JP2008537975A - Composition and method for protective coating of metal substrates - Google Patents

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Abstract

【課題】様々な金属基質上への腐食防止コーティング用の新規な組成物、及び前記組成物の使用方法の提供。
【解決手段】少なくとも1つの三価のクロム化合物、少なくとも1つのフルオロジルコニウム酸塩、少なくとも1つのカルボン酸化合物及び/又はポリヒドロキシ化合物、少なくとも1つの腐食防止剤及び任意に有効量のフルオロ金属化合物(例えばフルオロチタン酸、フルオロタンタル酸塩、フルオロホウ酸塩、フルオロケイ酸塩)、二価の亜鉛化合物、界面活性剤、湿潤剤及び/又は増粘剤を含む有効量の酸性水溶液、並びにそれを用いた金属基質の処理方法。
【選択図】なし
A novel composition for anticorrosion coating on various metal substrates and methods of using the composition are provided.
At least one trivalent chromium compound, at least one fluorozirconate, at least one carboxylic acid compound and / or polyhydroxy compound, at least one corrosion inhibitor and optionally an effective amount of a fluorometal compound ( Effective amounts of acidic aqueous solutions containing, for example, fluorotitanic acid, fluorotantalate, fluoroborate, fluorosilicate), divalent zinc compounds, surfactants, wetting agents and / or thickeners, and use thereof A method for treating metal substrates.
[Selection figure] None

Description

(政府関係であることの陳述)
本発明はアメリカ合衆国政府の職員によってなされたものであり、それはアメリカ合衆国政府によって、政府目的で製造又は使用され、その製品又はその使用のためのいかなるロイヤリティの支払いも発生しない。
(Statement of government relations)
The present invention was made by a United States government employee who is manufactured or used by the United States government for government purposes and does not incur any royalty payments for the product or its use.

(関連出願)
本特許出願は、同時係属中の特許出願第NC−96,343(出願日:2005年4月21日)の一部継続出願である。
(Related application)
This patent application is a continuation-in-part of co-pending patent application NC-96,343 (filing date: April 21, 2005).

(技術分野)
本発明は様々な金属基質上の保護コーティングを調製するための組成物、及び前記組成物の使用方法に関する。該方法は、少なくとも1つの三価のクロム化合物、少なくとも1つのフルオロジルコニウム酸塩、少なくとも1つのカルボン酸化合物及び/又はポリヒドロキシ化合物、少なくとも1つの腐食防止剤及び任意に有効量のフルオロ金属化合物(例えばフルオロチタン酸、フルオロタンタル酸塩、フルオロホウ酸塩、フルオロケイ酸塩)、二価の亜鉛化合物、界面活性剤、湿潤剤及び/又は増粘剤を含む有効量の酸性水溶液を用いた金属基質の処理を含んでなる。本発明は具体的には、安定な酸性水溶液、及び陽極酸化アルミニウムなどのプレコーティングされた金属基質をはじめとする様々な金属基質を処理して、金属基質の接着結合性及び腐食防止特性を改良する方法に関する。該方法は、有効量の、少なくとも1つの水溶性三価のクロム塩、少なくとも1つの水溶性ヘキサフルオロジルコン酸塩、少なくとも1つの水溶性ポリ又はモノカルボン酸化合物及び/又はポリヒドロキシ化合物、並びに少なくとも1つの水溶性ピッチング防止又は腐食防止剤を含む安定な酸性水溶液で金属基質を処理することを含んでなる。更に、酸性溶液の色調及び安定性を改善するために、少量ではあるが有効量で添加してもよい化合物としては、少なくとも1つの水溶性ヘキサ若しくはテトラフルオロ金属化合物、二価の亜鉛塩及び有効量の水溶性増粘剤及び/又は水溶性界面活性剤が挙げられる。
(Technical field)
The present invention relates to compositions for preparing protective coatings on various metal substrates and methods of using said compositions. The method comprises at least one trivalent chromium compound, at least one fluorozirconate salt, at least one carboxylic acid compound and / or polyhydroxy compound, at least one corrosion inhibitor and optionally an effective amount of a fluorometal compound ( Metal substrates using an effective amount of acidic aqueous solution containing, for example, fluorotitanic acid, fluorotantalate, fluoroborate, fluorosilicate), divalent zinc compounds, surfactants, wetting agents and / or thickeners Processing. The present invention specifically treats various metal substrates, including stable acidic aqueous solutions and pre-coated metal substrates such as anodized aluminum, to improve the adhesion and corrosion protection properties of metal substrates. On how to do. The method comprises an effective amount of at least one water-soluble trivalent chromium salt, at least one water-soluble hexafluorozirconate salt, at least one water-soluble poly or monocarboxylic acid compound and / or polyhydroxy compound, and at least Treating the metal substrate with a stable acidic aqueous solution comprising one water-soluble pitting or corrosion inhibitor. Further, in order to improve the color tone and stability of the acidic solution, the compound which may be added in a small amount but in an effective amount includes at least one water-soluble hexa or tetrafluoro metal compound, a divalent zinc salt and an effective amount. An amount of water-soluble thickener and / or water-soluble surfactant is included.

本発明には特異的な化学物質を含む水溶液又は組成物が含まれ、また既に金属プレコーティングされた基質などの様々な金属基質上へ、これらの化学物質に由来するコーティングを施す方法に関する。例えば、該組成物又は溶液は特に、アルミニウム及びアルミニウム合金のコーティング(すなわちアルミニウム化成被膜)による腐食保護及び塗料との粘着性の強化、陽極酸化による封孔処理による腐食保護の強化、チタン又はチタン合金の処理による塗料との粘着性強化、マグネシウム合金の処理による塗料との粘着性及び腐食保護の強化、鋼鉄のコーティング処理による、塗料との粘着性及び錆防止の強化、並びに、リン酸塩による後処理、鉄合金及び他の金属基質(例えば鋼鉄)への亜鉛、亜鉛−ニッケル、スズ−亜鉛及びカドミウムによる犠牲コーティングによる、塗料との粘着性及び腐食保護の強化に有用である。   The present invention includes aqueous solutions or compositions containing specific chemicals and relates to methods for applying coatings derived from these chemicals onto various metal substrates, such as substrates that have already been pre-coated with metals. For example, the composition or solution may be used in particular for corrosion protection by coating with aluminum and an aluminum alloy (i.e., an aluminum conversion coating) and for enhancing adhesion to paint, for enhancing corrosion protection by sealing treatment by anodization, titanium or titanium alloy Reinforcement of adhesion with paint by treatment of coating, strengthening of adhesion with paint and corrosion protection by treatment of magnesium alloy, strengthening of adhesion with paint and rust prevention by treatment of steel, and after phosphate treatment Useful for enhancing paint adhesion and corrosion protection by treatment, sacrificial coating with zinc, zinc-nickel, tin-zinc and cadmium on ferrous alloys and other metal substrates such as steel.

現在用いられている前処理、後処理及び封孔用溶液の多くは、六価クロム化合物の使用に基づくものである。六価クロムは猛毒であり、発癌性を有することが知られている。
その結果、これらのコーティング処理に用いる溶液及びコーティング物それ自体が有毒である。しかし六価クロムの膜又はコーティングにより顕著な塗料との粘着性、良好な耐食性、低い電気抵抗が付与され、それは浸漬、スプレー又は塗付技術によって容易に適用できる。しかしながら、環境法、行政庁からの命令及び地方の職業、安全性及び健康に関する規則(OSH)の存在により、軍事的及び商業的ユーザーはその代替技術の探索を余儀なくされている。更に、規則が厳しくなるにつれて六価クロムコーティングの使用は次第に高価となり、また環境保護庁及びOSHAにより将来課されるPEL規制によって経費が増加する。更に、クロム酸溶液のスプレーのような特定の手法はOSHによる取締りのために若干の施設では禁止されており、それにより最適でない代替的な溶液の使用を強いられている。以上をまとめると、六価クロム酸コーティングは技術的に優れているものの、ライフサイクル費用、環境及びOSHの観点から考慮すると、変形例の提供が大変望ましい。以上の背景より、環境及び健康面での課題を有さない、六価クロム酸コーティングと技術的に同等か又は優れた、金属の表面処理に関する代替法の開発が現在行われている。
Many of the pre-treatment, post-treatment and sealing solutions currently used are based on the use of hexavalent chromium compounds. Hexavalent chromium is extremely toxic and is known to have carcinogenicity.
As a result, the solutions used in these coating processes and the coatings themselves are toxic. However, hexavalent chromium films or coatings provide significant paint adhesion, good corrosion resistance, and low electrical resistance, which can be easily applied by dipping, spraying or coating techniques. However, the presence of environmental laws, government mandates and local occupational, safety and health regulations (OSH) forces military and commercial users to search for alternative technologies. In addition, the use of hexavalent chromium coatings becomes increasingly expensive as regulations become more rigorous, and the costs increase due to future PEL regulations imposed by the Environmental Protection Agency and OSHA. Furthermore, certain techniques, such as spraying with chromic acid solutions, are prohibited in some facilities due to enforcement by OSH, which forces the use of suboptimal alternative solutions. In summary, although the hexavalent chromic acid coating is technically superior, it is highly desirable to provide a modified example in view of life cycle cost, environment, and OSH. In view of the above background, alternative methods for surface treatment of metals that are technically equivalent to or superior to hexavalent chromic acid coatings, which have no environmental and health problems, are currently being developed.

