CN108350580A - 复合磷酸盐涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提供复合磷酸盐转化晶体涂料的方法，包含多个步骤：混合多个粉末材料与多个金属氧化物颗粒，从而提供一复合金属氧化物粉末，所述复合金属氧化物粉末包含至少一附加粉末材料的多个颗粒，所述至少一附加粉末材料提供一附加功能予所述磷酸盐转化晶体涂料；通过沉积所述复合金属氧化物粉末的多个颗粒在一基板上来预处理所述基板；以一磷酸盐涂料溶液来处理所述基板，以导致所述复合磷酸盐转化晶体涂料形成在所述基板上，所述复合磷酸盐转化晶体涂料含有所述至少一附加粉末材料的多个固定颗粒。

Description

复合磷酸盐涂料
技术领域
本发明是有关于一种用于提供复合磷酸盐涂料的方法与***。
背景技术
磷化物用于金属加工行业，用于处理类似铁、钢、镀锌钢、铝、铜、镁及其合金等基材，主要作为涂料、有机和无机涂料的基料，以提高耐腐蚀性及油漆与涂料的附着力。替换或另外的，在具有干润滑剂的所述涂料的情况下，所述磷化物用于耐磨性，防止卡住，低摩擦的应用等。如果没有作为润滑膜的磷化物，钢的冷成型在经济上是不可行的。其他应用包括对未涂漆的金属和电阻质提供暂时的耐腐蚀性。
发明内容
与普通磷酸盐涂料相比，所述创新的复合涂料不仅可以显着改善上述性能，而且还可以设计各种具有非常独特性能的复合磷酸盐涂料。普通磷酸盐涂料不能提供这些独特的性能。
本文揭示最新一代的磷酸盐涂料，即复合磷酸盐涂料。对于复合磷酸盐涂料，所述磷酸盐化合物呈现一基质，其中为具有不同粉末材料的添加颗粒的基质，所述添加颗粒固定在所述基质中。这种涂料提供已知且非复合涂料的普通性能具备附加的功能性。所述附加功能性质的本质取决于添加的粉末材料的类型和颗粒材料的性质。
下面在示例性锌-磷酸锌复合涂料(或者称为复合锌-磷酸锌晶体涂料)的讨论中示例性地说明了形成所述磷酸盐复合涂料的创新方法和所得涂料的增强功能。
根据本发明有提供一种提供复合磷酸盐转化晶体涂料的方法，所述方法包含多个步骤：混合多个粉末材料与多个金属氧化物颗粒，从而提供一复合金属氧化物粉末，所述复合金属氧化物粉末包含至少一附加粉末材料的多个颗粒，所述至少一附加粉末材料提供一附加功能予所述磷酸盐转化晶体涂料；通过沉积所述复合金属氧化物粉末的多个颗粒在一基板上来预处理所述基板；以一磷酸盐涂料溶液来处理所述基板，以导致所述复合磷酸盐转化晶体涂料形成在所述基板上，所述复合磷酸盐转化晶体涂料含有所述至少一附加粉末材料的多个固定颗粒。
根据本发明下方描述的多个较佳实施例的进一步特征，所述多个金属氧化物颗粒是选自于由包含氧化钙(CaO)、氧化锌(ZnO)、氧化锰(MnO)、氧化镍(NiO)、氧化铁(FeO)及其组合所组成的一族群。
根据所描述的较佳实施例的更进一步特征，所述金属氧化物与所述至少一附加粉末材料的一混合物是以介于0.5至100克/平分米之间的一用量沉积在所述基板上。
根据进一步特征，所述多个金属氧化物颗粒中的任一个的一最大尺寸是小于2微米。
根据进一步特征，所述至少一附加粉末材料的多个颗粒中的任一个的一最大尺寸是小于10微米。
根据进一步特征，所述磷酸盐涂料溶液包括多个磷酸盐，所述多个磷酸盐选自于由包括磷酸锌、磷酸锰、磷酸钙及其混合物所组成的一族群，其中所述磷酸盐涂料溶液不含传统磷酸盐涂料工艺中使用的任何附加的多个常见成分，所述多个常见成分是选自于由包括碱(alkalis)、硝酸、硝酸盐、磷酸盐涂料晶体提炼材料所组成的一族群。
在添加的粉末材料颗粒不被磷酸盐涂料溶液所润湿的情况下，适合的表面活性剂的添加量最高达3质量％。表面活性剂的所述适宜类型及其在磷酸盐涂料溶液中的浓度必须在每种附加粉末材料的实验中找到。根据进一步的特征，磷酸盐涂料溶液还包含多个表面活性剂，用于增加润湿性。根据进一步的特征，所述表面活性剂具有至多为3％质量的一数值。
根据进一步特征，包含磷酸锌的所述磷酸盐涂料溶液在最高达35℃的一温度下与所述多个金属氧化物颗粒反应。
