Composición de tratamiento de superficie de metal y método de tratamiento de superficie de metal, y material de metal.

Una composición de tratamiento de superficie de metal para uso en tratamiento de superficie de metal,

que contiene:

al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de circonio y un compuesto de titanio y

un organosiloxano, que es un policondensado de organosilano y tiene en una molécula del mismo al menos dos grupos amino, en la que

el Grado de policondensación del organosiloxano representado por la siguiente fórmula (1) es al menos 50% y en la que el organosiloxano es un organosiloxano (ii) con una o más estructuras ramificadas y/o un organosiloxano (iii) en que la relación de átomos de silicio que se unen a otros dos o más átomos de silicio a través del átomo de oxígeno constituyendo la unión siloxano, a la cantidad total de los átomos de silicio en el organosiloxano y el organosilano no reaccionado, que están contenidos en la composición de tratamiento de superficie de metal, es al menos 30% en moles, el contenido en compuesto seleccionado de al menos un compuesto del grupo que consiste en el compuesto de circonio y el compuesto de titanio en la composición de tratamiento de superficie de metal es de 10 ppm a 10.000 ppm con respecto al elemento de metal,

el contenido en el organosiloxano en la composición de tratamiento de superficie de metal es de 1 ppm a 2.000 ppm con respecto al elemento de silicio, y

la relación en masa de al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en un elemento de circonio y un elemento de titanio contenido en el compuesto de circonio y el compuesto de titanio, respectivamente, a un elemento de silicio contenido en el organosiloxano es de 0,5 a 500:

% Grado de policondensación ≥ masa de organosiloxano x 100/(masa de organosilano no reaccionado + masa de organosiloxano)

Fórmula (1)

en la que, la masa de organosiloxano se refiere a la masa de total de dímeros y oligómeros superiores del organosilano y no incluye la masa de organosilano no reaccionado.

Composición de tratamiento de superficie de metal y método de tratamiento de superficie de metal, y material de metal Campo técnico La presente invención se refiere a una composición de tratamiento de superficie de metal para uso en tratamiento de superficie de metal y un método de tratamiento de superficie de metal para tratar la superficie de un material de metal usando la composición de tratamiento de la superficie.

Antecedentes Cuando un artículo que se tiene que tratar se tiene que recubrir, se somete comúnmente a tratamiento de superficie desde el punto de vista de asegurar la resistencia a la corrosión y la adhesividad de una película de recubrimiento. En particular, cuando se tiene que recubrir un metal (material de metal, estructura de metal) , la superficie de metal se somete a tratamiento de conversión química (tratamiento de superficie) para formar mediante enlaces químicos una película de recubrimiento de conversión química.

Un ejemplo del tratamiento de conversión química es el tratamiento de conversión de cromato con una composición que contiene cromato; sin embargo, se han observado efectos adversos de cromo. En los últimos años, se ha usado extensamente un agente de tratamiento de fosfato de cinc (tratamiento de fosfato de cinc) como un agente de tratamiento exento de cromo (agente de tratamiento de superficie, agente de tratamiento de conversión química) (véase, por ejemplo, el Documento de Patente 1) .

Sin embargo, el agente de tratamiento de fosfato de cinc es muy reactivo debido al alto contenido en iones de metal y ácidos que contiene, por lo tanto este agente de tratamiento ofrece un impacto desfavorable sobre tanto el coste como la aptitud para ser trabajado durante el tratamiento de drenaje. Además, el tratamiento de superficie de metal con el agente de tratamiento de fosfato de cinc implica la generación y sedimentación de sales insolubles en agua. Dichos precipitados se refieren en general como lodo y la eliminación y disposición de lodo genera un coste indeseable adicional. Además, el uso de iones fosfato no es preferible debido a que pueden afectar al entorno por eutrofización y el tratamiento de efluente de iones fosfato requiere considerable trabajo. Por otra parte, el tratamiento de superficie de metal con el agente de tratamiento de fosfato de cinc requiere ajuste de superficie, que puede prolongar el procedimiento de tratamiento total.

