TWI586835B - 用於金屬表面處理之水性組成物、表面處理方法、保護膜及表面處理鍍鋅鋼板 - Google Patents

Description

用於金屬表面處理之水性組成物、表面 處理方法、保護膜及表面處理鍍鋅鋼板

本發明是關於一種用於金屬表面處理之水性組成物、表面處理方法、保護膜及表面處理鍍鋅鋼板，且特別是關於一種用於金屬表面處理之水性組成物及表面處理方法。利用上述水性組成物及表面處理方法，可製得具有良好耐蝕性、耐鹼洗性、耐化成性、上漆性、耐黑變性、耐指紋性以及耐溶劑性之保護膜及含有上述保護膜之表面處理鍍鋅鋼板。

鍍鋅鋼板具有耐腐蝕性、易於成型、焊接及塗漆等優點，目前常被廣泛應用於各種家電、電子產品、機械及建築等領域。

然而，鍍鋅鋼板之金屬表面的耐腐蝕性尚不足，以致上述金屬表面仍易因滲入腐蝕因子(例如：氧氣、水及/或氯離子等)而誘使電化學之氧化還原反應發生，進而 導致上述金屬表面遭到腐蝕。進一步來說，在陰極反應中，上述氧氣或水得到電子並產生氫氧根離子(OH^-)，而陽極反應則因前述金屬表面失去電子而形成金屬離子，而導致金屬表面被腐蝕的現象。

過去常以含鉻(六價鉻或三價鉻)之表面處理劑對鍍鋅鋼板進行表面處理，雖然可有效抑制鍍鋅鋼板之腐蝕情況，但是鉻的毒性極高且會對環境造成嚴重損害，故目前已鮮少使用。

取而代之的是各種無鉻表面處理劑，其中有一方法係提出一種表面處理劑，其係以釩化合物搭配鋯、鈦、鉬、鎢、錳或鈰中的至少一者之金屬化合物，並添加蝕刻劑(例如：氫氟酸、乙酸或氟矽酸)。然而上述方法的耐蝕性不佳，其在耐蝕性測試48小時後已產生10%至30%之白鏽面積，且上述之表面處理劑的溶解度以及安定性不佳。

尚有另一種方法提出一種表面處理劑，其包含有機釩化合物和含磷之無機酸。然而，此表面處理劑在經過24小時之耐蝕性測試後，產生100%的白鏽面積，故耐蝕性亦不佳。

更有一方法係提出一種水性金屬表面處理劑，其包含鋯化合物、矽化合物、含氟化合物、磷酸化合物和水分散性樹脂，其中水分散性樹脂的含量較低。雖然上述水性金屬表面處理劑可形成具有良好耐鹼洗性、耐蝕性、耐黑變性和耐指紋性之保護膜，但上述保護膜尚缺乏良好的耐化成性、上漆性和潤滑性。

因此，目前亟需提出一種用於金屬表面處理之水性組成物，其所形成之保護膜可兼具前述金屬表面處理劑之耐鹼洗性、耐蝕性、耐黑變性和耐指紋性，並進一步改善耐化成性、上漆性、潤滑性和耐溶劑性。

因此，本發明之一態樣提出一種用於金屬表面處理之水性組成物。

本發明之另一態樣提出一種表面處理方法，其係使用上述之水性組成物進行。

本發明之又一態樣提出一種保護膜，其係藉由上述之鍍鋅鋼板表面處理方法而形成。

本發明之再一態樣提出一種表面處理鍍鋅鋼板，其包含鍍鋅鋼板以及形成於鍍鋅鋼板表面之保護膜。

根據本發明之上述態樣，提出一種用於金屬表面處理之水性組成物。在一實施例中，水性組成物包含水溶性鋯化合物(A)、矽烷偶合劑(B)、含氟化合物(C)、磷酸化合物(D)、金屬化合物(E)以及水分散性樹脂(F)。上述之矽烷偶合劑(B)可包含胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)。基於水溶性鋯化合物(A)之使用量為100重量份，矽烷偶合劑(B)之使用量可為50重量份至200重量份，含氟化合物(C)之使用量可為20重量份至100重量份，磷酸化合物(D)之使用量可為20重量份至70重量份，以及金屬化合物(E)之使用量可為20重量份至60重量份。此外，基於水 性組成物之總固含量為100重量份，水分散性樹脂(F)之使用量可為70重量份至90重量份，且胺基矽烷偶合劑(B1)與環氧基矽烷偶合劑(B2)之重量比值可為0.3至1.2。