根据进一步特征，包含磷酸锰的所述磷酸盐涂料溶液在最高达70℃的一温度下与所述多个金属氧化物颗粒反应。根据进一步特征，所述磷酸盐涂料溶液具有一酸碱值范围介于2.2与2.7之间。根据进一步特征，所述磷酸盐涂料溶液具有一磷酸盐密度(phosphatedensity)介于1.03与1.08千克/升之间
定义与专门术语
应理解的是，在此使用的所述术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，并且不旨在以任何方式进行限制，并且特别是均等原则方面。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应该进一步理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应该被解释为具有的含义是与其在相关领域的上下文中的含义相一致的，并且不会被理解为理想化或过度形式化的意义，除非在本文中明确的如此定义。
为了清楚起见，定义以下术语、短语和术语。除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语具有与本主题所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。
如本文所用，术语“磷化物(phosphating)”及其变化形式是指在铁质或铝质部件上使用的表面预处理剂，其提供增强耐腐蚀性和粘附性的非常薄的晶体膜。
如本文所用，所述术语“磷酸盐涂料溶液”是指磷酸和磷酸盐的一溶液。
如本文所用，所述术语“磷酸盐涂料”是指由一磷酸盐涂料溶液形成的一涂料。所述磷酸盐涂料的名称是磷酸盐涂料溶液中使用的金属的名称。例如：磷酸锌涂料由一磷酸锌涂料溶液形成。
如本文所用，术语“复合材料”(也称为“组成材料”或缩写为常用名称“复合物”)是指由两种或以上的构成材料所制成的材料，其具有显着不同的物理或化学性质，其中当合并时所述两种或更多种构成材料产生具有不同于各个组件特征的材料。
如本文所用，术语“复合涂料”是指由复合材料制成的涂料。
如本文所用，术语“磷酸盐复合涂料”是指由磷酸盐形成的涂层材料，其被作为一基质，并且添加有一种或以上的其他材料的颗粒。
附图简要说明
这里仅通过举例的方式参照附图来描述各种实施例，其中：
图1是用于形成和施用复合磷酸锌晶体涂料的示例性方法的流程图；
图2是所述创新工艺的第二示例性实施例的流程图；
图3是一碳钢板的所述表面上的所述复合磷酸盐晶体涂料的SEM图像；
图4是在所述NSS室中8小时后具有锌-磷酸锌复合涂料的两个样品板的图像；
图5是所述粘附件从涂布有创新复合磷酸盐涂料的碳钢板上拉出后的测一试样品的图像；
图6是复合MoS2-锌-磷酸锌涂料(MoS2-Zinc-Zinc phosphate coating)的SEM图像；
图7是复合涂料表面的SEM图像；及
图8是用有色磷酸锌涂料涂覆的低合金钢冲压件的图像。
具体实施方式
以下描述主要涉及磷酸锌和复合锌-磷酸锌晶体涂料。应该清楚的是，上述化合物和涂料以及本文详述的其他化合物和涂料仅仅是示例性的，并不意图以任何方式进行限制。因此，鉴于以下描述，本发明的原理包括本领域技术人员可以采用的所有相关化合物和组成物。
锌和其他已知的结晶磷酸盐转化涂料可能含有许多不同的磷酸盐化合物。磷酸盐涂料的组成受许多因素的影响，例如施用方法(例如喷雾或浸渍)、浴液的搅拌程度、浴液化学性质、浴液温度、加速器(accelerator)的类型和数量以及浴液中存在其他金属离子。磷酸盐涂料的晶体含有在磷酸盐涂料溶液中使用的磷酸盐的主要金属，但在一些情况下还可以包含一种或以上的附加元素。
一般来说，锌涂料是作为牺牲涂层以用在铁和铁合金的的腐蚀保护。目前公开了含有锌和磷酸锌基质的示例性复合涂料。磷酸锌基质与溶液中包含的所述锌颗粒的牺牲性腐蚀保护特性一并提供比常规磷酸锌转化晶体涂料更好的腐蚀保护性能。磷酸锰、磷酸铁、磷酸钙和所有其他类型的磷酸盐涂料也可以采用相同的原理。
