[发明专利]基于三价铬的钝化组合物

说明书

本发明提供用于处理锌或锌合金涂层的含水钝化组合物，所述组合物具有小于3的pH，并且包含：i)三价铬(Cr(III))离子的源；ii)至少一种由通式(I)表示的α‑羟基羧酸：R₁CH(OH)COOH(I)其中：R₁代表氢原子、C1‑C4烷基、C2‑C6烯基、C1‑C6烷氧基、C₃‑C₆环烷基或C6‑C10芳基；iii)磷酸；iv)至少一种水溶性多膦酸或其水溶性盐，其中所述多膦酸具有通式(II)：其中：n为至少2；以及Z是有效化合价为n的连接有机部分，所述多膦酸的特征在于，至少两个膦酸基团被具有1或2个碳原子的亚烷基桥(C₁‑C₂亚烷基)隔开；而且v)至少一种二价金属阳离子，其中所述组合物的特征在于其基本上不含硝酸根和氟阴离子，并且基本上不含六价铬(Cr(VI))。

技术领域

本发明涉及含三价铬的含水铬酸盐钝化组合物。更具体地，本发明涉及含水的酸性钝化组合物，其特征在于不含六价铬并且不含硝酸根和氟阴离子。

背景技术

用金属(如锌)对基础金属基材进行涂覆或电镀以对该基础金属基材提供装饰性涂饰和/或腐蚀防护是本领域中早已确立的。当然，对经涂覆的和经电镀的基材的质量控制标准可能很苛刻，消费者因此将密切关注经处理的表面的光洁度和外观。考虑到基于锌和锌合金的保护涂层，被称为“白膜(wet storage stain)”的表面状况可能不美观，并且可能会损害基材的其它镀层或涂层。这种白膜(stain)也被称为“白锈”或“黑锈”(对于涂层而言)，可归因于氧化锌和氢氧化锌的形成，在沉积的锌或锌合金暴露于大气中的氧气和湿气时产生。

消除新镀锌基材上白膜的技术是已知的，其中包括：复合涂层(duplex coating)或粉末涂层的施用；蜡和油的施用，特别是用于片材、横梁和丝形式的基础金属基材；以及钝化处理。本发明涉及用铬酸盐钝化组合物处理锌涂层或镀层，该钝化组合物除了提供耐腐蚀性外，还可以提供各种颜色的涂层(包括蓝色、黄色、橄榄色或黑色)以及对于后续染色和涂覆操作而言有效的基础。

在将酸性铬酸盐钝化溶液施用到经锌涂覆或电镀的基材上时，表面锌原子被氧化，实际上形成水合碱式铬酸铬(Cr₂O₃CrO₃.xH₂O)与铬和锌二者的水合氧化物的界面层。然而，因为酸在氧化反应中被消耗，表面-液体界面处的pH会升高：这会降低水相中铬的结合力，导致包含氢氧化铬以及铬离子与锌的络合物的凝胶状薄膜沉淀。这种膜会一直堆积，直到酸质子不再能够接触锌金属，表面氧化还原反应因此停止：然后可以使所得的凝胶状膜硬化。

传统上，在钝化组合物中使用六价铬(Cr⁶⁺或Cr(VI))以提供存在于钝化膜或转化涂层中的铬。然而，铬(VI)的毒理学特性存在问题，尤其是EC指令2000/53/EC强烈限制了含铬(VI)的钝化处理的使用。因此，本领域已经有些人关注用钝化组合物处理锌表面，其中铬至少部分处于三价状态：在这方面可提及美国专利号2,559,878；美国专利号3,932,198；美国专利号3,647,569；美国专利号3,501,352；美国专利号4,359,345；美国专利号4,359,346；美国专利号4,359,347；美国专利号4,359,348；美国专利号4,349,392；美国专利号4,367,099；德国专利号DE 2526832；和英国专利号GB 1,461,244的陈旧披露。在这些引用文献中使用的Cr(III)是无毒的，并且伴随的Cr(III)的废物去除不如六价铬那样昂贵。