CN101208460A - 化学转化处理方法、化学转化处理剂以及化学转化处理构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学转化处理方法，所述化学转化处理方法能够在任何金属结构物的表面上形成可获得充分的基材覆盖性、涂膜附着性以及耐蚀性的化学转化处理皮膜。所述化学转化处理方法是利用化学转化处理剂对金属结构物加以处理，从而形成化学转化皮膜的化学转化处理方法；所述化学转化处理剂包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷，所述锆的含量按金属换算为100ppm以上、700ppm以下，所述含有氨基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为50ppm以上、500ppm以下，所述氟相对于所述锆的摩尔比为3.5以上、7.0以下，所述化学转化处理剂的pH值为2.8以上、4.5以下。

Description

化学转化处理方法、化学转化处理剂以及化学转化处理构件
技术领域
本发明涉及一种化学转化处理方法，特别是涉及适于一般工业产品、尤其是汽车车体的涂装前处理的化学转化处理方法；本发明还涉及一种可以在所述化学转化处理方法中使用的化学转化处理剂以及利用所述化学转化处理方法形成的化学转化处理构件。
背景技术
一直以来，汽车车体都是以铁裸材、镀锌钢板等软钢板或者铝等金属结构物为基础而构建的。其表面处理技术例如有磷酸锌处理技术，所述磷酸锌处理技术是通过使磷酸锌皮膜在材料表面析出，而确保涂装的耐蚀性以及附着性(参照专利文献1)。
而近来，随着汽车车体的轻型化，用于车体的金属结构物的材料变得多种多样，特别是高强度钢板的应用正在急速增加。对金属结构物所要求的强度、延伸率等特性视金属结构物所适用的车身部位不同而不一样，举例来说，强度有270Mpa级别到1500MPa级别以上的各种类型。此外，在所述强度范围内，通常将440MPa以上的钢板称作高强度钢板，将小于440MPa的钢板称作软钢板。
随着此类金属结构物材料的多样化，对应于所需要的金属结构物的特性，金属结构物的组成或制法也有所不同。特别是随着硅(Si)成分含量的增加，材料表面的蚀刻性变差，对于一直以来的磷酸锌处理技术会产生磷酸锌皮膜的析出性不均匀的问题，难以确保涂膜的耐蚀性或者附着性。而且对于强度超过1000MPa的超高强度钢板，因使用通常的冷冲压(cold stamping)制法时成型尺寸的精度不良，所以在成型后进行感应淬火(induction hardening)等加热淬火，或者在成型时使用进行加热的热冲压制法等，因此更难确保涂膜的附着性或者耐蚀性。
因此，所属领域技术人员正在研究一种析出非晶体皮膜类的表面处理技术。举例来说，专利文献2中公开了包括以下构成的化学转化处理方法。
即，所述化学转化处理方法是利用化学转化处理剂对金属结构物加以处理，从而形成化学转化皮膜的化学转化处理方法，所述化学转化处理剂包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷。
根据所述化学转化处理方法，通过使锆作为化学转化皮膜的成膜的成分、氟作为金属结构物的蚀刻剂，发挥各自的作用，可以提高金属结构物的耐蚀性或者附着性。并且，通过使含有氨基的烷氧基硅烷对化学转化皮膜以及其后形成的涂膜两者产生作用，可以提高化学转化皮膜与涂膜之间的附着性。
【专利文献1】日本专利特开平10-204649号公报
【专利文献2】日本专利特开2004-218070号公报
但是，在专利文献2的锆石皮膜类的表面处理方法中，并没有研究例如对高强度钢板的表面处理。
如上所述，至今并没有确立一种如下的化学转化处理方法，所述化学转化处理方法能够在例如包括高强度钢板在内的任何金属结构物上形成可获得充分的基材覆盖性、涂膜附着性以及耐蚀性的化学转化处理皮膜。因此，在由这些材料构成的例如汽车车体或者汽车零件等中，确立上述化学转化处理方法是非常有益的。
