JP2010511135A - ねじ込み連結部用のナノ複合コーティング - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、各々がここに引用することにより本発明の内容となる、2006年12月1日に出願された潤滑性および腐食耐性のためのナノ複合コーティング(Nanocomposite Coatings for Lubrication and Corrosion Resistance)の名称の米国特許暫定出願第60/872615号、2007年4月27日に出願された潤滑性および腐食耐性のための重合体コーティング(Polymer Coating for Lubricating and Corrosion Resistance)の名称の米国特許暫定出願第60/914699号、および2007年5月29日に出願された潤滑性および腐食耐性のためのコーティング(Coatings for Lubrication and Corrosion Resistance)の名称の米国特許暫定出願第60/940690号の優先権を35U.S.C.§119(e)の下で主張する。
本発明の態様は、特にねじ込み連結部用の、コーティングシステムに関し、そして、1つの態様では、腐食耐性のためのナノ複合コーティングに関する。
油田では、油または気体を地下貯蔵所またはプールから抜き出すために金属製パイプを使用することが常套的方法である。この抜き出し技術は一般的に、地中の油井のボーリング、並びに油井に対して構造的安定性を与えそしてそれが壊れるのを防止するためのケーシングと称する比較的大きい直径の金属製パイプを有する油井の内部枠を必要とする。従って、油井の必要な深度に達したら、気体状または液体の炭化水素を地表へポンプで汲み上げるためにチュービングと称する比較的小さい直径の金属製パイプの紐が油井の中に置かれる。チュービングを形成するパイプは抜き出しに必要な深度に達するのに充分な定められた長さの紐の中で連結される。ケーシングおよびチュービングの両方の一続き(string)はパイプ部分から構成され、それらはねじ込み連結部を用いて一緒に連結される。
人間を安全性における危険にさらす。
この開示の態様はねじ込み継手を提供する。1つの態様では、ねじ込み継手はピン部品および箱部品を含んでなり、ピン部品は箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する。ねじ込み継手は、ピンおよび箱部品の少なくとも1つの少なくとも一部の上に沈着される第一のコーティング組成物もさらに含んでなる。1つの態様では、第一のコーティング組成物は
重合体、
重合体用弗素含有改質剤、
少なくとも1種の抗腐食添加剤、および
約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する少なくとも1種の金属酸化物を含んでなる。
重合体、
重合体内に分散された固体潤滑剤、
金属酸化物、および
溶媒
を含んでなる。
エポキシ類(epoxies)およびポリイミド類よりなる群から選択される重合体、
約0.5〜15重量%のペルフルオロポリエーテル、
約5〜15重量%のオルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の抗腐食化合物、並びに
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
重合体、
約0.5〜15重量%の重合体用弗素含有改質剤、
約5〜15重量%の、Zn、Ca、Mg、Sr、Al、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも1種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
重合体、
約0.5〜15重量%の重合体用弗素含有改質剤、
約5〜15重量%のZn、Ca、Mg、Sr、Al、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも1種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有し、ピンまたは箱部品の少なくとも1つの表面がサンドブラストされている、ピン部品および箱部品;
エポキシ、
約0.5〜15重量%のペルフルオロポリエーテル、
約5〜15重量%の、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の抗腐食化合物、および
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部はエポキシから構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、ピン部品のねじ部分上に置かれる第一のコーティング組成物;並びに
約4〜16重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
約8〜24重量%の反応性エポキシ、
約1〜6重量%の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、箱部品のねじ部分上に置かれる第二のコーティング組成物
