DE69930163T2 - POLYMETALATE AND HETEROPOLYMETALLATE FOR PASSIVATING COATINGS OF METALLIC SURFACES - Google Patents

POLYMETALATE AND HETEROPOLYMETALLATE FOR PASSIVATING COATINGS OF METALLIC SURFACES Download PDF

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Abstract

A method employing oxide film conversion coatings prepared using ferrate (VI) as the oxidizing agent is disclosed. Metal substrates or surfaces, such as aluminum, aluminum alloys or other metals, are contacted with an aqueous solution comprising ferrate (VI) anions to form a corrosion resistant conversion coating on the surface thereof. The ferrate anion concentration is preferably between about 0.0166 % and about 1.66 % by weight. The coating process is carried out by dipping, spraying, or painting at temperatures ranging from 25 DEG C to 100 DEG C for a period of time ranging from about 1 second to about 5 minutes.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden von Passivierungsbeschichtungen auf Metallsubstraten, wie Aluminium oder Aluminiumlegierungen.The The present invention relates to a method of forming passivation coatings Metal substrates, such as aluminum or aluminum alloys.

Hintergrund der Stands der Technikbackground the state of the art

Chemische Passivierungsbeschichtungen werden im allgemeinen gebildet, indem die Oberfläche des Metalls in eine fest anhaftende Beschichtung „umgewandelt (passiviert)" wird, wobei alles oder ein Teil derselben aus einer oxidierten Form des Substratmetalls besteht. Chemische Passivierungsbeschichtungen liefern häufig gute Korrosionswiderstandsfähigkeit und starke Bindungsaffinität für Beschichtungen, wie Farbanstriche. Die industrielle Auftragung eines Farbanstrichs auf Metalle erfordert im allgemeinen die Verwendung einer chemischen Passivierungsbeschichtung, insbesondere wenn die Bedienungsbedingungen hohe Leistungsanforderungen erforderlich machen.Dry Passivation coatings are generally formed by the surface of the metal into a firmly adhering coating (passivated) ", all or part of which is an oxidized form of the Substrate metal consists. Provide chemical passivation coatings often good corrosion resistance and strong binding affinity for coatings, like paints. The industrial application of a paint on metals generally requires the use of a chemical Passivation coating, especially if the operating conditions high performance requirements are required.

Obwohl Aluminium und Aluminiumlegierungen typischerweise eine gute Korrosionswiderstandsfähigkeit aufgrund der Bildung einer natürlichen Oxidbeschichtung auf der Oberfläche bieten, ist der Schutz begrenzt. Aluminiumlegierungen, die einer Kombination aus Feuchtigkeit und Elektrolyten ausgesetzt werden, korrodieren viel schneller als reines Aluminium, insbesondere wo solche Aluminiumlegierungen Kupfer enthalten können.Even though Aluminum and aluminum alloys typically have good corrosion resistance due to the formation of a natural Oxide coating on the surface offer protection is limited. Aluminum alloys, the one Combination of moisture and electrolytes exposed, corrode much faster than pure aluminum, especially where Such aluminum alloys may contain copper.

Es gibt im allgemeinen zwei Verfahrensarten zum Bilden von korrosionswiderstandsfähigen Passivierungsbeschichtungen auf Metallsubstraten, wie Aluminium- oder Aluminiumlegierungssubstraten. Das erste Verfahren schließt eine anodische Oxidation (Anodisierung) ein, wo das Substrat in ein chemisches Bad, wie ein Chromsäure- oder Schwefelsäurebad, eingetaucht und ein elektrischer Strom durch das Substrat und das chemische Bad geführt wird. Die Passivierungsbeschichtung, die so auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird, stellt eine verbesserte Korrosionswiderstandsfähigkeit und eine verbesserte Bindungsfläche für organische Beschichtungen und Schlußanstriche bereit.It Generally, there are two types of processes for forming corrosion resistant passivation coatings on metal substrates, such as aluminum or aluminum alloy substrates. The first procedure closes anodic oxidation (anodization) where the substrate is in a chemical bath, such as a chromic acid or sulfuric acid bath, submerged and an electric current through the substrate and the chemical bath becomes. The passivation coating so on the surface of the Substrate is formed, provides improved corrosion resistance and an improved bonding surface for organic Coatings and finishes ready.

Das zweite Verfahren zum Bilden einer korrosionswiderstandsfähigen chemischen Passivierungsbeschichtung erzeugt eine chemische Passivierungsbeschichtung durch Unterziehen des Substrats einer chemischen Lösung, wie einer Chromsäurelösung, jedoch ohne Verwendung eines elektrischen Stroms im Verfahren. Die chemische Lösung kann durch Eintauchen des Substrats, manuelle Auftragung oder Sprühauftragung aufgetragen werden. Die resultierende Passivierungsbeschichtung auf der Oberfläche des Aluminium- oder Aluminiumlegierungssubstrats liefert verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion und eine verbesserte Bindungsfläche für organische Beschichtungen und Schlußanstriche.The second method of forming a corrosion resistant chemical Passivation coating creates a chemical passivation coating by subjecting the substrate to a chemical solution, such as a chromic acid solution, however without using an electric current in the process. The chemical Solution can by submerging the substrate, manual application or spray application be applied. The resulting passivation coating on the surface of the aluminum or Aluminum alloy substrate provides improved resistance across from Corrosion and improved bonding surface for organic coatings and finishes.

Passsivierungsbeschichtungen auf Chromatbasis sind weitläufig in Anwendungen eingesetzt worden, wo ein maximaler Korrosionsschutz benötigt wird. Beispielsweise resultiert eine Behandlung von Aluminium- oder Aluminiumlegierungssubstraten mit einem Chromatpassivierungsbeschichtungsbad im allgemeinen in einem bevorzugt dicken, korrosionswiderstandsfähigen Film, der aus hydratisierten Cr(III)- und Al(III)-Oxiden besteht. Diese Reaktion wird durch die Reduktion von hochvalenten Cr(VI)-Ionen und die Oxidation des Al-Metalls angetrieben. Der Nutzen dieser Chromat-Passivierungsbeschichtung schließt Hydrophobizität und Selbstheilungseigenschaften ein.Passsivierungsbeschichtungen Chromate-based are widespread been used in applications where maximum corrosion protection is needed. For example, treatment of aluminum or aluminum alloy substrates results with a chromate passivation coating bath in general a preferably thick, corrosion-resistant film consisting of hydrated Cr (III) and Al (III) oxides. This reaction is through the reduction driven by high-valent Cr (VI) ions and the oxidation of the Al metal. Of the Benefits of this chromate passivation coating include hydrophobicity and self-healing properties one.

Das leichte Gewicht und die hohe Festigkeit von Aluminium und Aluminiumlegierungen machen diese Materialien insbesondere in Luft- und Raumfahrtanwendungen geeignet. Viele Aluminiumkonstruktionsteile, einschließend Cd-plattiertes Aluminium, Zn-plattiertes Aluminium und Zn-Ni-plattiertes Aluminium, werden gegenwärtig unter Verwendung der Chromsäureverfahrenstechnologie behandelt. Chromsäurepassivierungsfilme, wie sie auf Aluminium- und Aluminiumlegierungssubstraten gebildet werden, erfüllen das 168-stündige Salznebelexpositionskorrosionswiderstandsfähigkeitskriterium gemäß ASTM-Verfahren B-117, jedoch dienen sie hauptsächlich als eine Substratoberfläche für Beschichtungen oder Farbanstrichanhaftung. Chromsäurepassivierungsbeschichtungen sind verhältnismäßig dünn und Beschichtungen von geringem Gewicht (40–150 mg pro Quadratfuß) und bewirken keine ungünstigen Reduktionen in der Dauerhaltbarkeit der Aluminium- und Aluminiumlegierungsstrukturen, auf denen sie aufgetragen werden.The Light weight and the high strength of aluminum and aluminum alloys make these materials especially in aerospace applications suitable. Many aluminum structural parts, including Cd-plated Aluminum, Zn-clad aluminum and Zn-Ni clad aluminum, become present using chromic acid process technology treated. Chromsäurepassivierungsfilme, as they are formed on aluminum and aluminum alloy substrates, fulfill the 168-hour Salt fog exposure corrosion resistance criterion according to ASTM method B-117, however serve they mainly as a substrate surface for coatings or paint painting adhesion. Chromsäurepassivierungsbeschichtungen are relatively thin and coatings of low weight (40-150 mg per square foot) and do not cause unfavorable reductions in the durability of the aluminum and aluminum alloy structures, on which they are applied.

Die Verwendung von Chromatpassivierungsbeschichtungen für Aluminium- und Aluminiumlegierungssubstrate, ebenso wie für andere Substrate, ist nicht ohne Nachteile. Forscher haben für Chromatpassivierungsbeschichtungen zunehmend Probleme gefunden, die mit ihrer extremen Toxizität und Karzinogenität verbunden sind. Forscher haben eine Exposition gegenüber Chromaten mit einer Vielzahl von Humanerkrankungen in Verbindung gebracht, einschließlich einer Irritation des Atmungstraktes, Geschwürbildungen und Perforationen des nasalen Septums, Dermatitis, Hautallergisierung, Asthma und Lungenkrebs. Als ein Ergebnis dieser Erkenntnisse sind staatliche Umweltregulierungen verkündet worden, insbesondere in Kalifornien, ebenso wie in anderen Staaten, die drastische Beschränkungen bezüglich der erlaubten Gehalte an hexavalentem Chrom (Cr(IV))-Verbindungen in Abwässern und Emissionen, die mit Metallendbearbeitungsverfahren verbunden sind, aufbürden. Folglich sind chemische Passivierungsverfahren unter Einsatz von hexavalenten Chromverbindungen unerschwinglich teuer geworden, wenn sie überhaupt erlaubt sind, und dies hat zu der Notwendigkeit für ein alternatives Mittel zum Erreichen vergleichbarer Materialeigenschaften ohne die Verwendung von Chromaten geführt.The use of chromate passivation coatings for aluminum and aluminum alloy substrates, as well as other substrates, is not without its disadvantages. Researchers have increasingly found problems with chromate passivation coatings associated with their extreme toxicity and carcinogenicity. Researchers have linked exposure to chromates to a variety of human diseases, including irritation of the respiratory tract, ulcerations and perforations of the nasal septum, dermatitis, skin allergy, asthma and lung cancer. As a result of these findings, government environmental regulations have been promulgated, particularly in California, as well as in other states that have drastic restrictions the permissible levels of hexavalent chromium (Cr (IV)) compounds in effluents and emissions associated with metal finishing operations. Consequently, chemical passivation processes using hexavalent chromium compounds have become prohibitively expensive, if any, and this has led to the need for an alternative means of achieving comparable material properties without the use of chromates.