しかしながら、組成物であるか使用方法であるかに関係なく、これらの多くの変形例では、特に多くの回数使用した後で、固体成分が溶液から分離し沈殿する傾向がある。この時間経過による沈殿の際に、不溶性の固体として活性化合物が沈殿してしまい、コーティング溶液としての効果が減弱するおそれがある。更に、固体物の沈殿により、浸漬及びスプレー塗装いずれの場合も、フィルタ、ライン及びポンプへの詰まりを生じさせるおそれがある。したがって、酸性溶液の貯蔵安定性向上、及び析出工程又はその析出によるコーティング物を用いた以降の作業を妨げないために、より好適な組成物が必要とされている。   However, regardless of whether it is a composition or a method of use, in these many variations, the solid components tend to separate from the solution and precipitate, especially after many uses. During the precipitation over time, the active compound is precipitated as an insoluble solid, which may reduce the effect as a coating solution. Furthermore, precipitation of solids can cause clogging of filters, lines and pumps in both immersion and spray coating. Therefore, a more suitable composition is required in order to improve the storage stability of the acidic solution and not to prevent the precipitation process or the subsequent work using the coating by the precipitation.

本発明は、様々な金属基質(プレコーティング(例えばリン酸塩コーティング又は陽極酸化コーティング)された金属基質を含む)への腐食防止コーティングのための組成物及び処理方法に関し、該方法は三価のクロミウム(III)化合物、フルオロジルコニウム酸塩、腐食防止剤又はピッチング防止剤(例えばトリアゾール)及び安定化剤を含んでなる酸性水溶液により金属基質の処理を含んでなる。フルオロ金属化合物、界面活性剤、増粘剤及び二価の亜鉛化合物の1つ以上を酸性溶液にオプションとして添加してもよい。本発明を利用することにより、金属面と塗料などの塗膜との接着性が改善でき、また金属面(例えばアルミニウム、鋼、亜鉛めっき表面など)の腐食防止特性が改善できる。より具体的には、本発明の酸性溶液にはまた、有効量の少なくとも1つの水溶性の腐食防止剤又はピッチング防止剤、並びにポリヒドロキシ化合物及び/又は水溶性カルボン酸化合物からなる安定化剤(一般式R−COO−で表される官能基を有する1つ以上のカルボン酸であって、Rが水素又は低分子有機ラジカル又は官能基)が含まれる。安定化剤、すなわちカルボン酸化合物は、それらの酸又は塩の形態で使用できる。場合によっては、該カルボン酸安定化剤の塩はそれらの酸よりも性能が優れている。例えば、弱酸性pH範囲で緩衝作用を発揮する有機酸(蟻酸、酢酸、グリコール酸、プロピオン酸、クエン酸及び他の短鎖又は低分子量カルボン酸)を溶液状の安定化剤として利用できる。酸性溶液へのポリヒドロキシ系又はカルボン酸系の安定化剤の添加により、溶液の使用期限の長期化及び使用時の安定性向上効果が得られる。安定化剤を添加した酸性溶液では、24ヵ月の使用期限の経過時の評価において沈殿が実質的に生じず、また析出などのコーティング性能のいかなる低下も生じなかった。   The present invention relates to compositions and treatment methods for anti-corrosion coatings on various metal substrates, including pre-coated (eg, phosphate coated or anodized coated) metal substrates, which methods are trivalent. Treatment of the metal substrate with an acidic aqueous solution comprising a chromium (III) compound, a fluorozirconate salt, a corrosion inhibitor or pitting inhibitor (eg, triazole) and a stabilizer. One or more of a fluorometal compound, a surfactant, a thickener and a divalent zinc compound may optionally be added to the acidic solution. By utilizing the present invention, the adhesion between the metal surface and a coating film such as a paint can be improved, and the corrosion prevention characteristics of the metal surface (eg, aluminum, steel, galvanized surface, etc.) can be improved. More specifically, the acidic solution of the present invention also includes an effective amount of at least one water-soluble corrosion inhibitor or pitting inhibitor, and a stabilizer comprising a polyhydroxy compound and / or a water-soluble carboxylic acid compound ( One or more carboxylic acids having a functional group represented by the general formula R—COO—, wherein R is hydrogen or a low molecular organic radical or functional group). Stabilizers, i.e. carboxylic acid compounds, can be used in the form of their acids or salts. In some cases, the salts of the carboxylic acid stabilizers outperform those acids. For example, organic acids (formic acid, acetic acid, glycolic acid, propionic acid, citric acid, and other short chain or low molecular weight carboxylic acids) that exhibit a buffering action in a weakly acidic pH range can be used as a solution stabilizer. By adding a polyhydroxy-based or carboxylic acid-based stabilizer to the acidic solution, it is possible to prolong the expiration date of the solution and to improve the stability during use. In the acidic solution to which the stabilizer was added, precipitation did not substantially occur in the evaluation when the expiration date of 24 months passed, and any decrease in coating performance such as precipitation did not occur.

図1から6では、腐食防止用のトリアゾールを含まないコーティングと比較した、本発明のトリアゾール含有溶液による同様のコーティングを施されたアルミニウム合金の性能向上を示す。   1 to 6 show the performance improvement of an aluminum alloy with a similar coating with a triazole-containing solution of the present invention compared to a coating without triazole for corrosion protection.

以上より、本発明の目的は、三価のクロム化合物、フルオロジルコニウム酸塩、ポリヒドロキシ化合物若しくはカルボン酸化合物、並びに有効量の防止剤を含んでなる、金属基質(プレコーティングされた基質を含む)のコーティングに使用する、金属の粘着性及び腐食耐性を高めるための安定な酸性水溶液を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a metal substrate (including a pre-coated substrate) comprising a trivalent chromium compound, a fluorozirconate, a polyhydroxy compound or a carboxylic acid compound, and an effective amount of an inhibitor. It is to provide a stable acidic aqueous solution for increasing the adhesion and corrosion resistance of metals used in coatings.

本発明の他の目的は、三価のクロム化合物、フルオロジルコニウム酸塩、ピッチング防止化合物、並びに、少なくとも1つのポリヒドロキシ化合物及び/又はカルボン酸化合物を含む、pH約1.0〜5.5である、金属のプレコーティングの有無にかかわらず金属基質を処理するための安定な酸性水溶液を提供することである。   Another object of the present invention is at a pH of about 1.0 to 5.5 comprising a trivalent chromium compound, a fluorozirconate, an anti-pitting compound, and at least one polyhydroxy compound and / or carboxylic acid compound. It is to provide a stable acidic aqueous solution for treating metal substrates with or without metal pre-coating.

本発明の他の目的は、コーティングへの識別可能な色調、良好な粘着性及び向上した耐食性の提供を目的とした、金属基質の処理方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for treating a metal substrate for the purpose of providing distinguishable color to coating, good adhesion and improved corrosion resistance.

