JP2014528520A - Method for anticorrosion treatment of solid metal substrate and treated solid metal substrate obtainable by such method - Google Patents

Method for anticorrosion treatment of solid metal substrate and treated solid metal substrate obtainable by such method Download PDF

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Abstract

本発明は、固体金属基材の酸化可能な表面上に、水性アルコール液体組成物中に、少なくとも1つのアルコキシシラン、および、少なくとも1つのセリウム(Ce)カチオンを含む、処理溶液と称する溶液を適用し、前記処理溶液は、固体金属基材表面に、各アルコキシシラン(単数または複数)および各セリウム(Ce)カチオンの加水分解/縮合による混合マトリクスを形成し得るために適しており、処理溶液は、セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)に対するアルコキシシラン(単数または複数)のケイ素元素のモル比(Si/Ce)が50〜500である防食処理方法であって、セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)が、処理溶液中、0.005モル/L〜0.015モル/Lの濃度を示すことを特徴とする方法に関する。The present invention applies a solution referred to as a treatment solution comprising at least one alkoxysilane and at least one cerium (Ce) cation in an aqueous alcohol liquid composition on an oxidizable surface of a solid metal substrate. The treatment solution is suitable for forming a mixed matrix by hydrolysis / condensation of each alkoxysilane (s) and each cerium (Ce) cation on the surface of the solid metal substrate. , An anticorrosion treatment method wherein the molar ratio (Si / Ce) of the silicon element of the alkoxysilane (s) to the cerium (Ce) cation (s) is 50 to 500, the cerium (Ce) cation (singular) Or a plurality of) exhibit a concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L in the treatment solution To.

Description

本発明は、固体金属基材、特にアルミニウム製またはアルミニウム合金製の基材の防食処理方法に関する。本発明はさらに、かかる方法により得ることができる、腐食に対して処理された固体金属基材に関する。   The present invention relates to an anticorrosion treatment method for a solid metal substrate, particularly a substrate made of aluminum or aluminum alloy. The invention further relates to a solid metal substrate treated against corrosion, obtainable by such a method.

かかる防食処理方法は、固体金属基材、特に金属部品の表面処理の分野全般に用途がある。かかる方法は、輸送手段、特に、金属部品の腐食対策が問題となる船舶、自動車および航空機の分野に用途が見出される。   Such anticorrosion treatment methods have applications in the general field of surface treatment of solid metal substrates, particularly metal parts. Such a method finds application in the field of transportation, in particular in the fields of ships, automobiles and aircraft, where the corrosion protection of metal parts is a problem.

クロムをベースとする反応体を用いる固体金属基材の表面処理方法はすでに知られている。そのような反応体は環境および人の健康に対して有害であり、その使用は規制されている。   Methods for surface treatment of solid metal substrates using chromium-based reactants are already known. Such reactants are harmful to the environment and human health and their use is regulated.

クロムの使用に関連する欠点を回避するために、アルミニウム合金製基材の表面にシリカゲルをベースとする被覆をゾル−ゲル法で形成することが提案された(Pepe et al., 2004, Journal of Non−Crystalline Solids, 348 , 162−171)。かかる処理は、硝酸セリウムを含有するオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)とメチルトリエトキシシラン(MTES)との混合液へのアルミニウム合金製基材の浸漬と取り出し(「ディップコーティング」)により行う。かかる方法では、改善された機械的強度特性、特に耐剥離性、およびまた、改善された自己修復特性およびバリア効果を同時に示す防食被覆を得ることはできない。   In order to avoid the disadvantages associated with the use of chromium, it has been proposed to form a silica gel based coating on the surface of an aluminum alloy substrate by the sol-gel method (Pepet et al., 2004, Journal of). Non-Crystalline Solids, 348, 162-171). Such treatment is performed by immersing and removing the aluminum alloy substrate in a mixed solution of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES) containing cerium nitrate ("dip coating"). With such a method it is not possible to obtain an anticorrosion coating which simultaneously exhibits improved mechanical strength properties, in particular peel resistance, and also improved self-healing properties and barrier effects.

本発明は、クロム誘導体、特に、がん原性、変異原性および生殖毒性のクロム(VI)誘導体の使用を必要としない、固体金属基材の防食処理方法を提案することにより、上述の短所を回避することを目的とする。   The present invention provides the above-mentioned disadvantages by proposing an anticorrosion treatment method for solid metal substrates that does not require the use of chromium derivatives, in particular, carcinogenic, mutagenic and reproductive toxic chromium (VI) derivatives. The purpose is to avoid.

また、「Zhong et al, (2010), Progress in Organic Coatings, 69, 52−56」から、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)とビニルトリエトキシシラン(VETO)との水性アルコール溶液を調製し、次いで、ゲルを形成するように前記水性アルコール溶液の加水分解/縮合を行い、次いで、形成されたゲルにある量の硝酸セリウムを添加する、アルミニウム合金の処理方法が知られている。   Further, from “Zhong et al, (2010), Progress in Organic Coatings, 69, 52-56”, an aqueous alcohol solution of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and vinyltriethoxysilane (VETO) was prepared. There is known a method of treating an aluminum alloy that is prepared, then hydrolyzed / condensed the aqueous alcohol solution to form a gel, and then added an amount of cerium nitrate to the formed gel.

Pepe et al., 2004, Journal of Non−Crystalline Solids, 348 , 162−171Pepe et al. , 2004, Journal of Non-Crystalline Solids, 348, 162-171. Zhong et al, (2010), Progress in Organic Coatings, 69, 52−56Zhong et al, (2010), Progress in Organic Coatings, 69, 52-56. Landau L.D. and Levich B.G., (1942), Acta Physiochim. URSS, 77, 42−54Landau L. D. and Levic B. G. (1942), Acta Physiochim. URSS, 77, 42-54 Yoldas(Yoldas B.E. et al, (1975), J. Mater. Sri., 10, 1856)Yoldas (Yoldas BE et al, (1975), J. Mater. Sri., 10, 1856) Yoldas B. E.(J. Mater. Sri., (1975), 10, 1856)Yoldas B.M. E. (J. Mater. Sri., (1975), 10, 1856). Daniel H., et al (2007), Nano Lett., 7 ;11, 3489−3492Daniel H. , Et al (2007), Nano Lett. , 7; 11, 3489-3492

本発明は、固体金属基材表面に、機械的強度の高い防食被覆を形成することに適した防食処理方法を提案することを目的とする。   An object of the present invention is to propose an anticorrosion treatment method suitable for forming an anticorrosion coating with high mechanical strength on the surface of a solid metal substrate.

本発明はまた、厚さが制御された、特に1μm〜15μmの厚さの、工業的推奨、特に航空機の分野の工業的推奨に適合した防食被覆層を得ることを可能にするかかる防食処理方法を提案することを目的とする。   The present invention also provides such an anti-corrosion treatment method which makes it possible to obtain an anti-corrosion coating layer with controlled thickness, in particular with a thickness of 1 μm to 15 μm, which meets industrial recommendations, in particular industrial recommendations in the field of aircraft. The purpose is to propose.

本発明の別の目的は、固体金属基材、特に航空機用の金属部品の防食処理方法であって、固体金属基材上の厚さがほぼ均一であり、被覆性を有し、また、平坦化性を有する、前記固体金属基材の防食被覆の形成を可能にすることに適した方法を提案することである。平坦化性を有するとは、かかる被覆が、下にある固体金属基材表面の構造的欠陥の存在とは無関係に、ほぼ平坦な自由外表面、すなわち基材と反対側の外表面を示すことを意味する。とりわけ、本発明は、前記構造的欠陥の部分でクラックを生じない防食被覆の形成を可能にすることに適したかかる方法を提案することを目的とする。   Another object of the present invention is a method for anticorrosion treatment of a solid metal substrate, particularly an aircraft metal part, wherein the thickness on the solid metal substrate is substantially uniform, has a covering property, and is flat. The present invention proposes a method suitable for enabling the formation of an anticorrosive coating on the solid metal substrate having a oxidative property. Planarity means that such a coating exhibits a substantially flat free outer surface, i.e., an outer surface opposite the substrate, regardless of the presence of structural defects on the underlying solid metal substrate surface. Means. In particular, it is an object of the present invention to propose such a method which is suitable for enabling the formation of an anticorrosion coating which does not crack at the structural defect.

本発明はまた、クラックの発生に耐性がある防食層の形成を可能にすることに適したかかる方法を目的とする。   The present invention is also directed to such a method suitable for enabling the formation of a corrosion protection layer resistant to cracking.

本発明はさらに、固体金属基材表面の防食被覆の形成を可能にすることに適したかかる方法であって、防食被覆が、腐食性の外部環境に対する前記基材の受動的保護特性、とりわけバリア効果による受動的保護特性と、自己修復および防食被覆に影響を与えるおそれのある偶発的なピンホールの部位における腐食の進行の制限による能動的保護特性とを同時に示す方法を目的とする。   The present invention further provides such a method suitable for enabling the formation of a protective coating on the surface of a solid metal substrate, wherein the protective coating is a passive protective property of said substrate against corrosive external environments, in particular a barrier. The aim is to simultaneously show passive protective properties by effect and active protective properties by limiting the progression of corrosion at sites of accidental pinholes that may affect self-healing and anticorrosion coatings.

本発明はまた、研磨された固体金属基材上、または、研磨されていない固体金属基材上に適用され得るために適したかかる防食処理方法を目的とする。   The present invention is also directed to such an anticorrosion treatment method suitable for being applied on a polished solid metal substrate or an unpolished solid metal substrate.

本発明はさらに、単純で、その実行に固体金属基材と溶液とを接触させる工程しか必要としない方法を提案することで、これらすべての目的を低コストで達成することを目的とする。   The present invention further aims to achieve all these objectives at low cost by proposing a method that is simple and requires only a step of contacting the solid metal substrate with the solution for its implementation.

本発明はさらに、そして、より具体的に、安全性および環境への配慮に関する制約に適合するかかる方法を提案することを目的とする。   The present invention further and more specifically aims to propose such a method that meets the constraints on safety and environmental considerations.

本発明は加えて、職員の作業習慣を保護する、すなわち、使用が簡易であり、その実行にわずかな操作しか伴わないかかる解決手段を提案することを目的とする。   The present invention additionally aims at proposing such a solution that protects the work habits of the staff, ie is simple to use and involves only a few operations in its execution.

本発明はまた、従来技術の処理溶液に比してその組成が単純な処理溶液を用いるかかる防食処理方法を目的とする。   The present invention is also directed to such an anticorrosion treatment method using a treatment solution having a simple composition compared to prior art treatment solutions.

したがって、本発明は、また、従来技術の防食被覆に比して改善された保護特性、特に時間が経っても改善した防食特性を示す防食被覆を目的とする。   Accordingly, the present invention is also directed to an anti-corrosion coating that exhibits improved protective properties, particularly improved anti-corrosion properties over time, as compared to prior art anti-corrosion coatings.

このために、本発明は、固体金属基材の酸化可能な表面上に、水性アルコール液体組成物中に
・少なくとも1つのアルコキシシラン、および、
・少なくとも1つのセリウム(Ce)カチオン、
を含む、処理溶液と称する溶液を適用し、前記処理溶液は、固体金属基材表面に、各アルコキシシラン(単数または複数)および各セリウム(Ce)カチオンの加水分解/縮合による混合マトリクスを形成し得るために適しており、
処理溶液は、セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)に対するアルコキシシラン(単数または複数)のケイ素元素のモル比(Si/Ce)が50〜500、特に80〜250である防食処理方法であって、
セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)が、処理溶液中、0.005モル/L〜0.015モル/L、特に0.005モル/L〜0.01モル/L、好ましくは約0.010モル/Lの濃度を示すことを特徴とする方法に関する。
For this purpose, the present invention relates to an oxidizable surface of a solid metal substrate, in an aqueous alcohol liquid composition, at least one alkoxysilane, and
At least one cerium (Ce) cation,
A solution called a treatment solution is applied, and the treatment solution forms a mixed matrix on the surface of the solid metal substrate by hydrolysis / condensation of each alkoxysilane (s) and each cerium (Ce) cation. Suitable to get and
The treatment solution is an anticorrosion treatment method in which the molar ratio (Si / Ce) of silicon element of alkoxysilane (s) to cerium (Ce) cation (s) is 50 to 500, particularly 80 to 250. ,
Cerium (Ce) cation (s) are present in the treatment solution in the range of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L, in particular 0.005 mol / L to 0.01 mol / L, preferably about 0. The present invention relates to a method characterized by exhibiting a concentration of 010 mol / L.

本発明による方法において、少なくとも1つのアルコキシシランと少なくとも1つのセリウム(Ce)カチオンとを、水性アルコール溶液中で、前記少なくとも1つのアルコキシシランおよび前記少なくとも1つのセリウム(Ce)カチオンの加水分解/縮合を可能にするのに適した条件で混合し、固体金属基材表面に、各アルコキシシラン(単数または複数)および各セリウム(Ce)カチオンの加水分解/縮合による混合マトリクスを形成することができるように、前記処理溶液を固体金属基材の酸化可能な表面に適用する。   In the process according to the invention, hydrolysis / condensation of at least one alkoxysilane and at least one cerium (Ce) cation in an aqueous alcohol solution with said at least one alkoxysilane and said at least one cerium (Ce) cation. To form a mixed matrix by hydrolysis / condensation of each alkoxysilane (s) and each cerium (Ce) cation on the surface of the solid metal substrate. And applying the treatment solution to the oxidizable surface of the solid metal substrate.

本発明の方法において、各アルコキシシラン(単数または複数)の加水分解/縮合は、処理溶液中、各セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)の存在下で行われ、前記処理溶液は、開始時のセリウム(Ce)カチオン(単数または複数)に対する開始時のアルコキシシラン(単数または複数)のケイ素元素のモル比(Si/Ce)が50〜500、特に80〜250である。   In the method of the present invention, hydrolysis / condensation of each alkoxysilane (s) is carried out in the treatment solution in the presence of each cerium (Ce) cation (s), the treatment solution being The silicon element molar ratio (Si / Ce) of the starting alkoxysilane (s) to the cerium (Ce) cation (s) is from 50 to 500, in particular from 80 to 250.