Kürzliche Anstrengungen, um Passivierungsbeschichtungen auf Nicht-Chromatbasis herzustellen, haben die Verwendung anderer Oxidationsmittel einschließlich Cerverbindungen, alkalische Lösungen von Lithiumsalzen und Manganaten und Molybdaten, eingeschlossen. Forscher haben die Wirkungen von Cerverbindungen als ein Korrosionsinhibitor für Aluminium- und Kupferlegierungen, wie Al 2024-T3, in Chlorid enthaltenden Lösungen studiert. Es wurde vorgeschlagen, daß Cer eine Korrosion dieser Legierung durch Reduzierung der Geschwindigkeit der kathodischen Reduktion von Sauerstoff aufgrund der Bildung von Cer(III)-reichen Filmen über Kupfer enthaltenden intermetallischen Verbindungen inhibiert, die als lokale kathodische Stellen wirken.recent Efforts to Non-Chromate Passivation Coatings have made use of other oxidizing agents including cerium compounds, alkaline solutions lithium salts and manganates and molybdates, included. Researchers have the effects of cerium compounds as a corrosion inhibitor for aluminum and copper alloys, such as Al 2024-T3, in chloride-containing solutions. It it has been suggested that cerium Corrosion of this alloy by reducing the speed the cathodic reduction of oxygen due to the formation of Cer (III) -rich films about Copper-containing intermetallic compounds inhibited, the act as local cathodic sites.

Ein Verfahren zur Oberflächenmodifikation von Materialien auf Aluminiumbasis, das ein Eintauchen in kochende Cersalze gefolgt von einer anodischen Polarisation in einer Molybdatlösung einschließt, ist berichtet worden. Obwohl dieses Oberflächenmodifikationsverfahren gute korrosionswiderstandsfähige Filme erzeugte, stellte das langzeitige Kochen des Substrats Probleme beim Vorbehandeln großer Strukturen dar. Die Probleme des Langzeitkochens zusammen mit solchen des elektrochemischen Nachbehandlungsschritts machten dieses Verfahren für praktische Anwendungen nicht attraktiv.One Process for the surface modification of Aluminum-based materials that dip into boiling cerium salts followed by anodic polarization in a molybdate solution been reported. Although this surface modification method good corrosion resistant Produced films caused the long-term cooking of the substrate problems when pretreating large Structures dar. The problems of long-term cooking together with such of the electrochemical post-treatment step made this process for practical Applications not attractive.

Eine ungewöhnliche Passivität von Aluminiumlegierungen ist gefunden worden, wenn die Aluminiumlegierungen alkalischen Lösungen von Lithiumsalzen ausgesetzt werden. Die beobachtete Passivität ist als eine Folge der Bildung eines polykristallinen Li2[Al2(OH)6]2CO3·3H2O-Films auf der Aluminiumlegierungsoberfläche erklärt worden. Von diesem Film, bezeichnet als Hydrotalcit oder „Talk"-Beschichtung, ist berichtet worden, daß er einen erhöhten Korrosionsschutz während der Exposition gegenüber aggressiven Umgebungen bietet. Die besten Ergebnisse wurden jedoch erhalten, wenn die beschichteten Proben für wenigstens eine Woche härten konnten, bevor irgendein Korrosionstest durchgeführt wurde. Diese äußerst lange Härtungszeit würde zweifellos Probleme in praktischen industriellen Anwendungen von Talkbeschichtungen verursachen. Obwohl Talkbeschichtungen die Korrosionswiderstandsfähigkeit von verschiedenen Substraten verbessern, bestanden lediglich Legierungen mit niedrigen Konzentrationen von legierungsbildenden Elementen (Al 6061-T6 und Al 1100) dem Salznebeltest gemäß ASTM-Verfahren B-117.Unusual passivity of aluminum alloys has been found when the aluminum alloys are exposed to alkaline solutions of lithium salts. The observed passivity has been explained as a consequence of the formation of a polycrystalline Li 2 [Al 2 (OH) 6 ] 2 CO 3 .3H 2 O film on the aluminum alloy surface. This film, referred to as hydrotalcite or "talc" coating, has been reported to provide enhanced corrosion protection during exposure to aggressive environments, however, the best results were obtained when the coated samples were allowed to cure for at least one week before This extremely long cure time would undoubtedly cause problems in practical industrial applications of talc coatings Although talc coatings improve the corrosion resistance of various substrates, only alloys with low concentrations of alloying elements (Al 6061-T6 and Al 1100) did so according to the salt spray test ASTM Method B-117.

Aufmerksamkeit ist ebenfalls gerichtet worden auf die Verwendung von Manganaten und Molybdaten in Passivierungsbeschichtungslösungen für Aluminiumlegierungen. Die Permanganatpassivierungsbeschichtungslösungen schlossen Salze, wie Silikate, Borate, Nitrate, Halogenide und Phosphate, ein.attention has also been directed to the use of manganates and molybdenum in passivation coating solutions for aluminum alloys. The Permanganate passivation coating solutions included salts, such as silicates, Borates, nitrates, halides and phosphates, a.

Für Isomolybdate wurde gezeigt, daß sie die Korrosionswiderstandsfähigkeit von Aluminium und Aluminiumlegierungen gegenüber einem lokalisierten Angriff durch Verschieben des Durchschlagpotentials (Eb) in eine positive Richtung verbessern. Von den folgenden Reaktionen wird angenommen, daß sie bei der Bildung einer Passivierungsbeschichtung auf Molybdänbasis auf Aluminium eingeschlossen sind: MoO4 2– + 5H+ + Al = Mo3+ + ½Al2O3·3H2O + H2O 3MoO4 2– + 6H+ + 2Al = 3MoO2 + Al2O3·3H2O Isomolybdate has been shown to improve the corrosion resistance of aluminum and aluminum alloys against localized attack by shifting the breakdown potential (E b ) in a positive direction. The following reactions are believed to be included in the formation of a molybdenum-based passivation coating on aluminum: MoO 4 2- + 5H + + Al = Mo 3+ + ½Al 2 O 3 · 3H 2 O + H 2 O 3MoO 4 2- + 6H + + 2Al = 3MoO 2 + Al 2 O 3 · 3H 2 O

Die Behandlung wandelt die Aluminiumoberfläche in eine oberflächliche Schicht um, die eine komplexe Mischung aus Aluminium/Molybdän-Verbindungen enthält. Es ist gezeigt worden, daß die Konzentration an hydratisiertem Mo4+ im Film bei allen Potentialen etwa 2 bis 3 mal größer war als die Konzentration von hexavalentem Mo6+. Es ist vorgeschlagen worden, daß die Korrosionswiderstandsfähigkeit dieser Molybdatbeschichtungen aufgrund der Molybdat(VI)-reichen Bereiche auf der Filmoberfläche vorlag, die den Zugang von Cl-Anionen zu der Metall/Filmoberfläche inhibieren. In der Gegenwart von alkalischen Lösungen weist Molybdän jedoch eine leichte Tendenz auf, Wasser mit der Entwicklung von Wasserstoff zu zersetzen, unter Auflösung des Molybdats im hexavalenten Zustand als das Molybdatanion MoO4 2–, was somit die Passivierungsbeschichtung auf der Metalloberfläche schwächt. Um somit eine geeignete hexavalente Molybdat(Mo6+)-Passivierungslösung herzustellen, ist es notwendig, in einem alkalischen Bereich mit einem pH-Wert von größer als 10 zu arbeiten. In Molybdat-freien Lösungen bei pH-Wert 10, ist AlOOH, das sich normalerweise unter niedrigeren pH-Wert-Bedingungen bilden würde, nicht geeignet und wird dazu tendieren, sich aufzulösen. Die Gegenwart von Molybdaten in den Lösungen ist nicht ausreichend, um die schnelle Auflösung des Al zu begrenzen und somit ist eine Bildung einer Passivierungsbeschichtung auf der Basis von Isomolybdaten unter diesen Bedingungen nicht begünstigt.The treatment converts the aluminum surface into a superficial layer containing a complex mixture of aluminum / molybdenum compounds. It has been shown that the concentration of hydrated Mo 4+ in the film at all potentials was about 2 to 3 times greater than the concentration of hexavalent Mo 6+ . It has been suggested that the corrosion resistance of these molybdate coatings was due to the molybdate (VI) -rich areas on the film surface which inhibit access of Cl - anions to the metal / film surface. However, in the presence of alkaline solutions, molybdenum has a slight tendency to decompose water with the evolution of hydrogen to dissolve the molybdate in the hexavalent state as the molybdate anion MoO 4 2- , thus weakening the passivation coating on the metal surface. Thus, to prepare a suitable hexavalent molybdate (Mo 6+ ) passivation solution, it is necessary to operate in an alkaline region having a pH greater than 10. In molybdate-free solutions at pH 10, AlOOH, which would normally form under lower pH conditions, is not suitable and will tend to dissolve. The presence of molybdenum data in the solutions is not sufficient to limit the rapid dissolution of the Al, and thus formation of an isomolybic-based passivation coating under these conditions is not favored.

Daher besteht eine Notwendigkeit für eine Passivierungsbeschichtungslöung, die nicht toxische Ionen enthält, die eine stabile korrosionswiderstandsfähige Passivierungsbeschichtung auf Metalloberflächen, insbesondere auf Aluminium und Aluminiumlegierungen, bildet.Therefore there is a need for a passivation coating solution, containing non-toxic ions, the one stable corrosion resistant passivation coating on metal surfaces, in particular aluminum and aluminum alloys.

