涂覆基材的金屬表面的方法以及根據(jù)該方法涂覆的物件的制作方法
【專利說明】涂覆基材的金屬表面的方法以及根據(jù)該方法涂覆的物件
[0001]本發(fā)明涉及涂覆表面的方法、相應的涂層以及根據(jù)該方法涂覆的物件的用途。為了在尤其金屬的表面上借助于浸漬法產(chǎn)生均勻涂層，存在眾多方法。在此優(yōu)選使用以下技術用于尤其產(chǎn)生主要由有機基質(zhì)或/和有機或/和無機添加組分組成的防腐涂層。
[0002]傳統(tǒng)方法基于對所用配制品的流變性能的應用，以實現(xiàn)接合的工件的完整涂層。雖然在浸漬過程之后通過持續(xù)旋轉有關工件可減少涂覆材料在臨界位置的積聚，但是通過該方法不能實現(xiàn)完全均勻的涂層。此外，在干燥或/和交聯(lián)過程中在具有較高涂料部分的位置可產(chǎn)生缺陷如鼓泡和凹坑(kocher)，其損害整個涂層的品質(zhì)。
[0003]電泳法通過使用電流避免這些問題，以使均勻涂層在浸漬時沉積。使用該方法在金屬工件上成功產(chǎn)生均勻的涂層。沉積的涂層在濕狀態(tài)下顯示出與金屬基底的特別好的粘附，這允許在隨后的沖洗步驟中處理工件而不使涂層剝離。這導致，工件上的上文提及的難接近的位置免除過量的涂漆溶液，并因此在干燥過程中不會產(chǎn)生缺陷。該技術具有缺點，即除了導致成本提高的所需量的電能和合適的浸漬槽外，還出現(xiàn)了所謂的邊緣流失(Kantenfluchten)，因為在宏觀邊緣處不均勻地形成電場，并且不均勻和可能甚至不完整地涂覆邊緣。在構建工件時，還必須避免空腔，因為在這些位置出現(xiàn)與法拉第籠現(xiàn)象可比擬的效應。由于為了沉積所需的電場強度的減小，通過所述方法在工件上的這類區(qū)域處不能施涂或僅能施涂極少的涂層(包覆問題)，這導致涂層品質(zhì)的損害。此外，該技術在電浸涂(ETL)時例如在陰極浸涂(KTL)時表現(xiàn)出以下缺點:相應的浸漬浴與溫度管理、供電和電絕緣的所有電氣和機械設備、循環(huán)設備和包括清除電解涂覆時產(chǎn)生的陽極電解液-酸和具有用于漆料再循環(huán)的超過濾的附加設備以及控制設備的建造均非常復雜。還由于大的電流強度和能量以及在均衡(VergleichmSfiigung)浴體積中的電氣參數(shù)時和精確調(diào)節(jié)所有工藝參數(shù)時以及在保養(yǎng)和清潔裝置時，該工藝方式需要非常高的技術支出。
[0004]已知的自泳法基于由對所用基材表面的酸洗侵蝕構成的無電流概念，其中金屬離子從表面溶解出，并且乳狀液由于在生成的界面上的金屬離子濃度而凝結。雖然該方法不具有電解方法在法拉第籠效應方面的上述限制，但在該過程中產(chǎn)生的涂層必須在第一活化步驟之后在復雜的多步浸漬法中固定。此外，所述酸洗侵蝕導致活性區(qū)由于金屬離子的不可避免的污染，所述金屬離子必須從所述區(qū)去除。此外，所述方法基于化學沉積過程，其不能自調(diào)節(jié)并且必要時不能例如在電解方法中那樣通過切斷電流來中斷。由此，在金屬基材在活性區(qū)內(nèi)停留較長時間的情況下，形成過高的層厚是不可避免的。
[0005]在浸漬過程中有效并且經(jīng)濟地形成均勻涂層是長期追求的期望，以由此制備盡可能封閉并且基本上平坦的具有較大厚度的涂層。
[0006]本發(fā)明涉及涂覆基材的表面的方法，其包括以下步驟或由以下步驟組成:
1.提供具有凈化過的表面的基材，
I1.用呈分散體或/和懸浮體形式的含水組合物接觸并涂覆表面，
II1.任選地沖洗有機涂層，和
IV.干燥或/和烘烤所述有機涂層，或
V.任選地使所述有機涂層干燥并且在干燥或/和烘烤之前用同類或其它的涂料組合物涂覆，其中
在步驟I和步驟II之間，用呈分散體或/和懸浮體形式的含水組合物進行涂覆和任選地進行沖洗過程，所述含水組合物基于裝嵌多價金屬陽離子的膠體硅酸鹽溶膠或經(jīng)硅烷或硅酸鹽改性的聚合物。
[0007]本發(fā)明的涂層顯示單層結構，其中形成或可存在或多或少均勻的涂層或其中顆粒在靠近表面處稍更強烈富集的涂層。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，如下理解待涂覆的基材:金屬、金屬涂覆的表面或用底漆預處理的金屬表面，從其中仍可溶解出金屬陽離子。特別地，術語“待涂覆的表面(一種或多種)”在本申請的意義上包括金屬物件或/和金屬顆粒的表面，其可任選地例如用例如基于鋅或鋅合金的涂層或/和用至少一個例如基于鉻酸鹽、Cr3+、T1-化合物、Zr-化合物、硅烷/硅烷醇/硅氧烷/聚硅氧烷或/和有機聚合物的預處理或處理組合物的涂層預涂覆?？梢钥紤]所有表面作為基材，其可用裝嵌多價金屬陽離子的膠體硅酸鹽溶膠或經(jīng)硅烷或硅酸鹽改性的聚合物牢固粘附地涂覆。牢固粘附在本發(fā)明的意義上理解為濕-或空氣干燥的薄膜，其不會由于在浸漬法和/或噴涂法用去離子水沖洗而去除。
