FI99135C - Korroosiota estävä materiaali ja sillä käsitelty pinta - Google Patents

Description

99135

Korroosiota estävä materiaali ja sillä käsitelty pinta

Jakamalla erotettu hakemuksesta 875659 5 Keksintö koskee korroosiota estäviä materiaaleja ja niillä käsiteltyjä pintoja.

Pintojen, erityisesti metallipintojen, käsittelemisen ennen orgaanisten pinnoitteiden, kuten maalien, lakkojen, liimojen, muovien ja vastaavien käyttöä, tiedetään 10 olevan edullista eikä ainoastaan siksi, että se parantaa käsiteltyjen pintojen korroosiokestävyyttä, vaan myös siksi, että se parantaa orgaanisten pinnoitteiden adheesiota, tehden ne tehokkaammiksi. US-patenttijulkaisussa 3 506 499 esitetään menetelmä, jossa käytetään kromihapon ja kolloi-15 disen silikaatin vesiliuosta vesiliuoksena sinkki- ja alumiinipinnalle. GB-patenttijulkaisussa 1 234 181 esitetään . menetelmä, jossa metallin pinnalle kuivataan vesiliuos, ···· jossa on kuusiarvoista kromia, kolmiarvoista kromia ja ··*: silikaa. Kuusiarvoista kromia sisältävien liuosten käyttä- : 20 minen ei ole toivottavaa niiden myrkyllisyyden vuoksi.

:1M; FR-patenttijulkaisusta 2 384 034 tunnetaan esikä- sittelymenetelmää, jossa olennaisena komponenttina käyte-tään kromi(III)-yhdistettä.

Nyt on havaittu, että tiettyihin kolmiarvoisiin 25 metalliyhdisteisiin ja piidioksidiin tai silikaattiin pe-rustuvat koostumukset ovat edullisia korroosion estäjiä, • · · joita voidaan lisätä maaleihin metallipintojen ja muiden pintojen suojaamiseksi.

• · ·

Keksintö koskee korroosiota estävää materiaalia, .*.·. 30 jolle on tunnusomaista, että se on reaktiotuote, joka on • « « saatu saattamalla kolmiarvoinen metalliyhdiste, jossa me- « · · talli on rauta, alumiini tai kromi tai niiden seos, reagoimaan hienojakoisen piidioksidin tai sen prekursorin tai silikaatin kanssa, jolloin piin ja kolmiarvoisen metallin 35 välinen atomisuhde on 0,2 - 30:1 ja tuote on oleellisesti 2 99135 vapaa vesiliukoisista reaktiosivutuotteista. Vesiliukoisten reaktiosivutuotteiden poistamiseksi tuote pestään vedellä. Piin ja kolmiarvoisen metallin välinen moolisuhde on edullisesti 1 - 15:1, esim. 1 - 10:1, kuten 1 - 5:1, ja 5 erityisesti 1,5 - 3,5:1, mutta myös 10 - 30:1 voi antaa hyviä tuloksia.

Keksintö koskee myös päällystyskoostumusta, jolle on tunnusomaista, että se sisältää edellä mainittua korroosiota estävää materiaalia ja maaliväliainetta.

10 Lisäksi keksintö koskee pintaa, jolle on tunnus omaista, että se on päällystetty edellä mainitulla, kuumassa kovettuvalla päällystyskoostumuksella, joka on kovetettu .

Edullisia keksinnössä käytettäviä kolmiarvoisia 15 metalleja ovat alumiini ja rauta(ferri). Edullisesti läsnä ei ole merkittäviä määriä kaksiarvoisia metalleja, esim.

. mangaania ja/tai maa-alkalimetalleja, kuten magnesiumia.

‘"I Kolmiarvoinen metalli-ioni on liittynyt anioniin • ;·; siten että metallisuola on vesiliukoinen, esimerkiksi '·'· 20 riittävän vesiliukoinen esitettyä reaktiota varten. Esi- "... merkkejä sopivista anioneista ovat sulfaatti, mono- ja divetyfosfaatti, vetyfluoridi ja hapan silikof luoridi.

