無機鈍化涂料、其形成方法、及所形成的無機鈍化保護膜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開是有關于無機鈍化涂料及其形成方法，以及由該無機鈍化涂料形成的無機 鈍化保護膜，且特別是有關于一種用于金屬表面處理的無機鈍化保護膜。
【背景技術】
[0002] 六價鉻長期被使用于鍍鋅鋼板或鋁合金的表面鈍化皮膜，在"電機電子產品中 有害物質禁限用指令（TheRestrictionofHazardousSubstancesinElectrical andElectronicEquipment;R0HS)" 與"廢電機電子設備指令（WasteElectronicsand ElectricalEquipment;WEEE) "等歐盟環保指令上路后，美國、中國及日本等國家，也都相 繼于2006年后開始限制六價鉻的使用。目前常見替代方案是利用有機樹脂混成無機材料 為主，由于需仰賴大量有機樹脂以維持良好成膜性，造成耐候性與耐熱性不足。
[0003] 鈍化皮膜除防蝕保護外，還需要有足夠導電度與耐熱性。目前電子產品大量使用 鍍鋅鋼板做為機殼材料，如冰箱、烤箱、計算機主機與洗衣機等，其對于環保鈍化處理的需 求是迫在眉睫。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的之一在于提供一種無機鈍化涂料的形成方法，使得利用其所形成的 無機鈍化保護膜具有耐蝕性佳、耐熱性佳、硬度高等現有技術所不能達到的特點。
[0005] 本發明的再一目的在于提供上述方法所形成的無機鈍化涂料。
[0006] 本發明的還一目的在于提供由上述無機鈍化涂料經涂布并固化的無機鈍化保護 膜。
[0007] 根據一實施例，本公開提供一種無機鈍化涂料的形成方法，包括：混合約5~ 80重量份的四烷氧基硅烷（tetraalkoxysilane)、約10~80重量份的三烷氧基硅烷 (trialkoxysilane)、及約1~30重量份的催化劑，在pH值介于約0. 05至4下進行反應，以 形成一無機樹脂材料；以及以磷酸酯對該無機樹脂材料進行改質，以形成一無機鈍化涂料， 其中磷酸酯的添加量為約〇. 1~10重量份，以100重量份的無機樹脂材料做為基準。
[0008] 根據另一實施例，本公開提供一種無機鈍化涂料，是由前述的方法所形成，其中無 機鈍化涂料的無機含量至少約50wt%。
[0009] 根據又一實施例，本公開提供一種無機鈍化保護膜，是將前述的無機鈍化涂料經 涂布并固化而成者，其中無機鈍化保護膜的膜厚大于〇Um，小于等于約20ym，且無機鈍化 保護膜的表面硬度至少為約2H。
[0010] 本發明的優點在于：本發明所提供的無機鈍化涂料中，不需添加額外的有機高分 子，僅藉由三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷、催化劑進行溶膠-凝膠反應，并通過四烷氧基硅 烷及三烷氧基硅烷的比例以及反應的pH值，控制分子線性與網狀交聯程度，而合成同時具 有部分線性與部分網狀結構的無機樹脂材料，利用其高無機含量而使所形成的無機鈍化保 護膜具有耐蝕性佳（耐鹽霧> 72小時）、耐熱性佳（經過500°C熱處理1分鐘后外觀無變 化）、硬度高（2H以上）等優點；此外，本發明通過利用磷酸酯對無機樹脂材料進行改質，進 而固化成膜，所形成的無機鈍化保護膜更具有高耐蝕性（耐鹽霧> 400小時）、不含重金屬 (例如六價鉻）、附著性與致密性佳等優點。
[0011] 為讓本公開的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施 例，并配合所附附圖，作詳細說明如下：
【附圖說明】
[0012] 圖1為根據本公開一實施例顯示無機鈍化涂料的形成方法；
[0013] 圖2顯示在一實施例中所形成的無機鈍化保護膜；
[0014] 其中，符號說明：
[0015] 102、104~步驟； 200~基板；
[0016] 202~無機鈍化保護膜。
【具體實施方式】
[0017] 以下依本公開的不同特征舉出數個不同的實施例。本公開中特定的組件及安排是 為了簡化，但本公開并不以這些實施例為限。舉例而言，于第二組件上形成第一組件的描述 可包括第一組件與第二組件直接接觸的實施例，亦包括具有額外的組件形成在第一組件與 第二組件之間、使得第一組件與第二組件并未直接接觸的實施例。此外，為簡明起見，本公 開在不同例子中以重復的組件符號及/或字母表示，但不代表所述各實施例及/或結構間 具有特定的關系。