所述复合涂料可以进一步用作附加涂料、面漆和油漆的一基质。
形成所述创新涂料的一般程序：
1.一金属部件以附着或粘附到所述金属基材的表面的多个锌粉颗粒进
行预处理。
2.在用锌粉预处理所述部件后，用一磷酸锌涂料溶液处理所述部件。
3.沉积在金属部件的表面上的锌粉颗粒中的金属元素与所述溶液发生
反应，并且在所述基材上和所述锌颗粒上也形成磷酸锌涂料，导致完成
一完整的磷酸锌晶体转化涂料。
在所述表面上形成的磷酸盐层还将所述锌粉末颗粒保持在基材表面上，由此形成在所述永久磷酸锌涂料层中含有金属锌颗粒的一复合涂料(即，所述涂料包括在所述磷酸锌涂料和所述基材之间的多个锌粉末颗粒的一附加缓冲剂)。
讨论的主要问题是在开始进行磷化物操作之前，所述锌粉颗粒沉积在处理部件的表面上。在多个较佳实施例中，所述锌粉末的颗粒尺寸为0.5微米至20微米。在多个更优选的实施方案中，所述粉末颗粒具有用于腐蚀保护的最佳粒度，其在4至7微米的范围内。20微米或更大的颗粒通常太大和/或重以致不能适当的粘附到所述基材表面，且因此所述沉积的粉末颗粒将不会充分粘附到所述基材。小于0.5微米的颗粒几乎与所述磷酸盐溶液完全反应，且因此牺牲性腐蚀保护效果很小，因为上面讨论的用于所需腐蚀保护的基材上没有足够的锌。
一种改善所述锌粉颗粒(具有一优选尺寸)的所述粘合性的一示例性技术是通过用不同的超细粉末材料涂覆所述锌粉颗粒。通过在锌粉颗粒的表面上初步沉积一优选的超细粉末材料，大部分的锌粉颗粒(其尺寸优选为4至7微米)现在将具有沉积在其上的超细颗粒，并且这些超细颗粒增加所述锌粉颗粒对所述金属基材的粘附性。
在一个较佳实施例中，所述超细材料是氧化锌(ZnO)。氧化锌(ZnO)被发现是用于上述目标的最佳材料，特别是当所述氧化锌(ZnO)粉末颗粒具有小于1微米的尺寸时。在更优选的实施方案中，所述氧化锌颗粒尺寸在约0.20至0.25微米的范围内。从一技术角度和一经济角度来看，这个尺寸都是最佳的。在其他实施例中，所述超细颗粒尺寸为约0.10微米或0.05微米，这两种尺寸都是可行的。在还有其他实施例中，所述颗粒的尺寸甚至更小。
用超细氧化锌颗粒涂覆所述锌颗粒的一个示例性优点是，氧化锌是也与磷酸盐涂料溶液反应以产生相同的磷酸锌晶体的材料。另一个示例性优点是通过使用所述氧化锌材料与所述磷酸盐溶液反应，使所述金属锌粉颗粒的不希望的反应被最小化，从而增加了最终创新复合涂料中剩余的金属锌的含量。此外，氧化锌不会将“外来(foreign)”材料的离子添加到磷酸锌溶液中。在使用不同材料涂覆所述锌颗粒的其他情况下，异物(即氧化锌以外的材料)的离子聚集在所述溶液中并影响所述磷酸盐溶液的功效。随着时间经过，所述溶液变得无法使用且必须抛弃，并准备一批新的溶液。如上所述，氧化锌不会导致磷酸锌涂料溶液的不稳定性。
参考所述附图和所附描述可以更好的理解根据本发明的磷酸盐涂层的方法和***的原理和操作。
图1说明用于形成和施用复合磷酸锌晶体涂料的示例性方法的流程图。所述流程图从方框100开始。
方框110：在将所述锌粉末沉积在所述金属部件上之前，将锌(Zn)金属粉末与超细氧化锌(ZnO)粉末以ZnO：Zn的质量比在1：2至1：10范围之间进行充分混合。
在下一步骤，方框120：预处理的锌粉末沉积在所述金属部件的表面上。在多个较佳实施例中，采用气溶胶生成技术(aerosol creation technology)将所述粉末分散在所述金属部件上。在一个优选的但是示例性的实施方案中，所使用的气溶胶生成技术是一流体化床。
当然，在锌粉末沉积之前，所述金属部件必须清除锈蚀、油污和其他污染物。此步骤在方框115中示出，并且由所述虚线表示为一可选步骤。此步骤是可选的，因为可能不需要预先清洁所述金属部件。例如，新制造的部件可能不含油、铁锈和大多数其他污染物。