本発明者らは、処理溶液中のセリウムカチオンの濃度値の選択が濃度の無作為な選択ではなく、逆に、この選択が全く予想できない、従来技術に記載されていない驚くべき結果をもたらし、その結果によると、固体金属基材の防食処理溶液中のセリウム(Ce)カチオンの選択された濃度により、(1)固体金属基材表面への処理溶液の最適な付着を得ること、(2)固体金属基材、特にピンホール傷を示す固体金属基材の腐食生成物の形成を制限するために適したバリア効果による前記固体金属基材の受動的保護の混合マトリクスの形成、および、(3)改善された機械的ストレスへの物理的耐性、特に耐剥離性、耐クラック性、および塑性変形特性、および耐腐食性(水中0.05モル/LのNaClの腐食溶液への浸漬による、1日、7日および14日程度の腐食処理)を示すかかる保護用混合マトリクスを形成すること、が同時に可能となることに気付いた。   We have chosen a concentration value for the cerium cation in the treatment solution, not a random choice of concentration, but conversely, this selection is completely unpredictable and has surprising results not described in the prior art, According to the results, the selected concentration of the cerium (Ce) cation in the anti-corrosion treatment solution of the solid metal substrate (1) obtains optimum adhesion of the treatment solution to the surface of the solid metal substrate, (2) Formation of a mixed matrix of passive protection of the solid metal substrate, in particular by a barrier effect suitable for limiting the formation of corrosion products of the solid metal substrate exhibiting pinhole scratches, and (3 ) Improved physical resistance to mechanical stress, especially exfoliation resistance, crack resistance, and plastic deformation properties, and corrosion resistance (by immersion in a corrosive solution of 0.05 mol / L NaCl in water, 1 Day, Day and corrosion treatment for about 14 days) forms a protective mixing matrix according illustrating a, but noticed that is possible at the same time.

機械的ストレスに対するかかる物理的耐性は、特に、当業者に自体公知の技法、とりわけ、ナノインデンテーション−ヤングの弾性係数および硬度(例えば、ビッカースのナノ硬さ)の評価のため、または固体金属基材表面の防食被覆の付着および耐剥離性の評価のための連続荷重スクラッチ(「ナノスクラッチ」)により評価される。   Such physical resistance to mechanical stresses is in particular determined by techniques known per se to the person skilled in the art, in particular for the evaluation of nanoindentation-Young's modulus and hardness (eg Vickers nanohardness) or for solid metal substrates It is evaluated by continuous load scratch (“nano scratch”) for the evaluation of anticorrosion coating adhesion and peel resistance on the material surface.

有利には、セリウムカチオンは単一のセリウムカチオンであり、処理溶液中の単一のセリウムカチオンの濃度は、0.005モル/L〜0.015モル/L、特に0.005モル/L〜0.01モル/L、好ましくは約0.01モル/Lである。   Advantageously, the cerium cation is a single cerium cation, and the concentration of the single cerium cation in the treatment solution is from 0.005 mol / L to 0.015 mol / L, in particular from 0.005 mol / L to 0.01 mol / L, preferably about 0.01 mol / L.

有利には、セリウムカチオンは複数の異なるセリウムカチオンを含む組成物であり、処理溶液中の複数の異なるセリウムカチオンの累積濃度も、0.005モル/L〜0.015モル/L、特に0.005モル/L〜0.01モル/L、好ましくは約0.01モル/Lである。   Advantageously, the cerium cation is a composition comprising a plurality of different cerium cations, and the cumulative concentration of the plurality of different cerium cations in the treatment solution is also from 0.005 mol / L to 0.015 mol / L, in particular from 0. 005 mol / L to 0.01 mol / L, preferably about 0.01 mol / L.

本発明の防食被覆、すなわち、0.005モル/L〜0.015モル/Lのセリウムカチオン、特にCeIIIの濃度を含む処理溶液で得られる被覆は:
−処理溶液中の0.01モル/Lのセリウム濃度において最大であり、約39である、ナノインデンテーションにより測定した弾性変形の臨界値(Hv)、
−処理溶液中の0.01モル/Lのセリウム濃度において最大であり、約24mNである、固体金属基材上の防食被覆の剥離の臨界荷重値F(mN)、
−処理溶液中の0.01モル/Lのセリウム濃度において最大であり、約15mNである、防食被覆のクラック発生臨界荷重値F(mN)、
−処理溶液中の0.01モル/Lのセリウム濃度における約6mNのクラック非発生弾性変形臨界荷重の最大値FDP(mN)、
を示す。
The anticorrosion coating of the present invention, ie a coating obtained with a treatment solution containing a concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L of cerium cation, in particular Ce III , is:
The critical value (Hv) of elastic deformation measured by nanoindentation, which is maximum at a cerium concentration of 0.01 mol / L in the treatment solution and about 39,
The critical load value F D (mN) of the peeling of the anticorrosion coating on the solid metal substrate, which is maximum at a cerium concentration of 0.01 mol / L in the treatment solution and about 24 mN,
The crack initiation critical load value F f (mN) of the anticorrosion coating, which is maximum at a cerium concentration of 0.01 mol / L in the treatment solution and about 15 mN;
The maximum value F DP (mN) of crack-free elastic deformation critical load of about 6 mN at a cerium concentration of 0.01 mol / L in the treatment solution,
Indicates.

本発明者らは、本発明による、処理溶液中の0.005モル/L〜0.015モル/Lのセリウムカチオン濃度が、固体金属基材の防食被覆に、堆積後、腐食性溶液への浸漬前に至適な、腐食に対する耐性を付与することに気付いた。反面、処理溶液中の0.015モル/Lを超えるセリウムカチオン濃度は保護層のバリア効果の顕著な劣化および腐食性溶液への浸漬前の腐食に対する低減した耐性をもたらす。0.05モル/Lのセリウムカチオンを含有する処理溶液での固体金属基材の防食処理によって得られる、6.3μmのかかる保護層の腐食性媒体における表面抵抗は、前記金属基材を腐食性媒体に浸漬した直後で約2.8・10Ω・cmである。0.1モル/Lのセリウムカチオンを含有する処理溶液での固体金属基材の防食処理によって得られる、6.3μmのかかる保護層の腐食性媒体における表面抵抗は、電気化学インピーダンス分光法(EIS)で測定した場合、前記金属基材を腐食性媒体に浸漬した直後で約2.1・10Ω・cmである。 We have found that, according to the present invention, a cerium cation concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L in the treatment solution is applied to the anticorrosive coating on the solid metal substrate, and after deposition into the corrosive solution. It has been found that it provides optimum resistance to corrosion prior to immersion. On the other hand, a cerium cation concentration of more than 0.015 mol / L in the treatment solution results in significant degradation of the barrier effect of the protective layer and reduced resistance to corrosion prior to immersion in the corrosive solution. The surface resistance in the corrosive medium of such a protective layer of 6.3 μm obtained by anticorrosion treatment of a solid metal substrate with a treatment solution containing 0.05 mol / L cerium cation is corrosive to the metal substrate. It is about 2.8 · 10 6 Ω · cm 2 immediately after being immersed in the medium. The surface resistance in a corrosive medium of such a protective layer of 6.3 μm, obtained by anticorrosion treatment of a solid metal substrate with a treatment solution containing 0.1 mol / L cerium cation, is measured by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). ), It is about 2.1 · 10 5 Ω · cm 2 immediately after the metal substrate is immersed in a corrosive medium.

さらに、本発明による、処理溶液中の0.005モル/L〜0.015モル/Lのセリウムカチオン濃度は、以下を可能にする:
−固体金属基材表面の処理溶液に対する改善された濡れ性および前記処理溶液の固体金属基材表面上への改善された適用の表れである、固体金属基材への処理溶液の接触角の低減、
−処理溶液から得られる混合マトリクスの固体金属基材表面上への改善された定着性、
−固体金属基材表面における処理溶液の改善された質量増加。かかる質量増加は、処理溶液および処理溶液から得られる混合マトリクスの構造化効果を明らかにする。および、
−処理溶液中および混合ゾル中でCeIVがCeIIIに変化すること。CeIII/CeIV分布は、表面X線光電子分光法(XPS)で測定する。
Furthermore, the cerium cation concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L in the treatment solution according to the present invention enables the following:
-Reduction of the contact angle of the treatment solution to the solid metal substrate, which is an indication of improved wettability to the treatment solution on the surface of the solid metal substrate and improved application of the treatment solution onto the surface of the solid metal substrate. ,
-Improved fixability of the mixed matrix obtained from the treatment solution onto the surface of the solid metal substrate,
-Improved mass increase of the treatment solution at the surface of the solid metal substrate. Such a mass increase reveals the structuring effect of the treatment solution and the mixed matrix obtained from the treatment solution. and,
-Ce IV is changed to Ce III in the treatment solution and in the mixed sol. The Ce III / Ce IV distribution is measured by surface X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

本発明者らは、本発明による、処理溶液中の0.005モル/L〜0.015モル/Lのかかるセリウムカチオン濃度が、混合マトリクスに、固体金属基材に対するバリア効果による受動的保護特性を付与しながら、処理溶液から得られる前記混合マトリクスの機械的特性を少なくとも保持し得るため、処理溶液に、かかる濃度を示さない処理溶液と比べて改善されたレオロジー性能および固体金属基材表面への密着性能を付与するために適していることに気付いた。   The inventors have found that such cerium cation concentrations of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L in the treatment solution according to the present invention provide the mixed matrix with passive protective properties due to the barrier effect on the solid metal substrate. While maintaining at least the mechanical properties of the mixed matrix obtained from the treatment solution, the treatment solution has improved rheological performance and solid metal substrate surface compared to treatment solutions that do not exhibit such concentrations. It has been found that it is suitable for imparting close adhesion performance.

本発明により、有利には、各アルコキシシランを:
−以下の一般式(I)
Si(O−R (I)
(式中:
・Siはケイ素元素であり、Oは酸素原子であり、
・Rは:
■式[−C2n+1]で表される炭化水素基(式中、nは1以上の整数である)、特にメチル、エチル、
■2−ヒドロキシエチル基(HO−CH−CH−)、および
■一般式−CO−R’で表されるアシル基(式中、R’は式[−C2n+1]で表される炭化水素基(nは1以上の整数である)、特にメチル、エチルである)
からなる群から選択される)
で表されるテトラアルコキシシラン、および、
−以下の一般式(II):
Si(O−R4−a(R (II)
(式中:
・Rは:
■式[−C2n+1]で表される炭化水素基(式中、nは1以上の整数である)、特にメチル、エチル、
■2−ヒドロキシエチル基(HO−CH−CH−)、および
■一般式−CO−R’で表されるアシル基(式中、R’は式[−C2n+1]で表される炭化水素基(nは1以上の整数である)、特にメチル、エチルである)
からなる群から選択され、
・Rは、アルコキシシランのケイ素元素(Si)とSi−C結合で結合した有機基、特に炭素原子(単数または複数)、水素原子(単数または複数)、および必要に応じて窒素原子(単数または複数)、酸素原子(単数または複数)、および場合によって硫黄原子(単数または複数)およびリン原子(単数または複数)で形成された有機基であり、
・aは、範囲]0,4[の自然数、−好ましくは1−である)
で表されるアルコキシシラン
からなる群から選択する。
According to the invention, advantageously each alkoxysilane is:
The following general formula (I)
Si (O—R 1 ) 4 (I)
(Where:
Si is a silicon element, O is an oxygen atom,
R 1 is:
( 1 ) A hydrocarbon group represented by the formula [—C n H 2n + 1 ] (wherein n is an integer of 1 or more), particularly methyl, ethyl,
■ 2-hydroxyethyl group (HO-CH 2 -CH 2 - ), and ■ the general formula 'acyl group (wherein represented by 1, R' -CO-R 1 in the formula [-C n H 2n + 1] A hydrocarbon group represented (n is an integer of 1 or more), particularly methyl or ethyl)
Selected from the group consisting of
Tetraalkoxysilane represented by:
The following general formula (II):
Si (O—R 2 ) 4-a (R 3 ) a (II)
(Where:
R 2 is:
( 1 ) A hydrocarbon group represented by the formula [—C n H 2n + 1 ] (wherein n is an integer of 1 or more), particularly methyl, ethyl,
■ 2-hydroxyethyl group (HO-CH 2 -CH 2 - ), and ■ the general formula 'acyl group (wherein represented by 1, R' -CO-R 1 in the formula [-C n H 2n + 1] A hydrocarbon group represented (n is an integer of 1 or more), particularly methyl or ethyl)
Selected from the group consisting of
R 3 is an organic group bonded to the silicon element (Si) of alkoxysilane by a Si—C bond, particularly a carbon atom (s), a hydrogen atom (s), and a nitrogen atom (single) as required. Or an organic group formed by oxygen atom (s) and optionally sulfur atom (s) and phosphorus atom (s),
A is a natural number in the range] 0,4 [-preferably 1-)
It selects from the group which consists of alkoxysilane represented by these.

有利には、本発明の方法の第1の変形形態において、各アルコキシシランを、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラアセトキシシラン(TAOS)およびテトラ−2−ヒドロキシエトキシシラン(THEOS)からなる群から選択する。   Advantageously, in a first variant of the process of the invention, each alkoxysilane is replaced with tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), tetraacetoxysilane (TAOS) and tetra-2-hydroxyethoxysilane ( The group is selected from the group consisting of THEOS).

有利には、本発明の方法の第2の変形形態において、各アルコキシシランの基Rを、メタクリレート、アクリレート、ビニル、アルキル基(単数または複数)が1〜10個の炭素原子を有し、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基および環状アルキル基から選択されるエポキシアルキルおよびエポキシアルコキシアルキルからなる群から選択する。 Advantageously, in a second variant of the process according to the invention, the group R 3 of each alkoxysilane has 1 to 10 carbon atoms in the methacrylate, acrylate, vinyl, alkyl group (s), Selected from the group consisting of epoxyalkyl and epoxyalkoxyalkyl selected from linear alkyl groups, branched alkyl groups and cyclic alkyl groups.

有利には、各アルコキシシランの基Rを、3,4−エポキシシクロヘキシルエチルおよびグリシドキシプロピルからなる群から選択する。 Advantageously, the group R 3 of each alkoxysilane is selected from the group consisting of 3,4-epoxycyclohexylethyl and glycidoxypropyl.