依據本發明之一實施例，上述水性組成物更包含乳化蠟(G)，且基於前述之總固含量為100重量份，乳化蠟(G)之使用量可為3重量份至10重量份。

依據本發明之一實施例，水性組成物之總固含量可為15重量百分比至16重量百分比。

依據本發明之一實施例，前述水溶性鋯化合物(A)可包含硝酸鋯、硝酸氧鋯、硫酸鋯、醋酸鋯、碳酸鋯銨、碳酸鋯鈉、碳酸鋯鉀或上述之任意組合。

依據本發明之一實施例，胺基矽烷偶合劑(B1)可包含γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷或上述之任意組合。

依據本發明之一實施例，環氧基矽烷偶合劑(B2)可包含γ-環氧丙烷基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙烷基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙烷基丙基甲基二乙氧基矽烷或上述之任意組合。

依據本發明之一實施例，含氟化合物(C)可包含氟鋯銨、氟鋯鉀、氟鋯酸、氟鈦銨、氟鈦酸、氟矽酸、氫氟酸、氫氟酸銨或上述之任意組合。

依據本發明之一實施例，磷酸化合物(D)可包 含磷酸、磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、磷酸鹽、三聚磷酸、三聚磷酸鹽或偏磷酸之縮合磷酸鹽；1-羥基甲烷-1,1-二膦酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸、1-羥基丙烷-1,1-二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、其鹽類或上述之任意組合。

依據本發明之一實施例，金屬化合物(E)可為選自於由鋁、鎂、錳以及鈣之化合物所組成之一族群之至少一者。

依據本發明之一實施例，水分散性樹脂(F)可包含聚氨酯樹脂、壓克力樹脂或上述之組合，聚氨酯樹脂之第一重量平均分子量可為1000至100000，且壓克力樹脂之第二重量平均分子量可為10000至1000000。

依據本發明之一實施例，本發明之水性組成物可具有6至11之pH值。

根據本發明之上述態樣，另提出一種表面處理方法。在一實施例中，上述方法包含將前述水性表面處理組成物形成於鍍鋅鋼板之表面上。然後，對上述鍍鋅鋼板進行加熱乾燥步驟，以於鍍鋅鋼板之表面上形成保護膜，其中乾燥加熱步驟之溫度可為80℃至200℃。

依據本發明之一實施例，在前述將水性組成物形成於鍍鋅鋼板之表面的步驟前，可對鍍鋅鋼板之表面進行清洗步驟和脫脂步驟。

根據本發明之上述態樣，又提出一種保護膜。在一實施例中，保護膜可藉由如前述之鍍鋅鋼板表面處理方 法來形成，且保護膜可具有0.7μm至2μm之厚度。

根據本發明之上述態樣，更提出一種表面處理鍍鋅鋼板，其包含鍍鋅鋼板以及形成於鍍鋅鋼板之表面上的保護膜。此外，保護膜可具有0.7μm至2μm之厚度。

應用本發明之用於金屬表面處理之水性組成物、表面處理方法、保護膜及表面處理鍍鋅鋼板，藉由特定使用量的水分散性樹脂(F)，以及特定重量比值的胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)，使由此形成的保護膜及包含保護膜的表面處理鍍鋅鋼板可達到良好的耐蝕性、耐鹼洗性、耐化成性、上漆性、耐黑變性、耐指紋性以及耐溶劑性。

用於金屬表面處理之水性組成物

本發明之目的是在提供一種用於金屬表面處理之水性組成物，其係包含水溶性鋯化合物(A)、矽烷偶合劑(B)、含氟化合物(C)、磷酸化合物(D)、金屬化合物(E)以及水分散性樹脂(F)。藉由上述水性組成物中水分散性樹脂(F)的特定使用量，以及矽烷偶合劑(B)中的胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)的特定重量比值，可使所形成之保護膜及包含保護膜之表面處理鍍鋅鋼板具有良好的耐蝕性、耐鹼洗性、耐化成性、上漆性、耐黑變性、耐指 紋性以及耐溶劑性。以下將分別說明本發明之用於金屬表面處理之水性組成物的各個成分。

特別說明的是，本發明之水性組成物之pH值為6至11。若pH值小於6，水性組成物不易均勻分散而形成沉澱物。另一方面，若pH值大於11，所形成之保護膜的耐蝕性不佳。

在一例子中，可根據所配製之水性組成物的pH，以酸液或鹼液調整水性組成物至上述之pH值範圍。上述酸液可例如為鹽酸溶液或硝酸溶液。上述鹼液可例如為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。