[0009]對于金屬材料，基本上所有類型的金屬材料是可行的，尤其是由鋁、鐵、銅、鈦、鋅、錫或/和具有一定含量的鋁、鐵、鋼、銅、鎂、鎳、鈦、鋅或/和錫的合金制成的這類，其中還可相鄰或/和相繼地使用它fl]。材料表面還可任選地被預涂覆或/和是經(jīng)預涂覆過的，例如用鋅或含鋁或/和鋅的合金。
[0010]作為待涂覆的物件，基本上可使用所有類型的物件，其由金屬材料構成或具備至少一個金屬涂層。特別優(yōu)選的物件尤其是帶材(卷材)、板材、部件例如小部件、接合的組件、復雜成型的組件、型材、棒材或/和線材。
[0011]術語“無電流涂覆”在本申請的意義上指的是與用于制備后續(xù)涂層的已知電解方法相反，在用包含溶液或/和分散體(=懸浮體或/和乳狀液)的組合物涂覆時，由外部施加小于100 V的電壓。
[0012]本發(fā)明優(yōu)選涉及方法，其中所述膠凝劑包含以下組分或由以下組分組成:a)至少一種多糖，其基于糖原、直鏈淀粉、支鏈淀粉、愈創(chuàng)葡聚糖、瓊脂、藻膠、藻酸鹽、果膠、角叉菜膠、纖維素、甲殼素、殼聚糖、凝結多糖、葡聚糖、果聚糖、膠原、吉蘭糖膠、阿拉伯膠、淀粉、黃原膠、黃蓍膠、刺梧桐膠(Karayanen)、刺云實膠(Tarakernmehlen)和葡甘露聚糖;b)至少一種天然來源的膠凝劑，其基于聚氨基酸、膠原、多肽、木質(zhì)素和/或c)至少一種合成的膠凝劑，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、木質(zhì)素、聚乙烯基磺酸、多聚羧酸、多聚磷酸或聚苯乙烯。
[0013]所述膠凝劑特別優(yōu)選地包含至少一種基于果膠和/或吉蘭糖膠的多糖或由其組成。
[0014]優(yōu)選地，本發(fā)明的方法是這樣的方法，其中含水組合物或/和由其制備的有機涂層包含至少一種類型的陽離子，該陽離子選自基于起陽離子作用的鹽的這類，該鹽選自三聚氰胺鹽、亞硝基鹽、氧鑰鹽、銨鹽、具有季氮陽離子的鹽、銨衍生物的鹽和Ag、Al、Ba、Ca、Co、01^6、111、]\%、]\111、]\10、祖、？13、311、了3、11、￥，1，211或/和24勺金屬鹽。
[0015]術語“共聚物”在本申請的意義上描述了由兩種或更多種不同類型的單體單元組成的聚合物。此處，如借助于由兩種不同的共聚單體A和B構成的二元共聚物那樣，可將共聚物分為5類，說明如下:
I.無規(guī)共聚物，其中這兩種單體在鏈中的分布是隨機的(AABABBBABAABBBABBABAB...)；
2.梯度-共聚物，其原則上與無規(guī)共聚物類似，但在鏈的走向上具有可變的單體部分(AAAAAABAABBAABABBBAABBBBBB)；
3.交替或更替共聚物，其沿鏈具有規(guī)則排列的單體(ABABABABABABABABABAB...);
4.嵌段共聚物，其由各種單體的較長序列或嵌段組成(AAAAAAAAABBBBBBBBBBBB...)，其中根據(jù)嵌段的個數(shù)，又稱為二嵌段、三嵌段、多嵌段共聚物；
5.接枝共聚物，其中單體的嵌段接枝到另一種單體的骨架(主鏈)上。
[0016]術語“衍生物”在本申請的意義上表示其結構與相應的基本物質(zhì)相似的衍生物質(zhì)。衍生物是其分子具有另一原子或另一原子團代替H-原子或官能團或者其中去除一個或多個原子/原子團的物質(zhì)。
[0017]術語“聚合物(一種或者多種)”在本申請的意義上指的是單體(一種或者多種)、低聚物(一種或者多種)、聚合物(一種或者多種)、共聚物(一種或者多種)、嵌段共聚物(一種或者多種)、接枝共聚物(一種或者多種)、它們的混合物和它們基于有機或/和基本上有機基礎的配混物。通常在本申請意義上的“聚合物(一種或者多種)”主要或完全作為聚合物(一種或者多種)或/和共聚物(一種或者多種)存在。
[0018]本發(fā)明的方法特別優(yōu)選是這樣的方法，其中使所述含水組合物或/和由其制備的有機涂層具有一定含量的基于聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚環(huán)氧化物和/或它們的雜化物的成膜粘合劑。
[0019]所謂的聚丙烯酸酯-聚氨酯雜化樹脂可從類型上區(qū)分為通過各種分散體的單純混合所產(chǎn)生的雜化體系(共混物或配制品)、在不同聚合物類型之間具有化學鍵和的這類，以及其中不同的聚合物種類形成互穿網(wǎng)絡(IPN)的這類。
[0020]這類聚