無鉻表面處理鋅系鍍層鋼板的製作方法

2023-08-01 13:28:41 2

專利名稱：無鉻表面處理鋅系鍍層鋼板的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用陽離子系無鉻表面處理劑實施了表面處理的、無鉻表面處理過的鋅系鍍層鋼板，其耐腐蝕性、耐鹼性、耐溶劑性等的耐洗滌劑性、耐汗性、皮膜附著性、塗料附著性和印刷附著性等的附著性、耐溼變色性、耐結露性等的耐水性優異，並且加工性和滑動性也優異。
背景技術：
作為一般的對金屬材料表面的附著性優異、賦予金屬材料表面耐腐蝕性、耐指紋性等的技術，已知通過含有鉻酸、重鉻酸或它們的鹽作為主成分的處理液對金屬材料表面進行鉻酸鹽處理的方法，實施磷酸鹽處理的方法、實施有機樹脂皮膜處理的方法等，這些方法已經在實際中採用。以往在實際中採用的鉻酸鹽處理可以列舉出以下方法使鉻酸、鉻酸鹽等的含有鉻的處理液與該金屬材料表面接觸，析出鉻酸鹽皮膜，或者進行將其塗布並乾燥等操作，從而在金屬表面形成鉻酸鹽皮膜的方法。但在單獨形成這些無機系的鉻酸鹽皮膜時，皮膜質地硬且脆、潤滑性不足，所以會產生以下不良情況不僅皮膜會脫落，有損外觀，而且不能進行充分加工，在坯材上產生龜裂、破裂。此外還具有以下不良情況在操作時會附著上操作者的指紋，即使脫脂洗淨也殘留有該痕跡，有損外觀。於是，通常為了滿足高耐腐蝕性、耐指紋性、耐傷痕性、潤滑性、塗裝附著性等所有性能，進行以下2層處理在金屬材料表面形成鉻酸鹽皮膜，再在形成的鉻酸鹽皮膜上進而設置樹脂皮膜。作為僅通過1層處理就滿足所有性能的嘗試，研究了使鉻酸鹽和樹脂皮膜一次形成的樹脂鉻酸鹽，在專利文獻1中公開了在鋁-鋅鍍層鋼板的表面上塗布由特定的水分散系或水溶性樹脂與特定量的6價鉻配合而成的樹脂組合物的處理方法，在專利文獻2中公開了含有無機化合物的6價鉻離子或6價鉻離子和3價鉻離子、以及在特定的乳化聚合條件下聚合成的丙烯酸類乳液的金屬表面處理組合物。但上述鉻酸鹽處理，皮膜中含有的6價鉻具有慢慢析出的性質，在環境方面、安全方面存在問題。作為使用不具有鉻的、無鉻酸鹽的處理液的方法，在專利文獻3中公開了含有特定結構的酚醛樹脂系聚合體和酸性化合物的金屬材料表面處理用聚合體組合物和表面處理方法，專利文獻4中公開了含有具有種類不同且可以彼此反應的特定結構的反應性官能團的2種以上矽烷偶聯劑的、耐指紋性等優異的金屬表面處理劑和處理方法，專利文獻5中公開了含有特定結構的矽烷偶聯劑和特定結構的酚醛樹脂系聚合體的金屬表面處理劑和處理方法，在專利文獻6中公開了含有帶至少1個氮原子的環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、聚氨酯樹脂等有機高分子、和特定的多價陰離子的金屬表面處理劑、處理方法和處理金屬材料，專利文獻7公開了(1)含有特定結構的雙酚A環氧系樹脂的防鏽劑、(2)含有特定比例的酚醛系樹脂和其它的聚酯等特定樹脂的防鏽劑，以及使用(1)和O)的處理方法和處理金屬材料。
但這些不含有鉻的技術儘管耐腐蝕性、耐鹼性、耐溶劑性等耐洗滌劑性、皮膜附著性、塗料附著性和印刷附著性等附著性、耐溼變色性、耐結露性等耐水性優異，但尤其是不能滿足加工性和滑動性，所以要實用化依然存在問題。如上所述，現狀是，採用任一種方法都沒得到可以用作鉻酸鹽皮膜的代替品的表面處理劑，強烈要求開發出能夠綜合性滿足這些性質的表面處理劑和處理方法。現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1日本特公平ζ1-2672號公報
專利文獻2日本特公平:Γ-6070號公報
專利文獻3日本特開平:Γ-278410號公報
專利文獻4日本特開平〖—73775號公報
專利文獻5日本特開平9-M1576號公報