水溶性鋯化合物(A)

本發明此處所稱之水溶性鋯化合物(A)可包含硝酸鋯、硝酸氧鋯、硫酸鋯、醋酸鋯、碳酸鋯銨、碳酸鋯鈉、碳酸鋯鉀或上述之任意組合。

於鍍鋅鋼板之金屬表面上形成含有水溶性鋯化合物(A)的保護膜時，其中的鋯離子可有效抑制造成腐蝕之陽極及陰極的氧化還原反應，因此可有效增加鍍鋅鋼板的耐蝕性。

矽烷偶合劑(B)

矽烷偶合劑(B)可包含胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)。胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)的重量比值可為0.3至1.2。以下分別說明胺 基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)。

胺基矽烷偶合劑(B1)

在一實施例中，胺基矽烷偶合劑(B1)可包含γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷或上述之任意組合。

環氧基矽烷偶合劑(B2)

在一實施例中，環氧基矽烷偶合劑(B2)可包含γ-環氧丙烷基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙烷基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙烷基丙基甲基二乙氧基矽烷或上述之任意組合。

前述之胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)可分別提供有機的胺基基團和環氧基基團，當使用本發明之水性組成物於鍍鋅鋼板的金屬表面形成保護膜時，上述胺基基團和環氧基基團可增加保護膜與其他塗層之附著性。

在一例子中，上述其他塗層可例如為顏料塗層，此時使用本發明之水性組成物所形成之保護膜具有良好的上漆性。上述之顏料塗層可例如使用關西塗料製造之抹齊可朗1000型的壓克力樹脂或雅美樂1000型的醇酸樹脂。

若上述矽烷偶合劑(B)不包含如胺基矽烷偶合劑(B1)之胺基基團或環氧基矽烷偶合劑(B2)之環氧基基團等有機官能基團，則無法改善所形成之保護膜與其他塗層 (特別是含有有機性官能基之塗層)的附著性。此外，若胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)的重量比值小於0.3或大於1.2，所形成之保護膜與顏料塗層之附著性不佳(亦即上漆性不佳)。

在一實施例中，基於水溶性鋯化合物(A)之使用量為100重量份，矽烷偶合劑(B)之使用量可為50重量份至200重量份。

本發明此處所稱之矽烷偶合劑(B)可形成二維或三維交聯結構之矽氧(Si-O)鍵，也會與鍍鋅鋼板之金屬表面形成矽-氧-金屬(Si-O-M)鍵，因此除了可提供鍍鋅鋼板緻密的保護膜外，也可增加保護膜與鍍鋅鋼板間的附著性。

若上述之矽烷偶合劑(B)的使用量少於50重量份，所形成之保護膜的耐蝕性、耐鹼洗性和保護膜與鍍鋅鋼板及/或其他塗層之附著性不佳。另一方面，若上述之矽烷偶合劑(B)的使用量大於200重量份，並無益於改善保護膜之性質，反而造成製造成本的增加。

簡而言之，由於本發明之矽烷偶合劑(B)同時具有有機性官能基(環氧基和胺基)以及無機性官能基(矽氧基)，因此有助於強化所形成的保護膜與鍍鋅鋼板之金屬表面及其他塗層之間的附著性。

含氟化合物(C)

含氟化合物(C)可具有至少一個氟離子基團。具 體而言，上述含氟化合物(C)可包含氟鋯銨、氟鋯鉀、氟鋯酸、氟鈦銨、氟鈦酸、氟矽酸、氫氟酸、氫氟酸銨或上述之任意組合。

在一實施例中，基於水溶性鋯化合物(A)之使用量為100重量份，含氟化合物(C)之使用量可為20重量份至100重量份。

若上述之含氟化合物(C)的使用量少於20重量份，水性組成物所形成之保護膜的耐鹼洗性不佳。另一方面，若含氟化合物(C)的使用量多於100重量份，使用本發明之水性組成物所形成之保護膜的耐黑變性不佳。此外，本發明之含氟化合物(C)還可強化所形成之保護膜與鍍鋅鋼板之金屬表面的附著性。

磷酸化合物(D)

