JP2003528220A - 導電性表面を処理するエネルギー強制法およびそれにより調製される製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、金属性または導電性表面の表面上に沈着物を形成させる方法に関する。この方法は、金属または電気伝導性表面上にシリケート含有コーティングまたはフィルムを沈着させるエネルギーエンハンストプロセスを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本明細書における主題は、2001年 2月 1日に出願された米国特許出願第09/775
,072号の権利を請求することであり、この出願は、Robert L. Heimann 達の名前
で、1998年1 月30日に出願された“ミネラルを形成させるための電気分解的方法
”（“An Electrolytic Process For Forming A Mineral ”）という名称の出願
：第09/016,250号（現米国特許第６，１４９，７９４号）の一部の継続出願であ
る 1998 年7 月24日に出願された第09/122,002号の一部の継続出願である 1999
年 8月 6日に出願された第09/369,780号（現米国特許第６，１５３，０８０）の
一部の継続出願である 2000 年 3月22日に出願された第09/532,982号の一部の継
続出願であり；それらの全開示内容は、本明細書中に引用参照されている。本発
明の主題は、35 U.S.C.111(a) 、35 U.S.C.119(e) および35 U.S.C.120 の法規
に従い、1997年 1月31日に出願された、“非平衡強制ミネラル沈着法”（“Non-
Equilibrium Enhanced Mineral Deposition ”）という名称の、米国仮特許出願
：第60/036,024号および1997年 5月 2日に出願された第60/045,446号の権利を請
求することである。以前に出願されたこれら仮出願の開示内容は、本明細書中に
引用参照されている。

【０００２】 発明の属する技術分野 本発明は、金属性または導電性表面の表面上に沈着物を形成させる方法に関す
る。この方法は、例えば、金属表面、金属を含む表面または電気伝導性表面上に
ミネラルを含むコーティングまたはフィルムを電解的に沈着させる方法を使用す
る。

【０００３】 本発明の背景 シリケートは、鋼鉄、スズ、ほかの表面を清浄にするための電気的清浄化処理
で用いられている。電気的清浄化は、普通、電気メッキ操作に先立つ清浄化工程
として使用される。“ブリキ板の製造における清浄化剤としてのシリケート類”
の使用(Using“Silicates As Cleaners In The Production of Tinplate ”）が
、L.J.Brown により、February 1966 edition of Plating（メッキ、の1966年 2
月号）に説明されており、この文献は本明細書に引用参照されている。

【０００４】 陽極法を利用して、保護層またはフィルムを電気分解的に生成させる方法が、
米国特許第３，６５８，６６２号明細書（発明者：Casson,Jr.達）および英国特
許第４９８，４８５号明細書に開示されており、この両者は本明細書に引用参照
されている。

【０００５】 1994年10月4 日に公告された、“金属構造物の腐蝕を防ぐ方法および装置”（
“Method And Apparatus For Preventing Corrosion Of Metal Structure”とい
う名称の米国特許第５，３５２，３４２号明細書（発明者：Riffe)には、ペイン
ト含有亜鉛溶媒での起電力の利用が説明されており、この特許は本明細書に引用
参照されている。

【０００６】 本発明の概要 本発明は、金属基材または金属を含む基材上に保護層（例えば、この保護層の
厚さは、約 100〜2,500 オングストロームの範囲であり得る）を形成させるため
の陽極法を提供することにより、従来法に関連する諸問題を解決する。この陽極
法は、通常、電気伝導性の表面を有する基材を、シリケートを含む浴または媒体
に接触させる（例えば、浸漬する）ことにより行われ、その場合、その浴に電流
を導入し（例えば、通り抜けさせる）、そしてその基材が陰極である。

【０００７】 本発明の方法は、その基材上に、金属シリケート結晶を取囲んでいる、または
混和されている非晶性マトリックスを含むミネラル層を形成させることができる
。このミネラル層の特性は以下に提示される、出願人が共通の同時出願の中に非
常に詳細に説明されている。

【０００８】 本発明の方法で処理される（例えば、そのミネラル層を形成させる）電気伝導
性の表面は、改善された耐腐食性、増加した電気抵抗、熱抵抗性、可撓性、応力
き裂腐蝕耐性、トップコートへの付着性、ほかの性質を持つことができる。この
処理された表面は、常用の三価または六価のクロム塩系より、より大きい耐腐食
性（例えば。ASTM B-117) 、ほかの便利な性質を付与する。本発明の方法は、少
なくとも約72時間（そして普通は、約96時間より長い）の白錆に対するASTM B-1
17抵抗性、および少なくとも約 168時間（そして普通は、約 400時間より長い）
の赤錆に対するASTM B-117抵抗性を有する亜鉛メッキ物品を提供することができ
る。この耐腐食性は、リンス（洗滌）を用いること、および／または少なくとも
一回のトップコーティングを適用することにより、改善され得る。

【０００９】 本発明の方法の、従来法にくらべての際立つた改善点は、耐腐食性の層、例え
ばミネラル層、を形成させるために、複数または一種の溶媒を含む系の必要を無
くすることである。従来法と対照的に、本発明の方法は、実質的に溶媒を含まな
いでよい。“実質的に溶媒を含まない”というのは、約 5重量％より少ない、そ
して普通は、約 1重量％より少ない揮発性有機化合物(V.O.Cs)しか、この電気分
解的環境中に存在しないことを意味する。

【００１０】 本発明の方法は、また、クロム酸塩および／またはリン酸塩を含む化合物（お
よび廃棄物処理、作業者の被爆、ほかの他の好ましくない環境上の影響のような
、これらの化合物を利用することに付随する問題）を、除去できないにしても、
減らすことにより、従来法より際立つた改善を示す。本発明の方法は、クロメー
ト化またはホスフェート化表面を強めるために用いられる一方で、本発明の方法
は、これらの表面を環境的により好ましい表面で置き換えることができる。従っ
て、本発明の方法は、“実質的にクロム酸塩を含まない”そして“実質的にリン
酸塩を含まない”ことが可能で、そして、その結果、実質的にクロム酸塩（六価
および三価）も含まない、そしてリン酸塩も含まない物品を製造ことができる。
本発明の方法はまた、クロム、鉛、カドミウム、コバルト、バリウムほかの金属
のような重金属をも実質的に含まないことも可能である。実質的にクロム酸塩を
含まない、実質的にリン酸塩も含まないそして実質的に重金属を含まないと言う
ことは、 5重量％より少ない、そして普通は、約 0重量％のクロム酸塩、リン酸
塩および／または重金属しか、物品を製造するための工程に、またはその得られ
る物品中に存在しないことを意味する。クロム酸塩を含む工程を無くすることに
加えて、本発明の方法は、従来のクロメート・コーティングより、より優れた耐
熱性、可撓性、ほかの性質を有する層を形成する。この改善された耐熱性は、本
発明の層の形成に続いて行われる工程、例えば、熱硬化トップ・コーティング、
型抜き／成形、リベット打ち、ほかの工程の範囲を拡大する。

【００１１】 従来の電解清浄化法と対照的に、本発明は、基材上にミネラル層を形成させる
ための陽極法でシリケートを利用する。常用の電解清浄化法は、グリーナライト
(greenalite)のような酸化物を含む製品の生成を避けるように努力するが、一方
本発明は、シリケートを含む製品、例えば、ミネラル(mineral) を形成させる方
法に関する。

【００１２】 関連特許および特許出願の相互参照 本発明の主要課題は、出願人が共通の同時出願WIPO特許出願公開番号WO 98/33
960 、それぞれ1997年 5月 2日および1998年 1月30に出願されている非‐仮米国
特許出願第08/850,323（現米国特許第６，１６５，２５７）；第08/850,586（現
米国特許第６，１４３，４２０）および第09/016,853（現在は認可されている）
、およびRobert L. Heimann 達の名前で（1996年 4月18日に出願された）第08/6
34,215号の一部継続出願として、Robert L. Heimann 達の名前で、1997年1 月31
日に出願された第08/791,337号（現米国特許第５，９３８，９７６）、および、
Heimann 達の名前で（1995年 6月 7日に出願された）非‐仮米国特許出願第08/4
76,271号の一部の継続出願である“金属製品のための腐食抵抗性緩衝系”（“Co
rrosion Resistant Buffer System for Metal Products ”）という名称の出願
、およびWIPO特許出願公開番号WO 96/12770 に対応し、一方で、非‐仮米国特許
出願第08/327,438号（1994年10月21日に出願された）の一部の継続出願である、
現米国特許第５，７１４，０９３号、に関する。

【００１３】 本発明の主要課題は、1998年 1月30日に出願された“腐食保護コーティング”
（“Corrosion Protective Coatings ”）という名称の非‐仮特許出願第09/016
,849号（代理人ドケット番号 EL004RH-1）に関する。本発明の主要課題はまた、
1998年 1月30日に出願され、“水系ゲル組成物およびその利用”(“Aqueous Gel
Compositions and Use Thereof”）という名称の非‐仮特許出願第09/016,462
号（代理人ドケット番号 EL005NM-1）に関する。既に確定されている特許、出願
特許および文献の開示内容は本明細書に引用参照されている。

【００１４】 詳細な説明 本発明は、金属表面または電気伝導性表面上に、有用な表面（例えば、ミネラ
ル含有コーティングまたはフィルム）を沈着または形成させる方法に関する。こ
の方法は、例えば、可溶性ミネラル成分または、その前駆体を含むシリケート媒
体を使用し、そして電気伝導性表面を処理するために（例えば、金属表面または
電気伝導性表面上に、ミネラルコーティングまたはフィルムを得るために）電気
的強制法を利用する。“ミネラル含有コーティング”、“ミネラル化フィルム(m
ineralized film)”または“ミネラル”とは、金属または電気伝導性表面上に形
成される比較的薄いコーティングまたはフィルムを指すことを意味し、そのコー
ティングまたはフィルムの少なくとも一部が、少なくとも一種の金属含有ミネラ
ル、例えば、二ケイ酸亜鉛を含む結晶取り囲んでいる、または結晶と混和した非
晶性相またはマトリックスを含んでいる。ミネラルおよびミネラル含有という用
語は、前に確定している、出願人が共通の同時出願特許および特許出願の中に規
定されており、本明細書に引用参照されている。“電気分解的”または“電着”
または“電気的に強制された(electrically enhanced) ”というのは、電気伝導
性基材（または電気伝導性表面を有する基材）と接触させながら、シリケート含
有媒体に電流を導入するか、または通すことにより創られる環境を意味し、この
場合、その基材が陰極として機能する。“金属含有”、“金属”または“金属性
”というのは、シート、成形物品、繊維、ロッド、粒子、コイルおよびワイヤの
ような連続した長い物、金属化表面、ほかの、天然起源の金属、または化学的、
機械的または熱的に改質された表面を有する金属を含む、少なくとも一種の金属
およ合金をベースにする構造物を指すことを意味する。普通、金属上の天然のま
まの表面は、少なくとも一種の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、クロライド
、ほか、を含む薄いフィルムまたは層を含んでいるであろう。この天然起源の表
面は、本発明の方法を用いて除去または修飾される場合もある。

【００１５】 この電気分解的環境は、基材の浸漬、その基材の上にシリケート含有コーティ
ングの適用、そしてその後での電流の印加、ほかを含む、任意の適切な方法によ
り達成される。この環境を達成するために推奨される方法は、その基材の寸法、
電着時間、適用電圧、ほかの、電着の技術分野で知られているパラメータにより
決まるであろう。この電気分解的環境の有効性は、超音波、レーザ、紫外線、Ｒ
Ｆ、ＩＲ、ほかの形エネルギーを適用することにより強制される。本発明の方法
は、バッチ方式または連続方式で操作され得る。

【００１６】 シリケート含有媒体は、流体浴、ゲル、スプレイほかの、そのシリケートと基
材を接触させるための方法である。シリケート媒体に含まれるのは、少なくとも
一種のシリケートを含む浴、少なくとも一種のシリケートと増粘剤を含むゲル、
ほかである。この媒体は、少なくとも一種のケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム
、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、シリケート部位または種を放出する化合
物、そのほかのシリケートを含む浴を含んでいる。この浴は、水、アルコール、
エーテルほかのような任意の適した極性の担体を含んでいてもよい。通常、この
浴は、ケイ酸ナトリウムと脱イオン水を、そして場合により少なくとも一種のド
ーパントを含んでいる。普通、この少なくとも一種のドーパントは、水溶性であ
るか、または水系媒体中に分散性である。

【００１７】 このシリケート含有媒体のpHは標準的には塩基性である。普通、そのpHは約 9
〜約13で、標準的には約10〜約11の範囲である。この媒体は、普通、水系で、 0
〜約40重量％、通常約 3〜約15重量％、そして標準的には約10重量％の少なくと
も一種の水溶性または水分散性のシリケートを含んでいる。このシリケート媒体
は、少なくとも一種の水分散性または水溶性のドーパントをさらに含んでいても
よい。このシリケート含有媒体はまた、普通、重金属、クロム酸塩および／また
はリン酸塩を実質的に含んでいない。

【００１８】 この電気分解的環境の達成に先行して、そして／または続いて、この技術分野
で知られている、例えば、その処理内での浸漬／スプレイ、超音波クリーニング
、二重向流カスケーディングフロー(double counter-current cascading flow);
アルカリまたは酸処理、そのほかの処理のようなクリーニングまたはリンス（洗
滌）のような、この技術分野で知られている常用の後処理および／または前処理
が行われる。適切な後処理を利用することにより、溶解性、耐腐食性（例えば、
亜鉛含有表面を処理した場合の白錆生成の低減）、シーラー(sealer:封止剤）お
よび／またはトップ・コート接着性、そのほか本発明の方法により生成した基材
の表面の他の性質が改善される。希望に応じて、この後処理された表面は、封止
、洗滌、および／またはトップ・コートされる場合もある：例えば、シラン、エ
ポキシ、ラテックス、含有フッ素重合体、アクリル樹脂、チタン酸塩、ジルコン
酸塩、炭酸塩、ほかのコーティング。

【００１９】 本発明の一つの態様では、前処理は、処理されるべき基材を、少なくとも一種
の酸、酸化剤、ほかの化合物に曝すことを含んでいる。この前処理は、過剰の酸
化物またはスケールを除去するために、続いてのミネラル化処理のために表面を
等電位化するために、その表面をミネラル前駆体に変換するために、ほかの利点
のために用いられる。金属表面を酸クリーニングするための常用の方法は、ASM,
Vol.5,Surface Engineering(1994) 、および米国特許第６，０９６，６５０号明
細書に説明されており、それらは本明細書中に参照引用されている。

【００２０】 本発明の一つの態様では、この後処理は、基材を少なくとも一種の炭酸塩また
その前駆体源に曝すことを含んでいる。炭酸塩の例に含まれるのは、気体状二酸
化炭素、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸水素ルビジウム、
ルビジウム酸炭酸塩(rubidiumu acid carbonate)、炭酸セシウム、炭酸アンモニ
ウム、炭酸水素アンモニウム、カルバミン酸アンモニウムおよびジルコニル炭酸
アンモニウムの群から選ばれた少なくとも一種の構成成分である。普通、この炭
酸塩源は、水溶性である。二酸化炭素のような炭酸塩前駆体の場合には、その前
駆体は、液体（シリケート含有媒体を含めて）とその液体の中に浸漬されている
基材に通してもよい。適切な後処理の一つの特定例が、米国特許第２，４６２，
７６３号明細書に開示されており、本明細書に引用参照されている。後処理のも
う一つの特定例は、ジルコニル炭酸アンモニウムを蒸留水で(1:4) に希釈するこ
とにより得られる溶液（例えば、Magnesium Elektron Corp.により供給されるBa
cote（登録商標）20）に、処理された表面を曝すことを含む。希望により、この
後処理された表面は、トップコートされる場合もある（例えば、水溶液または水
系トップコート）。

【００２１】 本発明のもう一つの態様では、この後処理は、その表面を加熱することを含む
。標準的には、加熱量は、下に存在する金属表面の物理的性質に悪影響を及ぼす
ことなく本発明の表面を緻密化するのに十分な量である。加熱は、大気条件下、
窒素含有環境中、そのほかのガス中で行われ得る。希望に応じて、加熱に先立っ
て本発明の表面は、その表面と高い温度で反応する物質を含む溶液と接触させて
もよい。

【００２２】 本発明のもう一つの態様では、後処理は、その基材を、少なくとも一種の酸源
またはその前駆体を含む源に曝すことを含んでいる。適した酸源の例に含まれる
のは、リン酸、塩酸、モリブデン酸、ケイ酸、酢酸、クエン酸、硝酸、ヒドロキ
シル置換カルボン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、そのほか、その
処理された金属表面の少なくとも一つの性質を改善することに有効な酸源である
。この酸後処理のpHは、二塩基性クエン酸アンモニウム（Citrosol（登録商標）
＃503 および Multiprep（登録商標）として市場から入手できる）、二フッ化ア
ンモニウムのようなフッ化水素酸塩、フルオロホウ酸、フルオロケイ酸、ほか、
からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分を用いることにより修飾され
得る。この酸後処理は、それにより、リンス、封止剤および／またはトップコー
トの有効性を改善することにより、その表面を活性化するのに役立つ。（例えば
、封止剤と接触する前の表面を活性化すると、その表面と封止剤との間の凝集性
が向上する可能性があり、それによって、その封止剤は、その処理された基材の
耐腐食性を改善する）。普通この酸源は、水溶性で、約 5重量％までの量そして
、標準的には約 1〜約 2重量％の量用いられる。

【００２３】 本発明のもう一つの態様では、後処理は、本発明の方法により処理された表面
をリンスと接触させることを含む。“リンス”というのは、物品または処理され
た表面が、その処理表面の性質に影響を及ぼすように、そのリンスに、スプレイ
、含浸、浸漬されるか、さもなくば、暴露されることを意味する。例えば、本発
明の方法により処理された表面は、少なくとも一種のリンスを含む浴の中に浸漬
される。幾つかの場合には、このリンスは、その処理表面の少なくとも一部と相
互作用するかまたは反応する。さらに、このリンスされた表面は、多回リンス、
加熱処理、トップコーティング、染料、潤滑剤およワックスの添加、ほかの工程
により修飾されることがある。リンスに使用するのに適した化合物の例に含まれ
るのは、チタン酸塩、塩化チタン、塩化スズ、ジルコニウム酸塩、酢酸ジルコニ
ウム、ジルコニウム・オキシクロリド；フッ化カルシウム、フッ化スズ、フッ化
チタン、フッ化ジルコニウムのようなフッ化水素酸塩；第１銅塩化合物、フルオ
ロケイ酸アンモニウム、金属処理シリカ（例えば、Ludox （登録商標））、硝酸
アルミニウムのような硝酸塩；硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸亜鉛お
よび硫酸銅のような硫酸塩；酢酸リチウム、炭酸水素リチウム、クエン酸リチウ
ム、メタホウ酸リチウム、バナジン酸リチウム、タングステン酸リチウム、ほか
のようなリチウム化合物、からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分で
ある。このリンスはさらに、ビニルアクリル樹脂、フッ素界面活性剤、ポリエチ
レンワックスほかのような少なくとも一種の有機化合物を含んでいることもある
。市場から入手できるリンスの例に含まれるのは、 Aqualac（登録商標：ウレタ
ン含有水溶液）、W86(登録商標）、W87(登録商標）、B37(登録商標）、T01(登録
商標）、E10(登録商標）ほか、（Magni(登録商標）group により供給されている
熱硬化性コーティング）、JS2030S(MacDermid Incorporatedにより供給されてい
るケイ酸ナトリウム含有リンス）、JS2040I(これも MacDermid Incorporated に
より供給されているモリブデン含有リンス）、EnSeal（登録商標）C-23（Enthon
e により供給されているアクリル系コーティング）、EnSeal（登録商標）C-26、
Enthone(登録商標 C-40(Enthone により供給されている顔料含有コーティング）
、Microseal(登録商標）、Paraclene(登録商標）99（クロム酸塩含有リンス）、
EcoTri（登録商標：シリケート／重合体系リンス）、MCI Plus OS(Metal Coatin
gs Internationalにより供給されている）、である。特異な一つのリンスは、水
、水分散性ウレタンおよび少なくとも一種のシリケートを含んでいる：例えば，
本明細書に引用参照されている、共通出願人の、米国特許第５，８７１，６６８
号明細書を参照されたい。このリンスは、そのまま使用できるが、このリンスは
、水、有機溶媒のようなもう一つの媒体中に溶解、希釈または分散されるのが普
通である。使用されるリンスの量は、希望される結果に依存するが、普通、この
リンスは、そのリンス媒体の約 0.1重量％〜約50重量％含まれる。このリンスは
複数回適用され、希望により加熱されることもある。