EP 1,136,591 betrifft ein hydrophil machendes Agens für metallisches Material. Das hydrophil machende Agens enthält kein Chrom und verleiht eine ausgezeichnete Korrosionswiderstandsfähigkeit und eine lang andauernde Hydrophilie an ein Element, wie einen Wärmeaustauscher, der aus Aluminium hergestellt ist. Die hydrophil machende Zusammensetzung umfaßt ein hydrophiles Polymer mit wenigstens einer nicht-ionischen funktionellen Gruppe, die ausgewählt wird aus primärem Amid, sekundärem Amid, tertiärem Amid, Hydroxy- und Polyoxyalkylengruppen zusammen mit einem hydrophilen Polymer mit wenigstens einer ionischen funktionellen Gruppe, die ausgewählt wird aus Sulfo-, Phosphonatcarboxy-, primärer Amino-, sekundärer Amino-, tertiärer Amino- und quartärer Ammoniumgruppe, zusammen mit einer Vanadiumverbindung, und einer Verbindung mit wenigstens einem Element, das ausgewählt wird aus Zr, Ti und Si. EP 1,136,591 relates to a hydrophilic agent for metallic material. The hydrophilizing agent does not contain chromium and imparts excellent corrosion resistance and long-term hydrophilicity to an element such as a heat exchanger made of aluminum. The hydrophilizing composition comprises a hydrophilic polymer having at least one nonionic functional group selected from primary amide, secondary amide, tertiary amide, hydroxy and polyoxyalkylene groups together with a hydrophilic polymer having at least one ionic functional group selected from Sulfo, phosphonatecarboxy, primary amino, secondary amino, tertiary amino and quaternary ammonium group, together with a vanadium compound, and a compound having at least one element selected from Zr, Ti and Si.

Es ist wünschenswert, daß die Passivierungsbeschichtungslösung für eine einwandfreie Haftung einer aufgetragenen Schutzbeschichtung, wie einem Farbanstrich, geeignet ist. Es gibt ebenfalls eine Notwendigkeit für ein Verfahren zur Verwendung einer Passivierungsbeschichtungslösung, die nicht toxische Ionen enthält, um eine stabile korrosionswiderstandsfähige Passivierungsbeschichtung auf Metalloberflächen, insbesondere auf Aluminium und Aluminiumlegierungen, zu bilden.It is desirable that the conversion coating for one perfect adhesion of an applied protective coating, such as a paint, is suitable. There is also a need for a A method of using a passivation coating solution which contains non-toxic ions, a stable corrosion-resistant passivation coating on metal surfaces, especially on aluminum and aluminum alloys.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das Oxidieren einer Metalloberfläche unter Verwendung einer ersten wäßrigen Lösung, die Anionen enthält, die ausgewählt werden aus einem oder mehreren Heteropolymetallaten mit der allgemeinen Formel BMxOy n–, wobei M ein Übergangsmetall ist, B ein Heteroatom ist, das ausgewählt wird aus P, Si, Ce, Mn, Co oder Mischungen derselben, x etwa 1 oder größer als 1 ist, y etwa 1 oder größer als 1 ist und n– die Valenz der ausgewählten Anionen ist, und wobei die wäßrige Lösung einen pH-Wert zwischen etwa 2 und etwa 5 aufweist, umfaßt.According to this invention, there is provided a method of oxidizing a metal surface using a first aqueous solution containing anions selected from one or more heteropolymetalates having the general formula BM x O y n- , wherein M is a transition metal, B Heteroatom selected from P, Si, Ce, Mn, Co or mixtures thereof, x is about 1 or greater than 1, y is about 1 or greater than 1, and n- is the valency of the selected anions, and wherein aqueous solution has a pH of between about 2 and about 5.

Günstigerweise umfaßt das Verfahren den folgenden Schritt eines Kontaktierens der oxidierten Metalloberfläche mit einer zweiten wäßrigen Lösung, die Alkalimetallsilikat, Alkalimetallborat, Alkalimetallphosphat, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid oder Mischungen derselben in einer Konzentration zwischen etwa 0,015% und etwa 10% enthält.conveniently, comprises the method includes the following step of contacting the oxidized metal surface a second aqueous solution, the Alkali metal silicate, alkali metal borate, alkali metal phosphate, magnesium hydroxide, Calcium hydroxide, barium hydroxide or mixtures thereof in a concentration between about 0.015% and about 10%.

Bevorzugt umfaßt das Verfahren weiter ein Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit einer dritten wäßrigen Lösung, die Alkalimetallsilikat enthält.Prefers comprises the method further comprising contacting the oxidized metal surface with a third aqueous solution, the Contains alkali metal silicate.

Das Verfahren kann weiter Spülen der Oberfläche mit deionisiertem Wasser nach Oxidieren der Metalloberfläche mit der ersten wäßrigen Lösung, noch vor Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit der zweiten wäßrigen Lösung, und Spülen der Oberfläche mit deionisiertem Wasser nach Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit der zweiten wäßrigen Lösung, noch vor Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit der dritten wäßrigen Lösung umfassen.The Procedure can continue rinsing the surface with deionized water after oxidizing the metal surface with the first aqueous solution, still before contacting the oxidized metal surface with the second aqueous solution, and Rinse the surface with deionized water after contacting the oxidized metal surface with the second aqueous solution, still prior to contacting the oxidized metal surface with the third aqueous solution.

Bevorzugt enthält die zweite wäßrige Lösung Calciumhydroxid und Lithiumnitrat. Bevorzugt wird das Übergangsmetall ausgewählt aus Mo, V oder W.Prefers contains the second aqueous solution calcium hydroxide and lithium nitrate. Preferably, the transition metal is selected from Mo, V or W.

Günstigerweise ist die Konzentration der Anionen in der ersten Lösung zwischen etwa 1 und etwa 5 Gew.-%.conveniently, is the concentration of anions in the first solution between about 1 and about 5 wt .-%.

Vorteilhafterweise werden die Anionen ausgewählt aus (PMo12O40)3–, (PMo10V2O40)5–, (MnPW11O39)5–, (PW12O40)3–, (SiMo12O40)4–, (SiW12O40)4–, (Mo7O24)6–, (CeMo12O42)8– oder Mischungen derselben.Advantageously, the anions are selected from (PMo 12 O 40 ) 3- , (PMo 10 V 2 O 40 ) 5- , (MnPW 11 O 39 ) 5- , (PW 12 O 40 ) 3- , (SiMo 12 O 40 ) 4- , (SiW 12 O 40 ) 4- , (Mo 7 O 24 ) 6- , (CeMo 12 O 42 ) 8 or mixtures thereof.

Günstigerweise enthält die erste wäßrige Lösung Fluoridionen, wobei die Fluoridionen durch eine Verbindung bereitgestellt werden, die ausgewählt wird aus Ammoniumfluorid, Alkalimetallfluoriden, Fluorkieselsäuresalzen, Fluortitansäuresalzen, Fluorzirkonsäuresalzen oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration der Fluoridionen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.conveniently, contains the first aqueous solution fluoride ions, wherein the fluoride ions are provided by a compound, which is selected from ammonium fluoride, alkali metal fluorides, fluorosilicic acid salts, Fluorine acid salts of titanium, Fluorzirkonsäuresalzen or mixtures thereof, wherein the concentration of the fluoride ions between about 0.1 and about 3.0 weight percent.

Bevorzugt enthält die erste Lösung Oxyanionen, wobei die Oxyanionen ausgewählt werden als Alkalimetallpermanganat, Perrhenat, Metavanadat oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration der Oxyanionen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.Prefers contains the first solution Oxyanions, wherein the oxyanions are selected as alkali metal permanganate, Perrhenate, metavanadate or mixtures thereof, the concentration of the Oxyanions between about 0.1 and about 3.0 wt .-% is.

Vorteilhafterweise enthält die Lösung Silikationen, wobei die Silikationen durch wasserlösliche Alkalimetallsilikatsalze bereitgestellt werden, wobei die Konzentration der Silikationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.advantageously, contains the solution Silications, wherein the silications by water-soluble alkali metal silicate salts be provided, the concentration of the silicates between about 0.1 and about 3.0 weight percent.

Günstigerweise enthält die wäßrige Lösung Borationen, wobei die Borationen durch wasserlösliche Alkalimetallsalze bereitgestellt werden, wobei die Konzentration der Borationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.conveniently, contains the aqueous solution borate ions, wherein the borate ions are provided by water-soluble alkali metal salts wherein the concentration of borate ions is between about 0.1 and about 3.0% by weight.

Vorteilhafterweise sind die Alkalimetallsalze Alkalimetalltetraborat.advantageously, the alkali metal salts are alkali metal tetraborate.

In einem bevorzugten Verfahren enthält die erste Lösung Phosphationen, wobei die Phosphationen ausgewählt werden aus Alkalimetallorthophosphat, Alkalimetallmetaphosphat, Alkalimetallpyrophosphat oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration der Phosphationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.In a preferred method the first solution Phosphate ions, wherein the phosphate ions are selected from alkali metal orthophosphate, Alkali metal metaphosphate, alkali metal pyrophosphate or mixtures the same, wherein the concentration of phosphate ions between about 0.1 and about 3.0 wt .-% is.

Günstigerweise enthält die erste Lösung Nitrationen, wobei die Nitrationen ausgewählt werden aus Alkalimetallnitraten, Ammoniumnitraten und Mischungen derselben, wobei die Konzentration des Nitrats zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% ist.conveniently, contains the first solution Nitrate ions, wherein the nitrate ions are selected from alkali metal nitrates, Ammonium nitrates and mixtures thereof, wherein the concentration of the nitrate is between about 0.1 and about 1% by weight.

Vorteilhafterweise weist die erste wäßrige Lösung einen pH-Wert zwischen etwa 2 und etwa 5 auf.advantageously, the first aqueous solution has one pH between about 2 and about 5.