磷酸化合物(D)可包含磷酸、磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、磷酸鹽、三聚磷酸、三聚磷酸鹽或偏磷酸之縮合磷酸鹽；1-羥基甲烷-1,1-二膦酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸、1-羥基丙烷-1,1-二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、其鹽類或上述之任意組合。在一例子中，上述磷酸二氫鹽可例如為磷酸二氫胺。

在一實施例中，基於水溶性鋯化合物(A)之使用量為100重量份，磷酸化合物(D)之使用量可為20重量份至70重量份。

若上述磷酸化合物(D)的使用量少於20重量 份，則使用本發明之水性組成物所形成之保護膜與金屬表面的附著性不佳且保護膜所提供的耐蝕性不足。另一方面，若上述磷酸化合物(D)的使用量大於70重量份，由磷酸化合物(D)所能提供的耐蝕性效果已達飽和，故不具經濟效益。此外，本發明之磷酸化合物(D)還可強化所形成之保護膜與鍍鋅鋼板之金屬表面的附著性。

金屬化合物(E)

金屬化合物(E)可選自於由鋁、鎂、錳以及鈣之化合物所組成之一族群之至少一者。在一具體例子中，金屬化合物(E)可例如為硫酸鋁、硝酸鋁、醋酸鋁、氧化鋁、磷酸二氫鋁、硫酸鎂、硝酸鎂、醋酸鎂、草酸鎂、氧化鎂、硫酸錳、硝酸錳、醋酸錳、氧化錳、硫酸鈣、硝酸鈣、醋酸鈣、氧化鈣或上述之任意組合。

在一實施例中，基於水溶性鋯化合物(A)之使用量為100重量份，金屬化合物(E)的使用量可為20重量份至60重量份。

本發明此處所稱之金屬化合物(E)係以離子形式存在，與鍍鋅鋼板之金屬表面接觸時，可於上述金屬表面上置換析出或聚集，進而達到改質上述金屬表面之效果，而可抑制鍍鋅鋼板之金屬表面黑變的現象。

若上述金屬化合物(E)的使用量小於20重量份，則所形成之保護膜的耐黑變性不佳。另一方面，若上述金屬化合物(E)的使用量大於60重量份，則保護膜的耐蝕性 不佳。

水分散性樹脂(F)

水分散性樹脂(F)可包含聚氨酯樹脂、壓克力樹脂或上述之組合。以下分別析述之。

在一實施例中，上述聚氨酯樹脂之重量平均分子量可為1000至100000。聚氨酯樹脂可為由聚酯多元醇或聚醚多元醇等多元醇與二異氰酸酯反應所得之樹脂，其具有水分散性或水溶性。

在一另實施例中，上述壓克力樹脂之重量平均分子量可為10000至1000000。具體而言，壓克力樹脂可為由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或上述之任意組合之單體所合成。此外，上述壓克力樹脂可包含壓克力接枝環氧樹脂共聚體、壓克力接枝聚脲樹脂共聚體、壓克力接枝聚烯烴樹脂共聚體或上述之任意組合。在一例子中，壓克力樹脂可具有0.1微米至0.5微米之平均粒徑。

在一實施例中，基於水性組成物之總固含量為100重量份，水分散性樹脂(F)之使用量為70重量份至90重量份。本發明此處所稱之總固含量係指水溶性鋯化合物(A)、矽烷偶合劑(B)、含氟化合物(C)、磷酸化合物(D)、金屬化合物(E)、水分散性樹脂(F)以及後述之乳化蠟(G)之使用量的總和。

本發明此處所稱之水分散性樹脂(F)可提升所形成之保護膜的屏障效果，進而抑制鍍鋅鋼板之金屬表面的 黑變現象。此外，特定使用量範圍之水分散性樹脂(F)可增加所形成之保護膜的耐鹼性、耐化成性以及耐溶劑性。

若上述水性分散樹脂(F)的使用量少於70重量份，則所形成之保護膜的耐鹼性、耐化成性以及耐溶劑性差。另一方面，若上述水性分散樹脂(F)的使用量大於90重量份，則所形成之保護膜的耐蝕性不佳。

乳化蠟(G)

本發明之水性組成物可更包含乳化蠟(G)，其可用以增加鍍鋅鋼板之潤滑性。在一實施例中，上述乳化蠟(G)包含低分子乙烯蠟、聚烯烴蠟、聚乙烯改質之水性乳化蠟、水性鐵氟龍(Poly(tetrafluoroethene)；PTEE)乳化蠟或上述之組合，且乳化蠟(G)可具有大於100℃之熔點。

