[发明专利]作为转化型涂层或作为漆中防腐蚀添加剂的季铵盐

说明书

本发明专利申请是国际申请日为2005年12月9日、国际申请号为PCT/EP2005/013191、进入中国国家阶段的申请号为200580046500.8、发明名称为“作为转化型涂层或作为漆中防腐蚀添加剂的季铵盐”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及含有非卤素阴离子如碳酸根离子、碳酸氢根离子、磷酸根离子和甘醇酸根离子的季铵作为转化型涂层的活性成分和作为油漆和涂料的添加剂的用途。

发明背景

在金属表面会与水(无论是液态水或潮湿空气)接触的过程中，总是有腐蚀的危险。当金属本身有腐蚀的倾向且没有被涂布时，该问题尤其严重。

有腐蚀倾向的金属的例子发现于由铁合金制造的冲压金属汽车部件，研磨表面如机器加工的钢部件，和由铸铁制造的机器组件中。

转化型涂层被用来抑制腐蚀并保障油漆对金属表面(特别是对钢)的良好粘着。裸钢与有机涂料不能形成良好的粘合。为了改善金属/有机涂料的粘合，铬酸盐或磷酸盐转化型涂层与钢进行化学反应而形成具有金属-磷酸盐薄层的粗糙表面结构，该结构提供有机聚合物对金属表面的机械和化学联锁(粘着)。参见，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 applica

发明概述

研究发现，含有非卤素阴离子如碳酸氢根离子、碳酸根离子、磷酸根离子和甘醇酸根离子的季铵盐，更具体地，含有作为阴离子的碳酸氢根离子、碳酸根离子、磷酸根离子和甘醇酸根离子的二烷基二甲基铵盐、和它们的各种组合，具有作为金属表面(特别是钢表面)的转化型涂层的适用性。另外，已发现所述季铵盐类物能够产生所需的表面转变，例如所需的表面氧化物(即磁铁矿，Fe₃O₄)在钢基材上的生长。此氧化物的形成产生粘着至金属基材的明显的微晶区，油漆之类的涂层预期对此区表现出改善的粘着性。另外，所述季铵盐可直接加到油漆中，以提供油漆对金属表面的较好的粘着性，从而提高耐腐蚀性。

季铵碳酸盐和碳酸氢盐的腐蚀抑制性质已揭示于同在申请中的美国专利申请10/810279号(US 2005/0003978A1)中。此外，业已发现，在抑制剂薄膜下，受保护的钢表面生长出所需的表面氧化物(也就是磁铁矿，Fe₃O₄)。此氧化物的形成产生一些预期有机涂料如油漆会对其表现出改善的粘着性的区域。

发明详述

令人惊喜地发现，某些含有非卤素阴离子的季铵盐，例如碳酸二-正-癸基二甲基铵，当被涂覆至铁和铁合金如钢的表面时，具有在比先前已知的温和很多的温度条件下在铁和铁合金如钢的表面上产生已知的所需的转变的倾向。虽然钢表面在＞110℃时发生热诱发转变在本领域是已知的，但进行该转变需要高温迄今为止限制了其商业性开发。然而，上述季铵盐看来能够在低至室温的温度下产生相似的钢表面的转变。

另外，上述季铵盐(纯净的或以调配物形式)的独特性质允许在最后涂层涂覆之前进行一步式金属表面处理工艺。已经发现，金属暴露于它们的溶液将会在为最后涂层涂覆做准备的同时对金属表面完成清洁、腐蚀抑制和底漆涂布。

这明显优于现行方法，现行方法是以逐步方式完成下列独立功能，并且产生大量必须加以处置的工业污水：

a)用油钝化原料金属以防止快速生锈(flash rust)。

b)除去且废弃钝化油

c)在施加最后涂层之前，金属表面用转化型涂料溶液(酸性，含重金属的化学品)处理且固化。

也已经发现根据本发明处理的钢表面能抵抗快速生锈。当新形成的裸钢表面暴露于水中且发生反应形成红色氢氧化铁锈层时，发生快速生锈。

根据本发明处理的板卷型钢(coiled sheet steel)可抵抗在湿气冷凝在卷薄板(coils)边缘上时发生的边缘沾染。目前钢板在储存或运输之前先用轻油喷涂。该油必须在进行其它表面处理或涂布之前先除去。