Además del agente de tratamiento de fosfato de cinc y agente de tratamiento de conversión de cromato, se conoce un agente de tratamiento de conversión química que contiene un compuesto de circonio (véase, por ejemplo, el Documento de Patente 2) . El agente de tratamiento de conversión química, incluyendo un compuesto de circonio, contiene menos iones de metal y ácidos y por lo tanto no es tan reactivo. Esto ofrece una ventaja de coste favorable y aptitud para ser trabajado mejorada durante el tratamiento de drenaje. Dicho agente de tratamiento de conversión química es también superior al agente de tratamiento de fosfato de cinc ya descrito con respecto a la inhibición de generación de lodo.

Sin embargo, la película de recubrimiento de conversión química formada con el agente de tratamiento, incluyendo un compuesto de circonio, puede no tener mejor adhesividad a una película de recubrimiento obtenida por electrodeposición catiónica o similar, comparada con la obtenida con el uso de un agente de tratamiento de fosfato de cinc. Por lo tanto, el agente de tratamiento, incluyendo un compuesto de circonio, se ha combinado con iones fosfato u otros componentes para mejorar sus propiedades adhesivas y resistencia a la corrosión. Sin embargo, la combinación de iones fosfato puede causar la eutrofización ya descrita.

También se proporciona un agente de tratamiento de conversión química, que incluye un compuesto de circonio y un agente de acoplamiento de silano que contiene grupo amino para mejorar la adhesividad (por ejemplo, véase el Documento de Patente 3) . Por el uso del agente de tratamiento de conversión química, el circonio sirve como un componente formador de película de una película de recubrimiento de conversión química y el agente de acoplamiento de silano que contiene grupo amino mejora la adhesividad entre una película de recubrimiento de conversión química y una película de recubrimiento actuando no sólo sobre la superficie del material de metal, sino también sobre la película de recubrimiento formada después de tratamiento de conversión química.

Documento de Patente 1: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa No Examinada Nº H 10-204649.

Documento de Patente 2: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa No Examinada Nº H7-310189.

Documento de Patente 3: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa No Examinada Nº 2004-218070.

La patente europea EP 1 433 877 A1 explica un método de pretratamiento para recubrimiento que comprende tratar una sustancia que se tiene que tratar mediante un agente de recubrimiento de conversión química que comprende al menos una clase seleccionada del grupo que consiste en circonio, titanio y hafnio; flúor y al menos una clase seleccionada del grupo que consiste en agentes de acoplamiento de silano que contienen grupo amino, hidrolizados

de los mismos y polímeros de los mismos. La patente japonesa JP 2004-218071 A describe un desengrasante y agente de recubrimiento de conversión química sobre la base de Zr/Ti/Hf, flúor y tensioactivo no iónico.

La patente japonesa JP 2005-325401 A se refiere a un método de tratamiento de superficie con un agente de recubrimiento de conversión química por tratamiento electrolítico catódico sobre la base de Zr, flúor y aluminio.

Descripción de la invención Problemas que se tienen que resolver mediante la invención.

Sin embargo, en las presentes circunstancias donde se requieren técnicas sofisticadas de tratamiento de superficie, ha sido un objetivo desarrollar una composición de tratamiento de superficie de metal a base de circonio que ofrece propiedades de cubrimiento de metal de base, adhesividad de la película de recubrimiento y resistencia a la corrosión mejoradas.

La mayor estabilidad en el almacenamiento de la composición de tratamiento de la superficie de metal también es demandada debido a que si se tiene que usar de manera repetida una composición de tratamiento de superficie de metal tiene deficiente estabilidad en el almacenamiento, su eficacia se deteriorará en un breve periodo después de ser puesta en práctica, que dará como resultado el fracaso de la formación de una película de recubrimiento de conversión química capaz de ofrecer propiedades originales de cubrimiento de metal de base, adhesividad de la película de recubrimiento y resistencia a la corrosión. En particular, las composiciones de tratamiento de superficie de metal para grandes materiales de metal, tales como carrocerías o piezas del automóvil, se usan en baños de tratamiento sobredimensionados y así, ha sido un objetivo prolongar la expectativa de vida de estas composiciones.

