不含铬、磷和氟化物的钝化和有机薄膜涂料的制作方法
【专利说明】不含铭、磯和氣化物的钟化和有机薄膜涂料 WW] 背景 薄膜有机纯化在工业上用于向金属提供腐蚀防护。传统的制剂包括铭；虽然运些制剂 可具有优良的纯化性质，但它们也可能具有差的涂料附着力和有害的环境影响的缺点。其 它的传统成分，例如氣化物和憐可用于代替铭，但是也可能具有负面的环境和/或生态影 响。本发明设及不含铭、不含氣化物和不含憐的纯化和薄有机膜涂料的新型制剂，其可在金 属材料表面上提供良好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，本发明设及可用于纯化金属表面的涂料组合物，其包含水 和：氨基硅烷；环氧硅烷；过渡金属化合物；和聚合树脂，其中所述涂料不含铭、不含氣化物 且不含憐。在一些实施方案中，氨基硅烷存在的量为所述涂料组合物的约0. 5重量％-约5 重量％ ;环氧硅烷存在的量为涂料组合物的约2重量％-约25重量％ ;过渡金属化合物存在 的量为涂料组合物的约0.05重量％-约5重量％;和/或聚合树脂存在的量为涂料组合物 的约1重量％-约30重量％。
[0003] 在一些实施方案中，涂料组合物还包括原娃酸乙醋。在一些实施方案中，过渡金属 包括Zr(N03) 4、Ce(N03) 3、TiO(N03)2、（畑4)zCe(N03) 6和 / 或Mn(NO3)2。
[0004] 在某些实施方案中，当W小于约2化的膜厚度涂敷时，或当W小于约I. 2化的膜 厚度涂敷时，涂料组合物向金属表面提供耐腐蚀性。在一些实施方案中，当在约40°C-约 150°C的峰值金属溫度下涂敷时，涂料组合物向金属表面提供耐腐蚀性。 阳0化]根据一些实施方案，纯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：氨基硅烷；环氧硅烷；过渡金属化合物；和聚合树脂，其中所述涂料 不含铭、不含氣化物且不含憐。
[0006] 发明详述 本发明的组合物和方法设及不含铭、不含氣化物且不含憐的纯化和有机薄膜涂料。组 分的独特组合可允许本发明的涂料在金属材料的表面上提供腐蚀防护保护和改善的涂料 附着力，同时还是环境和生态友好的。此外，本发明的一些实施方案的涂料可在与当前技术 相比更低的峰值金属表面溫度和/或更小的膜厚度下涂敷，同时还提供期望水平的腐蚀防 护和涂料附着力。峰值金属溫度或PMT，应理解为在涂布线中干燥/固化过程期间通过金属 基底获得的平均最大溫度。
[0007] 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物可包括W下的一个或多个：氨基硅烷、环 氧硅烷、过渡金属化合物和/或聚合树脂。涂料组合物和单独的组分在W下更详细地描述。 阳00引氨基硅烷 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物包括一种或多种氨基硅烷。适合的氨基硅烷 可包括，例如，单氨基硅烷、双氨基硅烷和/或氨基官能低聚硅烷。在一些实施方案中，适合 的氨基硅烷包括3-(=甲氧基甲娃烷基）丙胺和/或它的低聚物、具有反应性伯胺和可水 解的无机甲氧基娃基的双官能有机硅烷，例如Dynasylan?AMMO,双氨基官能的低聚硅氧烷 例如Dynasylan^Hy化OSil2776 (二氨基烷氧基硅烷和甲基烷氧基硅烷的共缩聚物），和/ 或具有反应性伯氨基和可水解乙氧基甲娃烷基的双官能硅烷，例如Dynasylan?AMEO。
[0009] 在一些实施方案中，涂料组合物包括一种或多种氨基硅烷，其量为所述涂料组合 物的约0. 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. 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％。
[0010] 环氧硅烷 在一些实施方案中，本发明的涂料组合物包括一种或多种环氧硅烷。适合的环氧硅烷 可包括例如甲氧基甲娃烷基、乙氧基甲娃烷基和/或环氧官能低聚硅烷。在一些实施方案 中，适合的环氧硅烷包括3-(2, 3-环氧丙氧基）丙基]=甲氧基硅烷和/或它的低聚物，具 有反应性有机环氧化物和可水解无机甲氧基甲娃烷基的双官能有机硅烷，例如Dynasylan? GLYM0,基于水作为溶剂的有机娃化合物，例如Dynasylan?Hy化OSil2926 (乙氧基烷氧基 硅烷的产物），和/或具有反应性有机环氧化物和可水解无机=乙氧基甲娃烷基的双官能 有机硅烷，例如DynasyIan?GLYE0。
[0011] 在一些实施方案中，涂料组合物包括一种或多种环氧硅烷，其量为所述涂料组合 物的约0. 1重量％-约50重量％ ;所述涂料组合物的约0. 2重量％-约45重量％ ;所述涂料 组合物的约0. 5重量％-约40重量％ ;所述涂料组合物的约0. 5重量％-约35重量％ ;所述 涂料组合物的约1重量％-约30重量％ ;所述涂料组合物的约2重量％-约25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. 5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12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％ ;所述涂料组合物的约35重量％ ;所述 涂料组合物的约40重量％ ;所述涂料组合物的约45重量％ ;或所述涂料组合物的约50重 量％。
[0012] 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金属化合物。适合的金属包 括Zr、Ti、Ce、Mn等、它们相关的盐和化合物、和它们的组合。在一些实施方案中，适合的实 例包括Zr(N03) 4、Ce(N03) 3、TiO(N03)2、（畑4)zCe(N03) 6和 / 或Mn(NO3)2。
[0013] 在一些实施方案中，涂料组合物包括一种或多种过渡金属化合物，其量为所述涂 料组合物的约0.Ol重量％-约20重量％ ;所述涂料组合物的约0.Ol重量％-约15重量％ ; 所述涂料组合物的约0.Ol重量％-约10重量％ ;所述涂料组合物的约0. 02重量％-约8重 量％ ;所述涂料组合物的约0. 03重量％-约7重量％ ;所述涂料组合物的约0. 04重量％-约 6重量％ ;所述涂料组合物的约0. 05重量％-约5重量％ ;所述涂料组合物的约0.Ol重量％ ; 所述涂料组合物的约0. 02重量％ ;所述涂料组合物的约0. 03重量％ ;所述涂料组合物的约 0. 04重量％ ;所述涂料组合物的约0. 05重量％ ;所述涂料组合物的约0. 06重量％ ;所述涂料 组合物的约0. 07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. 3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. 5 重量％ ;所述涂料组合物的约0. 6重量％ ;所述涂料