專利文獻6日本特開平10-1789號公報
專利文獻7日本特開平10-60233號公報

發明內容
發明要解決的課題本發明的目的是解決現有技術的上述問題，提供耐腐蝕性、耐鹼性、耐溶劑性等的耐洗滌劑性、耐汗性、皮膜附著性、塗料附著性和印刷附著性等的附著性、耐溼變色性、耐結露性等的耐水性優異、並且加工性和滑動性也優異的無鉻表面處理鋅系鍍層鋼板。解決課題的方法本發明人為了解決這些問題而進行了深入研究，結果發現，通過塗布含有造膜成分(C)、抑制成分(d)和水性介質的水系金屬表面處理劑並乾燥，來形成含有各成分的複合皮膜，可以得到耐腐蝕性、耐鹼性、耐溶劑性等的耐洗滌劑性、耐汗性、皮膜附著性、塗料附著性和印刷附著性等的附著性、耐溼變色性、耐結露性等的耐水性優異、並且加工性和滑動性也優異的無鉻表面處理鋅系鍍層鋼板，從而完成本發明。其中，所述造膜成分(c)以特定的比率含有有機矽化合物(C)和具有特定結構單元的水系聚氨酯樹脂(E)，所述有機矽化合物(C)在分子內具有2個以上特定的官能團和1個以上特定的親水性官能團，且具有特定分子量和特定結構，所述抑制成分(d)具有選自鈦和鋯中的至少1種金屬的氟金屬配合物(H)作為必需成分。S卩，本發明涉及一種表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，是通過塗布含有造膜成分(C)、抑制成分(d)和水性介質的水系金屬表面處理劑，並使其乾燥，從而形成了含有各成分的複合皮膜的鋅系鍍層鋼板，其中，所述造膜成分(C)中含有有機矽化合物(C)和聚醚聚氨酯樹脂(E)，所述有機矽化合物(C)是通過將分子中含有1個氨基的矽烷偶聯劑(A)與分子中含有1個縮水甘油基的矽烷偶聯劑(B)以固體成分質量比(A)/(B)為0. 50 0. 75的比例配合得到的，其分子內含有2個以上的下述通式[1]所示的官能團(a)和1個以上的選自羥基和氨基中的至少1種的親水性官能團(b)，所述羥基是與可在官能團(a)中含有的羥基分別開的羥基，所述有機矽化合物(C)的平均分子量為1000 10000，骨架中具有環狀矽氧烷鍵，
權利要求
1.一種表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，是通過塗布含有造膜成分(C)、抑制成分(d)和水性介質的水系金屬表面處理劑，並使其乾燥，從而形成了含有各成分的複合皮膜的鋅系鍍層鋼板，所述造膜成分(c)中含有有機矽化合物(C)和聚醚聚氨酯樹脂(E)，所述有機矽化合物(C)是通過將分子中含有1個氨基的矽烷偶聯劑(A)與分子中含有1個縮水甘油基的矽烷偶聯劑(B)以固體成分質量比(A)/(B)為0. 50 0. 75的比例配合得到的，其分子內含有2個以上的下述通式[1]所示的官能團(a)和1個以上的選自羥基和氨基中的至少1種的親水性官能團(b)，所述羥基是與可在官能團(a)中含有的羥基分別開的羥基，所述有機矽化合物(C)的平均分子量為1000 10000，其骨架中具有環狀矽氧烷鍵，
2.如權利要求1所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述有機矽化合物(C)中的環狀矽氧烷鍵和鏈狀矽氧烷鍵的存在比例為，由FT-IR反射法測得的、表示環狀矽氧烷鍵的1090 1 lOOcnT1的吸光度(Cl)與表示鏈狀矽氧烷鍵的1030 KMOcnT1的吸光度(C2)的比 C1/C2 為 1. 0 2. 0。
3.如權利要求1或2所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述聚醚聚氨酯樹脂(E)在分子中具有芳香環和/或碳原子數為4 6的脂環結構。