を含んでなる。
この開示の態様は、ねじ込み連結部の保護のための、コーティングシステムおよび製造方法を開示する。ある種の態様では、コーティングシステムは少なくとも腐食耐性を与えるためのねじ込み連結部の表面の少なくとも1つの少なくとも一部への沈着のために構成される第一のコーティングを少なくとも含んでなる。場合により、第一のコーティングは潤滑性も与えうる。別の態様では、コーティングシステムは第一のコーティングを潤滑性を与えるためのねじ込み連結部の表面の少なくとも1つの少なくとも一部への沈着のために構成される第二のコーティングと組み合わせて含んでなる。特に、コーティングは鋼パイプねじ込み連結部の如き用途に適しており、そこでは組み立て工程中に摩擦により引き起こされる極端に高い負荷および高い局部的温度が存在する。ねじ切り鋼パイプに関するさらなる詳細は「チューブ用のねじ込み継手(Threaded Join for Tubes)」の名称の米国特許第6,921,110号、「表面処理されたねじ切りパイプ(Threaded Pipe with Surface Treatment)」
の名称の米国特許第6,971,681号、「高および低摩擦性コーティングを有するねじ込み連結部(Threaded Connections With High and Low Friction Coatings)」の名称の国際特許出願番号国際公開第2007/063079号に見出すことができる。
なくとも一部上に置かれる。
ができる。他の態様では、非−反応性のフルオロ−化合物を使用してこの目的を達成することができる。
HDPE)、グラファイト、およびMoS2を包含するが、それらに限定されない。具体的な調合物は以下の実施例で論じられる。ある種の態様では、第一のコーティング組成物の合計重量を基準として、約3〜30重量%の固体潤滑剤をコーティング組成物中で使用できる。
1μmの寸法を有するZnOを含んでなる。TE67は約77.4重量%のL20エポキシ樹脂、約3.1重量%のHDPEおよび0.9重量%の固体状態潤滑剤としてのFluorolink(R) D10H、約6.2重量%のHeucophos(R) ZCP、および約12.4重量%の約50nmの平均直径を有するZnOを含んでなる。全ての百分率は組成物の合計重量を基準とする。
約4〜16重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
約8〜24重量%の反応性エポキシ、
約1〜6重量%の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなる。
る時に腐食がどのように進行するかを検討するために、引っ掻き傷もコーティング中に加えられた。
ポリイミドマトリックスを4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン(BAPPS)およびピロメリト酸二無水物(PMDA)共単量体から溶媒としてのN−メチルピロリドン(NMP)中の重付加反応により製造した。この単量体組成物はフェノキシおよびフェニルスルホン基から起因してわずかに有極性であり、それは接着性に関して有利である。この組成物はさらに必要に応じてマトリックス物質を多量の無機ナノ粒子および潤滑剤粒子を分散させる。さらに、ヒドロキシル基を含有するペルフルオロポリエーテル(Fluorolink(R) D10H、ソルベイ・ソレキシス)を共−単量体として反応混合物に加えた。生じた中間生成物は懸垂ペルフルオロポリエーテル側鎖基を有するポリアミック・アシド(polyamic acid)構造であった。
クロスカットテープ試験−グラファイト/ポリイミド組成物
クロスカットテープ試験を使用してASTM D3359−02である「テープ試験により接着性を測定するための標準試験方法(Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test)」に従いコーティングの接着性を同定した。この基準に従い、基質上に置かれたコーティング中で刃の付いた切断器具を用いて斜交陰影切断を行った。引き続き、接着テープを切断表面上に置きそして次に剥離した。コーティングの一部がテープ上に残っている場合には、コーティングの接着性は不充分であると判定される。
ナノ複合体の摩擦および摩耗に対する固体状態潤滑剤および強化剤の影響をDIN 50324に従うピン−オン−ディスク摩擦計試験により試験した。概略試験パラメーターはP=2N、v=10cm/s,v=10cm/s、r=15mm、およびs=1000mであった。コーティングシステムTP9、TP13、TP14、およびTP15を検討し、各々は約1.5gのほぼ等量のD10Hを有していた。とりわけ、TP9試料はSiC強化剤を含まなかった。
0.1−0.2の範囲内の摩擦係数が得られた。測定された摩耗係数は概略k=2.5*10−4mm3/Nmであることが見出された。グラファイトを含有するコーティングに関する低い摩耗耐性はグラファイト固有の軟らかさにより引き起こされることが信じられており、それはコーティングの硬度の低下をもたらす。約1:1の比でのグラファイトおよびSiCの添加(組成物TP14)は摩耗耐性が改良されることを示しており、そして摩擦性能もわずかに改良された。
