JP2014504333A - ジルコニウム、銅、及び金属キレート化剤を含有する金属前処理用組成物、並びに金属基材の関連するコーティング - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図4
Description
本出願は、2010年12月7日出願の米国特許仮出願第61/420,509号の優先権を主張するものであり、その全内容が参照されることによって本明細書に組み込まれる。
本発明は、コーティング用組成物全般、特に、金属基材にコーティングする時間が延長された後であっても、塗装密着性を向上させることができるコーティング用組成物に関する。本発明はまた、このコーティング用組成物から得られた皮膜、これらのコーティング処理方法、及びコーティングされた基材にも関する。
A)50ppmから300ppmの前記溶解Zr、
B)0ppmから50ppmの前記添加された溶解Cu、
C)0ppmから100ppmのSiO2、
D)150ppmから2000ppmの全フッ化物、
E)10ppmから100ppmの遊離フッ化物、及び、
F)少なくとも10ppmの前記銅キレート化剤、
を含む金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物が提供される。
a)所望に応じて行ってよい金属基材を洗浄する工程;
b)金属基材に、前述の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物を適用し、それによって金属基材上に前処理皮膜を形成する工程であって;
銅キレート化剤が、金属基材上に付着した前処理皮膜中におけるZrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が1.1以下となるのに十分な量で前記金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物中に存在する、工程;及び、
c)金属前処理コーティングされた金属基材を塗装する工程、
を含む、金属基材への塗装密着性を改善するための方法である。
a)金属基材へ前処理コーティング用ジルコニウム系組成物を適用する前に、金属基材を、銅キレート化剤及び所望に応じて銅を含む前水洗(pre−rinse)と接触させる工程;
b)金属基材に、溶解Zr、フッ化物源、所望に応じて含んでよいケイ素、ホウ素及びイットリウムのうちの1つ以上を含む物質、並びに所望に応じて添加してよい溶解Cuを含む金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物を適用し、それによって金属基材上に前処理皮膜を形成する工程、を含み、
銅キレート化剤は、金属基材上に付着した前処理皮膜中におけるZrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が1.1以下となるように、前処理コーティング用ジルコニウム系組成物によって金属基材上に付着する銅の量を制御するのに十分な量で前水洗(pre−rinse)中に存在する、前処理コーティング用ジルコニウム系組成物による前処理が施された金属基材の塗装密着性を改善するための方法である。
実施例1で用いたジルコニウム系前処理浴は、180百万分率(ppm)のジルコニウム、30ppmの銅、35ppmの遊離フッ化物、400ppmの全フッ化物、42ppmのSiO2を含んでおり;ジルコニウム系前処理浴のpHは、4.2に設定した。自動車製造において通常用いられるものであることから、市販の2つの異なるバッチの冷間圧延鋼(CRS1及びCRS2)を表1に従って処理した。各サンプルについて、ジルコニウム付着量を、1平方メートルあたりのZrのミリグラムとして測定した。
実施例2において、基準となる前処理コーティング用組成物は、ジルコニウム系コーティング浴であり、Zrレベルは180ppm、Cuは30ppm、全フッ化物は400ppm、及び遊離フッ化物は35ppmであり、SiO2のレベルは42ppmであった。試験する前処理コーティング用組成物は、基準浴と同じであるが、さらに、酒石酸として50ppm含むキレート化剤の酒石酸塩を含む。上記表1に記載のように、新品のParco(登録商標)1533で前洗浄し、水洗したCRSを基材とした。基準浴及び試験するジルコニウム系コーティング浴での浸漬時間は、4分間又は10分間とし、短時間及び長時間のライン停止のモデルとした。次に、各サンプルセットの一部を、上述のようにBASF Cathoguard 310Xでさらにコーティングし、375°F(190.6℃)で焼付けた。次に、焼付けたサンプルについて、上述のように塗装密着性を試験した。加えて、これらのサンプルについて、Zrの付着量をmg/m2で測定した。最後に、前処理皮膜中のZr及びCuの平均原子パーセントを、各サンプルについて測定した。結果を以下の表3に示す。
次の一連の実験では、金属キレート化剤である酒石酸塩を含めることによる、腐食性能に対する影響について試験した。ここでも、基材はCRSとした。CRSは、以下の表4に示すようにして処理した。ジルコニウム系コーティング浸漬浴中の処理時間は、2分間が業界で用いられる標準的な時間である。
次の一連の実験では、別のキレート化剤、トリエタノールアミン(TEA)の効果について試験した。基材はCRSとし、前処理コーティング及びBASF Cathoguardによる処理を、以下の表7に示すように行った。ここでも、ジルコニウム系コーティング浴は、180ppmのZr、30ppmのCu、35ppmの遊離フッ化物及び400ppmの全フッ化物、及び42ppmのSiO2を含んでいた。次に、サンプルを、mg/m2でのZr付着量、塗装密着性、及び500時間のASTM B117による腐食防止について試験した。基準として、実施例3に記載のようにして、Bonderite(登録商標)958及びParcolene(登録商標)91による前処理皮膜を有するサンプルも作製した。結果を以下の表8に示す。TEAは、酒石酸塩に用いたものと同じレベルである50ppmのみで試験した。
Claims (15)
- 水、並びに、溶解Zr、フッ化物源、銅キレート化剤、所望に応じて含んでよいケイ素、ホウ素及びイットリウムのうちの1又は2以上を含む物質、及び所望に応じて添加してよい溶解Cuを含む、金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。