【００２４】 金属表面とは、金属物品または物体、さらにまた付着金属層または導電性層を
有する非金属性または電気伝導性物体のことである。任意の適した表面が、本発
明の方法により処理できるが、適した金属表面の例に含まれるのは、電気亜鉛メ
ッキ表面、粉末亜鉛メッキ表面(sheradized surfaces) 、亜鉛、鉄、鋼鉄、真鍮
、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム、鉛、カドミウム、マグネシウム、亜鉛‐
ニッケル合金、スズ‐亜鉛合金、亜鉛‐コバルト合金、亜鉛‐鉄合金、のような
それらの合金、ほかである。希望により、電気伝導性材料で被覆された少なくと
も一つの表面を有する非伝導性基材上に、例えば、メッキされた重合体物品また
はシート、金属でコートした、あるいは金属内にカプセル化したセラミック材料
ほかの上にそのミネラル層が形成される場合もある。メッキされる重合体の例に
含まれるのは、ポリカーボネート、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン(A
BS) 、ゴム、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナイロン、ＰＶＣ、ポリイミド
、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、フルオロカー
ボン樹脂、ポリスルホン、ポリフェニレン、ポリアセテート、ポリスチレン、エ
ポキシ樹脂、ほかである。導電性表面には、炭素、黒鉛、さらにまた導電性重合
体（例えばポリアニリン）も含まれる。

【００２５】 この金属表面は、広い範囲の寸法と構造を持つことが可能で、例えば、繊維、
コイル、多孔性音響パネルを含むシート、チョップド・ワイヤ、引抜きワイヤ(d
rawn wire)またはワイヤ・ストランド／ロープ、ロッド、継手（例えば、油圧ホ
ース継手）、繊維、粒子、ファスナー（工業用および住宅設備用）、ブラケット
、ナット、ボルト、リベット、ワッシャー、冷却フィン、打抜き物品、粉末金属
成形物品、ほかである。金属表面を処理する場合の本発明の方法の限定特性は、
その電流／エネルギーの金属表面に接触する能力に依存する。即ち、常用の電気
メッキ法と同様に、ミネラル表面を中空領域やボイドを規定する金属表面に適用
するのは困難である。この困難は、コンホーマル陽極（共形陽極）を用いて対処
できる。

【００２６】 本発明の方法は、二次加工：例えば、リベット打ち、スゥエッジング(sweging
) 、クリンピングほかの加工に耐え得る可撓性の表面を創り、そして、腐食保護
が継続的に提供される。これは、下に横たわる表面が成形される時に亀裂を生じ
る傾向のあるクロメートのような標準的な腐食抑制剤とは対照的である。希望に
応じて、本発明の方法により形成された表面は、二次加工に先立って、トップコ
ート（例えば、熱硬化性エポキシ樹脂で）される。本発明の方法に従って処理さ
れ、トップコートされ、そして二次加工にかけた物品は、望ましい耐蝕性、被膜
接着性、部材機能性(component functionality) ほかの性質を保持する。

【００２７】 本発明の方法は、この金属表面または導電性表面の、耐腐食性、酸化からの炭
素（例えば、炭素繊維）の保護、応力き裂腐食（例えばステンレス鋼）、硬さ、
耐熱性、複合材料中の結合強さの向上、誘電層の提供、プリント回路／ワイヤリ
ング基板および装飾用金属仕上げ面の腐食耐久性の改善、およびサンドイッチ・
タイプの材料での応用を含む導電性重合体表面の伝導性の低減のような表面特性
を強めることができる表面（例えば。ミネラルコーティング）を提供する。

【００２８】 このミネラルコーティングは、その表面の電気的および磁気的性質にも影響す
る。即ち、このミネラルコーティングは、その処理表面に電気抵抗性または絶縁
性を付与することもある。電気非伝導性表面を有することにより、本発明の表面
を有する物品は、電流が腐食に関連している取付け器具：例えば、ブリッジ、パ
イプライン、ほかの物品の中での電気化学的腐食を、無くできないにしても、低
減することができる。

【００２９】 本発明の一つの態様で、本発明の方法は、アルミニウム、銅または鉛を含む基
材の亀裂および酸化抵抗性を改善するために用いられる。例えば、電池の製造に
広く用いられている鉛は、続いて亀裂の原因になる腐食、例えば粒間腐食を誘き
起し易い。本発明の方法は、アルミニウム、銅および鉛基材の粒子成長を促進す
るために、さらにまた、表面のきずの影響を減らすために用いられる。何等かの
理論または説明と結び付けることを望むのではないが、本発明の方法に従って、
これら三つのタイプの基材の上に形成されるミネラル層の格子構造は、部分重合
シリケートであり得ると信じられる。これらの格子は、二シリケート構造または
輝石のような鎖状シリケートを組込んでいる可能性がある。部分重合シリケート
格子は、脆くなることなしに構造的剛さを提供する。安定な部分重合格子を達成
するために、金属カチオンは、荷電安定性を提供するために、その格子を占有す
るのが望ましい。アルミニウムは、ケイ素の代りに八面体サイトまた四面体サイ
トのいずれかを占有するユニークな能力を有する。アルミニウムは＋３価である
から、＋４価のケイ素を置換するためには、追加の金属カチオンを必要とするに
違いない。鉛を用いる場合には、追加のカチオンは＋２鉛イオンを含み得る。

【００３０】 本発明の一つの態様で、電気メッキパネル、例えば、亜鉛表面は、ケイ酸ナト
リウム水溶液に入れられることにより電解的にコートされる。シリケート溶液に
入れられた後、比較的低い電圧（例えば、希望の電流密度に依存して、約 1〜約
24ボルト）と小さい電流を用いて、シリケートを含むミネラル・コーティングま
たはフィルムが沈着される。この電流密度は、電圧12ボルト一定で、約 0.7A/in ² 〜約 0.1A/in² の範囲である。普通。その目的加工物(workpiece)/陰極で水素
が発生し、そして陽極で酸素が発生する。

【００３１】 本発明の一つの態様で、この目的加工物（ワークピース）は、最初は陽極とし
て用いられ、次いで電気的に陰極に切換え（またはパルス変換）られる。電圧を
パルス変調することにより、この目的加工物は、（その電解液媒体と相互作用す
る前に）その場‐前処理される。パルス変調で、そのワークピース上の形成され
るフィルムまたは層の厚さを厚くすることもできる。希望により、複数のドーパ
ント（例えば、カチオン）が、その電解液中に存在していてもよく、そしてミネ
ラリゼーションの前または後にパルス変調によりその表面上に沈着される。

【００３２】 本発明のもう一つの態様では、その金属表面、例えば、亜鉛、アルミニウム、
マグネシウム、鋼、鉛およびそれらの合金は、場合により前処理される。“前処
理される”とは、それを清浄にして、ミネラルまたはシリケート含有コーティン
グを受付け易くするようにその表面の状態を整えるために、その金属表面をコン
ディショニング（状態調整）するバッチ式または連続式の方法に関することを意
味し、例えば、本発明の方法は、耐腐食性のコイル鋼を製造するための連続法の
中の一工程として用いられる。この特別の前処理は、その金属表面の組成と、そ
の表面に形成されるべき、そのミネラル含有コーティング／フィルムに希望され
る機能性との関数である。適切な前処理の例に含まれるのは、例えば。超音波ク
リーニング、活性化、加熱、脱グリース、ピックリング（酸洗）、脱酸素処理、
ガラスビーズ吹付けブラスティング、サンドブラスティングおよびリンシング(r
insing) の少なくとも一つである。鋼鉄用の適切な前処理の一つは、次の工程を
含んでいる： 1)Metal Prep 79(Parker Amchem 社）の 3:1希釈液中に 2分間浸漬、 2)脱イオン水による二回のリンス、 3)pH14の水酸化ナトリウム溶液中に10秒浸漬、 4)過剰な溶液を除去し、空気乾燥させる、 5)50％過酸化水素溶液中に 5分間浸漬、 6)過剰な溶液を除去し、空気乾燥させる。

【００３３】 本発明のもう一つの態様では、その金属表面は、その表面を陽極クリーニング
することにより処理される。このようなクリーニングは、その目的加工物を、シ
リケート、水酸化物、リン酸塩、炭酸塩、そのほかのクリーニング剤を含む媒体
に浸漬することにより達成される。この目的加工物をDCセル中の陽極として用い
、そして約10A/ft2 〜約 150A/ft2 の電流を維持することにより、この方法は酸
素ガスを発生することができる。この酸素ガスは、この目的加工物の表面をかき
混ぜ、その間にその基材表面を酸化する。この表面は、常用の振動装置を使用す
ることにより、機械的にもかき混ぜることもできる。希望に応じて、そのミネラ
ル層の形成時に存在する酸素または他のガスの量は、そのようなガスを物理的に
導入することにより、例えば、泡立て(bubbling)、ポンピング、そのほかのガス
添加法により、増量することが可能である。

【００３４】 本発明のさらなる前処理態様では、この目的加工物は、陽極として、本発明の
シリケート媒体に曝され、それにより、その目的加工物がクリーニングされる（
例えば、天然起源の化合物を除去する）。この目的加工物は、次いで、陰極に変
換され、そして本発明の方法に従って加工されこともある。

【００３５】 本発明のさらなる態様では、このシリケート媒体は、少なくとも一種のドーパ
ント物質を含ませることにより修飾される場合もある。このドーパントの量は、
そのドーパントの性質と希望される結果に依存して変えられる。標準的には、こ
のドーパントの量は、約 0.001重量％〜約 5重量％（または、その電解質が悪影
響を受けない限り、さらに多い量）の範囲である。適したドーパントの例に含ま
れるのは、タングステン、モリブデン、クロム、チタン（チタン酸塩）、ジルコ
ン、バナジウム、リン、アルミニウム（アルミン酸塩）、鉄（例えば塩化鉄）、
ホウ素（ホウ酸塩）、ビスマス、ガリウム、テルル、ゲルマニウム、アンチモン
、ニオブ（コロンビウムとしても知られている）、マグネシウムおよびマンガン
、硫黄、ジルコニウム（ジルコネート）、それらの混合物、ほかの水溶性塩、酸
化物および前駆体からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分であり、そ
して普通、アルミニウムおよび鉄の酸化物および塩である。このドーパントは、
モリブデン酸、フルオロチタン酸、およびチタニウム・ヒドロフルオリド、フル
オロチタン酸アンモニウム、フルオロケイ酸アンモニウムおよびフルオロチタン
酸ナトリウムのようなそれらの塩；フルオロジルコン酸および、Ｈ₂ＺｒＦ₆、（
ＮＨ₄）₂ＺｒＦ₆ およびＮａ₂ＺｒＦ₆；のようなそれらの塩の少なくとも一種を
含む場合もある。あるいはまた、ドーパントは、electropheritic transportabl
e polymers、PTFE、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、
炭化チタン、ダイヤモンド、二臭化チタン、炭化タングステン、酸化セリウムの
ような金属酸化物、粉末状金属、および亜鉛のような金属前駆体、ほかのような
、少なくとも一種の実質的に水に溶けない材料を含む場合もある。

【００３６】 上述のドーパントは、そのミネラル層の生成速度を促進するために、得られる
層の化学的および／または物理的性質を修飾するために、その電解質用希釈材ま
たはシリケート含有媒体ほかとして、用いられる。このようなドーパントの例は
、鉄塩（塩酸、硫酸、硝酸の第１鉄塩）、フッ化アルミニウム、フルオロシリケ
ート（例えば、Ｋ2 ＳｉＦ6 ）、フルオロアルミン酸塩（例えば、Ｋ2 ＡｌＦ5
・Ｈ2 Ｏのようなフルオロアルミン酸カリウム）それらの混合物、そのほかの金
属およびハロゲン源である。このドーパント材料は、電着に先行する前処理工程
で、電着に続く後処理工程（例えば洗滌工程）で、そして／または、そのシリケ
ートがそれらドーパント（例えば一種またはそれ以上の水溶性ドーパント）と安
定な溶液を形成しない場合には、ドーパントの溶液とシリケートの溶液に交互に
電解的に接触させることにより、その金属または導電性表面に導入される。この
電解質溶液中にドーパントが存在すると、金属または導電性表面上に、註文に応
じた表面を形成させるために用いることができる。例えば、アルミン酸塩を含む
ケイ酸ナトリウム水溶液は、ケイ素とアルミニウムの酸化物を含む層を形成させ
るために用いることができる。即ち、少なくとも一種のドーパント（例えば亜鉛
）が、基材上に少なくとも一種のケイ素種（例えば、ミネラル）と共に、共‐電
着され得る。

【００３７】 さらにまた、上述のリンスは、少なくとも一種のドーパントを混和することに
より修飾できる。ドーパントは、処理された表面と相互作用または反応するため
に利用され得る。希望に応じて、このドーパントは、水などの適した媒体中に分
散され、そしてリンスとして用いられる。

【００３８】 このシリケート媒体は、水／極性担体に分散するか溶ける重合体を添加するこ
とにより修飾することができ、そして幾つかの場合には、その電着溶液それ自身
が、予め決められた粘度を有する流動性のゲル状粘性体の形であり得る。若し使
用するなら、その重合体または水分散性材料の量は、普通、約 0重量％〜約10重
量％の範囲である。シリケート媒体中で用いられる重合体または水分散性材料の
例に含まれるのは、アクリル系共重合体（Carbopol（登録商標）として市販され
ている）、ヒドロキシエチルセルロ−ス、ベントナイトのような粘土、ヒューム
ド・シリカ、ケイ酸ナトリウムを含む溶液（JS2030S として MacDermid社から市
販されている）ほか、である。適した一つの組成物が、約 3重量％のN-規格ケイ
酸ナトリウム溶液(PQ Corp) 、場合により加えられる約 0.5重量％のCarbopol E
Z-2(BF Goodrich)、約 5重量％〜約10重量％のヒュームド・シリカ、それらの混
合物、ほかを含む水系組成物の形で得られる。さらに、このシリケート水溶液に
は、ミネラル‐重合体複合コーティングを電着するために、ポリウレタンのよう
な水分散性重合体が添加される場合もある。この電着溶液の特性は、ミネラル・
アニオンおよび／または一種またはそれ以上のドーパントと共電着させるために
利用できるイオン源として陽極材料を用いることにより、修飾または註文に応じ
ることができる。このドーパントは、電着されるミネラル層に厚さを追加するた
めに有用な場合がある。

【００３９】 このシリケート媒体は、少なくとも一種の希釈剤または電解質を添加すること
により修飾することもできる。適した希釈剤の例に含まれるのは、硫酸ナトリウ
ム、界面活性剤、消泡剤、色素／染料ほかの群から選ばれる少なくとも一種の構
成成分である。この希釈剤（例えば、硫酸ナトリウム）は、浴の電気伝導度を高
め、シリケートに入ってくる不純物の影響を低減し、浴の泡を減らすため、ほか
に用いられる。希釈剤が消泡剤として用いられる場合、その量は、普通、電解質
の約 5重量％より少なく、例えば約 1から約 2重量％である。浴または電解液の
電気伝導度に影響する希釈剤は、普通、約 0重量％〜20重量％の量用いられる。

【００４０】 以下に、希望するミネラル含有コーティングを得るために、本発明の方法を適
合させるために用いられるパラメータを提示する： １．電圧 ２．電流密度 ３．装置または電池の設計 ４．電着時間 ５．加工中のプログラムされた電流および電圧変化 ６．シリケート溶液の濃度 ７．溶液中のアニオンのタイプと濃度 ８．溶液中のカチオンのタイプと濃度 ９．陽極の組成／表面積 １０．陰極の組成／表面積 １１．温度 １２．圧力 １３．界面活性剤のタイプと濃度 上のパラメータの特定範囲は、処理されるべき基材と電着を意図する組成に依
存する。標準的には、電解浴の温度は、約25〜約95℃（例えば、約75℃）の範囲
であり、電圧は約 6〜24ボルト、電解質溶液濃度は、約 5〜約15重量％シリケー
ト、電流密度範囲は、約 0.025A/in² から0.60A/in² 以上の範囲（例えば、約18
0〜約200mA/cm² そして普通、約192mA/cm² ）、電解液との接触時間は、約10秒
〜約50分、そして普通、約 1分〜約15分であり、そして陽極：陰極表面積比は、
約 0.5:1〜約2:1 である。項目１、２、７および８は、そのコーティングの化学
的および物理的特性を註文に合わせるために特に有効である。即ち、項目１と２
は、電着時間とコーティングの厚さに影響し、一方、項目７と８は、そのコーテ
ィングに希望の化学的特性を付与するドーパントを導入するために利用される。
異なるタイプのアニオンとカチオンに含まれるのは、Ｉ族の金属、II族の金属、
遷移金属および希土類金属の酸化物、モリブデン酸塩、リン酸塩、チタン酸塩な
どのオキシアニオン、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム
、炭化ケイ素、それらの混合物、ほかからなる群から選ばれる少なくとも一種の
構成成分である。

【００４１】 標準的加工条件で、水素が陰極で発生し、酸素が陽極で発生する環境が提供さ
れる。何等かの理論または説明と結び付けることを望むのではないが、この水素
の発生が、処理されるべき表面での比較的高いpHを提供すると信じられる。酸素
を低減した、あるいは排除した環境は、高いpHと共に、処理されるべき表面基材
の表面での相互作用または反応を誘き起こし得る。さらに、亜鉛は、水素に対す
る障壁として機能し、それによって、本発明の方法を実施することにより誘起さ
れる水素ぜい性を、排除できないとしても、低減する。

【００４２】 本発明の方法は、電気メッキ法に関連して常用されている装置および方法を用
いることにより修飾できる。このような方法の例に含まれるのは、パルスメッキ
、水平メッキ装置、バレルメッキ、ラックメッキ、シリケート含有媒体への改質
剤の添加、浴内での膜の利用、そのほかの装置および方法である。

【００４３】 本発明の方法は、陽極の組成を変えることにより修飾され得る。適した陽極の
例に含まれるのは、黒鉛、白金、亜鉛、鉄、鋼鉄、酸化イリジウム、酸化ベリリ
ウム、タンタル、ニオブ、チタン、ニッケル、Monel(登録商標）合金、パラジウ
ム、それらの合金、ほかである。陽極は、第２材料の上に第１材料クラッド（cl
ad: 被覆）を含む場合もある：例えば白金メッキ・チタン、または白金被覆ニオ
ブメッシュ。この陽極は、任意の適した構造：例えば、バレルメッキ装置に接す
るメッシュ（網）でよい。幾つかの場合には、この陽極（例えば、鉄またはニッ
ケル）は、その電解浴にイオンを放出することがあり、それがミネラル層内に取
込まれることがある。普通、ppm 濃度の陽極イオンが、十分、ミネラル層の組成
に影響を及ぼす。寸法的に安定な陽極が望まれる場合には、白金被覆またはメッ
キ・ニオブが用いられる。この場合、寸法的に安定な陽極は、クリーニングを必
要とし、大半の場合、この陽極は、水酸化ナトリウムの溶液でクリーニングされ
る。陽極クリーニングは、熱および／または電流を使用することにより促進され
得る。

【００４４】 本発明の方法は、任意の適した装置中で行われる。適した装置の例に含まれる
のは、ラックおよびバレルメッキ、ブラッシメッキ、水平メッキ、連続長尺物(c
ontinuous length）メッキ、ほかの金属の電気メッキに常用されている装置であ
る。本発明の方法の特定の態様は、図面を参照することにより、より良く理解さ
れる。さて図２を参照して説明すれば、図２は、本発明の電気分解的方法の一つ
の態様を使用する一つの方法の概略図を例示した図である。図２に例示された方
法は、バッチ式または連続式方法で運転できる。処理されるべき金属表面を有す
る加工目的物（またはワークピース）は、希望に応じて、塩酸、クエン酸のよう
な酸でクリーニングされ、水で洗滌され、そして水酸化ナトリウムのようなアル
カリでリンスされ、再び水で洗滌される。クリーニングとリンシングは、必要に
応じて繰返される場合もある。希望により、酸／アルカリ・クリーニングは、常
用の超音波クリーニングで置換えることもできる。加工目的物は、次いで、本発
明の電解法にかけられ、それにより、その加工目的物の表面の少なくとも一部の
上にミネラル・コーティングが形成される。この加工目的物は、その電解的環境
から取出され、乾燥され、そして水で洗滌され、例えば、シリカおよび／または
、炭酸ナトリウムを含む層が、リンシングにより除去される。