如方框130所示，在锌粉末沉积之后，用所述磷酸锌溶液处理例如通过(浸渍或喷雾)部件，以形成所述创新的复合锌-磷酸锌晶体涂料(composite Zinc-Zinc Phosphatecrystal coating)。
所述直接的创新方法和产品的一些示例性优点包括实际上对所述磷酸锌涂料溶液化学组成没有特殊要求。再者，对于磷酸锌涂料工艺没有特殊要求。
上述用于锌-磷酸锌涂料的方法同样可以应用于简单的锌和磷酸锰涂料，但也可以应用于形成更复杂的组合物，例如但不限于锌-钙(Zn-Ca)、锌-镍(Zn-Ni)、锌-锰(Zn-Mn)等，以及更复杂的化合物。
由上述示例性磷酸盐涂料溶液以及类似的磷酸盐涂料溶液所形成的磷酸盐可以用作形成各种复合涂料的基质。为此，所述处理部件的表面必须具有沉积在其上的不同金属的氧化物，金属例如锌、锰、钙、铁、镍等，也有不同的粉末材料：金属、合金、无机物、有机物、有机硅酸盐(organosilicates)等。
这种复合涂料的一些例子包括多个涂料，其可以含有：用于改进腐蚀保护的锌添加剂；用于低摩擦的二硫化钼；及用于着色所述涂料的不同颜料。除了用于锌以外，添加硅(Si)、镁(Mg)、铝(Al)等金属粉末可增加所述涂料的腐蚀保护性能。
类似的，可以包含添加剂以改善粉末和液体涂料对所述涂覆的基材的粘附性，并改善腐蚀保护。多个添加剂可以改善模制橡胶或塑料对金属嵌件的所述涂料的附着力。
使用量身定制的添加剂进行优化的其他选项包括但不限于：优化电磁涂料参数、热传导性、表面张力、表面红外线辐射发射(surface infra-red radiation emission)、提高或降低电导率、引入纳米颗粒、亚纳米颗粒等。
所述涂料的有效性使得所述涂料的厚度增加，在一些情况下甚至达到100克/平方米或更高。问题是这种多组成涂料必须具有足够的强度才能成功操作。
具有本发明组成物的涂布工艺不能在所有种类的添加剂材料成功的发生，而只能在所述金属及其化合物以所述涂布液体进行酸洗。例如，大多数非金属和有机材料不会被磷酸盐溶液酸洗，因此磷酸盐涂料不会形成在这些(非金属的和有机的)表面上。
另一方面，非酸洗的添加剂颗粒可以合并/熔合、或粘附已酸洗的添加剂颗粒，或与所述主要沉积材料、不同的金属氧化物如锌、锰、钙、铁等进行粘附，用于形成磷酸盐涂料。在这种情况下(所述未经酸洗的添加剂颗粒与由酸洗颗粒材料形成的所述磷酸盐合并)，所得的复合磷酸盐涂料具有一强固结构。因此，在较佳实施例中，非酸洗添加剂颗粒合并/加入/熔合于酸洗添加剂颗粒和/或主要沉积材料以形成具有一强固结构的复合磷酸盐涂料。
形成均匀且连续涂料结构的另一个要求是磷酸盐涂料液体与所述沉积材料表面的高度润湿性。当所述润湿是理想的时候，所述液体溶液和所述沉积材料的表面之间存在高度的相互作用，从而在所述沉积的添加剂颗粒的所有表面上以及基材上形成磷酸盐涂料晶体。
通常，金属和氧化物表面(即所述沉积材料的表面)被磷酸盐涂料液体润湿。大多数有机或二氧化硅有机材料对这种溶液具有一低润湿性。
当使用复合涂料添加剂材料且其与磷酸盐涂料溶液具有低润湿性时，有必要用其他种类的添加剂和/或适合的表面活性剂(表面活性化剂)来调整所述溶液。也有可能用所述表面活性剂处理所述添加剂颗粒。在某些情况下，有必要使用这两种方法。这样，在较佳实施例中，用添加剂和/或表面活性剂增强磷酸盐涂料溶液以增加磷酸盐涂料溶液与下列至少一表面之间的表面接触，所述至少一表面包含添加剂材料颗粒的表面及/或欲处理的表面。在其他较佳实施例中，添加剂材料的颗粒用表面活性剂处理。在还有其他实施方案中，所述溶液和所述颗粒两者都用表面活性剂和/或添加剂处理，其中所述表面活性剂和/或添加剂增加与涂料溶液的液体接触的添加剂颗粒和/或基材上的表面积。
合适的表面活性剂可以是固体、液体或气体，并且表面活性剂的选择优选的基于以下规则：
1.所述表面活性剂对磷酸盐液体性质没有显着影响，即它例如不会降低磷酸盐液体的活性，不会增加最佳工艺温度等。
2.所述表面活性剂对形成的涂料性能如均匀性、孔隙率、附着力等没有显着影响。