·' : Kolmiarvoinen metalliyhdiste sekoitetaan edullisesti pii dioksidin kanssa (tai sen prekursorin kanssa) happamissa 25 olosuhteissa. Voidaan käyttää amorfista piidioksidia, joka .*:·. on saatu pyrogeenisesti piitetrakloridista tai joka on « • seostettu vesiväliaineessa alkalimetallisilikaateista.

«·· ···: Siten piidioksidi on tavallisesti hydrofiilinen, ei-kitei- • · · *...· nen ja kolloidinen. Sen pinnalla on tavallisesti Si-OH- ·*.*. 30 ryhmiä ja edullisesti vain tällaisia ryhmiä, vaikka osa • · .·. : niistä voidaan korvata Si-O-Na- tai Si-O-Al-ryhmillä. Pii- • · · dioksidin keskimääräinen pinta-ala on tavallisesti 10 -1000 m2/g, esimerkiksi 100 - 500 ja erityisesti 150 - 350 m2/g. Piidioksidihiukkasten keskimääräinen hiukkaskoko 35 on pienempi kuin 170 nm, mutta se voi olla 1 - 200 nm, li 3 99135 esimerkiksi 1-50 nm, kuten 4 - 30 nm tai erityisesti 8 - 20 nm. Siten voidaan käyttää silikageeliä ja seostettua piidioksidia, mutta kolloidinen piidioksidi ja höyrys-tetty piidioksidi ovat edullisia erityisesti ei-huuhtelu-5 päällystysmenetelmissä. Tietyissä tapauksissa voi olla mahdollista tai vieläpä edullista käyttää amorfisen piidioksidin prekursoria, siis piidioksidin hydratoitua muotoa. Edullisimpia piidioksidilähteitä käytettäviksi tämän keksinnön tuotteissa myydään kauppanimellä AEROSIL, erityisen 10 edullisia ovat höyrystetyt piidioksidit, joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 5-20 nm, ja pinta-ala 150 350 m2/g, erityisesti 150 - 250 m2/g.

Piin suhde kolmiarvoiseen metalliin on 0,2 - 30:1, esim. 1,5 - 30:1, 2,5 - 30:1 ja 3,5 - 30:1. Edullisesti 15 suhde on 1,5 - 20:1, kuten 1,5 - 10:1.

Materiaalin valmistamiseksi kolmiarvoisen metalli-yhdisteen, esim. happaman fosfaatin tai sulfaatin, liuos lisätään tavallisesti piikomponenttiin ja tarvittaessa ·;·: pH:ta säädetään.

20 Kolmiarvoinen yhdiste ja piidioksidi voivat olla huolellisesti sekoitettuja ja ne on lämmitetty lämpöti-laan, joka on vähintään 100 °C, esimerkiksi vähintään 150 °C, jotta muodostuu kiinteä aine, joka on käyttökelpoinen pigmenttinä korroosiota estävissä maaleissa. Pig-·*. _ 25 mentti voidaan valmistaa kuivaamalla piidioksidin vesidis- persio kolmiarvoisen metallin vesiliukoisen suolan liuok- • ♦ · sessa, dispersion ollessa edullisesti pH:ssa 1,5 - 6,5, ··« jolloin kuivaus suoritetaan käyttäen korotettua lämpöti- • · · • · *·..* laa. Edullisesti kuivattu dispersio on kuitenkin tuote, .·.*. 30 jossa on kolmiarvoisen metallisuolan vesiliuos yhdessä • · .·. : alkalimetallisilikaatin kanssa halutuissa kolmiarvoisen • · metallin ja piin mooliosuuksissa, esimerkiksi 1:1 - 15 ja erityisesti 1:1,5 - 3 ja sitten suodattamalla saatu kiinteä aine, pesemällä se huolellisesti vedellä kolmiarvoi-35 sesta metalliyhdisteestä peräisin olevien anionien pois- 4 99135 tamiseksi ja suodattamalla uudelleen ja sitten kuivaamalla se lämpötilassa, joka on vähintään 100 °C tai vähintään 150 °C. Sen sijasta, että kiinteä aine suodatetaan tuote-suspensiossa ennen pesua, voidaan koko suspensio kuivata 5 ennen pesuvaihetta.