本発明の他の目的は、三価のクロム化合物、ヘキサフルオロジルコン酸塩、腐食防止剤、並びに少なくとも1つのカルボン酸又はポリヒドロキシ化合物を含んでなり、pHが約2.5〜4.5である、常温及びそれ以上の温度で金属基質を処理するための安定な酸性水溶液であって、実質的に六価クロムが含まれない前記酸性溶液を提供することである。   Another object of the present invention comprises a trivalent chromium compound, a hexafluorozirconate salt, a corrosion inhibitor, and at least one carboxylic acid or polyhydroxy compound with a pH of about 2.5-4.5. The present invention provides a stable acidic aqueous solution for treating a metal substrate at a room temperature or higher and substantially free of hexavalent chromium.

上記の及びその他の本発明の目的は、添付の図1から6(写真)と組み合わせて以下の詳細な説明を参照することで明らかとなる。   These and other objects of the present invention will become apparent upon reference to the following detailed description taken in conjunction with the accompanying FIGS.

本発明は安定な酸性水溶液、並びに、プレコーティングした基質(陽極酸化アルミニウム又はリン酸塩などによりコーティングした基質など)をはじめとする金属基質上に、例えば化成処理によるジルコニウム−クロミウムコーティングを施すための、pH約1.0〜5.5、好ましくは約2.5〜4.5又は3.4〜4.0の前記水溶液を使用して、金属の接着結合性及び耐食性を向上させる方法に関する。公知のリン酸塩コーティング処理としては、例えばリン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸マンガン及びリン酸カルシウム−リン酸亜鉛混合物による処理が挙げられる。該方法には、約48.9℃以上(例えば最高約93.3℃)の温度での酸性水溶液の使用が含まれる。該溶液には、少なくとも1つの水溶性三価クロム化合物(例えば硫酸クロム)が、酸性溶液1Lあたり約0.01〜100g、好ましくは約0.01〜22g又は5.0〜7.0g、少なくとも1つのフルオロジルコニウム酸塩(例えばHZrFのアルカリ金属塩)が、溶液1Lあたり約0.01〜24g、好ましくは約1.0〜12g又は1.0〜6.0g、水溶性の腐食防止剤又はピッチング防止剤(例えばベンゾトリアゾール)が、腐食防止に有効な量、例えば1L当たり約0.001〜4.0g、好ましくは1L当たり約0.25〜2.0g又は約0.25〜1.0g、並びに、カルボン酸化合物、ポリヒドロキシ化合物及びこれらのいずれの安定化剤の任意の比率による混合物からなる群から選択される少なくとも1つの水溶性安定化剤又は化合物が、溶液1L当たり、約0.001〜2.0g、好ましくは0.001〜1.0モル又は0.01〜1.0モル含まれる。必要な場合、本発明の化合物の各々は処理される金属面に応じて、それらの酸性水溶液中への溶解限度までの量で使用できる。本発明により処理される金属面はいかなる金属基質であってもよく、例えば鉄、亜鉛、マグネシウム、亜鉛めっき鋼などの鋼鉄の表面、並びにアルミニウム及びアルミニウム合金などが挙げられる。保護コーティング又は金属プレコーティングを有する金属面をはじめとするいかなる金属面も、本発明の組成物で処理できる。 The present invention provides a stable acidic aqueous solution, as well as a zirconium-chromium coating by, for example, chemical conversion treatment on a metal substrate including a pre-coated substrate (such as a substrate coated with anodized aluminum or phosphate). , PH about 1.0-5.5, preferably about 2.5-4.5 or 3.4-4.0 to improve the adhesion and corrosion resistance of metals. Known phosphate coating treatments include, for example, treatment with zinc phosphate, iron phosphate, manganese phosphate and calcium phosphate-zinc phosphate mixture. The method includes the use of an acidic aqueous solution at a temperature of about 48.9 ° C. or higher (eg, up to about 93.3 ° C.). The solution contains at least one water-soluble trivalent chromium compound (e.g. chromium sulfate) at about 0.01-100 g, preferably about 0.01-22 g or 5.0-7.0 g, at least one fluoro zirconate (e.g. alkali metal salts of H 2 ZrF 6) is approximately solution per 1L 0.01~24G, preferably about 1.0~12g or 1.0~6.0G, water-soluble corrosion An inhibitor or anti-pitting agent (e.g., benzotriazole) in an amount effective to prevent corrosion, e.g., about 0.001 to 4.0 grams per liter, preferably about 0.25 to 2.0 grams per liter or about 0.25 1.0 g and at least one water selected from the group consisting of carboxylic acid compounds, polyhydroxy compounds and mixtures in any ratio of any of these stabilizers Sex stabilizers or compounds, of solution per 1L, about 0.001~2.0G, preferably included 0.001-1.0 moles or 0.01 to 1.0 mol. If required, each of the compounds of the present invention can be used in amounts up to their solubility limit in aqueous acid depending on the metal surface being treated. The metal surface to be treated according to the present invention may be any metal substrate, for example, steel surfaces such as iron, zinc, magnesium, galvanized steel, and aluminum and aluminum alloys. Any metal surface, including a metal surface with a protective coating or metal pre-coating, can be treated with the composition of the present invention.

クリーニング及びデオキシダイズ又はピックリングの後に、金属基質(例えば従来の機械処理又は化学処理を経たアルミニウム基質)にコーティングを適用する。本発明の酸性溶液は、他の金属処理に使用する方法と同様の浸漬、スプレー又は塗装技術により金属基質に対して室温で適用する。溶液の滞留時間は、約1.0〜60分又はそれ以上にわたる。この溶液では、1.0〜40分又は1.0〜10分の滞留時間の間に最適な膜の色調変化、塗料の粘着及び耐食性が得られる。1.0〜10分の滞留時間では、主に水溶液の化学組成に依存して、コーティングがかなりの色調変化を呈する。残留する溶液はその後、タップ又は脱イオン水を用いて金属基質から洗浄除去する。   After cleaning and deoxy soy or pickling, the coating is applied to a metal substrate (eg, an aluminum substrate that has undergone conventional mechanical or chemical treatment). The acidic solution of the present invention is applied to a metal substrate at room temperature by dipping, spraying or painting techniques similar to those used for other metal treatments. The residence time of the solution ranges from about 1.0 to 60 minutes or longer. With this solution, optimum film color change, paint adhesion and corrosion resistance are obtained during a residence time of 1.0 to 40 minutes or 1.0 to 10 minutes. With a residence time of 1.0 to 10 minutes, the coating exhibits a significant color change, mainly depending on the chemical composition of the aqueous solution. The remaining solution is then washed away from the metal substrate using tap or deionized water.

若干の方法において、金属基質の物理的特徴(例えば鋼又はアルミニウム基質の物理的寸法)に応じて溶液に増粘剤を添加することにより、溶液蒸発が遅延され、スプレー及び塗装の間の最適な薄膜形成が助長される。これはまた、塗装の接着性を低下させる粉末を形成しにくくする。増粘剤の添加はまた、大面積に適用する際、適当な塗膜形成を助長し、前の工程に続く工程において、基質上に残留する洗浄水による希釈効果を緩和する。該方法のこの特徴により、かき傷のない、呈色及び腐食保護効果が改善されたフィルム又はコーティングが得られる。セルロース化合物などの水溶性増粘剤を、1Lあたり約0.0〜20g、好ましくは0.5〜10g(例えば水溶液1Lあたり約0.1〜5.0g)の量で酸性水溶液に添加できる。更に、金属基質の特徴に応じて、有効量の、但し微量の、少なくとも1つの水溶性界面活性剤又は湿潤剤を、約0.0〜20g、好ましくは0.5〜10g(例えば酸性溶液1Lあたり0.1〜5.0g)の量で酸性溶液に添加できる。多くの水溶性界面活性剤が従来技術において公知であり、ゆえに本発明でも非イオン性、カチオン性及び、アニオン性界面活性剤からなる群から界面活性剤を選択できる。   In some methods, by adding a thickener to the solution depending on the physical characteristics of the metal substrate (eg, the physical dimensions of the steel or aluminum substrate), solution evaporation is delayed and optimal during spraying and painting. Thin film formation is encouraged. This also makes it difficult to form powders that reduce paint adhesion. The addition of thickeners also facilitates proper film formation when applied to large areas and mitigates the dilution effect due to the wash water remaining on the substrate in the process following the previous process. This feature of the method results in a scratch-free film or coating with improved color and corrosion protection. A water-soluble thickener such as a cellulose compound can be added to the acidic aqueous solution in an amount of about 0.0 to 20 g per liter, preferably 0.5 to 10 g (for example, about 0.1 to 5.0 g per liter of aqueous solution). Furthermore, depending on the characteristics of the metal substrate, an effective amount, but a minor amount of at least one water-soluble surfactant or wetting agent is added in an amount of about 0.0 to 20 g, preferably 0.5 to 10 g (eg 1 L of acidic solution). Can be added to the acidic solution in an amount of 0.1 to 5.0 g per unit. Many water-soluble surfactants are known in the prior art, and therefore, in the present invention, surfactants can be selected from the group consisting of nonionic, cationic and anionic surfactants.