Im bevorzugten Verfahren wird die Metalloberfläche ausgewählt aus Aluminium, Aluminiumlegierungen und Mischungen derselben, wobei das Verfahren weiter die Schritte eines Säuberns der Metalloberfläche vor dem Kontaktieren der Metalloberfläche mit der wäßrigen Lösung und eines Bildens einer Boehmitschicht umfaßt, um die Metalloberfläche durch ein Verfahren zu beschichten, das ausgewählt wird aus Sieden oder Anodisieren vor dem Kontakt der Metalloberfläche mit der ersten wäßrigen Lösung.in the preferred method, the metal surface is selected from aluminum, aluminum alloys and mixtures thereof, the method further comprising the steps a cleaning the metal surface before contacting the metal surface with the aqueous solution and forming a boehmite layer around the metal surface to coat a process that is selected from boiling or anodizing before the contact of the metal surface with the first aqueous solution.

Die vorliegende Erfindung liefert eine Passivierungsbeschichtungslösung, die Polymetallate und/oder Heteropolymetallate enthält, um die Oberfläche von verschiedenen Metallsubstraten zu oxidieren. Die Polymetallate weisen die allgemeine Formel MxOy n– auf, wobei M ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend Mo, V und W oder Mischungen derselben. Die Heteropolymetallate weisen die allgemeine Formel BMxOy n– auf, wobei B ein Heteroatom ist, das ausgewählt wird aus P, Si, Ce, Mn oder Co oder Mischungen derselben, und M wiederum ausgewählt wird aus Mo, V, W oder Kombinationen derselben. Die Konzentration der Polymetallat- und/oder Heteropolymetallatanionen liegt bevorzugt zwischen etwa 1 und etwa 5 Gew.-%. Beispiele typischer Anionen, die verwendet werden, schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf (PMo12O40)3–, (PMo10V2O40)5–, (MnPW11O39)5–, (PW12O40)3–, (SiMo12O40)4–, (SiW12O40)4–, (Mo7O24)6–, (CeMo12O42)8– und Mischungen derselben. Die vorliegende Erfindung liefert ebenfalls ein Verfahren zur Verwendung der Lösung, um Korrosionswiderstandsfähigkeit und Haftfähigkeit für äußere Beschichtungen gegenüber dem behandelten Metallsubstrat bereitzustellen.The present invention provides a passivation coating solution containing polymetalates and / or heteropolymetallates to oxidize the surface of various metal substrates. The polymetalates have the general formula M x O y n - , wherein M is selected from the group comprising Mo, V and W or mixtures thereof. The heteropolymetalates have the general formula BM x O y n - , where B is a heteroatom selected from P, Si, Ce, Mn or Co or mixtures thereof, and M is in turn selected from Mo, V, W or combinations the same. The concentration of the polymetalate and / or heteropolymetallate anions is preferably between about 1 and about 5% by weight. Examples of typical anions that are used include, but are not limited to, (PMo 12 O 40 ) 3- , (PMo 10 V 2 O 40 ) 5- , (MnPW 11 O 39 ) 5- , (PW 12 O 40 ) 3- , (SiMo 12 O 40 ) 4- , (SiW 12 O 40 ) 4- , (Mo 7 O 24 ) 6- , (CeMo 12 O 42 ) 8 and mixtures thereof. The present invention also provides a method of using the solution to provide corrosion resistance and adhesion to exterior coatings over the treated metal substrate.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

Damit die obengenannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung im Detail verstanden werden können, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung, die oben kurz zusammengefaßt ist, unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen gegeben, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Es ist jedoch zu erwähnen, daß die angefügten Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen dieser Erfindung veranschaulichen und daher nicht als begrenzend für ihren Umfang zu betrachten sind, da die Erfindung für andere gleichwertig effektive Ausführungsformen stehen kann.In order to the above features and advantages of the present invention can be understood in detail is a more detailed description of the invention, summarized above briefly, with reference to the embodiments given in the attached Drawings are illustrated. It should be noted, however, that the appended drawings only typical embodiments of this invention, and therefore not as limiting for her Scope are to be considered since the invention is equally effective for others embodiments can stand.

1 liefert Graphen von Mo3d XPS-Spektren von (a) H3PMo12O40·xH2O; (b) einer Argon getrockneten Al-2024-Platte, die mit Passivierungsbeschichtungslösung enthaltend H3PMo12O40 und Na2SiF6 behandelt worden war, und (c) einer luftgetrockneten Al-2024-Platte, die mit Passivierungsbeschichtungslösung enthaltend H3PMo12O40 und Na2SiF6 behandelt worden war. 1 provides graphene from Mo3d XPS spectra of (a) H 3 PMo 12 O 40 xH 2 O; (b) an argon-dried Al-2024 plate treated with passivation coating solution containing H 3 PMo 12 O 40 and Na 2 SiF 6 , and (c) an air-dried Al-2024 plate coated with passivation coating solution containing H 3 PMo 12 O 40 and Na 2 SiF 6 had been treated.

2 ist ein Graph, der die Wirkung von Heteropolyoxylatquelle und Temperatur auf Salznebelüberleben von Aluminium 2024-T3 zeigt, das wie in Beispiel 5 beschrieben behandelt worden ist. 2 Figure 4 is a graph showing the effect of heteropolyoxylate source and temperature on salt fog survival of 2024-T3 aluminum treated as described in Example 5.

3 ist ein Graph, der den Effekt von Additiven und Temperatur auf Salznebelüberleben von Aluminium 2024-T3 zeigt, das wie in Beispiel 6 beschrieben behandelt worden ist. 3 Figure 4 is a graph showing the effect of additives and temperature on salt fog survival of 2024-T3 aluminum treated as described in Example 6.

4 ist eine Tabelle, die die Lösungen und Bedingungen zeigt, die verwendet worden sind, um Passivierungsbeschichtungen auf einer großen Anzahl von Al-2024-Platten herzustellen, und das Salznebelüberleben solcher beschichteten Platten. 4 Figure 12 is a table showing the solutions and conditions used to make passivation coatings on a large number of Al-2024 plates and the salt fog survival of such coated plates.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft chromatfreie Passivierungsbeschichtungslösungen für Metallsubstrate, die ausgewählt werden aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stählen (z.B. Kohlenstoffstählen und rostfreien Stählen) und anderen eisenhaltigen Metallen. Wo die Begriffe „Aluminium" und „Aluminiumlegierungen" hierin verwendet werden, sollten sie so interpretiert werden, um jedes andere einzuschließen, d.h. „Aluminium" schließt Aluminiumlegierungen nicht aus, sofern die Beschreibung nicht genau etwas anderes angibt.The present invention relates to non-chromate passivation coating solutions for metal substrates, the selected are made of aluminum, aluminum alloys, steels (e.g., carbon steels and stainless steels) and other ferrous metals. Where the terms "aluminum" and "aluminum alloys" are used herein should they be interpreted to include any other, i. "Aluminum" includes aluminum alloys not unless the description indicates otherwise.

Nicht-toxische Polymetallate und Heteropolymetallate sind anorganische, nicht-toxische Metall-Sauerstoff-Cluster, die große Reservoirs an Übergangsmetallen, wie Mox 6+, Wx 6+ und Vx 5+ (x > 1) enthalten. In ihren höchsten Oxidationsstufen ähneln diese Verbindungen sehr Chromaten beim Bilden aktiver, selbstheilender Beschichtungen. Diese Verbindungen akzeptieren Elektronen ohne größere Veränderungen ihrer Strukturen, sind in verschiedenen Lösungsmitteln hoch löslich, zeigen gute Adsorption auf festen Oberflächen und sind sehr starke Oxidationsmittel. Zusätzlich kann die reduzierte Form dieser Verbindungen in Luft oxidiert werden, wodurch kontinuierlich regenerierte Reservoirs hochvalenter Metallzustände auf der Metalloberfläche bereitgestellt werden, die die nützliche „Selbstheilungs"-Wirkung einführen, die für bevorzugte chemische Passivierungsbeschichtungen gegeben ist. Im Gegensatz dazu sind hexavalente Isomolybdate, beispielsweise MoO4 2–, lediglich in sehr basischen Lösungen stabil, wo die Auflösung von Aluminium ein Hauptproblem ist. Ein weiteres attraktives Merkmal der Heteropolymetallatverbindungen ist, daß sie leicht Heteroatome aufnehmen, wie Ce, Si, P und Mn, die zum Bilden einer Passivierungsbeschichtung als nützlich bekannt sind.Non-toxic polymetalates and heteropolymetallates are inorganic, non-toxic metal-oxygen clusters which entail large reservoirs of transition metals such as Mo x 6+ , W x 6+ and V x 5+ (x> 1) hold. At their highest oxidation states, these compounds are very similar to chromates in forming active, self-healing coatings. These compounds accept electrons without major changes in their structures, are highly soluble in various solvents, exhibit good adsorption on solid surfaces and are very strong oxidants. In addition, the reduced form of these compounds can be oxidized in air, providing continuously regenerated reservoirs of high valence metal states on the metal surface which introduce the beneficial "self-healing" effect given to preferred chemical passivation coatings MoO 4 2- , stable only in very basic solutions, where the dissolution of aluminum is a major problem Another attractive feature of the heteropolymetalate compounds is that they readily accept heteroatoms, such as Ce, Si, P and Mn, which form a passivation coating are known useful.

Eine Erscheinung der vorliegenden Erfindung liefert eine Passivierungsbeschichtungslösung, die Polymetallate und/oder Heteropolymetallate enthält, um die Oberfläche von verschiedenen Metallsubstraten zu oxidieren. Die Polymetallate weisen die allgemeine Formel MxOy n– auf, wobei M ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Mo, V und W. Die Heteropolymetallate weisen die allgemeine Formel BMxOy n– auf, wobei B ein Heteroatom ist, das ausgewählt wird aus P, Si, Ce, Mn oder Co, und wobei M wiederum ausgewählt wird aus Mo, V, W oder Kombination derselben. Die Konzentration der Polymetallat- und/oder Heteropolymetallatanionen ist bevorzugt zwischen etwa 1 und etwa 5 Gew.-%. Beispiele typischer verwendeter Anionen schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf (PMo12O40)3–, (PMo10V2O40)5–, (MnPW11O39)5–, (PW12O40)3–, (SiMo12O40)4–, (SiW12O40)4–, (Mo7O24)6–, (CeMo12O42)8– und Mischungen derselben.One aspect of the present invention provides a passivation coating solution containing polymetalates and / or heteropolymetallates to oxidize the surface of various metal substrates. The polymetalates have the general formula M x O y n - , where M is selected from the group consisting of Mo, V and W. The heteropolymetallates have the general formula BM x O y n - , wherein B is a heteroatom selected is selected from P, Si, Ce, Mn or Co, and wherein M is again selected from Mo, V, W or combination thereof. The concentration of the polymetalate and / or heteropolymetallate anions is preferably between about 1 and about 5 weight percent. Examples of typical anions used include, but are not limited to, (PMo 12 O 40 ) 3- , (PMo 10 V 2 O 40 ) 5- , (MnPW 11 O 39 ) 5- , (PW 12 O 40 ) 3- , (SiMo 12 O 40 ) 4- , (SiW 12 O 40 ) 4- , (Mo 7 O 24 ) 6- , (CeMo 12 O 42 ) 8 and mixtures thereof.