根据以上讨论，表面活性剂需要是固体或液体材料，其可溶于磷酸盐涂料溶液或液体。对于对目标部分进行预处理的每种粉末材料，必须通过实验发现适宜类型的表面活性剂和表面活性剂在磷酸盐涂料溶液中的浓度。
图2是创新工艺的第二示例性实施例的流程图。所述工艺从方框200开始。
在方框210处，基于所述涂料的期望性质，选择合适的粉末组分用于沉积涂覆所述经处理的部件。所述部件的列表中必须包含精细“功能”且粒度不超过0.5微米的的金属氧化物粉末。至少有一种附加材料可增强预处理粉末。所得混合物或复合混合物作为所述目标部分的一预处理。
在方框220处，所述粉末状“功能”部件的分散必须通过实验针对每种“功能”材料单独进行优化。在将所述混合物沉积在所述目标基材上之前，必须将各种粉末组成充分混合均匀。
在可选的方框230(以虚线表示可选的)处，如果需要改善由磷酸盐涂料液沉积的组成的润湿性，则必须通过实验来替换更合适的组成和/或必须改变表面活性剂的用量来进行优化。
在方框240处，在开始磷酸盐涂覆操作之前，将制备的表面改性组成的混合物沉积在所述目标部件的表面上。
在方框250处，所述实时的磷酸盐涂覆操作与常规磷酸盐涂覆操作相同。
选择功能性的添加材料以便为涂料提供额外的功能性。潜在增强或附加功能性的示例与非穷尽性列表包括：用常规和/或荧光颜料(有机和无机)对所述涂料进行着色；用添加剂金属颗粒和/或抑制剂提高腐蚀保护；添加干润滑剂的有机或无机颗粒或其组合以产生低摩擦(用于耐磨性)和/或可控摩擦系数(例如用于高强度螺栓等)；通过添加导电或绝缘材料来增加或减少电导率；通过添加导热或绝热材料来增加或减少导热率；电子发射变化；表面带电(surface electrification)；不同电磁波的吸收、发射或反射，如红外线、高频等。
设备和控制方法：
在实验中，使用了以下设备：
1.使用流体化床气溶胶产生器。所述产生器的值为约0.3立方米(～0.3m3)，及运行值约为0.25立方米(～0.25m3)。为了改变气溶胶浓度，改性材料的用量从0.1到3千克不等。发现处理样品表面改性的最佳时间为3分。
2.沉积的气溶胶颗粒的浓度通过在沉积之前和之后通过称重经处理的样品来测量。使用波兰来格威(Ragway)公司生产的精度为0.001克的半分析量表来称量样品。
3.用合适的液体计量器测量所述溶液的密度，精度为0.01千克/升。
4.用美国北卡罗来纳州洛基山城密尔沃基仪器公司(MilwaukeeInstruments.Inc.)的密尔沃基酸碱值测量器P600(Milwaukee pH-meter P-600)来测量溶液的酸度，具有玻璃电极，精度为0.01。
5.根据MIL-DTL-16232G规格，所述经处理的样品上的磷酸盐涂料厚度通过在涂布后和涂布剥离后称重涂布的样品来测量。
6.根据ASTM B117-02规范进行在中性盐雾室中涂料的耐腐蚀性。
7.粉末涂料的拉伸强度测试按照ASTM D4541规范使用V型便携式粘附测试仪(Type V portable adhesion tester)进行。使用了DFD仪器( INSTRUMENTS)的标准铆头(standard dollies)20毫米(0.78英寸)和20千牛顿(kN)手动液压拉伸附着力测试仪(GM04/20kN)。
8.通过Labthink国际公司(Labthink International,Inc.)的所述COFP01倾斜表面摩擦系数测试仪来测量静态摩擦系数。
使用的材料：
1.85％磷酸：食品级，由Rotem Ampert Negev有限责任公司生产。
2.氧化锌：金封(Gold Seal)，由纽买纳化学工业有限责任公司(NuminorChemical Industries Ltd.)供应。
3.锌粉：极纯产品编号：NZD 由纽买纳化学工业有限责任公司提供。
4.有机和无机颜料：由Myko工程有限责任公司提供。