4.如權利要求1 3的任一項所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述聚醚聚氨酯樹脂(E)在分子中含有氨基，相對於該氨基的總量、季銨鹽的比例為摩爾比0. 7 1. 0。
5.如權利要求1 4的任一項所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述聚醚聚氨酯樹脂(E)在分子中具有下述通式[2]所示的結構單元(D)。
6.如權利要求1 5的任一項所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述造膜成分(c)還含有具有雙酚A骨架的陽離子性酚醛樹脂(F)，所述聚醚聚氨酯樹脂(E)與陽離子性酚醛樹脂(F)的固體成分質量比(F)/(E)為0. 010 0. 030。
7.如權利要求1 6的任一項所述的表面處理鋅鍍層鋼板，其特徵在於，所述抑制成分(d)還含有磷酸化合物(J)。
8.如權利要求7所述的表面處理鋅鍍層鋼板，其特徵在於，所述抑制成分(d)還含有釩(IV)化合物(K)。
9.如權利要求8所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，來自所述有機矽化合物(C)的矽(Si)與所述具有選自鈦和鋯中的至少1種金屬的氟金屬配合物(H)的金屬成分(M)的質量比(M)/(Si)為 0. 08 0. 20，所述有機矽化合物(C)與所述磷酸化合物(J)的固體成分質量比(J)/(C)為0.02 0. 11，所述有機矽化合物(C)與所述釩(IV)化合物⑷的固體成分質量比(K)/(C)為0. 02 0. 06。
10.如權利要求1 9的任一項所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述氟金屬配合物(H)的金屬成分(M)含有鈦(Mt)和鋯(Mz)這兩者，各金屬成分的質量比(Mt)/(Mz)為 0. 50 0. 80。
11.如權利要求1 10的任一項所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述抑制成分⑶還含有選自Mg、Co和W中的至少1種金屬成分。
12.如權利要求1 11的任一項所述的表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，所述水系金屬表面處理劑還含有聚乙烯蠟(L)，所述有機矽化合物(C)和聚乙烯蠟(L)的固體成分質量比(L)/(C)為 0. 05 0. 30。
13.—種表面處理鋅系鍍層鋼板，其特徵在於，是在鋅系鍍層鋼板表面上塗布權利要求1 12的任一項中記載的水系金屬表面處理劑，並在50 250°C的達到溫度下乾燥而成的，乾燥後的皮膜重量為0. 2 5. Og/m2。
全文摘要
通過塗布含有造膜成分(c)、具有選自鈦和鋯中的至少1種金屬的氟金屬配合物(H)作為必需成分的抑制成分(d)和水性介質的水系金屬表面處理劑並乾燥，來形成含有各成分的複合皮膜，可以得到耐洗滌劑性、耐汗性、皮膜附著性、附著性和耐水性優異、並且加工性和滑動性也優異的無鉻表面處理過的鋅系鍍層鋼板，其中，所述造膜成分(c)以特定的比率含有具有特定的分子量且骨架中具有環狀矽氧烷鍵的有機矽化合物(C)和具有特定結構單元的聚氨酯樹脂(E)，所述有機矽化合物(C)分子內具有2個以上特定的官能團和1個以上特定的親水性官能團。
文檔編號C23C22/44GK102575358SQ20108004648
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月20日 優先權日2009年10月20日
發明者森下敦司, 森陽一郎, 勝見俊之, 鈴木優貴 申請人:新日本制鐵株式會社