Keksinnön mukaisessa päällystyskoostumuksessa voidaan käyttää kaikkia konventionaalisia maalivälineita, joiden perustana voi olla vesi tai orgaaninen yhdiste ja joka on edullisesti lämmössä kovettuva. Sopivia väliainei-10 den esimerkkejä ovat alkydihartsit, epoksihartsit ja kuivuvat öljyt. Edullisesti maalit sisältävät 15 - 30 paino-osaa kokonaispigmenttiä ja 1 - 20 paino-% (koostumuksesta) keksinnön mukaista korroosiota estävää pigmenttiä. Aineet, joita valmistetaan sekoittamalla tai reaktiolla kolmiar-15 voisen metallin yhdisteen ja piidioksidin välillä matalammissa lämpötiloissa, voivat olla käyttökelpoisia korroo-, siota estävinä pigmentteinä maalikoostumuksissa, jotka ovat tämän keksinnön mukaisia, joissa maali on uunimaali, ·;; siis maali kovetetaan altistamalla lämpötilalle, joka on 20 vähintään 100 °C, esim. vähintään 150 °C. Esimerkki ai- neesta, joka on käyttökelpoinen tässä suhteessa, on aine, joka saadaan seostamalla kolmiarvoisen metallin liukenema-: : ton suola piidioksidin dispersiosta, joka sisältää metal lia liuoksessa, jolloin piidioksidihiukkaset päällystyvät 25 saostuneen suolan kerroksella.

Korroosiota estävää materiaalia sisältävällä maa- • · « lilla voidaan sopivasti käsitellä mitä tahansa ei-huokois- • « · ta materiaalia, kuten metallia, lasia tai muovia. Sellais- • · · ten pintojen päällystys, jotka on valmistettu tavallisesta 1 2 3 4 5 6

II

metallista, muodostavat esillä olevan keksinnön edullisen 2 • · · 3 • · 4 .·. : kohteen. Keksintöä voidaan erityisesti käyttää käsitel 5 täessä pintoja, jotka on valmistettu raudasta, alumiinista, tinasta tai sinkistä tai lejeeringeistä, jotka sisältävät yhden tai useamman näistä metalleista tai yhdessä 6 muiden metallien, kuten kuparin, nikkelin ja/tai magnesiu- 5 99135 min kanssa. Esimerkkejä lejeeringeistä tai lejeerinkipin-noista, joita voidaan päällystää, ovat ruostumaton teräs ja alumiinilejeeringit, joilla on kansainväliset merkinnät 3103 ja 5052. Muita erityisten metallien esimerkkejä ovat 5 puolipehmeä teräs ja galvanoitu puolipehmeä teräs. Metalli voi olla substraatin pinnalle muodostettuna ohuena kerroksena. Substraatti voi olla metallinen, esimerkiksi tinale-vy tai ei-metallinen, kuten esimerkiksi muovimateriaali. Substraatti voi olla yksittäisinä tuotteina, putkina, tan-10 koina, lankoina, levyinä, paneeleina tai kappaleina.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä.

Esimerkki 1

Alumiinidivetyfosfaattiliuosta, joka oli 48 %:isen (paino/paino) S.G. 1,48 happaman alumiinifosfaattiliuoksen 15 muodossa, jossa AI:P-atomisuhde on 0,34:1, sekoitettiin perusteellisesti 25 %risen vesipitoisen dispersion . (320 ml) kanssa, jossa oli höyrystettyä piidioksidia

Aerosil 0 x 50, jonka hiukkaskoko on 40 nm ja pinta-ala 50 m2/g, ja alumiinioksidin (28 g) kanssa ja tuoteliete 20 kuivattiin 156 °C:ssa viisi tuntia. Kiinteä aine jauhet- '...· tiin jauheeksi, pestiin huolellisesti vedellä, kuivattiin '•/Ί uudelleen ja jauhettiin uudelleen.