[0018] 在本公開一實施例中，提供一種無機鈍化涂料的形成方法，包括以三烷氧基硅烷、 四烷氧基硅烷、催化劑進行反應（例如溶膠-凝膠（sol-gel)反應），并藉由四烷氧基硅烷 及三烷氧基硅烷的比例以及反應的pH值，控制分子線性與網狀交聯程度，而合成同時具有 部分線性與部分網狀結構的無機樹脂材料。
[0019] 圖1為根據本公開一實施例所述的無機鈍化涂料的形成方法。參照圖1，在步驟 102中，混合四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、及催化劑進行反應（以溶膠-凝膠（sol-gel)反 應為例），以形成無機樹脂材料。在步驟104中，加入磷酸酯對在步驟102所形成的無機樹 脂材料進行化學改質，其中磷酸酯可作為表面鈍化劑，以形成無機鈍化涂料。
[0020] 在此溶膠-凝膠（sol-gel)反應中，四烷氧基硅烷可具有下列化學式：
【主權項】
1. 一種無機鈍化涂料的形成方法，包括： 混合5~80重量份的四烷氧基硅烷、10~80重量份的三烷氧基硅烷、及1~30重量 份的催化劑，在PH值介于0. 05至4下進行反應，以形成一無機樹脂材料；以及 以磷酸酯對該無機樹脂材料進行改質，以形成一無機鈍化涂料，其中該磷酸酯的添加 量為0. 1~10重量份，以100重量份的無機樹脂材料做為基準。
2. 如權利要求1所述的無機鈍化涂料的形成方法，還包括涂布所述無機鈍化涂料并固 化以形成一無機鈍化保護膜。
3. 如權利要求1所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述四烷氧基硅烷具有下列化 學式：
其中，每個R1各自獨立地為C1-C8直鏈烷基。
4. 如權利要求1所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述三烷氧基硅烷具有下列化 學式：
其中，每個R2各自獨立地為C1-C8直鏈烷基；R3為氫、取代或未取代的C 1-C8烷基、取代 或未取代的C1-C8烯基、環氧基、或氨基。
5. 如權利要求4所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中R3為具有氟取代的官能基。
6. 如權利要求1所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述磷酸酯為磷酸酯基硅烷、 磷酸鈦酯基鈦氧烷、硫醇基磷酸酯、或前述的組合。
7. 如權利要求6所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述磷酸酯基硅烷為
其中每個R3各自獨立地為氫、甲基、乙基、丙基、或丁 9 基。
8. 如權利要求6所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述磷酸鈦酯基鈦氧烷為
其中每個R各自獨立地為氫、甲 ， 基、乙基、丙基、丁基、或異丙基。
9. 如權利要求6所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述硫醇基磷酸酯為
10. 如權利要求1所述的無機鈍化涂料的形成方法，其中所述催化劑為鹽酸、硝酸、醋 酸、硫酸、或前述的組合。
11. 一種無機鈍化涂料，是由權利要求1所述的方法所形成，其中所述無機鈍化涂料的 無機含量至少50wt%。
12. 如權利要求11所述的無機鈍化涂料，其中所述無機樹脂材料的重量平均分子量至 少 1000 g / mol。
13. 如權利要求11所述的無機鈍化涂料，其中所述無機鈍化涂料的六價鉻離子含量 < Img / kg〇
14. 一種無機鈍化保護膜，是將如權利要求11所述的無機鈍化涂料經涂布并固化而成 者，其中所述無機鈍化保護膜的膜厚< 20 μ m，且表面硬度至少為2H。
【專利摘要】本公開提供一種無機鈍化涂料的形成方法，包括：混合5～80重量份的四烷氧基硅烷、10～80重量份的三烷氧基硅烷、及1～30重量份的催化劑，在pH值介于0.05至4下進行反應，以形成一無機樹脂材料；以及以磷酸酯對無機樹脂材料進行改質，以形成一無機鈍化涂料，其中磷酸酯的添加量為0.1～10重量份，以100重量份的無機樹脂材料做為基準。本公開亦提供一種無機鈍化涂料，及其所形成的無機鈍化保護膜。
【IPC分類】C09D183-06, C09D5-08, C09D7-12, C23C22-48
【公開號】CN104745075
【申請號】CN201410045557
【發明人】湯偉鉦, 黃云珊, 游雅婷, 蘇一哲, 沈永清, 黃元昌
【申請人】財團法人工業技術研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年2月8日
【公告號】US20150183936