本发明是鉴于以上课题开发而成的，其目的在于提供一种化学转化处理方法，所述化学转化处理方法能够在任何金属结构物的表面上形成可获得充分的基材覆盖性、涂膜附着性以及耐蚀性的化学转化处理皮膜；本发明还提供一种可以在所述化学转化处理方法中使用的化学转化处理剂以及利用所述化学转化处理方法形成的化学转化处理构件。
发明内容
本发明者等人鉴于所述课题进行了精心研究。结果发现，通过使用如下特定的化学转化处理剂，可以解决所述课题，所述化学转化处理剂除了包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷以外，还进一步包含含有羟基的烷氧基硅烷，从而完成本发明。更具体来说，本发明提供以下内容。
(1)一种化学转化处理方法，是利用化学转化处理剂对金属结构物加以处理，从而形成化学转化皮膜的化学转化处理方法，其特征在于：所述化学转化处理剂包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷；在所述化学转化处理剂中，所述锆的含量按金属换算为100ppm以上、700ppm以下，所述含有氨基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为50ppm以上、500ppm以下，所述氟相对于所述锆的摩尔比为3.5以上、7.0以下，所述化学转化处理剂的pH值为2.8以上、4.5以下。
(2)根据(1)所述的化学转化处理方法，其特征在于：所述化学转化处理剂中的所述含有羟基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为10ppm以上、100ppm以下。
(3)根据(1)或(2)所述的化学转化处理方法，其中，所述含有羟基的烷氧基硅烷以下述通式(1)表示。式中，R1表示碳数为1～4的烷基，可以相同也可以不同。R2表示碳数为1～6的亚烷基。Y表示葡糖酰胺基或者由式R3R4N-表示的氨基。R3表示碳数为1～6的羟烷基或者碳数为1～6的烷基。R4表示碳数为1～6的羟烷基。
[化1]
Figure S2006800233607D00031
(4)一种化学转化处理构件，是利用(1)至(3)中任一项所述的化学转化处理方法而形成了化学转化皮膜的化学转化处理构件。
(5)一种化学转化处理剂，其是包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷的化学转化处理剂，其特征在于：所述锆的含量按金属换算为100ppm以上、700ppm以下，所述含有氨基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为50ppm以上、500ppm以下，所述含有羟基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为10ppm以上、100ppm以下，所述氟相对于所述锆的摩尔比为3.5以上、7.0以下，所述化学转化处理剂的pH值为2.8以上、4.5以下。
本发明可以提供一种化学转化处理方法，所述化学转化处理方法能够在例如冷轧钢板(软钢板、高强度钢板)、热轧钢板(软钢板、高强度钢板)、镀锌钢板、镀铝钢板等钢板；铝板等任何金属结构物表面上，形成可获得充分的基材覆盖性、涂膜附着性以及耐蚀性的化学转化处理皮膜；本发明还提供一种可以在所述化学转化处理方法中使用的化学转化处理剂以及利用所述化学转化处理方法形成的化学转化处理构件。
因此，依照本发明还可以对应金属结构物组成的多样化，所以可以提供具备所需特性的化学转化处理构件，所述化学转化处理构件能确保充分的皮膜量，并且可同时获得充分的基材覆盖性以及涂膜附着性。此外，在材料边缘部也可以容易地形成皮膜，而且可以防止以前因成形时镀层破裂、损伤等在暴露铁基材的部分产生令人担心的红锈。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式加以说明。