三価のクロミウムは、水溶性の三価のクロム化合物(液体又は固体として、好ましくは三価のクロム塩)として溶液に添加する。具体的には、本発明の酸性水溶液を調製する際に、クロム塩を溶液に添加し、原子価がプラス3価である水溶状態のクロムとすることが好適である。例えば、Cr(SO、(NH)Cr(SO、Cr(NO)・9HO又はKCr(SO及びこれらの化合物の任意のクロム化合物混合物の形で、溶液に添加するのが好ましい。好ましい三価のクロム塩濃度は、水溶液1Lあたり約5.0〜7.0gである。三価のクロム化合物が好適な濃度で溶液に存在するとき、特に良好な結果がこれらの方法により得られることが分かっている。 The trivalent chromium is added to the solution as a water-soluble trivalent chromium compound (as a liquid or solid, preferably a trivalent chromium salt). Specifically, when preparing the acidic aqueous solution of the present invention, it is preferable to add a chromium salt to the solution to obtain an aqueous chromium having a valence of +3. For example, Cr 2 (SO 4) 3 , (NH 4) in the form of Cr (SO 4) 2, Cr (NO) 3 · 9H 2 O or KCr (SO 4) 2 and any chromium compound mixtures of these compounds It is preferable to add to the solution. The preferred trivalent chromium salt concentration is about 5.0 to 7.0 g per liter of aqueous solution. It has been found that particularly good results are obtained by these methods when the trivalent chromium compound is present in solution at a suitable concentration.

酸性溶液には少なくとも1つの二価の亜鉛化合物を含めてもよく、それにより着色がなされ、亜鉛を含まない他の処理又は組成物と比較して基質の腐食保護が改善される。亜鉛化合物の量は、コーティングに付与する色調を調整する場合、0.0〜100g、特に約0.001g〜10g(1Lあたり)(例えば0.5〜2.0gのZn2+カチオン)で調節できる。二価の亜鉛は、いかなる化学物質(例えば必要な濃度で水溶し、酸性溶液の他の成分と適合性を有する塩)によって供給してもよい。必要な濃度で水溶する二価の亜鉛化合物としては、好ましくは酢酸亜鉛、テルル化亜鉛、テトラフルオロホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ヘキサフルオロケイ酸亜鉛、硫酸亜鉛など、又はそれらの任意の比率におけるあらゆる組み合わせが例示される。金属基質の処理又はコーティングは、常温(例えば室温)から約48.9℃又はそれ以上(最高約93.3℃)における適切な溶液温度で実施できる。しかしながら、加熱装置が必要ないという点で、室温が好適である。コーティングは、例えばオーブン乾燥、エアジェット乾燥、赤外ランプ露光などのいずれかの公知技術の方法で空気乾燥してもよい。   The acidic solution may include at least one divalent zinc compound, which provides coloration and improves the corrosion protection of the substrate compared to other treatments or compositions that do not contain zinc. The amount of the zinc compound can be adjusted to 0.0 to 100 g, particularly about 0.001 g to 10 g (per liter) (for example, 0.5 to 2.0 g of Zn2 + cation) when adjusting the color tone to be applied to the coating. The divalent zinc may be supplied by any chemical (eg, a salt that is water soluble at the required concentration and compatible with the other components of the acidic solution). The divalent zinc compound that is water-soluble at the required concentration is preferably zinc acetate, zinc telluride, zinc tetrafluoroborate, zinc molybdate, zinc hexafluorosilicate, zinc sulfate, etc., or any ratio thereof. All combinations are exemplified. The treatment or coating of the metal substrate can be performed at a suitable solution temperature from ambient temperature (eg, room temperature) to about 48.9 ° C. or higher (up to about 93.3 ° C.). However, room temperature is preferred in that no heating device is required. The coating may be air dried by any known method such as oven drying, air jet drying, infrared lamp exposure, and the like.

以下の実施例は、本発明の安定酸性溶液、並びに既に金属被覆を有する金属基質を含む金属基質へ、着色性、接着結合性及び耐食性が改善されたコーティングを施すための、上記溶液の使用方法を示す。   The following examples illustrate the use of the above solution for applying a stable acid solution of the present invention and a coating with improved colorability, adhesion and corrosion resistance to a metal substrate comprising a metal substrate that already has a metal coating. Indicates.

<実施例1>
1Lの脱イオン水に、4.0gのカリウムヘキサフルオロジルコン酸塩、3.0gのクロミウム(III)硫酸塩(塩基)、0.12gのテトラフルオロホウ酸カリウム及び0.25gのベンゾトリアゾールを添加した。全ての化合物が溶解するまで溶液を撹拌した。pHが3.70に達するまで常温(21.1℃〜26.7℃)で静置した。
<Example 1>
To 1 L of deionized water, 4.0 g of potassium hexafluorozirconate, 3.0 g of chromium (III) sulfate (base), 0.12 g of potassium tetrafluoroborate and 0.25 g of benzotriazole are added. did. The solution was stirred until all compounds were dissolved. The solution was allowed to stand at room temperature (21.1 ° C. to 26.7 ° C.) until the pH reached 3.70.

<実施例2>
1Lの脱イオン水に、4.0gのカリウムヘキサフルオロジルコン酸塩、3.0gのクロミウム(III)硫酸塩(塩基)、2.3g(0.025モル)のグリセロール及び0.25gのベンゾトリアゾールを添加した。全ての化合物が溶解するまで溶液を撹拌した。pHが3.55に達するまで常温(21.1℃〜26.7℃)で静置した。
<Example 2>
In 1 L of deionized water, 4.0 g of potassium hexafluorozirconate, 3.0 g of chromium (III) sulfate (base), 2.3 g (0.025 mol) of glycerol and 0.25 g of benzotriazole Was added. The solution was stirred until all compounds were dissolved. The solution was allowed to stand at room temperature (21.1 ° C. to 26.7 ° C.) until the pH reached 3.55.

<実施例3>
脱イオン水1Lに、4.0gのカリウムヘキサフルオロジルコン酸塩及び3.0gのクロミウム(III)硫酸塩(塩基)を添加した。全ての化合物が溶解するまで溶液を撹拌した。希硫酸を用いて14日間pHを3.25〜3.50に維持し、水酸化カリウムで希釈し、最終pHを3.90に調整した。0.25gのベンゾトリアゾールを添加した。
<Example 3>
To 1 L of deionized water, 4.0 g of potassium hexafluorozirconate and 3.0 g of chromium (III) sulfate (base) were added. The solution was stirred until all compounds were dissolved. The pH was maintained at 3.25 to 3.50 for 14 days with dilute sulfuric acid and diluted with potassium hydroxide to adjust the final pH to 3.90. 0.25 g of benzotriazole was added.

<実施例4>
実施例2と同様の溶液を調製した(但しベンゾトリアゾールを0.50gの2−メルカプトベンゾイミダゾールと置き換えた)。
<Example 4>
A solution similar to Example 2 was prepared (except that benzotriazole was replaced with 0.50 g of 2-mercaptobenzimidazole).

<実施例5>
実施例3と同様に溶液を調製した(但しベンゾトリアゾールに加えて0.25gの2−メルカプトベンゾイミダゾールを添加した)。
<Example 5>
A solution was prepared in the same manner as in Example 3 (however, in addition to benzotriazole, 0.25 g of 2-mercaptobenzimidazole was added).

