[发明专利]在固体表面，特别是金属表面上施加硅烷基涂层的改进方法

说明书

本发明涉及一种将硅烷基涂层施加于固体表面，特别是金属表面的改进方法，其中将固体表面，特别是任选地经阳极化或转化涂层涂覆的金属表面，i)任选地清洁、蚀刻和/或去污，ii)与至少一种未水解的硅烷接触，使得在固体表面上形成未水解的硅烷层，iii)与水接触，使得硅烷层至少部分水解，iv)至少部分干燥，使得水和链烷醇的残留物至少部分由固体表面移除，v)任选地加热，使得经至少部分水解和至少部分干燥的硅烷层固化，和vi)在进行步骤v)的情况下，任选地涂漆。本发明还涉及一种相应的含硅烷的组合物和具有相应的硅烷基涂层的固体表面，特别是金属表面，及其在运输工业或导电装配领域中的用途。

本发明涉及一种将硅烷基涂层施加于固体表面，特别是金属表面的改进方法和相应的含硅烷的组合物，以及具有硅烷基涂层的固体表面，特别是金属表面，及其在运输工业或导电装配领域中的用途。

在金属表面处理领域中，硅烷基腐蚀防护性涂层是熟知的。而且，硅烷通常用于在金属表面上形成仅数纳米的非常薄的层。该层一方面显现出与金属表面和另一方面漆的聚合链的交联，提供良好的漆粘合力，由此提供良好的腐蚀防护性。例如美国专利No.7,011,719B2中公开了相应的施加硅烷基涂层的现有技术方法。

然而，所述薄层不能用于保护不含漆的金属，即为金属提供空白耐腐蚀性(blankcorrosion resistance)。为了实现后者，非常必需的是在金属表面上形成厚硅烷层。通常该层应具有数微米的厚度，这对硅烷基涂层而言是非常厚的。此外，所述厚层是有利的，因为它们可能包括缓蚀剂且不仅提供隔离保护(barrier protection)，而且还提供积极的腐蚀防护性和自修复(self-healing)作用，有助于改进对涂漆金属的保护。

为了允许与金属表面形成交联，首先通过将硅烷与水混合为相应的处理溶液而使硅烷预水解。而且，将-C-O-Si-基团部分水解为-C-OH和HO-Si-(硅烷醇)基团。当随后使处理溶液与金属表面接触时，硅烷醇基团可与金属表面上的金属氢氧化物(HO-M-)基团缩合，形成基团-Si-O-M-，即交联。不同硅烷分子的硅烷醇基团还可相互反应为硅氧烷(-Si-O-Si-)基团，形成二聚体、三聚体、低聚体和/或聚合物，其剩余的，即仍具有活性的硅烷醇基团可然后与金属表面上的金属氢氧化物基团缩合，形成厚隔离层(barrier layer)。

在相应的处理水溶液中，硅烷和因此硅烷醇基团的浓度越高，硅烷醇聚合的可能性就越高，因此，理论上，所获得的层的厚度就越高。然而，由于缩合和沉降，过浓的硅烷溶液并不稳定。因此，在金属表面上形成厚硅烷基涂层仍然是相当不令人满意的。

此外，每当使硅烷或硅烷混合物在施加于金属表面之前预水解时，需要一定量的有机溶剂来稳定所产生的硅烷溶液，即防止溶液沉降。然而，有机溶剂，即所谓的VOC(挥发性有机化合物)现今由于毒理学和环境问题而应避免。

一些显现出良好抗腐蚀性能的硅烷，例如为镁、铝、铜和其他金属提供高耐腐蚀性的多硫烷硅烷(polysulfane silane)在水基溶液中根本不稳定。它们可能仅在有机溶剂基溶液中稳定。

因此，本发明的目的是提供一种在金属表面上施加硅烷基涂层的改进方法，其一方面允许有效地施加厚硅烷基涂层，且另一方面允许降低所需的有机溶剂量，特别是在使用在水基溶液中不稳定的硅烷时。

本发明与现有技术的主要区别为在金属表面上施加未水解的硅烷且随后水解施加的硅烷层(“就地(in place)”)。

根据本发明，在将硅烷基涂层施加于固体表面，特别是金属表面的改进方法中，将固体表面，特别是任选地经阳极化或转化涂层涂覆的金属表面：

i)任选地清洁、蚀刻和/或去污(desmut)，

ii)与至少一种未水解的硅烷接触，使得在固体表面上形成未水解的硅烷层，

iii)与水接触，使得硅烷层至少部分水解，

iv)至少部分干燥，使得水和链烷醇的残留物至少部分由固体表面移除，