<化学转化处理剂>
本发明是一种利用化学转化处理剂对金属结构物加以处理，从而形成化学转化皮膜的化学转化处理方法，所述化学转化处理剂包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷。
[锆成分]
所述化学转化处理剂中包含的锆是形成化学转化皮膜的成分。通过在金属结构物上形成含有锆的化学转化皮膜，可以提高基材的耐蚀性或者耐磨性。
利用本发明中所使用的包含锆的化学转化处理剂对金属结构物进行表面处理时，构成金属结构物的金属发生溶解反应，在化学转化处理剂中溶出的金属离子夺去ZrF6 2-中的氟，而且界面的pH值上升，由此生成锆的氢氧化物或者氧化物。而后，一般认为所述锆的氢氧化物或者氧化物会在金属结构物的表面析出。本发明中所使用的化学转化处理剂为反应型化学转化处理剂，因此也可以用在具有复杂形状的金属结构物的浸渍处理中。而且，因为通过化学反应可以获得在金属结构物上牢固附着的化学转化皮膜，所以也可以在处理后进行水洗。
锆的供给源并没有特别限制，例如可以是：K2ZrF6等碱金属氟锆酸盐、(NH4)2ZrF6等氟锆酸盐、H2ZrF6等可溶性氟锆酸盐、氟化锆、氧化锆、硝酸氧锆、碳酸锆等。
[锆的含量]
本发明中所使用的化学转化处理剂中所包含的锆的含量按金属换算处于100ppm以上、700ppm以下的范围内。如果含量小于100ppm，则在金属结构物上无法获得充分的皮膜量，另一方面，如果含量超过700ppm，也得不到更好的效果，不利于经济方面。此含量按金属换算更优选200ppm以上、550ppm以下。
[氟成分]
本发明中所使用的化学转化处理剂中所包含的氟用作金属结构物的蚀刻剂以及锆的络合剂。氟的供给源并没有特别限制，例如可以是：氢氟酸、氟化铵、氟硼酸、氟化氢铵、氟化钠、氟化氢钠等氟化物。此外，也可以将络合氟化物作为供给源，例如可以是六氟硅酸盐，具体来说可以是：氟硅酸、氟硅酸锌、氟硅酸锰、氟硅酸镁、氟硅酸镍、氟硅酸铁、氟硅酸钙等。
[氟成分的含量]
本发明中所使用的化学转化处理剂中所包含的氟的含量，以氟相对于锆的摩尔比计，处于3.5以上、7.0以下的范围内。如果氟相对于锆的摩尔比小于3.5，则出现溶液不稳定、产生沉淀的情形；另一方面，如果超过7.0，则会由于以锆氟络合物的形态实现稳定化，且出现蚀刻力降低、无法充分形成皮膜而成为问题。所述摩尔比更优选3.8以上、7.0以下。
[含有氨基的烷氧基硅烷]
本发明中所使用的化学转化处理剂中所包含的含有氨基的烷氧基硅烷是如下化合物：分子中具有至少一个烷基链，至少其中的一个烷基链具有至少一个氨基，并且键结在硅的剩余键上的官能团为烷氧基。含有氨基的烷氧基硅烷对化学转化皮膜与其后形成的涂膜两者产生作用，因此可以提高化学转化皮膜与涂膜的附着性。
所述提高附着性的效果是由如下方式产生的：烷氧基水解生成的硅醇以共价键的方式，吸附在金属结构物的表面及锆皮膜的表面。
此外，一般认为化学转化皮膜中包含的含有氨基的烷氧基硅烷，不仅与金属结构物形成化学键，还与其后形成的涂膜形成化学键，所以具有提高相互之间的附着性的作用。
含有氨基的烷氧基硅烷并没有特别限制，例如可以是：N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基硅烷基-N-(1，3-二甲基-亚丁基)丙胺、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-双[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]乙二胺、3-氨丙基三氯硅烷等众所周知的烷氧基硅烷等。