有利には、各アルコキシシランを、グリシコキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)、グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(MDMS)、グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(MDES)、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(GPTES)、メチルトリエトキシシラン(MTES)、ジメチルジエトキシシラン(DMDES)、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(MAP)、3−(トリメトキシシリル)プロピルアミン(APTMS)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル−トリエトキシシラン(ECHETES)、2−(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(ECHETMS)および5,6−エポキシヘキシルトリエトキシシラン(EHTES)からなる群から選択する。   Advantageously, each alkoxysilane is glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (MDMS), glycidoxypropylmethyldiethoxysilane (MDES), glycidoxypropyltriethoxysilane ( GPTS), methyltriethoxysilane (MTES), dimethyldiethoxysilane (DMDES), methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAP), 3- (trimethoxysilyl) propylamine (APTMS), 2- (3,4-epoxy) Cyclohexyl) ethyl-triethoxysilane (ECHETES), 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl-trimethoxysilane (ECHETMS) and 5,6-epoxyhexyltriethoxysilane (EHTES) It is selected from the group consisting of.

本発明の方法のこの第2の変形形態において、各アルコキシシランの加水分解縮合により、有機/無機混合マトリクスを形成する。   In this second variant of the method of the invention, a mixed organic / inorganic matrix is formed by hydrolytic condensation of each alkoxysilane.

本発明により、有利には、処理溶液は単一のアルコキシシランを含む。   According to the invention, the treatment solution advantageously comprises a single alkoxysilane.

本発明により、有利には、処理溶液は少なくとも1つの金属アルコキシドを含む。   According to the invention, the treatment solution advantageously comprises at least one metal alkoxide.

本発明により、有利には、各金属アルコキシドは以下の一般式(VII)で表される:
M’(O−Rn’’ (VII)
(式中:
・M’は、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、チタン(Ti)およびジルコニウム(Zr)からなる群から選択される金属元素であり、
・Rは、式[−C2n+1]で表される脂肪族炭化水素基(nは1以上の整数である)(特にメチル、エチル、プロピル、ブチル、とりわけ式[CH−CH−(CH)CH−]で表される第二ブチルからなる群から選択される)であり、
・n’’は、金属元素M’の価数を表す自然数である)。
According to the invention, each metal alkoxide is advantageously represented by the following general formula (VII):
M ′ (O—R 9 ) n ″ (VII)
(Where:
M ′ is a metal element selected from the group consisting of aluminum (Al), vanadium (V), titanium (Ti) and zirconium (Zr),
R 9 is an aliphatic hydrocarbon group represented by the formula [—C n H 2n + 1 ] (n is an integer of 1 or more) (especially methyl, ethyl, propyl, butyl, especially the formula [CH 3 —CH 2 a (CH 3) CH-] is selected from the group consisting of sec-butyl represented by), -
N ″ is a natural number representing the valence of the metal element M ′).

本発明による方法において、各アルコキシシランおよび各金属アルコキシドの加水分解により、処理溶液中に均一な様式で分散され、重合し、有機/無機混合マトリクスを形成することが可能な反応種を形成する。こうして、各アルコキシシランおよび各金属アルコキシドの加水分解縮合により有機/無機混合マトリクスを形成する。   In the process according to the invention, the hydrolysis of each alkoxysilane and each metal alkoxide forms a reactive species that can be dispersed in a uniform manner in the treatment solution and polymerized to form a mixed organic / inorganic matrix. Thus, an organic / inorganic mixed matrix is formed by hydrolytic condensation of each alkoxysilane and each metal alkoxide.

有利には、各金属アルコキシドを、アルミニウムアルコキシド(特に、アルミニウムトリ(s−ブトキシド)、アルミニウムトリ(n−ブトキシド)、アルミニウムトリ(エトキシド)、アルミニウムトリ(エトキシエトキシエトキシド)およびアルミニウムトリ(イソプロポシキド))、チタンアルコキシド(特に、チタンテトラ(n−ブトキシド)、チタンテトラ(イソブトキシド)、チタンテトラ(イソプロポキシド)、チタンテトラ(メトキシド)およびチタンテトラ(エトキシド))、バナジウムアルコキシド、(特に、バナジウムトリ(イソブトキシド)オキシドおよびバナジウムトリ(イソプロポシキド)オキシド)、および、ジルコニウムアルコキシド(特に、ジルコニウムテトラ(エトキシド)、ジルコニウムテトラ(イソプロポキシド)、ジルコニウムテトラ(n−プロポキシド)、ジルコニウムテトラ(n−ブトキシド)およびジルコニウムテトラ(t−ブトキシド))からなる群から選択する。   Advantageously, each metal alkoxide is an aluminum alkoxide, in particular aluminum tri (s-butoxide), aluminum tri (n-butoxide), aluminum tri (ethoxide), aluminum tri (ethoxyethoxyethoxide) and aluminum tri (isopropoxide). ), Titanium alkoxide (especially titanium tetra (n-butoxide), titanium tetra (isobutoxide), titanium tetra (isopropoxide), titanium tetra (methoxide) and titanium tetra (ethoxide)), vanadium alkoxide, (especially vanadium Tri (isobutoxide) oxide and vanadium tri (isopropoxide) oxide), and zirconium alkoxide (especially zirconium tetra (ethoxide), zirconium tetra (ii) Propoxide), zirconium tetra (n- propoxide), selected from the group consisting of zirconium tetra (n- butoxide) and zirconium tetra (t-butoxide)).

有利には、各金属アルコキシドは、以下の一般式(III)で表されるアルミニウムアルコキシドである:
Al(OR (III)
(式中:
・AlおよびOは、それぞれアルミニウム元素および酸素元素であり、
・Rは、1〜10個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基(特にメチル、エチル、プロピル、ブチル、とりわけ式[CH−CH(CH)−CH−]で表される第二ブチルからなる群から選択される)であり、
・nは、アルミニウム元素(Al)の価数を表す自然数である)。
Advantageously, each metal alkoxide is an aluminum alkoxide represented by the following general formula (III):
Al (OR 4 ) n (III)
(Where:
Al and O are aluminum element and oxygen element, respectively
R 4 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (particularly methyl, ethyl, propyl, butyl, especially a group represented by the formula [CH 3 —CH 2 (CH 3 ) —CH—]). Selected from the group consisting of dibutyl),
N is a natural number representing the valence of the aluminum element (Al).

本発明により、有利には、処理溶液は単一の金属アルコキシドを含む。こうして、各アルコキシシランおよび単一の金属アルコキシドの加水分解縮合により無機混合マトリクスを形成する。有利には、処理溶液は単一の金属アルコキシドと単一のアルコキシシランとを含む。こうして、単一のアルコキシシランおよび単一の金属アルコキシドの加水分解縮合により無機混合マトリクスを形成する。   According to the invention, the treatment solution advantageously comprises a single metal alkoxide. Thus, an inorganic mixed matrix is formed by hydrolytic condensation of each alkoxysilane and a single metal alkoxide. Advantageously, the treatment solution comprises a single metal alkoxide and a single alkoxysilane. Thus, an inorganic mixed matrix is formed by hydrolytic condensation of a single alkoxysilane and a single metal alkoxide.

有利には、処理溶液は、単一の金属アルコキシドとして、単一のアルミニウムアルコキシドを含む。   Advantageously, the treatment solution comprises a single aluminum alkoxide as the single metal alkoxide.

こうして、単一の金属アルコキシド(特にアルミニウムアルコキシド)と単一のアルコキシシランとを含む処理溶液を形成し、前記処理溶液は、その組成が極めて単純であり、それでもなお、高性能の防食被覆を提供するために適している。   Thus, a treatment solution comprising a single metal alkoxide (especially aluminum alkoxide) and a single alkoxysilane is formed, which treatment solution is very simple in composition and yet provides a high performance anticorrosion coating. Suitable for

有利には、単一のアルミニウムアルコキシドは、アルミニウムトリ(s−ブトキシド)、アルミニウムトリ(n−ブトキシド)、アルミニウムトリ(エトキシド)、アルミニウムトリ(エトキシエトキシエトキシド)およびアルミニウムトリ(イソプロポシキド)からなる群から選択される。   Advantageously, the single aluminum alkoxide comprises the group consisting of aluminum tri (s-butoxide), aluminum tri (n-butoxide), aluminum tri (ethoxide), aluminum tri (ethoxyethoxyethoxide) and aluminum tri (isopropoxide). Selected from.

有利には、処理溶液中の金属アルコキシドに対するアルコキシシランのモル比は、99/1〜50/50である。有利には、処理溶液中の金属アルコキシド全体に対するアルコキシシラン全体のモル比は、99/1〜50/50である。   Advantageously, the molar ratio of alkoxysilane to metal alkoxide in the treatment solution is 99/1 to 50/50. Advantageously, the molar ratio of total alkoxysilane to total metal alkoxide in the treatment solution is 99/1 to 50/50.

本発明により、有利には、処理溶液中のアルコキシシランと金属アルコキシド(特にアルミニウムアルコキシド)とのモル比は、85/15〜6/4、特に8/2〜64/36である。有利には、処理溶液中の金属アルコキシド全体に対するアルコキシシラン全体のモル比は、8/2〜6/4である。   According to the invention, the molar ratio of alkoxysilane to metal alkoxide (especially aluminum alkoxide) in the treatment solution is preferably from 85/15 to 6/4, in particular from 8/2 to 64/36. Advantageously, the molar ratio of total alkoxysilane to total metal alkoxide in the treatment solution is 8/2 to 6/4.

本発明により、有利には、固体金属基材は、酸化可能な材料(特にアルミニウム(例えば2024T3合金)、チタン(例えばTA6V合金)、マグネシウム(例えば、AZ30合金)およびこれらの合金)からなる群から選択される材料で形成されている。   According to the invention, the solid metal substrate is advantageously from the group consisting of oxidizable materials, in particular aluminum (eg 2024T3 alloy), titanium (eg TA6V alloy), magnesium (eg AZ30 alloy) and alloys thereof. It is made of a selected material.

本発明により、有利には、処理溶液を、固体金属基材の該処理溶液への浸漬/取り出しにより適用する。   According to the invention, the treatment solution is advantageously applied by dipping / removing a solid metal substrate into the treatment solution.

有利には、処理溶液からの固体金属基材の取り出しは、5cm/分〜10cm/分の所定の速度で行う。   Advantageously, the removal of the solid metal substrate from the treatment solution takes place at a predetermined speed of 5 cm / min to 10 cm / min.

本発明により、有利には、処理溶液を、固体金属基材表面への雰囲気噴霧により適用する。   According to the invention, the treatment solution is advantageously applied by atmospheric spraying on the surface of the solid metal substrate.

本発明者らは、混合マトリクスの厚さを処理溶液からの固体金属基材の取り出し速度により制御できることに気付いた。Landau−Levich則(Landau L.D. and Levich B.G., (1942), Acta Physiochim. URSS, 77, 42−54)に従い、既知の粘度の処理溶液について、防食混合マトリクスの厚さを、1cm/分の取り出し速度に対し1μmの値から、20cm/分の取り出し速度に対し14μmの値まで変化させることが可能である。とりわけ、7cm/分の取り出し速度により、5μmの厚さの混合マトリクスを得ることが可能である。   The inventors have realized that the thickness of the mixing matrix can be controlled by the removal rate of the solid metal substrate from the processing solution. In accordance with the Landau-Levic law (Landau LD and Levic BG, (1942), Acta Physiochim. URSS, 77, 42-54), the thickness of the anticorrosive mixing matrix is determined for a treatment solution of known viscosity. It is possible to vary from a value of 1 μm for a picking speed of 1 cm / min to a value of 14 μm for a picking speed of 20 cm / min. In particular, it is possible to obtain a mixed matrix with a thickness of 5 μm with a removal speed of 7 cm / min.

混合マトリクスの厚さは、当業者に自体公知の方法により、特に、干渉形状測定により、または、誘導されたフーコー電流の測定により測定する。   The thickness of the mixing matrix is determined by methods known per se to the person skilled in the art, in particular by interference profilometry or by measuring the induced Foucault current.

有利には、処理溶液は、PEGからなる群から選択される可塑剤をさらに含む。   Advantageously, the treatment solution further comprises a plasticizer selected from the group consisting of PEG.

有利には、処理溶液は色素を含む。かかる色素は、ローダミンB(CAS 81−88−9)、マラカイトグリーン(「ブリリアントグリーン」、CAS 633−03−4)およびキシレンシアノール(CAS 2850−17−1)からなる群から選択する。有利には、ローダミンBを5・10−4モル/L〜10−3モル/Lの処理溶液中の濃度で、マラカイトグリーンを5・10−4モル/L〜10−3モル/Lの処理溶液中の濃度で、および、キシレンシアノールを5・10−4モル/L〜10−3モル/Lの処理溶液中の濃度で使用する。 Advantageously, the treatment solution contains a dye. Such a dye is selected from the group consisting of rhodamine B (CAS 81-88-9), malachite green (“Brilliant Green”, CAS 633-03-4) and xylene cyanol (CAS 2850-17-1). Advantageously, a concentration of the processing solution of 5-10 -4 mol / L~10 -3 mol / L of rhodamine B, treatment of the malachite green 5-10 -4 mol / L~10 -3 mol / L Xylene cyanol is used at a concentration in the solution and at a concentration in the treatment solution of 5 · 10 −4 mol / L to 10 −3 mol / L.

有利には、本発明により防食方法において、処理溶液は、処理溶液中のベーマイトのコロイド分散物で形成されるナノ粒子、すなわち、処理溶液中にベーマイトナノ粒子のコロイド分散物を形成する、一般式[−AlO(OH)−]で表されるベーマイトの固体ナノ粒子をある装填量で含んでいる。   Advantageously, in the anticorrosion method according to the invention, the treatment solution is a nanoparticle formed of a colloidal dispersion of boehmite in the treatment solution, i.e. forms a colloidal dispersion of boehmite nanoparticles in the treatment solution. It contains boehmite solid nanoparticles represented by [—AlO (OH) —] at a certain loading.

