制備金屬或非金屬的金屬涂覆基板的方法，金屬或非金屬的金屬涂覆基板和所述基板的用圖
【專利說明】制備金屬或非金屬的金屬涂覆基板的方法，金屬或非金屬 的金屬涂覆基板和所述基板的用途
[0001] 描述
[0002] 本發(fā)明涉及制備金屬或非金屬的金屬涂覆基板，特別是防腐蝕和/或有光澤的、 金屬或非金屬的金屬涂覆基板的方法，并且涉及特別是防腐蝕和/或有光澤的、金屬或非 金屬的金屬涂覆基板及其用途。
[0003] 很久以前就知道任何基板的視覺細(xì)化，使用它賦予這些基板金屬效果。金屬基板 以及金屬涂覆基板的基本要求是優(yōu)異的耐腐蝕性和令人愉悅的視覺外觀。通常，目標(biāo)是傳 達鍍鉻基板的印象。具有金屬光澤和耐腐蝕性質(zhì)特性的基板在汽車工業(yè)中特別重要，例如， 當(dāng)制備車輪或輪緣時，特別是輕金屬車輪或輪緣。從這些產(chǎn)品中期望鉻閃亮的外觀和對通 常使用條件的耐受力。
[0004] 例如，本領(lǐng)域已知使用該方法輕金屬輪緣為電鍍鍍鉻的。使用該方法，將僅一毫米 的千分之幾厚度的鉻層，應(yīng)用于輕金屬輪緣。為了避免再生產(chǎn)基板表面的所有不均勻，因此 在電鍍涂覆過程之前必須將輪緣研磨，高光澤拋光并徹底準(zhǔn)備好。否則，在鍍鉻步驟之后， 將在涂覆輪緣上看到所有氣孔、劃痕和不均勻。研磨和高光澤拋光的工藝步驟需要大量時 間和工作，即使基板幾何結(jié)構(gòu)不具有太大挑戰(zhàn)性。此外，鑒于工作安全性，電鍍過程是如此 辛苦的工作，并且如果操作不正確可能危害環(huán)境。通常，電鍍鉻表面一經(jīng)損壞就發(fā)生接觸腐 蝕。在例如雨水或融雪水的影響下，其通常包含溶解的路鹽，在基板的更寶貴部分（在該情 況下，鉻作為覆蓋層）和不太寶貴金屬（例如鋁合金或鎂合金或不銹鋼）之間產(chǎn)生電壓系 列。此處，不太寶貴的金屬分解。因此，例如當(dāng)發(fā)生晶體間腐蝕時，輪緣在不利情況下可被 嚴(yán)重?fù)p壞，然后其可在使用過程中在動態(tài)載荷下對輪緣的視覺外觀和穩(wěn)定性水平二者產(chǎn)生 關(guān)鍵作用。此外，電鍍鍍鉻過程的缺點是，電鍍應(yīng)用的鉻層更頻繁地包含與在它下面的基板 材料不同的膨脹系數(shù)。這可單獨地導(dǎo)致張力，其導(dǎo)致裂紋或甚至剝落。這種損壞通常不可 通過現(xiàn)場修理或掩蓋消除。
[0005] DE 102 10 269 A1公開了粘合賦予基板金屬外觀的基板涂層的方法。首先將基板 應(yīng)用在底涂層上并干燥。然后，使用無機粘合劑處理底涂層。然后，應(yīng)用銀層。最后，使用 保護漆涂覆所應(yīng)用的層。使用該方法涂覆基板，銀層的氧化通過保護漆相對快速地發(fā)生，其 并不完全密封。這導(dǎo)致從基板中損失粘合的銀層，并且最終導(dǎo)致黃色褪色。
[0006] 為了獲得金屬部件的足夠的防腐蝕，經(jīng)常應(yīng)用還稱為轉(zhuǎn)換層的包含鉻的涂層。由 于該類型涂層的淺黃色閃光效應(yīng)，將該過程還稱為黃色鉻酸鹽鈍化處理。與陽極應(yīng)用的保 護涂層相反，一旦將表面劃破鉻酸鹽轉(zhuǎn)換層就不再提供常規(guī)保護?？赏ㄟ^浸漬方法或注射/ 噴涂方法獲得加鉻表面。鉻酸鹽保護層的應(yīng)用的實例可在US 2, 825, 697和US 2, 928, 763 中獲悉。在鉻底層上應(yīng)用常規(guī)轉(zhuǎn)換層例如也在WO 2004/014646A1中有描述。
[0007] 改性的鉻酸鹽涂層在WO 01/51681A2中提供，根據(jù)該申請合適的鈍化溶液必須包 含氯化鉻（III)和硝酸鈉。