此外，也可以直接使用市售的含有氨基的烷氧基硅烷，例如有：KBM-602、KBM-603、KBE-603、KBM-903、KBE-9103、KBM-573(信越化学工业公司制造)，XS1003(Chisso公司制造)等。所述含有氨基的烷氧基硅烷中，优选N-2(氨乙基)3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS-L)、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS-L)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS-S)、3-氨丙基三甲氧基硅烷。
[含有氨基的烷氧基硅烷的含量]
本发明中所使用的化学转化处理剂中包含的含有氨基的烷氧基硅烷的含量，以固体成分浓度计，优选处于50ppm以上、500ppm以下的范围内。如果含量小于50ppm，则会出现无法获得充分的涂膜附着性的情形。另一方面，即使含量超过500ppm也得不到更好的效果，不利于经济方面。所述含量以固体成分浓度计，更优选处于100ppm以上、300ppm以下的范围，进一步优选处于150ppm以上、250ppm以下的范围。
[含有羟基的烷氧基硅烷]
本发明中所使用的化学转化处理剂中包含的含有羟基的烷氧基硅烷是如下化合物：分子中具有至少一个烷基链，至少其中的一个烷基链具有至少一个羟基，并且键结在硅的剩余键上的官能团为烷氧基。含有羟基的烷氧基硅烷对化学转化皮膜与其后形成的涂膜两者产生作用，因此可以提高化学转化皮膜与涂膜的附着性。
所述提高附着性的效果是由如下方式产生的：烷氧基水解生成的硅醇以共价键的方式，吸附在金属结构物的表面及锆皮膜的表面。
此外，一般认为化学转化皮膜中包含的含有羟基的烷氧基硅烷，不仅与金属结构物形成化学键，还与其后形成的涂膜形成化学键，所以具有提高相互之间的附着性的作用。含有羟基的烷氧基硅烷对于由阳离子电沉积涂料形成的涂膜，尤其能够发挥提高附着性的效果。
另外，本发明中所使用的化学转化处理剂中包含的含有羟基的烷氧基硅烷优选含有氮(例如氨基或者酰胺基等)。
此外，本发明中所使用的化学转化处理剂中包含的含有羟基的烷氧基硅烷可以由下述通式(1)表示。
[化2]
Figure S2006800233607D00071
(式中R1表示碳数为1～4的烷基，可以相同也可以不同。R2表示碳数为1～6的亚烷基。Y表示葡糖酰胺基或者由式R3R4N-表示的氨基。R3表示碳数为1～6的羟烷基或者碳数为1～6的烷基。R4表示碳数为1～6的羟烷基。)
含有羟基的烷氧基硅烷并没有特别限制，例如可以是：双(2-羟乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(羟乙基)-N-甲基氨丙基三甲氧基硅烷以及N-(3-三乙氧基硅烷基丙基)葡糖酰胺等。
[含有羟基的烷氧基硅烷的含量]
本发明中所使用的化学转化处理剂中包含的含有羟基的烷氧基硅烷的含量，以固体成分浓度计，优选处于10ppm以上、100ppm以下的范围内。如果含量小于10ppm，则有无法获得充分的涂膜附着性的情形。另一方面，如果含量超过100ppm，也得不到更好的效果，不利于经济方面。所述含量以固体成分浓度计，更优选处于20ppm以上、80ppm以下的范围，进一步优选处于40ppm以上、60ppm以下的范围。
[化学转化处理剂的pH值]
本发明中所使用的化学转化处理剂的pH值优选2.8以上、4.5以下。如果pH值小于2.8，则会出现蚀刻过度、无法形成足够的皮膜，或者形成的皮膜不均匀，给涂装外观带来不良影响。另一方面，如果超过4.5，则蚀刻不充分，无法获得良好的皮膜。所述pH值更优选处于2.8以上、4.2以下的范围，进一步优选处于2.8以上、3.7以下的范围。
另外，可以使用硝酸、硫酸等酸性化合物以及氢氧化钠、氢氧化钾、氨等碱性化合物来调整化学转化处理剂的pH值。
[附着性以及耐蚀性赋予剂]