5.二硫化钼(MoS2)：粉末类型T/F，由派翠思化学与材料有限责任公司(PetrusChemicals&Materials Ltd.)提供。
去离子碱液体UNICLEAN PT-1000：作为表面活性剂，由Petrotech工业有限责任公司提供。
示例性应用：
范例1：提高耐腐蚀性
在60×60×3毫米碳钢板上进行实验。五个板的表面仅用氧化锌粉末预处理，另外五个板的表面用如下的粉末混合物处理：30％(质量)的氧化锌和70％的金属锌粉末。将两种样品在30℃下涂覆在相同的磷酸锌涂料液中达10分钟。
在第一批样品上形成的磷酸锌转化涂料(氧化锌预处理)的重量为14±2克/平方米，并满足重磷酸锌涂料的MIL-DTL-16232G规格要求。
在第二批样品上形成的复合锌-磷酸锌涂料具有13±2克/平方米的重量。用扫描电子显微镜(SEM)评估所述复合涂料的表面。图3是碳钢板表面上的复合磷酸盐晶体涂料的SEM图像。在所述图像中可以看到金属锌粉末颗粒固定在复合磷酸盐涂料上。
这两种类型的样品均在中性盐雾试验(neutral salt spray test；NSST)柜中进行测试。在腔室中4小时后(MIL-DTL-16232G规范要求最少二小时)，在常规磷酸锌涂料的样品上识别出基材腐蚀产物。
图4是在所述NSS室中8小时后具有锌-磷酸锌复合涂料的两个样品板的图像。实际上，样品上看不到腐蚀产物，即使在NSS室中的时间是具有常规磷酸锌涂料的样品的时间量的两倍。
因此是清楚的，所述锌-磷酸锌复合涂料在NSST室中提供了比缺少附加金属锌颗粒的磷酸锌涂料更好的耐腐蚀性。
范例2：拉伸强度
两组相同的五个样品各自具有磷酸锌和锌-磷酸锌复合涂料，涂有两层粉末涂层：第一层是环氧树脂，以及上层是聚酯。对所述样品进行拉伸强度测试。图5是粘合件拉伸后的测试样品的图像，测试样品是涂覆有新型复合磷酸盐涂料的碳钢板，所述粘合强度记录为19.13MPa。所述二组的所有样品的粘合值在19至23MPa范围内变化。在所有的试验中，在涂料涂覆界面没有出现任何单一失效。试验得出的结论是，锌-磷酸锌复合涂料具有与磷酸锌涂料相似的粉末涂料附着速率。
范例3：摩擦系数降低
在直径为50毫米，厚度为6毫米的碳钢盘上进行实验。五个圆盘的表面仅用氧化锌粉末处理，而另外五个圆盘的表面用如下的粉末混合物处理：45％(质量)的氧化锌和35％的金属锌粉末和20％的二硫化钼(MoS2)粉末作为干润滑剂。二个样品组都在30℃下在相同的磷酸锌涂料液中涂覆10分钟。在磷酸盐涂料液中添加1质量％的表面活性剂。在第一组样品(仅氧化锌)上形成的磷酸锌转化涂料具有15±2克/平分米的重量。在第二组样品上形成的复合二硫化钼-锌-磷酸锌涂料的重量为15±3克/平分米。用扫描电子显微镜(SEM)评估复合涂料的表面。图6是复合二硫化钼-锌-磷酸锌涂料的SEM图像。可以看到二硫化钼粉末颗粒固定在磷酸锌涂料上。
测试两种涂料样品的静摩擦系数。磷酸锌涂料的静摩擦系数为0.42±0.05，及复合涂料的静摩擦系数为0.18±0.03。因此显而易见的是添加二硫化钼干润滑剂粉末显着降低了磷酸锌涂料的静摩擦系数。
图7是上述测试之后用扫描电子显微镜(SEM)进行第二次检测的复合涂料表面的SEM图像。可以看到固定在磷酸锌涂料上的二硫化钼粉末颗粒在样品表面上被晕染(smudged)。如图中所示，在处理一层状晶体结构时，晕染是使用这种干润滑剂是一种常见的现象。
实施例4：磷酸锌着色涂料
有机颜料、无机颜料或两者都可以与氧化锌粉末混合。在较佳实施例中，取决于颜料的类型，添加约3％至15％(质量)的颜料。所述(多种)颜料可以添加到预处理和/或加到磷酸盐涂料液体中。
图8是用着色磷酸锌涂料所涂覆的低合金钢冲压件的图像。所述图中有三组相同的钢制件，每组从上到下包括一个舌片、一个弯曲件和一个扣件。在原始图像中，所述左边组为蓝色、中间为红铁色、右手组为绿色。所述着色部分是用磷酸锌着色涂料处理的结果。用于处理的所述无机颜料是：(a)黑色氧化铁(Fe3O4)；(b)红色氧化铁(Fe2O3)；(c)含有少量聚硫化物的蓝色群青复杂矿物；(d)绿色氧化铬(III)(Cr2O3)。