本発明による防食処理方法において、処理溶液を調製するために、各アルコキシシラン、各アルミニウムアルコキシド、および、必要に応じて、各金属アルコキシドをアルコール(特に、エタノール、1−プロパノール、および2−プロパノールからなる群から選択される)に溶解し、次いで、ある量の水、または、必要に応じて、ランタノイドカチオンおよび/またはコロイド状ベーマイトを少なくとも含むある量の水溶液を添加し、防食処理溶液を形成する。   In the anticorrosion treatment method according to the present invention, in order to prepare a treatment solution, each alkoxysilane, each aluminum alkoxide, and if necessary, each metal alkoxide is converted from alcohol (especially ethanol, 1-propanol, and 2-propanol). And then adding an amount of water or, if necessary, an amount of an aqueous solution containing at least a lanthanoid cation and / or colloidal boehmite to form an anti-corrosion treatment solution. .

有利には、アルコール溶液に、アルコキシシラン(単数または複数)および金属アルコキシド(単数または複数)およびある量の水、または、必要に応じて、ランタノイドカチオンおよび/またはコロイド状ベーマイトのナノ粒子を少なくとも含むある量の水溶液を添加し、処理溶液のレオロジー特性およびチキソトロピー特性を顕著に保全する。   Advantageously, the alcohol solution comprises at least the alkoxysilane (s) and the metal alkoxide (s) and an amount of water, or optionally lanthanoid cations and / or colloidal boehmite nanoparticles. An amount of aqueous solution is added to significantly preserve the rheological and thixotropic properties of the treatment solution.

有利には、本発明による防食処理方法の第3の変形形態において、一般式AlO(OH)で表されるベーマイトナノ粒子を含み、ランタノイドカチオン(特にセリウムカチオン)および/またはバナジン酸塩の表面分布を示す処理溶液を形成する。物理吸着されたベーマイトナノ粒子と称する、かかるベーマイトナノ粒子は、当業者に自体公知の、特にYoldas(Yoldas B.E. et al, (1975), J. Mater. Sri., 10, 1856)により記載された手順から適合させた手順によって得る。   Advantageously, in a third variant of the anticorrosion treatment method according to the invention, the surface distribution of lanthanide cations (especially cerium cations) and / or vanadate comprising boehmite nanoparticles of the general formula AlO (OH) Is formed. Such boehmite nanoparticles, referred to as physisorbed boehmite nanoparticles, are known per se to the person skilled in the art, in particular by Yoldas (Yoldas BE et al, (1975), J. Mater. Sri., 10, 1856). Obtained by a procedure adapted from the procedure described.

本発明による方法のこの第3の変形形態において、本発明者らは、0.05モル/LのNaClの腐食浴への浸漬に供した、処理溶液で処理された固体金属基材の耐腐食性の改善を確認した。   In this third variant of the method according to the invention, the inventors have resisted corrosion of a solid metal substrate treated with a treatment solution that has been subjected to immersion in a corrosion bath of 0.05 mol / L NaCl. The improvement of sex was confirmed.

有利には、本発明による防食処理方法の第4の変形形態において、ドープされたベーマイトと称する、以下の一般式(VIII)で表されるベーマイトナノ粒子を含む処理溶液を形成する:
Al1−x(X)O(OH) (VIII)
(式中:
−Xは、ドーピング元素と称する、三価ランタノイド(特に三価セリウム)からなる群から選択される元素であり、
−xは、0.002〜0.01の相対数である)。
Advantageously, in a fourth variant of the anticorrosion treatment method according to the invention, a treatment solution is formed comprising boehmite nanoparticles represented by the following general formula (VIII), referred to as doped boehmite:
Al 1-x (X) x O (OH) (VIII)
(Where:
-X is an element selected from the group consisting of trivalent lanthanoids (particularly trivalent cerium), referred to as doping elements,
-X is a relative number from 0.002 to 0.01).

かかるドープされたベーマイトナノ粒子は、水中の少なくとも1つのアルミニウム前駆体(特にAl(OC)の溶液と、ドーピング元素の硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩および塩化物からなる群から選択されるドーピング元素カチオンの溶液とを混合する方法によって得る。 Such doped boehmite nanoparticles are selected from the group consisting of a solution of at least one aluminum precursor in water (particularly Al (OC 4 H 9 ) 3 ) and the doping elements nitrate, sulfate, acetate and chloride. And a solution of a doping element cation to be mixed.

本発明による方法のこの第4の変形形態において、本発明者らは、0.05モル/LのNaClの腐食浴への浸漬に供した、処理溶液で処理された固体金属基材の耐腐食性の改善を確認した。   In this fourth variant of the method according to the invention, the inventors have resisted corrosion of a solid metal substrate treated with a treatment solution that has been subjected to immersion in a corrosion bath of 0.05 mol / L NaCl. The improvement of sex was confirmed.

有利には、物理吸着されたベーマイトナノ粒子およびドープされたベーマイトナノ粒子は、1つの大きい寸法と、互いに垂直で、かつ前記大きい寸法と垂直な2つのより小さい寸法を有し、前記大きい寸法は200nm未満(特に100nm未満、とりわけ50nm未満、好ましくは5nm〜20nm)であり、2つのより小さい寸法は、10nm未満、好ましくは約3nmである。   Advantageously, the physisorbed boehmite nanoparticles and the doped boehmite nanoparticles have one large dimension and two smaller dimensions that are perpendicular to each other and perpendicular to the large dimension, the large dimension being Less than 200 nm (especially less than 100 nm, especially less than 50 nm, preferably 5 nm to 20 nm), the two smaller dimensions being less than 10 nm, preferably about 3 nm.

本発明により、有利には、処理溶液は中空のベーマイトナノ粒子をある装填量で含む。   According to the invention, the treatment solution advantageously comprises hollow boehmite nanoparticles at a loading.

本発明により、有利には、処理溶液の適用後、混合マトリクスの形成と溶媒の蒸発を可能にするために適した金属基材の熱処理を行う。   According to the present invention, the application of the treatment solution is advantageously followed by a heat treatment of the metal substrate suitable to allow the formation of a mixed matrix and the evaporation of the solvent.

本発明の方法において有利には、処理溶液を適用する前に、固体金属基材の前記酸化可能な表面を、水中の少なくとも1つの腐食インヒビターで形成された、転換溶液と称する溶液に浸し、前記腐食インヒビターはランタノイドカチオンからなる群から選択され、固体金属基材の前記酸化可能な表面を転換溶液と、酸化可能な表面に少なくとも1つの共有結合で結合した前記ランタノイドで形成され、固体金属基材表面に広がる転換層を形成するために適した期間、接触したままにする。   Advantageously, in the method of the invention, prior to applying the treatment solution, the oxidizable surface of the solid metal substrate is immersed in a solution called a conversion solution formed of at least one corrosion inhibitor in water, The corrosion inhibitor is selected from the group consisting of lanthanoid cations, and is formed of a solid solution having a oxidizable surface of the solid metal substrate bonded with a conversion solution and at least one covalent bond to the oxidizable surface. Stay in contact for a period suitable to form a conversion layer extending over the surface.

本発明の防食処理方法の第5の変形形態において、まず、固体金属基材の酸化可能な表面上に、前記酸化可能な表面と転換溶液とを接触させることにより転換層を形成する。かかる転換溶液による処理は、固体金属基材の金属酸化物層の代わりに、固体金属基材表面に転換層を形成することを可能にし、前記転換層は、固体金属基材表面に自然に形成された酸化物層の腐食に対する耐性に比べて増大した腐食に対する耐性(特に電気化学インピーダンス分光法(EIS)で測定したもの)を示す点で防食処理に相当する。   In the fifth variation of the anticorrosion treatment method of the present invention, first, a conversion layer is formed on the oxidizable surface of the solid metal substrate by bringing the oxidizable surface into contact with the conversion solution. The treatment with the conversion solution makes it possible to form a conversion layer on the surface of the solid metal substrate instead of the metal oxide layer of the solid metal substrate, and the conversion layer naturally forms on the surface of the solid metal substrate. Corresponding to anticorrosion treatment in that it shows increased resistance to corrosion (especially measured by electrochemical impedance spectroscopy (EIS)) compared to the resistance of the oxide layer to corrosion.

実際、本発明者らは、まず固体金属基材の酸化可能な表面上に転換層を形成し、次いで、少なくとも1つのアルコキシシラン、0.005モル/L〜0.015モル/Lの濃度のセリウムカチオン、および必要に応じて、少なくとも1つの金属アルコキシドを含む処理溶液を適用する、本発明による防食処理方法により、固体金属基材の酸化可能な表面を所定の期間(特に1時間を超える期間)、腐食浴中、特に0.05モル/LのNaClの水性浴中に浸漬した後でさえ、固体金属基材の酸化可能な表面の腐食に対する耐性を増大させることができることに気付いた。   In fact, we first form a conversion layer on the oxidizable surface of a solid metal substrate, and then at least one alkoxysilane, at a concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L. By applying the treatment solution comprising cerium cation and, if necessary, at least one metal alkoxide, the oxidizable surface of the solid metal substrate is applied to the oxidizable surface of the solid metal substrate for a predetermined period (especially a period exceeding 1 hour). It has been found that the resistance to corrosion of the oxidizable surface of a solid metal substrate can be increased even after immersion in a corrosion bath, in particular in an aqueous bath of 0.05 mol / L NaCl.

本発明者らは、転換溶液による固体金属基材の酸化可能な表面の処理が、転換溶液により処理されていない固体金属基材の金属酸化物層に比べて増大した腐食に対する耐性を有する転換層の形成をもたらすと推測する。かかる転換層は、「ナイキスト」表示と称する電気化学インピーダンス図の表示によれば、固体金属基材表面に自然に形成された金属酸化物層の表面抵抗値Z’(ω)に比べて増大した表面抵抗値Z’(ω)(Ω・cm)を特徴とする。インピーダンスZ(ω)の測定は、正弦波外乱を伴う浮動電位周囲の定電位モードで行う。正弦波外乱の振幅は、線形条件を充足するよう10mVに設定される。インピーダンス測定の際の掃引周波数は65kHz〜10mHzであり、1桁ごとに10ポイントである。 The inventors have found that a conversion layer in which the treatment of the oxidizable surface of a solid metal substrate with a conversion solution has increased resistance to corrosion compared to a metal oxide layer of a solid metal substrate that has not been treated with a conversion solution. I guess that will lead to the formation of. Such a conversion layer is increased compared to the surface resistance value Z ′ (ω) of the metal oxide layer naturally formed on the surface of the solid metal substrate, according to the display of the electrochemical impedance diagram called “Nyquist” display. It is characterized by a surface resistance value Z ′ (ω) (Ω · cm 2 ). The impedance Z (ω) is measured in a constant potential mode around a floating potential with a sinusoidal disturbance. The amplitude of the sine wave disturbance is set to 10 mV so as to satisfy the linear condition. The sweep frequency at the time of impedance measurement is 65 kHz to 10 mHz, and 10 points for each digit.

本発明者らは、エネルギー分散分光法(「EDS, Energy Dispersive Spectroscopy」)により、かかる転換層が、ランタノイドと、固体金属基材の酸化可能な表面の構成金属との混合酸化物で構成されていることを示した。   The present inventors have found that such a conversion layer is composed of a mixed oxide of a lanthanoid and a constituent metal on the oxidizable surface of a solid metal substrate by energy dispersive spectroscopy (“EDS, Energy Dispersive Spectroscopy”). Showed that.

有利には、固体金属基材表面に広がる転換層は、1nm〜200nmの平均厚さを示す。   Advantageously, the conversion layer extending over the surface of the solid metal substrate exhibits an average thickness of 1 nm to 200 nm.

本発明者らは、本発明による転換溶液への固体金属基材の浸漬期間の増大により、アルミニウム合金片の表面に自然に形成される酸化アルミニウム層の表面抵抗の限界値を超える、表面の表面抵抗値の増大が可能になることに気付いた。   The inventors have found that the surface of the surface exceeds the limit value of the surface resistance of the aluminum oxide layer naturally formed on the surface of the aluminum alloy piece by increasing the immersion period of the solid metal substrate in the conversion solution according to the present invention. I noticed that the resistance could be increased.

さらに、本発明者らは、固体金属基材の酸化可能な表面の転換溶液によるかかる処理が、基材質量の検出可能な増大を一切もたらさないことにも気付いた。かかる転換層は、固体金属基材表面へのランタノイドの酸化物/水酸化物の結晶化に相当するものではない。   In addition, the inventors have also found that such treatment with a convertible solution of the oxidizable surface of a solid metal substrate does not result in any detectable increase in substrate mass. Such a conversion layer does not correspond to the crystallization of the lanthanoid oxide / hydroxide on the surface of the solid metal substrate.

とりわけ、固体金属基材の酸化可能な表面の転換溶液による処理は、腐食インヒビターであるランタノイド元素(Ln)と固体金属基材の金属元素(M)との間に生じる複数の共有結合の形成により、固体金属基材表面に能動的保護をもたす自己修復性の転換層の形成を可能にする。本発明者らは、結合エネルギーの化学的分析により(特にX線光電子分光法(XPS)により)、この共有結合がM−O−Ln−O−型、ここでMは固体金属基材の金属元素を表し、Oは酸素原子であり、Lnはランタノイドから選択される腐食インヒビターを表すことを示した。   In particular, the treatment of the oxidizable surface of the solid metal substrate with the conversion solution is due to the formation of multiple covalent bonds between the lanthanoid element (Ln), which is a corrosion inhibitor, and the metal element (M) of the solid metal substrate. Allowing the formation of a self-healing conversion layer with active protection on the surface of the solid metal substrate. By chemical analysis of the binding energy (especially by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)), the inventors have determined that this covalent bond is of the M-O-Ln-O-type, where M is the metal of the solid metal substrate. It represents an element, O is an oxygen atom, and Ln has been shown to represent a corrosion inhibitor selected from lanthanoids.