重要な摩擦学的問題は表面粗さが摩擦性能にどのように影響するかの疑問である。摩擦および摩耗は一般的に同時に起きる工程であるため、摩耗破片は一般的に滑動工程が表面上で起きる時点から始まり発展する。これらの破片は摩擦係数を劇的に増加させそして、その結果として、それらを滑動路から除去することが重要である。この除去は表面粗さの凹み内での破片の収集により行われる。摩耗は表面粗さに依存しており、粗い表面は滑らかな表面より多い摩耗破片を生ずるため、摩耗/摩擦均衡を実質的に最適化する表面粗さの範囲を判定することができる。この影響は最低の摩擦係数を有する表面において見られうる。
第二のタイプの固体状態潤滑剤であるMoS2が加えられているコーティングシステムの態様の摩耗および摩擦性能も検討した。表3は潤滑剤としてMoS2を含有するポリイミドシステムの組成および摩擦実験からの対応する摩耗係数を示す。断らない限り、マトリックス物質はポリイミドを含んでなっていた。
より低い摩擦値を得るために、コーティングに対する重合体をベースとした固体状態潤滑剤の添加を検討した。表4および図9はPTFEおよびPTFE/SiCを用いる選択された実験を示す。
ポリイミドシステムの1つの特徴はそれらの比較的高い硬化温度であり、それはHDPEが重合体状潤滑剤として使用される時には相分離をもたらしうる。このコーティングは合成され(表3に示された組成物、TP36)そしてこのシステムはこの時点までに論じられた組成物の中で最低の摩擦係数を示した(図10)。
種々の固体状態潤滑剤を有するコーティング組成物の摩擦および摩耗性能の比較は図11に示される。選択された固体状態潤滑剤の摩擦性能の検討は、1つの態様では、潤滑剤としてHDPEおよびPTFEを使用することにより最低の摩擦が得られたことを示した(図10)。重合体コーティングが約8.5重量%のD10Hおよび約30重量%の含有量の充填剤も含有するという事実のために、約20重量%より多い固体状態潤滑剤を含んでなる組成物をピン−オン−ディスク試験で使用した。比較的多量の固体は実質的に脆いコーティングをもたらし、それは摩擦実験にかけることができなかった。コーティングに対する硬質充填剤としてのSiCの添加は摩耗耐性を有意に改良した。グラファイトの場合には、SiCの添加は試料の摩擦性能に対する正の影響も示した(図10、図11)。
ポリイミドコーティングの腐食保護性質を検討するために、DIN 50021/ASTM B117に従い、全てのコーティングをSSTに約500時間にわたりかけた。これらの実験は、ポリイミドマトリックスおよび金属基質の間の界面が加水分解に対して非常に敏感性であることを示す。クリーニングされた鋼表面上に直接適用された全てのポリイミドコーティングは約70時間のSST後に離層した。この離層の典型的な例証が図12に示される。
2種の最も有望なコーティングシステムにおいて膨れを分析した後に、コーティング内部の機械的応力が膨れの主要原因であることが推定される。この問題に対する可能な解決法はコーティングの柔軟性すなわち弛緩能力の増加であることが予期される。この仮説は、ガラス転移温度を低下させそしてその結果としてコーティング内部で機械的応力弛緩を引き起こしうるようにするための柔軟性ポリシロキサン単位(ポリジメチルシロキサン、アミノプロピル末端、分子量約900−1000g/モル)を用いるポリイミドマトリックスの改質により検討された。図18は約300時間のSST後のこのポリシロキサン改良マトリックス(TP65)のコーティングを示す。
性を示した。
一面で、ポリイミドをベースとしたコーティングシステムは、以下の表における概観で示されているように、有望な摩擦学的性質を示す:
エポキシドシステム用の重合体マトリックスは積層樹脂「L20」をベースとし、それはオリゴマー状ビスフェノール−A−エピクロロヒドリン樹脂よりなる。このシステム用の硬化剤として、イソホロンジアミンが使用された。そのような樹脂に関する典型的な用途はグラスファイバー強化製品である。樹脂が低い粘度を有し、それが比較的高い濃度においてさえ無機充填剤の分散を可能にするはずであるという事実のために、この物質は選択された。エポキシド樹脂は実質的にいずれの有極性表面に対しても優れた接着性を示し、そして、その結果として、ポリイミドマトリックスをベースとしたコーティングシステムに対して改良された固有の腐食保護能力を与えるはずである。この観点から、摩擦学的並びに腐食試験においてプライマーをさらに使用せずに最初の実験が行われた。そのように構成されると、エポキシをベースとしたコーティングシステムはポリイミドシステムと比べて改良された腐食保護を得るためのさらなる選択肢を与えることが予期される。
図19および表5はグラファイトを含有するエポキシをベースとしたコーティング組成物に対して行われた選択された実験を示す。
エポキシシステム中の固体状態潤滑剤としてのMoS2も評価した。表6および図20は固体状態潤滑剤としてMoS2を含有するエポキシをベースとしたコーティングの同定の結果を示す:
検討した第三の固体状態潤滑剤は重合体状HDPEであった。HDPEはエポキシ樹脂に関して要求される低い硬化温度のためにエポキシ樹脂中で使用できる(表7、図21)。
図22は種々の潤滑剤を有するエポキシをベースとしたコーティングシステムの摩擦学的同定をまとめている。