在一例子中，上述之聚烯烴蠟可例如為以乙烯、丙烯和其他的α-烯烴所合成的均聚物和共聚物。

在一例子中，上述聚乙烯改質之水性乳化蠟可例如為氧化聚乙烯蠟/石蠟(Paraffin)混合物、氧化聚乙烯蠟、高密度氧化聚乙烯蠟、高密度聚乙烯乳化蠟或上述之任意組合。

在一實施例中，基於水性組成物之總固含量為100重量份，乳化蠟的使用量可為3重量份至10重量份。

若上述之乳化蠟(G)的使用量小於3重量份，則所形成之保護膜的潤滑性不足。另一方面，若乳化蠟(G)的使用量大於10重量份，所形成之保護膜的耐蝕性和上漆性 不足。

製備用於金屬表面處理之水性組成物

將水溶性鋯化合物(A)、矽烷偶合劑(B)、含氟化合物(C)、磷酸化合物(D)、金屬化合物(E)以及水分散性樹脂(F)依照前述之使用量混合於水中，並可選擇性地加入乳化蠟(G)，即可製得水性組成物。

形成保護膜

本發明之另一態樣是提供一種表面處理方法。在一實施例中，將水性組成物形成於鍍鋅鋼板的表面上，在一例子中，水性組成物於鍍鋅鋼板的表面的含量為1g/m²至1.5g/m²。接著，對前述的鍍鋅鋼板進行加熱乾燥步驟，以形成保護膜於上述鍍鋅鋼板上。在一例子中，前述加熱乾燥步驟的溫度可為80℃至200℃。

在另一實施例中，在將水性組成物形成於鍍鋅鋼板的表面上的步驟前，可對鍍鋅鋼板進行清洗步驟和脫脂步驟。

在一例子中，上述保護膜可具有0.5μm至2μm的膜厚，較佳地，膜厚可為0.5μm至1.5μm。若上述保護膜之膜厚小於0.5μm，其耐蝕性不佳。另一方面，若保護膜的膜厚大於2μm，其外觀容易不平整且提高製造成本。

本發明之保護膜係屬於有機-無機複合保護膜。水溶性鋯化合物(A)滲入矽烷偶合劑(B)所形成的交聯 結構之間，經加熱乾燥步驟後，矽烷偶合劑(B)與水溶性鋯化合物(A)吸附及/或交聯，以形成保護膜的骨架。藉由具有特定官能基及重量比之胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)，可增加保護膜與其他塗層之附著性。此外，使用量相對多的水分散性樹脂(F)可進一步提供耐黑變性、耐腐蝕性、耐鹼性、耐化成性和耐溶劑性。再者，本發明之保護膜具有低表面能，因此具有良好的耐指紋性，可有效避免在鍍鋅鋼板上留下指紋或油汙而污染產品外觀。

以下由數個實施例說明本發明之水性組成物及其所形成之保護膜。

實施例1

將100重量份之碳酸鋯銨、18.5重量份之γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、61.5重量份之γ-環氧基丙烷基丙基三甲氧基矽烷、50重量份之氟鋯酸、30重量份之磷酸二氫胺、20重量份之硝酸鋁，以及基於所製得之水性組成物之總固含量為100重量份時，80重量份之聚氨酯樹脂以及8重量份之高密度聚乙烯乳化蠟加入去離子水中均勻混合，以形成實施例1之水性組成物，其固含量約為15重量%。

接下來，對熱浸鍍鋅鋼板進行鹼脫脂處理、水洗以及乾燥，以清潔熱浸鍍鋅鋼板之金屬表面。然後，將上述水性組成物以棒塗覆器(RDS 3號)塗布於熱浸鍍鋅鋼板之金屬表面上，再將經塗佈有水性組成物之熱浸鍍鋅鋼板放置於熱循環型烘箱中，分別以板溫100℃進行乾燥，待乾燥一段時間)，以形成保護膜。所形成之保護膜的重量約為1.0 g/m²。

實施例2至10以及比較例1至6

實施例2至10以及比較例1至6係使用與實施例1相同之製程方法進行。不同的是，實施例2至10以及比較例1至6係改變所使用之水性組成物的各個成分之使用量及/或種類。實施例2至10以及比較例1至6之具體製程條件以及評價結果悉如表1及表2所示，故此處不另贅述。