本発明による方法において、固体金属基材の酸化可能な表面上に、および必要に応じて、転換層の表面に、少なくとも1つのアルコキシシラン(特に有機基を有するアルコキシシラン)、0.005モル/L〜0.015モル/Lの濃度のセリウムカチオン、および必要に応じて、少なくとも1つの金属アルコキシドであって、アルコキシシラン(単数または複数)、金属アルコキシド(単数または複数)およびセリウムカチオンの加水分解/縮合により、無機原子鎖(−Si−O−Si−)と有機炭化水素鎖とで形成される有機/無機混合マトリクスを形成するために適した金属アルコキシドの、有機/無機混合ゾルで形成される処理溶液を適用する。   In the process according to the invention, at least one alkoxysilane (especially an alkoxysilane having an organic group), 0.005 mol / wt, on the oxidizable surface of the solid metal substrate and optionally on the surface of the conversion layer. L-0.015 mol / L concentration of cerium cation, and optionally hydrolysis of at least one metal alkoxide, alkoxysilane (s), metal alkoxide (s) and cerium cation Formed by an organic / inorganic mixed sol of metal alkoxide suitable for forming an organic / inorganic mixed matrix formed of inorganic atomic chains (—Si—O—Si—) and organic hydrocarbon chains by condensation. Apply the treatment solution.

本発明者らは、固体金属基材の転換溶液への浸漬により、かかる転換層の形成および固体金属基材の腐食に対する能動的保護が可能となるだけでなく、さらに、固体金属基材表面への混合ゾルの密着性の改善および前記固体金属基材の腐食に対する受動的保護特性の改善が可能となることに気付いた。   The inventors have not only allowed the formation of such a conversion layer and active protection against corrosion of the solid metal substrate by immersion of the solid metal substrate in the conversion solution, but also to the surface of the solid metal substrate. It has been found that it is possible to improve the adhesion of the mixed sol and the passive protective properties against corrosion of the solid metal substrate.

本発明により、有利には、転換溶液の腐食インヒビターを、ランタン(La)カチオン、セリウム(Ce)カチオン、プラセオジム(Pr)カチオン、ネオジム(Nd)カチオン、サマリウム(Sm)カチオン、ユウロピウム(Eu)カチオン、ガドリニウム(Gd)カチオン、テルビウム(Tb)カチオン、ジスプロシウム(Dy)カチオン、ホルミウム(Ho)カチオン、エルビウム(Er)カチオン、ツリウム(Tm)カチオン、イッテルビウム(Yb)カチオンおよびルテチウム(Lu)カチオンからなる群から選択する。   According to the invention, advantageously, the corrosion inhibitor of the conversion solution comprises a lanthanum (La) cation, a cerium (Ce) cation, a praseodymium (Pr) cation, a neodymium (Nd) cation, a samarium (Sm) cation, a europium (Eu) cation. , Gadolinium (Gd) cation, terbium (Tb) cation, dysprosium (Dy) cation, holmium (Ho) cation, erbium (Er) cation, thulium (Tm) cation, ytterbium (Yb) cation and lutetium (Lu) cation Select from group.

本発明により、有利には、転換溶液の腐食インヒビターを、塩化ランタノイド、硝酸ランタノイド、酢酸ランタノイドおよび硫酸ランタノイドからなる群から選択する。   According to the present invention, the corrosion inhibitor of the conversion solution is advantageously selected from the group consisting of lanthanoid chloride, lanthanoid nitrate, lanthanoid acetate and lanthanoid sulfate.

有利には、転換溶液の各腐食インヒビターを、塩化ランタン(LaCl)、塩化セリウム(CeCl)、塩化イットリウム(YCl)、硫酸セリウム(Ce(SO)、酢酸セリウム(Ce(CHCOO))、塩化プラセオジム(PrCl)、塩化ネオジム(NdCl)からなる群から選択する。 Advantageously, each corrosion inhibitor of the conversion solution is lanthanum chloride (LaCl 3 ), cerium chloride (CeCl 3 ), yttrium chloride (YCl 3 ), cerium sulfate (Ce 2 (SO 4 ) 3 ), cerium acetate (Ce ( CH 3 COO) 3 ), praseodymium chloride (PrCl 3 ), neodymium chloride (NdCl 3 ).

本発明により、有利には、転換溶液の各腐食インヒビターは、セリウム元素がIII価(CeIII)であるセリウムカチオン(特に、硝酸セリウム(Ce(NO)、酢酸セリウム(Ce(CHCOO))、硫酸セリウム(Ce(SO)および塩化セリウム(CeCl))である。 According to the invention, advantageously, each corrosion inhibitor of the conversion solution is a cerium cation (especially cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 ), cerium acetate (Ce (CH 3 )) in which the cerium element is trivalent (Ce III ). COO) 3 ), cerium sulfate (Ce 2 (SO 4 ) 3 ) and cerium chloride (CeCl 3 )).

本発明により、有利には、処理溶液のセリウム(Ce)カチオンは、塩化セリウムおよび硝酸セリウムからなる群から選択される。とりわけ、転換溶液の腐食インヒビターは、硝酸セリウムCe(NOである。 According to the invention, advantageously, the cerium (Ce) cation of the treatment solution is selected from the group consisting of cerium chloride and cerium nitrate. In particular, the corrosion inhibitor of the conversion solution is cerium nitrate Ce (NO 3 ) 3 .

本発明者らは、転換層が、セリウムと、固体金属基材の酸化可能な表面の構成金属との混合酸化物で構成されていることを示した。エネルギー分散分光法(「EDS, Energy Dispersive Spectroscopy」)による化学的分析は、固体金属基材表面に共有結合により結合しているセリウムに特徴的なLα線およびMα線を示す。   The inventors have shown that the conversion layer is composed of a mixed oxide of cerium and the constituent metal of the oxidizable surface of the solid metal substrate. Chemical analysis by energy dispersive spectroscopy (“EDS, Energy Dispersive Spectroscopy”) shows characteristic Lα and Mα rays in cerium covalently bonded to the surface of a solid metal substrate.

本発明者らは、かかる防食処理方法により、少なくとも1つの腐食インヒビターを含む、固体金属基材の自己修復を可能にするために適した転換層で形成される防食被覆を形成することができ、前記転換層は、最適なバリア効果を示すセリウムリッチな混合マトリクスによりそれ自身保護されていることに気付いた。   The present inventors are able to form an anticorrosion coating formed with a conversion layer suitable for allowing self-healing of a solid metal substrate comprising at least one corrosion inhibitor, by such an anticorrosion treatment method, It has been found that the conversion layer is itself protected by a cerium-rich mixed matrix that exhibits an optimal barrier effect.

しかし、本発明者らはまた、全く驚くべきことに、転換層が:
−固体金属基材上の混合マトリクスの耐剥離性および密着性の機械的特性を変化させないこと、
−EISにより測定した混合マトリクスのバリア特性を変化させないこと、
−固体金属基材の腐食浴への長期の浸漬の間、固体金属基材の耐腐食性の喪失を遅らせることができること、および
−腐食点が生じた金属基材上の腐食生成物の出現を遅延させること、
に気付いた。
However, the inventors also surprisingly found that the conversion layer is:
-Do not change the mechanical properties of the peel resistance and adhesion of the mixed matrix on the solid metal substrate,
-Do not change the barrier properties of the mixed matrix measured by EIS,
-The long-term immersion of the solid metal substrate in the corrosion bath can delay the loss of corrosion resistance of the solid metal substrate; and-the appearance of corrosion products on the metal substrate where the corrosion point has occurred. Delaying,
I noticed.

固体金属基材と混合マトリクスとの間の界面に位置する、腐食インヒビターに富んだ転換層の存在により、混合マトリクスの保護作用に加わる、追加の能動的保護を提供することが可能となる。   The presence of a conversion layer rich in corrosion inhibitors, located at the interface between the solid metal substrate and the mixing matrix, can provide additional active protection in addition to the protective action of the mixing matrix.

本発明より、有利には、転換溶液は、0.001モル/L〜0.5モル/L、特に0.05モル/L〜0.3モル/L、とりわけ約0.1モル/Lの腐食インヒビター(特にセリウム(Ce))の濃度を示す。   According to the invention, advantageously the conversion solution has a concentration of 0.001 mol / L to 0.5 mol / L, in particular 0.05 mol / L to 0.3 mol / L, in particular about 0.1 mol / L. The concentration of the corrosion inhibitor (especially cerium (Ce)) is indicated.

有利には、転換溶液は、0.01モル/L〜0.5モル/L、好ましくは0.1モル/L〜0.5モル/Lの腐食インヒビター(特にセリウム(Ce))の濃度を示す。   Advantageously, the conversion solution has a concentration of corrosion inhibitor (especially cerium (Ce)) of 0.01 mol / L to 0.5 mol / L, preferably 0.1 mol / L to 0.5 mol / L. Show.

有利には、固体金属基材の酸化可能な表面と転換溶液とを、1秒〜30分、特に1秒〜300秒、好ましくは1秒〜15秒、とりわけ1秒〜10秒、より好ましくは1秒〜3秒の所定の期間、接触したままにする。   Advantageously, the oxidizable surface of the solid metal substrate and the conversion solution are used for 1 second to 30 minutes, especially 1 second to 300 seconds, preferably 1 second to 15 seconds, especially 1 second to 10 seconds, more preferably. Stay in contact for a predetermined period of 1 to 3 seconds.

有利には、固体金属基材の酸化可能な表面と転換溶液とを接触させる工程の後、固体金属基材表面に、転換層と称する、固体金属基材の金属元素MとM−O−Ln−O−型の結合で結合した腐食インヒビターであるLn(ランタノイド)元素の層を形成するように、固体金属基材を100℃未満(特に約50℃)の所定の温度で乾燥させる。   Advantageously, after the step of contacting the oxidizable surface of the solid metal substrate with the conversion solution, the metal element M and M-O-Ln of the solid metal substrate, referred to as the conversion layer, are formed on the surface of the solid metal substrate. The solid metal substrate is dried at a predetermined temperature of less than 100 ° C. (especially about 50 ° C.) so as to form a layer of Ln (lanthanoid) element, a corrosion inhibitor bonded with —O— type bonds.

有利には、転換溶液は、ほぼ約4のpHを示す。有利には、転換溶液のpHを、転換溶液への鉱酸(特に硝酸)の添加により調節する。   Advantageously, the conversion solution exhibits a pH of approximately about 4. Advantageously, the pH of the conversion solution is adjusted by adding a mineral acid (particularly nitric acid) to the conversion solution.

本発明者らは、本発明による2工程の固体金属基材の防食処理方法により、固体金属基材の腐食に対する能動的保護、とりわけ修復によるものばかりでなく、さらに、前記腐食に対する受動的保護をも提供できることに気付いた。   The inventors of the present invention provide a two-step solid metal substrate anticorrosion treatment method according to the present invention that provides active protection against solid metal substrate corrosion, particularly by repair, and further provides passive protection against corrosion. I also found that I can offer.

本発明により、有利には、水性アルコール液体組成物は、水と、少なくとも1つのアルコール(特に、エタノール、1−プロパノールおよび2−プロパノールからなる群から選択される)とで形成される。   According to the invention, the aqueous alcohol liquid composition is advantageously formed of water and at least one alcohol (especially selected from the group consisting of ethanol, 1-propanol and 2-propanol).

有利には、ドープされた、および/または、物理吸着されたベーマイトナノ粒子は、1つの大きい寸法と、互いに垂直で、かつ前記大きい寸法と垂直な2つのより小さい寸法を有し、前記大きい寸法は200nm未満(特に100nm未満、とりわけ50nm未満、好ましくは5nm〜20nm)であり、2つのより小さい寸法は、10nm未満、好ましくは約3nmである。   Advantageously, the doped and / or physisorbed boehmite nanoparticles have one large dimension and two smaller dimensions perpendicular to each other and perpendicular to the large dimension, the large dimension Is less than 200 nm (especially less than 100 nm, especially less than 50 nm, preferably 5 nm to 20 nm) and the two smaller dimensions are less than 10 nm, preferably about 3 nm.

本発明により、有利には、処理溶液は中空のベーマイトナノ粒子をある装填量で含む。   According to the invention, the treatment solution advantageously comprises hollow boehmite nanoparticles at a loading.

本発明はまた、本発明による方法によって得ることができる防食被覆を目的とする。   The invention is also directed to an anticorrosion coating obtainable by the method according to the invention.

本発明はさらにまた、固体金属基材表面に広がる、少なくとも1つのアルコキシシランの加水分解/縮合により得られる混合マトリクスで形成された、固体金属基材の防食被覆に及び、
前記混合マトリクスは、50〜500、特に80〜250の、少なくとも1つのセリウム(Ce)カチオンに対するアルコキシシラン(単数または複数)のケイ素元素のモル比(Si/Ce)を示す。
The invention further extends to a solid metal substrate anticorrosion coating formed by a mixed matrix obtained by hydrolysis / condensation of at least one alkoxysilane spreading on the surface of the solid metal substrate.
The mixed matrix exhibits a silicon element molar ratio (Si / Ce) of alkoxysilane (s) to at least one cerium (Ce) cation of 50 to 500, in particular 80 to 250.

このCe/Si比は、当業者に自体公知の方法により、とりわけ、軽い混合マトリクス中の重元素の量を測定することができるために適した、入射イオンビームのイオンの弾性散乱のRBS(ラザフォード後方散乱分光法)分析により決定する。   This Ce / Si ratio is determined by means of methods known per se to the person skilled in the art, in particular the RBS of the elastic scattering of ions of the incident ion beam (Rutherford), which is suitable in particular for measuring the amount of heavy elements in a light mixing matrix Determined by backscatter spectroscopy analysis.

本発明はとりわけ、混合マトリクスが固体金属基材と接触して広がり、少なくとも1つのアルコキシシラン、および、必要に応じて、少なくとも1つの金属アルコキシドの加水分解/縮合により得られる防食被覆に及び、少なくとも1つの金属アルコキシドは:
・一般式(IX)で表される少なくとも1つの無機基:
−A−O−B− (IX)
(式中:
■Oは酸素原子であり、
■AおよびBは、互いに独立して、SiおよびM’からなる群から選択される)、および
・一般式(XI)で表される少なくとも1つの有機基:
−D−O−R10−O−E− (XI)
(■式中、Oは酸素原子であり、
■DおよびEは、互いに独立して、Si、M’およびCeからなる群から選択され、
■R10は炭化水素基である)
を含む。
In particular, the present invention extends the mixed matrix in contact with a solid metal substrate and extends to at least one alkoxysilane and, optionally, an anticorrosion coating obtained by hydrolysis / condensation of at least one metal alkoxide, and at least One metal alkoxide is:
-At least one inorganic group represented by the general formula (IX):
-A-O-B- (IX)
(Where:
■ O is an oxygen atom,
(1) A and B are independently selected from the group consisting of Si and M ′), and at least one organic group represented by the general formula (XI):
-D-O-R 10 -O-E- (XI)
(■ where O is an oxygen atom,
D and E are independently selected from the group consisting of Si, M ′ and Ce,
(1) R 10 is a hydrocarbon group)
including.

