涂覆基材的金属表面的方法以及根据该方法涂覆的物件的制作方法

文档序号:9932352阅读:651来源:国知局
涂覆基材的金属表面的方法以及根据该方法涂覆的物件的制作方法
【专利说明】涂覆基材的金属表面的方法以及根据该方法涂覆的物件
[0001]本发明涉及涂覆表面的方法、相应的涂层以及根据该方法涂覆的物件的用途。为了在尤其金属的表面上借助于浸渍法产生均匀涂层,存在众多方法。在此优选使用以下技术用于尤其产生主要由有机基质或/和有机或/和无机添加组分组成的防腐涂层。
[0002]传统方法基于对所用配制品的流变性能的应用,以实现接合的工件的完整涂层。虽然在浸渍过程之后通过持续旋转有关工件可减少涂覆材料在临界位置的积聚,但是通过该方法不能实现完全均匀的涂层。此外,在干燥或/和交联过程中在具有较高涂料部分的位置可产生缺陷如鼓泡和凹坑(kocher),其损害整个涂层的品质。
[0003]电泳法通过使用电流避免这些问题,以使均匀涂层在浸渍时沉积。使用该方法在金属工件上成功产生均匀的涂层。沉积的涂层在湿状态下显示出与金属基底的特别好的粘附,这允许在随后的冲洗步骤中处理工件而不使涂层剥离。这导致,工件上的上文提及的难接近的位置免除过量的涂漆溶液,并因此在干燥过程中不会产生缺陷。该技术具有缺点,即除了导致成本提高的所需量的电能和合适的浸渍槽外,还出现了所谓的边缘流失(Kantenfluchten),因为在宏观边缘处不均匀地形成电场,并且不均匀和可能甚至不完整地涂覆边缘。在构建工件时,还必须避免空腔,因为在这些位置出现与法拉第笼现象可比拟的效应。由于为了沉积所需的电场强度的减小,通过所述方法在工件上的这类区域处不能施涂或仅能施涂极少的涂层(包覆问题),这导致涂层品质的损害。此外,该技术在电浸涂(ETL)时例如在阴极浸涂(KTL)时表现出以下缺点:相应的浸渍浴与温度管理、供电和电绝缘的所有电气和机械设备、循环设备和包括清除电解涂覆时产生的阳极电解液-酸和具有用于漆料再循环的超过滤的附加设备以及控制设备的建造均非常复杂。还由于大的电流强度和能量以及在均衡(VergleichmSfiigung)浴体积中的电气参数时和精确调节所有工艺参数时以及在保养和清洁装置时,该工艺方式需要非常高的技术支出。
[0004]已知的自泳法基于由对所用基材表面的酸洗侵蚀构成的无电流概念,其中金属离子从表面溶解出,并且乳状液由于在生成的界面上的金属离子浓度而凝结。虽然该方法不具有电解方法在法拉第笼效应方面的上述限制,但在该过程中产生的涂层必须在第一活化步骤之后在复杂的多步浸渍法中固定。此外,所述酸洗侵蚀导致活性区由于金属离子的不可避免的污染,所述金属离子必须从所述区去除。此外,所述方法基于化学沉积过程,其不能自调节并且必要时不能例如在电解方法中那样通过切断电流来中断。由此,在金属基材在活性区内停留较长时间的情况下,形成过高的层厚是不可避免的。
[0005]在浸渍过程中有效并且经济地形成均匀涂层是长期追求的期望,以由此制备尽可能封闭并且基本上平坦的具有较大厚度的涂层。
[0006]本发明涉及涂覆基材的表面的方法,其包括以下步骤或由以下步骤组成:
1.提供具有净化过的表面的基材,
I1.用呈分散体或/和悬浮体形式的含水组合物接触并涂覆表面,
II1.任选地冲洗有机涂层,和
IV.干燥或/和烘烤所述有机涂层,或
V.任选地使所述有机涂层干燥并且在干燥或/和烘烤之前用同类或其它的涂料组合物涂覆,其中
在步骤I和步骤II之间,用呈分散体或/和悬浮体形式的含水组合物进行涂覆和任选地进行冲洗过程,所述含水组合物基于装嵌多价金属阳离子的胶体硅酸盐溶胶或经硅烷或硅酸盐改性的聚合物。
[0007]本发明的涂层显示单层结构,其中形成或可存在或多或少均匀的涂层或其中颗粒在靠近表面处稍更强烈富集的涂层。
[0008]根据本发明,如下理解待涂覆的基材:金属、金属涂覆的表面或用底漆预处理的金属表面,从其中仍可溶解出金属阳离子。特别地,术语“待涂覆的表面(一种或多种)”在本申请的意义上包括金属物件或/和金属颗粒的表面,其可任选地例如用例如基于锌或锌合金的涂层或/和用至少一个例如基于铬酸盐、Cr3+、T1-化合物、Zr-化合物、硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷或/和有机聚合物的预处理或处理组合物的涂层预涂覆。可以考虑所有表面作为基材,其可用装嵌多价金属阳离子的胶体硅酸盐溶胶或经硅烷或硅酸盐改性的聚合物牢固粘附地涂覆。牢固粘附在本发明的意义上理解为湿-或空气干燥的薄膜,其不会由于在浸渍法和/或喷涂法用去离子水冲洗而去除。
