钝化层通常通过用CrO₃的酸性水溶液处理待保护的工件而获得。所述钝化的机理较为复杂。尤其是，金属锌或铝从表面上溶解掉，并且以无定型的锌-铬氧化物或铝-铬氧化物的形式再次沉淀。然而，所述层还可以包含来自处理溶液的外来离子和/或其它组分。在用铬酸的处理中，尤其不可能避免的是：一定比例的Cr(VI)也掺入到钝化层中。

为了避免用Cr(VI)溶液的处理，已经建议了使用酸性Cr(III)水溶液的处理。例如可以参见US4,384,902或WO/40208。然而，市场上越来越多的消费者需要完全无铬的钝化方法。为了避免使用Cr(VI)和Cr(III)，因此使用聚合物变得越来越重要。

DE-A19516765公开了一种在锌或铝的金属表面上产生转化层的无铬无氟方法。用于该钝化的酸性溶液包含水溶性聚合物、磷酸和铝螯合物配合物。任选的是，还可以使用(甲基)丙烯酸的聚合物和(共)聚合物。

DE-A19754108公开了一种无铬的水性缓蚀剂，其包含Ti(IV)和/或Zr(IV)的六氟阴离子、钒离子、钴离子和磷酸。任选的是，此外还可以添加各种成膜聚合物，这包括含有羧基的共聚物，如丙烯酸/马来酸共聚物。

WO2004/74372公开了一种使用50-99.9重量％(甲基)丙烯酸与0.1-50重量％酸性共聚单体(如例如烯属不饱和二羧酸)的共聚物和/或可聚合的磷酸和/或膦酸钝化金属表面的方法。蜡的使用被一般性地提及，但是不是根据本发明的组合。

WO00/55391公开了将乙烯基膦酸均聚物或共聚物与SiO₂组合用于处理金属表面。没有公开与蜡的组合。

WO02/31064公开了一种用防腐层涂敷金属带的方法。为此，使用包含酸数为5-200的水溶性或水分散性聚合物、呈颗粒形式的无机化合物和至少一种润滑剂和/或至少一种缓蚀剂的水分散体。该润滑剂可以是蜡。使用酸数为仅仅5-200的弱酸性聚合物并不在本发明范围内。