Eine weitere Erscheinung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer Oxid- oder wasserhaltigen Oxidpassivierungsbeschichtung auf einer Metalloberfläche. Die Metalloberfläche wird mit einer wäßrigen Passivierungsbeschichtungslösung, die Polymetallate und/oder Heteropolymetallate enthält, kontaktiert. Diese Passivierungsbeschichtungslösungen enthalten bevorzugt zwischen etwa 1 und etwa 5% Polymetallat- oder Heteropolymetallatanionen, und sie weisen bevorzugt einen pH-Wert zwischen etwa 2 und etwa 5 auf. Diese Lösungen erzeugen chemische Passivierungsbeschichtungen, die zum Schützen metallischer Substrate effektiv sind, die dem Salznebelstandardtest gemäß ASTM-Verfahren B-117 unterzogen werden.A Another aspect of the present invention relates to a method for forming an oxide or hydrous oxide passivation coating on a metal surface. The metal surface is treated with an aqueous passivation coating solution, the Polymetalates and / or Heteropolymetallate contacted. These passivation coating solutions contain preferably between about 1 and about 5% polymetalate or heteropolymetallate anions, and preferably have a pH between about 2 and about 5 on. These solutions create chemical passivation coatings that protect against metallic Substrates that perform the salt fog standard test according to ASTM method B-117.

Die chemischen Passivierungsbeschichtungslösungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können ebenfalls Fluoridionen enthalten. Fluoridionen sind nützlich für die Passivierungsbeschichtung, da sie beim Aufbau von Dicke der Beschichtung auf der Metalloberfläche helfen. Diese Fluoridionen können aus einer Anzahl von Quellen erhalten werden, wie Ammoniummetallfluoriden, Alkalimetallfluoriden, Fluorkieselsäuresalzen, Fluortitansäuresalzen und Fluorzirkonsäuresalzen. Die Konzentration der Fluoridionen in der Lösung ist bevorzugt zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-%.The chemical passivation coating solutions disclosed in the present Invention can be used also contain fluoride ions. Fluoride ions are useful for the passivation coating, as they help in building thickness of the coating on the metal surface. These Fluoride ions can obtained from a number of sources, such as ammonium metal fluorides, Alkali metal fluorides, fluorosilicic salts, fluortitic acid salts and fluorocyclo acid salts. The Concentration of the fluoride ions in the solution is preferably between about 0.1 and about 3.0 wt%.

Die Passivierungsbeschichtungslösung kann ebenfalls zusätzlich Übergangsmetalloxide mit hochvalenten Übergangsmetallkationen, wie Mn+7, V5+, Re7+, enthalten. Die Übergangsmetalloxide können aus Quellen, wie Alkalimetallpermanganat, -perrhenat und -metavanadat, erhalten werden. Die Konzentration der Übergangsmetalloxide in der Lösung ist bevorzugt zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-%. Pentavalente Vanadiumspezies sind bekannt, um Polyvanadatanionen, wie HV10O28 4–, in sauren Lösungen zu bilden. Polyvanadatanionen sind zur Versiegelungspassivierung beschichteter Metalloberflächen eingesetzt worden.The conversion coating can also in addition, transition metal oxides with high-valent transition metal cations such as Mn +7, V 5+, Re 7+, included. The transition metal oxides can be obtained from sources such as alkali metal permanganate, perrhenate and metavanadate. The concentration of transition metal oxides in the solution is preferably between about 0.1 and about 3.0 wt%. Pentavalent vanadium species are known to form polyvanadate anions, such as HV 10 O 28 4- , in acidic solutions. Polyvanadate anions have been used for the seal passivation of coated metal surfaces.

Die Zugabe ionischer Verbindungen zu der wäßrigen chemischen Passivierungsbeschichtungslösung in geeigneten Konzentrationen kann für die Leistung der resultierenden Passivierungsbeschichtung nützlich sein. Die bestimmten Additive zur verbesserten Leistung hängen von der chemischen Zusammensetzung des Substrats, der chemischen Zusammensetzung der wäßrigen Lösung und den angenommenen Anwendungsbedingungen ab. Die Konzentrationen jedes bestimmten Additivs können von den gleichen Parametern und ebenso den Konzentrationen anderer Additive in der Lösung abhängen.The Adding ionic compounds to the aqueous chemical passivation coating solution in suitable concentrations may be for the performance of the resulting Passivation coating useful be. The particular additives for improved performance depend on the chemical composition of the substrate, the chemical composition the aqueous solution and the assumed conditions of use. The concentrations of each certain additives can be from the same parameters as well as the concentrations of other additives in the solution depend.

Die wäßrige chemische Passivierungsbeschichtungslösung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls Silikationen in Konzentrationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% enthalten. Die Silikationen können aus wasserlöslichen Alkalimetallsilikatsalzen erhalten werden.The aqueous chemical conversion coating The present invention may also contain silicates in concentrations between about 0.1 and about 3.0 wt .-%. The silications can from water-soluble Alkali metal silicate salts are obtained.

Die wäßrige chemische Passivierungsbeschichtungslösung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls Borationen in Konzentrationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% enthalten. Die Borationen können aus wasserlöslichen Alkalimetallsalzen, beispielsweise Alkalimetalltetraborat, erhalten werden.The aqueous chemical conversion coating The present invention also provides borate ions in concentrations between about 0.1 and about 3.0 wt .-%. The borate ions can from water-soluble Alkali metal salts, for example Alkalimetalltetraborat obtained become.

Die wäßrige chemische Passivierungsbeschichtungslösung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls Phosphationen in Konzentrationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% enthalten. Die Phosphationen können aus wasserlöslichen Alkalimetallphosphatsalzen erhalten werden, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Alkalimetallorthophosphat, Alkalimetallmetaphosphat, Alkalimetallpyrophosphat und Mischungen derselben.The aqueous passivation chemical coating solution of the present invention may also contain phosphate ions in concentrations between about 0.1 and about 3.0 weight percent. The phosphate ions can be made from water-soluble alkali metal phosphate salts, including, but not limited to, alkali metal orthophosphate, alkali metal metaphosphate, alkali metal pyrophosphate, and mixtures thereof.

Die wäßrige chemische Passivierungsbeschichtungslösung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls Nitrationen in Konzentrationen zwischen 0,1 und etwa 3 Gew.-% enthalten. Die Nitrationen können aus Alkalimetall- oder Ammoniumnitraten erhalten werden.The aqueous chemical conversion coating The present invention may also include nitrate ions in concentrations between 0.1 and about 3 wt .-%. The nitrate ions can be out Alkali metal or ammonium nitrates are obtained.

Die Mengen der verschiedenen Ionen, die oben diskutiert werden, kann theoretisch vor der Herstellung der wäßrigen Passivierungsbeschichtungslösung bestimmt werden, oder sie können analytisch unter Verwendung von Methoden gemessen werden, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, und können dementsprechend eingestellt werden.The Quantities of the various ions discussed above can theoretically determined prior to the preparation of the aqueous passivation coating solution be or they can be measured analytically using methods that professionals are known in the art and can be adjusted accordingly become.

Bevorzugt wird die Oberfläche des Substrats gründlich gereinigt und vor dem Kontaktieren mit der wäßrigen chemischen Passivierungsbeschichtungslösung vorbehandelt. Die Substratoberfläche kann durch Ultraschallbehandlung in Aceton oder durch irgendeine von mehreren kommerziell erhältlichen alkalischen Reinigungslösungen gesäubert werden, um Schmutz, Fett oder andere Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt von einer Wasserspülung und einer Behandlung mit einer von mehreren kommerziell erhältlichen Desoxidationslösungen, wie LNC-Deoxidizer (Oakite Products Inc., Berkeley Heights, New Jersey), um jegliche restliche oxidische Oberflächenbeschichtung zu entfernen. Wenn das Substrat Aluminium ist, wird die gereinigte Oberfläche dann gespült oder in kochendes Wasser eingetaucht oder anodisiert, um eine Boehmitschicht der allgemeinen Formel (AlOx(OH)y) vor dem Eintauchen in die wäßrige chemische Passivierungsbeschichtungslösung zu bilden.Preferably, the surface of the substrate is thoroughly cleaned and pretreated prior to contacting with the aqueous chemical passivation coating solution. The substrate surface may be cleaned by sonication in acetone or by any of several commercially available alkaline cleaning solutions to remove soil, grease or other contaminants, followed by water rinse and treatment with one of several commercially available deoxidizer solutions such as LNC deoxidizer (Oakite Products Inc., Berkeley Heights, New Jersey) to remove any residual oxidic surface coating. When the substrate is aluminum, the cleaned surface is then rinsed or immersed in boiling water or anodized to form a boehmite layer of the general formula (AlO x (OH) y ) prior to immersion in the aqueous chemical passivation coating solution.

Die Eigenschaften der chemischen Passivierungsbeschichtung, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erzielt werden, hängen ebenfalls von der Kontaktzeit der Passivierungslösung mit dem Substrat, der Temperatur der Passivierungslösung und dem Substrat, und dem pH-Wert der Passivierungslösung ab. Die Kontaktzeit wird typischerweise im Bereich von etwa 1 Minute bis etwa 5 Minuten liegen. Die Temperatur der Passivierungslösung wird typischerweise im Bereich von etwa 25°C bis etwa 80°C liegen. Der pH-Wert der Passivierungslösung wird typischerweise zwischen etwa 2 und etwa 5 liegen, abhängig von der Zusammensetzung der Passivierungslösung.The Properties of the chemical passivation coating under Use of the present invention are also dependent on the contact time of the passivation solution with the substrate, the Temperature of the passivation solution and the substrate, and the pH of the passivation solution. The contact time is typically in the range of about 1 minute to about 5 minutes. The temperature of the passivation solution is typically in the Range of about 25 ° C up to about 80 ° C lie. The pH of the passivation solution is typically between about 2 and about 5 are dependent from the composition of the passivation solution.

