无机钝化涂料、其形成方法、及所形成的无机钝化保护膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开是有关于无机钝化涂料及其形成方法，以及由该无机钝化涂料形成的无机 钝化保护膜，且特别是有关于一种用于金属表面处理的无机钝化保护膜。
【背景技术】
[0002] 六价铬长期被使用于镀锌钢板或铝合金的表面钝化皮膜，在"电机电子产品中 有害物质禁限用指令（TheRestrictionofHazardousSubstancesinElectrical andElectronicEquipment;R0HS)" 与"废电机电子设备指令（WasteElectronicsand ElectricalEquipment;WEEE) "等欧盟环保指令上路后，美国、中国及日本等国家，也都相 继于2006年后开始限制六价铬的使用。目前常见替代方案是利用有机树脂混成无机材料 为主，由于需仰赖大量有机树脂以维持良好成膜性，造成耐候性与耐热性不足。
[0003] 钝化皮膜除防蚀保护外，还需要有足够导电度与耐热性。目前电子产品大量使用 镀锌钢板做为机壳材料，如冰箱、烤箱、计算机主机与洗衣机等，其对于环保钝化处理的需 求是迫在眉睫。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于提供一种无机钝化涂料的形成方法，使得利用其所形成的 无机钝化保护膜具有耐蚀性佳、耐热性佳、硬度高等现有技术所不能达到的特点。
[0005] 本发明的再一目的在于提供上述方法所形成的无机钝化涂料。
[0006] 本发明的还一目的在于提供由上述无机钝化涂料经涂布并固化的无机钝化保护 膜。
[0007] 根据一实施例，本公开提供一种无机钝化涂料的形成方法，包括：混合约5~ 80重量份的四烷氧基硅烷（tetraalkoxysilane)、约10~80重量份的三烷氧基硅烷 (trialkoxysilane)、及约1~30重量份的催化剂，在pH值介于约0. 05至4下进行反应，以 形成一无机树脂材料；以及以磷酸酯对该无机树脂材料进行改质，以形成一无机钝化涂料， 其中磷酸酯的添加量为约〇. 1~10重量份，以100重量份的无机树脂材料做为基准。
[0008] 根据另一实施例，本公开提供一种无机钝化涂料，是由前述的方法所形成，其中无 机钝化涂料的无机含量至少约50wt%。
[0009] 根据又一实施例，本公开提供一种无机钝化保护膜，是将前述的无机钝化涂料经 涂布并固化而成者，其中无机钝化保护膜的膜厚大于〇Um，小于等于约20ym，且无机钝化 保护膜的表面硬度至少为约2H。
[0010] 本发明的优点在于：本发明所提供的无机钝化涂料中，不需添加额外的有机高分 子，仅藉由三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、催化剂进行溶胶-凝胶反应，并通过四烷氧基硅 烷及三烷氧基硅烷的比例以及反应的pH值，控制分子线性与网状交联程度，而合成同时具 有部分线性与部分网状结构的无机树脂材料，利用其高无机含量而使所形成的无机钝化保 护膜具有耐蚀性佳（耐盐雾> 72小时）、耐热性佳（经过500°C热处理1分钟后外观无变 化）、硬度高（2H以上）等优点；此外，本发明通过利用磷酸酯对无机树脂材料进行改质，进 而固化成膜，所形成的无机钝化保护膜更具有高耐蚀性（耐盐雾> 400小时）、不含重金属 (例如六价铬）、附着性与致密性佳等优点。
[0011] 为让本公开的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合所附附图，作详细说明如下：
【附图说明】
[0012] 图1为根据本公开一实施例显示无机钝化涂料的形成方法；
[0013] 图2显示在一实施例中所形成的无机钝化保护膜；
[0014] 其中，符号说明：
[0015] 102、104~步骤； 200~基板；
[0016] 202~无机钝化保护膜。
【具体实施方式】
[0017] 以下依本公开的不同特征举出数个不同的实施例。本公开中特定的组件及安排是 为了简化，但本公开并不以这些实施例为限。举例而言，于第二组件上形成第一组件的描述 可包括第一组件与第二组件直接接触的实施例，亦包括具有额外的组件形成在第一组件与 第二组件之间、使得第一组件与第二组件并未直接接触的实施例。此外，为简明起见，本公 开在不同例子中以重复的组件符号及/或字母表示，但不代表所述各实施例及/或结构间 具有特定的关系。
