基于金属有机体系的转化膜的制作方法
【专利说明】基于金属有机体系的转化膜
[0001] 背景 转化涂层可在工业上用于向金属提供腐蚀防护。然而，现有的钝化和薄有机涂层随着 老化可变得有缺陷。此外，当以薄膜厚度涂敷时，这些涂层可提供折衷的或不足的腐蚀防 护。传统的制剂包括铬；虽然这些制剂可具有优良的钝化性质，但它们还可具有差的涂料附 着力和有害的环境影响的缺点。本发明涉及不含铬的钝化和薄有机膜涂层的新型制剂，其 在金属材料表面上甚至在较低的膜厚度下，可提供良好的腐蚀防护和改善的涂料附着力。 发明概要
[0002] 根据一些实施方案，本发明涉及可用于钝化金属表面的涂料组合物，其包括水和： (a)包含一个或多个环氧基的化合物，其中所述化合物不包含环氧硅烷；(b)包含一个或多 个氨基的化合物；（c)过渡金属化合物；和（d)磷酸和/或磷酸盐，其中所述涂料不含铬。在 一些实施方案中，涂料组合物包括树脂。
[0003] 在一些实施方案中，包含一个或多个环氧基的化合物存在的量为涂料组合物的约 0. 1重量％-约10重量％。在某些实施方案中，包含一个或多个环氧基的化合物为脂族化合 物。在某些实施方案中，包含一个或多个环氧基的化合物包括具有一个或多个环氧端基的 水溶性环氧乙烷（E0)/环氧丙烷（P0)共聚物、聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGGE)和/或环氧 树脂。
[0004] 在一些实施方案中，包含一个或多个氨基的化合物存在的量为涂料组合物的约1 重量％-约10重量％。在某些实施方案中，包含一个或多个氨基的化合物包括氨基硅烷、水 溶性氨基酸和/或水溶性二或多氨基化合物。
[0005] 在一些实施方案中，过渡金属化合物存在的量为涂料组合物的约0. 1重量％-约5 重量％。在某些实施方案中，过渡金属化合物包括2厂1^、&、111、￥、0)、!^和/或附。在 某些实施方案中，过渡金属化合物包括H2ZrF6、H2ZrF6、Zr(Ac) 4、Zr/Ti-Ac和/或Zr/Ti-乙 酰丙酮。
[0006] 在一些实施方案中，磷酸和/或磷酸盐存在的量为涂料组合物的约0. 1重量％-约 10重量％。在某些实施方案中，磷酸和/或磷酸盐包括H3P04、NH4H2P04、（NH4) 2HP04、（NH4) 3P04 和/或有机磷酸盐。
[0007] 在某些实施方案中，当按以下膜厚度涂敷时，涂料组合物向金属表面提供耐腐蚀 性：小于约0. 7Pm的膜厚度；约0. 3Mm-约0. 5Mm的膜厚度；和/或约0. 3Mm-约2Mm的膜厚 度。在一些实施方案中，当在约60°C-约200°C的峰值金属温度下涂敷时，涂料组合物向金 属表面提供耐腐蚀性。
[0008] 根据一些实施方案，钝化金属表面的方法包括用涂料组合物涂布金属表面，所述 涂料组合物包含水和：(a)包含一个或多个环氧基的化合物，其中所述化合物不包含环氧 硅烷；(b)包含一个或多个氨基的化合物；（c)过渡金属化合物；和（d)磷酸和/或磷酸盐， 其中所述涂料不含铬。
[0009] 发明详述 本发明的组合物和方法涉及基于金属有机体系的钝化膜涂料。组分的独特组合可允许 本发明的涂料在金属材料表面上提供腐蚀防护和改善的涂料附着力，同时因为它们不包括 铬，其还是环境和生态友好的。在一些实施方案中，本发明的涂料可作为钝化/有机薄膜流 体提供合格的性能，同时对现有涂敷技术中观察到的老化缺陷显示优异的抗性。此外，本发 明的一些实施方案的涂料可在与当前技术相比更低的膜厚度下涂敷，同时仍然提供期望水 平的腐蚀防护和涂料附着力。
[0010] 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物可包括以下的一个或多个：包含一个或 多个环氧基（除环氧硅烷外）的化合物，包含一个或多个氨基的化合物，过渡金属酸和/或 盐，和/或磷酸和/或磷酸盐。涂料组合物和单独的组分在以下更详细地描述。