<実施例6>
実施例1と同様に溶液を調製した(但しベンゾトリアゾールに加えて0.25gの2−メルカプトベンゾイミダゾール及び0.25gの2−メルカプトメンザゾールを添加した)。
<Example 6>
A solution was prepared as in Example 1 (but 0.25 g 2-mercaptobenzimidazole and 0.25 g 2-mercaptomenzazole were added in addition to benzotriazole).

<実施例7>
実施例1、2及び3の組成物を用い、以下の手順でアルミニウム合金(2024−T3)パネルをコーティングした。該方法には、60℃で15分間、Turco425による5インチ×3インチ×0.030インチのパネル(2024−T3)のクリーニングを含めた。加温した水道水でカスケード式に逆流洗浄した。直後に試験片を5分間のTurcoSmut Goに浸漬した。常温の水道水でカスケード式に逆流洗浄した。直後にパネルを21.1〜26.7℃の実施例1、2及び3の組成物に5分間浸漬した。常温の水道水でカスケード式に逆流洗浄した。脱イオン水で最終洗浄した。パネルを空気乾燥し、一晩静置した。コーティング物を、試験に又は例えば(MIL−PRF−23377)エポキシプライマーなどの最終的な有機物コーティングによる次のコーティング工程に供した。
<Example 7>
Using the compositions of Examples 1, 2 and 3, an aluminum alloy (2024-T3) panel was coated by the following procedure. The method included cleaning a 5 inch × 3 inch × 0.030 inch panel (2024-T3) with Turco 425 for 15 minutes at 60 ° C. Backwashing was performed in cascade with warm tap water. Immediately after, the test piece was immersed in TurcoSmut Go for 5 minutes. Backwash was performed in a cascade manner with room temperature tap water. Immediately afterwards, the panel was immersed in the compositions of Examples 1, 2 and 3 at 21.1 to 26.7 ° C. for 5 minutes. Backwash was performed in a cascade manner with room temperature tap water. Final wash with deionized water. The panel was air dried and allowed to stand overnight. The coating was subjected to the next coating step for testing or with a final organic coating such as, for example, (MIL-PRF-23377) epoxy primer.

<実施例8>
試験板を、実施例7で示す方法で洗浄し、コーティングし、更に垂直から6つの傾斜度で中性塩霧(ASTM B 117)した。塩霧の3週(21日)後におけるコーティング性能を図1から6に示す。対照コーティングとして、トリアゾール無添加の実施例1、2及び3の組成物を調製した。図1から6(写真)から明白なように、腐食防止剤の添加により、異なる組成を有するコーティングにおいて好適な耐食性を示す結果が得られた。
<Example 8>
The test plate was washed and coated as described in Example 7, and then neutral salt mist (ASTM B 117) with 6 gradients from vertical. The coating performance after 3 weeks (21 days) of salt fog is shown in FIGS. As a control coating, the compositions of Examples 1, 2, and 3 without triazole were prepared. As is apparent from FIGS. 1 to 6 (photos), the addition of corrosion inhibitors resulted in favorable corrosion resistance in coatings having different compositions.

ピッチング防止剤又は腐食防止剤は、トリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズアゾール、ベンゾキサゾール及び任意の比率によるこれらの防止剤の混合物からなる群から選択される水溶性化合物である。好ましい腐食防止剤又はピッチング防止化合物としては、最高12個の炭素原子を含んでなるトリアゾール類(アルキル及び好ましくはアリールトリアゾールなど)が挙げられる。アリールトリアゾールは6から10個の炭素原子を含み(例えばベンゾトリアゾール及びトリルトリアゾールなどの化合物)、またアルキルトリアゾールは最高6個の炭素原子を含む(例えばメチル又はエチルトリアゾール)。ベンゾトリアゾールのようなトリアゾールは、商品名COBRATECとして市販されている。抗腐食防止剤は、腐食を阻害するのに十分な有効量、好ましくは1Lあたり約0.001〜4.0g、より好ましくは約0.25〜2.0g又は0.25〜1.0gの量で溶液中に溶解させる。他の有用なトリアゾールとしては、水溶性ヒドロキシベンゾトリアゾール、例えばハイドロキシ4−アルキルベンゾトリアゾール誘導体、ハイドロキシ−6−ベンゾトリアゾール、ハイドロキシ−5−クロロベンゾトリアゾール、ハイドロキシ6−カルボキシベンゾトリアゾール、ハイドロキシ−5−アルキルベンゾトリアゾールなどが挙げられる。   The pitting inhibitor or corrosion inhibitor is a water soluble compound selected from the group consisting of triazoles, benzimidazoles, benzazoles, benzoxazoles and mixtures of these inhibitors in any proportion. Preferred corrosion inhibitors or anti-pitting compounds include triazoles (such as alkyl and preferably aryl triazoles) comprising up to 12 carbon atoms. Aryl triazoles contain 6 to 10 carbon atoms (eg compounds such as benzotriazole and tolyltriazole) and alkyltriazoles contain up to 6 carbon atoms (eg methyl or ethyl triazole). Triazoles such as benzotriazole are commercially available under the trade name COBRATEC. The anti-corrosion inhibitor is an effective amount sufficient to inhibit corrosion, preferably about 0.001-4.0 g per liter, more preferably about 0.25-2.0 g or 0.25-1.0 g. Dissolve in solution by volume. Other useful triazoles include water-soluble hydroxybenzotriazoles such as hydroxy 4-alkylbenzotriazole derivatives, hydroxy-6-benzotriazole, hydroxy-5-chlorobenzotriazole, hydroxy 6-carboxybenzotriazole, hydroxy-5-alkyl. Examples include benzotriazole.

酸性水溶液に添加する安定化剤としてのカルボン酸化合物としては、アジピン酸、クエン酸、酢酸、シトラコン酸、フマル酸、グルタル酸、酒石酸又はエチレンジアミン四酢酸などの水溶性カルボン酸、並びにその塩をはじめとする、水溶性酸及び/又はカルボン酸塩が挙げられる(但しカルボキシル基上の炭化水素鎖が化合物の溶解性を低下させる程の顕著な数の炭素原子を含まない)。塩及び/又は酸のうちの2つ以上の組み合わせを採用することで、特異的なpHへの調節が可能となる。例えば、1Lあたり少なくとも0.001〜1.0モルの濃度の蟻酸カリウム又はクエン酸塩のような低分子の酸及び/又は塩を用いる。これらの化合物は、全ての安定化剤に関して良好である。最初の溶液調製から4日後に蟻酸カリウムを1Lあたり約0.01モル添加して調製した酸性溶液では、特に良好な結果が得られた。安定化剤がヒドロキシ基とカルボキシル基を含んでなるカルボン酸化合物(例えばクエン酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸、グルタル酸及びそれらの塩のような化合物)である場合、良好な結果が得られる。   Examples of the carboxylic acid compound as a stabilizer added to the acidic aqueous solution include water-soluble carboxylic acids such as adipic acid, citric acid, acetic acid, citraconic acid, fumaric acid, glutaric acid, tartaric acid or ethylenediaminetetraacetic acid, and salts thereof. Water-soluble acids and / or carboxylates (wherein the hydrocarbon chain on the carboxyl group does not contain a significant number of carbon atoms so as to reduce the solubility of the compound). By employing a combination of two or more of salts and / or acids, a specific pH can be adjusted. For example, low molecular acids and / or salts such as potassium formate or citrate at a concentration of at least 0.001 to 1.0 mole per liter are used. These compounds are good for all stabilizers. Particularly good results were obtained with an acidic solution prepared by adding about 0.01 mol of potassium formate per liter 4 days after the initial solution preparation. Good results are obtained when the stabilizer is a carboxylic acid compound comprising a hydroxy group and a carboxyl group (for example compounds such as citric acid, glycolic acid, lactic acid, gluconic acid, glutaric acid and their salts). .