有利には、防食被覆は1μm〜15μmの厚さである。   Advantageously, the anticorrosion coating is 1 μm to 15 μm thick.

本発明はさらにまた、以下の特徴の少なくとも1つを示す防食被覆に及ぶ:
−防食被覆の混合マトリクスが、混合キセロゲル(特に有機/無機混合キセロゲル)と、ある装填量の混合キセロゲル中に分散された物理吸着されたベーマイトナノ粒子とを含む複合材料で形成されている、
−防食被覆の混合マトリクスが、混合キセロゲル(特に有機/無機混合キセロゲル)と、ある装填量の一般式(VIII):
Al1−x(X)O(OH) (VIII)
(式中:
・Xは、ドーピング元素と称する、三価ランタノイド(特に三価セリウム)からなる群から選択される元素であり、
・xは、0.002〜0.01の相対数である)
で表されるドープされたベーマイトナノ粒子とを含む複合材料で形成され、前記ある装填量は混合キセロゲル中に分散されている、
−防食被覆の混合マトリクスが、混合キセロゲル(特に有機/無機混合キセロゲル)と、ある装填量の混合キセロゲル中に分散された中空のベーマイトナノ粒子とを含む複合材料で形成されている、
−ある装填量の物理吸着されたベーマイトナノ粒子とドープされたベーマイトナノ粒子のある装填量の固体ナノ粒子が、1つの大きい寸法と、互いに垂直で、かつ前記大きい寸法と垂直な2つのより小さい寸法を有し、前記大きい寸法は200nm未満(特に100nm未満、とりわけ50nm未満、好ましくは5nm〜20nm)であり、2つのより小さい寸法は、10nm未満、好ましくは約3nmである、
−中空のベーマイトナノ粒子のある装填量の固体ナノ粒子がほぼ球形の形状であり、約30nmの平均径を有する。
The invention further extends to an anticorrosion coating exhibiting at least one of the following characteristics:
The mixed matrix of the anticorrosion coating is formed of a composite material comprising mixed xerogel (especially organic / inorganic mixed xerogel) and physisorbed boehmite nanoparticles dispersed in a loading of mixed xerogel;
The mixed matrix of the anticorrosion coating is a mixed xerogel (especially an organic / inorganic mixed xerogel) and a certain loading of the general formula (VIII):
Al 1-x (X) x O (OH) (VIII)
(Where:
X is an element selected from the group consisting of trivalent lanthanoids (particularly trivalent cerium), referred to as doping elements,
X is a relative number between 0.002 and 0.01)
Wherein the certain loading is dispersed in the mixed xerogel,
The mixed matrix of the anticorrosion coating is formed of a composite material comprising mixed xerogel (especially organic / inorganic mixed xerogel) and hollow boehmite nanoparticles dispersed in a loading of mixed xerogel;
-A loading of solid adsorbed boehmite nanoparticles and doped boehmite nanoparticles of one loading is smaller than two larger dimensions, perpendicular to each other and perpendicular to said larger dimensions The larger dimension is less than 200 nm (especially less than 100 nm, especially less than 50 nm, preferably 5 nm to 20 nm), and the two smaller dimensions are less than 10 nm, preferably about 3 nm,
-A load of solid nanoparticles of hollow boehmite nanoparticles is approximately spherical in shape and has an average diameter of about 30 nm.

有利には、防食被覆の転換層は、1nm〜200nmの厚さである。   Advantageously, the conversion layer of the anticorrosion coating is 1 nm to 200 nm thick.

本発明はさらにまた、本発明による方法によって得られる防食被覆で被覆された金属表面に及ぶ。   The invention further extends to metal surfaces coated with an anticorrosion coating obtained by the method according to the invention.

本発明は加えて、上記または下記の特徴のすべてまたは一部の組み合わせを特徴とする方法に関する。   The invention additionally relates to a method characterized by a combination of all or part of the features described above or below.

本発明の他の目的、特徴および利点は、非限定例としてのみ与えられる、本発明の好ましい実施形態を表す添付の図面を参照する以下の記載を読むことで明らかとなる。   Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description with reference to the accompanying drawings which represent preferred embodiments of the invention, given by way of non-limiting example only.

図1は、本発明による防食被覆の一変形形態の拡大模式図である。FIG. 1 is an enlarged schematic view of a variation of the anticorrosion coating according to the present invention. 図2は、本発明による方法によって得られた固体金属基材の防食被覆の横断面の走査型電子顕微鏡観察(SEM)による図である。FIG. 2 is a scanning electron microscope observation (SEM) of the cross section of the anticorrosion coating on the solid metal substrate obtained by the method according to the present invention. 図3は、本発明による方法の2つの変形形態により処理した固体金属基材の腐食に対する表面抵抗の変化を示した比較グラフである。FIG. 3 is a comparative graph showing the change in surface resistance to corrosion of a solid metal substrate treated by two variants of the method according to the invention. 図4は、処理溶液中のセリウム濃度に応じた、防食被覆の表面抵抗(Ω・cm)を示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the surface resistance (Ω · cm 2 ) of the anticorrosion coating according to the cerium concentration in the treatment solution. 図5は、処理溶液中のセリウム濃度に応じた、防食被覆のビッカースのナノ硬さを示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the Vickers nanohardness of the anticorrosion coating according to the cerium concentration in the treatment solution. 図6は、ナノインデンテーションの測定により決定したGPa表示のヤング係数値の変動を示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing fluctuations in the Young's modulus value in GPa determined by measurement of nanoindentation. 図7は、ナノスクラッチによって決定した、処理溶液中のセリウム濃度に応じた、防食被覆の、剥離(○)、クラック発生(▲)および弾性変形(□)の臨界荷重値(mN)を示したグラフである。FIG. 7 shows the critical load values (mN) of peeling (◯), crack generation (▲), and elastic deformation (□) of the anticorrosion coating according to the cerium concentration in the treatment solution, determined by nanoscratching. It is a graph. 図8は、転換溶液で処理した(○)または処理していない(▲)固体金属基材の電気化学インピーダンスのナイキスト表示である。FIG. 8 is a Nyquist representation of the electrochemical impedance of the solid metal substrate treated with the conversion solution (◯) or untreated (▲). 図9は、本発明による転換溶液で処理した固体金属基材の、電子分散分光法(「 Energy Dispersive Spectroscopy(EDS)」)による表面の化学分析のスペクトルである。FIG. 9 is a spectrum of chemical analysis of a surface of a solid metal substrate treated with a conversion solution according to the present invention by electron dispersion spectroscopy (“Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)”).

図1に示される本発明による防食被覆1は、金属元素Mで形成された金属基材2上に支持されている。かかる防食被覆は、腐食阻害元素Lnが金属基材2の金属元素Mに共有結合M−O−Ln−で結合している、任意の転換層3で形成されている。さらに、転換層の腐食阻害元素Lnは、Si元素、および必要に応じて、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、チタン(Ti)およびジルコニウム(Zr)からなる群から選択される金属元素M’、および、転換層3の表面に広がる混合マトリクス4のセリウム(Ce)元素と共有結合を形成している。   The anticorrosion coating 1 according to the present invention shown in FIG. 1 is supported on a metal substrate 2 formed of a metal element M. The anticorrosion coating is formed of an arbitrary conversion layer 3 in which the corrosion-inhibiting element Ln is bonded to the metal element M of the metal substrate 2 by a covalent bond M-O-Ln-. Further, the corrosion inhibiting element Ln of the conversion layer is a Si element and, if necessary, a metal element M ′ selected from the group consisting of aluminum (Al), vanadium (V), titanium (Ti) and zirconium (Zr). And a covalent bond is formed with the cerium (Ce) element of the mixed matrix 4 spreading on the surface of the conversion layer 3.

図2は、本発明による方法の一変形形態によって処理され、アルミニウム基材2と混合マトリクス4との間の界面に広がる転換層3(任意)を含む、アルミニウム基材2の走査型電子顕微鏡観察(SEM)による断面を示す。   FIG. 2 shows a scanning electron microscope observation of an aluminum substrate 2 which is processed by a variant of the method according to the invention and comprises a conversion layer 3 (optional) extending at the interface between the aluminum substrate 2 and the mixing matrix 4. The cross section by (SEM) is shown.

本発明による固体金属基材の防食処理方法の一変形形態において、まず圧延アルミニウム合金2024 T3の小片の表面予備処理を行う。かかる予備処理は、非限定例としてのみ与えられ、転換溶液および処理溶液の、その堆積(「ディップコーティング」、「スプレー」)の際の、基材表面上への均一な適用および基材表面に得られる防食混合マトリクスの定着を害するおそれのある合金の酸化または汚れのあらゆる痕跡を固体金属基材表面から除去することを目的とする。   In one variant of the anticorrosion treatment method for a solid metal substrate according to the present invention, first a surface pretreatment of a small piece of rolled aluminum alloy 2024 T3 is performed. Such pre-treatment is given only as a non-limiting example, and evenly applied to the substrate surface and on the substrate surface during the deposition ("dip coating", "spray") of the conversion solution and the treatment solution. The object is to remove from the solid metal substrate surface any traces of oxidation or fouling of the alloy that may impair the anchoring of the resulting anticorrosive mixed matrix.

有機溶剤による固体金属基材の脱脂
予備処理は、固体金属基材表面の脱脂の第1工程を含み、当該工程において、前記基材表面を脱脂溶剤と接触させる。この脱脂工程は、当業者に自体公知の方法により、特に基材表面の脱脂溶剤への浸漬により、または、前記表面に脱脂溶剤を振りかけることにより行う。
The degreasing pretreatment of the solid metal substrate with an organic solvent includes a first step of degreasing the surface of the solid metal substrate, and in this step, the substrate surface is brought into contact with a degreasing solvent. This degreasing step is performed by a method known per se to those skilled in the art, in particular by immersing the substrate surface in a degreasing solvent, or by sprinkling the degreasing solvent on the surface.

例として、脱脂溶剤は、安定化された純塩化メチレン(Methokloneの商標名で市販)または純アセトンであってもよい。この場合、この脱脂工程は、42℃未満の温度で、5秒〜3分の期間行う。この脱脂の第1工程の際に、固体金属基材を超音波処理に供することが可能である。   By way of example, the degreasing solvent may be stabilized pure methylene chloride (commercially available under the trademark Methoklone) or pure acetone. In this case, this degreasing step is performed at a temperature of less than 42 ° C. for a period of 5 seconds to 3 minutes. During the first step of degreasing, the solid metal substrate can be subjected to ultrasonic treatment.

アルカリ溶液による固体金属基材の脱脂
固体金属基材の予備処理は、前記基材表面の脱脂の引き続く第2工程を含み、当該工程において、基材表面を、アルカリ調製物、特にTURCO 4215(HENKEL、ブローニュ−ビアンクール、フランス)の商標名で市販されているものと接触させる。このアルカリ脱脂工程は、当業者に自体公知の方法により、特に基材表面のアルカリ調製物への浸漬により、または、前記表面に前記調製物を10分〜30分の期間振りかけることにより行う。好ましくは、このアルカリ脱脂工程は50℃〜70℃の温度で行う。このアルカリ溶液による脱脂の第2工程の際に、基材を超音波処理に供することが可能である。
Degreasing the solid metal substrate with an alkaline solution The pretreatment of the solid metal substrate comprises a second step followed by degreasing the surface of the substrate, wherein the substrate surface is treated with an alkaline preparation, in particular TURCO 4215 (HENKEL , Boulogne-Biencourt, France). This alkaline degreasing step is carried out by a method known per se to those skilled in the art, in particular by immersing the substrate surface in an alkaline preparation or by sprinkling the preparation on the surface for a period of 10 to 30 minutes. Preferably, the alkaline degreasing step is performed at a temperature of 50 ° C to 70 ° C. In the second step of degreasing with the alkaline solution, the substrate can be subjected to ultrasonic treatment.

アルカリ溶液による固体金属基材の汚れ落とし
本発明による予備処理は、基材表面の汚れ落としの引き続く第3工程を含み、当該工程において、基材表面を、アルカリ調製物、特に30g/L〜70g/Lの濃度の水酸化ナトリウム水溶液と接触させる。このアルカリ汚れ落とし工程は、当業者に自体公知の方法により、特に基材表面の濃縮アルカリ調製物への浸漬により、または、前記表面に前記濃縮アルカリ調製物を10秒〜3分の期間振りかけることにより行う。好ましくは、このアルカリ汚れ落とし工程は20℃〜50℃の温度で行う。この濃縮アルカリ溶液による汚れ落としの第2工程の際に、固体金属基材を超音波処理に供することが可能である。
Decontamination of Solid Metal Substrate with Alkaline Solution The pretreatment according to the invention comprises a third step followed by decontamination of the substrate surface, in which the substrate surface is treated with an alkaline preparation, in particular 30 g / L to 70 g. Contact with aqueous sodium hydroxide solution at a concentration of / L. This alkaline soil removal step is carried out by a method known per se to those skilled in the art, in particular by immersing the surface of the substrate in a concentrated alkali preparation or by sprinkling the concentrated alkali preparation on the surface for a period of 10 seconds to 3 minutes. To do. Preferably, the alkaline soil removal step is performed at a temperature of 20 ° C to 50 ° C. In the second step of removing dirt with the concentrated alkaline solution, the solid metal substrate can be subjected to ultrasonic treatment.

固体金属基材表面の処理のこの引き続く第3工程の終了時に、固体金属基材表面を覆う酸化物の粉末状の層を認める。   At the end of this subsequent third step of treatment of the solid metal substrate surface, a powdered layer of oxide covering the solid metal substrate surface is observed.