本发明中所使用的化学转化处理剂优选进一步含有如下附着性以及耐蚀性赋予剂，所述附着性以及耐蚀性赋予剂是选自由铁离子、镁离子、锌离子、钙离子、铝离子、镓离子、铟离子以及铜离子所组成的群组中的至少一种离子。在本发明中，可以通过含有附着性以及耐蚀性赋予剂，而获得具有更好的附着性以及耐蚀性的化学转化皮膜。
[附着性以及耐蚀性赋予剂的含量]
在本发明中所使用的化学转化处理剂中任意添加的附着性以及耐蚀性赋予剂的含量，优选处于1ppm以上、5000ppm以下的范围内。如果调配量小于1ppm，则无法获得充分的附着性以及耐蚀性赋予效果，故不优选。另一方面，如果含量超过5000ppm，也得不到更好的效果，不利于经济方面，此外，还会有涂装后的附着性降低的情形。更优选25ppm以上、1000ppm以下的范围。
[其他成分]
本发明中所使用的化学转化处理剂除含有上述成分外，视需要也可以并用任意成分。可以使用的成分例如有二氧化硅等。通过添加此类成分，可以提高涂装后的耐蚀性。
此外，化学转化处理剂优选基本上不含磷酸根离子的化学转化处理剂。实质上不含磷酸根离子的意思是，所含的磷酸根离子不足以作为化学转化处理剂中的成分发挥作用。通过使用实质上不含磷酸根离子的化学转化处理剂，可以不使用实际上造成环境负担的磷，而且可以防止产生在使用磷酸锌类处理剂时所产生的磷酸铁、磷酸锌等之类的沉淀物。
<化学转化处理方法>
本发明的化学转化处理方法并没有特别限制，可以通过如下方式进行：以通常的处理条件，使化学转化处理剂与金属结构物的表面相接触。例如可以是：浸渍法、喷涂法、辊涂法等。
[化学转化处理条件]
化学转化处理时的处理温度优选处于20℃以上、70℃以下的范围内。如果是20℃以下，则可能无法形成足够的皮膜，而且有在夏季时必须调整温度等不便之处，即使把温度设为70℃以上，也没有特别的效果，只是不利于经济方面而已。所述处理温度更优选处于30℃以上、50℃以下的范围。
化学转化处理的化学转化时间优选处于5秒以上、1100秒以下的范围内。如果是5秒以下，则有得不到足够皮膜量的问题；如果是1100秒以上，则即使皮膜量进一步增加也得不到相应的效果，所以是无意义的。所述化学转化时间更优选处于30秒以上、120秒以下的范围。
与一直以来实际应用的利用磷酸锌类化学转化处理剂所进行的处理相比较，本发明的化学转化处理方法可以不进行表面调整处理。因此，能够通过更少的工序进行金属结构物的化学转化处理。
[金属结构物]
本发明的化学转化处理方法中所使用的金属结构物并没有特别限制，例如可以是钢板、铝板等。钢板包括冷轧钢板或者热轧钢板以及软钢板或者高强度钢板中的任一种钢板，并没有特别限制，例如可以是：铁类基材、铝类基材以及锌类基材等。铁类基材是指包含铁以及/或者铁的合金的基材，铝基材是指包含铝以及/或者铝的合金的基材，锌类基材是指包含锌以及/或者锌的合金的基材。
特别是在本发明中，对于一直被视为课题的例如热冲压后的镀铝钢板等，也可以充分确保锆石皮膜量，对于镀铝钢板等金属结构物也可以获得充分的涂装附着性。
此外，本发明的化学转化处理方法也可以同时应用于包含铁类基材、铝类基材以及锌类基材等多种金属基材的金属结构物。汽车车体或者汽车零件等是由铁、锌、铝等各种金属结构物构成的，而根据本发明的化学转化处理方法，一次性就可以对所述汽车车体或者汽车零件等进行良好的化学转化处理。
用作本发明的金属结构物的铁类基材并没有特别限制，例如可以是：冷轧钢板、热轧钢板等。此外，铝类基材也没有特别限制，例如可以是：5000系铝合金，6000系铝合金，铝类的电镀、热浸镀、蒸镀等的镀铝钢板等。此外，对于锌类基材也没有特别限制，例如可以是：镀锌钢板、镀锌-镍钢板、镀锌-铁钢板、镀锌-铬钢板、镀锌-铝钢板、镀锌-钛钢板、镀锌-镁钢板、镀锌-锰钢板等锌类的电镀、热浸镀、蒸镀钢板等镀锌或者锌系合金的钢板等。高强度钢板根据强度或者制法的不同有各种等级，例如有：JSC440J、440P、440W、590R、590T、590Y、780T、780Y、980Y、1180Y等。