安定化剤としてのカルボン酸化合物に加えて、ポリヒドロキシ化合物を、微量であるが有効な量(1Lあたり約0.001〜2.0モル、好ましくは0.01〜2.0モル又は0.01〜1.0モルの量)で、安定化剤として使用してもよい。該化合物としては、三水素の化合物(例えばグリセロール)、並びに二水素含有エーテルアルコール類(例えばグリコールエーテル類(アルキレングリコールエーテルなど(例えばメチレングリコールエーテル、プロピレングリコールエーテル、トリプロピレングリコールエーテル、ジエチレングリコールエーテル)))が挙げられる。他のグリコール(低分子化合物(例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、シクロヘキサノール)類、並びに水溶性ポリ(オキシアルキレングリコール)(例えばポリ−オキシエチレン又はポリ−オキシプロピレングリコール(約1000以下の低分子量を有する))を、コーティングバス中又は酸性溶液中における固体の安定性及び分散性を向上させるために使用してもよい。他の周知の二水素及び三水素の脂肪族アルコールとしては、水溶性低級アルカノール(例えば最高12個の炭素原子を含んでなる二水素及び三水素含有アルカノール類)が挙げられる。この種類の二水素及び三水素の低級アルカノールとしては、アルキレン基に最高10個の炭素原子が含まれるグリコール(例えばトリメチレングリコール)、並びに、ポリグリコール(例えばジエチレングリコール、メチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール及び他のポリアルキレングリコールであって、アルキレンラジカルが2〜8個の炭素原子、好ましくは2〜4まで炭素原子を含む)が挙げられる。カルボン酸及びポリヒドロキシ系の安定化剤の組み合わせ又は混合物は、いかなる比率で酸性溶液に用いてもよい。   In addition to the carboxylic acid compound as a stabilizer, the polyhydroxy compound is present in a minor but effective amount (approximately 0.001 to 2.0 moles, preferably 0.01 to 2.0 moles or 0.1 mole per liter). 01-1.0 mol) may be used as a stabilizer. Examples of the compound include trihydrogen compounds (for example, glycerol) and dihydrogen-containing ether alcohols (for example, glycol ethers (alkylene glycol ethers and the like (for example, methylene glycol ether, propylene glycol ether, tripropylene glycol ether, diethylene glycol ether)). ). Other glycols (low molecular weight compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, cyclohexanol), as well as water soluble poly (oxyalkylene glycols) such as poly-oxyethylene or poly-oxypropylene glycol (less than about 1000 low Having a molecular weight))) may be used to improve the stability and dispersibility of solids in a coating bath or in an acidic solution Other known dihydrogen and trihydrogen aliphatic alcohols include water Lower alkanols, such as dihydrogen and trihydrogen containing alkanols containing up to 12 carbon atoms, which are dialkylene and trihydrogen lower alkanols, which contain up to 10 carbon atoms in the alkylene group. Glycols containing atoms (eg trimethylene glycol) ), And polyglycols (eg, diethylene glycol, methylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, dibutylene glycol, tributylene glycol and other polyalkylene glycols having 2 to 8 alkylene radicals Carbon atoms, preferably from 2 to 4 carbon atoms) The combination or mixture of carboxylic acids and polyhydroxy stabilizers may be used in acidic solutions in any ratio.

酸性水溶液には、ポリヒドロキシ及びカルボン酸系の安定化剤に加えて、微量だが有効な量(溶液1Lあたり0.0〜24g、例えば0.01〜12g)の少なくとも1つのフルオロ金属化合物(ヘキサフルオロチタン酸塩、ヘプタフルオロタンタル酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロケイ酸塩などの化合物)を含めてもよい。   In addition to polyhydroxy and carboxylic acid stabilizers, the acidic aqueous solution contains a trace amount but an effective amount (0.0-24 g, for example 0.01-12 g per liter of solution) of at least one fluorometal compound (hexa Compounds such as fluorotitanate, heptafluorotantalate, tetrafluoroborate and hexafluorosilicate).

本発明の酸性溶液の調製の際、周知の水溶性界面活性剤を、1Lあたり約0〜20g、好ましくは約5.0〜10g又は1.0〜5.0gの量で三価のクロミウム溶液に添加してもよい。界面活性剤を水溶液に添加することにより、液面張力の低下による良好な湿潤性が得られ、それにより金属基質の全面への均一な薄膜形成が可能となる。界面活性剤には、非イオン性、アニオン性及びカチオン性界面活性剤からなる群から選択される少なくとも1つの水溶性化合物が含まれる。公知の水溶性界面活性剤としては、モノカルボキシイミダゾリン、アルキル硫酸ナトリウム塩(DUPONOL(登録商標))、トリデシロキシポリ(アルキルエノキシエタノール)エトキシ化又はプロポキシ化アルキルフェノール(IGEPAL(登録商標))、アルキルスルホンアミド、硫酸アルカリール、パルミチックアルカノールアミド(CENTROL(登録商標))、オクチルフェニルポリエトキシエタノール(TRITON(登録商標))、ソルビタンモノパルミテート(SPAN(登録商標))、ドデシルフェニルポリエチレングリコールエーテル(例えばTERGITROL(登録商標))、アルキルピロリドン、ポリアルコキシ化脂肪酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸及びこれらの混合物が挙げられる。他の公知の水溶性界面活性剤としては、例えばノニルフェノールエトキシレート及び脂肪族アミンを有するエチレンオキシドのアダクトが挙げられる(“Surfactants and Detersive Systems”,by John Wiley et al. in Kirk−Othmer’s Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed.を参照)。   In preparing the acidic solution of the present invention, a known water-soluble surfactant is added in a trivalent chromium solution in an amount of about 0 to 20 g, preferably about 5.0 to 10 g or 1.0 to 5.0 g per liter. You may add to. By adding the surfactant to the aqueous solution, good wettability due to a decrease in the liquid surface tension can be obtained, whereby a uniform thin film can be formed on the entire surface of the metal substrate. Surfactants include at least one water soluble compound selected from the group consisting of nonionic, anionic and cationic surfactants. Known water-soluble surfactants include monocarboxyimidazoline, alkyl sulfate sodium salt (DUPONOL®), tridecyloxypoly (alkylenoxyethanol) ethoxylated or propoxylated alkylphenol (IGEPAL®), alkyl Sulfonamide, alkaryl sulfate, palmitic alkanolamide (CENTROL (registered trademark)), octylphenyl polyethoxyethanol (TRITON (registered trademark)), sorbitan monopalmitate (SPAN (registered trademark)), dodecyl phenyl polyethylene glycol ether ( For example, TERGITROL (registered trademark), alkyl pyrrolidone, polyalkoxylated fatty acid ester, alkylbenzene sulfonic acid, and mixtures thereof. Other known water-soluble surfactants include, for example, ethylene oxide adducts with nonylphenol ethoxylates and aliphatic amines ("Surfactants and Detersive Systems", by John Wiley et al. In Kirk-Othmer's Encyclo) See Chemical Technology, 3rd Ed.).

表面積が広いために浸漬できない場合や、垂直面に噴霧する場合には、表面における水溶液との接触条件を維持するために増粘剤を添加する。使用する増粘剤としては水溶性の無機及び有機増粘剤が公知であり、例えば3価クロム溶液に対して有効量(酸性溶液1リットルあたり0〜10g、好適には0.5〜1.5g)を添加できる。好適な増粘剤の具体例としては、セルロース化合物、例えばヒドロキシプロピルセルロース(クルセル等)、エチルセロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、メチルセルロース及びこれらの混合物が挙げられる。他の好適な水溶性無機増粘剤としては、コロイド状シリカ、ベントナイト等の粘土、でんぷん、アラビアガム、トラガカントゴム、寒天及び種々の組み合わせ等が挙げられる。   When the surface cannot be immersed due to a large surface area or when spraying on a vertical surface, a thickener is added to maintain the contact condition with the aqueous solution on the surface. As the thickener to be used, water-soluble inorganic and organic thickeners are known. For example, an effective amount with respect to a trivalent chromium solution (0 to 10 g per liter of acidic solution, preferably 0.5 to 1. 5 g) can be added. Specific examples of suitable thickeners include cellulose compounds such as hydroxypropylcellulose (such as crucelle), ethyl cellose, hydroxyethylcellulose, hydroxymethylcellulose, methylcellulose and mixtures thereof. Other suitable water soluble inorganic thickeners include colloidal silica, clays such as bentonite, starch, gum arabic, gum tragacanth, agar and various combinations.