【００４５】 加工目的物が洗滌されていても、いなくても、本発明の方法は、クロム酸塩（
六価または三価）を使用することなしに、改善された耐蝕性を付与することがで
きる。亜鉛表面が本発明の方法により処理される場合、改善はされないとしても
同等の耐蝕性を達成する一方で、亜鉛の厚さ（または総量）を低減することがで
きる。例えば、鋼鉄物品を亜鉛メッキ環境で約 2.5〜約30分の間処理し、次いで
、本発明の方法で、約 2.5〜約30分間処理すると、約24時間〜約 120時間で、白
錆が最初に発生し（ASTM B-117に従って試験した時）、そして赤錆腐食は、約 1
00時間〜約 800時間で起きる。結果として、本発明の方法は、亜鉛の量を註文に
応じて調整し、耐蝕性を希望の水準にすることが可能である。希望により、少な
くとも一回のトップ・コーティングを適用することにより、その耐蝕性をさらに
改善することができる。

【００４６】 本発明の方法は、常用のクロメート法（六価または三価）に比べて、改善され
たトルク・テンション耐性(torque tension properties) をも付与する。Wilson
-Garner M10 ボルトを常用の亜鉛および黄色六価クロメートでコートし、そして
本発明の方法に従って処理した。これらボルトのトルク・テンションは、USCAR-
11の試験プロトコールに従って約20,000〜42,300ニュートンの力で試験された。
常用の亜鉛／黄色六価クロメート処理されたボルトでのピーク・トルクの標準偏
差は、約33.4の3-シグマ範囲で約5.57Nmであり、そして本発明の方法に従って処
理したボルトでは、約15.4の3-シグマ範囲で、約2.56Nmであった。

【００４７】 本発明の方法で処理された加工目的物の意図された用途に依存して、このワー
クピースは、二次コーティングまたは層で被覆される場合もある。あるいはまた
、この処理されたワークピースは、（上で説明したようにして）リンスされ、そ
して次いで二次コーティングまたは層で被覆される場合もある。このような二次
コーティングまたは層の例に含まれるのは、アクリル系コーティング［例えば、
IRILAC（登録商標)]、アミン系、アクリル系および脂肪族系エポキシ官能基を含
むシラン、ラテックス、ウレタン、エポキシド類、シリコーン類、アルキッド樹
脂類、フェノキシ樹脂（粉末状または液状）、放射線硬化性コーティング（例え
ば、紫外線硬化性コーティング）、ラッカー、シェラック、アマニ油、ほか、の
少なくとも一種またはそれ以上の構成成分である。この二次コーティングは、溶
媒系でも、水系でもよい。この二次コーティングは、浸漬法、浸漬‐スピンコー
ティング、スプレイ法ほかのような任意の常用の方法を用いて適用される。この
二次コーティングは、紫外線露光、加熱、のような任意の適切な方法で適用され
そして、周囲の環境条件で乾燥させる方法、ほかの方法により硬化される。ＵＶ
硬化性コーティングの一例が、本明細書に引用参照されている、米国特許第６，
１７４，９３２号および第６，０５７，３８２号明細書に説明されている。普通
、本発明の方法で形成された表面は、トップコートを行う前に、例えば、脱イオ
ン水、シランまたは炭酸塩の少なくとも一種でリンスされるであろう。この二次
コーティングは、下に横たわるミネラル層に改善された耐蝕性、トルク張力(tor
que tension)の低減、処理されたワークピースの輸送用の一時コーティング、装
飾用仕上げ、静電散逸（static dissipation) 、電子遮蔽、水素および／または
原子状酸素バリヤー、そのほかの有用な性質のような広範囲の性質を付与するた
めに用いられる。このミネラル被覆されたワークピースは、二次コーティングが
有っても、無くても、仕上がり製品として、または他の物品を作製するための部
材として使用することができる。

【００４８】 リンス、シーラーおよび／またはトップコートの厚さは、約 0.00001〜約0.02
5 インチの範囲である。その選定される厚さは、このコートされた物品の最終用
途に依存して変えられる。寸法許容度の狭い物品、例えば、ねじ部品(threadedf
asteners)、の場合には、普通、その厚さは、約 0.00005インチ以下である。

【００４９】 何等かの理論または説明と結び付けることを望むのではないが、そのミネラル
の上にシリカ含有層が形成され得る。このシリカ含有層は、化学的または物理的
に修飾されることが可能で、そして中間層または結合層として用いられる。この
結合層は、ペイント、コーティング、金属、ガラス、この結合層に接触するその
ほかの材料への結合を強めるために用いられる。これは、シリカ含有最上層に、
アルキル基、フッ素、ビニル基、エポキシ基と粉末ペイント系の二つの部位を含
むエポキシ、シラン、ヒドロキシ基、アミノ基、それらの混合物、そのほかシリ
カまたは水酸化ケイ素に反応性の他の官能基を含む一種またはそれ以上の材料を
、結合することにより達成される。あるいはまた、このシリカ含有層は、常用の
クリーニング法、例えば、脱イオン水による洗滌を用いて除去できる。このシリ
カ含有結合層は、そのミネラル層に比べて 100〜500 オングストローム薄く、15
00〜2500オングストロームの厚さとなり得るミネラルの全厚さに似ている。希望
により、このシリカ含有層は、前に説明した後処理、例えば、少なくとも一種の
炭酸塩または酸源に曝す方法を用いて化学的および／または物理的に修飾するこ
とができる。この後処理表面は、次いで、少なくとも一種の前述の二次コーティ
ング、例えば熱硬化性エポキシ樹脂に接触される場合もある。

【００５０】 もう一つの態様では、このミネラルは、上述のシリカを含んでいても、いなく
ても、一回またはそれ以上の二次コーティング、例えばシラン含有二次コーティ
ング、のための中間層または結合層として機能する。本発明を補足し得るこのよ
うな二次コーティングおよび方法の例が、米国特許第５，７５９，６２９、５，
７５０，１９７、５，５３９，０３１、５，４９８，４８１、５，４７８，６５
５、５，４５５，０８０および５，４３３，９７６号明細書中に説明されている
。これら米国特許のそれぞれの開示内容は、本明細書に引用参照されている。例
えば、ミネラル化表面と組合せて少なくとも一種の適したシランを含む二次コー
ティングを用いることにより、金属基材の耐蝕性の改善が達成される。適したシ
ランに含まれるのは、テトラ‐オルト‐エチル‐シリケート(TEOS)、ビス-1,2-(
トリエトキシシリル）エタン(BSTE)、ビニルシランまたはアミノプロピルシラン
、エポキシシラン、アルコキシシラン、そのほか他の有機官能性シランからなる
群から選ばれる少なくとも一種である。このシランは、ミネラル化表面に結合さ
れ、次いでそのシランは、硬化され、それにより保護トップコート、または外面
コーティングまたは層を受容するための表面が提供される。幾つかの場合には、
逐次的に複数のシランを適用するのが望ましい。例えば、鋼鉄基材、例えばファ
スナーが、ミネラル層を形成するように処理され、乾燥され、脱イオン水で洗滌
され、 5％BSTE溶液でコートされ、さらに 5％ビニルシラン溶液でコートされ、
そして、 2ミルの厚さに、熱硬化性エポキシ・ペイント(Morton 社のCorvel 10-
1002）で粉末コートされる。この鋼鉄基材を、超硬チップ(caribide tip)で線を
刻み、そして、ASTM B117 法の塩スプレイに、500 時間曝した。この曝露後、こ
の基材を取出して、リンスし、そして 1時間乾燥した。スパチュラ（匙）を用い
て、その刻線を掻いて、刻み不足による任意のペイントを除去し、そして残った
割れ目(gap) を調べた。この試験基材は、その刻線のほかには測定できる割れ目
を示さなかった。

【００５１】 本発明の方法は、外面コーティングまたは層、例えば二次コーティングへの接
着が改善された表面を形成する。適した外面コーティングの例に含まれるのは、
アクリル樹脂、エポキシド、e-コート、ラテックス、ウレタン類、シラン類（例
えば、TEOS、MEOS、ほか）、フルオロポリマー、アルキッド樹脂、シリコーン、
ポリエステル類、オイル、ゲル、グリースほか、からなる群から選ばれる少なく
とも一種である。適したエポキシ樹脂の一例は、The Magni(登録商標)Groupによ
り、B17 またはB18 トップコートとして供給されているコーティングであり、例
えば、本発明の方法に従って、処理され、そしてシランおよび／またはジルコニ
ウム・炭酸アンモニウムの少なくとも一種と接触させ、そして熱硬化エポキシ樹
脂（Magni(登録商標)B18）でトップコートされた、亜鉛メッキ物品は、これによ
りクロム酸塩を含まない耐蝕性の物品を提供する。このミネラル上に適用するた
めの適切なリンス、二次および外面コーティングを選ぶことにより、クロム酸塩
処理またはリン酸塩処理をしなくても、耐蝕性の物品が得られる。このような選
択は、鉄含有表面をメッキするための亜鉛の使用をも低減する：例えば鋼鉄表面
が、ミネラル化され、シラン含有コーティングでコートされ、そしてエポキシ樹
脂を含む外面コーティングでコートされる。

【００５２】 何等かの理論または説明と結び付けることを望むのではないが、本発明の方法
は、水または関連物を放出あるいは提供する表面を形成すると信じられる。これ
らの関連物は、上に横たわるリンス、シールまたはトップコーティングが硬化す
る時に起こり得る加水分解または縮合反応に関与する可能性がある。このような
関与は、その表面とその上に横たわる硬化コーティングの間の凝集結合の強さを
向上させる。

【００５３】 本発明の方法により形成された表面は、複数のガラスコーティング用の、金属
シールに対するガラス用の、封止シーリング用の、そのほか、金属基材とガラス
層または物品との間にジョイントまたは結合を持つことが切望される他の用途で
の、中間層または結合層としても用いられる。本発明の表面は、融解ガラス（例
えば、ホウ・ケイ酸塩、アルミノシリケート、リン酸塩、ほかのガラス）を受け
止めその間、下に横たわる金属系基材を保護し、そしてシールを形成するために
役立つ。

【００５４】 本発明の方法は、処理基材と接着剤の間の接着性が向上した表面を提供するこ
とができる。接着剤の例に含まれるのは、ポリアミド類、ポリイミド類、ブチル
樹脂、アクリル変性コンパウンド、無水マレイン酸変性エチル・酢酸ビニル樹脂
、無水マレイン酸変性ポリエチレン、ヒドロキシル基停止エチル・酢酸ビニル樹
脂、カルボキシル基停止エチル・酢酸ビニル樹脂、酸・エチル‐酢酸ビニル三元
共重合体、エチレン・アクリル酸エステル樹脂；ジシアンジアミド硬化エポキシ
樹脂、ポリアミド硬化系、ルイス酸硬化系、ポリスルフィド、水分硬化ウレタン
樹脂のような単一相系、エポキシド、活性化アクリレート・ポリスルフィド、ポ
リウレタン、ほかのような二相系、接着剤である。本発明の方法に従って処理し
た表面を有する二つの金属基材は接着剤を用いてお互いに結合させられる。ある
いはまた、本発明の表面を有する一つの基材は、もう一つの材料に接着できる。
例えば、処理した金属を、プラスチック、セラミック、ガラス、ほか他の表面に
結合させられる。一つの特定の態様では、この基材は、自動車のヘムジョイント
を含み、接着剤はそのヘム（折返し部分）の中に所在する。

【００５５】 本発明の方法で形成された表面と重合体材料の間の、この改善された凝集およ
び接着特性により、音響的および機械的緩衝材、例えば、本明細書に引用参照さ
れている、米国特許第５，６７８，８２６号明細書中に記載されているような、
拘束層ダンパー(constraint layer dampers)、モータ取付け部、橋梁／ビルディ
ング用ベヤリング、HVACサイレンサー、ハイウエイ／空港・防音材、ほかの物品
、の製作が可能になる。ダンパー中の金属パネルの間にサンドイッチされた粘弾
性材料の間の結合を改善する能力により、音響の伝達が低減され、そのようなパ
ネルの成形性の改善、プロセス変動性の低下、ほかの改善が得られる。この金属
パネルに含まれるのは、304-鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、冷間圧延鋼、亜
鉛合金、溶融亜鉛メッキまたは電気亜鉛メッキ物、ほかである。本発明の方法の
表面に、従って、下に横たわる金属基材に結合され得る重合体の例に含まれるの
は、ネオプレン、EPDM、SBR、EPDM ほかのような任意の適した材料である。本発
明の表面は、本明細書に引用参照されている米国特許第５，９４２，３３３号明
細書中に記載されているような、エラストマー／金属結合も提供する。

【００５６】 本発明の方法は、改善された耐熱性および耐摩耗性を有する表面を提供するた
めに、ドーパント、リンスおよび／またはシーラー、を使用する場合がある。こ
のような表面は、ギヤー（例えば、トランスミッション）、粉末成形金属物品、
マニホールドを含む排気装置、金属フローリング／グレイト（火床）、発熱体、
ほか、金属表面の耐久性を改善することが望まれる用途、で用いられる。

【００５７】 本発明のもう一つの態様では、本発明の方法は、（金属間化合物の生成を低減
することにより）融解金属の粘着を無くせないにしても、減らした表面を製造す
るために用いられる。何等かの理論または説明と結び付けることを望むのではな
いが、本発明の方法は、物品または部材上に、融解金属と相互作用または反応し
て、それにより大きい物品への粘着を減らすことができる削摩性(ablative)およ
び／または反応性のフィルムまたはコーティングを提供すると信じられる。例え
ば、本発明の方法は、基材を、融解金属（例えば、融解アルミニウムまたはマグ
ネシウム）との接触から遮蔽または隔離するために、基材上に、ケイ酸鉄または
ケイ酸亜鉛のフィルムまたは層を提供することができる。このフィルムまたは層
の有効性は、シリカを含む追加のコーティングを適用することにより改善される
（例えば、融解金属に曝され時に削摩物として機能する）。融解金属の粘着を防
ぐ能力は、亜鉛のコアの上にアルミニウムまたはマグネシウムをダイキャストす
る時、とりわけ電子部材用にアルミニウムをダイキャストする時などに望ましい
。この融解金属の粘着は、上述のトップコーティングの一種、例えば、Magni （
登録商標)B18、アクリル樹脂、ポリエステル、ほかの適用により、さらに低減さ
れる。このトップコーティングは、コロイド状シリカ（例えば，Ludox(登録商標
））のような耐熱性材料を添加することにより、改善され得る（例えば、より耐
熱性になる）。

【００５８】 上述の説明では、金属表面上に、ミネラル含有層を形成させることを特に強調
しているが、本発明の方法は、常用の金属前処理または後処理および／または仕
上げ加工と組合せるかまたはこれら処理の代りに用いることができる。常用の後
コーティング焼付け法は、ミネラル層の物理的特性を修飾するため、水および／
または水素を除去するため、ほかの修飾に用いられる。本発明のミネラル層は、
金属仕上げ層を、腐食から保護し、それにより常用のリン酸化法を置換えるため
に用いることができる：例えば自動車用金属仕上げの場合、本発明の方法は、リ
ン酸塩処理およびクロム酸塩処理の代りに、そしてコーティング適用前、例えば
E-Coat適用前に、用いられる。さらに、上述の水系ミネラル溶液は、可溶性シリ
ケートを含むポリウレタン系水溶液で置換えることができ、そして所謂、自動車
用E-コーティングおよび／または粉末塗装法の代替法として使用できる。このミ
ネラル形成法は、例えば実施例１０‐１１に説明した電動機・シャフトのような
電子部材に、改善された耐蝕性を付与するために用いられる得る。本発明の方法
は、常用のメッキ操作において、さらにまた現場での使用に適合し得る、実質的
に制限のない一連の末端用途にも用いられる。例えば本発明のミネラル含有コー
ティングは、通常、保護コーティングとして、亜鉛を使用する耐蝕性金属製品、
例えば自動車の車体および部品、穀物サイロ、橋梁、そのほか多くの末端用途、
の製作に用いられる。さらに、ドーパントおよび、ミネラル電着溶液中に存在す
るその濃度に依存して、本発明の方法は、例えば、金属または導電性表面の上に
、向上した電気的／磁気的性質（例えば、EMI-遮蔽性、電気コネクタの擦過性の
低減、異種金属の接触に因る腐食の低減、ほか）および耐蝕性を付与するために
、または宇宙空間のような、紫外線および原子状酸素を含む環境に耐えるために
、マイクロエレクトロニック・フィルムを、生成させることができる。

【００５９】 以下の実施例は、本発明の特定の態様を例示するために提供され、そして、こ
のような実施例は、添付した特許請求の範囲の中で規定される本発明の範囲を限
定しないと理解される。以下の実施例中におけるＸ‐線光電子スペクトル分析(E
SCA)のデータは、このミネラル化層の内部には、特異な金属・二ケイ酸塩種の存
在を明瞭に示している、例えば、ESCAは、結合特性を求めるために、存在する原
子の光電子の結合エネルギーを測定する。

【００６０】 実施例１ この実施例では、以下の装置と材料が用いられた。 標準電気亜鉛メッキ試験パネル、ACT Laboratories N-規格ケイ酸ナトリウムの10％（重量）溶液 12ボルトEverReady(エバーレディー）電池 1.5ボルト Ray-O-Vac(レイ‐オ−‐バック）高性能乾電池 トリプレット RMSデジタル・マルチメーター 30μF-キャパシタ 29.8 kΩ抵抗体 この実施例を実施するために用いられた回路と装置の概略図が、図１に例示さ
れている。さて図１を参照して説明すると、上述の試験用パネルを10％ナトリウ
ム・ミネラルと脱イオン水を含む溶液と接触させた。図１に例示したようにして
、その回路と溶液に電流を通した。この試験用パネルを周囲の環境条件に74時間
曝した。これらパネルを眼で調べて、ライトグレイ色のコーティングまたはフィ
ルムが、その試験用パネル上に電着したことを示した。

【００６１】 このミネラル含有コーティングにより付与される腐食保護を確かめるために、
これらコートパネルをASTM法No.B117 に従って、試験した。パネルの一部区画を
テープでカバーし、コーティングされた領域だけを露出させ、その後、そのテー
プでカバーしたパネルを、塩スプレイ試験にかけた。比較の目的で、次のパネル
もASTM法No.B117 に従って試験した：1)裸の亜鉛電気メッキパネルおよび、 2)1
0％ナトリウム・ミネラル溶液中に70時間浸漬した裸の亜鉛電気メッキパネル。
さらに加えて、リン酸亜鉛でコーティングした裸の鋼パネル(ACT B952 、no Par
colene）およびリン酸鉄でコーティングした裸の鋼鉄パネル(ACT B1000、no Par
colene）を対照用に、塩スプレイ試験にかけた。

【００６２】 ASTM法の結果を、下の表に列記した：

【００６３】

【表１】

【００６４】 上の表は、本発明が、目立って改善された耐蝕性を付与するコーティングまた
はフィルムを形成することを例示している。本発明の方法が、電気メッキ金属基
材および表面の寿命を長くする腐食保護フィルムを形成する結果をもたらすこと
も明らかである。

【００６５】 ESCA分析は、、常用の方法に従って、次の条件下で、亜鉛表面で行われた： ESCAでの分析条件： 装置 Physical Electronics Model 5701 LSci Ｘ線源 単色光アルミニウム 電源 350 ワット 分析領域 2mm × 0.8mm 出口角＊ 50^o 電子受容角 ± 7^o 電荷中和 電子銃(electron flood gun) 電荷補正 284.6eV における、C-(C,H) in C 1s スペクトル ＊出口角は、試料面と電子解析計レンズの間の角度として規定される。

【００６６】 ケイ素光電子結合エネルギーを用いて、この陰極上に形成されたミネラル化層
内に形成した種の性質を特性化した。この種は、Ｓｉ(2p)光電子での102.1eV の
結合エネルギーから、ナトリウムイオンの存在により修飾された二ケイ酸亜鉛と
して同定された。

【００６７】 実施例２ この実施例は、実施例１に比べて、電圧と電流を大きくして行った、本発明の
電着法を例示している。

【００６８】 電着の前に、陰極パネルを前調整工程にかけた： 1)Metal Prep 79(Parker Amchem)の3:1 希釈溶液に ２分浸漬、 2)脱イオン水で 2回洗滌、 3)pH 14 の水酸化ナトリウムの溶液に10秒浸漬、 4)過剰の溶液を除去し、そして空気乾燥、 5)50％過酸化水素溶液に 5分浸漬、 6)過剰の溶液を除去するために吸い取り、そして空気乾燥。

