用于形成鈍化層的水溶液和方法
【專利摘要】本發(fā)明總體涉及一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的水溶液。更具體地，本發(fā)明涉及在鋅層或鋅合金層上形成黑色鈍化層，該鈍化層基本上不含有六價(jià)鉻。此外，本發(fā)明涉及在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的方法以及在鋅層或鋅合金層上的鈍化層本身。所使用的溶液包含三價(jià)鉻離子、硝酸根離子、有機(jī)酸和二硫代二甘醇酸鹽。
【專利說明】用于形成鈍化層的水溶液和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年2月23日遞交的歐洲申請(qǐng)11155672.6的優(yōu)先權(quán)，該歐洲申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體涉及一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的水溶液。更具體地，本發(fā)明涉及在鋅層或鋅合金層上形成黑色鈍化層，該鈍化層基本上不含六價(jià)鉻。另外，本發(fā)明涉及一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的方法、以及鋅層或鋅合金層上的鈍化層本身。
【背景技術(shù)】
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，已知通過在金屬表面上沉積保護(hù)層來保護(hù)這樣的金屬表面免受腐蝕。這種技術(shù)已經(jīng)公知很長(zhǎng)時(shí)間且并被廣泛用在許多【技術(shù)領(lǐng)域】中，例如汽車行業(yè)、機(jī)械工程、以及航天工業(yè)。鋅層或鋅合金層已經(jīng)常用于保護(hù)金屬表面免受腐蝕。例如，已知對(duì)各種基底金屬進(jìn)行鍍層來用于功能目的或裝飾目的，這些基底金屬例如為鋼、銅、鋁或這些金屬的合金。主要功能目的在于增大基底金屬的抗腐蝕性或表面涂層的粘附性，而主要裝飾目的在于提供均勻的表面外觀。
[0005]為了進(jìn)一步增大抗腐蝕性，在現(xiàn)有技術(shù)中還已知鈍化這樣的鋅層或鋅合金層。為了鈍化，鋅層或鋅合金層利用組合物進(jìn)行處理，該組合物引起各種保護(hù)性金屬或金屬鹽(例如，Cr、V和Mn)沉積在鋅層或鋅合金層上。使用不同保護(hù)性金屬導(dǎo)致鈍化顏色上有不同外觀。尤其，六價(jià)鉻或六價(jià)鉻鹽通常用在這類鈍化工藝中，這是由于六價(jià)鉻使鈍化層產(chǎn)生黑色外觀，而對(duì)于許多應(yīng)用，尤其出于美學(xué)原因，黑色外觀是優(yōu)選的。然而，六價(jià)鉻具有一些生態(tài)缺陷，使得需要不使用六價(jià)鉻的替 代鈍化工藝。在現(xiàn)有技術(shù)中已知不同方法以克服這些缺陷。
[0006]GB2374088公開了通過將磷酸鹽轉(zhuǎn)化涂層應(yīng)用到鋅表面或鋅合金表面對(duì)鋅表面或鋅合金表面進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，其包括使鋅表面或鋅合金表面與酸性溶液相接觸，該酸性溶液包括磷酸根離子、硝酸根離子或者亞硝酸根離子以及鑰化合物和/或釩化合物。這里，術(shù)語“轉(zhuǎn)化涂層”與術(shù)語“鈍化層”同義。
[0007]EP1484432公開了一種用于形成不含六價(jià)鉻的黑色轉(zhuǎn)化膜的加工溶液，該轉(zhuǎn)化膜被應(yīng)用在鋅鍍層或鋅合金鍍層的表面上且具有與通過常規(guī)的包含六價(jià)鉻的轉(zhuǎn)化膜實(shí)現(xiàn)的抗腐蝕性相同或更高的抗腐蝕性。這里，術(shù)語“膜”與術(shù)語“層”同義。
[0008]然而，從現(xiàn)有技術(shù)了解到，產(chǎn)生黑色鈍化層的不含六價(jià)鉻的鈍化工藝的缺陷為:層的外觀是不均勻的且不是真實(shí)的暗黑色，而是淺灰色。特別是當(dāng)在低溫(例如，約室溫)下沉積鋅層或鋅合金層時(shí)，隨后的鈍化常常不是最理想的。然而，由于省略了加熱電鍍電極從而降低了能量消耗，故在低的室溫下鍍鋅層或鋅合金層是優(yōu)選的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的處理溶液，所述處理溶液能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺陷，尤其對(duì)于在低溫下沉積的鋅層和鋅合
金層而曰。
【具體實(shí)施方式】
[0010]令人驚奇的是，發(fā)現(xiàn)一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的處理水溶液，所述溶液包括:
[0011]三價(jià)鉻離子源；
[0012]硝酸根離子源；和
[0013]有機(jī)酸；