評價方式 1.耐蝕性

本發明此處所稱之耐蝕性係採用JIS Z-2371標準方法之鹽水噴霧試驗進行，其中試驗進行時間為72小時。以目視評價實施例1至10和比較例1至6之熱浸鍍鋅鋼板所產生的鏽化面積，鏽化面積越小則代表耐蝕性越佳。在本發明之例子中，上述鏽化面積可具有白色、灰白色或其他相近之顏色。相關之評價標準如下：

◎：鏽化面積<5%

○：5%≦鏽化面積≦10%

△：10%<鏽化面積≦40%

×：鏽化面積>40%。

2.耐鹼洗性

本發明此處所稱之耐鹼洗性係將實施例1至10 和比較例1至6之熱浸鍍鋅鋼板浸於65℃鹼洗脫脂劑(Parclean 364 S(20公克/公升)；日本巴卡萊公司製造)中達2分鐘。之後，將熱浸鍍鋅鋼板進行水冷及冷風乾。接著，對熱浸鍍鋅鋼板進行如上述耐蝕性之評價方式(JIS Z-2271標準方法)，並以目視評價熱浸鍍鋅鋼板所產生的白鏽面積。鏽化面積越小則代表耐鹼洗性越佳。在本發明之例子中，上述鏽化面積可具有白色、灰白色或其他相近之顏色。相關之評價標準如下：

◎：鏽化面積<5%

○：5%≦鏽化面積≦10%

△：10%<鏽化面積≦40%

×：鏽化面積>40%。

3.耐化成性

本發明此處所稱之耐化成性係將實施例1至10和比較例1至6之熱浸鍍鋅鋼板浸泡於如前述耐鹼洗性之評價方式所使用之65℃的鹼洗脫脂劑，以進行為時2分30秒之脫脂除汙。接著，以清水浸泡並噴灑上述熱浸鍍鋅鋼板達約1分30秒。之後，對熱浸鍍鋅鋼板噴灑表調劑(型號為PLZ-THC-1；Nihon Parkerizing製)達20秒至30秒。然後，將熱浸鍍鋅鋼板浸泡於磷酸皮膜處理劑(型號為PB-WL-35；Nihon Parkerizing製)達4分30秒至5分後，再以清水浸泡並噴灑上述熱浸鍍鋅鋼板達1分40秒。接著，在180℃至197℃下烘乾上述熱浸鍍鋅鋼板達4分至5分。檢視熱浸鍍鋅鋼板的外觀是否有色澤差異，其中色澤差異越小 代表耐化成性越佳。相關之評價標準如下：

◎：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板外觀無明顯色澤差異。

○：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板外觀有微小色澤差異。

△：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板之表面外觀有明顯色差，但塗佈有本發明之保護膜的熱浸鍍鋅鋼板表面沒有磷化物附著。

×：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板之表面外觀有明顯色差(灰暗色澤)，且塗佈有本發明之保護膜的熱浸鍍鋅鋼板表面有磷化物附著。

補充說明的是，上述磷化物係由於前述所進行之磷酸鹽皮膜處理而產生。在一般的使用情況下，常對熱浸鍍鋅鋼板進行裁切，而此裁切步驟會使未有保護膜之金屬底材暴露出來。因此，為防止金屬底材氧化，會對熱浸鍍鋅鋼板進行磷酸鹽皮膜處理。然而，若原覆有保護膜之熱浸鍍鋅鋼板在經過磷酸鹽皮膜處理後會有磷化物附著於保護膜上，則對熱浸鍍鋅鋼板之性能產生影響。因此，藉由此評價方式檢視本發明所形成之保護膜是否附有磷化物。

4.上漆性

本發明此處所稱之上漆性係以壓克力塗料(抹齊可朗1000型；關西塗料製造)或醇酸樹脂(雅美樂1000型)之二種烤漆進行評價。將上述烤漆形成於實施例1至10和比較例1至6之熱浸鍍鋅鋼板的表面後，切割熱浸鍍鋅鋼板之表面，以形成間隔為1mm²之10mm×10mm之方格，再以試驗機(Erichsen公司製；型號為202)頂高5mm。之後， 使用膠帶對切割後之熱浸鍍鋅鋼板之表面進行黏剝，檢視前述烤漆的剝落情況。相關之評價標準如下：

◎：完全無剝落

○：剝落面積≦5%

×：剝落面積>5%。

5.潤滑性

本發明此處所稱之潤滑性係以鮑登試驗(Bowden Test)進行，其中所使用之條件如下：負重200克、速度5厘米/秒以及測試溫度為25℃。評價結果以摩擦係數來表示，摩擦係數越低表示潤滑性越佳。相關之評價標準如下：