[0011] 包含一个或多个环氧基的化合物 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物包括包含一个或多个环氧基的一种或多种化 合物。在一些实施方案中，这些组分不包括环氧硅烷。在一些实施方案中，已发现包含一个 或多个环氧基的化合物可用于代替涂料组合物中的环氧硅烷，同时提供相同的益处和在一 些情况下更低的成本。包含一个或多个环氧基的适合的化合物可以为脂族化合物。包含一 个或多个环氧基的适合的化合物可包括，例如，具有一个或多个环氧端基的水溶性环氧乙 烷（E0)/环氧丙烷（P0)共聚物、聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGGE)和/或环氧树脂。在一些 实施方案中，包含一个或多个环氧基的化合物可作为涂料组合物中的主结构起作用以形成 膜，并可帮助稳定金属。
[0012] 在一些实施方案中，涂料组合物包括包含一个或多个环氧基的一种或多种化合 物，其量为所述涂料组合物的约〇. 1重量％-约20重量％ ;所述涂料组合物的约0. 1重 量％-约15重量％ ;所述涂料组合物的约0. 1重量％-约10重量％ ;所述涂料组合物的约0. 2 重量％-约8重量％ ;所述涂料组合物的约0. 3重量％-约7重量％ ;所述涂料组合物的约0. 4 重量％-约6重量％ ;所述涂料组合物的约0. 5重量％-约5. 5重量％ ;所述涂料组合物的约 〇. 1重量％ ;所述涂料组合物的约〇. 2重量％ ;所述涂料组合物的约0. 3重量％ ;所述涂料组 合物的约0. 4重量％ ;所述涂料组合物的约0. 5重量％ ;所述涂料组合物的约0. 6重量％ ;所 述涂料组合物的约0. 7重量％ ;所述涂料组合物的约0. 8重量％ ;所述涂料组合物的约0. 9 重量％ ;所述涂料组合物的约1重量％ ;所述涂料组合物的约2重量％ ;所述涂料组合物的约 3重量％ ;所述涂料组合物的约4重量％ ;所述涂料组合物的约5重量％ ;所述涂料组合物的 约5. 5重量％ ;所述涂料组合物的约6重量％ ;所述涂料组合物的约7重量％ ;所述涂料组合 物的约8重量％ ;所述涂料组合物的约9重量％ ;所述涂料组合物的约10重量％ ;所述涂料 组合物的约12重量％ ;所述涂料组合物的约15重量％ ;所述涂料组合物的约17重量％ ;或 所述涂料组合物的约20重量％。
[0013] 包含一个或多个氨基的化合物 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物包括包含一个或多个氨基的一种或多种化合 物。包含一个或多个氨基的适合的化合物可包括，例如，氨基硅烷、水溶性氨基酸和/或水 溶性二或多氨基化合物例如丁二胺。在一些实施方案中，包含一个或多个氨基的化合物可 作为涂料组合物中的主结构起作用以形成膜，并可帮助稳定金属。
[0014] 在一些实施方案中，涂料组合物包括包含一个或多个氨基的一种或多种化合物， 其量为所述涂料组合物的约〇. 1重量％-约30重量％ ;所述涂料组合物的约0. 2重量％-约 30重量％ ;所述涂料组合物的约0. 4重量％-约25重量％ ;所述涂料组合物的约0. 5重 量％-约20重量％ ;所述涂料组合物的约0. 6重量％-约15重量％ ;所述涂料组合物的约0. 8 重量％-约12重量％ ;所述涂料组合物的约1重量％-约10重量％ ;所述涂料组合物的约2 重量％-约8重量％ ;所述涂料组合物的约0. 1重量％ ;所述涂料组合物的约0. 2重量％ ;所 述涂料组合物的约0. 4重量％ ;所述涂料组合物的约0. 5重量％ ;所述涂料组合物的约0. 6 重量％ ;所述涂料组合物的约〇. 8重量％ ;所述涂料组合物的约1重量％ ;所述涂料组合物的 约2重量％ ;所述涂料组合物的约5重量％ ;所述涂料组合物的约7重量％ ;所述涂料组合物 的约10重量％ ;所述涂料组合物的约15重量％ ;所述涂料组合物的约20重量％ ;所述涂料 组合物的约25重量％ ;所述涂料组合物的约30重量％。
[0015] 过渡金属化合物 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物包括一种或多种