HDPE含有エポキシコーティングシステムの優れた摩擦学的性能のために、腐食評価を行った。上記の有望な結果および有極性表面に対するエポキシシステムの予期される良好な接着性のために、コーティングをプライマーなしでクリーニングされた鋼表面上に適用した。組成物TE13(未充填のエポキシ/HDPEコーティング)のSSTの結果を
図23に示す。
抗腐食性および接着用添加剤の影響を個別に評価するために選択された実験を行った。実施例15では、試験された抗腐食添加剤はタルクであるMicrotalc(R) AT1(ノルウェージアン・タルク・ドイッチュランド(Norwegian Talc Deutschland)GmbH)、酸化亜鉛であるHeucophos(R) ZCP(オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物)、Heucophos(R) ZAM(オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物)、およびHeucorin(R) RZ(5−ニトロイソフタル酸亜鉛)であった。エポキシを以上で論じた通りにして製造しそして抗腐食化合物と混合した。コーティング組成物を引き続き以上で論じたクリーニング工程2に従いクリーニングされた鋼表面上に噴霧コーティングしそして硬化した。表8は試験した組成物を示す。
エポキシマトリックスをHDPE潤滑剤およびZnO接着用添加剤と共に含んでなるコーティングであるコーティング組成物TE44を試験した。1つの態様では、エポキシはエポキシ樹脂L20および硬化剤EPH161(R & G GmbH)を含んでなっていた。樹脂および硬化剤を約100:29容量比で混合して約25gの合計エポキシ質量を与えた。このエポキシ混合物に約4gのZnOおよび約4gのHDPEを加えた。組成物を混合してZnOおよびHDPEを重合体マトリックス内に実質的に均一に分散させた。コーティング組成物を引き続き上記の2種の工程に従いクリーニングされた鋼表面上に噴霧コーティングしそして硬化した。1つの態様では、硬化は製造業者の指示に従い約24時間にわたりほぼ室温において行うことができ、その後に約15時間にわたり約60℃の最低温度においてアニーリングした。別の態様では、コーティングを約150℃までの温度においてアニーリングすることができる。
実施例17の組成物をさらに改質してコーティング性能を改良する。ある種の態様では、Fluorolink D10Hを含んでなる反応性フルオロ重合体およびHeucophos(R) ZCPを含んでなる別の腐食抑制剤をコーティング組成物に加えた。コーティング組成物を以上で論じられたクリーニング工程3に従いクリーニングされた鋼表面上に噴霧コーティングしそして硬化した。試験した組成物中の各成分の割合を表9に概略表示する。
図32Aおよび32Bは組成物TE64(図32A)およびTE67(図32B)で部分的にコーティングされたねじ込み連結部に対して行われた塩噴霧試験の結果を示す。それぞれのねじ込み連結部の左手側はコーティングされたが、右手側はされなかった。それぞれの連結部を約500時間にわたりSSTにかけた。図32A、32Bに示されているように、それぞれのねじ込み連結部の左手側は腐食が実質的になかったが、それぞれのねじ込み連結部の右手側は有意な腐食を示す。
コーティングの摩擦および摩擦学的性質を評価するために、良好な腐食耐性を示したコーティングシステムTE64およびTE67を金属−対−金属シールおよびトルク肩並びに約3.5インチの外径を有する「高級連結部」として知られる市販のねじ込み連結部(TenarisBlue(R)、テナリス(Tenaris)、アルゼンチン)に適用した。
エポキシ、反応性フルオロ重合体(D10H)、腐食抑制剤(Heucophos(R)
ZCP)、およびZnOのナノ粒子をベースとした腐食耐性コーティングシステムを検討した。これらのコーティングシステムは固体状態潤滑剤を含有しなかった。検討したコーティング組成物を以下の表11に詳述する:
Claims (71)
- ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する、ピン部品および箱部品;
エポキシ類およびポリイミド類よりなる群から選択される重合体、
約0.5〜15重量%のペルフルオロポリエーテル、
約5〜15重量%の、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の抗腐食化合物、並びに
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなる、ピンおよび箱部品の少なくとも1つのねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物、
ここで、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、
を含んでなる、ねじ込み継手。 - ペルフルオロポリエーテルが重合体と化学的に反応して重合体およびペルフルオロポリエーテルの間の複数の共有結合を生成する、請求項1のねじ込み継手。