【００６９】 二つの標準 ACT冷間圧延鋼（清浄、磨いていない）試験パネルを含むプラスチ
ック・カップから成る電着セルに電源を連結した。試験パネルの一端を、脱イオ
ン水中に、10％のN-規格ナトリウム・ミネラル(PQ Corp) を含む溶液中に浸漬し
た。各パネルのこの浸漬部分（１サイド）は、陽極：陰極比 1:1で、大体 3in×
4in(12平方in ）であった。これらパネルを直接、DC電源に繋ぎ、6 ボルトの電
圧を1 時間印加した。得られる電流は、大体0.7-1.9 アンペアの範囲であった。
得られる電流密度は、0.05-0.16 アンペア/in² の範囲であった。

【００７０】 この電解処理工程後、このコートされたパネルを、周囲の条件で乾燥し、次い
で、ASTM試験 No.D2247 に従って、そのパネル表面積の 5％に赤錆が発現するま
での腐食活性を、視覚でモニタリングすることにより、湿度耐久性を評価した。
このコートされた試験パネルは、最初に赤錆が現れるまでに25時間、そして 5％
赤錆になるまでに120 時間かかった。比較として、常用の鉄およびリン酸亜鉛処
理鋼鉄パネルは、ASTM D2247湿度曝露試験で、先ず腐食が発現し、7 時間後には
、5 ％赤錆が発生した。それ故、上の実施例は、本発明の方法が、鉄およびリン
酸亜鉛処理鋼パネルに比べて、耐蝕性を改善することを例示している。

【００７１】 実施例３ 市販の鉛被覆板（sheathing)から二枚の鉛パネル調製し、6M HCl中で25分間ク
リーニングした。このクリーニングした鉛パネルを逐次的に 1重量％のN-規格ケ
イ酸ナトリウム(PQ Corporation から供給された) を含む溶液中に入れた。

【００７２】 一方の鉛パネルを、陽極として、他方を陰極としてDC電源に連結した。最初、
20ボルトの電圧を印加すると、 0.9〜1.3 アンペアの範囲の電流が発生した。大
体75分後、これらパネルをケイ酸ナトリウム溶液から取出し、そして脱イオン水
で洗滌した。

【００７３】 この鉛板表面をESCA分析で調べた。ケイ素光電子結合エネルギーを用いて、こ
のミネラル化層内に形成した種の性質を特性化した。この種は、Ｓｉ(2p)光電子
での102.0eV の結合エネルギーから、ナトリウムイオンの存在により修飾された
二ケイ酸鉛として同定された。

【００７４】 実施例４ この実施例は、アルミニウム基材上でのミネラル表面の形成を立証する。実施
例１の場合と同じ装置を用いて、アルミニウム・クーポン（3"×6") を反応処理
してシリケート表面を形成させた。二種の異なるアルミニウムの合金、Al 2024
とAl 7075 を使用した。これらパネルを電解工程にかける前に下の表Ａに概略を
示したた方法を用いて各パネルを調製した。各パネルをアルコール試薬で洗浄し
、任意のゴミおよび油分を除去した。このパネルは、Alumiprep 33でクリーニン
グするか、陽極クリーニングにかけるか、または両方法で処理した。両方法を用
いるクリーニング方式は、余分の酸化アルミニウムを除去するように設計されて
いる。陽極クリーニングは 5% NaOH、 2.4% Na₂CO₃ 、2%Na₂SiO₃ 、0.6%Na₃PO₄
を含む水溶液に陽極として、使用パネルを入れ、そして電流密度を100mA/cm² に
維持するために、そのパネルを浸漬している領域を横断して 1分間電圧をかけた
。

【００７５】 パネルをクリーニングしたら、それを 800mLの溶液を満たした 1リットルのビ
ーカーに入れた。この浴は、脱イオン水を用いて調製されたが、その内容物は、
下の表に示されている。このパネルを、ワイヤで、DC電源の負のリード線に取付
け、一方、もう一つのパネルを正のリード線に取付けた。この二つのパネルは、
お互いに 2インチ離して置かれた。電圧は、表に示したボルトにセットされ、そ
してそのセルは 1時間運転された。

【００７６】 表Ａ 実施例 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ 合金のタイプ 2024 2024 2024 2024 7075 7075 7075 7075 陽極クリーニング あり あり なし なし あり あり なし なし 酸洗浄 あり あり あり あり あり あり あり あり 浴溶液組成 Ｎａ₂ ＳｉＯ₃ 1％ 10％ 1％ 10％ 1％ 10％ 1％ 10％ Ｈ₂ Ｏ₂ 1％ 0％ 0％ 1％ 1％ 0％ 0％ 1％ 電圧 12Ｖ 18Ｖ 12Ｖ 18Ｖ 12Ｖ 18Ｖ 12Ｖ 18Ｖ ESCAを用いて、これら基材の各々の表面を分析した。測定した各試料共、シリ
カと金属シリケートの混合物を示した。何等かの理論または説明と結び付けるこ
とを望むのではないが、この金属シリケートは、表面の金属カチオンとコーティ
ング中のケイ酸のアルカリ金属塩との間の反応の結果であると信じられる。この
シリカは、その反応からの余分のシリケートまたは、コーティング除去工程から
の沈降シリカのいずれかに由来すると信じられる。この金属シリケートは、普通
、102.1 から102.3 の間である低い 102eV程度のＳｉ(2p)結合エネルギー(BE)に
より示唆される。このシリカは、103.3 から103.6eV の間のＳｉ(2p)BEにより認
めることができる。得られるスペクトルは重なり合ったピークを示すが、その重
なり合いをほぐして(upon deconvolution)、この範囲の結合エネルギーは、金属
シリケートとシリカを代表することを示した。

【００７７】 実施例５ この実施例は、シリケート含有媒体を調製するための浸漬に代わる方法を例示
する。

【００７８】 冷間圧延鋼パネルをコーティングするために、 5％のケイ酸ソーダと10％のヒ
ュームド・シリカを混合して調製した水系ゲルを使用した。一つのパネルをアル
コール試薬で洗浄し、一方他のパネルは、リン酸系金属前処理剤、次いで水酸化
ナトリウムで洗浄し、そして過酸化水素浴で処理した。この装置は、鋼鉄パネル
に正のリード線を、そしてガラスウールで包んだ白金ワイヤに負のリード線を繋
いだDC電源を用いてセットアップされた。このセットアップは、ブラッシメッキ
操作をモデルとして設計された。この“ブラッシ”は、完全に飽和されるように
、そのゲル溶液の中に浸漬される。電圧は12ボルトにセットされ、そしてそのゲ
ルが、ブラッシで、パネルの上に塗布された。ブラッシが。そのパネルの表面上
を通ると水素ガスの発生が見られる。ゲルは、5 分間ブラッシで塗られ、次いで
、パネルは、余分のゲルと未反応のシリケートを除去するために脱イオン水で洗
浄された。

【００７９】 ESCAを用いて、各鋼鉄パネルの表面を解析した。ESCAは、金属基材と電解工程
で創られた環境の間の反応生成物を検出した。測定されたどの試料もシリカと金
属シリケートの混合物を示した。この金属シリケートは、表面の金属カチオンと
コーティング中のケイ酸のアルカリ金属塩との間反応の結果である。このシリカ
は、その反応からの余分のシリケートまたは、コーティング除去工程からの沈降
シリカのいずれかに由来する。この金属シリケートは、普通、102.1 から102.3
の間である低い 102eV程度のＳｉ(2p)結合エネルギー(BE)により示唆される。こ
のシリカは、103.3 から103.6eV の間のＳｉ(2p)BEにより認めることができる。
得られるスペクトルは重なり合ったピークを示すが、その重なり合いをほぐして
(upon deconvolution)、この範囲の結合エネルギーは、金属シリケートとシリカ
を代表することを示した。

【００８０】 実施例６ 実施例１で説明したのと同じ装置を利用して、冷間圧延鋼クーポン(ACT Labor
atories)に金属シリケート表面を形成させるために反応させた。これらパネルを
電解工程にかける前に、下の表Ｂに概略を示したた方法を用いて各パネルを調製
した。各パネルをアルコール試薬で洗浄し、任意の余分のゴミおよび油分を除去
した。このパネルは、Metalprep 79(Parker Amchem）でクリーニングするか、陽
極クリーニングにかけるか、または両方法で処理した。両方法を用いるクリーニ
ング方式は、余分の酸化アルミニウムを除去するために設計されている。陽極ク
リーニングは、5%NaOH、2.4%Na₂CO₃、2%Na₂SiO₃、0.6%Na₃PO₄ を含む水溶液に、
陽極として使用パネルを入れ、そして電流密度を100mA/cm² に維持するために、
そのパネルを浸漬している領域を横断して 1分間電圧をかけた パネルをクリーニングしたら、それを 800mLの溶液を満たした 1リットルのビ
ーカーに入れた。この浴は、脱イオン水を用いて調製されたが、その内容物は、
下の表に示されている。このパネルを、ワイヤで、DC電源の負のリード線に取付
け、一方、もう一つのパネルを正のリード線に取付けた。この二つのパネルは、
お互いに 2インチ離して置かれた。電圧は、表に示したボルトにセットされ、そ
してそのセルは1 時間運転された。

【００８１】 表Ｂ 実施例 ＡＡ ＢＢ ＣＣ ＤＤ ＥＥ 基材のタイプ CRS CRS CRS CRS ¹ CRS ² 陽極クリーニング なし あり なし なし なし 酸洗浄 あり あり あり なし なし 浴溶液 Ｎａ₂ ＳｉＯ₃ 1％ 10％ 1％ − − 電圧（V） 14-24 6(CV) 12Ｖ − − (CV) 電流密度(mA/cm² ) 23(CC) 23-10 85-48 − − Ｂ１７７ 2 時間 1 時間 1 時間 0.25時間 0.25時間 ¹ 冷間圧延鋼対照試料‐このパネルは、処理されなかった。 ² リン酸鉄処理した冷間圧延鋼(ACT Laboratories)‐それ以上の処理はされな かった。

【００８２】 電解工程は、定電流または定電圧実験のいずれかで操作され、表中ではCVまた
はCCとして示されている。定電圧実験は、セルに一定電圧を印加し、電流を変動
可能にし、一方、定電流実験は、電圧を調整することによりその電流を保持した
。腐食保護性について、ASTM B117 を用いてパネルを試験した。赤錆が表面の 5
％を覆う時点で腐食を決めた。

【００８３】 ESCAを用いて、これら基材の各々の表面を分析した。ESCAは、金属基材と電解
工程で創られた環境の間の反応生成物を検出する。測定した各試料共、シリカと
金属シリケートの混合物を示した。この金属シリケートは、表面の金属カチオン
とコーティング中のケイ酸のアルカリ金属塩との間の反応の結果である。このシ
リカは、その反応からの余分のシリケートまたは、コーティング除去工程からの
沈降シリカのいずれかに由来する。この金属シリケートは、普通、102.1 から10
2.3 の間である低い 102eV程度のＳｉ(2p)結合エネルギー(BE)により示唆される
。このシリカは、103.3 から103.6eV の間のＳｉ(2p)BEにより認めることができ
る。得られるスペクトルは重なり合ったピークを示すが、その重なり合いをほぐ
して(upon deconvolution)、この範囲の結合エネルギーは、金属シリケートとシ
リカを代表することを示した。

【００８４】 実施例７ 実施例１で説明したのと同じ装置を利用して、亜鉛電気メッキ鋼クーポン(EZG
60G ACT Laboratories)に、金属シリケート表面を形成させるために反応させた
。これらパネルを電解工程にかける前に、下の表Ｃに概略を示したた方法を用い
て各パネルを調製した。各パネルをアルコール試薬で洗浄し、任意の余分のゴミ
および油分を除去した。

【００８５】 パネルをクリーニングしたら、それを 800mLの溶液を満たした 1リットルのビ
ーカーに入れた。この浴は、脱イオン水を用いて調製されたが、その内容物は、
下の表に示されている。このパネルを、ワイヤで、DC電源の負のリード線に取付
け、一方、もう一つのパネルを正のリード線に取付けた。この二つのパネルは、
お互いに 2インチ離して置かれた。電圧は、表に示したボルトにセットされ、そ
してそのセルは1 時間運転された。

【００８６】 表Ｃ 実施例 Ａ１ Ｂ２ Ｃ３ Ｄ５ 基材のタイプ ＧＳ ＧＳ ＧＳ ＧＳ¹ 浴溶液 Ｎａ₂ ＳｉＯ₃ 10％ 1％ 10％ − 電圧（Ｖ） 6(CV) 10(CV) 18(CV) − 電流密度(mA/cm² ) 22-3 7-3 142-3 − Ｂ１７７ 336時間 224時間 216時間 96時間 ¹ 亜鉛電気メッキ鋼対照試料‐このパネルは処理されなかった。

【００８７】 腐食保護性について、ASTM B117 を用いてパネルを試験した。赤錆が表面の 5
％を覆う時点で腐食を決めた。 ESCAを用いて、これら基材の各々の表面を分析した。ESCAは、金属基材と電解
工程で創られた環境の間の反応生成物を検出する。測定した各試料は、シリカと
金属シリケートの混合物を示した。この金属シリケートは、表面の金属カチオン
とコーティング中のケイ酸のアルカリ金属塩との間の反応の結果である。このシ
リカは、その反応からの余分のシリケートまたは、コーティング除去工程からの
沈降シリカのいずれかに由来する。この金属シリケートは、普通、102.1 から10
2.3 の間である低い 102eV程度のＳｉ(2p)結合エネルギー(BE)により示唆される
。このシリカは、103.3 から103.6eV の間のＳｉ(2p)BEにより認めることができ
る。得られるスペクトルは重なり合ったピークを示すが、その重なり合いをほぐ
して、この範囲の結合エネルギーは、金属シリケートとシリカを代表することを
示した。

【００８８】 実施例８ 実施例１で説明したのと同じ装置を利用して、銅クーポン(C110 Hard,Fullert
on Metals)を、ミネラル化表面を形成させるために反応させた。これらパネルを
電解工程にかける前に、下の表Ｄに概略を示したた方法を用いて各パネルを調整
した。各パネルは、余分のゴミと油分を除くためにアルコール試薬で洗浄された
。

【００８９】 パネルをクリーニングしたら、それを 800mLの溶液を満たした 1リットルのビ
ーカーに入れた。この浴は、脱イオン水を用いて調製されたが、その内容物は、
下の表に示されている。このパネルを、ワイヤで、DC電源の負のリード線に取付
け、一方、もう一つのパネルを正のリード線に取付けた。この二つのパネルは、
お互いに 2インチ離して置かれた。電圧は、表に示したボルトにセットされ、そ
してそのセルは1 時間運転された。

【００９０】 表Ｄ 実施例 ＡＡ１ ＢＢ２ ＣＣ３ ＤＤ４ ＥＥ５ 基材のタイプ Ｃｕ Ｃｕ Ｃｕ Ｃｕ Ｃｕ¹ 浴溶液 Ｎａ₂ ＳｉＯ₃ 10％ 10％ 1％ 1％ − 電圧（Ｖ） 12(CV) 6(CV) 6(CV) 36(CV) − 電流密度(mA/cm² ) 40-17 19-9 4-1 36-10 − Ｂ１１７ 11時間 11時間 5時間 5時間 2時間 ¹ 銅対照試料‐このパネルは処理されなかった。

【００９１】 腐食保護性について、ASTM B117 を用いてパネルを試験した。その表面に、鈍
い曇りが現れることにより示唆される酸化銅の存在により腐食が決められた。 ESCAを用いて、これら基材の各々の表面を分析した。ESCAは、金属基材と電解
工程で創られた環境の間の反応生成物を吟味することを可能にする。測定した各
試料共、シリカと金属シリケートの混合物を示した。この金属シリケートは、表
面の金属カチオンとコーティング中のケイ酸のアルカリ金属塩との間の反応の結
果である。このシリカは、その反応からの余分のシリケートまたは、コーティン
グ除去工程からの沈降シリカのいずれかに由来する。この金属シリケートは、普
通、102.1 から102.3 の間である低い 102eV程度のＳｉ(2p)結合エネルギー(BE)
により示唆される。このシリカは、103.3 から103.6eV の間のＳｉ(2p)BEにより
認めることができる。得られるスペクトルは重なり合ったピークを示すが、その
重なり合いをほぐして、この範囲の結合エネルギーは、金属シリケートとシリカ
を代表することを示した。

【００９２】 実施例９ 1 リットルのビーカーを用いて、電気化学セルを設定した。このビーカーに、
10重量％のN-規格ケイ酸ナトリウム溶液(PQ Corp) を含むケイ酸ナトリウム溶液
を満たした。そのビーカーを、ウオーターバスに入れて、その溶液の温度を調整
し、その温度を制御した。冷間圧延鋼クーポン(ACT Labs, 3×6 インチ) を陽極
および陰極材料として使用した。これらパネルを、お互いに対面させて、1 イン
チ離して、そのビーカーに入れた。ワーキングピース（加工目的物）を陽極とし
て決めた。陽極および陰極をDC電源に繋いだ。下の表に、電圧、使用した溶液、
電解時間、電流密度、温度および腐食挙動を示す。

【００９３】 表Ｅ 試料 シリケ 浴の 電圧 電流密度 浴中 腐食 ＃ −ト濃度 温度 時間 時間 重量％ ℃ ボルト mA/cm² 分 (B117) I-A 10 ％ 24 12 44-48 5 1 I-B 10 ％ 24 12 49-55 5 2 I-C 10 ％ 37 12 48-60 30 71 I-D 10 ％ 39 12 53-68 30 5 I-F 10 ％ 67 12 68-56 60 2 I-G 10 ％ 64 12 70-51 60 75 I-H - - - - - 0.5 浴から吸引される可能性のある何等かの余分のシリケートを除去するために、こ
れらパネルを脱イオン水で洗浄した。ASTM B117 に従って、パネルの腐食試験を
行った。腐食チャンバー中で、パネルの 5％が赤錆でカバーされるまでにかかる
時間（眼で観察して求めた）を記録して、上の表に示した。実施例 I-Hは、何の
処理もしなかった同じ鋼パネルの腐食結果を示す。

【００９４】 実施例１０ 実施例１０、１１および１４は、本発明の特定の態様、即ち、電動機内に組込
まれているスチール・シャフトに耐蝕性を付与することを明示している。このモ
ータ−・シャフトは、Emerson Electric Co.(St.Louis,Missoori) から得られ、
そのロータの組立品を保持するために用いられた。このシャフトの寸法は、長さ
25cm、直径 1.5cmで、市場で入手できる鋼鉄で造られている。

【００９５】 実施例９のセルに類似の電気化学セルを、そのセルが、上述のスチール・モー
タ−シャフトを把持するように配置されたことを除いて、組立てられた。そのシ
ャフトを陰極として設定し、一方二つの冷間圧延鋼パネル陽極として用い、各パ
ネルが、そのシャフト両側に対向して置かれるように配置された。電圧と温度を
次の表に示したように調整した。この表中には陽極の電流密度も示されている。

【００９６】 表Ｆ 試料 シリケ 浴の 電圧 電流密度 浴中 腐食 ＃ ート濃度 温度 時間 時間 重量％ ℃ ボルト mA/cm² 分 II-A 10 ％ 27 6 17-9 60 3 II-B 10 ％ 60 12 47-35 60 7 II-C 10 ％ 75 12 59-45 60 19 II-D 10 ％ 93 12 99-63 60 24 II-F 10 ％ 96 18 90-59 60 24 II-G - - - - - 2 II-H - - - - - 3 浴から吸引される可能性のある何等かの余分のシリケートを除去するために、こ
れらシャフトを脱イオン水で洗浄した。実施例II-Aは、処理に因り、実施例II-B
〜II-Fに比べて有意の変色を示さない。実施例II-Bは淡黄色／金色にすこし着色
した。実施例II-Cは、淡い青色で且つ僅かに真珠光沢をしていた。実施例II-Dお
よびII-Fは、この処理により、より暗青色になった。ASTM B117 に従って、シャ
フトの腐食試験を行った。腐食チャンバー中で、シャフトの 5％が赤錆でカバー
されるまでにかかる時間を記録して、表に示した。実施例II-Gは、何の処理もし
なかった同じスチール・シャフトの腐食結果を示し、そして実施例II-Hは、市販
のリン酸亜鉛コーティングしてある同じスチール・シャフトの腐食結果を示す。

【００９７】 実施例１１ 実施例１０のセルに類似の電気化学セルを、スチール・シャフトを処理するた
めに組立てた。このモータ−・シャフトは、Emerson Electric Co.(St.Louis,Mi
ssoori) から得られ、回転子(rotor) 組立品を把持するために用いられる。この
シャフトの寸法は、長さ25cm、直径 1.5cmで、市場で入手できる鋼鉄で造られて
いる。そのシャフトを陰極として設定し、一方二つの冷間圧延鋼パネル陽極とし
て用い、各パネルが、そのシャフト両側に対向して置かれるように配置された。
電圧と温度は次の表に示したように調整された。この表中には陽極の電流密度も
示されている。

