制备金属或非金属的金属涂覆基板的方法，金属或非金属的金属涂覆基板和所述基板的用图
【专利说明】制备金属或非金属的金属涂覆基板的方法，金属或非金属 的金属涂覆基板和所述基板的用途
[0001] 描述
[0002] 本发明涉及制备金属或非金属的金属涂覆基板，特别是防腐蚀和/或有光泽的、 金属或非金属的金属涂覆基板的方法，并且涉及特别是防腐蚀和/或有光泽的、金属或非 金属的金属涂覆基板及其用途。
[0003] 很久以前就知道任何基板的视觉细化，使用它赋予这些基板金属效果。金属基板 以及金属涂覆基板的基本要求是优异的耐腐蚀性和令人愉悦的视觉外观。通常，目标是传 达镀铬基板的印象。具有金属光泽和耐腐蚀性质特性的基板在汽车工业中特别重要，例如， 当制备车轮或轮缘时，特别是轻金属车轮或轮缘。从这些产品中期望铬闪亮的外观和对通 常使用条件的耐受力。
[0004] 例如，本领域已知使用该方法轻金属轮缘为电镀镀铬的。使用该方法，将仅一毫米 的千分之几厚度的铬层，应用于轻金属轮缘。为了避免再生产基板表面的所有不均匀，因此 在电镀涂覆过程之前必须将轮缘研磨，高光泽抛光并彻底准备好。否则，在镀铬步骤之后， 将在涂覆轮缘上看到所有气孔、划痕和不均匀。研磨和高光泽抛光的工艺步骤需要大量时 间和工作，即使基板几何结构不具有太大挑战性。此外，鉴于工作安全性，电镀过程是如此 辛苦的工作，并且如果操作不正确可能危害环境。通常，电镀铬表面一经损坏就发生接触腐 蚀。在例如雨水或融雪水的影响下，其通常包含溶解的路盐，在基板的更宝贵部分（在该情 况下，铬作为覆盖层）和不太宝贵金属（例如铝合金或镁合金或不锈钢）之间产生电压系 列。此处，不太宝贵的金属分解。因此，例如当发生晶体间腐蚀时，轮缘在不利情况下可被 严重损坏，然后其可在使用过程中在动态载荷下对轮缘的视觉外观和稳定性水平二者产生 关键作用。此外，电镀镀铬过程的缺点是，电镀应用的铬层更频繁地包含与在它下面的基板 材料不同的膨胀系数。这可单独地导致张力，其导致裂纹或甚至剥落。这种损坏通常不可 通过现场修理或掩盖消除。
[0005] DE 102 10 269 A1公开了粘合赋予基板金属外观的基板涂层的方法。首先将基板 应用在底涂层上并干燥。然后，使用无机粘合剂处理底涂层。然后，应用银层。最后，使用 保护漆涂覆所应用的层。使用该方法涂覆基板，银层的氧化通过保护漆相对快速地发生，其 并不完全密封。这导致从基板中损失粘合的银层，并且最终导致黄色褪色。
[0006] 为了获得金属部件的足够的防腐蚀，经常应用还称为转换层的包含铬的涂层。由 于该类型涂层的浅黄色闪光效应，将该过程还称为黄色铬酸盐钝化处理。与阳极应用的保 护涂层相反，一旦将表面划破铬酸盐转换层就不再提供常规保护。可通过浸渍方法或注射/ 喷涂方法获得加铬表面。铬酸盐保护层的应用的实例可在US 2, 825, 697和US 2, 928, 763 中获悉。在铬底层上应用常规转换层例如也在WO 2004/014646A1中有描述。
[0007] 改性的铬酸盐涂层在WO 01/51681A2中提供，根据该申请合适的钝化溶液必须包 含氯化铬（III)和硝酸钠。
[0008] 在DE 197 02 566 C2中，用于发光涂层汽车部件的方法，最终在铬酸盐层的帮助 下修改至在真空下使用磁控管将由金属制成的高光泽层应用于存在于铬酸盐层上的粉末 漆层的程度。通过该方法，可系统地产生色彩效果而不需要添加外部颜料。