- ペルフルオロポリエーテルが重合体と縮合可能である、請求項2のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物が単一層を含んでなる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物が約3〜30重量%の固体潤滑剤をさらに含んでなる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
- 固体潤滑剤が高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、グラファイト、および二硫化モリブデン(MoS2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項5のねじ込み継手。
- 酸化亜鉛の平均直径が約10〜300nmの間の範囲にわたる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物が無機強化剤をさらに含んでなる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
- 無機強化剤が約300nmより小さい平均直径を有する、請求項8のねじ込み継手。
- 強化剤が、第一の組成物の合計重量を基準として、約5〜10重量%の範囲にわたる量で存在する、請求項9のねじ込み継手。
- 強化剤が炭化珪素(SiC)、二酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、および二酸化珪素(SiO2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項10のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物が
約3〜8重量%の亜鉛、
約1〜5重量%の燐酸亜鉛(II)、
約1〜5重量%のカーボンブラック、および
約10〜20重量%のポリジメチルシロキサン
の少なくとも1種をさらに含んでなり、それぞれの量が第一の組成物の合計重量を基準とする、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。 - コーティング組成物の摩耗係数が約2.0e−6mm3/Nmより小さい、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
- コーティング組成物の摩擦係数が約0.03〜0.10の間の範囲にわたる、請求項5のねじ込み継手。
- コーティングがASTM B117に従い試験して約1000時間の露呈まで実質的に腐食を示さない、請求項5のねじ込み継手。
- 乾燥膜潤滑剤を含んでなる第二のコーティング層がピンおよび箱部品の少なくとも1つのねじ部分上に沈着される、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
- 第二のコーティング組成物が
約4〜16重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
約8〜24重量%の反応性エポキシ、
約1〜6重量%の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、請求項16のねじ込み継手。 - 第一および第二のコーティング層の合計厚さが約80μmより薄い、請求項16および17のいずれか一項のコーティング組成物。
- 第一のコーティングが約40μmより薄い厚さを有する、請求項18のコーティング組成物。
- 第二のコーティングが約30μmより薄い厚さを有する、請求項16〜19のいずれか一項のコーティング組成物。
- 第一および第二のコーティングの厚さがほぼ等しい、請求項16〜20のいずれか一項のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物がピン部品上に沈着されそして第二のコーティング組成物が箱部品上に沈着される、請求項16〜21のいずれか一項のねじ込み継手。
- ピンおよび箱部品が金属製である、前記請求項のいずれかのねじ込み継手。
- ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する、ピン部品および箱部品;
重合体、
約0.5〜15重量%の重合体用弗素含有改質剤、
約5〜15重量%の、Zn、Ca、Mg、Sr、Al、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも1種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなる、ピンおよび箱部品の少なくとも1つのねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物、
ここで、第一の組成物の不足分は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、
を含んでなる、ねじ込み継手。 - 重合体がエポキシ類およびポリイミド類よりなる群から選択される、請求項24のねじ込み継手。
- 重合体用改質剤がペルフルオロポリエーテルを含んでなる、請求項24および25のいずれか一項のねじ込み継手。