【００９８】 表Ｇ 試料 シリケ 浴の 電圧 電流密度 浴中 腐食 ＃ ート濃度 温度 時間 時間 重量％ ℃ ボルト mA/cm² 分 III-A 10 ％ 92 12 90-56 60 504 III-B 10 ％ 73 12 50-44 60 552 III-C - - - - - 3 III-D - - - - - 3 浴から吸引される可能性のある何等かの余分のシリケートを除去するために、こ
れらシャフトを脱イオン水で洗浄した。ASTM D2247 に従って、これらのパネル
の腐食試験を行った。腐食チャンバー中で、シャフトの 5％が赤錆でカバーされ
るまでにかかる時間を記録して、表に示した。実施例III-C は、何の処理もしな
かった同じスチール・シャフトの腐食結果を示し、そして実施例III-D は、市販
のリン酸亜鉛コーティングしてある同じスチール・シャフトの腐食結果を示す。

【００９９】 実施例１２ 1 リットルのビーカーを用いて、電気化学セルを組立てた。このビーカーに、
5、10または15重量％のN-規格ケイ酸ナトリウム溶液(PQ Corporation)を含むケ
イ酸ナトリウム溶液を満たした。そのビーカーを、ウオーターバスに入れて、そ
の溶液の温度を調整し、その温度を制御した。冷間圧延鋼クーポン(ACT Labs, 3
×6 インチ) を陽極および陰極材料として使用した。これらパネルを、お互いに
対面させて、1 インチ離して、そのビーカーに入れた。ワーキングピース（加工
目的物）を陽極として設定した。陽極および陰極をDC電源に繋いだ。下の表に、
電圧、使用した溶液、電解時間、電流密度、温度、陽極／陰極寸法比（anode to
cathode size ratio）および腐食挙動を示す。

【０１００】 表Ｈ 試料 シリケ 浴の 電圧 電流密度 陽極／ 浴中 腐食 ＃ ート濃度 温度 陰極 時間 時間 重量％ ℃ ボルト mA/cm² A/C比 分 IV-1 5 55 12 49-51 0.5 15 2 IV-2 5 55 18 107-90 2 45 1 IV-3 5 55 24 111-122 1 30 4 IV-4 5 75 12 86-52 2 45 2 IV-5 5 75 18 111-112 1 30 3 IV-6 5 75 24 140-134 0.5 15 2 IV-7 5 95 12 83-49 1 30 1 IV-8 5 95 18 129-69 0.5 15 1 IV-9 5 95 24 196-120 2 45 4 IV-10 10 55 12 101-53 2 30 3 IV-11 10 55 18 146-27 1 15 4 IV-12 10 55 24 252-186 0.5 45 7 IV-13 10 75 12 108-36 1 15 4 IV-14 10 75 18 212-163 0.5 45 4 IV-15 10 75 24 248-90 2 30 16 IV-16 10 95 12 168-161 0.5 45 4 IV-17 10 95 18 257-95 2 30 6 IV-18 10 95 24 273-75 1 15 4 IV-19 15 55 12 140-103 1 45 4 IV-20 15 55 18 202-87 0.5 30 4 IV-21 15 55 24 215-31 2 15 17 IV-22 15 75 12 174-86 0.5 30 17 IV-23 15 75 18 192-47 2 15 15 IV-24 15 75 24 273-251 1 45 4 IV-25 15 95 12 183-75 2 15 8 IV-26 15 95 18 273-212 1 45 4 IV-27 15 95 24 273-199 0.5 30 15 IV-28 - - - - - - 0.5 浴から吸引される可能性のある何等かの余分のシリケートを除去するために、こ
れらパネルを脱イオン水で洗浄した。ASTM B117 に従って、パネルの腐食試験を
行った。腐食チャンバー中で、パネルの 5％が赤錆でカバーされるまでにかかる
時間を記録して、表に示した。実施例IV-28 は、何の処理もしなかった同じ鋼パ
ネルの腐食結果を示す。上の表は、腐食挙動が、浴中のシリケート濃度と昇温温
度と共に向上することを示す。腐食保護は、15分以内でも達成される。電流密度
がより大きくなれば、耐蝕性能はさらに向上し得る。

【０１０１】 実施例１３ 1 リットルのビーカーを用いて、電気化学セルを組立てた。このビーカーに、
10重量％のN-規格ケイ酸ナトリウム溶液(PQ Corporation)を含むケイ酸ナトリウ
ム溶液を満たした。そのビーカーを、ウオーターバスに入れて、その溶液の温度
を調整し、その温度を制御した。亜鉛電気メッキクーポン(ACT Labs, 3×6 イン
チ) を陰極材料として使用した。亜鉛の板を陽極材料として使用した。これらパ
ネルを、お互いに対面させて、1 インチ離して、そのビーカーに入れた。ワーキ
ングピース（加工目的物）を陽極として決めた。陽極および陰極をDC電源に繋い
だ。下の表に、電圧、使用した溶液、電解時間、電流密度、温度および腐食挙動
を示す。

【０１０２】 表Ｉ 試料 シリケ 電圧 電流密度 浴中 腐食(W) 腐食(R) ＃ ート濃度 時間 時間 時間 重量％ ボルト mA/cm² 分 V-A 10 ％ 6 33-1 60 16 168 V-B 10 ％ 3 6.5-1 60 17 168 V-C 10 ％ 18 107-8 60 22 276 V-D 10 ％ 24 260-7 60 24 276 V-E - - - - 10 72 浴から吸引される可能性のある何等かの余分のシリケートを除去するために、こ
れらパネルを脱イオン水で洗浄した。ASTM B117 に従って、パネルの腐食試験を
行った。パネルが、点腐食(pitting) および酸化亜鉛の生成を示唆する時間を、
腐食(W) として示している。腐食チャンバー中で、パネルの 5％が赤錆でカバー
されるまでにかかる時間を記録して、表中に腐食(R) として示した。実施例V-E
は、何の処理もしなかった同じ鋼パネルの腐食結果を示す。

【０１０３】 実施例１４ 実施例１０‐１２のセルに類似の電気化学セルを、スチール・シャフトを処理
するために組立てた。このモータ−・シャフトは、Emerson Electric Co.(St.Lo
uis,Missoori) から得られ、回転子(rotor) 組立品を把持するために用いられる
。このシャフトの寸法は、長さ25cm、直径 1.5cmで、そしてこの合金の情報は、
下の表に示してある。そのシャフトを陰極として設定し、一方二つの冷間圧延鋼
パネル陽極として用い、各パネルが、そのシャフト両側に対向して置かれるよう
に配置された。電圧と温度は次の表に示したように調整された。この表中には陽
極の電流密度も示されている。

【０１０４】 表Ｊ ＃ 合金 シリケ 浴の 電圧 電流密度 浴中 腐食 ート濃度 温度 時間 時間 重量％ ℃ ボルト mA/cm² 分 VI-A 1018 10 ％ 75 12 94-66 30 16 VI-B 1018 10 ％ 95 18 136-94 30 35 VI-C 1144 10 ％ 75 12 109-75 30 9 VI-D 1144 10 ％ 95 18 136-102 30 35 VI-F 1215 10 ％ 75 12 92-52 30 16 VI-G 1215 10 ％ 95 18 136-107 30 40 浴から吸引される可能性のある何等かの余分のシリケートを除去するために、こ
れらシャフトを脱イオン水で洗浄した。ASTM B117 に従って、これらのパネルの
腐食試験を行った。腐食チャンバー中で、シャフトの 5％が赤錆でカバーされる
までにかかる時間を記録して、表に示した。

【０１０５】 実施例１５ この実施例は、スチール繊維の上にミネラル表面を形成させるために電解法を
使用することを例示しており、この繊維は仕上げ物品にプレス加工されるか、ま
たは他の材料をろ過する予備成形物に成形される場合がある。

【０１０６】 直径：0.026 インチで、260,000-280,000PSIに冷延伸された、1070炭素鋼ワイ
ヤから、繊維(0.20-0.26インチ）を切り出した。この繊維20グラムを 120mLのプ
ラスチックのビーカーに入れた。このビーカーに白金のワイヤを入れ、そのスチ
ール繊維と接触させた。このスチール繊維の上方 1インチのところに1in ×1in
のスチール角片を把持し、白金のワイヤと接触しないように保持する。このビー
カーに、脱イオン水に溶かした、ケイ酸ナトリウム（N-規格 PQ Corp) の10％溶
液75mLを入れ、それにより、このスチール角片とスチール繊維の両方を浸漬し、
電解セルを形成させた。12ボルトDC電源をこのセルに取付け、スチール繊維を陰
極にし、スチール角片を陽極にし、そして陽極電流密度を、約 3 AMPS/in² にま
でした。このセルをボルテックス・かき混ぜ機（Vortex agitator)の上に置き、
スチール繊維が一定の動きをするようにした。電源を入れ、セルに12ボルトの電
圧を 5分間通した。この時間後、このセルを解体し、過剰の溶液を流し出し、後
にスチール繊維だけを残した。かき混ぜながら、暖かい空気をこのスチール繊維
上に吹付け、それらを乾燥させた。

【０１０７】 これらの繊維について、ASTM B-117の方法に従って、塩スプレイ試験を行なっ
た。次の表に、視覚的に求めたASTM B-117試験の結果を示した。 表Ｋ 処理 最初の腐食の始り 5 ％赤錆被覆 非コーティング 1時間 5時間 電解処理 24時間 60時間 実施例１６‐２４ 本発明の方法を、実施例２に説明した 1リットルのビーカーとDC電源を用いた
実施例１６‐２４中で、立証した。浴中のシリケートの濃度、印加電圧および浴
の温度を調整し、表Ｌ‐Ａに指示した。

【０１０８】 表Ｌ‐Ａ 方 法 シリケート濃度 電圧 温度 時間 Ａ 1重量％ 6Ｖ 25℃ 30分 Ｂ 10重量％ 12Ｖ 75℃ 30分 Ｃ 15重量％ 12Ｖ 25℃ 30分 Ｄ 15重量％ 18Ｖ 75℃ 30分 実施例１６ 電解溶液中の金属イオンの影響を試験するために、浴溶液中に、下の表に特定
した濃度の塩化鉄を添加した。鉄をこの溶液に導入することは、鉄がシリケート
と錯体を形成する傾向または水酸化鉄として沈澱する傾向に因り困難であった。
鉄の添加は、そのアルカリ性溶液中でのシリカの溶解性を阻害する、鉄カチオン
の酸性的性質に因っても制約される。しかし、低い濃度の塩化鉄（＜0.5 ％）は
、20％N-シリケート溶液に、限られた量（10重量％シリケート溶液に0.025 重量
％FeCl3 より低い濃度）なら添加できることが見いだされた。表Ｌ‐Ｂは、他の
条件を一定にして、電解溶液を比較したマトリックスを示している。不活性な陽
極を用いて、アニオンの溶解の如何なる影響も無くして、この溶液の効果を比較
した。 表Ｌ‐Ｂ 方 法 シリケート 鉄 陽極 第１ 腐食 濃度 (％) 濃度 (％) 赤錆 (5 ％赤錆) Ｂ 10％ 0 Ｐｔ 2 時間 3 時間 Ｂ 10 0.0025 Ｐｔ 2 時間 3 時間 Ｂ 10 0.025 Ｐｔ 3 時間 7 時間 Ｂ 10 0 Ｆｅ 3 時間 7 時間 Ｂ 10 0.0025 Ｆｅ 2 時間 4 時間 Ｂ 10 0.025 Ｆｅ 3 時間 8 時間 対 照 - - - 1 時間 1 時間 対 照 - - - 1 時間 1 時間 表Ｌ‐Ｂの結果は、10％シリケート溶液中、12ボルト、75℃で30分の本発明の結
果を示している。用いられた陽極は、白金ネットまたは鉄パネルのいずれかであ
る。この溶液は、0-0.0025 ％塩化鉄溶液を含む10％シリケート溶液である。腐
食挙動は、ASTM B117 暴露時間で測定される。

【０１０９】 この表の示す傾向は、不活性の白金電極を使用し、浴溶液にドープした鉄の量
を増した場合、鉄陽極を使用し、ドープした鉄のない浴と類似の挙動をするであ
ろうことを示す。この実施例は、向上した耐蝕性を提供する鋼鉄電極により導入
される鉄は、鉄塩溶液の添加で代替し得ることを立証している。

【０１１０】 実施例１７ 何等かの理論または説明と結び付けることを望むのではないが、このミネラル
化反応の機構には縮合反応が含まれると信じられる。縮合反応の存在は、表Ｍ‐
Ａに示されている試験パネルが、電解処理後にリンスされるリンス試験により例
示することができる。表Ｍ‐Ａは、リンスまでの時間が増すと、腐食時間も増す
ことを例示している。ミネラル層が、その層内で不十分に橋架けまたは重合して
いると、そのミネラル層は、水洗で容易に除去されると信じられる。逆に、試験
パネルが比較的長い時間乾燥されると、その腐食破壊時間が改善され、それは十
分な橋架けまたは重合された層が形成したことを示唆する。このことは、さらに
、橋架け反応のような、さらなる反応段階の可能性を示唆している。

【０１１１】 このミネラル層の耐蝕性は、加熱により強化される。表Ｍ‐Ｂは、腐食性能に
及ぼす加熱の効果を示している。この性能は、約600F以上で低下し始める。何等
かの理論または説明と結び付けることを望むのではないが、加熱は、最初、橋架
けを強め、高い温度で加熱を続けることは、その橋架け層の分解の原因になると
信じられる。

【０１１２】 表Ｍ‐Ａ リンスの時間 腐食時間 加工後すぐ；まだ濡れている 1時間 パネル乾燥後すぐ 2時間 パネル乾燥後 1時間 5時間 パネル乾燥後24時間 7時間 表Ｍ‐Ａは、CEM シリケートで処理し、加工後異なる時間経ってリンスした後の
、鋼試験パネルの腐食破損時間(ASTM B117) を示している。

【０１１３】 表Ｍ‐Ｂ 方 法 加熱温度 腐食時間 Ｂ 72Ｆ 2 時間 Ｂ 200Ｆ 4 時間 Ｂ 300Ｆ 4 時間 Ｂ 400Ｆ 4 時間 Ｂ 500Ｆ 4 時間 Ｂ 600Ｆ 4 時間 Ｂ 700Ｆ 2 時間 Ｂ 800Ｆ 1 時間 Ｄ 72Ｆ 3 時間 Ｄ 200Ｆ 5 時間 Ｄ 300Ｆ 6 時間 Ｄ 400Ｆ 7 時間 Ｄ 500Ｆ 7 時間 Ｄ 600Ｆ 7 時間 Ｄ 700Ｆ 4 時間 Ｄ 800Ｆ 2 時間 表Ｍ‐Ｂ：鋼鉄基材でのＣＥＭ処理。方法Ｂは、10％シリケート溶液中で、12ボ
ルトで、30分陰極ミネラル化処理する方法である。方法Ｄは、15％シリケート溶
液中で、18ボルトで、30分陰極ミネラル化処理する方法である。腐食時間は、AS
TM B117 塩スプレイ環境中で、赤錆で 5％が覆われるまでの時間である。

【０１１４】 実施例１８ この実施例では、ステンレス鋼上に生成するミネラル層の結合エネルギーが解
析される。このステンレス鋼は、ANSI 304合金であった。この試料は、溶媒洗滌
され、そして方法Ｂを用いて処理された（塩化鉄を添加した10％シリケート溶液
、75℃、12ボルトで30分処理）。常用の方法に従って、これら処理試料をESCA分
析した。ESCAの結果は、103.4eV にＳｉ(2p)結合エネルギーを示した。

【０１１５】 このミネラル表面は、原子間力顕微鏡(AFM) を用いても解析された。この表面
は、結晶の幅が、約 0.1〜0.5 μｍであることを明らかにした。 実施例１９ 実施例１８‐方法Ｂに従って形成させたミネラル層を、オージェ電子分光学法
(AES) を用いて、常用の試験法に従って解析した。このシリケート層の大体の厚
さは、ケイ素、金属、および酸素水準をベースにして、約5000オングストローム
(500nm) であると測定された。シリカ層は、ケイ素および酸素の量に比例する金
属の水準をベースにして、約 500オングストローム(50nm)より薄かった。

【０１１６】 実施例１６‐方法Ｂに従って形成させたミネラル層をANSI 304ステンレス鋼基
材に適用した。このミネラル層は、常用の方法に従って、原子間力顕微鏡(AFM)
を用いて解析された。AFM は、か粒境界の領域の周囲に散乱している、金属シリ
ケート結晶（約0.5 ミクロン）の成長を明らかにした。鋼または亜鉛基材のミネ
ラル層のAFM 解析は、これに類似の成長特徴を示さなかった。

【０１１７】 実施例２０ この実施例は、本発明の方法におけるシリケート濃度の効果を例示している。
電解溶液の濃度は、本発明の方法を実施した後は、シリケートが減っている可能
性がある。その浴の有効性が低下するまでに、浴が耐えるられる、使用可能回数
を調べるために、一つの実験で、1 リットルの10％ケイ酸ナトリウム溶液が用い
られた。15in² の面積を曝す試験パネルを用いて、その浴を30回使用した後、処
理パネルの耐蝕性能は有意に低下した。

【０１１８】 ケイ酸ナトリウムを酸類または金属塩類に触れさせると、シリケートはゲル化
して不溶になる可能性がある。或る最少濃度のシリケートが使用可能なら、酸ま
たは金属塩を添加すると、ゲルが析出するであろう。その溶液がシリケートを欠
いているか、十分な量のシリケートを含んでいないと、沈澱は形成されない。多
様な酸および金属塩を、数滴の電解浴に添加した。同じ浴で、本発明の工程を40
回繰返すと、そのミネラル・バリヤーは同じ水準の保護機能を付与しなくなる。
この実施例は、そのシリケート浴の有効性を試験するために、塩化鉄と塩化亜鉛
が利用できることを例示している。

【０１１９】

【表２】

【０１２０】 表Ｎ：電解処理５回目ごとに、50mLの浴溶液を採取し、沈澱（ｐｐｔ）試験を用
いて試験した、“−”は沈澱しないことを示し、“＋”は沈澱が生成することを
示す。

【０１２１】 実施例２１ この実施例は、鉄（鋼）含有表面を対照試料として、実施例１６の方法に従っ
て亜鉛含有表面上に形成されたミネラル層の耐蝕性を比較している。表Ｏは、冷
間圧延鋼基材および電気亜鉛メッキ基材上の格子形成材料としての、鉄（冷間圧
延鋼-CRS）および亜鉛（電気メッキ亜鉛-EZG）を比較したマトリックスを示して
いる。表Ｏには、リンス（リンシング）を比較した結果も含まれている。異なる
陽極材料を使用することにより、リンスしただけの試料に比べて、より大きい耐
蝕性が得られる。鉄アニオンを用いる鋼パネルでの処理法Ｂは、亜鉛材料に比べ
て、塩スプレイに対して向上した耐久性を提供する。

【０１２２】 表Ｏ 基材 陽極 処 理 リンス 第１白錆 第１赤錆 腐食 CRS Fe Ｂ な し 1 2 CRS Fe Ｂ DI 3 24 CRS Zn Ｂ な し 1 1 CRS Zn Ｂ DI 2 5 EZG Zn Ｂ な し 1 240 582 EZG Zn Ｂ DI 1 312 1080 EZG Fe Ｂ な し 1 312 576 EZG Fe Ｂ DI 24 312 864 CRS 対照 対 照 な し 2 2 EZG 対照 対 照 な し 3 168 192 表Ｏ：ミネラル格子を形成させるために、異なる陽極材料を用いて陰極ミネラ ル化処理した冷間圧延鋼パネルおよび電気亜鉛メッキ鋼鉄パネルでのASTMB117 腐食試験の結果を示す。

【０１２３】 実施例２２ この実施例は、腐食に対するさらなる保護を提供するために、ミネラル層の上
に第２の層を使用する方法を例示している（第２層は、普通、そのミネラル層に
結合し得る疎水性成分を有する化合物を含んでいる）。

【０１２４】 実施例１０の方法に従って、ミネラル化された電動機・シャフトを、二次コー
ティングと接触させた。このシャフト・コーティングに用いられた二種のコーテ
ィングは、テトラ‐エチル‐オルトシリケート(TEOS)または有機官能性シラン(V
S)である。表Ｐ‐ＡおよびＰ‐Ｂには、この二次コーティングを加熱処理するこ
との効果も示している。表Ｐ‐ＡおよびＰ‐Ｂは、本発明の方法に及ぼすTEOSお
よびビニルシランの効果を示している。