: : Tätä kiinteää ainetta verrattiin korroosiota vas tustavana pigmenttinä sinkkifosfaattiin, alumiinitripoly-|·. 25 fosfaattiin ja kalsiumsilikaionivaihtopigmenttiin. Kus- sakin tapauksessa 20 g kutakin pigmenttiä sekoitettiin * · · 300 ml:n kanssa akryyli-uuniemalia kuulamyllyssä ja saatua maalia käytettiin 24 mikronin tankopäällystimellä puhdis- • · · tetulle valantateräspaneelille. Päällystettyä paneelia 1 2 3 4 5 6 kuivattiin uunissa 165 °C:ssa 20 minuuttia, viirrutettiin • · · ' 2 • · 3 ,·.; diagonaalisesti ja käsiteltiin sitten neutraalilla suola- 4 « · · 5 ruiskutuksella. Alumiinifosfaatin ja silikan muodostama pigmentti oli parempi kuin muut verrattuna maalin irtoamisen estämisen suhteen ja viirrutetuista viivoista levin- 6 neen ruosteen leviämisen estämisen suhteen.

6 99135

Esimerkki 2

Esimerkkiä 2A varten lisättiin alumiinivetyfosfaat-tiliuosta, jota käytettiin esimerkissä 1 (40 ml) sekoittaen natriumsilikaatin (24 g) vesiliuokseen deionisoidussa 5 vedessä (200 ml). Saatua lieteseosta kuumennettiin 180 -200 °C:ssa kaksi tuntia, jolloin saatiin kuiva kiinteä aine, joka jauhettiin jauheeksi, pestiin hyvin vedellä, kunnes suodoksen pH oli suurempi kuin 5 ja lopuksi kuivattiin edelleen kaksi tuntia 180 - 200 °C:ssa.

10 Menetelmä toistettiin käyttäen 162 g natriumsili- kaattia ja lisäksi 47 ml fosforihappoa (SG 1,75) (esim. 2B) tai 80 ml alumiinifosfaattiliuosta ja 24 g nat-riumsilikaattia vedessä (esim. 2C) tai 80 ml alumiinifosfaattiliuosta ja 12 g natriumsilikaattia veden kanssa 15 (esim. 2D). Menetelmä toistettiin käyttäen alumiinisul-faatti-16-hydraattia (28 g) ja natriumsilikaattia (24 g) 200 ml:ssa deionisoitua vettä (esim. 2E). Lopuksi toistet-··"' tiin esimerkki 2A käyttäen 63 g 48 % paino/paino kromi- tris(divetyfosfaatti)liuosta.

20 Kussakin tapauksessa kuivattu kiinteä aine jauhet tiin kuulamyllyssä 7 % paino/paino MacPherson Seashell ; akryyliuuniemaliksi (3761/125) ja saatua maalia käytettiin puhdistettuun valantateräspaneeliin tankopäällystimellä paksuudeksi 35 - 40 mikronia. Kuivattiin 160 °C:ssa 20 25 minuuttia, jonka jälkeen paneelit viirutettiin diagonaali- ·.. sesti ja niille suoritettiin 500 tunnin suolaruiskutustes- • · · ^ • · ti. Tuloksia verrattiin tuloksiin, joita saatiin käyttä-mällä sinkkifosfaattia arvostellen asteikolla 0 (paras) - • · · 10 (huonoin).