- ペルフルオロポリエーテルが重合体と化学的に反応して重合体およびペルフルオロポリエーテルの間の複数の共有結合を生成する、請求項26のねじ込み継手。
- ペルフルオロポリエーテルが重合体と縮合可能である、請求項27のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物が単一層を含んでなる、請求項24〜28のいずれか一項のねじ込み継手。
- 無機粒子が約10〜300nmの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛を含んでなる、請求項24〜29のいずれか一項のねじ込み継手。
- コーティング組成物が約3〜30重量%の固体潤滑剤をさらに含んでなる請求項24〜30のいずれか一項のねじ込み継手。
- 固体潤滑剤が高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、グラファイト、および二硫化モリブデン(MoS2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項31のねじ込み継手。
- コーティング組成物が無機強化剤をさらに含んでなる、請求項24〜32のいずれか一項のねじ込み継手。
- 無機強化剤が約300nmより小さい平均直径を有する、請求項33のねじ込み継手。
- 強化剤が、第一の組成物の合計重量を基準として、約5〜10重量%の範囲にわたる量で存在する、請求項34のねじ込み継手。
- 強化剤が炭化珪素(SiC)、二酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、および二酸化珪素(SiO2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項35のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物が
約3〜8重量%の亜鉛、
約1〜5重量%の燐酸亜鉛(II)、
約1〜5重量%のカーボンブラック、および
約10〜20重量%のポリジメチルシロキサン
の少なくとも1種をさらに含んでなり、それぞれの量が第一の組成物の合計重量を基準と
する、請求項24〜36のいずれか一項のねじ込み継手。 - 第一のコーティング組成物の摩耗係数が約2.0e−6mm3/Nmより小さい、請求項24〜37のいずれか一項のねじ込み継手。
- コーティング組成物の摩擦係数が約0.03〜0.10の間の範囲にわたる、請求項31のねじ込み継手。
- コーティングがASTM B117に従い試験して約1000時間の露呈まで実質的に腐食を示さない、請求項31のねじ込み継手。
- 乾燥膜潤滑剤を含んでなる第二のコーティング層がピンおよび箱部品の少なくとも1つのねじ部分上に沈着される、請求項24〜40のいずれか一項のねじ込み継手。
- 第二のコーティング組成物が
約4〜16重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
約8〜24重量%の反応性エポキシ、
約1〜6重量%の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、請求項41のねじ込み継手。 - 第一および第二のコーティングの厚さがほぼ等しい、請求項41および42のいずれか一項のねじ込み継手。
- 第一のコーティング組成物がピン部品上に沈着されそして第二のコーティング組成物が箱部品上に沈着される、請求項41〜43のいずれか一項のねじ込み継手。
- ピンおよび箱部品が金属製である、請求項24〜43のいずれか一項のねじ込み継手。
- ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する、ピン部品および箱部品を用意し;
重合体、
約0.5〜15重量%の重合体用弗素含有改質剤、
約5〜15重量%の、Zn、Ca、Mg、Sr、Al、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも1種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなる第一の組成物であって、第一の組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする第一の組成物を用意し;
乾燥膜潤滑剤を含んでなる第二のコーティング組成物を用意し;そして
第一および第二のコーティングの各々をピンおよび箱部品の少なくとも1つの少なくともねじ部分上に適用する
ことを含んでなる、ねじ込み継手を保護する方法。 - 重合体がエポキシ類およびポリイミド類よりなる群から選択される、請求項46の方法。
- 重合体用改質剤がペルフルオロポリエーテルを含んでなる、請求項46および47のいずれか一項の方法。
- ペルフルオロポリエーテルが重合体と化学的に反応して重合体およびペルフルオロポリエーテルの間の複数の共有結合を生成する、請求項48の方法。
- ペルフルオロポリエーテルが重合体と縮合可能である、請求項49の方法。
- 第一のコーティング組成物が単一層を含んでなる、請求項46〜50のいずれか一項の方法。
