润滑型水性金属表面处理剂及使用其的金属表面处理方法_2

文档序号:8468992阅读:来源:国知局
/A)介于0. 1至0. 5之间。当质量比(D/A)小于0. 1时,将影响保护膜与金 属表面之间的附着性;当质量比(D/A)大于0. 5时,保护膜的耐蚀性会变得不佳。
[0024] 该金属化合物(E)的金属元素至少包含铝、镁、锰及钙中的其中一种。在本实施方 案中,该金属化合物可选自硫酸铝、硝酸铝、醋酸铝、氧化铝、磷酸二氢铝、硫酸镁、硝酸镁、 醋酸镁、草酸镁、氧化镁、硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氧化锰、硫酸钙、硝酸钙、醋酸钙、氧化钙 及它们的彼此组合中的其中一种。优选地,该金属化合物(E)的含量相对于该水溶性锆化 合物(A)的质量比(E/A)介于0.05至0.4之间。当质量比(E/A)小于0.05时,将使金属表 面的干燥性改善效果不足;当质量比(E/A)大于0.4时,虽可有效改善金属表面的干燥性, 但会造成保护膜的耐蚀性不佳。
[0025] 该水溶性或水分散性有机树脂(R)为含有可使其单独溶于水中或在水中分散的 官能基的树脂。在本实施方案中,该水溶性或水分散性有机树脂可选自聚氨酯树脂,其由聚 酯多元醇、聚醚多元醇等多元醇与二异氰酸酯反应配制而成并在水中稳定地分散或溶解。 或者,在另一实施方案中,该水溶性或水分散性有机树脂可选自压克力树脂,其由丙烯酸、 甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等单体乳液聚合而成,该压克力树脂还包含压克力接 枝环氧树脂共聚体、压克力接枝聚脲树脂共聚体、压克力接枝聚烯烃树脂共聚体或它们的 彼此组合,且该压克力树脂的平均分子量范围介于10, 〇〇〇至1,〇〇〇, 〇〇〇之间,而其平均粒 径介于0. 1微米至2微米之间。
[0026] 该水溶性或水分散性有机树脂可选择性添加于该润滑型水性金属表面处理剂中, 且优选地,该有机树脂(R)固体成分相对于整体固体成分之比介于0.01至0.9之间。当有 机树脂固体成分占整体固体成分小于〇. 01时,所形成的保护膜将无法进一步提升润滑性; 当有机树脂(R)固体成分占整体固体成分大于0.9时,会造成保护膜干燥性不足的疑虑。
[0027] 该蜡添加物(F)可选自聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡及它们的彼此组合中的其中一 种。在本实施方案中,该蜡添加物的型态可选自如下的其中一种:蜡粉及蜡乳液。
[0028] 该蜡添加物包含多个蜡微粒,优选地,所述蜡微粒的平均粒径介于0. 05微米至10 微米之间。当平均粒径小于〇. 05微米时,将使保护膜润滑性改善效果不足;当平均粒径大 于10微米时,将使所述蜡微粒易沉降,造成涂料稳定性及生产线操作性不佳。
[0029] 该蜡添加物(F)固体成分相对于整体固体成分之比介于0. 005至0. 03之间。当 蜡添加物固体成分占整体固体成分小于〇. 005时,所形成的保护膜将无法提供较低的动摩 擦系数及合适的润滑性;当蜡添加物固体成分占整体固体成分大于〇. 03时,则会造成保护 膜耐蚀性劣化的疑虑。
[0030] 优选地,该润滑型水性金属表面处理剂的pH值介于6. 0至11. 0之间。当pH值低 于6. 0时,将使该润滑型水性金属表面处理剂较不稳定且容易形成沉淀物;而当pH值高于 11. 0时,该润滑型水性金属表面处理剂所形成的保护膜的耐蚀性不佳,其会影响金属表面 外观。
[0031] 该润滑型水性金属表面处理剂可透过多种方式来调整pH值,例如可视需求利用 酸液或碱液来调整。此外,该润滑型水性金属表面处理剂亦可视需求添加表面调节助剂(例 如:湿润剂、流平剂)、分散剂及消泡剂等,以提升涂料稳定性及金属表面外观品质。
