热成形之前涂布钢的多步方法_2

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后,若 非如此则根据本发明涂布的钢半成品的可焊性由于硅酸盐薄层的电绝缘性而严重受损。
[0019] 不含金属颜料的硅酸盐薄层可以用现有技术中已知的方法来施加。这些方法包括 物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和等离子喷涂法。在PVD法中,例如通过溅射沉 积得到的含硅的薄氧化层,其中,在高真空下用离子源轰击适当的SiOjt射靶,并且所述靶 的分子片段被转化为气相,并从气相沉积到基体上。由于PVD法只有在真空条件下才可用, 例如在传送系统的准连续操作中,仅在很困难且很费力下才能够获得真空,所以在根据本 发明的施加硅酸盐薄层的方法中,CVD法是优选的。可在大气压下使用的CVD法是热解方 法,其采用含硅前体化合物(燃烧化学气相沉积(CCVD)法)。
[0020] 在根据本发明的方法的一个优选实施方案中,不含金属颜料的硅酸盐薄层在热解 方法中从气相生成,其中,有机硅烷优选地选自每个烷氧基基团含有的碳原子不超过5个 的四烷氧基硅烷与可燃载气混合,并与载气一起在火焰上燃烧,所述含硅的薄氧化层在火 焰限定的区域内的金属条上形成。这种在火焰热解法中从气相沉积的硅酸盐薄层对于金属 基体具有优异的粘附性,并且就其元素组成而言,具有高度的均匀性。为了在根据本发明的 方法中获得强烈粘附的硅酸盐薄层,在热解方法中使用的可燃混合物优选含有不超过2重 量%的有机硅烷。所述载气优选地选自含有氧和氢的混合物或可燃性液化气体,可燃性液 化气体又优选地选自含有至少3个碳原子但不超过10个碳原子的烷烃,或者这些烷烃的混 合物。
[0021] 然而,湿化学方法也特别适合于制备硅酸盐薄层,因为它们允许使用浸渍、浇注、 喷雾或辊涂方法或离心浇注方法来简单地施加,并且因此技术要求的水平比较低。因此在 根据本发明的方法中,优选湿化学施加。
[0022] 在湿化学方法中,例如在现有技术中被称为溶胶-凝胶法的方法是合适的。在这 方面,优选使用在水溶液中的四烷氧基硅烷,在干燥时其交联形成聚合的无机Si0 2骨架结 构。通常进行这种特殊的湿化学方法,以加速交联反应并在升高的温度下形成类似玻璃的 涂层。
[0023] 在根据本发明的一种特别优选的方法中,硅酸盐薄层的湿化学施加是通过把碱性 水溶液组合物的湿膜施加到钢表面,所述湿膜优选在施加可固化的含颜料的涂料之前干 燥,其中所述碱性水溶液组合物含有:
[0024] (a)水玻璃,其中Si0#M20的摩尔比至少是3:2,但不大于7:1,M选自碱金属和 /或季铵化合物,以及
[0025] (b) -种或多种有机硅烷⑷,其在每种情况下含有至少一个可水解的取代基,在 水解期间所述取代基断裂为在1巴的大气压下具有低于100°c的沸点的醇,并且所述有机 硅烷在各自的硅原子上带有1-3个不可水解的取代基,有机硅烷(A)的各硅原子上取代基 的总数是4个,
[0026] 其中,具有至少一个可水解取代基的有机硅烷的总量(基于硅元素)与所述碱性 含水组合物的硅原子的总量的摩尔比小于1:3,但优选至少为1:20,特别优选至少1:10。
[0027] 从而在本发明的含义范围内,有机硅烷(A)中具有至少一个共价的Si-C键,经由 该Si-c键,所谓的"不可水解的取代基"结合到硅原子上。相比之下,随着取代基的断开, 具有可水解的取代基的有机硅烷在水中形成Si-0键。
[0028] 在根据本发明的一种方法中,其中不含金属颜料的硅酸盐薄层的湿化学施加通过 所述碱性含水组合物进行,基于硅元素,不属于(a)和(b)所提到的化合物的所有这样的含 硅化合物与硅原子总量的摩尔比优选小于1:20。
[0029] 在根据本发明的方法中,湿化学施加硅酸盐薄层的碱性含水组合物的有机硅烷 (A)优选地选自其中至少一个不可水解的取代基含有至少一个伯氨基团的那些。这种有机 硅烷(A)显著提高由根据本发明涂布和热成形的由钢制成的半成品的腐蚀保护特性,特别 是当随后例如通过电泳涂层形成有机涂料层时。