[化学转化皮膜的平均皮膜量]
利用本发明的化学转化处理方法获得的化学转化皮膜的平均皮膜量，以化学转化处理剂中包含的金属的总量计，优选处于0.1mg/m2以上、500mg/m2以下的范围内。如果小于0.1mg/m2，则有得不到均匀的化学转化皮膜，且得不到良好的附着性的情形，因此不优选。另一方面，如果平均皮膜量超过500mg/m2，也得不到更好的效果，不利于经济方面。所述平均皮膜量更优选5mg/m2以上、150mg/m2以下的范围。
特别是在本发明的化学转化处理方法中，对于一直被视为课题的例如热冲压后的镀铝钢板等，也可以充分确保锆石皮膜量，对于镀铝钢板等金属结构物也可以获得充分的涂装附着性。因此，当对于包含包括镀铝钢板等的多种金属基材的金属结构物同时实施化学转化处理时，也可以获得充分的涂装附着性。根据本发明的化学转化处理方法，对于例如镀铝钢板，也可以确保化学转化皮膜的平均皮膜量为10mg/m2以上。
[其后形成的涂膜]
在利用本发明的化学转化处理方法形成化学转化皮膜后，作为在化学转化皮膜上形成的涂膜，例如可以是由阳离子电沉积涂料、溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料等一直以来众所周知的涂料所形成的涂膜。
所述涂料中，优选使用阳离子电沉积涂料来形成其后的涂膜。这是因为阳离子电沉积涂料包含如下树脂，所述树脂具有与氨基以及羟基具有反应性或者相容性的官能团，因此通过化学转化处理剂中包含的含有氨基的烷氧基硅烷以及含有羟基的烷氧基硅烷的作用，可以进一步提高电沉积涂膜与化学转化皮膜的附着性。阳离子电沉积涂料并没有特别限制，例如可以是：包含胺化环氧树脂、胺化丙烯酸树脂、锍化环氧树脂等的众所周知的阳离子电沉积涂料。
[金属结构物的前期处理]
对于本发明的金属结构物，优选在实施上述化学转化处理前，对金属结构物表面进行脱脂处理后进行水洗处理。脱脂处理是为了除去附着在金属结构物表面上的油分或者污垢所进行的处理，利用无磷、无氮脱脂清洗液等脱脂剂，通常在30℃～55℃进行数分钟左右的浸渍处理。根据需要，也可以在脱脂处理前进行预脱脂处理。此外，脱脂处理后的水洗处理是为了用水清洗脱脂剂，使用大量的水洗用水进行至少一次以上的喷射处理。
[化学转化处理构件的后期处理]
利用本发明的化学转化处理方法而形成了化学转化皮膜的化学转化处理构件，优选于其后实施的形成涂膜之前进行水洗处理。为了不给其后的各种涂装后的附着性、耐蚀性等带来不良影响，应至少实施一次以上的化学转化处理后的水洗处理。此时，适合用精制水实施最后的水洗。所述化学转化处理后的水洗处理可以是喷射水洗或者浸渍水洗中的任何方法，也可以将此等方法组合以进行水洗。在化学转化处理后实施水洗处理后，视需要按照众所周知的方法进行干燥，然后通过各种涂装来形成涂膜。
[实施例]
接着，列举实施例以及比较例对本发明加以更具体的说明，但本发明并非仅限于这些实施例。另外，在没有特别说明的情况下，调配量表示质量份。
<实施例1>
准备市售的冷轧钢板(SPCC-SD，Nippon Testpanel公司制造，70mm×150mm×0.8mm)、镀锌钢板(GA，Nippon Testpanel公司制造，70mm×150mm×0.8mm)、6K21汽车用铝板(AL，神户制钢公司制造，70mm×150mm×0.8mm)、高强度钢板(JSC590R，新日本制铁公司制造，70mm×150mm×0.8mm)、高强度钢板(JSC780T，新日本制铁公司制造，70mm×150mm×0.8mm)以及高强度钢板(JSC1180Y，新日本制铁公司制造，70mm×150mm×2.3mm)，作为金属结构物。
[化学转化处理前的金属结构物的前期处理]
[脱脂处理]
具体来说，在含有作为碱性脱脂处理剂“Surf Cleaner SD250(商品名)”(Nippon Paint公司制造)的“A剂”1.5质量％以及“B剂”0.9质量％的水溶液中浸渍上述金属结构物，在43℃进行2分钟脱脂处理。