[0018] 在本公开一实施例中，提供一种无机钝化涂料的形成方法，包括以三烷氧基硅烷、 四烷氧基硅烷、催化剂进行反应（例如溶胶-凝胶（sol-gel)反应），并藉由四烷氧基硅烷 及三烷氧基硅烷的比例以及反应的pH值，控制分子线性与网状交联程度，而合成同时具有 部分线性与部分网状结构的无机树脂材料。
[0019] 图1为根据本公开一实施例所述的无机钝化涂料的形成方法。参照图1，在步骤 102中，混合四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、及催化剂进行反应（以溶胶-凝胶（sol-gel)反 应为例），以形成无机树脂材料。在步骤104中，加入磷酸酯对在步骤102所形成的无机树 脂材料进行化学改质，其中磷酸酯可作为表面钝化剂，以形成无机钝化涂料。
[0020] 在此溶胶-凝胶（sol-gel)反应中，四烷氧基硅烷可具有下列化学式：
【主权项】
1. 一种无机钝化涂料的形成方法，包括： 混合5~80重量份的四烷氧基硅烷、10~80重量份的三烷氧基硅烷、及1~30重量 份的催化剂，在PH值介于0. 05至4下进行反应，以形成一无机树脂材料；以及 以磷酸酯对该无机树脂材料进行改质，以形成一无机钝化涂料，其中该磷酸酯的添加 量为0. 1~10重量份，以100重量份的无机树脂材料做为基准。
2. 如权利要求1所述的无机钝化涂料的形成方法，还包括涂布所述无机钝化涂料并固 化以形成一无机钝化保护膜。
3. 如权利要求1所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述四烷氧基硅烷具有下列化 学式：
其中，每个R1各自独立地为C1-C8直链烷基。
4. 如权利要求1所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述三烷氧基硅烷具有下列化 学式：
其中，每个R2各自独立地为C1-C8直链烷基；R3为氢、取代或未取代的C 1-C8烷基、取代 或未取代的C1-C8烯基、环氧基、或氨基。
5. 如权利要求4所述的无机钝化涂料的形成方法，其中R3为具有氟取代的官能基。
6. 如权利要求1所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述磷酸酯为磷酸酯基硅烷、 磷酸钛酯基钛氧烷、硫醇基磷酸酯、或前述的组合。
7. 如权利要求6所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述磷酸酯基硅烷为
其中每个R3各自独立地为氢、甲基、乙基、丙基、或丁 9 基。
8. 如权利要求6所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述磷酸钛酯基钛氧烷为
其中每个R各自独立地为氢、甲 ， 基、乙基、丙基、丁基、或异丙基。
9. 如权利要求6所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述硫醇基磷酸酯为
10. 如权利要求1所述的无机钝化涂料的形成方法，其中所述催化剂为盐酸、硝酸、醋 酸、硫酸、或前述的组合。
11. 一种无机钝化涂料，是由权利要求1所述的方法所形成，其中所述无机钝化涂料的 无机含量至少50wt%。
12. 如权利要求11所述的无机钝化涂料，其中所述无机树脂材料的重量平均分子量至 少 1000 g / mol。
13. 如权利要求11所述的无机钝化涂料，其中所述无机钝化涂料的六价铬离子含量 < Img / kg〇
14. 一种无机钝化保护膜，是将如权利要求11所述的无机钝化涂料经涂布并固化而成 者，其中所述无机钝化保护膜的膜厚< 20 μ m，且表面硬度至少为2H。
【专利摘要】本公开提供一种无机钝化涂料的形成方法，包括：混合5～80重量份的四烷氧基硅烷、10～80重量份的三烷氧基硅烷、及1～30重量份的催化剂，在pH值介于0.05至4下进行反应，以形成一无机树脂材料；以及以磷酸酯对无机树脂材料进行改质，以形成一无机钝化涂料，其中磷酸酯的添加量为0.1～10重量份，以100重量份的无机树脂材料做为基准。本公开亦提供一种无机钝化涂料，及其所形成的无机钝化保护膜。
【IPC分类】C09D183-06, C09D5-08, C09D7-12, C23C22-48
【公开号】CN104745075
【申请号】CN201410045557
【发明人】汤伟钲, 黄云珊, 游雅婷, 苏一哲, 沈永清, 黄元昌
【申请人】财团法人工业技术研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年2月8日
【公告号】US20150183936