[0008] 在DE 197 02 566 C2中，用于發(fā)光涂層汽車部件的方法，最終在鉻酸鹽層的幫助 下修改至在真空下使用磁控管將由金屬制成的高光澤層應(yīng)用于存在于鉻酸鹽層上的粉末 漆層的程度。通過該方法，可系統(tǒng)地產(chǎn)生色彩效果而不需要添加外部顏料。
[0009] 此外，從WO01/51681A2和DE 602 00 458 T2已知，不僅通過使用包含鈍化或轉(zhuǎn) 換溶液的鉻酸鹽處理使金屬層耐腐蝕，而且為了該目的，還可使用不容易溶解的金屬磷酸 鹽涂層，如具有鋅或鐵磷酸鹽底層的涂層。
[0010] 對于無鉻表面處理，根據(jù)DE 103 32 744 A1，還可使用包含至少部分水解的無氟 硅烷和包含氟的至少部分水解的硅烷的水性混合物。
[0011] 根據(jù)DE 602 00 458 T2,可獲得足夠的耐腐蝕性，因為防腐蝕涂層包含金屬鋅粉 末和至少一種金屬鹽防銹劑，其中該金屬鹽基于鎂、鋁、鈣和鋇，并且具有不大于1 y m的平 均直徑大小。金屬鹽中的金屬必須比鋅更堿性。
[0012] 根據(jù)DE 100 49 005 A1，當(dāng)使用鈍化劑處理的過程步驟與潤滑劑的應(yīng)用同時發(fā)生 時，獲得了良好的防腐蝕。其先決條件在于，包含潤滑劑的試劑基本上不由鈦或/和鋯和氟 以及聚合物組成。該新方法基本上使用長鏈分子殘基，其如從有助于自我組裝的表面活性 物質(zhì)如表面活性劑已知的。因此，該技術(shù)還稱為SAM涂層（自組裝分子）。
[0013] 根據(jù)DE 101 49 148 A1，可在高涂覆速度下應(yīng)用的金屬的無鉻表面涂層，基于包 含含有至少一種聚合物的有機膜制造劑的水性組合物，所述聚合物不容易溶于水或分散在 水中，其具有5至200的酸值，至少一種具有0. 005至0. 3 y m平均粒徑的顆粒形式的無機連 接和至少一種潤滑劑，其中應(yīng)用的干燥膜包含〇. 01至10 y m的層厚度，50至180s的擺錘強 度和根據(jù)DIN ISO 6860當(dāng)隨錐銷彎曲時防止長于2mm的裂縫發(fā)生的彈性?；诒┧狨ァ?丁二烯、乙基、聚酯、聚氨酯、硅聚酯、環(huán)氧基樹脂、苯酚、苯乙烯和尿甲醛的合成樹脂適合用 作有機膜制造劑。
[0014] US 6, 896, 920B2公開了多層光澤涂層，使用它首先將聚合物層應(yīng)用于金屬基板表 面。然后，通過金屬層補充該聚合物涂層。然后，將防止腐蝕的無機層應(yīng)用于該金屬層。該多 層體系的最后，頂層為透明保護漆層。盡管它被確定為防止腐蝕，但根據(jù)US 6,896, 920B2， 在使用多層基板的CASS鹽噴射試驗中，在僅168小時之后測定表面中腐蝕相關(guān)的變化。然 而，汽車工業(yè)通常需要即使在240小時之后無變化的表面的證據(jù)。
[0015] 本發(fā)明的目的是提供制備涂覆的基板，特別是防腐蝕和/或有光澤的涂覆的基 板，以及涂覆的基板，特別是防腐蝕和/或有光澤的涂覆的基板的方法，其沒有現(xiàn)有技術(shù)的 缺點。本發(fā)明的目的特別地為提供方法，使用所述方法特別地，可獲得防腐蝕基板，其為非 常耐腐蝕的，即使在機械負(fù)荷下或在長時間損壞后，并且其顯示或包含非常有吸引力的視 覺外觀，如通常至多使用電鍍鍍鉻所獲得的。本發(fā)明進一步的目的是使制備涂覆的基板，特 別是防腐蝕和/或有光澤的涂覆的基板的方法可行，其提供這種涂覆的基板使得沒有水滴 或油跡，特征在于所有層的良好粘合，且特別是在技術(shù)簡單和可靠的方法中通過外部保護 涂層或頂涂層的改進的粘合。因此，本發(fā)明的目的還是使制備涂覆的基板，特別是防腐蝕和 /或有光澤的涂覆的基板的方法可行，使用它獲得具有外部保護涂層或頂涂層的顯著改進 的粘合的涂覆的基板。最后，本發(fā)明的目的是提供基板，特別地，特征在于不太易于刮損的 防腐蝕和/或有光澤的涂覆的基板。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過制備金屬或非金屬的金屬涂覆的基板，特別是防腐蝕和/ 或有光澤的、金屬或非金屬的金屬涂覆的基板方法完成，所述方法包括下列步驟：
