抑制由浸涂工艺序列中工厂设计导致的磷酸盐拖带的制作方法

文档序号:15882280发布日期:2018-11-09 18:12阅读:199来源:国知局

包括基于水溶性磷酸盐的酸钝化然后浸涂的工艺序列中的金属结构组件(特别是由锌、铁、钢、镀锌钢和/或铝材料组成的金属结构组件)的防腐预处理已在现有技术中建立了数十年。在这种情况下,根据ep2503025,酸钝化会导致形成结晶磷酸盐层,或简单地形成含有无定形磷酸盐的涂层,例如在根据ep2215285的锆磷酸盐化的上下文中。以这种方式钝化的金属结构组件通常在冲洗后立即转移到浸涂处理步骤。在钝化和随后的浸涂之间插入的冲洗步骤的唯一目的是除去粘附在结构组件的湿膜中含有的钝化的活性组分,以获得可再现的表面,任选将所述活性组分再循环到前面的处理步骤,并将所谓的"拖带(dragover)"最小化,即所述活性组分被带入浸涂的程度。由于浸渍浴的稳定性及其组成对浸涂的质量和再现性以及焙烤涂料时的过程控制会具有直接负面影响,因此问题通常特别是与被带入浸涂的来自所述工艺序列中的前面处理步骤中的活性组分有关。这尤其适用于被携带的溶解的磷酸盐,其中浸涂中的磷酸盐一方面可影响分散的涂料组分的沉积特性,特别是在电泳浸渍涂料的情况下,另一方面,通过沉淀反应可以降低用于浸渍涂料的随后固化的基于所选重金属的必要催化剂/交联剂的有效浓度。带入的溶解的磷酸盐会导致浸渍涂料的焙烤温度增大。特别是在除分散的树脂之外还含有钇和/或铋的水溶性盐的浸渍涂料的情况下,可以观察到当溶解的磷酸盐被带入时焙烤温度增大。尽管借助于一系列中间冲洗循环可以在这种预处理作业线中容易地控制溶解的磷酸盐的转移,但是还不可能完全消除设备类型中的转移现象,其中待预处理的结构组件通过传送支架引导通过上述预处理作业线的所有处理步骤,然后已湿化学预处理的结构组件与传送支架分离,使其可用于提供干燥、成膜和浸渍涂料固化的焙烤步骤,而释放的传送支架接收待预处理的另一结构组件,以便再次引导所述结构组件通过所有处理步骤。在预处理作业线的操作期间重复该过程,直到批料(batch)的所有结构组件已经预处理或者直到必须进行传送支架的维护,这表示所述支架在再次用于接收待预处理的结构组件之前,将所述支架从粘附的涂料凝聚物机械地释放。在这种设备中,已经发现溶解的磷酸盐的转移在传送支架维护间隔期间几乎连续地增加,因此,尽管提供中间冲洗损害这种预处理作业线的成本效益,但仅通过非常短的传送支架维护间隔可以克服浸渍涂料的高焙烤温度的缺点。因此,本发明的目标是提高这种用于串联的结构组件的防腐预处理的方法的成本效益。

所述目标通过串联的多个金属结构组件的防腐预处理方法来实现,所述方法包括至少一个基于含有溶解的磷酸盐的含水处理溶液的酸钝化,和浸涂,各自作为湿化学处理步骤,在防腐预处理工艺序列中,浸涂的处理步骤始终在酸钝化处理步骤之后,其中来自批料的待预处理的每个结构组件由传送支架接收,然后由所述结构组件和传送支架组成的输送对被引导通过根据所述工艺序列的湿化学处理步骤,并且仅在最终处理步骤后,将所述输送对分离并卸下已预处理的结构组件,然后,如此释放的传送支架接收来自批料的待预处理的后续结构组件以再次通过所述工艺序列,以便对该结构组件进行防腐预处理,为了对多个结构组件进行防腐预处理,需要传送支架尽可能经常通过所述工艺序列,并且在所述湿化学处理步骤期间,使每个传送支架的至少一部分与酸钝化和浸涂接触,特征在于,所述输送对在浸涂之前且酸钝化之后即刻被引导通过用于调理的中间湿化学处理步骤,在中间步骤中,使在酸钝化期间已经预先与含有溶解的磷酸盐的含水处理溶液接触的传送支架的至少一部分与含有总量为至少0.1g/kg的元素zr、ti、cr(iii)和/或al的水溶性化合物的酸性含水试剂接触,所述总量基于所述试剂。

在根据本发明的这种方法中,进行金属结构组件的防腐预处理,同时有效地抑制了溶解的磷酸盐通过所述传送支架从酸钝化转移到浸涂中。在根据本发明的方法中,由于各传送支架重复地通过浸涂,具有明显层厚度的涂料凝聚物积聚在与浸渍涂料重复接触而随后未被焙烤的传送支架的区域上。然而,在根据本发明的方法中,通过所述传送支架以及被引导通过用于调理的湿化学处理步骤的结构部件,使粘附的涂料凝聚物对溶解的磷酸盐的吸收能力最小化。结果,尽管粘附至传送支架的涂料凝聚物吸收溶解的磷酸盐,但在用于调理的随后湿化学处理步骤期间,所述磷酸盐几乎完全被微溶磷酸盐的沉淀而固定。因此,固定的磷酸盐在随后的浸涂中不会释放。因此,显著减少通常由传送支架引起的溶解的磷酸盐的转移,因此浸涂的质量在串联的结构组件的预处理过程中不会劣化,和/或由于交联催化剂(如钇和/或铋)的沉淀,不必然增大涂料的焙烤温度。