- 無機粒子が約10〜300nmの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛を含んでなる、請求項46〜51のいずれか一項の方法。
- 第一のコーティング組成物が約3〜30重量%の固体潤滑剤をさらに含んでなる請求項46〜52のいずれか一項の方法。
- 固体潤滑剤が高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、グラファイト、および二硫化モリブデン(MoS2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項53の方法。
- コーティング組成物が無機強化剤をさらに含んでなる、請求項46〜54のいずれか一項の方法。
- 無機強化剤が約300nmより小さい平均直径を有する、請求項55の方法。
- 強化剤が、第一の組成物の合計重量を基準として、約5〜10重量%の範囲にわたる量で存在する、請求項56の方法。
- 強化剤が炭化珪素(SiC)、二酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、および二酸化珪素(SiO2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項57の方法。
- 第一のコーティング組成物が
約3〜8重量%の亜鉛、
約1〜5重量%の燐酸亜鉛(II)、
約1〜5重量%のカーボンブラック、および
約10〜20重量%のポリジメチルシロキサン
の少なくとも1種をさらに含んでなり、それぞれの量が第一の組成物の合計重量を基準とする、請求項46〜58のいずれか一項の方法。 - 第一のコーティング組成物がピン部品上に沈着されそして第二のコーティング組成物が箱部品上に沈着される、請求項46〜59のいずれか一項の方法。
- 乾燥膜潤滑剤が重合体マトリックスおよび溶媒内に分散された固体潤滑剤を含んでなる、請求項46〜60のいずれか一項の方法。
- 乾燥膜潤滑剤が自己潤滑性膜および金属合金の少なくとも1種を含んでなる、請求項61の方法。
- 第二のコーティング組成物が
約4〜16重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
約8〜24重量%の反応性エポキシ、
約1〜6重量%の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、請求項46〜62のいずれか一項の方法。 - 第一および第二のコーティング組成物の厚さがほぼ等しい、請求項46〜63のいずれか一項の方法。
- 第一および第二のコーティング組成物の少なくとも1つを約150℃より低い温度において硬化することをさらに含んでなる、請求項46〜64のいずれか一項の方法。
- ピンおよび箱部品が金属製である、請求項46〜65のいずれか一項の方法。
- ピンおよび箱部品の表面に対するコーティングの接着性を改良するために該ピンおよび箱部品の少なくとも1つが表面処理にかけられる、請求項46〜66のいずれか一項の方法。
- 表面処理がサンドブラスティング、燐酸塩処理、および銅メッキの少なくとも1つを含んでなる、請求項67の方法。
- ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有し、ピンまたは箱部品の少なくとも1つの表面がサンドブラストされているピン部品および箱部品;
エポキシ、
約0.5〜15重量%のペルフルオロポリエーテル、
約5〜15重量%の、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の抗腐食化合物、および
約10〜15重量%の約10nm〜10μmの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなる第一のコーティング組成物であって、第一のコーティング組成物の残部はエポキシから構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、ピン部品のねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物;並びに
約4〜16重量%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
約8〜24重量%の反応性エポキシ、
約1〜6重量%の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなる第二のコーティング組成物であって、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、箱部品のねじ部分上に沈着される第二のコーティング組成物を含んでなる、ねじ込み継手。 - 第一のコーティング組成物が約3〜30重量%の固体潤滑剤をさらに含んでなる、請求項69のねじ込み継手。
- 固体潤滑剤が高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、グラファイト、および二硫化モリブデン(MoS2)の少なくとも1種を含んでなる、請求項70のねじ込み継手。
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