JP2005008985A - マグネシウムまたはマグネシウム合金用の耐食性無クロム酸塩転化被覆の形成用溶液 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネシウムおよびマグネシウム合金製品のための改良された無クロム酸塩耐食性転化被覆およびそれを形成するための溶液が提供される。
【解決手段】マグネシウムまたはマグネシウム合金基体上に形成される、バナジン酸塩を含むかまたは含まない無クロム酸塩リン酸塩−フッ化物転化被覆は、有機ホスホン酸から成る群より選択される活性腐食抑制剤を含む。ホスホン酸基は、基体のマグネシウム金属と反応して不溶性塩を形成する。無クロム酸塩耐食性被覆を形成するための溶液は、リン酸およびフッ化物イオンを有する溶液と、有機ホスホン酸類から成る群より選択される活性腐食抑制剤とを含む。溶液は、随意にバナジン酸陰イオンを含み得る。活性腐食抑制剤は、直鎖または枝分かれアミノ−アルキルホスホン酸、直鎖または枝分かれアルキルホスホン酸、トリホスホン酸、およびこれらの混合物から成る群より選択される。
【選択図】なし

Description

本発明は、マグネシウムまたはマグネシウム合金から形成された製品のためのバナジン酸塩を含むかまたは含まない耐食性で無クロム酸塩（ｃｈｒｏｍａｔｅ−ｆｒｅｅ）のリン酸塩−フッ化物転化（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）被覆に関し、また、被覆方法に使用するための被覆溶液に関する。

マグネシウム合金は、軽量で強固であるが、マグネシウムの反応性に起因して非常に腐食を受けやすい。マグネシウム合金は、実際の全ての用途で、腐食から保護される。マグネシウム合金のための一般に使用されている低費用の耐食処理は、二クロム酸塩に基づく転化被覆である。二クロム酸塩に基づく転化被覆は、良好な防食を与えるけれども、これらの被覆は、職業上の暴露危険の多い化学物質（六価クロム）に基づいている。非クロム酸塩耐食性マグネシウム転化被覆が、工業上の要求を満足するのに必要とされている。

マグネシウムまたはマグネシウム合金製品を保護するための別の処理は、ここで参照することによってここに組み込まれるイエステン（Ｊｏｅｓｔｅｎ）に付与された米国特許第５，６８３，５２２号に示される。この処理では、リン酸マグネシウムおよびフッ化マグネシウムから成る塗料付着性および耐食性被覆が、マグネシウム合金から形成された製品に施される。この被覆を施す方法は、リン酸およびフッ化物イオンを有する溶液中にマグネシウム合金製品を浸漬することを含む。この処理は、防護皮膜および非常に良好な塗料付着性を与えるとはいえ、腐食を抑制する電気化学的に活性な成分を含んでいない。２００２年２月１１日に出願され参照することによってここに組み込まれる同時係属中の米国特許出願第１０／０７３，６８８号には、マグネシウムのための改良されたリン酸塩−フッ化物耐食性被覆およびそれを施すための方法が開示されている。
米国特許第５，６８３，５２２号明細書

本発明の目的は、マグネシウムおよびマグネシウム合金製品のための改良された無クロム酸塩耐食性転化被覆を提供することである。

本発明のさらなる目的は、無クロム酸塩耐食性被覆を形成するための被覆溶液を提供することである。

上述した目的は、本発明により達成される。

本発明に従うと、マグネシウムまたはマグネシウム合金基体上に形成される、バナジン酸塩を含むかまたは含まない無クロム酸塩リン酸塩−フッ化物転化被覆は、有機ホスホン酸類から成る群より選択される活性腐食抑制剤を含む。ホスホン酸基（ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｇｒｏｕｐ）は、基体のマグネシウム金属と反応して不溶性塩を形成する。本発明に従って腐食抑制剤として使用される好ましい有機ホスホン酸類は、直鎖または枝分かれアミノアルキルホスホン酸、直鎖または枝分かれアルキルホスホン酸、およびトリホスホン酸、特に、ニトリロトリス（メチレン）トリホスホン酸（ＮＴＭＰ）、から成る群より選択される。腐食抑制剤がアミノアルキルホスホン酸を含むときは、アミン基は、被覆溶液中のバナジン酸イオンと相互作用して、転化被覆中へのバナジン酸塩の取り込みを増加させ得る。

本発明のマグネシウム−マグネシウム合金転化被覆、および、それに付随する目的および利点は、以下の詳細な説明内に述べられる。

本発明に従うと、マグネシウムまたはマグネシウム合金基体上に無クロム酸塩耐食性被覆を形成するための溶液は、リン酸およびフッ化物イオンを有する溶液と、有機ホスホン酸類から成る群より選択される活性腐食抑制剤とを含む。

本発明の溶液は、随意にバナジン酸陰イオンを含み得る。活性腐食抑制剤は、直鎖または枝分かれアミノ−アルキルホスホン酸、直鎖または枝分かれアルキルホスホン酸、トリホスホン酸、およびこれらの混合物から成る群より選択される。特に有用なトリホスホン酸は、ニトリロトリス（メチレン）トリホスホン酸（ＮＴＭＰ）を含む。