Nachdem die Polymetallat- oder Heteropolymetallatpassivierungsbeschichtung aufgetragen ist, können Nachbehandlungsschritte verwendet werden, um die Passivierungsbeschichtung auf der Oberfläche des Substrats zu versiegeln und dadurch die Gesamtleistung der chemischen Passivierungsbeschichtung zu verbessern. Eine Nachbehandlung der aufgetragenen chemischen Passivierungsbeschichtung kann ein Kontaktieren der oxidierten Substratoberfläche mit einer wäßrigen Nachbehandlungslösung einschließen, die eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt werden aus der Gruppe umfassend ein Alkalimetallsilikat, ein Alkalimetallborat, ein Alkalimetallphosphat, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid und Kombinationen derselben. Bevorzugt liegt die Konzentration dieser Verbindungen in der Nachbehandlungslösung zwischen etwa 0,015 und etwa 10 Gew.-%. Die Kontaktzeit, während welcher das behandelte Substrat in die Nachbehandlungslösung eingetaucht wird, liegt bevorzugt zwischen etwa 1 Minute und etwa 20 Minuten. Die Temperatur der Nachbehandlungslösung und des Substrats während des Nachbehandlungsschritts ist bevorzugt zwischen etwa Umgebungs- oder Raumtemperatur (typischerweise etwa 25°C) und etwa dem Siedepunkt der wäßrigen Lösung (typischerweise etwa 100°C).After this the polymetalate or heteropolymetalate passivation coating is applied, can Post-treatment steps are used to apply the passivation coating the surface of the substrate to seal and thereby the overall performance of the chemical Passivation coating to improve. A post treatment of applied chemical passivation coating can contact the oxidized substrate surface with an aqueous post-treatment solution which contains one or more connections that are selected the group comprising an alkali metal silicate, an alkali metal borate, an alkali metal phosphate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide and combinations thereof. Preferably, the concentration is this Compounds in the post-treatment solution between about 0.015 and about 10% by weight. The contact time during which the treated Substrate immersed in the aftertreatment solution is preferably between about 1 minute and about 20 minutes. The temperature of the post-treatment solution and the substrate during the post-treatment step is preferably between about ambient or room temperature (typically about 25 ° C) and about the boiling point of the aqueous solution (typically about 100 ° C).

Der Nachbehandlungsschritt, beispielsweise unter Verwendung von Calciumhydroxid, wird durch Reduzieren der Konzentration von Kohlendioxid in Wasser, Bilden einer Lösung durch Kombinieren von Calciumhydroxid mit dem Wasser mit einer reduzierten Konzentration an Kohlendioxid und Bereitstellen eines Kontakts zwischen der Metalloberfläche und der Lösung durchgeführt. Die Konzentration an Kohlendioxid im Wasser kann durch irgendein bekanntes Verfahren reduziert werden, wird jedoch bevorzugt durch Erwärmen des Wassers reduziert, am bevorzugtesten auf eine Temperatur zwischen 50°C und 100°C. Andere Verfahren zum Reduzieren der Kohlendioxidkonzentration im Wasser schließen das Passieren des Wassers durch eine elektroosmotische Pumpe, ein Passieren des Kohlendioxids durch eine hydrophobe Membran oder ein Zentrifugieren des Wassers ein. Es ist wichtig, daß der Kohlendioxidgehalt des Wassers vermindert wird, da die Menge an Kohlendioxid, die im Wasser bei Raumtemperatur vorhanden ist, eine Lösung ergeben wird, die nicht die gewünschte Passivierungsbeschichtung erzeugt.Of the Aftertreatment step, for example using calcium hydroxide, by reducing the concentration of carbon dioxide in water, Forming a solution by combining calcium hydroxide with the water at a reduced level Concentration of carbon dioxide and providing a contact between the metal surface and the solution carried out. The concentration of carbon dioxide in the water can by any known method can be reduced, but is preferred by Heat the water is reduced, most preferably to a temperature between 50 ° C and 100 ° C. Other Method for reducing the carbon dioxide concentration in the water shut down passing the water through an electroosmotic pump Passing the carbon dioxide through a hydrophobic membrane or Centrifuging the water. It is important that the carbon dioxide content of the water is reduced, as the amount of carbon dioxide in the Water at room temperature will give a solution that will not the desired Passivation coating generated.

Aluminiumplatten, die mit Heteropolymetallatpassivierungsbeschichtungen hergestellt wurden, werden in eine oder mehrere Nachbehandlungslösungen, wie Alkalimetallsilikat und Calciumhydroxid, zwischen 80°C und 100°C für 1 Minute bis 20 Minuten eingetaucht. Bevorzugt erhielten die behandelten Aluminiumplatten dann eine Nachbehandlung durch Eintauchen zunächst in eine wäßrige Lösung enthaltend 0,09 Gew.-% Calciumhydroxid und 0,6 Gew.-% Lithiumnitrat bei 100°C für 20 Minuten und zweitens in eine wäßrige Lösung enthaltend 2,4 Gew.-% Alkalimetallsilikat bei 80°C für 5 Minuten. Optional kann die wäßrige Calciumhydroxidlösung ferner Mangan, Molybdän oder eine Kombination derselben einschließen, die stabile Metalloxide in den Beschichtungen bilden und als Inhibitoren für eine Korrosion der Beschichtungen wirken.Aluminum plates prepared with heteropolymetalate passivation coatings are immersed in one or more post-treatment solutions, such as alkali metal silicate and calcium hydroxide, between 80 ° C and 100 ° C for 1 minute to 20 minutes. Preferably, the treated aluminum plates were then post-treated by immersing first in an aqueous solution containing 0.09% by weight of calcium hydroxide and 0.6% by weight of lithium nitrate at 100 ° C. for 20 minutes and secondly in an aqueous solution containing 2.4 Wt .-% alkali metal silicate at 80 ° C for 5 minutes. Optional can the aqueous calcium hydroxide solution further includes manganese, molybdenum, or a combination thereof which forms stable metal oxides in the coatings and acts as corrosion inhibitors of the coatings.

Die folgenden Beispiele zur Verwendung der vorliegenden Erfindung zeigen die Funktion der Erfindung und offenbaren einige ihrer bevorzugten Ausführungsformen. Diese Beispiele sollen nicht als begrenzend für den Umfang der Erfindung auf die hierin beschriebenen Schritte verstanden werden, da die Erfindung andere Schritte und Bedingungen einschließen kann. Außer wo es angegeben ist, wurden Aluminiumplatten mit einem Maß von 1,5 Inch mal 2 Inch in den folgenden Beispielen verwendet, und alle Mengen sind Gewichtsprozentanteile.The show the following examples of use of the present invention the function of the invention and disclose some of its preferred Embodiments. These examples are not intended to limit the scope of the invention on the steps described herein, since the invention may include other steps and conditions. Except where it is were aluminum plates with a degree of 1.5 Inches by 2 inches in the following examples, and all amounts are weight percentages.

Beispiel 1example 1

Dieses Beispiel beschreibt die Vorbehandlung der Aluminiumplatten. Vor dem Kontaktieren der Aluminiumplatten mit einer wäßrigen chemischen Passivierungsbeschichtungslösung wurden die Platten entfettet und durch Ultraschallbehandlung in Aceton für 30 Minuten vorbereitet. Sie wurden dann mit einer alkalischen Reinigungslösung (wie 4215 NCLT, erhältlich von Elf Atochem – Turco Products Division, Westminster, Kalifornien) für 10 Minuten bei 60°C gesäubert. Die Platten wurden dann mit deionisiertem Wasser gespült und mit einer Desoxidierungslösung aus 15% LNC Deoxidizer (Oakite Products Inc., Berkely Heights, New Jersey) für 10 Minuten bei 25°C behandelt. Die Platten wurden dann in kochendes Wasser für 20 Minuten eingetaucht und mit einer dünnen Schicht aus Boehmit einer allgemeinen Formel AlOx(OH)y beschichtet.This example describes the pretreatment of the aluminum plates. Prior to contacting the aluminum plates with an aqueous chemical passivation coating solution, the plates were degreased and prepared by sonication in acetone for 30 minutes. They were then cleaned with an alkaline cleaning solution (such as 4215 NCLT, available from Elf Atochem - Turco Products Division, Westminster, California) for 10 minutes at 60 ° C. The plates were then rinsed with deionized water and treated with a deoxidizer solution of 15% LNC deoxidizer (Oakite Products Inc., Berkely Heights, New Jersey) for 10 minutes at 25 ° C. The plates were then immersed in boiling water for 20 minutes and coated with a thin layer of boehmite of a general formula AlO x (OH) y .

Beispiel 2Example 2

Dieses Beispiel beschreibt die Behandlung der Alumiumplatten mit einer wäßrigen chemischen Passivierungsbeschichtungslösung, die lediglich Polymetallat- oder Heteropolymetallatverbindungen enthält. Wäßrige chemische Passivierungsbeschichtungslösungen von Polymetallaten oder Heteropolymetallaten mit Konzentrationen zwischen etwa 1,0 und 5,0 Gew.-% wurden hergestellt, und die wie in Beispiel 1 beschrieben vorbehandelten Aluminiumplatten wurden in die. Lösung für 2 bis 5 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 25°C bis 80°C eingetaucht. Die Platten wurden dann gründlich mit deionisiertem Wasser gespült, in Luft für 48 Stunden getrocknet und durch Exposition in einer Salznebelkammer gemäß ASTM-Verfahren B-117 getestet.This Example describes the treatment of aluminum plates with a aqueous chemical passivation coating solution containing contains only polymetalate or heteropolymetalate compounds. Aqueous chemical coating solutions of polymetalates or heteropolymetalates with concentrations between about 1.0 and 5.0 wt% were prepared, and the like in Example 1 pretreated aluminum plates were described in the. solution for 2 to Immersed for 5 minutes at different temperatures in the range of 25 ° C to 80 ° C. The plates were then thoroughly rinsed with deionized water, in the air for Dried for 48 hours and exposed in a salt fog chamber according to ASTM method B-117 tested.