La presente invención se ha hecho a la vista de los problemas ya descritos y un objetivo de la misma es proporcionar: una composición de tratamiento de superficie de metal incluyendo al menos uno de un compuesto de circonio y uno de titanio, capaz de formar una película de recubrimiento de conversión química que pueda ofrecer propiedades de cubrimiento de metal de base, adhesividad de la película de recubrimiento y resistencia a la corrosión, mejoradas y con excelente estabilidad en el almacenamiento; un método de tratamiento de superficie de metal para tratar la superficie de un material de metal usando la composición de tratamiento de superficie de metal y un material de metal tratado con el método de tratamiento de superficie de metal.

Medios para resolver los problemas Los objetivos se resuelven con una composición de tratamiento de superficie de metal para uso en tratamiento de superficie de metal, que contiene al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de circonio y un compuesto de titanio y un organosiloxano, que es un policondensado de organosilano y tiene en una molécula del mismo al menos dos grupos amino, en la que el Grado de policondensación del organosiloxano representado por la siguiente fórmula (1) es al menos 50% y en la que el organosiloxano es un organosiloxano (ii) que tiene una o más estructuras ramificadas y/o un organosiloxano (iii) en que la relación de átomos de silicio que se unen a otros dos o más átomos de silicio a través del átomo de oxígeno que constituye la unión del siloxano, a la cantidad total de los átomos de silicio en el organosiloxano y el organosilano no reaccionado, que están... [Seguir leyendo]

1. Una composición de tratamiento de superficie de metal para uso en tratamiento de superficie de metal, que contiene:

al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de circonio y un compuesto de titanio y un organosiloxano, que es un policondensado de organosilano y tiene en una molécula del mismo al menos dos grupos amino, en la que el Grado de policondensación del organosiloxano representado por la siguiente fórmula (1) es al menos 50% y en la que el organosiloxano es un organosiloxano (ii) con una o más estructuras ramificadas y/o un organosiloxano (iii) en que la relación de átomos de silicio que se unen a otros dos o más átomos de silicio a través del átomo de oxígeno constituyendo la unión siloxano, a la cantidad total de los átomos de silicio en el organosiloxano y el organosilano no reaccionado, que están contenidos en la composición de tratamiento de superficie de metal, es al menos 30% en moles, el contenido en compuesto seleccionado de al menos un compuesto del grupo que consiste en el compuesto de circonio y el compuesto de titanio en la composición de tratamiento de superficie de metal es de 10 ppm a 10.000 ppm con respecto al elemento de metal, el contenido en el organosiloxano en la composición de tratamiento de superficie de metal es de 1 ppm a 2.000 ppm con respecto al elemento de silicio, y la relación en masa de al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en un elemento de circonio y un elemento de titanio contenido en el compuesto de circonio y el compuesto de titanio, respectivamente, a un elemento de silicio contenido en el organosiloxano es de 0, 5 a 500:

% Grado de policondensación = masa de organosiloxano x 100/ (masa de organosilano no reaccionado + masa de organosiloxano)

Fórmula (1)

en la que, la masa de organosiloxano se refiere a la masa de total de dímeros y oligómeros superiores del organosilano y no incluye la masa de organosilano no reaccionado.

2. La composición de tratamiento de superficie de metal según la reivindicación 1, en la que la relación en masa de total de trímeros y oligómeros superiores del organosilano, a total del organosilano no reaccionado y los dímeros del organosilano, es mayor que o igual a uno en el organosiloxano.

3. La composición de tratamiento de superficie de metal según la reivindicación 1 ó 2, en la que el organosilano tiene dos o más grupos en total seleccionados de grupos amino y grupos imino.