通常の方法により金属基質の表面をコーティングした後、前記溶液を浸漬、噴霧又は塗布により適用できる。本発明のTCP溶液は、48.9℃以下の温度、あるいはそれ以上の温度(例えば93.3℃まで)の高温で使用でき、更に最適にはコーティングの耐腐食性を向上させるために浸漬工程で塗布する。溶液への滞留時間は、約23.8℃以上で約1〜60分、好ましくは1.0〜40分又は1.0〜10分である。滞留後、残存溶液を基板から叩き落とすか、又は脱イオン水で十分に洗い流す。良好な性能を発揮させるための、積層した薄膜への追加的な化学的操作は必要ない。水溶液は、浸漬タンクの代替として設計された噴霧タンクから噴霧してもよい。   After coating the surface of the metal substrate by a conventional method, the solution can be applied by dipping, spraying or applying. The TCP solution of the present invention can be used at a high temperature of 48.9 ° C. or lower, or higher (eg, up to 93.3 ° C.), and more optimally, a dipping process to improve the corrosion resistance of the coating. Apply with. The residence time in the solution is about 13.8 minutes or more at about 23.8 ° C. or higher, preferably 1.0 to 40 minutes or 1.0 to 10 minutes. After residence, the remaining solution is tapped off the substrate or washed thoroughly with deionized water. No additional chemical manipulation of the laminated film is necessary to achieve good performance. The aqueous solution may be sprayed from a spray tank designed as an alternative to a dip tank.

本発明は多くの具体的な実施例により記載されているが、下記請求項において特定される本発明の範囲を逸脱することなく、他の変形や修正なすことができることは明らかである。   While the invention has been described in terms of many specific embodiments, it will be apparent that other variations and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.

(写真)トリアゾール防止剤を含まない実施例1の組成物による、化成被膜を有するアルミニウム合金(2024−T3)パネルの腐食の程度を示す。(Photo) Demonstrates the degree of corrosion of an aluminum alloy (2024-T3) panel having a chemical conversion coating with the composition of Example 1 that does not contain a triazole inhibitor. (写真)ベンゾトリアゾール防止剤を含む実施例1の組成物による、化成被膜を有するアルミニウム合金(2024−T3)パネルの腐食の程度を示す。(Photo) Demonstrates the degree of corrosion of an aluminum alloy (2024-T3) panel having a chemical conversion coating with the composition of Example 1 containing a benzotriazole inhibitor. (写真)トリアゾール防止剤を含まない実施例2の組成物による、化成被膜を有するアルミニウム合金(2024−T3)パネルの腐食の程度を示す。(Photo) Degree of corrosion of an aluminum alloy (2024-T3) panel having a chemical conversion coating with the composition of Example 2 that does not contain a triazole inhibitor. (写真)ベンゾトリアゾール防止剤を含む実施例2の組成物による、化成被膜を有するアルミニウム合金(2024−T3)パネルの腐食の程度を示す。(Photo) Demonstrates the degree of corrosion of an aluminum alloy (2024-T3) panel having a chemical conversion coating with the composition of Example 2 containing a benzotriazole inhibitor. (写真)トリアゾール防止剤を含まない実施例3の組成物による、化成被膜を有するアルミニウム合金(2024−T3)パネルの腐食の程度を示す。(Photo) Demonstrates the degree of corrosion of an aluminum alloy (2024-T3) panel having a chemical conversion coating with the composition of Example 3 that does not contain a triazole inhibitor. (写真)ベンゾトリアゾール防止剤を含む実施例3の組成物による、化成被膜を有するアルミニウム合金(2024−T3)パネルの腐食の程度を示す。(Photo) Demonstrates the degree of corrosion of an aluminum alloy (2024-T3) panel having a chemical conversion coating with the composition of Example 3 containing a benzotriazole inhibitor.

Claims (40)