◎：摩擦係數<0.2

○：0.2≦摩擦係數<0.3

×：摩擦係數0.3。

6.耐黑變性

本發明此處所稱之耐黑變性係將實施例1至10和比較例1至6之熱浸鍍鋅鋼板各自疊合成熱浸鍍鋅鋼板堆疊，並將上述堆疊置於高溫(約50℃)以及高溼環境(飽和溼度)達240小時。取出上述堆疊並測量色度變化量(△L)，其中色度變化量越小代表耐黑變性越佳。相關之評價標準如下：

◎：色度變化量△L<10

×：色度變化量△L10。

7.耐指紋性

本發明此處所稱之耐指紋性係將實施例1至10和比較例1至6之熱浸鍍鋅鋼板塗上凡士林並靜置1小時後，以衛生紙擦拭乾淨。接著，以目視評價熱浸鍍鋅鋼板之外觀。相關之評價標準如下：

◎：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板的外觀色澤無明顯差異。

○：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板外觀色澤差異微小，然觸碰熱浸鍍鋅鋼板表面會產生指紋。

×：試驗前後之熱浸鍍鋅鋼板外觀色澤有明顯差異，且觸碰熱浸鍍鋅鋼板表面有明顯指紋。

8.耐溶劑性

本發明此處所稱之耐溶劑性係指所製得之熱浸鍍鋅鋼板在經產業常用之清潔溶劑(例如：酒精、二甲苯或去漬油等)之擦拭後，保護膜是否受到破壞。具體而言，以1公斤重之榔頭包裹紗布，並以酒精、二甲苯或去漬油沾濕紗布。接下來，以上述榔頭的紗布往復擦拭所製得之熱浸鍍鋅鋼板的表面10次，並觀察熱浸鍍鋅鋼板的顏色變化，顏色變化越小表示耐溶劑性越佳。具體評價標準如下：

○：試驗後之鋼板表面外觀與未經試驗之鋼板表面外觀無色澤差異。

△：試驗後之鋼板表面外觀較未經試驗之鋼板表面外觀有微小色澤差異。

×：試驗後之鋼板表面塗膜明顯被破壞。

根據本發明之表1的評價結果可知，藉由水性組成物中各成份的特定使用量，以及具有有機官能基團之矽烷 偶合劑(B)以及其特定之重量比值，可使水性組成物所形成之保護膜具有良好的耐鹼洗性、耐蝕性、耐化成性、耐黑變性、耐指紋性、上漆性和耐溶劑性。此外，藉由額外添加乳化蠟(G)也可進一步增加所製得之表面處理鍍鋅鋼板的潤滑性。

另一方面，根據表2之比較例的評價結果可知，當水性組成物中的矽烷偶合劑(B)的使用量過少時，保護膜之耐蝕性、耐鹼洗性和上漆性不佳，且當矽烷偶合劑(B)過多或胺基矽烷偶合劑(B1)與環氧基矽烷偶合劑(B2)之重量比值不落於本發明之範圍時，保護膜的上漆性亦不佳。當含氟化合物(C)的使用量過少時，保護膜的耐鹼洗性不佳；而若當含氟化合物(C)的使用量過多時，保護膜的耐黑變性不佳。當磷酸化合物(D)的使用量過少時，保護膜的耐蝕性不佳。當金屬化合物(E)的使用量過少時，保護膜的耐黑變性不佳，反之則耐蝕性不佳。當水分散性樹脂(F)過少時，保護膜之耐鹼性和耐化成性不佳，反之則影響耐蝕性。此外，若乳化蠟(G)的使用量不落於本發明所主張之範圍時，未能有效改善潤滑性。

應用本發明之用於金屬表面處理之水性組成物和表面處理方法，可藉由水分散性樹脂(F)之特定使用量，以及矽烷偶合劑(B)中胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)的特定重量比值，使所形成之保護膜及包含保護膜之表面處理鍍鋅鋼板可具有良好的耐蝕性、耐鹼洗性、耐化成性、上漆性、耐黑變性、耐指紋性以及耐溶劑性。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