上述したように、無クロム酸塩溶液は、リン酸およびフッ化物イオンを含む。リン酸およびフッ化物イオンは、それぞれ、約１ｇ／Ｌから５０ｇ／Ｌ、および１ｇ／Ｌから１０ｇ／Ｌの量で存在し、好ましくは、それぞれ、１０ｇ／Ｌから２５ｇ／Ｌ、および３ｇ／Ｌから５ｇ／Ｌの量で存在する。本発明では、溶液のｐＨを調整するのが重要であり、これは、溶液中のリン酸イオンおよびフッ化物イオンの量によって達成される。溶液のｐＨは、好ましくは、５から７の範囲である。適切なｐＨを有する溶液を調製するのに使用される特定のリン酸塩およびフッ化物化合物は、２００２年２月１１日に出願された同時係属中の米国特許出願第１０／０７３，６８８号に詳細に開示されており、この同時係属出願およびその開示は、参照することによってここに組み込まれる。

本発明に従うと、腐食抑制剤は、約１ｐｐｍから１ｗｔ％、好ましくは１０ｐｐｍから０．５ｗｔ％の量で溶液中に存在する。腐食抑制剤は、有機ホスホン酸の形態である。好ましい有機ホスホン酸類は、直鎖および枝分かれアミノ−アルキルホスホン酸、直鎖または枝分かれアルキルホスホン酸、およびトリホスホン酸を含む。特に有用なトリホスホン酸は、ニトリロトリス（メチレン）トリホスホン酸（ＮＴＭＰ）である。

本発明に従うと、溶液は、随意にバナジン酸陰イオンを含み得る。バナジン酸ナトリウムが、本発明の溶液のためのバナジン酸イオンの適切な供給源である。本発明に従うと、バナジン酸イオンは、約１．０ｇ／Ｌから５．０ｇ／Ｌの量で存在する。バナジン酸陰イオンが、アミノアルキルホスホン酸のアミノ基と相互作用し、転化被覆中へのバナジン酸塩の取り込みを増加させ、それによって、被覆特性を向上させることが見出された。さらに、腐食抑制剤のホスホン酸基は、マグネシウム金属基体と反応して、不溶性塩を形成し、それが、腐食特性を改善する。

好ましい無クロム酸塩溶液は、１０から２５ｇ／Ｌの量のリン酸イオンと、３ｇ／Ｌから５ｇ／Ｌの量のフッ化物イオンと、１ｇ／Ｌから５ｇ／Ｌの量のバナジン酸陰イオンと、１０ｐｐｍから０．５ｗｔ％の量の腐食抑制剤とを含む。

本発明に従う転化被覆を有するマグネシウムまたはマグネシウム合金基体は、一般にリン酸マグネシウムおよびフッ化マグネシウムを含む。アミノアルキルホスホン酸が、転化被覆の一部として不溶性マグネシウム塩を形成するものと考えられる。この成分は、バナジウムがさらに腐食抑制剤として使用される場合、転化被覆とのバナジウムの相互作用を向上させ、それによって、被覆中のバナジウム含有量を増加させるものである。

本発明は、本発明を実施するための最良の形態の単なる例示と見なされるとともに部品の形状、大きさ、構成、および作動の詳細の変更が可能であるここに説明かつ示した例示に限定されるものでないことは、理解する必要がある。本発明は、むしろ、請求項によって規定される本発明の精神および範囲内にあるそのような全ての変更を含むものである。

Claims (8)

1. リン酸およびフッ化物イオンを有する溶液と、
   有機ホスホン酸類から成る群より選択される活性腐食抑制剤と、
   を含むことを特徴とする、マグネシウムまたはマグネシウム合金から形成された製品上に無クロム酸塩耐食性被覆を形成するための溶液。
2. 前記有機ホスホン酸は、直鎖アミノ−アルキルホスホン酸、枝分かれアミノ−アルキルホスホン酸、直鎖アルキルホスホン酸、枝分かれアルキルホスホン酸、トリホスホン酸、およびこれらの混合物から成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載の溶液。
3. 前記トリホスホン酸は、ニトリロトリス（メチレン）トリホスホン酸（ＮＴＭＰ）を含むことを特徴とする請求項２記載の溶液。
4. 前記溶液は、バナジン酸塩を含むことを特徴とする請求項１記載の溶液。
5. 前記溶液は、１ｐｐｍから１ｗｔ％、好ましくは１０ｐｐｍから０．５ｗｔ％の腐食抑制剤を含むことを特徴とする請求項１記載の溶液。
6. リン酸イオンは、１ｇ／Ｌから５０ｇ／Ｌ、好ましくは１０ｇ／Ｌから２５ｇ／Ｌの量で存在し、フッ化物イオンは、１ｇ／Ｌから１０ｇ／Ｌ、好ましくは３ｇ／Ｌから５ｇ／Ｌの量で存在することを特徴とする請求項５記載の溶液。
7. 請求項１から６に記載の溶液で基体を処理することを含むマグネシウムまたはマグネシウム合金基体上に耐食性無クロム酸塩被覆を作成する方法であって、ホスホン酸基が、マグネシウム金属と反応して不溶性塩を形成することを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法に従って作成された耐食性被覆を有するマグネシウムまたはマグネシウム合金基体を含むことを特徴とする物品。