[0032] 本发明还提供一种金属表面处理方法,该方法为将上述的润滑型水性金属表面处 理剂设置于金属本体的表面。在本实施方案中,该金属本体可选自锌材、镀锌的钢材、镀锌 铝合金的钢材及镀锌铁合金的钢材中的其中一种。此外,在该润滑型水性金属表面处理剂 设置于该金属本体的表面之前,可还包括清洗及脱脂步骤,以清洁该金属本体的表面。
[0033] 在本实施方案中,该金属表面处理方法可还包括对该润滑型水性金属表面处理剂 进行加热干燥步骤,该加热干燥步骤的温度介于50°C至250°C之间,而该润滑型水性金属 表面处理剂在该加热干燥步骤之后,于该金属本体的表面形成保护膜,该保护膜的厚度介 于0. 05微米至2微米之间,优选地,该保护膜的厚度介于0. 1微米至1微米之间。当该保 护膜的厚度小于〇. 05微米时,将使该保护膜的耐蚀性及润滑性不佳;当该保护膜的厚度超 过2微米时,虽可提升耐蚀性及润滑性,却会造成该金属本体的表面外观不佳,且会增加制 作成本。
[0034] 由于金属材料的腐蚀过程是因为金属表面渗入腐蚀因子(氧气、水、氯离子等), 进而诱使电化学的氧化还原反应发生所致,也就是在阴极反应中,氧气、水等得到电子并产 生0IT,使OF浓度升高,而阳极反应则因金属材料失去电子而形成金属离子。因此,在提升 金属材料(例如:镀锌类钢板)的耐蚀性时,可考虑以抑制阳极及阴极的氧化还原反应为重 点。
[0035] 本发明利用该润滑型水性金属表面处理剂来抑制阳极及阴极的氧化还原反应。其 中,利用水溶性锆化合物渗进硅化合物体结构间,经加热干燥后,上述硅醇键与锆离子吸附 (及/或交联)形成保护膜的骨架;通过添加有机树脂于该润滑型水性金属表面处理剂中, 一旦干燥,便与上述无机骨架形成不易溶解于水的有机-无机复合型保护膜,提升屏障效 果以抑制腐蚀进行;同时,上述有机-无机复合型保护膜因具较低表面能,故兼顾耐指纹特 性,避免指纹印或油渍污染产品外观;再者,通过无机组分中微粒二氧化硅的本身玻璃质特 性,可进一步提升保护膜的硬度、减缓长期摩擦作业中损耗保护膜及刮伤材料表面。
[0036] 本发明润滑型水性金属表面处理剂中的蜡添加物可提供保护膜润滑性,主要贡献 来自:(1)涂膜干燥过程中软化蜡微粒硬度,促使部分蜡分布于保护膜上层并达到成形加 工时润滑的目的;及(2)高熔点蜡微粒不受干燥过程影响,反因本身硬度高且粒径略高于 干膜厚度,达到类似轴承润滑的功效。
[0037] 另外,通过该润滑型水性金属表面处理剂涂覆于金属材料表面,其成品不仅具有 润滑功效可应用于滑轨用途上,其自润滑特性亦有助于减少下游业者加工成形过程中润滑 油及切削油的用量,且亦可减少脱脂液用量而降低客户作业及废液处理成本。
[0038] 本发明润滑型水性金属表面处理剂及金属表面处理方法可有效阻隔腐蚀因子的 入侵,同时让金属材料表面具备良好的耐蚀性、耐碱洗性、润滑性及耐磨耗性。此外,本发明 润滑型水性金属表面处理剂为无铬处理剂,因此,不会对环境造成污染,符合环保要求。
[0039] 现在以下列实施例予以详细说明本发明,但并不意味本发明仅局限于这些实施例 所公开的内容。
[0040] 发明例1~14(以下标注为E1~E14)的共同制法:
[0041] 1.润滑型水性金属表面处理剂:
[0042] 依据表1的组成种类及含量比例,分别将水溶性锆化合物、硅化合物、含氟化合 物、磷酸化合物、金属化合物、有机树脂及蜡添加物加以混合,接着再加入水搅拌均匀,以分 别制得发明例1~14的润滑型水性金属表面处理剂。
[0043] 2?经表面处理的金属材料:
[0044] 分别取金属本体(热浸镀锌钢板(GI)、电镀锌钢板(EG)),使其表面进行碱脱脂处 理、水洗及干燥,然后利用# 3棒涂覆器(RDS3号),将上述所制得的润滑型水性金属表面
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