.·!·. 30 • · · • · • · • · · • «· • · 7 99135

Esim. 2Ά 2B 2C 2D 2E 2F Zn-fos- faatti 5 Metal- AI AI Ai Ai AI Cr 11-ioni

Si:M 2,24 14,9 4,6 2,24 1,13 2,24 : 1 :1 :1 :1 :1 :1 10 Arvosana 5 4 5 5 5 5 7 ··« » · · • · · » · · « · · · • · · • · • · · • · · • · 1 · ♦ « · · • ·

Claims (15)

99135

1. Korroosiota estävä materiaali, tunnettu siitä, että se on reaktiotuote, joka on saatu saattamalla 5 kolmiarvoinen metalliyhdiste, jossa metalli on rauta, alu miini tai kromi tai niiden seos, reagoimaan hienojakoisen piidioksidin tai sen prekursorin tai silikaatin kanssa, jolloin piin ja kolmiarvoisen metallin välinen atomisuhde on 0,2 - 30:1 ja tuote on oleellisesti vapaa vesiliukoi-10 sista reaktiosivutuotteista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että piin ja metallin välinen atomisuhde on 1 - 5:1.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen materiaali, 15 tunnettu siitä, että piin ja metallin välinen atomisuhde on 1,5 - 3,5:1.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen materi- ·: aali, tunnettu siitä, että se muodostuu happamasta alumiinivetyfosfaatista ja natriumsilikaatista. v, 20

5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen materi- : aali, tunnettu siitä, että se muodostuu alumiini- ·' sulfaatista ja natriumsilikaatista.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen mate riaali, tunnettu siitä, että se on saatu kuumenta-.. 25 maila vähintään 100 °C:seen.

’... 7. Korroosiota estävä materiaali, tunnettu • t t *. 1 siitä, että se sisältää materiaalia, joka on saatu saat- tamalla kolmiarvoinen alumiini- tai rautayhdiste tai nii- Γ": den seos reagoimaan liukoisen silikaatin kanssa vesipitoi- • · < 30 sessa liuoksessa, erottamalla reaktiotuote vesiliukoisis- * ♦ « ’ 1, ta reaktiosivutuotteista ja kuumentamalla tuote kuivan • · t '1 ’· materiaalin muodostamiseksi, jolloin piin ja alumiinin tai raudan välinen atomisuhde on 0,2 - 30:1. 99135

8. Päällystyskoostumus, tunnettu siitä, että se sisältää jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaista korroosiota estävää materiaalia ja maaliväliainetta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen koostumus, 5 tunnettu siitä, että korroosiota estävän materiaalin osuus on 1 - 20 paino-%.

10. Pinta, tunnettu siitä, että se on päällystetty patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukaisella, kuumassa kovettuvalla päällystyskoostumuksella, joka on kovetet- 10 tu.

11. Menetelmä korroosiota estävän materiaalin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kolmiarvoinen metalliyhdiste, jossa metalli on rauta, alumiini tai kromi tai niiden seos, saatetaan reagoimaan hienojakoisen piidi- 15 oksidin tai sen prekursorin tai silikaatin kanssa, jolloin piin ja kolmiarvoisen metallin välinen atomisuhde on 0,2 -30:1, ja reaktiotuote otetaan talteen ja pestään vedellä ·· vesiliukoisten reaktiosivutuotteiden poistamiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että piin ja kolmiarvoisen metal lin välinen atomisuhde on 1 - 5:1, edullisesti 1,5 - i i 3,5:1.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alumiinivetyfosfaatti 25 tai alumiinisulfaatti saatetaan reagoimaan natriumsilikaa- tin kanssa.

• « » '* 14. Menetelmä metallipinnan suojaamiseksi korroo- siota vastaan, tunnettu siitä, että pinnalle levi- j*": tetään tarttuva päällyste, joka sisältää jonkin patentti- « * * 30 vaatimuksen 1-7 mukaista korroosiota estävää materiaa- • » · * * * \ lia tai patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukaista päällystys- • t · ’· ’· koostumusta.

15. Suojattu metallipinta, tunnettu siitä, että se on muodostettu patenttivaatimuksen 14 mukaisella 35 menetelmällä. 99135