[0009]对于金属材料,基本上所有类型的金属材料是可行的,尤其是由铝、铁、铜、钛、锌、锡或/和具有一定含量的铝、铁、钢、铜、镁、镍、钛、锌或/和锡的合金制成的这类,其中还可相邻或/和相继地使用它fl]。材料表面还可任选地被预涂覆或/和是经预涂覆过的,例如用锌或含铝或/和锌的合金。
[0010]作为待涂覆的物件,基本上可使用所有类型的物件,其由金属材料构成或具备至少一个金属涂层。特别优选的物件尤其是带材(卷材)、板材、部件例如小部件、接合的组件、复杂成型的组件、型材、棒材或/和线材。
[0011]术语“无电流涂覆”在本申请的意义上指的是与用于制备后续涂层的已知电解方法相反,在用包含溶液或/和分散体(=悬浮体或/和乳状液)的组合物涂覆时,由外部施加小于100 V的电压。
[0012]本发明优选涉及方法,其中所述胶凝剂包含以下组分或由以下组分组成:a)至少一种多糖,其基于糖原、直链淀粉、支链淀粉、愈创葡聚糖、琼脂、藻胶、藻酸盐、果胶、角叉菜胶、纤维素、甲壳素、壳聚糖、凝结多糖、葡聚糖、果聚糖、胶原、吉兰糖胶、阿拉伯胶、淀粉、黄原胶、黄蓍胶、刺梧桐胶(Karayanen)、刺云实胶(Tarakernmehlen)和葡甘露聚糖;b)至少一种天然来源的胶凝剂,其基于聚氨基酸、胶原、多肽、木质素和/或c)至少一种合成的胶凝剂,其基于聚氨基酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸-共聚物、丙烯酰胺-共聚物、木质素、聚乙烯基磺酸、多聚羧酸、多聚磷酸或聚苯乙烯。
[0013]所述胶凝剂特别优选地包含至少一种基于果胶和/或吉兰糖胶的多糖或由其组成。
[0014]优选地,本发明的方法是这样的方法,其中含水组合物或/和由其制备的有机涂层包含至少一种类型的阳离子,该阳离子选自基于起阳离子作用的盐的这类,该盐选自三聚氰胺盐、亚硝基盐、氧鑰盐、铵盐、具有季氮阳离子的盐、铵衍生物的盐和Ag、Al、Ba、Ca、Co、01^6、111、]\%、]\111、]\10、祖、?13、311、了3、11、¥,1,211或/和24勺金属盐。
[0015]术语“共聚物”在本申请的意义上描述了由两种或更多种不同类型的单体单元组成的聚合物。此处,如借助于由两种不同的共聚单体A和B构成的二元共聚物那样,可将共聚物分为5类,说明如下:
I.无规共聚物,其中这两种单体在链中的分布是随机的(AABABBBABAABBBABBABAB...);
2.梯度-共聚物,其原则上与无规共聚物类似,但在链的走向上具有可变的单体部分(AAAAAABAABBAABABBBAABBBBBB);
3.交替或更替共聚物,其沿链具有规则排列的单体(ABABABABABABABABABAB...);
4.嵌段共聚物,其由各种单体的较长序列或嵌段组成(AAAAAAAAABBBBBBBBBBBB...),其中根据嵌段的个数,又称为二嵌段、三嵌段、多嵌段共聚物;
5.接枝共聚物,其中单体的嵌段接枝到另一种单体的骨架(主链)上。
[0016]术语“衍生物”在本申请的意义上表示其结构与相应的基本物质相似的衍生物质。衍生物是其分子具有另一原子或另一原子团代替H-原子或官能团或者其中去除一个或多个原子/原子团的物质。
[0017]术语“聚合物(一种或者多种)”在本申请的意义上指的是单体(一种或者多种)、低聚物(一种或者多种)、聚合物(一种或者多种)、共聚物(一种或者多种)、嵌段共聚物(一种或者多种)、接枝共聚物(一种或者多种)、它们的混合物和它们基于有机或/和基本上有机基础的配混物。通常在本申请意义上的“聚合物(一种或者多种)”主要或完全作为聚合物(一种或者多种)或/和共聚物(一种或者多种)存在。
[0018]本发明的方法特别优选是这样的方法,其中使所述含水组合物或/和由其制备的有机涂层具有一定含量的基于聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚环氧化物和/或它们的杂化物的成膜粘合剂。
[0019]所谓的聚丙烯酸酯-聚氨酯杂化树脂可从类型上区分为通过各种分散体的单纯混合所产生的杂化体系(共混物或配制品)、在不同聚合物类型之间具有化学键和的这类,以及其中不同的聚合物种类形成互穿网络(IPN)的这类。
[0020]这类聚
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