在所述处理中使用的有机颜料(不溶于水)是：(a)红色喹诺酮(Quinacrodone；C20H12N2O2)；(b)绿色酞菁(Phthalocyanine)，铜与氯化酞菁(chlorinatedphthalocyanine)的复合物：(c)蓝色酞菁，铜与酞菁的复合物。在所有情况下，如图像中最初所示，形成着色磷酸锌涂料。
尽管已经对有限数量的实施例描述了本发明，但是应该理解，可以进行本发明的许多变化、修改和其他应用。因此，所附权利要求书中所述的要求保护的发明不限于在此描述的实施例。

Claims (12)

1.一种提供复合磷酸盐转化晶体涂料的方法，其特征在于：所述方法包含多个步骤：
混合多个粉末材料与多个金属氧化物颗粒，从而提供一复合金属氧化物粉末，所述复合金属氧化物粉末包含至少一附加粉末材料的多个颗粒，所述至少一附加粉末材料提供一附加功能予所述磷酸盐转化晶体涂料；
通过沉积所述复合金属氧化物粉末的多个颗粒在一基板上来预处理所述基板；及
以一磷酸盐涂料溶液来处理所述基板，以导致所述复合磷酸盐转化晶体涂料形成在所述基板上，所述复合磷酸盐转化晶体涂料含有所述至少一附加粉末材料的多个固定颗粒。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多个金属氧化物颗粒是选自于由包含氧化钙、氧化锌、氧化锰、氧化镍、氧化铁及其组合所组成的一族群。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属氧化物与所述至少一附加粉末材料的一混合物是以介于0.5至100克/平分米之间的一用量沉积在所述基板上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述多个金属氧化物颗粒中的任一个的一最大尺寸是小于2微米。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述至少一附加粉末材料的多个颗粒中的任一个的一最大尺寸是小于10微米。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷酸盐涂料溶液包括多个磷酸盐，所述多个磷酸盐选自于由包括磷酸锌、磷酸锰、磷酸钙及其混合物所组成的一族群，其中所述磷酸盐涂料溶液不含传统磷酸盐涂料工艺中使用的任何附加的多个常见成分，所述多个常见成分是选自于由包括碱、硝酸、硝酸盐、磷酸盐涂料晶体提炼材料所组成的一族群。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述磷酸盐涂料溶液还包括多个表面活性剂，用于增加润湿性。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述多个表面活性剂具有至多为3％的质量的一数值。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：包含磷酸锌的所述磷酸盐涂料溶液在最高达35℃的一温度下与所述多个金属氧化物颗粒反应。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于：包含磷酸锰的所述磷酸盐涂料溶液在最高达70℃的一温度下与所述多个金属氧化物颗粒反应。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷酸盐涂料溶液具有一酸碱值范围介于2.2与2.7之间。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述磷酸盐涂料溶液具有一磷酸盐密度介于1.03与1.08千克/升之间。
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