【０１２５】 表Ｐ‐Ａ 処理 ＥＤ時間 乾燥 リンス TEOS浸漬 150 ℃ 第１赤錆 腐 食 加熱 Ｂ 10分 なし なし なし なし 3時間 5時間 Ｂ 10分 なし なし なし あり 7時間 10時間 Ｂ 30分 なし なし なし なし 3時間 5時間 Ｂ 30分 なし なし なし あり 6時間 11時間 Ｂ 10分 あり なし あり なし 3時間 3時間 Ｂ 30分 あり なし あり あり 3時間 4時間 Ｂ 10分 1時間 なし あり なし 1時間 3時間 Ｂ 10分 1時間 なし あり あり 7時間 15時間 Ｂ 10分 1時間 あり あり なし 5時間 6時間 Ｂ 10分 1時間 あり あり あり 3時間 4時間 Ｂ 10分 1日 なし あり なし 3時間 10時間 Ｂ 10分 1日 なし あり あり 3時間 17時間 Ｂ 10分 1日 あり あり なし 4時間 6時間 Ｂ 10分 1日 あり あり あり 3時間 7時間 Ｂ 30分 1時間 なし あり なし 6時間 13時間 Ｂ 30分 1時間 なし あり あり 6時間 15時間 Ｂ 30分 1時間 あり あり なし 3時間 7時間 Ｂ 30分 1時間 あり あり あり 2時間 6時間 Ｂ 30分 1日 なし あり なし 6時間 10時間 Ｂ 30分 1日 なし あり あり 6時間 18時間 Ｂ 30分 1日 あり あり なし 6時間 6時間 Ｂ 30分 1日 あり あり あり 4時間 7時間 対照 0 0 なし なし なし 5時間 5時間 対照 0 0 なし なし なし 5時間 5時間 表Ｐ‐Ａ：Ｂ処理法に及ぼすTEOSと加熱の性能に及ぼす効果を示す表 表Ｐ‐Ｂ 処 理 リンス 焼付け 試 験 第１赤錆 腐食 Ｂ DI な し 塩処理 ３ １０ Ｂ DI 150℃ 塩処理 ３ ６ Ｂ A151 な し 塩処理 ４ １０ Ｂ A151 150℃ 塩処理 ２ １０ Ｂ A186 な し 塩処理 ４ １２ Ｂ A186 150℃ 塩処理 １ ７ Ｂ A187 な し 塩処理 ２ １６ Ｂ A187 150℃ 塩処理 ２ １６ 対 照 な し な し 塩処理 １ １ DI＝脱イオン水 A151＝ビニルトリエトキシシラン(Witco) A186＝β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)-エチルトリメトキシシラン(Witco) A187＝γ‐グリシドキシプロピル‐トリメトキシシラン(Witco) 表Ｐ‐Ｂ表は、Elisha B処理に及ぼすビニルシラン類の効果を示す。 表Ｐ‐Ａは、加熱処理が、耐蝕性を改善することを例示している。この結果は
、TEOSと組合せて用いれば、電着時間を短くできることも示している。TEOSと加
熱を適用すれば、標準のＢ法より 100％、改善されるをとを示す。ビニルシラン
を使用すれば、方法Ｂの実用性が改善されることも示す。この有機コーティング
のさらなる利点の一つは、それが表面エネルギーを有意に低下させ、そして水を
撥くことである。

【０１２６】 実施例２３ この実施例は、裸の鋼および電気亜鉛メッキ鋼の上にコーティングを形成させ
る本発明の方法が、E-コート・システムでのリン酸塩を置換える可能性について
評価した例を示している。この評価は、次の四つのカテゴリーから成る：ミネラ
ル表面へのE-コートの適用；そのE-コートの接着；ミネラル／E-コート・システ
ムの腐食試験；およびこのミネラルコーティングの元素分析。四種のミネラルコ
ーティング（方法Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が、リン酸塩対照法に対比して評価された。
このE-コートは、保護化イソシアナート・エポキシコーティングの陰極塗装から
成る。

【０１２７】 表Ｑ 方 法 SiO3 濃度 電圧 温度 時間 Ａ 1％ 6V 25℃ 30分 Ｂ 10％ 12V 75℃ 30分 Ｃ 15％ 12V 25℃ 30分 Ｄ 15％ 18V 75℃ 30分 E-コートは、方法Ａ‐Ｄにより形成されたミネラル表面に均一に塗装され、方
法ＡとＢで形成されたミネラル上に最良の塗装が得られることが見いだされた。
表面ＡとＢは、E-コート浴に対して、またはE-コート硬化法に対して、外見的な
悪影響を示さないことが見いだされた。接着試験結果は、表面Ａ、ＢおよびＤは
、リン酸塩の接着と同等の水準まで、E-コートの接着を改善することを示した。
電気亜鉛メッキ鋼上の表面ＣおよびＤで、類似の結果が見られた。表面Ｂおよび
Ｄは、評価された他の場合より、一般的に大きい耐蝕性を示した。

【０１２８】 このコーティングと実用性能の間の何等かの関係を理解するために、元素分析
を行なった。コーティングＢおよびＤの深さは、かなり大きく、＞5000オングス
トロームであった。

【０１２９】 実施例２４ この実施例は、応力腐食き裂に及ぼす本発明の効果を立証している。これらの
試験は、AISI 304ステンレス鋼クーポンの応力き裂し易さに及ぼす本発明の電解
液処理の影響を調べるために行われた。この試験は、本発明の方法による試料の
ピッチング(pitting: ふくれ）抵抗性の改善を明らかにした。この試験プログラ
ムでは、AISI 304ステンレス鋼の四種の腐食クーポンが用いられた。一つのクー
ポンは、表面処理せずに試験された。他の一つのクーポンは、実施例１６の方法
Ｂによる電解液処理後に試験された。

【０１３０】 これら試験クーポンは、ASTM G48-A法に従って曝露試験された（塩化第二鉄ピ
ッチング試験）。これらの試験は、塩化第二鉄溶液（約 6重量％）に、室温で、
72時間曝すことから成る。

【０１３１】 この腐食試験の結果は表Ｒに示されている。電解処理したクーポンは、未処理
クーポンが受けると同様に、主として、エンド・グレイン・アタック(end grain
attack:末端銀面攻撃）を受ける。

【０１３２】 実施例Ｒ−ASTM G48ピッチング試験の結果 最大ピッチング深さ ピット侵入速度 注 釈 （ミル） （mpy) ３．９４ ４７９ 端に最大のピット 表面により小さいピット ASTM G-48:塩化第二鉄溶液に、周囲温度で72時間曝した 304ステンレス鋼 出発時 試験後 試験・ スケー 重量 表面積 時間 密度 腐食 重量 重量 洗滌後 ル 損失 速度 重量 重量 (g) (g) (g) (g) (g)* (in² ) (hrs) (g/cc) (mpy) 28.7378 28.2803 28.2702 -0.4575 0.4676 4.75 72.0 7.80 93.663 実施例２５ この実施例は、ペイント・トップ・コ−ト用前処理としての、本発明の方法の
接着性および腐食保護効果の改善を例示している。実施例１６の方法Ｂに従って
、鋼鉄パネル上にミネラル層が形成された。この処理パネルを、5 ％ビス-1,2-(
トリエトキシシリル）エタン(BSTE Witco)の溶液に浸漬して、乾燥し、次いで、
ビニルトリエトキシシラン(Witco) の 2％溶液または 2％γ‐グリシドキシプロ
ピル‐トリメトキシシラン(Witco) に浸漬した。比較のために、BSTE、次いでビ
ニルシランで処理しただけの鋼鉄パネルおよびリン酸亜鉛処理鋼鉄パネルを調製
した。全てのパネルを熱硬化性エポキシペイント(Morton 社の Corvel 10-1002)
で厚さ 2ミルに粉末コートした。これらのパネルに、カーバイド・チップ（超硬
チップ:caribide tip)で線を刻み、そして、ASTM B117 法の塩スプレイに、500
時間曝した。この曝露後パネルを取出してリンスし、そして 1時間乾燥した。ス
パチュラ（匙）を用いて、その刻線を掻いて、刻み不足による任意のペイントを
除去し、そして残った割れ目(gap) を調べた。リン酸亜鉛およびBSTE処理パネル
は、共に、平均23mmの同程度の割れ目を示した。シランで後処理したミネラル化
パネルは、その刻線のほかには測定できる割れ目を示さなかった。シラン処理と
組合せて行うミネラル化法は、シラン処理だけの方法に比べて、かなりの改善を
示した。この実施例は、このミネラル層が、その表面に、BSTE層がより良く接着
し得る表面または層を提供することを立証している。

【０１３３】 実施例２６ この実施例は、金属含有表面上に形成された本発明のミネラル層は、電気絶縁
体として機能し得ることを例示している。ミネラルコート鋼鉄パネルの絶縁性を
評価するために、Miller portable spot welder model#AASW 1510M/110V input/
4450 Secondary amp output （ミラー式携帯用スポット溶接機モデル＃AASW 151
0M/110V 入力／4450二次アンプ・出力）が用いられた。冷間圧延鋼(CRS) と60g
の電気亜鉛メッキ鋼の対照用パネルも評価された。全パネルは、厚さが 0.032"
であった。溶接チップが用いられ、そして約 5.0秒間保持された。完了したスポ
ット溶接の結合、変色および溶接部の大きさを調べた。このCRS パネルと電気亜
鉛メッキパネルは、良好な結合を示し、そして直径大体 0.25"の黒ずんだスポッ
ト溶接部を有していた。ミネラルコート鋼パネルは、溶接が起きるのに十分な電
気量を通電せず、僅かに変色した直径約 0.06"の円形部を有していた。

【０１３４】 実施例２７ この実施例は、商業的に使用されているシェラーダイジング(sherardizationp
rosess:亜鉛焼）法により得られる亜鉛表面に本発明の層を形成させることを例
示している。

【０１３５】 2 リットルのガラスビーカーに、10重量％のN-規格ケイ酸ナトリウム溶液(PQC
orp.)と0.001 重量％の塩化第２鉄を含むミネラル化溶液 1900mL を満たした。
この溶液を撹拌式ホットプレートの上で75℃に加熱した。この溶液を昇温する間
の蒸発損失を最小にするためにビーカーの上に時計皿を置いた。二枚の標準ACT
冷間圧延鋼（100008) 試験パネル(3in×6in ×0.032in)を陽極として使用し、そ
して、直径3/16インチの銅のロッド製の銅ストリップの接触ハンギング（吊り金
）にぶら下げる。陰極は、直径1.1875インチ、厚み0.125 インチで中心に0.5 イ
ンチの穴が開いた、シェラーダイジングしたワッシャである。このワッシャと鋼
鉄陽極を、ステンレス鋼製の端子またはクリップの付いたワイヤにより電源に繋
いだ。この電源は、Hull Cell rectifier(Tri-Electronics)である。このワッシ
ャは、定電圧2.5 ボルト（電流密度: 〜1A/in² ）で15分間電解処理された。こ
のワッシャを、CM浴から取出した後、周囲の条件で乾燥させた。次いで、塩スプ
レイ試験(ASTM-B117法）を行い、そして未処理の対照ワッシャと比較して、次の
結果を得た。

【０１３６】 試料 第１赤錆発生までの時間 5％赤錆腐食までの時間 対照ワッシヤ １４４ １９２ ミネラル化ワッシヤ ３６０ １４１６ 実施例２８ この実施例は、本発明の層の性質を改善するための後処理法の利用を説明して
いる。

【０１３７】 10重量％のN-規格ケイ酸ナトリウム溶液(PQ Corp.)と0.001 重量％の塩化第２
鉄を含むミネラル化溶液、25ガロンを含むタンクを浸漬ヒーターで75℃に加熱し
た。6 枚の標準ACT 冷間圧延鋼（100008) 試験パネル(3in×6in ×0.032in)を陽
極として使用し、そして、直径3/16インチの銅のロッド製の銅ストリップの接触
ハンギング（吊り金）にぶら下げる。この3/16インチの銅のロッドは、電源（整
流器）に連結されている0.5 インチの銅陽極母線に接触している。3 枚の標準AC
T 電気亜鉛メッキ鋼試験パネル(ACT E60 EZG 2 side 03×06×0.030in)を、その
電気亜鉛メッキ鋼試験パネルから大体 3インチ離れた陽極を有する二組の 3枚の
鋼陽極の間に吊り下げた。この電気亜鉛メッキ鋼パネルは、陽極の母線に連結さ
れた。この電気亜鉛メッキ鋼試験パネルを、定電圧12ボルトで15分間電解処理し
た。電流は、最初約40アンペアで、15分曝露後、約25アンペアに減衰した。これ
らパネルは、次のように、水溶液中で後処理された：試料＃ 即時リンス 乾燥 処理溶液 １ なし あり ジルコニル炭酸アンモニウム (Bacote 20,1:4希釈) ２ あり なし ジルコニル炭酸アンモニウム (Bacote 20,1:4希釈) ３ なし あり ジルコニル炭酸アンモニウム (Bacote 20,1:4希釈) ４ なし あり 20 Vol％リン酸 ５ あり なし 20 Vol％リン酸 ６ なし あり なし ７ なし あり 2.5 Vol ％リン酸 ８ あり なし 2.5 Vol ％リン酸 ９ なし あり なし １０ なし あり 1.0 重量％塩化第２鉄 １１ あり なし 1.0 重量％塩化第２鉄 １２ なし あり 1.0 重量％塩化第２鉄 上に示されたように、試料の幾つかは、リンスされ次いで直ちに処理され、そし
て試料の幾つかは、先ず乾燥され、そして次いで指示した水溶液で処理された。
乾燥後、試料３、６、７および１０は、フラット・ブラック7776(flat black(77
76:Premium Rustoleoum Protective Enamel)で二回スプレイ塗装された。その最
終乾燥フィルム・コーティングの厚さは、平均 0.00145インチであった。この塗
装した試験パネルを、周囲条件で24時間乾燥し、次いで湿度に24時間曝し(ASTM-
D2247)、そして次いで、接着性試験を行う前に周囲条件で24時間乾燥した。この
処理したパネルを、下に示すように、塩スプレイ試験(ASTM-B117) またはペイン
ト接着試験(ASTM-D-3359) にかけた。 試料＃ ペイント接着性 最初のB117赤錆 5％B117赤錆腐食 損失 ％ 腐食までの時間 までの時間 １ − ２８８ ４５６ ２ − １６８ ２１６ ３ ０ − − ４ − １４４ ２１６ ５ − ９６ １２０ ６ １００ − − ７ １５〜３５ − − ８ − ７２ ９６ ９ − １９２ ２８８ １０ １５〜３５ − − １１ − １６８ １６８ １２ − ７２ ９６ 上の結果は、ジルコニウム炭酸アンモニウムが、続いてのコーティングの接着お
よび非コート表面の耐蝕性の向上の両方に良い効果を有することを示している。
塩スプレイ試験の結果は、直ぐリンスして、強いリン酸に曝す場合、耐蝕性が低
下することを示している。

【０１３８】 実施例２９ この実施例は、応力腐食き裂に及ぼす本発明の方法の効果を立証する。これら
の試験は、AISI 304および 316ステンレス鋼クーポンの応力き裂し易さに及ぼす
本発明の電解処理の影響を調べるために行われた。この試験は、本発明の方法に
より試料のピッチング(pitting: ふくれ）抵抗性の改善を明らかにした。各試験
群の中に三種の腐食クーポン鋼が含まれていた。このミネラル化試験クーポンは
、実施例１６の方法Ｂの電解処理（15分）後に試験された。

【０１３９】 これら試験クーポンは、ASTM G48-A法に従って曝露試験された（塩化第二鉄ピ
ッチング試験）。これらの試験は、塩化第二鉄溶液（約 6重量％）に、室温で、
72時間曝すことから成る。

【０１４０】 この腐食試験の結果は、表Ｒに示されている。電解処理したクーポンは、未処
理クーポンが受けると同様に、主として、エンド・グレイン・アタック(end gra
in attack:末端銀面攻撃）を受ける。その結果は、次の通りである： ミネラル 平均最大 最も深い10 ピッチ密度 平均 材料 処理 ピッチ深さ 個のピッチ 質量損失 の平均深さ （μM） (μM） (pits/cm² ) (g/cm² ) AISI 304 なし 2847 1310 4.1 0.034 AISI 304 あり 2950 1503 0.2 0.020 AISI 316L なし 2083 1049 2.5 0.013 AISI 316L あり 2720 760 0.3 0.005 本発明のミネラル化処理は、生じるピッチの数を減らすのに有効であった。 実施例３０ この実施例は、下に横たわっている基材のき裂抵抗性の改善に及ぼす本発明の
方法の有効性を立証する。AISI 304ステンレス鋼から造られた、9 個のＵ字曲げ
応力腐食試験片を、実施例１６の方法Ｂで説明したミネラル処理（5 および15分
）にかける前に、1200Ｆ、8 時間感熱処理した。各試験群には、長さ 8インチ、
幅 2インチそして厚さ1/16インチの 3つの試料が含まれていた。ミネラル処理適
用後、これら試料を、ステンレス鋼パイプ断面の上に置き、応力をかけた。曝露
試験順序は、ASTM C692 に記載されているのと似ており、そのＵ字曲げ試験片の
回りに、それらの形状に合った泡ガス遮熱保温(thermal insulation)の適用から
成る。一つに集められた、2.473 g/L NaCl溶液が、その断熱層中の孔を通して、
試験片の張力のかかった表面に連続的に導入された。その流速は、その試験片上
に、部分的湿潤／乾燥条件が成り立つように制御された。パイプの断面は、カー
トリッジ・ヒーターおよび伝熱流体を用いて内面から加熱され、そして試験温度
は 160Ｆに制御された。この試験は、100 時間の間続けられ、次いで、その試験
片を眼で見て調べて、次のような結果を得た： ミネラル ミネラル クラック 平均総き裂 材料 処理 処理時間 の平均数 長さ (分) (インチ) AISI 304 なし 0 8.7 1.373 AISI 304 あり 5 2.7 0.516 AISI 304 あり 15 4.3 1.330 本発明のミネラル化処理は、生じるき裂の数と長さを有効に減らした。

【０１４１】 実施例３１ この実施例は、従来のクロメート処理と比較して、本発明の方法に従って処理
した、亜鉛メッキ手動ブレーキ導管末端継手スリーブ(parking brake conduit e
nd fitting sleeves) の改善された耐熱性と耐蝕性を例示している。

【０１４２】

【表３】

【０１４３】 長さ約 1.5インチ、直径約 0.5インチの円筒状亜鉛メッキ導管末端継手スリー
ブを 6つの群に分けた。一つの群は、続いての表面処理は行われなかった。一つ
の群は市販の透明なクロメート変換コーティングで処理し、一つの群は市販のイ
エロー・クロメート変換コーティングで処理し、そして一つの群はオリーブ‐茶
色変換コーティングで処理した。二つの群は、脱イオン水と約10重量％のN-規格
ケイ酸ナトリウムを含む溶液中で、12.0ボルト(70-80℃）で15分陰極荷電処理し
た。この陰極荷電処理群の一つは、さらに処理することなく乾燥された。もう一
つの群は、続いて脱イオン水中で、 2容量％の1,2(ビス‐トリエトキシシリルエ
タン[Aldrichから市販されている] を含む脱イオン水で、そして 2容量％のエポ
キシシラン[OSF SpecialtiesからSilquest A-186として市販されている] を含む
脱イオン水に10重量％の変性エタノールを含む溶液で、逐次リンスされた。

【０１４４】 この継手の 6つの群をそれぞれ、サブ群に分け、そして（Ａ）加温しない、（
Ｂ） 200 ^oＦ、15分、（Ｃ） 400 ^oＦ、15分、（Ｄ） 600 ^oＦ、15分または（Ｅ
） 700 ^oＦ、15分の温度に曝し、そして腐食するまで、ASTM-B117 の塩スプレイ
試験にかけた。結果を上に示した。

【０１４５】 実施例３２ この実施例は、本発明の方法に続いて後処理行うことを含む方法を例示してい
る。この後処理は、前以て処理された物品を、水溶性または水分散性化合物を含
む水系媒体と接触させることを含む。

【０１４６】 本発明の方法は、2.8Lの脱イオン水を含んでいる工程タンクに、349.98g のN-
規格ケイ酸ナトリウムを添加することにより調製された電解液の中で行われた。
この溶液を 5〜10分間かき混ぜた。352.33g の脱イオン水に、0.1021g の塩化第
二鉄を混合した。次いで、この二つの溶液、ケイ酸ナトリウムおよび塩化第二鉄
を、加工処理タンクの中で、混合しながら一緒にした。このタンクに或る量の脱
イオン水を加えて、その溶液の最終体積3.5Lにした。ACT 亜鉛(egalv) パネルを
陰極として、この電解液に約15分間浸漬した。陽極は白金被覆ニオブ・メッシュ
から成る。