A-1 碳酸鋯銨

A-2 硝酸氧鋯

B-1-1 γ-胺基丙基三甲氧基矽

B-1-2 N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷

B-2-1 γ-環氧基丙烷基丙基三甲氧基矽烷

C-1 氟鋯酸

C-2 氟鈦酸

D-1 磷酸二氫胺

D-2 1-羥基甲烷-1,1-二膦酸

E-1 硝酸鋁

E-2 磷酸二氫鋁

F-1 聚氨酯樹脂

F-2 壓克力樹脂

F-3 50wt.%的F-1+50wt.%的F-2

G-1 高密度聚乙烯乳化蠟

G-2 水性鐵氟龍乳化蠟

G-3 0.7wt.%的G-1+0.3wt.%的G-2

Claims (15)

1. 一種用於金屬表面處理之水性組成物，其中該用於金屬表面處理之水性組成物係由以下成分所組成：一水溶性鋯化合物(A)；矽烷偶合劑(B)，包含胺基矽烷偶合劑(B1)和環氧基矽烷偶合劑(B2)；含氟化合物(C)；磷酸化合物(D)；金屬化合物(E)；水分散性樹脂(F)；以及一乳化蠟(G)，其中基於該水溶性鋯化合物(A)之使用量為100重量份，該矽烷偶合劑(B)之使用量為50重量份至200重量份，該含氟化合物(C)之使用量為20重量份至100重量份，該磷酸化合物(D)之使用量為20重量份至70重量份，該金屬化合物(E)之使用量為20重量份至60重量份，基於該水性組成物之一總固含量為100重量份，該水分散性樹脂(F)之使用量為70重量份至90重量份，該胺基矽烷偶合劑(B1)與該環氧基矽烷偶合劑(B2)之一重量比值為0.3至1.2。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中基於該總固含量為100重量份，該乳化蠟(G)之一使用量為3重量份至10重量份。
3. 如申請專利範圍第2項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該水性表面處理組成物之該總固含量為15重量百分比至16重量百分比。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該水溶性鋯化合物(A)包含硝酸鋯、硝酸氧鋯、硫酸鋯、醋酸鋯、碳酸鋯銨、碳酸鋯鈉、碳酸鋯鉀或上述之任意組合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該胺基矽烷偶合劑(B1)包含γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷或上述之任意組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中環氧基矽烷偶合劑(B2)包含γ-環氧丙烷基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙烷基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙烷基丙基甲基二乙氧基矽烷或上述之任意組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該含氟化合物(C)包含氟鋯銨、 氟鋯鉀、氟鋯酸、氟鈦銨、氟鈦酸、氟矽酸、氫氟酸、氫氟酸銨或上述之任意組合。
8. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該磷酸化合物(D)包含磷酸、磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、磷酸鹽、三聚磷酸、三聚磷酸鹽或偏磷酸之縮合磷酸鹽；1-羥基甲烷-1,1-二膦酸、1-羥基乙烷-1,1-二膦酸、1-羥基丙烷-1,1-二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、其鹽類或上述之任意組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該金屬化合物(E)係選自於由鋁、鎂、錳以及鈣之化合物所組成之一族群之至少一者。
10. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該水分散性樹脂(F)包含聚氨酯樹脂、壓克力樹脂或上述之組合，該聚氨酯樹脂之一第一重量平均分子量為1000至100000，且該壓克力樹脂之一第二重量平均分子量為10000至1000000。
11. 如申請專利範圍第1項所述之用於金屬表面處理之水性組成物，其中該用於金屬表面處理之水性組成物具有6至11之一pH值。
12. 一種鍍鋅鋼板表面處理方法，包含：將如申請專利範圍第1至11項中任一項之用於金屬表面處理之水性組成物形成於一鍍鋅鋼板之一表面上；以及對該鍍鋅鋼板進行一加熱乾燥步驟，以形成一保護膜於該表面上，其中該加熱乾燥步驟係於80℃至200℃之一溫度下進行。
13. 如申請專利範圍第11項所述之鍍鋅鋼板表面處理方法，在該水性組成物形成於該鍍鋅鋼板之該表面的步驟前，更包含對該鍍鋅鋼板之該表面進行一清洗步驟以及一脫脂步驟。
14. 一種保護膜，其係藉由如申請專利範圍第12至13項中任一項所述之鍍鋅鋼板表面處理方法而形成於一鍍鋅鋼板之一表面上，其中該保護膜具有0.5μm至2μm之一厚度。
15. 一種表面處理鍍鋅鋼板，其包含如申請專利範圍第14項所述之保護膜以及一鍍鋅鋼板，其中該保護膜係覆蓋該鍍鋅鋼板之一表面，且該保護膜具有0.5μm至2μm之一厚度。