專利名稱：用于鎂合金的抗腐蝕、無鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂層的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于鎂或鎂合金所形成的產(chǎn)品上的有或無釩酸鹽的抗腐蝕、無鉻酸鹽、磷酸鹽-氟化物轉(zhuǎn)化涂層，和一種在涂敷過程中使用的涂層溶液。
鎂合金輕且堅(jiān)硬，但是由于鎂的活潑性，非常易受腐蝕的損壞。在所有的實(shí)際應(yīng)用中鎂合金需受到保護(hù)而不被腐蝕。一種對(duì)鎂合金普遍使用的、低價(jià)的、抗腐蝕處理是基于重鉻酸鹽的轉(zhuǎn)化涂層。雖然基于重鉻酸鹽的轉(zhuǎn)化涂層提供了好的抗腐蝕保護(hù)，但是它們基于的化合物(六價(jià)鉻)具有許多職業(yè)性曝露風(fēng)險(xiǎn)。需要無鉻酸鹽、抗腐蝕鎂轉(zhuǎn)化涂層以滿足工業(yè)需求。
在Joesten等人的美國(guó)專利5,683,522中展示了另一種保護(hù)鎂或鎂合金產(chǎn)品的處理，在此作為參考文獻(xiàn)。在這種處理中，油漆粘合和磷酸鎂、氟化鎂的抗腐蝕涂層用于由鎂合金形成的產(chǎn)品上。施用涂層的過程包括在含有磷酸鹽和氟化物離子的溶液中浸漬鎂合金產(chǎn)品。這種處理雖然提供阻擋膜和非常好的油漆粘合，但不包括電化學(xué)活性成分來抑制腐蝕。于2002年2月11日提出的、并在此作為參考文獻(xiàn)的共同未決的申請(qǐng)序列號(hào)10/073,688提出了一種改進(jìn)的對(duì)鎂的磷酸鹽-氟化物抗腐蝕涂層，及施用這種涂層方法。
本發(fā)明的目的是提供一種用于鎂和鎂合金產(chǎn)品的改進(jìn)的無鉻酸鹽抗腐蝕轉(zhuǎn)化涂層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種形成無鉻酸鹽抗腐蝕涂層的涂層溶液。
發(fā)明概述前述的目的通過本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，在有或無釩酸鹽下，在鎂或鎂合金底物上形成的無鉻酸鹽的、磷酸鹽-氟化物轉(zhuǎn)化涂層包括選自有機(jī)金屬膦酸的活性阻蝕劑。膦酸基與底物上的鎂金屬反應(yīng)，以形成不溶性鹽。依據(jù)本發(fā)明所使用的作為阻蝕劑的有機(jī)金屬膦酸優(yōu)選自直鏈或支鏈的氨烷基膦酸、直鏈或支鏈的烷基膦酸和三膦酸特別是次氮基三(亞甲基)三膦酸(NTMP)。當(dāng)阻蝕劑包含氨烷基膦酸時(shí)，胺基團(tuán)可以在涂層溶液中與釩酸鹽離子結(jié)合，以增加進(jìn)入轉(zhuǎn)化涂層的釩酸鹽結(jié)合性。
本發(fā)明中鎂-鎂合金轉(zhuǎn)化涂層的其它詳情、目的和由此獲得的優(yōu)點(diǎn)在下面詳細(xì)的描述中闡明。
詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明，用于在鎂或鎂合金底物上形成無鉻酸鹽、抗腐蝕涂層的溶液包括含有磷酸鹽和氟化物離子的溶液，和選自有機(jī)金屬膦酸的活性阻蝕劑。
本發(fā)明中的溶液可以任選包括釩酸鹽陰離子?；钚宰栉g劑選自直鏈或支鏈的氨烷基膦酸、直鏈或支鏈的烷基膦酸、三膦酸和它們的混合物。特別適合的三膦酸包括次氮基三(亞甲基)三膦酸(NTMP)。
如前面所述，無鉻酸鹽溶液包括磷酸鹽和氟化物離子。磷酸鹽和氟化物離子的量分別在1g/L-50g/L之間和1g/L-10g/L之間，優(yōu)選分別在10g/L-25g/L之間和3g/L-5g/L之間。在本發(fā)明中控制溶液的pH值是很重要的，這是通過溶液中磷酸鹽離子和氟化物離子的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選溶液的pH值在5-7之間。在形成適當(dāng)pH值的溶液時(shí)所使用的具體的磷酸鹽和氟化物化合物在2002年2月11日提出的共同未決的系列申請(qǐng)10/073,688中有詳細(xì)記載，并且這個(gè)共同未決的申請(qǐng)和其內(nèi)容在此引入作為參考。