[脱脂处理后的水洗处理]
进行脱脂处理后，在水洗槽中浸渍清洗后，使用自来水进行约30秒钟的喷射清洗。
[化学转化处理]
使用硝酸锆(日本轻金属公司制造)作为锆，使用氟化氢(和光纯药公司制造)作为氟，使用“KBM-603(商品名)”(N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷：信越化学工业公司制造)作为含有氨基的烷氧基硅烷，使用“SIB1140.0(商品名)”(双(2-羟乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷，GELEST公司制造)作为含有羟基的烷氧基硅烷，制备各成分浓度如下所述的化学转化处理剂：锆浓度为500ppm，氟浓度为420ppm，作为固体成分的含有氨基的烷氧基硅烷浓度为200ppm，作为固体成分的含有羟基的烷氧基硅烷浓度为50ppm。使用氢氧化钠水溶液将所述化学转化处理剂的pH值调整为2.8。将化学转化处理剂的温度调整为40℃，然后对金属结构物进行60秒钟的浸渍处理。
[化学转化处理后的水洗处理]
使用自来水，对实施了化学转化处理后的各个金属结构物实施30秒钟的喷射处理。然后，使用离子交换水进行10秒钟的喷射处理。
[电沉积涂装]
对化学转化处理后实施了水洗处理的处于潮湿状态的各个金属结构物，涂布阳离子电沉积涂料“POWERNICS150grey(商品名)”(NipponPaint公司制造)，形成电沉积涂膜。然后，对各个金属结构物进行水洗后，以170℃加热25分钟进行烧结以形成电沉积涂膜。所形成的电沉积涂膜的烧结干燥后的膜厚为25μm。
[中涂涂装]
在电沉积涂膜上喷涂中涂涂料“Orga P-5A N-2.0(商品名)”(Nippon Paint公司制造)，以140℃的温度烧结20分钟，由此形成中涂涂膜。所形成的中涂涂膜的烧结干燥后的膜厚为35μm。
[表面涂装]
在中涂涂膜上喷涂表面涂料“Superlac M-95HB YR-511P(商品名)”(Nippon Paint公司制造)，以140℃的温度烧结20分钟，由此形成表面涂膜。所形成的表面涂膜的烘焙干燥后的膜厚为15μm。以上述方式形成试验板。将所得试验板的测定结果示于表1。
<实施例2>
使用“SIT8189.0(商品名)”(N-(3-三乙氧基硅烷基丙基)葡糖酰胺，GELEST公司制造)，代替实施例1中使用的双(2-羟乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷来作为含有羟基的烷氧基硅烷，除此以外，按与实施例1相同的步骤获得试验板。将所得试验板的测定结果示于表1。
<比较例1>
除了没有在化学转化处理剂中添加含有羟基的烷氧基硅烷以外，按与实施例1相同的步骤获得试验板。将所得试验板的测定结果示于表1。
<试验>
[二次附着性试验(SDT)]
在实施例1～2以及比较例1中所得的试验板上，切出两条深达基材的纵向平行的切口，然后放在5质量百分比的NaCl水溶液中，在55℃浸渍240小时。接着，进行水洗以及风干后，将胶带“CT405A-24(商品名)”(Nichiban公司制造)粘在切口部，然后快速剥离胶带。测定剥离的胶带上所附着涂料的最大宽度的大小。将结果示于表1。
[表1]
    SPC     GA     AL     590R     780T     1180Y
实施例1     0     0.4     0     0     0     0.8
实施例2     0     0.4     0     0     0     0.8
比较例1     0     0.5     0     0     0     1.8
(单位全部为mm)
[循环腐蚀试验(CCT)]