[0009] 此外，从WO01/51681A2和DE 602 00 458 T2已知，不仅通过使用包含钝化或转 换溶液的铬酸盐处理使金属层耐腐蚀，而且为了该目的，还可使用不容易溶解的金属磷酸 盐涂层，如具有锌或铁磷酸盐底层的涂层。
[0010] 对于无铬表面处理，根据DE 103 32 744 A1，还可使用包含至少部分水解的无氟 硅烷和包含氟的至少部分水解的硅烷的水性混合物。
[0011] 根据DE 602 00 458 T2,可获得足够的耐腐蚀性，因为防腐蚀涂层包含金属锌粉 末和至少一种金属盐防锈剂，其中该金属盐基于镁、铝、钙和钡，并且具有不大于1 y m的平 均直径大小。金属盐中的金属必须比锌更碱性。
[0012] 根据DE 100 49 005 A1，当使用钝化剂处理的过程步骤与润滑剂的应用同时发生 时，获得了良好的防腐蚀。其先决条件在于，包含润滑剂的试剂基本上不由钛或/和锆和氟 以及聚合物组成。该新方法基本上使用长链分子残基，其如从有助于自我组装的表面活性 物质如表面活性剂已知的。因此，该技术还称为SAM涂层（自组装分子）。
[0013] 根据DE 101 49 148 A1，可在高涂覆速度下应用的金属的无铬表面涂层，基于包 含含有至少一种聚合物的有机膜制造剂的水性组合物，所述聚合物不容易溶于水或分散在 水中，其具有5至200的酸值，至少一种具有0. 005至0. 3 y m平均粒径的颗粒形式的无机连 接和至少一种润滑剂，其中应用的干燥膜包含〇. 01至10 y m的层厚度，50至180s的摆锤强 度和根据DIN ISO 6860当随锥销弯曲时防止长于2mm的裂缝发生的弹性。基于丙烯酸酯、 丁二烯、乙基、聚酯、聚氨酯、硅聚酯、环氧基树脂、苯酚、苯乙烯和尿甲醛的合成树脂适合用 作有机膜制造剂。
[0014] US 6, 896, 920B2公开了多层光泽涂层，使用它首先将聚合物层应用于金属基板表 面。然后，通过金属层补充该聚合物涂层。然后，将防止腐蚀的无机层应用于该金属层。该多 层体系的最后，顶层为透明保护漆层。尽管它被确定为防止腐蚀，但根据US 6,896, 920B2， 在使用多层基板的CASS盐喷射试验中，在仅168小时之后测定表面中腐蚀相关的变化。然 而，汽车工业通常需要即使在240小时之后无变化的表面的证据。
[0015] 本发明的目的是提供制备涂覆的基板，特别是防腐蚀和/或有光泽的涂覆的基 板，以及涂覆的基板，特别是防腐蚀和/或有光泽的涂覆的基板的方法，其没有现有技术的 缺点。本发明的目的特别地为提供方法，使用所述方法特别地，可获得防腐蚀基板，其为非 常耐腐蚀的，即使在机械负荷下或在长时间损坏后，并且其显示或包含非常有吸引力的视 觉外观，如通常至多使用电镀镀铬所获得的。本发明进一步的目的是使制备涂覆的基板，特 别是防腐蚀和/或有光泽的涂覆的基板的方法可行，其提供这种涂覆的基板使得没有水滴 或油迹，特征在于所有层的良好粘合，且特别是在技术简单和可靠的方法中通过外部保护 涂层或顶涂层的改进的粘合。因此，本发明的目的还是使制备涂覆的基板，特别是防腐蚀和 /或有光泽的涂覆的基板的方法可行，使用它获得具有外部保护涂层或顶涂层的显著改进 的粘合的涂覆的基板。最后，本发明的目的是提供基板，特别地，特征在于不太易于刮损的 防腐蚀和/或有光泽的涂覆的基板。