金属の腐食保護及び接着結合を改善するための金属基質のコーティング方法であって、金属基質を有効量のpH約1.0〜5.5の酸性水溶液で処理することを含み、前記酸性水溶液が、溶液1Lあたり、約0.01〜100gの少なくとも1つの三価のクロム化合物、約0.01〜24gの少なくとも1つのフルオロジルコニウム酸塩、有効量の、トリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズアゾール及びベンゾキサゾールからなる群から選択される少なくとも1つの水溶性腐食防止剤、約0.0〜100gの二価の亜鉛化合物、約0.0〜20gの界面活性剤、約0.0〜20gの増粘剤、並びに有効量の、ポリヒドロキシ化合物、カルボン酸化合物及びポリヒドロキシ化合物及びカルボン酸化合物の混合物からなる群から選択される安定化剤を含んでなる方法。   A method of coating a metal substrate for improving corrosion protection and adhesive bonding of a metal comprising treating the metal substrate with an effective amount of an acidic aqueous solution having a pH of about 1.0 to 5.5, wherein the acidic aqueous solution comprises: About 0.01-100 g of at least one trivalent chromium compound, about 0.01-24 g of at least one fluorozirconate, effective amount of triazole, benzimidazole, benzazole and benzoxa per liter of solution. At least one water-soluble corrosion inhibitor selected from the group consisting of sols, about 0.0-100 g of a divalent zinc compound, about 0.0-20 g of a surfactant, about 0.0-20 g of thickening; And a safe amount selected from the group consisting of an effective amount of a polyhydroxy compound, a carboxylic acid compound and a mixture of a polyhydroxy compound and a carboxylic acid compound. The method comprising the agent. 前記金属基質がその表面に金属プレコーティングを有する、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the metal substrate has a metal pre-coating on its surface. 前記金属プレコーティングを有する基質が陽極酸化アルミニウムである、請求項2記載の方法。   The method of claim 2, wherein the substrate having the metal pre-coating is anodized aluminum. 前記金属プレコーティングを有する基質がリン酸塩コーティングである、請求項2記載の方法。   The method of claim 2, wherein the substrate having the metal pre-coating is a phosphate coating. 前記金属基質がアルミニウム合金である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the metal substrate is an aluminum alloy. 前記金属基質が鉄合金である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the metal substrate is an iron alloy. 前記カルボン酸化合物がヒドロキシカルボン酸化合物であり、前記腐食防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the carboxylic acid compound is a hydroxycarboxylic acid compound and the corrosion inhibitor is benzotriazole. 前記ヒドロキシカルボン酸化合物がクエン酸及びその水溶性塩である、請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is citric acid and a water-soluble salt thereof. 前記ヒドロキシカルボン酸化合物がグリコール酸及びその水溶性塩である、請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is glycolic acid and a water-soluble salt thereof. 前記ヒドロキシカルボン酸化合物がグルコン酸及びその水溶性塩である、請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is gluconic acid and a water-soluble salt thereof. 前記カルボン酸化合物が蟻酸及びその水溶性塩であり、前記腐食防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the carboxylic acid compound is formic acid and a water-soluble salt thereof, and the corrosion inhibitor is benzotriazole. 前記カルボン酸化合物がプロピオン酸及びその水溶性塩である、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the carboxylic acid compound is propionic acid and a water-soluble salt thereof. 前記酸性水溶液がカルボン酸化合物を、1Lあたり約0.001〜1.0モル含み、前記防止剤がトリアゾールである、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the acidic aqueous solution contains about 0.001 to 1.0 mol of carboxylic acid compound per liter, and the inhibitor is triazole. 酸性水溶液が、安定化剤を1Lあたり約0.001〜2.0モル含み、トリアゾールを1Lあたり0.025〜4.0g含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the acidic aqueous solution comprises about 0.001 to 2.0 moles of stabilizer per liter and 0.025 to 4.0 grams of triazole per liter. 前記安定化剤がグリセロールであり、トリアゾール防止剤がベンゾトリアゾールとトリルトリアゾールの混合物である、請求項14記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the stabilizer is glycerol and the triazole inhibitor is a mixture of benzotriazole and tolyltriazole. 前記安定化剤が1分子あたり複数の官能性カルボキシル基を有するカルボン酸化合物である、請求項14記載の方法。   The method according to claim 14, wherein the stabilizer is a carboxylic acid compound having a plurality of functional carboxyl groups per molecule. 金属の腐食保護及び接着結合を改善するための金属基質のコーティング用組成物であって、pHが約1.0〜5.5で、溶液1Lあたり、約0.01〜100gの少なくとも1つの三価のクロム化合物を含む酸性水溶液、約0.01〜24gの少なくとも1つのフルオロジルコニウム酸塩、有効量の、トリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズアゾール及びベンゾキサゾールからなる群から選択される少なくとも1つの水溶性腐食防止剤、約0.0〜20gの二価の亜鉛化合物、約0.0〜20gの界面活性剤、約0.0〜20gの増粘剤、並びに有効量の、ポリヒドロキシ化合物、カルボン酸化合物及びポリヒドロキシ化合物及びカルボン酸化合物の混合物からなる群から選択される安定化剤を含んでなる組成物。   A metal substrate coating composition for improving corrosion protection and adhesive bonding of metals, having a pH of about 1.0 to 5.5 and at least one of about 0.01 to 100 g per liter of solution. An acidic aqueous solution containing a divalent chromium compound, about 0.01 to 24 g of at least one fluorozirconate, an effective amount of at least one water-soluble substance selected from the group consisting of triazole, benzimidazole, benzazole and benzoxazole. Corrosion inhibitor, about 0.0-20 g divalent zinc compound, about 0.0-20 g surfactant, about 0.0-20 g thickener, and an effective amount of polyhydroxy compound, carvone A composition comprising a stabilizer selected from the group consisting of acid compounds and mixtures of polyhydroxy compounds and carboxylic acid compounds. 前記安定化剤が1分子あたり複数の官能性カルボキシル基を有するカルボン酸化合物である、請求項17記載の組成物。   The composition according to claim 17, wherein the stabilizer is a carboxylic acid compound having a plurality of functional carboxyl groups per molecule. 前記カルボン酸化合物がオキシカルボン酸及びその水溶性塩である、請求項17記載の組成物。   The composition according to claim 17, wherein the carboxylic acid compound is an oxycarboxylic acid and a water-soluble salt thereof. 前記ヒドロキシカルボン酸化合物がクエン酸及びその水溶性塩である、請求項19記載の組成物。   The composition according to claim 19, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is citric acid and a water-soluble salt thereof. 前記ヒドロキシカルボン酸化合物がグリコール酸及びその水溶性塩である、請求項19記載の組成物。   The composition according to claim 19, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is glycolic acid and a water-soluble salt thereof. 前記ヒドロキシカルボン酸化合物が乳酸及びその水溶性塩である、請求項19記載の組成物。   The composition according to claim 19, wherein the hydroxycarboxylic acid compound is lactic acid and a water-soluble salt thereof. 前記カルボン酸化合物が蟻酸及びその水溶性塩であり、前記防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項17記載の組成物。   The composition according to claim 17, wherein the carboxylic acid compound is formic acid and a water-soluble salt thereof, and the inhibitor is benzotriazole. 前記カルボン酸化合物がプロピオン酸及びその水溶性塩である、請求項17記載の組成物。   The composition according to claim 17, wherein the carboxylic acid compound is propionic acid and a water-soluble salt thereof. 前記ポリヒドロキシ化合物がグリセロールであり、前記カルボン酸化合物が低分子カルボン酸又はその水溶性塩であり、前記防止剤がトリアゾールである、請求項17記載の組成物。   The composition according to claim 17, wherein the polyhydroxy compound is glycerol, the carboxylic acid compound is a low-molecular carboxylic acid or a water-soluble salt thereof, and the inhibitor is triazole. 前記安定化剤が低分子カルボン酸とポリヒドロキシ化合物の混合物である、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the stabilizer is a mixture of a low molecular carboxylic acid and a polyhydroxy compound. 前記安定化剤が低分子ポリヒドロキシ化合物であり、前記防止剤がメルカプトベンズイミダゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the stabilizer is a low molecular weight polyhydroxy compound and the inhibitor is mercaptobenzimidazole. 前記ポリヒドロキシ化合物がグリセロールであり、前記防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the polyhydroxy compound is glycerol and the inhibitor is benzotriazole. 前記亜鉛化合物が水溶性亜鉛塩であり約0.5〜2.0gの量で酸性水溶液に存在し、前記防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the zinc compound is a water-soluble zinc salt and is present in an acidic aqueous solution in an amount of about 0.5-2.0 g and the inhibitor is benzotriazole. 少なくとも1つの前記ポリヒドロキシ化合物がグリセロールであり、前記防止剤がトリアゾールの混合物である、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the at least one polyhydroxy compound is glycerol and the inhibitor is a mixture of triazoles. 前記ポリヒドロキシ化合物がポリアルキレングリコールであり、前記防止剤がベンズイミダゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the polyhydroxy compound is a polyalkylene glycol and the inhibitor is benzimidazole. pH範囲が約2.5〜4.5であり、溶液1Lあたり、前記三価のクロム化合物が約0.01〜22g、ヘキサフルオロジルコン酸塩である前記フルオロジルコニウム酸塩が約1.0〜12g、前記安定化剤が約0.001〜1.0モル、及びトリアゾールである前記防止剤が約0.001〜4.0g含まれる、請求項17記載の組成物。   The pH range is about 2.5 to 4.5, the trivalent chromium compound is about 0.01 to 22 g per liter of the solution, and the fluorozirconate that is hexafluorozirconate is about 1.0 to about 18. The composition of claim 17, comprising 12 g, about 0.001 to 1.0 mole of the stabilizer, and about 0.001 to 4.0 g of the inhibitor that is a triazole. 前記安定化剤が低分子カルボン酸又はその水溶性塩であり、トリアゾールがトリルトリアゾールである、請求項32記載の組成物。   33. The composition of claim 32, wherein the stabilizer is a low molecular carboxylic acid or a water soluble salt thereof and the triazole is tolyltriazole. 前記安定化剤がポリヒドロキシ化合物であり、前記腐食防止剤がメルカプトベンズアゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the stabilizer is a polyhydroxy compound and the corrosion inhibitor is mercaptobenzazole. 前記亜鉛化合物が約0.001〜10gで含まれ、前記腐食防止剤がベンズアゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the zinc compound is included at about 0.001-10 g and the corrosion inhibitor is benzazole. 増粘剤及び/又は界面活性剤が約1.0〜5.0gで含まれ、腐食防止剤がメルカプトベンゾオキサゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the thickener and / or surfactant is included at about 1.0-5.0 g and the corrosion inhibitor is mercaptobenzoxazole. 前記亜鉛化合物が溶液1Lあたり約0.5〜2.0gの量で水溶液に含まれ、前記腐食防止剤がメルカプトベンズアゾールである、請求項17記載の組成物。   18. The composition of claim 17, wherein the zinc compound is included in the aqueous solution in an amount of about 0.5-2.0 grams per liter of solution and the corrosion inhibitor is mercaptobenzazole. 前記酸性水溶液が、フルオロチタン酸、フルオロタンタル酸塩、フルオロホウ酸塩、フルオロケイ酸塩及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つのフルオロ金属化合物を1Lあたり約0.01〜12gで含み、前記腐食防止剤が腐食防止剤の混合物である、請求項17記載の組成物。   The acidic aqueous solution includes at least one fluorometal compound selected from the group consisting of fluorotitanic acid, fluorotantalate, fluoroborate, fluorosilicate and mixtures thereof at about 0.01-12 g per liter. 18. The composition of claim 17, wherein the corrosion inhibitor is a mixture of corrosion inhibitors. 前記フルオロ金属化合物がテトラフルオロホウ酸塩であり、前記フルオロジルコニウム酸塩がヘキサフルオロジルコン酸塩であり、前記防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項38記載の組成物。   40. The composition of claim 38, wherein the fluorometal compound is tetrafluoroborate, the fluorozirconate is hexafluorozirconate, and the inhibitor is benzotriazole. 前記フルオロ金属化合物がヘキサフルオロケイ酸塩であり、前記フルオロジルコニウム酸塩がヘキサフルオロジルコン酸塩であり、前記防止剤がトリルトリアゾールである、請求項38記載の組成物。   39. The composition of claim 38, wherein the fluorometal compound is hexafluorosilicate, the fluorozirconate is hexafluorozirconate, and the inhibitor is tolyltriazole.
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