酸溶液による固体金属基材の汚れ落とし
本発明による予備処理は、固体金属基材表面に広がる酸化物層の溶解の引き続く第4工程を含み、当該工程において、前記基材表面を、酸調製物、例えば、TURCO LIQUID Smut−Go NC(HENKEL、ブローニュ−ビアンクール、フランス)またはARDROX 295 GD(Chemetal GmbH、フランクフルト、ドイツ)と接触させる。
Decontamination of solid metal substrate with acid solution The pretreatment according to the invention comprises a fourth step followed by dissolution of the oxide layer spreading on the surface of the solid metal substrate, wherein the substrate surface is treated with an acid preparation. For example, contact with TURCO LIQUID Smut-Go NC (HENKEL, Boulogne-Biencourt, France) or ARDROX 295 GD (Chemical GmbH, Frankfurt, Germany).

この溶解工程は、15%(v/v)〜25%(v/v)のTURCO LIQUID Smut−Go NCを含む水溶液で、10℃〜50℃の温度にて、1分〜10分の期間行う。   This dissolution step is an aqueous solution containing 15% (v / v) to 25% (v / v) TURCO LIQUID Smut-Go NC, and is performed at a temperature of 10 ° C. to 50 ° C. for a period of 1 minute to 10 minutes. .

変形形態において、この溶解工程は、15%(v/v)〜30%(v/v)のARDROX 295 GDを含む水溶液で、10℃〜30℃の温度にて、1分〜10分の期間行う。   In a variant, this dissolution step is an aqueous solution comprising 15% (v / v) to 30% (v / v) ARDROX 295 GD at a temperature of 10 ° C. to 30 ° C. for a period of 1 to 10 minutes. Do.

この工程の終了時に、固体金属基材表面は、本発明に従う防食処理で処理され得るために適したものとなっている。   At the end of this step, the solid metal substrate surface is suitable for being treated with an anticorrosion treatment according to the present invention.

本発明による固体金属基材の防食処理方法の一変形形態において、固体金属基材表面への転換層の形成の工程を行う。   In one variation of the method for preventing corrosion of a solid metal substrate according to the present invention, a step of forming a conversion layer on the surface of the solid metal substrate is performed.

アルミニウム片(Al 2024−T3)を「ディップコーティング」により、0.001モル/L〜0.5モル/Lの濃度のCe(NOを含み、pHが硝酸の添加により4に調節された水性転換溶液中に浸漬する。浸漬および取り出しの後、アルミニウム片を10分間50℃で乾燥させる。転換溶液によるこの処理の終了時に、前記アルミニウム片の質量の増大は全く測定されない。 An aluminum piece (Al 2024-T3) containing Ce (NO 3 ) 3 at a concentration of 0.001 mol / L to 0.5 mol / L by “dip coating” and the pH was adjusted to 4 by addition of nitric acid. Soak in an aqueous conversion solution. After immersion and removal, the aluminum pieces are dried at 50 ° C. for 10 minutes. At the end of this treatment with the conversion solution, no increase in the mass of the aluminum pieces is measured.

固体金属基材の防食処理方法において、以下の工程に従って処理溶液を調製する:
−(a)下記(A)に記載されたとおりの処理溶液の作製、
−(b)下記(B)に記載されたとおりの物理吸着されたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物の作製、
−(c)下記(C)に記載されたとおりのドープされたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物の作製、
−(d)下記(D)に記載されたとおりの腐食インヒビターを含有する中空のオキシ水酸化アルミニウムナノ粒子の作製、
−(e)下記(A)、(B)、(C)および(D)に記載されたとおりの組成物からの防食処理用コロイド分散物の作製、
−(f)固体金属基材上への防食処理用コロイド分散物の堆積、
−(g)熱処理。
In an anticorrosion treatment method for a solid metal substrate, a treatment solution is prepared according to the following steps:
-(A) Preparation of treatment solution as described in (A) below,
-(B) production of a colloidal dispersion of physisorbed boehmite nanoparticles as described in (B) below,
-(C) making a colloidal dispersion of doped boehmite nanoparticles as described in (C) below,
-(D) production of hollow aluminum oxyhydroxide nanoparticles containing corrosion inhibitors as described in (D) below,
-(E) preparation of a colloidal dispersion for anticorrosion treatment from a composition as described in (A), (B), (C) and (D) below,
-(F) deposition of a colloidal dispersion for anticorrosion treatment on a solid metal substrate,
-(G) Heat treatment.

A−処理溶液の作製−エポキシゾル
A1−エポキシゾルGPTMS/ASB/Ce(NO
第1の実施形態において、1Lのエポキシゾルを調製するために、107.4g(0.43モル)のアルミニウムトリ(s−ブトキシド)(ASB)を34.8mLの1−プロパノール中に撹拌により(特に磁気撹拌により)、室温で10分間溶解する。次いで、470mL(2.13モル)の3−(グリシドキシプロピル)−トリメトキシシラン(GPTMS)を添加する。GPTMSとASBとのモル比は83/17である。また、0.02モル/L〜0.5モル/Lの濃度のセリウム(III)(Ce(NO)水溶液を調製し、このセリウム水溶液のある体積を前駆体溶液(ASB/GPTMS)に添加し、前駆体の加水分解/縮合を引き起こす。得られたエポキシゾルを室温まで温度が低下するのに必要な期間撹拌下に置く。エポキシゾル中のセリウムの終濃度は0.01モル/Lである。
A- Preparation of treatment solution-Epoxy sol A1- Epoxy sol GPTMS / ASB / Ce (NO 3 ) 3
In a first embodiment, 107.4 g (0.43 mol) of aluminum tri (s-butoxide) (ASB) was stirred into 34.8 mL of 1-propanol (especially to prepare 1 L of epoxy sol). Dissolve for 10 minutes at room temperature with magnetic stirring. 470 mL (2.13 mol) of 3- (glycidoxypropyl) -trimethoxysilane (GPTMS) is then added. The molar ratio of GPTMS to ASB is 83/17. Moreover, a cerium (III) (Ce (NO 3 ) 3 ) aqueous solution having a concentration of 0.02 mol / L to 0.5 mol / L was prepared, and a certain volume of the cerium aqueous solution was used as a precursor solution (ASB / GPTMS). To cause hydrolysis / condensation of the precursor. The resulting epoxy sol is placed under agitation for the time necessary to reduce the temperature to room temperature. The final concentration of cerium in the epoxy sol is 0.01 mol / L.

上記のとおり前処理したアルミニウム基材Al 2024−T3上に、エポキシゾルを、基材の前記エポキシゾルへの浸漬/取り出しにより堆積させる。取り出し速度は20cm/分である。被覆された固体金属基材を95℃〜180℃−とりわけ110℃−の温度に、1時間〜5時間−とりわけ3時間−の期間加熱する。固体金属基材表面に、96〜800時間の塩霧に対する持続期間を示す、6μmの厚さの混合マトリクスの形成を認める。   On the aluminum substrate Al 2024-T3 pretreated as described above, an epoxy sol is deposited by dipping / removing the substrate into the epoxy sol. The take-off speed is 20 cm / min. The coated solid metal substrate is heated to a temperature of 95 ° C. to 180 ° C.—especially 110 ° C.—for a period of 1 hour to 5 hours—especially 3 hours. The formation of a 6 μm thick mixed matrix is observed on the surface of the solid metal substrate, indicating the duration for 96-800 hours of salt fog.

A2−エポキシゾルTEOS/MAP/Ce(NO
第2の実施形態において、1Lの混合ゾルを調製するために、230mLのテトラエトキシシラン(TEOS)を600mLのエタノールに添加する。次に30mLのメタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(MAP)、次いでセリウム(III)(Ce(NO)の水溶液を4.32g/Lの濃度で添加し、前駆体TEOSおよびMAPの加水分解/縮合を引き起こす。得られたゾルのpHは4.5であり、粘度は3mPa・sである。
A2- epoxy sol TEOS / MAP / Ce (NO 3 ) 3
In a second embodiment, 230 mL tetraethoxysilane (TEOS) is added to 600 mL ethanol to prepare a 1 L mixed sol. Next, 30 mL of methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAP) followed by an aqueous solution of cerium (III) (Ce (NO 3 ) 3 ) at a concentration of 4.32 g / L was added to hydrolyze the precursor TEOS and MAP Causes condensation. The obtained sol has a pH of 4.5 and a viscosity of 3 mPa · s.

B−物理吸着されたコロイド状ベーマイトナノ粒子の作製
表面が機能化された(物理吸着されたと称する)ベーマイトナノ粒子のかかるコロイド分散物を、まずベーマイトナノ粒子のコロイド溶液を形成し、次いで、前記ベーマイトナノ粒子を腐食インヒビターで機能化する、下記の2つの工程で実現する。
B— Preparation of physisorbed colloidal boehmite nanoparticles A colloidal dispersion of boehmite nanoparticles with functionalized surfaces (referred to as physisorbed) is first formed into a colloidal solution of boehmite nanoparticles, then This is realized by the following two steps for functionalizing boehmite nanoparticles with a corrosion inhibitor.

B1−コロイド状ベーマイト
アルミニウムトリ−secブトキシド(ASB、Al(OH)(OC3−x)の加水分解縮合をYoldas B. E.(J. Mater. Sri., (1975), 10, 1856)により記載された方法に従って行い、当該方法において、アルミニウムトリ(s−ブトキシド)に、事前に80℃を超える温度に熱したある量の水を加える。得られた溶液を15分間撹拌下に放置する。
B1- colloidal boehmite aluminum tri -sec-butoxide (ASB, Al (OH) x (OC 4 H 9) 3-x) hydrolysis condensation Yoldas B. E. (J. Mater. Sri., (1975), 10, 1856), wherein an aluminum tri (s-butoxide) is heated to a temperature above 80 ° C. Add water. The resulting solution is left under stirring for 15 minutes.

例として、かかるアルミニウムトリ−secブトキシドの溶液を、0.475モル/L(≒117g/L)の濃度で、80℃の温度の水中に15分間置く。次に、解膠工程と称する工程を行い、その際、トリ−secブトキシドの加水分解溶液に、1.4mL〜2.8mLの体積の68%硝酸溶液を添加する。混合物を油浴中85℃に24時間置く。水中のオキシ水酸化アルミニウム(ベーマイト)のコロイド分散物を得る。コロイド分散物中の硝酸の濃度は0.033モル/L〜0.066モル/Lである。変形形態において、コロイド分散物を、オキシ水酸化アルミニウムの濃度で約1モル/Lまで濃縮することが可能である。他の鉱酸または有機酸、特に塩酸および酢酸を、この解膠工程の際に用いてもよい。X線回折によりシートJCPDS 21−1307に記載のベーマイトの特徴的な回折線を示す、透明で安定なコロイドゾルを得る。   By way of example, such a solution of aluminum tri-sec butoxide is placed in water at a temperature of 80 ° C. for 15 minutes at a concentration of 0.475 mol / L (≈117 g / L). Next, a step called a peptization step is performed, and at that time, a 68% nitric acid solution having a volume of 1.4 mL to 2.8 mL is added to the hydrolysis solution of tri-sec butoxide. The mixture is placed in an oil bath at 85 ° C. for 24 hours. A colloidal dispersion of aluminum oxyhydroxide (boehmite) in water is obtained. The concentration of nitric acid in the colloidal dispersion is 0.033 mol / L to 0.066 mol / L. In a variant, the colloidal dispersion can be concentrated to a concentration of about 1 mol / L of aluminum oxyhydroxide. Other mineral acids or organic acids, in particular hydrochloric acid and acetic acid, may be used during this peptization step. A transparent and stable colloidal sol is obtained which exhibits the characteristic diffraction lines of boehmite described in sheet JCPDS 21-1307 by X-ray diffraction.

B2−ベーマイトナノ粒子の機能化
先の工程B1に従って得られ、0.5モル/L〜0.8モル/Lのアルミニウム濃度を示すコロイド分散物に、必要に応じて、非イオン系界面活性剤(特に、1%〜5%の最終質量パーセントのPluronic(R) P−123、Pluronic(R) F127(BASF、マウントオリーブ、ニュージャージー、米国)、Brij 58およびBrij 52からなる群から選択される非イオン系界面活性剤)を添加する。次に、腐食インヒビター、特に硝酸セリウム(III)(Ce(NO)またはバナジン酸ナトリウムの所定量を、0.001モル/L〜0.5モル/Lの終濃度で添加する。この調製物を、室温で6時間の期間撹拌下に置く。表面が機能化されたベーマイトナノ粒子−物理吸着されたベーマイトナノ粒子と称する−のコロイド分散物を得る。かかる調製物は、拡散反射技法であるDRIFT(「Diffuse Reflectance Infra−red Fourrier Transform」)を用いた赤外線分光法により、セリウムの硝酸イオンへの配位に特徴的な1460cm−1および1345cm−1における振動バンドを示す。
B2- Boehmite nanoparticles are functionalized with a colloidal dispersion obtained in accordance with Step B1 and exhibiting an aluminum concentration of 0.5 mol / L to 0.8 mol / L. (particularly 1% to 5% of the final weight percent of Pluronic (R) P-123, Pluronic (R) F127 (BASF, mount olive, NJ, USA), a non-selected from the group consisting of Brij 58 and Brij 52 Ionic surfactant) is added. Next, corrosion inhibitors, in particular cerium (III) (Ce (NO 3 ) 3) or a predetermined amount of sodium vanadate is added at a final concentration of 0.001 mol /L~0.5 mol / L. The preparation is left under stirring for a period of 6 hours at room temperature. A colloidal dispersion of boehmite nanoparticles with functionalized surfaces—referred to as physisorbed boehmite nanoparticles—is obtained. Such preparations may, by infrared spectroscopy using the a diffuse reflection technique DRIFT ( "Diffuse Reflectance Infra-red Fourrier Transform"), in the characteristic 1460 cm -1 and 1345cm -1 in coordination to nitrate cerium A vibration band is shown.

C−ドープされたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物の作製
ドープされたベーマイトナノ粒子のかかるコロイド分散物を下記の2つの工程で実現し、当該2つの工程において、アルミニウムの前駆体(特にアルコキシド)および腐食インヒビターの加水分解/縮合(C1)を行う。次に、ドープされたベーマイトナノ粒子を形成するよう、解膠工程と称する、酸性媒体中での処理工程(C2)を行う。
Preparation of a colloidal dispersion of C- doped boehmite nanoparticles Such a colloidal dispersion of doped boehmite nanoparticles is realized in the following two steps, in which the precursor of aluminum (especially alkoxide) and Hydrolysis / condensation (C1) of the corrosion inhibitor is performed. Next, a treatment step (C2) in an acidic medium, called a peptization step, is performed so as to form doped boehmite nanoparticles.