[0016] 根据本发明，该目的通过制备金属或非金属的金属涂覆的基板，特别是防腐蚀和/ 或有光泽的、金属或非金属的金属涂覆的基板方法完成，所述方法包括下列步骤：
[0017] a)提供至少一种基板，其具有至少区域性地可涂覆金属的至少一种表面；
[0018] c)应用至少一层金属复合保护层，其包含作为主要组分的选自铝、锰、镁、铬和锌 的至少一种第一金属或选自钢、不锈钢、镁合金、铬合金和铝合金的至少一种第一金属合 金，和分布在所述主要组分中作为次要组分的选自锆、钛和铪的至少一种第二金属和/或 至少一种氧化结合的第二金属，或者由所述主要组分和所述次要组分组成，其中方法步骤 c)包括下列子步骤：
[0019] i)通过气相沉积和/或溅射将至少一层金属层应用于所述基板的可涂覆表面，所 述金属层包含所述至少一种第一金属或由其组成或者包含所述至少一种第一金属合金或 由其组成；和
[0020] ii)使用包含所述第二金属的至少一种第一化合物的至少一种第一水性体系，特 别是酸性的第一水性体系，根据步骤i)处理所述金属层；
[0021] 使得将在该处理步骤期间，优选地第二金属的至少一种第一化合物和/或来源于 所述至少一种第一化合物的第二金属的至少一种第二化合物，特别是当与金属层接触时和 /或当迀移进入金属层时；和/或在该处理步骤期间，来源于至少一种第一化合物和/或第 二化合物的第二金属，特别是当与金属层接触时和/或当迀移进入金属层时，结合在形成 复合保护层的金属层中并且存在于复合保护层中，特别地以金属形式和/或以氧化结合形 式；
[0022] d)通过使用至少一种第二水性体系，特别是碱性的第二水性体系，处理所述复合 保护层，硅烷化所述来自步骤c)ii)的复合保护层以形成至少一层聚硅氧烷层，特别是直 接在所述复合保护层上；和
[0023] e)根据步骤d)应用至少一层漆层在所述聚硅氧烷层上，特别是直接在所述聚硅 氧烷层上；
[0024] 或者所述方法包括下列步骤：
[0025] a'）提供至少一种基板，其具有至少区域性地可涂覆金属的至少一种表面；
[0026] c'）通过气相沉积和/或溅射将至少一层金属层应用于所述基板的可涂覆表面， 所述金属层包含选自铝、锰、镁、铬和锌的至少一种第一金属或由其组成或者包含选自钢、 不锈钢、镁合金、铬合金和铝合金的至少一种第一金属合金或由其组成；
[0027] d'）通过使用至少一种第二水性体系，特别是碱性的第二水性体系，处理所述金属 层，硅烷化来自步骤c'）的金属层以形成至少一层聚硅氧烷层，特别是直接在所述金属层 上；和
[0028] e'）根据步骤d'）应用至少一层漆层在所述聚硅氧烷层上，特别是直接在所述聚 硅氧烷层上。
[0029] 至少一种第二金属和/或至少一种氧化结合的第二金属以分布形式或嵌入形式 存在于代表金属复合保护层中的第一主要组分的第一金属或第一金属合金中。在一个实施 方案中，第二金属和/或氧化结合的第二金属基本上均匀地分布在第一金属或第一金属合 金中。在另一实施方案中，至少一种第二金属和/或至少一种氧化结合的第二金属分布，特 别地，均匀分布于遍布第一金属或第一金属合金中的复合保护层的整个厚度。因此，还可将 金属复合保护层视为包含第一金属或第一金属合金的内部混合物，其中存在或嵌入了至少 一种第二金属和/或至少一种氧化结合的第二金属。
[0030] 使用本发明的方法，使用金属复合保护层获得金属涂覆的基板，因此其自身是高 度防腐蚀的，并且此外通过应用基板，只