[0014]其特征在于，所述溶液包括根據(jù)下列通式的二硫代二甘醇酸鹽，
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的處理水溶液，所述溶液包含: 三價(jià)鉻離子源； 硝酸根離子源；和 有機(jī)酸； 其特征在于，所述溶液包含根據(jù)下列通式的二硫代二甘醇酸鹽
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶液，其中，所述二硫代二甘醇酸鹽的濃度在0.lmmol/1和lmol/1 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶液，其中，三價(jià)鉻離子的濃度在4mmol/l和0.2mol/I之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶液，其中，所述硝酸根離子的濃度在大于Ommol/1和2mol之間。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶液，其中，所述有機(jī)酸為檸檬酸、丙二酸、甲酸、酒石酸、乳酸、蘋果酸、葡糖酸、抗壞血酸、草酸、琥珀酸和己二酸中的至少一種酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水溶液，其中，所述有機(jī)酸的濃度在大于Ommol/1和2mol/l之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶液，其中，在所述水溶液中的至少一些鉻離子通過絡(luò)合劑而絡(luò)合，該絡(luò)合劑包括羥基羧酸、多元羧酸、乙二胺四乙酸EDTA、次氮基三乙酸NTA和乙二胺二琥珀酸EDDS。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶液，還包括金屬的源，該金屬是如下組中的金屬:Sc、Y、T1、Zr、Mo、W、Mn、Fe、Co、N1、Zn、B、Al 和 Si。
9.一種用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的方法，所述方法包括以下步驟: 在基底表面上沉積鋅層或鋅合金層； 利用根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理水溶液處理所沉積的鋅層或鋅合金層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述鋅層或所述鋅合金層由酸性電解液沉積。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述鋅層或所述鋅合金層由包含硫二甘醇乙氧基化物的電解液沉積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述鋅層或所述鋅合金層在<30°C的溫度下進(jìn)行沉積。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，在形成所述鈍化層之后，利用成膜聚合物溶液處理所述表面以改善抗腐蝕性。
14.根據(jù)下列通式的化合物用作用于在基底表面上沉積或鈍化金屬的組合物中的添加劑的用途，
15.一種在鋅層或鋅合金層上的鈍化層，其特征在于，所述鈍化層在360nm至710nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)下具有小于8%、優(yōu)選小于7%的平均光學(xué)表面反射率,其中，所述反射率的波動(dòng)范圍為≤2%，優(yōu)選≤1%。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于在鋅層或鋅合金層上形成鈍化層的方法，所述方法包括以下步驟: 在基底表面上沉積所述鋅層或所述鋅合金層；和 利用根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理水溶液處理所沉積的鋅層或鋅合金層； 其中，沉積所述鋅層或所述鋅合金層包括在< 30°C的溫度下由包含0.01mol/1至0.lmol/1的硫二甘醇乙氧基化物的酸性電解液進(jìn)行沉積；以及 其中，所述處理包括利用包含4mmol/l至0.2mol/l的三價(jià)鉻離子、0.lmmol/1和Imol/I之間的二硫代甘醇酸鹽、Omol/1至2mol/l之間的硝酸根離子的溶液進(jìn)行處理；以及 其中，所述有機(jī)酸為檸檬酸、丙二酸、甲酸、酒石酸、乳酸、蘋果酸、葡糖酸、抗壞血酸、草酸、琥珀酸和己二酸中的至少一種酸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，處理溶液中的二硫代甘醇酸鹽為二硫代甘醇酸銨。
【文檔編號(hào)】C25D5/48GK103492612SQ201280019989
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月23日
【發(fā)明者】雷內(nèi)·凡謝克, 凱斯·理查德·佐內(nèi) 申請(qǐng)人:恩索恩公司