[0017] a)提供至少一種基板，其具有至少區(qū)域性地可涂覆金屬的至少一種表面；
[0018] c)應(yīng)用至少一層金屬復(fù)合保護層，其包含作為主要組分的選自鋁、錳、鎂、鉻和鋅 的至少一種第一金屬或選自鋼、不銹鋼、鎂合金、鉻合金和鋁合金的至少一種第一金屬合 金，和分布在所述主要組分中作為次要組分的選自鋯、鈦和鉿的至少一種第二金屬和/或 至少一種氧化結(jié)合的第二金屬，或者由所述主要組分和所述次要組分組成，其中方法步驟 c)包括下列子步驟：
[0019] i)通過氣相沉積和/或濺射將至少一層金屬層應(yīng)用于所述基板的可涂覆表面，所 述金屬層包含所述至少一種第一金屬或由其組成或者包含所述至少一種第一金屬合金或 由其組成；和
[0020] ii)使用包含所述第二金屬的至少一種第一化合物的至少一種第一水性體系，特 別是酸性的第一水性體系，根據(jù)步驟i)處理所述金屬層；
[0021] 使得將在該處理步驟期間，優(yōu)選地第二金屬的至少一種第一化合物和/或來源于 所述至少一種第一化合物的第二金屬的至少一種第二化合物，特別是當(dāng)與金屬層接觸時和 /或當(dāng)迀移進入金屬層時；和/或在該處理步驟期間，來源于至少一種第一化合物和/或第 二化合物的第二金屬，特別是當(dāng)與金屬層接觸時和/或當(dāng)迀移進入金屬層時，結(jié)合在形成 復(fù)合保護層的金屬層中并且存在于復(fù)合保護層中，特別地以金屬形式和/或以氧化結(jié)合形 式；
[0022] d)通過使用至少一種第二水性體系，特別是堿性的第二水性體系，處理所述復(fù)合 保護層，硅烷化所述來自步驟c)ii)的復(fù)合保護層以形成至少一層聚硅氧烷層，特別是直 接在所述復(fù)合保護層上；和
[0023] e)根據(jù)步驟d)應(yīng)用至少一層漆層在所述聚硅氧烷層上，特別是直接在所述聚硅 氧烷層上；
[0024] 或者所述方法包括下列步驟：
[0025] a'）提供至少一種基板，其具有至少區(qū)域性地可涂覆金屬的至少一種表面；
[0026] c'）通過氣相沉積和/或濺射將至少一層金屬層應(yīng)用于所述基板的可涂覆表面， 所述金屬層包含選自鋁、錳、鎂、鉻和鋅的至少一種第一金屬或由其組成或者包含選自鋼、 不銹鋼、鎂合金、鉻合金和鋁合金的至少一種第一金屬合金或由其組成；
[0027] d'）通過使用至少一種第二水性體系，特別是堿性的第二水性體系，處理所述金屬 層，硅烷化來自步驟c'）的金屬層以形成至少一層聚硅氧烷層，特別是直接在所述金屬層 上；和
[0028] e'）根據(jù)步驟d'）應(yīng)用至少一層漆層在所述聚硅氧烷層上，特別是直接在所述聚 硅氧烷層上。
[0029] 至少一種第二金屬和/或至少一種氧化結(jié)合的第二金屬以分布形式或嵌入形式 存在于代表金屬復(fù)合保護層中的第一主要組分的第一金屬或第一金屬合金中。在一個實施 方案中，第二金屬和/或氧化結(jié)合的第二金屬基本上均勻地分布在第一金屬或第一金屬合 金中。在另一實施方案中，至少一種第二金屬和/或至少一種氧化結(jié)合的第二金屬分布，特 別地，均勻分布于遍布第一金屬或第一金屬合金中的復(fù)合保護層的整個厚度。因此，還可將 金屬復(fù)合保護層視為包含第一金屬或第一金屬合金的內(nèi)部混合物，其中存在或嵌入了至少 一種第二金屬和/或至少一種氧化結(jié)合的第二金屬。
[0030] 使用本發(fā)明的方法，使用金屬復(fù)合保護層獲得金屬涂覆的基板，因此其自身是高 度防腐蝕的，并且此外通過應(yīng)用基板，只