根據(jù)本發(fā)明，溶液中阻蝕劑的量在1ppm-1wt％之間，優(yōu)選在10ppm-0.5wt％之間。阻蝕劑以有機(jī)金屬膦酸的形式存在。優(yōu)選的有機(jī)金屬膦酸包括直鏈的和支鏈的氨烷基膦酸、直鏈和支鏈的烷基膦酸和三膦酸。特別適合的三膦酸是次氮基三(亞甲基)三膦酸(NTMP)。
根據(jù)本發(fā)明，溶液可以包括釩酸鹽陰離子。對(duì)于本發(fā)明的溶液，釩酸鈉是適合的釩離子源。根據(jù)本發(fā)明，釩離子的量在約1.0g/l-5.0g/l之間。已發(fā)現(xiàn)釩酸鹽陰離子與氨烷基膦酸中的胺基團(tuán)結(jié)合可以增強(qiáng)釩酸鹽到轉(zhuǎn)化涂層的結(jié)合性，從而改善了涂層性能。另外，阻蝕劑中的膦酸基團(tuán)與鎂金屬底物起反應(yīng)形成可改善抗腐蝕性能的不溶性鹽。
優(yōu)選的無鉻酸鹽溶液包括量在10-25g/L之間的磷酸鹽離子、量在3g/L-5g/L之間的氟化物離子、量在1g/L-5g/L之間的釩酸鹽離子和量在10ppm-0.5wt％之間的阻蝕劑。
根據(jù)本發(fā)明，具有轉(zhuǎn)化涂層的鎂或鎂合金底物主要包含磷酸鎂和氟化鎂?？烧J(rèn)為氨烷基膦酸將形成作為轉(zhuǎn)化涂層一部分的不溶性鎂鹽。這種成分將增加釩與轉(zhuǎn)化涂層的相互作用，因而增加了涂層中釩的含量，釩也作為阻蝕劑使用顯然，本發(fā)明不局限于在此描述和展示的例子，這些只不過說明實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，而且這些例子在部件的形式、大小、排列和操作的細(xì)節(jié)上允許改動(dòng)。本發(fā)明的目的就是要包含在權(quán)利要求書所聲明的它的精神和范圍內(nèi)的所有此類改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于在鎂或鎂合金形成的產(chǎn)品上形成無鉻酸鹽、抗腐蝕涂層的溶液，包括含有磷酸鹽和氟化物離子的溶液；和選自有機(jī)金屬膦酸的活性阻蝕劑。
2.如權(quán)利要求1所述的溶液，其中有機(jī)金屬膦酸選自直鏈氨烷基膦酸、支鏈氨烷基膦酸、直鏈烷基膦酸、支鏈烷基膦酸、三膦酸和它們的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的溶液，其中三膦酸包括次氮基三(亞甲基)三膦酸(NTMP)。
4.如權(quán)利要求1所述的溶液，其中溶液包含釩酸鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的溶液，其中溶液包括1ppm-1wt％之間的阻蝕劑，優(yōu)選為10ppm-0.5wt％之間。
6.如權(quán)利要求5所述的溶液，其中磷酸鹽離子的量在1g/L-50g/L之間，優(yōu)選在10g/L-25g/L之間，和氟化物離子的量在1g/L-10g/L之間，優(yōu)選在3g/L-5g/L之間。
7.一種在鎂或鎂合金底物上制備抗腐蝕、無鉻酸鹽涂層的方法，包括用權(quán)利要求1-6的溶液處理底物，其中膦酸基團(tuán)與鎂金屬反應(yīng)形成不溶性鹽。
8.一種制品，包括具有用權(quán)利要求7的方法制備的抗腐蝕涂層的鎂或鎂合金底物。
全文摘要
一種在鎂或鎂合金底物上形成的有或無釩酸鹽、無鉻酸鹽、磷酸鹽－氟化物轉(zhuǎn)化涂層，包括一種選自有機(jī)金屬膦酸的活性阻蝕劑。膦酸基團(tuán)與鎂金屬底物反應(yīng)形成不溶性鹽。
文檔編號(hào)C23C22/36GK1572904SQ20041007146
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者X·唐, M·雅沃羅夫斯基, K·哈默施密德特 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司