4. La composición de tratamiento de superficie de metal según la reivindicación 3, en la que el organosilano tiene un grupo amino en un extremo del mismo y un átomo de silicio de grupo sililo está unido a un átomo de nitrógeno del grupo amino con cuatro o más átomos en medio.

5. La composición de tratamiento de superficie de metal según la reivindicación 3 ó 4, en la que el organosiloxano tiene una o más estructuras ramificadas.

6. La composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que la relación de átomos de silicio ligados a otros dos o más átomos de silicio vía átomos de oxígeno constituyendo el enlace siloxano, a la cantidad total de átomos de silicio en el organosiloxano y el organosilano no reaccionado contenido en la composición de tratamiento de superficie de metal es al menos 40% en moles, en el organosiloxano.

7. La composición de tratamiento de superficie de metal según la reivindicación 6, en la que la relación de átomos de silicio que se unen a al menos otros tres átomos de silicio vía átomos de oxígeno que constituyen el enlace siloxano, a la cantidad total de átomos de silicio en el organosiloxano y el organosilano no reaccionado contenido en la composición de tratamiento de superficie de metal, es al menos 10% en moles, en el organosiloxano.

8. La composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la composición de tratamiento de superficie de metal tiene un pH de 1, 5 a 6, 5.

9. La composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que contiene además un compuesto de flúor, siendo el contenido en elemento flúor libre en la composición de tratamiento de superficie de metal de 0, 01 ppm a 100 ppm.

10. La composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que contiene además al menos un agente oxidante seleccionado del grupo que consiste en: ácido nítrico, ácido nitroso, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido persulfúrico, ácido fosfórico, compuesto que contiene grupo ácido carboxílico,

compuesto que contiene grupo ácido sulfónico, ácido clorhídrico, ácido brómico, ácido clórico, peróxido de hidrógeno, HMnO4, HVO3, H2WO4, H2MoO4 y sales de los mismos.

11. La composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que contiene además al menos un elemento de metal seleccionado del grupo que consiste en: magnesio, cinc, calcio, aluminio, galio, indio, cobre, hierro, manganeso, níquel, cobalto, cerio, estroncio, elementos de tierras raras, estaño, bismuto y plata.

12. La composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que contiene además al menos un tensioactivo seleccionado del grupo que consiste en: tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos, tensioactivos catiónicos y tensioactivos anfolíticos.

13. Un método de tratamiento de superficie de metal para tratar la superficie de un material de metal, que comprende:

una etapa de contacto de disolución de tratamiento poniendo en contacto una disolución de tratamiento de superficie de metal que contiene la composición de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, con el material de metal y una etapa de lavado con agua de lavado con agua del material de metal después de la etapa de contacto de la disolución de tratamiento.

14. El método de tratamiento de la superficie de metal según la reivindicación 13, en el que el material de metal se somete de manera simultánea a tratamiento desengrasante en la etapa de contacto de la disolución de tratamiento.

15. El método de tratamiento de superficie de metal según la reivindicación 13 ó 14, en el que el material de metal se electroliza como un cátodo en la etapa de contacto de la disolución de tratamiento.

16. El método de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, que comprende una etapa de contacto con ácido de puesta en contacto del material de metal después de la etapa de lavado con agua con una disolución acuosa ácida que contiene al menos uno seleccionado del grupo que consiste en: cobalto, níquel, estaño, cobre, titanio y circonio.

17. El método de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que comprende una etapa de contacto de la disolución que contiene polímero poniendo en contacto el material de metal después de la etapa de lavado con agua con una disolución que contiene polímero que contiene al menos uno de un compuesto polimérico soluble en agua y un compuesto polimérico dispersible en agua.

18. Un método de recubrimiento para un material de metal, en el que un material de metal se somete a tratamiento de superficie por el método de tratamiento de superficie de metal según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 y después se somete a recubrimiento.