[0030] 在本发明的施加碱性含水组合物的湿膜的方法中优选的涂布液含有:
[0031] (8)基于5102,1-25重量%的水玻璃,其中5102与^0的摩尔比至少是3:2,但不 大于7:1,M选自碱金属和/或季铵化合物;
[0032](b)基于硅元素,0. 2-10重量%的有机硅烷(A),其在每种情况下含有至少一个可 水解的取代基,在水解期间所述取代基断开为在1巴的大气压下具有低于100°c的沸点的 醇,并且所述有机硅烷(A)在各自的硅原子上带有1-3个不可水解的取代基,所述不可水解 的取代基含有至少一个伯氨基团,有机硅烷(A)的各硅原子上取代基的总数是4个;
[0033] (c)基于硅元素,不超过2重量%,优选不超过1重量%,特别优选不超过0.5重 量%的有机硅烷,其在每种情况下包含至少一个可水解的取代基,但其不是有机硅烷(A);
[0034] (d)基于硅元素,不超过0. 5重量%,优选不超过0. 1重量%的含有可水解取代基 的有机硅烷,其在它们水解时断裂为卤化氢;
[0035] (e)基于硅元素,不超过1.0重量%,优选不超过0.5重量%,特别优选不超过0. 1 重量%的硅烷,在每种情况下含有四个可水解的取代基;以及优选地,
[0036] (f)不超过0.5重量%,特别优选不超过0.1重量%的其他的含硅化合物,其并不 表示(a)-(e)提到的任何化合物,
[0037] 其中,基于硅元素的具有至少一个可水解取代基的有机硅烷的总量与碱性含水组 合物的硅原子的总量的摩尔比小于1:3,但优选至少为1:20,特别优选至少1:10。
[0038] 代表不含金属颜料的硅酸盐薄层的第一涂层的施加实现实际防垢保护层的改 进的粘附基底,在热成形方法中也确保粘附,即,在实际防垢保护层的交联粘合剂的硅化 (silicating)后也确保粘附。另一方面,所述不含金属颜料的硅酸盐薄层是绝缘电介质,它 在原则上损害设置有含金属颜料的防垢保护层的热成形钢的电点焊性。因此,可固化的含 颜料的涂料应以这样一种方式配制,使得热成形后的涂层钢的电点焊性是足够的。根据本 发明的方法满足了对点焊性的要求,可固化的含颜料的涂料的另外的优选实施方案描述如 下。
[0039] 为了钢热成形期间的足够的结垢保护,优选在根据本发明的方法中的可固化的含 颜料的涂料含有的铝金属颜料的比例至少是20重量%,特别优选至少30重量% (基于固 体部分)。然而,基于固体部分,如果铝金属颜料的比例为60重量%以上,导致糊状涂料配 制物,其在一方面难以施用,并且在另一方面在固化后提供非常脆的涂层,所述涂层在无裂 纹和片状发生时不能够再度成形。因此,在根据本发明的方法中,涂料优选含有不超过60 重量%的铝金属颜料(基于固体部分)。
[0040] 在维持热成形方法中的防垢保护的同时,根据本发明的方法中提供的涂层在由钢 制成的钢半成品的热成形后在可焊性,特别是点焊性方面获得优良的特性,特别是当涂料 中(基于各自的金属元素)的铝金属颜料和铋金属颜料的重量比在2:1至15:1的范围内, 特别是在4:1至10:1的范围内时如此。因此,所述金属颜料相对于彼此的这种重量比优选 在根据本发明的方法的涂料中被设定。
[0041] 此外,有利的是,当根据本发明的方法的涂料中的铝金属颜料以薄片形式存在时, 由于在涂料的湿膜施加期间,这种薄片倾向于在钢表面以重叠的鳞片状的方式排列,所以 用这种方式可能进一步优化防垢保护。为此,这种铝薄片优选用于根据本发明的方法的涂 料中,其可作为粉末或糊剂商购,并且在此使用中具有的厚度和直径的比率范围是1:50至 1:500, D50的值优选在2-10 ym的范围内。不管薄片的尺寸如何,通过动态光散射测量确 定的累积粒度分布测定D50值,D50值表示50体积%的颜料颗粒具有低于规定值的经试验 确定的颗粒尺寸。
[0042] 关于铋金属颜料的种类,在根据本发明的方法的涂料中,当同时采用铝薄片时,优 选球形颗粒形状,以便不消除所述铝薄片的重叠排列,而这是改进的防垢保护所必需的。
[0043] 总之
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