当多个金属结构组件通过用于防腐预处理的工艺序列的湿化学处理步骤时,发生根据本发明的一系列预处理,各结构组件以时间上彼此偏移的方式通过所述工艺序列的各处理步骤。

当结构组件至少部分由至少一种金属材料(优选锌、铁、铝和相应的合金,条件是在各种情况下上述元素形成大于50at.%的主要合金组分)构成时和由镀锌钢构成时,存在本发明含义内的金属结构组件。

本发明含义内的酸钝化表示在其期间形成含磷酸盐的钝化涂层的湿化学处理步骤。为此目的,酸钝化基于ph小于7且含有溶解的磷酸盐的含水试剂,水中溶解的磷酸盐以作为磷酸根离子源的水合化合物的形式存在。

在本发明的含义内的浸涂表示湿化学处理步骤,在其期间,可固化的涂料凝聚物沉积在金属结构组件上,然后形成膜,并通过在随后的处理步骤中焙烤而固化。为此目的,浸涂基于含有量为至少1重量%的至少一种分散的有机树脂的含水试剂,所述量基于所述含水试剂。在一个优选的实施方式中,所述浸渍涂料可以是电泳沉积,在特别优选的实施方式中,通过施加电流,金属结构组件作为阴极连接。在后一种情况下,这是阴极浸涂,其中在金属结构组件的界面处的碱性ph变化引起分散的树脂颗粒凝聚,并因此在所述结构组件上形成层。已经发现,特别是来自阴极浸涂的涂料凝聚物促进溶解磷酸盐的吸收。在这种情况下,树脂颗粒的正ζ电位或聚合物中的正电荷密度可能导致相对高的吸收能力以及通过粘附至传送支架的涂料凝聚物而将溶解的磷酸盐转移到浸涂中的增加趋势。

在根据本发明的方法的特定实施方式中,优选的浸涂是阴极浸涂,优选除分散的树脂外还含有元素铋和/或钇的至少一种水溶性化合物。确切地说,这些元素在溶解的磷酸盐存在下具有形成微溶盐的趋势,因此这种浸涂的结果在很大程度上取决于溶解的磷酸盐的转移。

在本发明的含义内,用于防腐预处理的工艺序列包括从由传送支架接收的待预处理的结构组件到移除目前已预处理的结构组件以输送至焙烤步骤的规定顺序的湿化学处理步骤,每个单独的湿化学处理步骤使所述结构组件和传送支架的至少一部分与含水试剂接触。

本发明含义内的传送支架表示用于输送结构组件通过所有湿化学处理步骤的支架,根据本发明的工艺序列,各步骤在空间上彼此分离。支架可以具有允许其接收和输送结构组件的任何空间设计。在所述工艺序列期间,传送支架和待预处理的结构组件形成输送对。当工艺序列结束时,移除已预处理的结构组件,并使其可用于焙烤步骤("卸下");一旦已预处理的结构组件被移除,所述传送支架再次被释放,并可以接收待预处理的其它结构组件。通常,出于方法的经济原因,优选使用多个传送支架用于串联的多个结构组件的准连续处理。优选地,传送支架的数量至少对应于湿化学处理步骤的数量。

在根据本发明的方法的特定实施方式中,酸性含水调理剂含有元素铝的水溶性化合物,优选基于所述试剂,以al计算,量为至少0.2g/kg。

在根据本发明的方法的其它特定实施方式中,酸性含水调理剂含有总量为至少0.2g/kg、优选至少0.4g/kg的元素zr、ti和/或cr(iii)的水溶性化合物,所述总量是基于所述试剂以这些元素的重量比计算的。

特别是,所述酸性含水调理剂优选基本上不含溶解的磷酸盐。这是用来表示所述试剂含有小于100mg/kg、优选小于50ppm的以po4计算的溶解的磷酸盐。

在本发明的含义内,当化合物在20℃的温度下的电导率不大于1μscm-1的去离子水中的溶解度为至少1g/l时,所述化合物是"水溶性的"。

在优选的实施方式中,所述酸性含水试剂的ph大于3.0,并且优选小于5.0。

此外,在用于串联的结构组件的防腐预处理工艺序列中,在酸钝化的处理步骤之前进行此类的清洁/脱脂作为湿化学处理步骤,是常规的,因此是优选的,其中基于含水清洁溶液进行所述清洁和脱脂,所述含水清洁溶液的ph大于6,优选大于8,特别优选大于10。这确保了粘附至传送支架上的涂料凝聚物和包含在所述涂料凝聚物中的来自处理传送支架的活性组分保留在涂料凝聚物中,且不释放到清洁/脱脂中。

此外,在根据本发明的方法中串联的多个结构组件的防腐预处理的工艺序列之后,为了形成固化的涂料层,浸渍涂料的焙烤是常规的,因此是优选的,优选还用传送支架,但是该传送支架不是与用于防腐预处理的工艺序列相关的那种传送支架,接收已预处理的结构组件并将所述组件转移到焙烤步骤和任选存在的用于进一步涂布的后续步骤。

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