Beispiel 3Example 3

Dieses Beispiel beschreibt die Behandlung der Aluminiumplatten mit Passivierungsbeschichtungslösungen, die Polymetallat- oder Heteropolymetallatverbindungen in Kombination mit einer oder mehreren Verbindungen, wie Phosphaten, Boraten, Silikaten, Fluoriden oder Metalloxiden, enthalten. Wäßrige Lösungen von Polymetallaten oder Heteropolymetallaten mit Konzentrationen im Bereich von 1,0% bis 5,0% und einem oder mehreren Additiven mit Konzentrationen von 0,1% bis 3,0% wurden hergestellt. Die wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellten Aluminiumplatten wurden in diese Lösungen für 2 bis 5 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen von 25°C bis 80°C eingetaucht. Die Platten wurden dann gründlich mit deionisiertem Wasser gespült, in Luft für 48 Stunden getrocknet und durch Exposition in einer Salznebelkammer gemäß ASTM-Verfahren B-117 getestet.This Example describes the treatment of the aluminum plates with passivation coating solutions, the polymetalate or heteropolymetalate compounds in combination with one or more compounds, such as phosphates, borates, silicates, Fluorides or metal oxides. Aqueous solutions of polymetallates or Heteropolymetallates with concentrations ranging from 1.0% to 5.0% and one or more additives at concentrations of 0.1% up to 3.0% were produced. The prepared as described in Example 1 Aluminum plates were different in these solutions for 2 to 5 minutes Temperatures of 25 ° C up to 80 ° C immersed. The plates were then washed thoroughly with deionized water rinsed, in the air for Dried for 48 hours and exposed in a salt fog chamber according to ASTM method B-117 tested.

Beispiel 4Example 4

Dieses Beispiel beschreibt die Bildung von reduzierten Heterpolymolybdaten auf den Substratoberflächen und eine Selbstoxidation in Luft. Die wie in Beispiel 1 beschrieben vorbehandelten Platten wurden in eine Passivierungsbeschichtungslösung eingetaucht, die aus 1,0% bis 5,0% Heteropolymolybdaten und 0,1% bis 3,0% Fluorid enthaltenden Spezies bestand. Die Platten wurden mit der Passivierungsbeschichtungslösung für 2 Minuten bei Temperaturen zwischen 60°C und 80°C in Kontakt belassen. Die gelbe Passivierungslösung (eine charakteristische Farbe für die meisten der Heteropolymolybdate) wechselte zu dunkelgrün nach 2 Minuten, und die Substratoberflächen waren mit dunklen Filmen beschichtet.This Example describes the formation of reduced heteropolymolyb data on the substrate surfaces and a self-oxidation in air. The as described in Example 1 pretreated plates were immersed in a passivation coating solution, from 1.0% to 5.0% heteropolymolyb data and 0.1% to 3.0% fluoride containing species. The plates were coated with the passivation coating solution for 2 minutes at temperatures between 60 ° C and 80 ° C keep in touch. The yellow passivation solution (a characteristic color for the most of the heteropolymolybdates changed to dark green after 2 Minutes, and the substrate surfaces were coated with dark films.

Es wurde wiederholt beobachtet, daß die dunklen Beschichtungen, die aus den Behandlungen von Al 2024-T3-Platten mit Passivierungslösungen aus H3PMo12O40 und Na2SiF6 erhalten wurden, heller wurden, wenn sie in Luft für ausgedehnte Zeitdauern getrocknet wurden. Dies war andeutend für die Bildung der reduzierten Heteropolymolybdatspezies während des Passivierungsverfahrens und einer langsamen Reoxidation während des schließlichen Trocknungsverfahrens in Luft. Um diese Hypothese zu testen, wurden Heteropolymolybdatbeschichtungen hergestellt und in einer Argonatmosphäre gehandhabt. Dies führte zu der Erhaltung der Beschichtungsfarbe. XPS-Spektren einer solchen Beschichtung wurden mit einer reinen Heteropolymolybdatverbindung (H3PMo12O40) ebenso wie mit XPS-Spektren der gleichen Beschichtung, die in Luft für 10 Tage getrocknet wurde, verglichen (siehe 1). Wie erkannt werden kann, zeigte die luftgetrocknete Heteromolybdatbeschichtung einen Satz von Mo 3d-Peaks mit einer 3d5/2-Bindungsenergie (siehe 1C), was gut in Übereinstimmung ist mit derjenigen von reinem H3PMo12O40 (siehe 1A) und konsistent ist mit dem Vorliegen von sechswertigen Molybdänspezies. Auf der anderen Seite schien das Mo3d XPS-Spektrum der Argon-getrockneten Beschichtungen etwas kompliziert zu sein. Das XPS-Spektrum, das in 1b gezeigt ist, zeigt wenigstens 2 Sätze an Mo3d-Peaks, die andeutend sind für reduzierte Molybdänspezies. Diese Ergebnisse legen nahe, daß reduzierte Heteropolymolybdate während des Passivierungsverfahrens gebildet werden und sich selbst an Luft oxidieren unter Ausbildung von sechswertigen Spezies, die weiter zur Selbstheilung der Aluminiumoberfläche eingesetzt werden können.It has been repeatedly observed that the dark coatings obtained from the treatments of Al 2024-T3 plates with passivating solutions of H 3 PMo 12 O 40 and Na 2 SiF 6 became brighter when dried in air for extended periods of time , This was indicative of the formation of the reduced heteropolymolybdate species during the passivation process and a slow reoxidation during the final air drying process. To test this hypothesis, heteropolymolybdate coatings were prepared and handled in an argon atmosphere. This resulted in the preservation of the coating color. XPS spectra of such a coating were compared with a pure heteropolymolybdate compound (H 3 PMo 12 O 40 ) as well as with XPS spectra of the same coating dried in air for 10 days (see 1 ). As can be seen, the air-dried heteromolybdate coating showed a set of Mo 3d peaks with a 3d5 / 2 binding energy (see 1C ), which is in good agreement with that of pure H 3 PMo 12 O 40 (see 1A ) and is consistent with the presence of hexavalent Mo lybdänspezies. On the other hand, the Mo3d XPS spectrum of argon-dried coatings appeared to be somewhat complicated. The XPS spectrum used in 1b shows at least 2 sets of Mo3d peaks indicative of reduced molybdenum species. These results suggest that reduced heteropolymolybdates are formed during the passivation process and oxidize themselves in air to form hexavalent species which can be further used to self-heal the aluminum surface.

Die Platten wurden dann gründlich mit deionisiertem Wasser gespült. Während dieses Schrittes wurde eine Lösung mit einer blauen Farbe (eine charakteristische Farbe für die reduzierten Heteropolymolybdate) von den Substratoberflächen abgespült. Ein Satz der Platten wurde in einer Kammer unter fließendem Helium für 12 Stunden luftgetrocknet. Die dunkle Beschichtung auf den Platten, die in Luft zurückgelassen wurde, wurde in eine sehr schwach braune Farbe in wenigen Stunden umgewandelt. Wenn die Platten in einer inerten Atmosphäre getrocknet wurden, wurde im Gegensatz dazu die dunkle Beschichtung bewahrt. Wenn jedoch diese dunklen Beschichtungen Luft für 12 Stunden ausgesetzt wurden, verschwand die dunkle Farbe in wenigen Stunden aufgrund der Oxidation der reduzierten Heteropolymolybdate.The Plates were then thoroughly rinsed with deionized water. While This step became a solution with a blue color (a characteristic color for the reduced Heteropolymolybdate) rinsed from the substrate surfaces. A set of plates became in a chamber under running Helium for Air dried for 12 hours. The dark coating on the plates, which left in air was turned into a very pale brown color in a few hours transformed. When the plates are dried in an inert atmosphere In contrast, the dark coating was preserved. However, if these dark coatings were exposed to air for 12 hours, The dark color disappeared in a few hours due to oxidation the reduced heteropolymolybdate.

Beispiel 5Example 5

Dieses Beispiel beschreibt die Nachbehandlung der beschichteten Substrate, um die Leistung der chemischen Passivierungsbeschichtung zu verbessern und zu bewahren. Eine wäßrige Lösung von Polymetallaten oder Heteropolymetallaten mit Konzentrationen im Bereich von 1,0 bis 5,0 Gew.-%. Die Substratplatten, die wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurden, wurden in die vorbereiteten Lösungen für 2 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen von 50°C bis 80°C eingetaucht. Die Platten wurden gründlich mit deionisiertem Wasser gespült und erhielten dann eine Nachbehandlung durch Eintauchen zunächst in eine wäßrige Lösung enthaltend 0,09 Gew.-% Calciumhydroxid und 0,6 Gew.-% Lithiumnitrat, bei 100°C für 20 Minuten, und zweitens in eine wäßrige Lösung enthaltend 2,4 Gew.-% Alkalimetallsilikat bei 80°C für 5 Minuten. Sie wurden schließlich in Luft für 48 Stunden getrocknet und durch Exposition in einer Salznebelkammer gemäß ASTM-Verfahren B-117 getestet. Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt.This example describes the post-treatment of the coated substrates to improve and preserve the performance of the chemical passivation coating. An aqueous solution of polymetalates or heteropolymetallates having concentrations in the range of 1.0 to 5.0 weight percent. The substrate plates prepared as described in Example 1 were immersed in the prepared solutions for 2 minutes at different temperatures of 50 ° C to 80 ° C. The plates were rinsed thoroughly with deionized water and then aftertreated by immersion first in an aqueous solution containing 0.09% by weight of calcium hydroxide and 0.6% by weight of lithium nitrate, at 100 ° C for 20 minutes, and secondly in an aqueous solution containing 2.4 wt .-% alkali metal silicate at 80 ° C for 5 minutes. They were finally dried in air for 48 hours and tested by exposure in a salt spray chamber according to ASTM Method B-117. The results are in 2 shown.