在实施例1～2以及比较例1中所得的试验板(AL除外)上，切出深达基材的纵向平行的切口，然后在保持为35℃、湿度95％的盐雾试验器中，连续2小时喷射保温在35℃的5％的NaCl水溶液。接着，在60℃、湿度20～30％的条件下干燥4小时后，在50℃、湿度95％以上的湿润条件下保持2小时。在24小时内重复3次上述操作，将其作为1个循环，进行50个循环。50个循环后，测定切口部的单侧最大膨胀宽度。将结果示于表2。
[表2]
 SPC  GA  590R  780T  1180Y
实施例1  0.8  0.5  1.2  2.5  3.0
实施例2  0.8  0.5  1.2  2.4  2.8
比较例1  1.0  0.7  1.6  2.8  3.8
(单位全部为mm)
如表1所示，当金属结构物为SPC、AL、590R、780T时，在实施例1以及实施例2中，并没有发现涂料的剥离。此外，当金属结构物为GA、1180Y时，实施例1以及实施例2中的涂料剥离都明显少于比较例1。因此可以知道，根据本发明，对任何金属结构物进行化学转化处理，都可以获得相对充分的基材覆盖性以及涂膜附着性。
如表2所示，不论金属结构物为哪一种，实施例1以及实施例2与比较例1相比，腐蚀都明显得到控制。因此可以知道，根据本发明，对任何金属结构物进行化学转化处理，都可以获得相对充分的耐蚀性。
依据本发明所获得的化学转化处理构件，在任何金属结构物表面上都具有充分的基材覆盖性、涂膜附着性以及耐蚀性，因此优选使用于涂装处理在化学转化处理之后实施的化学转化处理领域，例如涂装前的汽车车体、双轮车车体等车辆外板、各种零件容器外表面、卷材涂装等。

Claims (5)

1.一种化学转化处理方法，是利用化学转化处理剂对金属结构物加以处理，从而形成化学转化皮膜的化学转化处理方法，其特征在于：
所述化学转化处理剂包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷；
在所述化学转化处理剂中，所述锆的含量按金属换算为100ppm以上、700ppm以下，所述含有氨基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为50ppm以上、500ppm以下，所述氟相对于所述锆的摩尔比为3.5以上、7.0以下；
所述化学转化处理剂的pH值为2.8以上、4.5以下。
2.根据权利要求1所述的化学转化处理方法，其特征在于：所述化学转化处理剂中的所述含有羟基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为10ppm以上、100ppm以下。
3.根据权利要求1或2所述的化学转化处理方法，其中，所述含有羟基的烷氧基硅烷以下述通式(1)表示；式中，R1表示碳数为1～4的烷基，可以相同也可以不同，R2表示碳数为1～6的亚烷基，Y表示葡糖酰胺基或者由式R3R4N-表示的氨基，R3表示碳数为1～6的羟烷基或者碳数为1～6的烷基，R4表示碳数为1～6的羟烷基。
Figure S2006800233607C00011
4.一种化学转化处理构件，是利用权利要求1至3中任一项所述的化学转化处理方法而形成了化学转化皮膜的化学转化处理构件。
5.一种化学转化处理剂，其是包含锆、氟、含有氨基的烷氧基硅烷、含有羟基的烷氧基硅烷的化学转化处理剂，其特征在于：
所述锆的含量按金属换算为100ppm以上、700ppm以下，所述含有氨基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为50ppm以上、500ppm以下，所述含有羟基的烷氧基硅烷的含量按固体成分浓度计为10ppm以上、100ppm以下；
所述氟相对于所述锆的摩尔比为3.5以上、7.0以下；
所述化学转化处理剂的pH值为2.8以上、4.5以下。
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