【０１４７】 脱イオン水に、指示した量の以下の化合物を添加することにより、以下の後処
理用媒体を調製した： Ａ）酢酸ジルコニウム(200g/L) Ｂ）ジルコニウムオキシクロリド(100g/L)； Ｃ）フッ化カルシウム(8.75g/L) 、 Ｄ）硝酸アルミニウム(200g/L)； Ｅ）硫酸マグネシウム(100g/L)、 Ｆ）フッ化スズ(II)(12g/L) 、 Ｇ）硫酸亜鉛(100g/L) Ｈ）フッ化チタン(5g/L)、 Ｉ）フッ化ジルコニウム(5g/L) Ｊ）塩化チタン(150g/L) Ｋ）塩化第２スズ(20g/L) これら後処理亜鉛パネルの耐蝕性が、ASTM B-177の方法に従って試験された。試
験の結果を下に示した。 第１白錆 第１赤錆 腐食 時間 時間 時間 酢酸ジルコニウムＺｎ 5 96 96 ジルコニウムオキシクロライトＺｎ 5 120 120 フッ化カルシウムＺｎ 24 96 96 硝酸アルミニウムＺｎ 24 144 240 硫酸マグネシウムＺｎ 24 264 456 フッ化スズＺｎ 24 288 312 硫酸亜鉛Ｚｎ 5 96 96 フッ化チタンＺｎ 24 72 72 フッ化ジルコニウムＺｎ 24 144 264 実施例３３ この実施例は、本発明の方法を実施するために用いられる電解液（または浴）
へのドーパントの添加を例示している。以下の各実施例において、そのワークピ
ースが、陰極を構成し、そして陽極は白金被覆ニオブ・メッシュから成る。この
電解液は実施例３２の方法に従って調製され、そして指示した量のドーパントが
添加された。亜鉛、鉄または 304ステンレス鋼を含む ACT試験パネルをこの電解
液に浸漬し、そして指示した電流を通した。

【０１４８】

【表４】

【０１４９】 実施例３４ この実施例は、シーラー（例えば、Enthone(登録商標）Sealer) の適用に先立
つ酸性リンスによるミネラル化表面の活性化を例示している。長さ約 1.23 イン
チ、直径約 5/8インチの亜鉛メッキ低炭素鋼製の円筒状ねじ切り導管の末端継手
スリーブ(Zinc plated low carbon steel cylindrical screw machined end fit
ting sleeves) を実験室サイズのメッキ槽中で、その亜鉛メッキを除去するため
にストリップし、次いで再メッキし、そしてミネラル化した。このミネラル化ス
リーブをクエン酸（グループＡ）または硝酸（グループＢ）中で浸漬前処理し、
そして市販のシーラー（Enthone(登録商標)C-23)を適用した。24時間後、このシ
ールしたスリーブを、ASTM B117 塩スプレイ曝露試験にかけた。グループＡは、
白錆が観測されるまで、約144 時間の間、ASTM B117 にかけ、一方、グループＢ
は、白錆が発生するまでの約120 時間曝露試験した。

【０１５０】 ミネラル化は、実験室サイズの加工ラインで、以下のパラメータを用いて行っ
た。 タンク容量：25ガロン オリエンテーション：スターリング 6×12インチ、ミニ・バレル 陽極：白金メッキ・ニオブ・メッシュ 加工面積： 736in² 加工物のタイプ：亜鉛メッキ導管末端継手スリーブ 加工量： 184個 運転時間：15分 操業電圧：12.0ボルト 発生電流：平均28アンペア 運転温度：78−79.5℃ 電解溶液：脱イオン水、10重量％シリケート溶液、鉄ドーパント含有 電源：Aldonex model T-224-7.5 CR-CCV ミネラル化法後処理は、Bacote（登録商標)20 ジルコニル炭酸アンモニウムの
20重量％溶液に 5秒間浸漬し、次いで New Holland Model K-11 スピン乾燥機中
で、周囲温度で30秒間（15秒順方向サイクル、15秒逆方向サイクル）スピン乾燥
した。次の表に、この実施例で行った加工の各工程の時間と温度を列記した。

【０１５１】 グループＡ グループＢ 加工工程 時 間 温 度 加工工程 時 間 温 度 （分） （℃） （分） （℃） 15vol%塩酸 5分 20℃ 15vol%塩酸 5分 20℃ 中で脱亜鉛 中で脱亜鉛 脱イオン水 5秒 20℃ 脱イオン水 5秒 20℃ でリンス でリンス 脱イオン水 5秒 20℃ 脱イオン水 5秒 20℃ でリンス でリンス アルカリ亜鉛 20分 20℃ アルカリ亜鉛 20分 20℃ メッキ(〜90A) メッキ(〜90A) Stagnant H20 30秒 20℃ Stagnant H20 30秒 20℃ でリンス でリンス 脱イオン水 30秒 20℃ 脱イオン水 30秒 20℃ でリンス でリンス ミネラル化 15分 78-79.5℃ ミネラル化 15分 78-79.5℃ 〜28A(12V) 〜28A(12V) スピン乾燥(2) 60秒 周囲温度 スピン乾燥(2) 60秒 周囲温度 Bacote(R)20 5秒 20℃ Bacote(R)20 5秒 20℃ で後処理Ｂ で後処理 スピン乾燥 30秒 周囲温度 スピン乾燥 30秒 周囲温度 0.25% 硝酸 5秒 20℃ 5%クエン酸 30秒 20℃ で活性化 で活性化 スピン乾燥 30秒 周囲温度 スピン乾燥 30秒 周囲温度 Enthone(R) Enthone(R) C-23でシール 90秒 55℃ C-23でシール 90秒 55℃ スピン乾燥 30秒 周囲温度 スピン乾燥 30秒 周囲温度 オーブン硬化 10分 80℃ オーブン硬化 10分 80℃ 実施例３５ この実施例は、陽極がニッケル・メッシュからなる本発明の方法の実施を例示
している。陰極は ACT電気亜鉛メッキパネルからなる。

【０１５２】 電解液は、349.98g のN-規格のケイ酸ナトリウム溶液、0.1021g のFeCl₃ およ
び、その溶液の総量を3.5Lにするのに十分な量の蒸留水を混ぜて調製された。こ
の亜鉛パネルを、各15分処理し、そして取出してリンスしないで乾燥した。各処
理の前で、そのパネルが完全に乾燥した後に、亜鉛パネルを秤量して、電気化学
的加工中に陰極で経験される重量増加を測定した。このニッケル・メッシュ陽極
も実験の開始時、10回処理後、20回処理後および23回処理後に秤量された。これ
により陽極の重量増加を計算することが可能になる。電圧は、運転の全てで12.0
ボルトに設定された。

【０１５３】 完了した23回の処理の各々のデータが下の表に見られる。下のデータは、電極
の間を通る電流と電圧が、全運転にわたって安定であったことを示している。 表：ケイ酸ナトリウム電解質中、ニッケル・メッシュ陽極 と亜鉛陰極を用いる繰返し運転 運 転 電流(A) マルチメータ(V) 陰極の重量 ＃ 開始時 終了時 開始時 終了時 変化 (g) １ 12.7 13.9 8.40 6.88 0.014 ２ 13.5 13.3 10.32 10.15 0.037 ３ 13.1 13.2 10.58 10.14 0.032 ４ 12.6 12.8 10.30 9.91 0.016 ５ 12.7 13.2 10.04 10.04 0.016 ６ 13.5 14.0 9.68 9.63 0.037 ７ 13.3 13.8 9.03 9.72 0.038 ８ 13.4 13.7 9.38 9.44 0.035 ９ 13.3 13.6 9.76 8.96 0.038 １０ 9.0 9.2 10.45 10.34 0.035 １１ 11.0 11.7 10.06 9.96 0.027 １２ 10.8 11.8 9.97 9.60 0.033 １３ 11.2 11.9 10.13 9.87 0.014 １４ 11.7 12.0 9.96 10.09 0.029 １５ 11.4 12.0 9.60 9.44 0.030 １６ 11.7 12.1 10.15 9.94 0.030 １７ 12.1 12.4 9.82 10.10 0.028 １８ 12.1 12.4 10.33 10.26 0.031 １９ 11.7 12.2 10.77 10.28 0.030 ２０ 11.9 12.3 10.37 10.16 0.029 ２１ 8.4 9.4 8.85 9.10 0.002 ２２ 9.7 9.9 10.53 10.57 0.022 ２３ 9.4 10.0 10.39 10.52 0.022 実施例３６Ａ‐３６Ｃは、電動機の製作に用いられる部材および組立品を処理
するために本発明の方法を利用することを例示している。

【０１５４】 実施例３６Ａ この実施例は、電動機積層板・スタック(electric motor laminate stack) を
含む組立品を処理するために本発明の方法を利用することを例示している。

【０１５５】 機械的に一緒にされた13の積層板を含んでおり、そして高ケイ素鋼合金を含む
、直径 2.75 インチ×厚さ 0.40 インチの電動機積層板・スタックを、直流電流
（9-10アンペア、平均9.75アンペア）の12ボルトで、80℃、15分処理した。この
処理は、10重量％のN-規格のケイ酸ナトリウム(PQ Corp.)と0.001 重量％の塩化
第２鉄を含むミネラル化溶液25ガロンを含むタンク中で行われた。形状的に安定
な白金被覆ニオブ・メッシュ陽極を用い、そして、その積層板・スタックを、そ
のスタックの中心の穴を通して挿入した銅のフックでぶら下げることにより、陰
極に繋いだ。処理完了後、その積層板・スタックを、実験室サイズの 6インチ・
バスケット型の New Holland Modelスピン乾燥機中、周囲温度で、30秒間順方向
に、30秒間逆方向にスピンサイクルをかけることにより余分の溶液を除去した。
次いで、この積層板・スタックを、ビス（トリエトキシシリル）エタン(Gelest,
Inc.からのCAS#16068-37-4)2容量％と、エチルアルコール（10重量％）と脱イオ
ン水（90重量％）の溶液98容量％とから成る溶液に 5秒間浸漬し、次いで前述の
ようにスピン処理して、過剰の溶液を除いた。次いで、この積層板・スタックを
、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン(Gelest,Inc.か
らのCAS#3388-04-3 ）を含んでいることを除いて第１溶液と同様にして調製した
第２シラン溶液に浸漬した。過剰の溶液をスピン・オフし、そして周囲温度で 1
時間乾燥した後、この積層板・スタックを、金属微粒子充填エポキシ・トップコ
ート(B18-Magni Industries)でコートしたが、十分な被覆が得られるように浸漬
処理し、過剰分を滴下させて除き(drip off)、そして次いで、上述のように New
Hollandスピン乾燥機中でスピン処理した。このコーティングを実験室用の対流
式オーブン中で、90℃、10分次いで、205 ℃で20分硬化処理した。次いで、この
積層板・スタックの耐蝕性を、ASTM-B117 法により、塩霧に、全部で500 時間曝
露するこにより評価した。曝露時間 168時間の時点で、表面の 5％未満が何等か
の赤錆を示す製品が見られる。曝露時間 500時間の時点では、表面の25％が主と
して、その積層板・スタックの端での、そして内面からの赤錆を示したが、コー
ティングの接着性が明らかに失われることは無かった。

【０１５６】 実施例３６Ｂ この実施例は、本発明の方法により形成された表面を、融解金属の粘着性の低
減に利用することを例示している。

【０１５７】 高ケイ素鋼を含む、単一の直径 2.75 インチの電動機コア・積層板を、直流電
流（4.8-10.7アンペア、平均 6.4アンペア）の12ボルトで、75〜77℃、15分処理
した。この処理は、10重量％のN-規格のケイ酸ナトリウム(PQ Corp.)と0.001 重
量％の塩化第２鉄を含むミネラル化溶液 1.8リットルを含むビーカー中で行われ
た。二枚の鋼陽極（標準 3×6 冷間圧延鋼クーポン ACT Laboratories)を使用し
、そして清浄な積層板が、銅ワイヤに締め付けられ、そして積層板の端に繋がれ
たステンレス鋼ゲ−タ−(gator) クリップから、その積層板をぶら下げることに
より陰極に連結された。処理完了後、その積層板を、実験室サイズの 6インチ・
バスケット型の New Hollandスピン乾燥機中、周囲温度で、30秒間順方向に、そ
して30秒間逆方向にスピンサイクルをかけることにより余分の溶液を除去した。
次いで、この積層板をビス（トリエトキシシリル）エタン(Gelest,Inc.からのCA
S#16068-37-4)2容量％と、エチルアルコール（10重量％）と脱イオン水（90重量
％）の溶液98容量％とから成る溶液に 5秒間浸漬し、次いで前述のようにスピン
処理して、過剰の溶液を除いた。次いで、この積層板を、β-(3,4-エポキシシク
ロヘキシル）エチルトリメトキシシラン(Gelest,Inc.からのCAS#3388-04-3 ）を
含んでいることを除いて第１溶液と同様にして調製した第２シラン溶液に浸漬し
た。過剰の溶液をスピン・オフし、そして周囲温度で 1時間乾燥した後、この積
層板を、金属微粒子充填高温トップコート・システム(B68/B70-Magni Industrie
s)でコートしたが、十分な被覆が得られるように浸漬処理し、過剰分を滴下させ
て除き(drip off)、そして次いで、上述のように、 New Hollandスピン乾燥機中
でスピン処理した。このコーティングを実験室用の対流式オーブン中で、90℃、
10分次いで、288 ℃で30分硬化処理した。次いで、この積層板の融解金属との接
触抵抗性を評価した。アルミニウム合金(Alcanal 801737)を、約1500℃の溶融ポ
ットの中で融解した。トップコートした積層板を、この融解アルミニウム中に、
しばらく途中まで浸し、そして、アルミニウムが、その積層板に粘着しないこと
が観測された時点で取出す。この浸漬は、アルミニウムが、積層板の端をカバー
し、そして積層板の浸漬端に沿った細孔を満たすことが観測された後 5秒間、繰
返された。この積層板を放冷した後、そのアルミニウム被膜は、その積層板の端
から、手で引き剥がし得ること、そして、その積層板・トップコーティングは弱
まっていないことが観測された。この応用は、本発明が、鋼積層板と融解アルミ
ニウムとの間にバリヤーを形成させるために利用できることを立証している。

【０１５８】 実施例３６Ｃ この実施例は、組立て物品を部分的に処理するために、本発明の方法を利用す
ることを説明している。

【０１５９】 機械的に一緒に製作され、そして模擬シャフト上に組み立てられた個々の積層
板（高ケイ素合金）を含む、直径2.75インチのエッジ×長さ 6インチの電動機積
層鉄心(motor laminate core) 集合品を、直流電流（6-7 アンペア、平均6.75ア
ンペア）の12ボルトで、75〜80℃、15分処理した。この処理は、10重量％のN-規
格のケイ酸ナトリウム(PQ Corp.)と0.001 重量％の塩化第２鉄を含むミネラル化
溶液25ガロンを含むタンク中で行われた。形状的に安定な白金被覆ニオブ・メッ
シュ陽極を使用した。この集合品を、陰極に繋がっている母線上で手動で転がし
、その鉄心の外側の0.5 インチの一方の側だけが、溶液中にあるような位置をと
らせ、そして、その集合品は回転されている間にミネラル化される。処理完了後
、その積層板・スタックを、実験室サイズの 6インチ・バスケット型の New Hol
land Modelスピン乾燥機中、周囲温度で、30秒間順方向に、30秒間逆方向にスピ
ンサイクルをかけることにより余分の溶液を除去した。この鉄心の外表面（ミネ
ラル化領域）は、その集合品の端から視た場合、その鉄心の中心とは、視覚的に
区別できた。

【０１６０】 実施例３７ この実施例は、リベット（鋲）に、可撓性で、接着性で耐蝕性の表面を形成さ
せるために本発明の方法を利用することを例示している。

【０１６１】 直径18インチ、長さ36インチのメッキ用バレルに、前以て、0.2-0.3 ミルの厚
さに亜鉛メッキしてある 150ポンドのリベットを装填した。各リベットは、頭部
直径0.75インチ、シャフト径0.25インチ、そして全長1.05インチである。これら
リベットを、長方形タンク中の 180ガロンの溶液中で、温度75℃で30分、ミネラ
ル化処理にかけた。この温度を、Chromalox Heater(NWHIS-18-075P-E4XX) を通
した外部流で維持した。Aldonex Ultimatic 直流電源(Model T-412-20CFR-COV)
により12ボルトで、102-126 アンペア（平均 113アンペア）の範囲で、直流電流
を供給した。このバレルは、陰極に繋がっており、そして陽極は、そのタンク中
に収まり、そのバレルが側面と底部上の陽極により部分的に取囲まれるようにパ
ラボラ形状をしている形状的に安定な白金被覆ニオブ・メッシュから構成されて
いる。ミネラル化処理完了後、余分の溶液を切るために、バレルを溶液から出し
て30秒間回転させ、次いで、脱イオン水リンス中で30秒間回転させ、そして再び
、溶液から出して回転しながら水切りした。このリベットを、そのバレルから、
市販の標準サイズの浸漬‐スピン(dip-spin)バスケットに移し、そして余分の溶
液を New Holland K-90 スピン乾燥機中で、30秒間順方向に、30秒間逆方向に、
スピンサイクルをかけることにより，除去した。次いで、これらリベットを、ビ
ス（トリエトキシシリル）エタン(Gelest,Inc.からのCAS#16068-37-4)2容量％と
、エチルアルコール（10重量％）と脱イオン水（90重量％）の溶液98容量％とか
ら成る溶液に 5秒間浸漬し、次いで前述のようにスピン処理して、過剰の溶液を
除いた。次いで、このリベットを、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン(Gelest,Inc.からのCAS#3388-04-3 ）を含んでいることを除い
て第１溶液と同様にして調製した第２シラン溶液に浸漬した。過剰の溶液をスピ
ン・オフし、そして、このリベットを、49-54 ℃でスピン処理しながら 5分間乾
燥した。次いで、このリベットを、金属微粒子充填エポキシ・トップコート(B17
-Magni Industries)で、Ronci dip-spin装置中、浸漬‐スピン法でコートした。
このコーティングを、90℃で10分および 205℃20分の曝露ゾーンから成る市販の
ベルト・オーブン中で硬化した。次いで、これらリベット（B17・トップコート
した、およびしていない）をASTM-B117 法で、塩霧に曝露することにより、耐蝕
性を評価した。結果は次の通りである： 第１赤錆までの 5 ％赤錆までの 平均時間 平均時間 亜鉛メッキだけの 124 時間 288 時間 リベット ミネラル化およびシラン 416 時間 728 時間 処理リベット ミネラル化、シラン処理、 1184 時間 1336 時間 B17 コート・リベット 実施例３８ この実施例は、本発明のミネラル化表面を有する亜鉛メッキパネル上の、Dorr
iform(登録商標）E(A31)およびDorritech(登録商標)Silver(B17)トップコートの
接着特性を例示している。そのミネラル化工程は、実施例２８で説明した25ガロ
ンの溶液中で、二つの長方形の寸法安定性の白金被覆ニオブ陽極の間に、各4"×
12" のパネルをぶら下げることにより行われた。このミネラル化は、直流12ボル
ト、70〜80℃、15分で達成された。電流は、22-35 アンペア（平均27アンペア）
の範囲であった。Dorriform およびDorritech は、市場から入手できる熱硬化性
エポキシ・トップコーティングである。本発明のこのミネラル化表面は、実施例
３６の方法に従ってシランでリンスすることにより後処理されたが、ただNew Ho
lland スピン乾燥機の代りに、静止状態でぶら下げて、周囲温度で空気乾燥した
。

【０１６２】 接着性試験は Timius Olsen 試験機で、三種のドーム高さ(dome heights: 0.1
50、0.200 ，0.300 インチ）で行い、そしてGeneral Motors GM6190M規格で等級
付けした。General Motors GM907P 規格でのクロスハッチ(crosshatch)接着性等
級付けも行った。GM6190M および GM907P 試験法は、本明細書に引用参照されて
いる。この接着性は、標準3M 610テープを貼付け、そして剥がすことにより試験
される。

【０１６３】 各コーティングした一枚の 4×12インチパネルを、このエポキシコーティング
で被覆しそして熱硬化した。次いで、これらの試料を、0.150、0.200 ，0.300
インチでドームして(domed) 試験し、GM6190M での接着性の等級付けした。これ
ら試料は全てクロスハッチし、そして GM9071Pでの等級付けをし値を記録した。