- 前記銅キレート化剤が、前記金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物と接触して形成される金属基材上のジルコニウム系皮膜中の銅の量を低減する能力を有し、
前記銅キレート化剤は、前記金属基材上に付着した前記皮膜中におけるZrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が1.1以下となるのに十分な量で存在する、請求項1に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。 - A)50ppmから300ppmの前記溶解Zr、
B)0ppmから50ppmの前記添加された溶解Cu、
C)0ppmから100ppmのSiO2、
D)150ppmから2000ppmの全フッ化物、
E)10ppmから100ppmの遊離フッ化物、及び、
F)少なくとも10ppmの前記銅キレート化剤、
を含む、請求項1又は2に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。 - 前記添加された溶解Cuが、前記コーティング組成物中に存在し、及び前記銅キレート化剤が、25ppmから1500ppmの量で存在する、請求項1から3のいずれか一項に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。
- 前記銅キレート化剤が、複数のカルボン酸及び/又はホスホン酸官能基を有する分子から選択される、請求項1から4のいずれか一項に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。
- 前記銅キレート化剤が、アミノサリチル酸、アスコルビン酸、アスパラギン酸、安息香酸、クエン酸、シアヌル酸、ジエチレントリアミン−ペンタメチレンホスホン酸、ジヒドロキシ安息香酸、ジメチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、グルコン酸、グルタミン酸、ヒドロキシ酢酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ヒドロキシグルタミン酸、イミノジコハク酸、コウジ酸、乳酸、マロン酸、ニトリロ三酢酸、ニトロベンゼンスルホン酸、ニトロサリチル酸、シュウ酸、ポリアクリル酸、ポリアスパラギン酸、サリチル酸、酒石酸、及び前記酸の塩から成る群より選択される、請求項1から5のいずれか一項に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。
- 前記銅キレート化剤が、酒石酸及び/又はその塩を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物。
- a)所望に応じて行ってよい金属基材を洗浄する工程;
b)前記金属基材に、請求項1から7のいずれか一項に記載の金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物を適用し、それによって前記金属基材上に前処理皮膜を形成する工程であって;
前記銅キレート化剤は、前記金属基材上に付着した前記前処理皮膜中におけるZrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が1.1以下となるのに十分な量で前記金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物中に存在する、工程;及び、
c)前記金属前処理コーティングされた金属基材に塗装する工程、
を含む、金属基材の塗装密着性を改善するための方法。 - a)金属基材へ前処理コーティング用ジルコニウム系組成物を塗布する前に、金属基材を、銅キレート化剤及び所望に応じて銅を含む前水洗(pre−rinse)と接触させる工程;
b)前記金属基材に、溶解Zr、フッ化物源、所望に応じて含んでよいケイ素、ホウ素及びイットリウムのうちの1又は2以上を含む物質、並びに所望に応じて添加してよい溶解Cuを含む金属前処理コーティング用ジルコニウム系組成物を適用し、それによって前記金属基材上に前処理皮膜を形成する工程;
を含み、前記銅キレート化剤は、前記金属基材上に付着した前記前処理皮膜中におけるZrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が1.1以下となるように、前記前処理コーティング用ジルコニウム系組成物によって前記金属基材上に付着する銅の量を制御するのに十分な量で前記前水洗(pre−rinse)中に存在する、前処理コーティング用ジルコニウム系組成物による前処理が施された金属基材の塗装密着性を改善するための方法。 - 前記銅キレート化剤が、少なくとも10ppm及び最大2000ppmの量で存在する、請求項8又は9に記載の金属基材の塗装密着性を改善するための方法。
- コーティングされた金属基材を有する製造品であって、
該製造品は、金属基材;及び前記金属基材上に付着した、前記基材からの金属、ジルコニウム、酸素、銅、及び所望に応じて含んでよい元素であるフッ素及び炭素を含む前処理皮膜、を含み;前記金属基材上の前記前処理皮膜は、Zrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が1.1以下である、製造品。 - 前記金属基材上の前記前処理皮膜中におけるZrの原子%に対するCuの原子%の平均合計比が、約0.9から0.02である、請求項11に記載の製造品。
- 前記前処理皮膜の外側表面から前記金属基材までの一連の深さにて測定された前記前処理皮膜中のCuの原子%が、前記深さのいずれにおいても33原子%Cuを超えない、請求項11又は12に記載の製造品。
- 前記前処理皮膜へ塗装された少なくとも1つの塗膜をさらに有し、その結果塗装されコーティングされた基材が形成され、該塗膜はASTM 3330M(2004年10月1日改定)に従って試験された場合に少なくとも95%の塗装残留を達成する、請求項11、12、又は13のいずれか一項に記載の製造品。
- 前記前処理皮膜へ塗装された少なくとも1つの塗膜をさらに有し、その結果塗装されコーティングされた基材が形成され、該塗膜はASTM B117(2007年12月15日改定)に従って500時間試験された場合に1.9mm若しくはそれ未満の平均クリープ腐食を達成する、請求項11、12、又は13のいずれか一項に記載の製造品。
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