Beispiel 6Example 6

Dieses Beispiel beschreibt die Nachbehandlung der beschichteten Substrate, um die Leistung der chemischen Passivierungsbeschichtung zu verbessern und zu bewahren. Eine wäßrige Lösung aus Polymetallaten oder Heteropolymetallaten mit Konzentrationen in Bereich von 1,0 bis 5,0 Gew.-% und einem oder mehreren Additiven mit Konzentrationen von 0,1% bis 3,0% wurden hergestellt. Die Substratplatten, die wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt wurden, wurden in die vorbereiteten Lösungen für 2 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen von 50°C bis 80°C eingetaucht. Die Platten wurden gründlich mit deionisiertem Wasser gespült und erhielten dann eine Nachbehandlung durch Eintauchen zunächst in eine wäßrige Lösung enthaltend 0,09 Gew.-% Calciumhydroxid und 0,6 Gew.-% Lithiumnitrat, bei 100°C für 20 Minuten, und zweitens in eine wäßrige Lösung enthaltend 2,4 Gew.-% Alkalimetallsilikat bei 80°C für 5 Minuten. Sie wurden schließlich in Luft für 48 Stunden getrocknet und durch Exposition in einer Salznebelkammer gemäß ASTM-Verfahren B-117 getestet. Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt.This example describes the post-treatment of the coated substrates to improve and preserve the performance of the chemical passivation coating. An aqueous solution of polymetalates or heteropolymetallates having concentrations ranging from 1.0 to 5.0 weight percent and one or more additives at concentrations of 0.1 to 3.0 percent were prepared. The substrate plates prepared as described in Example 1 were immersed in the prepared solutions for 2 minutes at different temperatures of 50 ° C to 80 ° C. The plates were rinsed thoroughly with deionized water and then aftertreated by immersion first in an aqueous solution containing 0.09% by weight of calcium hydroxide and 0.6% by weight of lithium nitrate, at 100 ° C for 20 minutes, and secondly in an aqueous solution containing 2.4 wt .-% alkali metal silicate at 80 ° C for 5 minutes. They were finally dried in air for 48 hours and tested by exposure in a salt spray chamber according to ASTM Method B-117. The results are in 3 shown.

Während das Vorangehende auf die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung ohne Abweichen vom Basisumfang derselben gestaltet werden, und der Umfang derselben wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt.While that The foregoing refers to the preferred embodiment of the present invention Invention is directed, can other and further embodiments the invention designed without departing from the basic scope of the same and the scope thereof is determined by the following claims.

Claims (16)

Verfahren umfassend Oxidieren einer Metalloberfläche unter Verwendung einer ersten wäßrigen Lösung, die Anionen enthält, die ausgewählt werden aus einem oder mehreren Heteropolymetallaten mit der allgemeinen Formel BMxOy n–, wobei M ein Übergangsmetall ist, B ein Heteroatom ist, das ausgewählt wird aus P, Si, Ce, Mn, Co oder Mischungen derselben, x etwa 1 oder größer als 1 ist, y etwa 1 oder größer als 1 ist und n– die Valenz der ausgewählten Anionen ist, und wobei die wäßrige Lösung einen pH-Wert zwischen etwa 2 und etwa 5 aufweist.A process comprising oxidizing a metal surface using a first aqueous solution containing anions selected from one or more heteropolymetalates having the general formula BM x O y n- , wherein M is a transition metal, B is a heteroatom selected from P, Si, Ce, Mn, Co or mixtures thereof, x is about 1 or greater than 1, y is about 1 or greater than 1, and n- is the valency of the selected anions, and wherein the aqueous solution has a pH between about 2 and about 5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren den folgenden Schritt eines Kontaktierens der oxidierten Metalloberfläche mit einer zweiten wäßrigen Lösung umfaßt, die Alkalimetallsilikat, Alkalimetallborat, Alkalimetallphosphat, Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid, Bariumhydroxid oder Mischungen derselben in einer Konzentration zwischen etwa 0,015% und etwa 10% enthält.The method of claim 1, wherein the method comprises following step of contacting the oxidized metal surface with a second aqueous solution comprising Alkali metal silicate, alkali metal borate, alkali metal phosphate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, Barium hydroxide or mixtures thereof in a concentration between about 0.015% and about 10%. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend ein Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit einer dritten wäßrigen Lösung, die Alkalimetallsilikat enthält.The method of claim 2, further comprising contacting the oxidized metal surface with a third aqueous solution, the Contains alkali metal silicate. Verfahren nach Anspruch 3, weiter umfassend Spülen der Oberfläche mit deionisiertem Wasser nach Oxidieren der Metalloberfläche mit der ersten wäßrigen Lösung, noch vor Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit der zweiten wäßrigen Lösung, und Spülen der Oberfläche mit deionisiertem Wasser nach Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit der zweiten wäßrigen Lösung, noch vor Kontaktieren der oxidierten Metalloberfläche mit der dritten wäßrigen Lösung.The method of claim 3, further comprising rinsing the surface with deionized water after oxidizing the metal surface with the first aqueous solution, before contacting the oxidized metal surface with the second aqueous solution, and rinsing the surface with deionized water after contacting the oxidized metal surface with the second aqueous solution, before contacting the oxidized metal surface with the third aqueous solution. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die zweite wäßrige Lösung Calciumhydroxid und Lithiumnitrat enthält.A method according to claim 3 or claim 4, wherein the second aqueous solution calcium hydroxide and Contains lithium nitrate. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Übergangsmetall ausgewählt wird aus Mo, V oder W.Method according to one of the preceding claims, wherein the transition metal is selected from Mo, V or W. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Konzentration der Anionen in der ersten Lösung zwischen etwa 1 und etwa 5 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the concentration of anions in the first solution is between about 1 and about 5 wt .-% is. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anionen ausgewählt werden aus (PMo12O40)3–, (PMo10V2O40)5–, (MnPW11O39)5–, (PW12O40)3–, (SiMo12O40)4–, (SiW12O40)4–, (CeMo24O42)8– oder Mischungen derselben.Method according to one of the preceding claims, wherein the anions are selected from (PMo 12 O 40 ) 3- , (PMo 10 V 2 O 40 ) 5- , (MnPW 11 O 39 ) 5- , (PW 12 O 40 ) 3- , (SiMo 12 O 40 ) 4- , (SiW 12 O 40 ) 4- , (CeMo 24 O 42 ) 8 or mixtures thereof. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste wäßrige Lösung Fluoridionen enthält, wobei die Fluoridionen durch eine Verbindung bereitgestellt werden, die ausgewählt wird aus Ammoniumfluorid, Alkalimetallfluoriden, Fluorkieselsäuresalzen, Fluortitansäuresalzen, Fluorzirkonsäuresalzen oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration der Fluoridionen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first aqueous solution fluoride ions contains wherein the fluoride ions are provided by a compound, the selected is made from ammonium fluoride, alkali metal fluorides, fluorosilicic acid salts, Fluoro titanic acid salts, Fluorzirkonsäuresalzen or mixtures thereof, wherein the concentration of the fluoride ions between about 0.1 and about 3.0 weight percent. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Lösung Oxyanionen enthält, wobei die Oxyanionen ausgewählt werden aus Alkalimetallpermanganat, Perrhenat, Metavanadat oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration der Oxyanionen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first solution Contains oxyanions, wherein the oxyanions are selected are made of alkali metal permanganate, perrhenate, metavanadate or Mixtures thereof, wherein the concentration of the oxyanions between about 0.1 and about 3.0 wt .-% is. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Lösung Silikationen enthält, wobei die Silikationen durch wasserlösliche Alkalimetallsilikatsalze bereitgestellt werden, wobei die Konzentration der Silikationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first solution Contains silicates, wherein the silications by water-soluble alkali metal silicate salts be provided, the concentration of the silicates between about 0.1 and about 3.0 weight percent. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wäßrige Lösung Borationen enthält, wobei die Borationen durch wasserlösliche Alkalimetallsalze bereitgestellt werden, wobei die Konzentration der Borationen zwischen 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the aqueous solution contains borate ions, wherein the borate ions by water-soluble alkali metal salts be provided, the concentration of borate ions between 0.1 and about 3.0 wt .-% is. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Alkalimetallsalze Alkalimetalltetraborat sind.The method of claim 12, wherein the alkali metal salts Alkali metal tetraborate are. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Lösung Phosphationen enthält, wobei die Phosphationen ausgewählt werden aus Alkalimetallorthophosphat, Alkalimetallmetaphosphat, Alkalimetallpyrophosphat oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration der Phosphationen zwischen etwa 0,1 und etwa 3,0 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first solution Contains phosphate ions, wherein the phosphate ions are selected are made of alkali metal orthophosphate, alkali metal metaphosphate, Alkali metal pyrophosphate or mixtures thereof, wherein the concentration of the phosphate ions is between about 0.1 and about 3.0 weight percent. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Lösung Nitrationen enthält, wobei die Nitrationen ausgewählt werden aus Alkalimetallnitraten, Ammoniumnitraten oder Mischungen derselben, wobei die Konzentration des Nitrats zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Gew.-% ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the first solution Contains nitrate ions, wherein the nitrate ions are selected are made of alkali metal nitrates, ammonium nitrates or mixtures the same, wherein the concentration of nitrate is between about 0.1 and about 1% by weight. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Metalloberfläche ausgewählt wird aus Aluminium, Aluminiumlegierungen und Mischungen derselben, und wobei das Verfahren weiter die Schritte eines Säuberns der Metalloberfläche vor dem Kontaktieren der Metalloberfläche mit der wäßrigen Lösung und eines Bildens einer Boehmitschicht umfaßt, um die Metalloberfläche durch ein Verfahren zu beschichten, das ausgewählt wird aus Sieden oder Anodisieren vor dem Kontakt der Metalloberfläche mit der ersten wäßrigen Lösung.Method according to one of the preceding claims, wherein the metal surface is selected aluminum, aluminum alloys and mixtures thereof, and the method further comprising the steps of cleaning the metal surface before Contact the metal surface with the aqueous solution and forming a boehmite layer around the metal surface to coat a process that is selected from boiling or anodizing before the contact of the metal surface with the first aqueous solution.
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