【０１６４】 ペイント仕上げに対する GM9071Pテープ接着性で試験した接着性等級は、いず
れのコーティング系前処理でもペイントが剥がれないことを示す。この試験は、
成形または曲げを受けないフィルムでの結果を代表する。

【０１６５】 ドームの形での引っ張りを受けるパネルは、Olsen cutting machine でのペイ
ント損失の写真基準(Photographic Standards)を与える、GM6190M で等級付けさ
れたが、この接着試験は、ペイント仕上げに対する GM9071Pテープ接着性試験よ
り遥かに厳しい試験である。これらの等級付けから見て、シラン・リンスを含む
本発明の方法は、接着性を増し、上に決めた規格を満たす。

【０１６６】 実施例３９ この実施例は、本発明の方法に従って形成された表面の可撓性、耐蝕性および
二次加工耐性を明らかにしている。

【０１６７】 実験室サイズのStering 直径 6インチ×長さ12インチのメッキ用バレルに，予
め 0.2-0.3ミルの厚さに亜鉛メッキしたパーキング・ブレーキ用ケーブル導管の
末端継手スリーブ（parking brake cable conduit end-fitting sleeves)、200
個を装填した。円筒状の各スリーブの寸法は、長さ約1.5 インチ、直径約0.5 イ
ンチで、表面積は、大体 4.0in² である。これらのスリーブを、長方形タンク中
の25ガロンの溶液中で、温度75℃で15分、ミネラル化処理にかけた。Aldonex 直
流電源により12ボルトで、20-32 アンペア（平均 24 アンペア）の範囲で、直流
電流を供給した。このバレルは、陰極に繋がっており、そして形状的に安定な白
金被覆ニオブ・メッシュ陽極が用いられた。ミネラル化処理完了後、余分の溶液
を切るために、バレルを溶液から出して30秒間回転させ、次いで、脱イオン水リ
ンス中で30秒間回転させ、そして、このバレルから、6 インチの実験室用のNew
Holland スピン乾燥機に移し、そして余分の溶液を、30秒間順方向に、30秒間逆
方向にスピンサイクルをかけてスピンオフした。次いでこれらスリーブの半分を
、ビス（トリエトキシシリル）エタン(Gelest,Inc.からのCAS#16068-37-4)2容量
％と、エチルアルコール（10重量％）と脱イオン水（90重量％）の溶液98容量％
とから成る溶液に 5秒間浸漬し、次いで前述のようにスピン処理して、過剰の溶
液を除いた。次いで、これらのスリーブを、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン(Gelest,Inc.からのCAS#3388-04-3 ）を含んでいるこ
とを除いて第１溶液と同様にして調製した第２シラン溶液に浸漬した。過剰の溶
液をスピン・オフし、そして、このスリーブを、周囲温度でスピン処理しながら
5分間乾燥した。これらスリーブの他の半分を、Bacote 20(Magnesium Elektron
):ジルコニル炭酸アンモニウムの20重量％溶液に 5秒間浸漬し、そして次いで、
前に示したようにスピン乾燥した。次いで、上の二つのグループの各々のスリー
ブを二つのサブグループに分け、そして各サブグループを次のトップコートの一
つでコートした：（Ａ）透明で実質的に、水系のエポキシ・トップコート(W86-M
agni Industries)、（Ｂ）80.5重量％のNeorez R9637(Zeneca Resins) 、6.5 重
量％のN-ケイ酸ナトリウム(PQ Corp.)および13.0重量％の脱イオン水を含む、透
明で実質的に、水系のポリウレタン・トップコート。このコーティングは、前に
示した、New Holland スピン乾燥機を使用する浸漬‐スピン法により適用された
。このW86 コーティングは、実験室用の対流式オーブン中で、90℃、10分、次い
で 177℃で30分間硬化された。ポリウレタン・コーティングは、実験室用の対流
式オーブン中で、60℃、10分、次いで 125℃で30分間硬化された。さらに、上に
説明したようにシラン・リンスした対照グループは、上記のようにして調製され
たが、このコーティング・システムが大量製造工程として耐える能力を評価する
ためにコンジット(conduit) に圧着もされた(crimped) 。この圧着した条件で、
追加の二つのコーティングも試験された：（Ｃ）金属微粒子充填エポキシ・トッ
プコート(B18-Magni Industries)、（Ｄ）金属微粒子充填エポキシ・トップコー
ト(B17-Magni Industries)。このB18 およびB17 コーティングは、実験室用の対
流式オーブン中で、90℃、10分、次いで 205℃で20分間硬化された。これらスリ
ーブ（圧着した、および締付けていない）をASTM-B117 法に従って、塩霧に曝露
することにより耐蝕性を評価した。

【０１６８】 この塩霧 ASTM-B117法試験の結果は、次の通りである： 第１白錆まで 第１赤錆まで 5 ％赤錆まで の平均時間 の平均時間 の平均時間 1)ミネラル化（シラン） 312 1584 2112 ＋W86 締付けなし 2)ミネラル化(Bacote 20） 312 1244 1744 ＋W86 圧着 3)ミネラル化（シラン） 280 ＞408 ＞408 ＋W86 圧着 4)ミネラル化（シラン） ＋ポリウレタン 312 1456 1596 締付けなし 5)ミネラル化(Bacote 20） ＋ポリウレタン 320 1460 1652 締付けなし 6)ミネラル化＋ポリウレ 320 ＞408 ＞408 タン、圧着 7)ミネラル化＋B17 圧着 ＞408 ＞408 ＞408 8)ミネラル化＋B18 圧着 ＞408 ＞408 ＞408 実施例４０ この実施例は、熱硬化エポキシ樹脂でトップ・コートした場合の、本発明の方
法に従って形成された表面の可撓性、耐蝕性および二次加工耐性を明らかにして
いる。

【０１６９】 実験室用サイズの、直径 6インチ、長さ12インチのメッキ用バレル:Sterling
に、前以て、0.2-0.3 ミルの厚さに亜鉛メッキしてある、15ポンドのリベットを
装填した。各リベットは、頭部直径0.75インチ、シャフト径0.25インチ、そして
全長1.05インチである。これらリベットを、長方形タンク中の25ガロンの溶液中
で、温度70-75 ℃で15分、ミネラル化処理した。Aldonex 直流電源により12ボル
トで、22-28 アンペア（平均24アンペア）の範囲で、直流電流を供給した。この
バレルは、陰極に繋がっており、そして二枚の標準の 4インチ×12インチの冷間
圧延鋼クーポン(ACT Laboratories)が陽極として用いられ、そしてタンクの両側
に置かれた。ミネラル化処理完了後、余分の溶液を切るために、バレルを溶液か
ら出して30秒間回転させ、次いで、脱イオン水リンス中で30秒間回転させ、そし
て再び、溶液から出して回転しながら水切りした。このリベットを、そのバレル
から、市販の標準サイズの浸漬‐スピン・バスケットに移し、そして余分の溶液
を、実験室用サイズの 6インチの New Hollandスピン乾燥機中で、30秒間順方向
に、30秒間逆方向にスピンサイクルをかけることにより，除去した。これらのリ
ベットを、ビス（トリエトキシシリル）エタン(Aldrich Chemical Co.) 2容量％
と、エチルアルコール（10重量％）と脱イオン水（90重量％）の溶液98容量％と
から成る溶液に 5秒間浸漬し、次いで前述のようにスピン処理して、過剰の溶液
を除いた。次いで、このリベットを、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル）エチル
トリメトキシシラン(Silquest A-186 OSI Specialties)を含んでいることを除い
て第１溶液と同様にして調製した第２シラン溶液に浸漬した。過剰の溶液をスピ
ン・オフし、そして、このリベットを、周囲温度でスピン処理しながら 5分間乾
燥した。次いで、このリベットを、金属微粒子充填エポキシ・トップコート(B17
-Magni Industries)で、Ronci dip-spin装置中、浸漬‐スピン法でコートした。
このコーティングを、90℃で10分そして 205℃で20分の曝露ゾーンから成る市販
のベルト・オーブン中で硬化した。亜鉛メッキしたリベットの同じグループから
、リベットの対照グループも調製されたが、ミネラルコーティングの代りに、黄
色六価クロメート転化コーティングを行い、そして同様にMagni B17 でコートし
た。次いで、これらリベットをプレスボード・ブロック(pressboard block)に、
かしめた(staked)試料としておよび、かしめてない(unstaked)試料として取付け
た。これらリベットを、ASTM-B117 法に従って、塩霧に曝露することにより耐蝕
性を評価した。結果は、次の通りである：（曝露の時間） 第１白錆まで 第１赤錆まで 5 ％赤錆まで の平均時間 の平均時間 の平均時間 ミネラル化＋B17 ＞3240 ＞4736 ＞5400 かしめていない ミネラル化＋B17 1680 ＞5400 ＞5400 かしめてある クロメート＋B17 928 2360 2856 かしめていない クロメート＋B17 72 888 1651 かしめてある 上の結果は、本発明のミネラル処理は、B17 トップコートと組合せた六価クロメ
ートに比べ優れた実用性能を提供し、そして、かしめた試料の性能から明らかに
されるように、有意に良好な損傷耐性をも有することを例示している。

【０１７０】 実施例４１ この実施例は、ミネラル化表面への、含フッ素重合体を含むトップコーティン
グの適用を例示する。次の 5つタイプの部品が、直径 6インチ、長さ12インチの
回転式ミニバレル:Sterling を用い、長方形のタンク中の25ガロンの溶液中で、
70-75 ℃、15分間、ミネラル化処理にかけられた。 Ａ．長さ4.25インチ、直径 5/8インチの亜鉛メッキB7合金スタッド(studs) 鋲 （19個） Ｂ．直径 5/8インチの亜鉛メッキ2Hナット（40個） Ｃ．長さ60mmの M10部分ねじ切り亜鉛メッキ10.9グレードの押えねじ(cap screw
s) Ｄ．長さ2.25インチ、直径 3/8インチの全ねじ切り亜鉛メッキグレードの8 Hex
Flange Head 押えねじ Ｅ．長さ2.25インチ、直径 3/8インチの部分ねじ切り亜鉛メッキグレードの8 He
x Flange Head 押えねじ グループＣ、ＤおよびＥは、一つの運転で、そしてグループＡおよびＢは、別
の運転で処理された。グループＣ、ＤおよびＥでの運転では、Aldonex 直流電源
により12ボルトで、25-30 アンペア（平均 27 アンペア）の範囲で、直流電流を
供給した。グループＡおよびＢでの運転では、23-32 アンペア（平均 27 アンペ
ア）の範囲であった。グループＡおよびＢでの運転では、このバレルは、陰極に
繋がっており、そして形状的に安定な白金被覆ニオブ・メッシュ陽極が用いられ
た。グループＣ、ＤおよびＥを含む運転では、陽極として、6 枚の標準冷間圧延
鋼４インチ×１２インチクーポン(ACT Laboratories)を使用した。ミネラル化処
理完了後、余分の溶液を切るために、バレルを溶液から出して30秒間回転させ、
そして次いで、そのバレルから、6 インチの実験室サイズの New Hollandスピン
乾燥機に移し、30秒間順方向の、30秒間逆方向のスピンサイクルを用いることに
より過剰の溶液を振り切った。次いでこれらの部品を、ビス（トリエトキシシリ
ル）エタン(Gelest,Inc.からのCAS#16068-37-4)2容量％と、エチルアルコール（
10重量％）と脱イオン水（90重量％）の溶液98容量％とから成る溶液に 5秒間浸
漬し、次いで前述のようにスピン処理して、過剰の溶液を除いた。次いで、この
部品を、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン(Gelest,
Inc.からのCAS#3388-04-3 ）を含んでいることを除いて第１溶液と同様にして調
製した第２シラン溶液に浸漬した。過剰の溶液をスピン・オフし、そして、この
部材を、周囲温度でスピン処理しながら 5分間乾燥した。

【０１７１】 直径 5/8インチの亜鉛メッキスタッドは、ミネラル化されそして上述のシラン
溶液でリンスされ、そして含フッ素重合体・トップコーティング（Whitfordによ
り供給される、Xylan(（登録商標））でコートされた。全ての押えねじは Xylan
1424/524 トップコート( 粘度：49秒、＃2 Zahn、72 ^oＦ）で二回コートされ、
そして、押えねじの一つのグループは、追加して、Xylan トップコートの下に金
属充填エポキシ(Magni B06J:粘度：49秒、＃2 Zahn、72 ^oＦ）のプライマ層を付
けた。Xylan の二回のコートは、均一の色調を得るために必要であった。標準の
ナットが、このコートされた押えねじの上に結合することはなかった。塩スプレ
イ試験の結果を下に示した。

【０１７２】 亜鉛メッキの上にキシラン1424/524＋ミネラルおよびシラン 試料の 第１白錆発生 第１赤錆発生 ５％赤錆発生 タイプ までの時間 までの時間 までの時間 Ｃ ２４０ ６２４ １２７２ Ｅ １４４ ９３６ １７５２ Ｄ ５２８ １４４０ ２０６４ Ｄ １６８ １２７２ ２５２０ Ｅ １４４ １１０４ ２０６４ Ｅ ３３６ １２７２ ２０６４ 平 均 ２６０ １１０８ １９５６ 亜鉛メッキの上にキシラン1424/524＋ミネラル、シランおよび Magni B06J Primer 試料の 第１白錆発生 第１赤錆発生 ５％赤錆発生 タイプ までの時間 までの時間 までの時間 Ｅ ６２４ ３４５６ ５３７６ Ｅ ４８０ ３０４８ ４７２８ Ｅ ４８０ ３９３６ ＞５６１６ Ｄ １４４ ３４５６ ＞５６１６ Ｄ １４４ １３６８ ４００８ Ｄ ４８０ ２５２０ ４５３６ 平 均 ３９２ ２９６４ ＞４９８０ ＊塩スプレイ曝露５６１６時間で、試験を中止した 亜鉛メッキ（ナット付き鋲）の上にキシラン＋ミネラル およびシラン 試料の 第１白錆発生 第１赤錆発生 ５％赤錆発生 タイプ までの時間 までの時間 までの時間 ＡＢ １４４** １０５６ ３０７２ ＡＢ １４４** １０５６ ＞４００８ ＡＢ ４８** １１７６ ３０７２ ＡＢ ２８８** １８２４ ＞４００８ ＡＢ ２８８** ２７１２ ＞４００８ ＡＢ ３６０** ２９２８ ＞４００８ 平 均 ２１２** １７９２ ＞３６９６ ＊ 塩スプレイ曝露４００８時間で、試験を中止した ＊＊表面間の端でナット上に白錆

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の一つの態様を実施するために用いられる回路と装置の概略図
である。

【図２】 図２は、本発明電気分解的方法を使用する一つの方法の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ダルトン，ウィリアム・エム アメリカ合衆国ミズーリ州65270，モバー リー，ウェスト・カーペンター・ストリー ト 527 (72)発明者 ハーン，ジョン アメリカ合衆国ミズーリ州65203，コロン ビア，ラドクリフ・ドライブ 1639エイ (72)発明者 プライス，デビッド・エム アメリカ合衆国オハイオ州45069，ウェス ト・チェスター，ブルック・ストーン 7634 (72)発明者 スージー，ウェイン・エル アメリカ合衆国ミズーリ州65203，コロン ビア，ヒューレン・ドライブ 1004 (72)発明者 ラビ，チャンドラン アメリカ合衆国ニュージャージー州08901， ニュー・ブランズウィック，ジャージー・ アベニュー 100，ビルディング・ディー， ボックス・ディー−２

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気伝導性の表面を有する基材を処理する方法であって： その表面の少なくとも一部を、少なくとも一種のシリケートを含み、そして塩
   基性のpHを有する媒体（該媒体は、実質的にクロム酸塩を含んでいない）と接触
   させる工程； 該表面を陰極として用いて、該媒体に電流を通す工程；および その基材を回収する工程、 を含む方法。
2. 【請求項２】 少なくとも一種の極性担体、該担体に可溶の少なくとも一種
   のシリケート、少なくとも一種のドーパントの組合せを含んでいる、導電性表面
   を電気的に処理するのに用いられる水系媒体であって、その媒体は塩基性のpHを
   有し、そして実質的にクロム酸塩を含んでいない水系媒体。
3. 【請求項３】 金属表面または電気伝導性の表面を処理する方法であって： その表面の少なくとも一部を、少なくとも一種の極性担体と該担体に可溶であ
   る少なくとも一種のシリケートを含む組合せを含んでいる、塩基性のpHを有する
   媒体に曝す工程、 該第１媒体にエネルギー源を導入し、それにより、その表面を処理する工程、 その媒体から該表面を取出す工程；および その処理された表面を、その処理された表面に粘着する少なくとも一種の組成
   物と接触させる工程： を含む方法。
4. 【請求項４】 シリケートを含む媒体が、ケイ酸ナトリウムを含む、請求項
   １に記載の方法。
5. 【請求項５】 該表面が、銅、ニッケル、スズ、鉄、亜鉛、アルミニウム、
   マグネシウム、ステンレス鋼および鋼鉄およびそれらの合金からなる群から選ば
   れる少なくとも一種の構成成分を含んでいる、請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 該表面を、水と、クロライド、フルオライド、硝酸塩、ジル
   コネート、チタネート、硫酸塩および水溶性リチウム化合物からなる群から選ば
   れる少なくとも一種の水溶性化合物、とを含む組合せを含む第２の媒体と接触さ
   せる後処理をさらに含んでいる、請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水
   素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸水素ル
   ビジウム、ルビジウム酸炭酸塩(rubidiumu acid carbonate)、炭酸セシウム、炭
   酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、カルバミン酸アンモニウムおよびジル
   コニル炭酸アンモニウムの群から選ばれた少なくとも一種の構成成分を含む少な
   くとも一種の炭酸塩と接触させることを含む、後処理をさらに含んでいる、請求
   項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 硝酸、クエン酸、および二塩基性クエン酸アンモニウムから
   なる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分と接触させることを含む、後処理
   をさらに含んでいる、請求項１に記載の方法。
9. 【請求項９】 この後処理された表面に少なくとも一回のコーティングを適
   用することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 該媒体が、３重量％より多い少なくとも一種のシリケート
    を含んでいる、請求項２に記載の方法。
11. 【請求項１１】 そのミネラル上にシリカを含む層を形成させることをさら
    に含む、請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】 該水溶性化合物が、塩化チタン、塩化スズ、酢酸ジルコニ
    ウム、ジルコニウムオキシクロリド；フッ化カルシウム、フッ化スズ、フッ化チ
    タン、フッ化ジルコニウム；フルオロケイ酸アンモニウム、硝酸アルミニウム；
    硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸亜鉛、硫酸銅；酢酸リチウム、炭酸水
    素リチウム、クエン酸リチウム、メタホウ酸リチウム、バナジン酸リチウムおよ
    びタングステン酸リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分、
    を含んでいる、請求項３に記載の媒体。
13. 【請求項１３】 該陽極が、白金またはニッケルを含む、請求項８に記載の
    方法。
14. 【請求項１４】 シリケートを含む媒体が、少なくとも一種のドーパントを
    さらに含んでいる、請求項３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 該ドーパントが、モリブデン、クロム、チタン、ジルコン
    、バナジウム、リン、アルミニウム、鉄、ホウ素、ビスマス、ガリウム、テルル
    、ゲルマニウム、アンチモン、ニオブ、マグネシウム、マンガン、およびそれら
    の酸化物および塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分、を含んで
    いる、請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 該曝露の前に、硝酸、クエン酸および二塩基性クエン酸ア
    ンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の構成成分と、該表面を接触
    させることをさらに含んでいる、請求項３に記載の方法。
17. 【請求項１７】 該ドーパントが、電気分解性環境の陽極により提供される
    、請求項１４に記載の方法。
18. 【請求項１８】 該粘着性組成物が、ラテックス、シラン類、エポキシ類、
    シリコーン、アミン類、アルキッド樹脂類、ウレタン樹脂類およびアクリル樹脂
    類の群から選ばれる少なくとも一種の構成成分を含んでいる、請求項３に記載の
    方法。
19. 【請求項１９】 その少なくとも一部が無機系で、そしてクロム酸塩を含ま
    ない表面と、該表面に粘着する少なくとも一種の組成物を有する電気伝導性基材
    を含んでいる、物品。
20. 【請求項２０】 該製品が、亜鉛表面を含み、そして白錆発生までのASTM B
    117 曝露時間が72時間より長い、請求項１または３に記載の方法に従って調製さ
    れた製品。
21. 【請求項２１】 該表面が、未処理表面に比べて融解金属の粘着を減らす削
    摩性表面を含む、請求項１または３に記載の方法に従って処理された表面を有す
    る基材。