C1−ASBおよび(Ce(NO )の加水分解/縮合
アルミニウム前駆体(特にアルミニウムアルコキシド、とりわけアルミニウムトリ(s−ブトキシド)(ASB))と腐食インヒビター(特に硝酸セリウム(III)(Ce(NO))との混合物の加水分解/縮合を、この混合物に85℃の温度に加熱した最小限の水の添加により行う。この加水分解/縮合混合物を15分間撹拌下に置く。加水分解/縮合混合物中のASBの終濃度は0.475モル/Lであり、加水分解/縮合混合物中の腐食インヒビターの最終濃度は0.005モル/L〜0.015モル/Lである。
Hydrolysis / condensation of C1- ASB and (Ce (NO 3 ) 3 ) (especially aluminum alkoxides, especially aluminum tri (s-butoxide) (ASB)) and corrosion inhibitors (especially cerium (III) nitrate (Ce ( Hydrolysis / condensation of the mixture with NO 3 ) 3 )) is carried out by addition of minimal water heated to a temperature of 85 ° C. to this mixture. The hydrolysis / condensation mixture is left under stirring for 15 minutes. The final concentration of ASB in the hydrolysis / condensation mixture is 0.475 mol / L, and the final concentration of corrosion inhibitor in the hydrolysis / condensation mixture is 0.005 mol / L to 0.015 mol / L.

C2−解膠
加水分解/縮合混合物に、酸性化された水溶液(特に1.4mL〜2.8mLの68%硝酸溶液)を添加し、酸性化された混合物を油浴中85℃に24時間の期間置く。酸性化された混合物中の硝酸の濃度は0.033モル/L〜0.066モル/Lである。変形形態において、コロイド分散物を、オキシ水酸化アルミニウムの濃度で約1モル/Lまで濃縮することが可能である。X線回折によりシートJCPDS 21−1307に記載のベーマイトの特徴的な回折線を示す、透明で安定なコロイドゾルを得る。
A C2- peptization hydrolysis / condensation mixture was added acidified aqueous solution (especially 68% nitric acid solution 1.4ML~2.8ML), 24 hours The acidified mixture 85 ° C. in an oil bath Put a period. The concentration of nitric acid in the acidified mixture is 0.033 mol / L to 0.066 mol / L. In a variant, the colloidal dispersion can be concentrated to a concentration of about 1 mol / L of aluminum oxyhydroxide. A transparent and stable colloidal sol is obtained which exhibits the characteristic diffraction lines of boehmite described in sheet JCPDS 21-1307 by X-ray diffraction.

D−腐食インヒビターを含有する中空のオキシ水酸化アルミニウム(ベーマイト)ナノ粒子の作製
かかる腐食インヒビターを含有する中空のオキシ水酸化アルミニウムナノ粒子は、逆相マイクロエマルションの形成(Daniel H., et al (2007), Nano Lett., 7 ;11, 3489−3492)および腐食インヒビターの同時封入により実現する。
D. Preparation of Hollow Aluminum Oxyhydroxide (Boehmite) Nanoparticles Containing Corrosion Inhibitors Hollow aluminum oxyhydroxide nanoparticles containing such corrosion inhibitors are formed in reverse phase microemulsions (Daniel H., et al ( 2007), Nano Lett., 7; 11, 3489-3492) and corrosion inhibitors.

アルコール(特にヘキサノール)、アルカン(特にドデカン)および界面活性剤(特に臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB))の混合により無極性相を調製する。また、水、アルコール(特にメタノール)および腐食インヒビター(特に硝酸セリウム)を含む極性相を調製する。極性相と無極性相とを混合し、この混合物を、無極性相中の水の逆相マイクロエマルションを形成するよう、30分間撹拌下に置く。アルミニウムアルコキシドの溶液(特に、ある体積のアルカン、特にドデカン中のアルミニウムトリ(s−ブトキシド)(ASB))を調製する。撹拌下、アルミニウムアルコキシドの溶液を逆相マイクロエマルション中に導入する。混合物を12時間放置する。遠心分離により、中空のオキシ水酸化アルミニウムナノ粒子を含有する残渣を分離する。このペレットをジエチレングリコールで洗浄後、腐食インヒビターを含有する中空のオキシ水酸化アルミニウムナノ粒子の粉末を得る。   A nonpolar phase is prepared by mixing an alcohol (especially hexanol), an alkane (especially dodecane) and a surfactant (especially hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)). A polar phase containing water, alcohol (especially methanol) and a corrosion inhibitor (especially cerium nitrate) is also prepared. The polar and nonpolar phases are mixed and the mixture is left under stirring for 30 minutes to form a reverse phase microemulsion of water in the nonpolar phase. Prepare a solution of aluminum alkoxide, in particular aluminum tri (s-butoxide) (ASB) in a volume of alkane, especially dodecane. Under stirring, a solution of aluminum alkoxide is introduced into the reverse phase microemulsion. The mixture is left for 12 hours. The residue containing hollow aluminum oxyhydroxide nanoparticles is separated by centrifugation. After the pellets are washed with diethylene glycol, hollow aluminum oxyhydroxide nanoparticle powders containing corrosion inhibitors are obtained.

E−防食処理用コロイド溶液の作製
かかる防食処理用コロイド分散物を、(A)で調製した処理溶液(混合ゾル)のある量、(B)で調製した物理吸着されたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物のある量および/または(C)で調製したドープされたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物のある量および/または中空のベーマイトナノ粒子のコロイド分散物のある量の混合により調製する。防食処理用コロイド分散物中のアルミニウムおよびケイ素の濃度は、1.66モル/L〜2モル/Lである。混合ゾル中の表面機能化ベーマイトナノ粒子のコロイド分散物により提供されるアルミニウムの濃度は、0.1モル/L〜0.13モル/Lである。混合ゾル中のドープされたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物により提供されるアルミニウムの濃度は、0.1モル/L〜0.13モル/Lである。こうして得られた混合ゾルを、周囲温度で24時間の期間放置する。
E- Preparation of anti- corrosion treatment colloidal solution A certain amount of the anti-corrosion treatment colloidal dispersion of the treatment solution (mixed sol) prepared in (A), colloidal dispersion of physisorbed boehmite nanoparticles prepared in (B) And / or by mixing a certain amount of the colloidal dispersion of doped boehmite nanoparticles prepared in (C) and / or a certain amount of the colloidal dispersion of hollow boehmite nanoparticles. The concentration of aluminum and silicon in the anticorrosive colloidal dispersion is 1.66 mol / L to 2 mol / L. The concentration of aluminum provided by the colloidal dispersion of surface functionalized boehmite nanoparticles in the mixed sol is between 0.1 mol / L and 0.13 mol / L. The concentration of aluminum provided by the colloidal dispersion of doped boehmite nanoparticles in the mixed sol is between 0.1 mol / L and 0.13 mol / L. The mixed sol thus obtained is left at ambient temperature for a period of 24 hours.

本発明による有利な変形形態において、少なくとも1つのアルコキシシランと少なくとも1つのアルミニウムアルコキシドとを含有するアルコール溶液を調製し、次いで、前記アルコール溶液に、物理吸着されたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物および/またはドープされたベーマイトナノ粒子のコロイド分散物および/または中空のベーマイトナノ粒子のコロイド分散物のある量を添加する。   In an advantageous variant according to the invention, an alcohol solution containing at least one alkoxysilane and at least one aluminum alkoxide is prepared, and then the colloidal dispersion of physisorbed boehmite nanoparticles in the alcohol solution and / or Alternatively, an amount of a colloidal dispersion of doped boehmite nanoparticles and / or a colloidal dispersion of hollow boehmite nanoparticles is added.

このようにして、ベーマイトのコロイド分散の添加により低下する処理溶液(分散物)の粘度を制御する。こうして、固体金属基材表面に堆積する混合ゲルの厚さを、とりわけ、処理溶液(分散物)からの固体金属基材の取り出し速度に応じて制御する。   In this way, the viscosity of the treatment solution (dispersion), which is reduced by the addition of boehmite colloidal dispersion, is controlled. Thus, the thickness of the mixed gel deposited on the surface of the solid metal substrate is controlled, inter alia, according to the removal rate of the solid metal substrate from the treatment solution (dispersion).

F−固体金属基材上へのコロイド分散物の堆積
固体金属基材、特に事前に脱脂および汚れ落としを受けた圧延アルミニウム合金2024 T3の小片の表面上への防食処理用コロイド分散物の堆積工程を行う。この堆積工程の際、複合混合ゾルの溶剤の一部が蒸発し、同時に、アルコキシシラン(単数または複数)および金属アルコキシド(単数または複数)の加水分解/縮合により、固体金属基材表面における防食複合混合マトリクスの形成が可能となる。
F— Deposition of Colloidal Dispersion on Solid Metal Substrate Deposition process of colloidal dispersion for anticorrosion treatment on the surface of a solid metal substrate, in particular on the surface of a piece of rolled aluminum alloy 2024 T3 previously degreased and soiled I do. During this deposition process, part of the solvent of the composite mixed sol evaporates, and at the same time, an anticorrosive composite on the surface of the solid metal substrate by hydrolysis / condensation of the alkoxysilane (s) and metal alkoxide (s). A mixed matrix can be formed.

処理溶液中の腐食インヒビターとしてのセリウム、特に遊離セリウム(CeIII)の存在により、前記溶液の堆積の際に、腐食性媒体において化学的に安定な転換層の形成が可能となる。かかる転換層は、とりわけ、セリウムとM−O−Ce−結合を形成する、固体金属基材の構成元素Mの水酸基から形成される。 The presence of cerium as a corrosion inhibitor in the treatment solution, in particular free cerium (Ce III ), enables the formation of a chemically stable conversion layer in the corrosive medium during the deposition of the solution. Such a conversion layer is formed, inter alia, from the hydroxyl group of the constituent element M of the solid metal substrate, which forms M—O—Ce— bonds with cerium.

処理溶液中の物理吸着されたベーマイトナノ粒子およびドープされたベーマイトナノ粒子の存在は、防食被覆を構成する複合混合マトリクス中の腐食インヒビターのリザーバーの形成を可能にするために適しており、前記リザーバーは腐食インヒビターの経時的に制御された放出を可能にするために適している。   The presence of physisorbed boehmite nanoparticles and doped boehmite nanoparticles in the treatment solution is suitable to allow the formation of a reservoir of corrosion inhibitors in the composite mixed matrix that constitutes the anticorrosion coating, said reservoir Is suitable to allow controlled release of corrosion inhibitors over time.

固体金属基材表面への処理溶液の適用は、当業者に自体公知のあらゆる手段により、特に浸漬/取り出し(「ディップコーティング」)により、噴霧(「スプレーコーティング」)により、または、固体金属基材表面の被覆の修理としての局所的な使用のための筆、タンポンまたは刷毛での適用により行う。   Application of the treatment solution to the surface of the solid metal substrate can be carried out by any means known per se to the person skilled in the art, in particular by immersion / removal (“dip coating”), by spraying (“spray coating”) or by solid metal substrates. By applying with a brush, tampon or brush for local use as a repair of the surface coating.

浸漬/取り出しの技法に関し、取り出し速度によって、処理溶液の所与の粘度における処理溶液の堆積厚を制御することができる。典型的には、取り出し速度は2〜53cm/分の範囲である。各浸漬/取り出し操作の後に乾燥工程を行う、連続する浸漬/取り出し操作による連続する複数の層の適用により、必要に応じて、増大した厚さの被覆の形成が可能となる。   With respect to immersion / removal techniques, the removal rate can control the deposition thickness of the treatment solution at a given viscosity of the treatment solution. Typically, the removal rate is in the range of 2 to 53 cm / min. Application of multiple layers by successive dipping / removing operations, with a drying step after each dipping / removing operation, allows the formation of increased thickness coatings as needed.

また、浸漬工程の際、固体金属基材と処理溶液との間の化学反応を促進するために、固体金属基材の処理溶液中の滞留期間を延長することも可能である。例として、延長された滞留期間は、1〜300秒の範囲であってもよい。   In addition, during the dipping process, in order to promote a chemical reaction between the solid metal substrate and the treatment solution, it is possible to extend the residence period of the solid metal substrate in the treatment solution. As an example, the extended residence time may be in the range of 1 to 300 seconds.

噴霧技法に関し、堆積厚は、処理溶液の粘度、噴霧のパラメータ、特に圧力、流量、噴霧ノズルの幾何学的特性、ならびに、固体金属基材表面に対するノズルの移動速度、および、固体金属基材表面の前をノズルが通過する回数によって制御する。処理溶液の適用は、手動で行っても、慣用の技法に従って自動化してもよい。   For spraying techniques, the deposition thickness is the viscosity of the treatment solution, spray parameters, especially pressure, flow rate, spray nozzle geometry, and nozzle movement speed relative to the solid metal substrate surface, and the solid metal substrate surface. Is controlled by the number of times the nozzle passes in front of the nozzle. Application of the treatment solution may be performed manually or may be automated according to conventional techniques.

筆、タンポンまたは刷毛での手動適用技法に関し、堆積厚は、処理溶液の粘度により、および、固体金属基材表面への連続する適用回数により制御する。   For manual application techniques with a brush, tampon or brush, the deposition thickness is controlled by the viscosity of the treatment solution and by the number of consecutive applications to the surface of the solid metal substrate.

この固体金属基材表面上への処理溶液の堆積工程は、特に、溶剤(単数または複数)の過度に早い蒸発を制限するよう、および、雰囲気の汚染を制限するよう、雰囲気および湿度が制御された囲われた空間で行うことが可能である。   This process solution deposition process on the surface of a solid metal substrate is particularly controlled in atmosphere and humidity to limit the overly rapid evaporation of the solvent (s) and to limit contamination of the atmosphere. Can be done in enclosed spaces.

本発明による方法において、この処理溶液の堆積工程を開放された空間で、とりわけ、開放された空間での噴霧により行うことも可能である。   In the process according to the invention, it is also possible to carry out the process solution deposition step in an open space, in particular by spraying in the open space.

G−熱処理
処理溶液の残留溶剤(単数または複数)を蒸発により除去し、複合混合マトリクスへのその重合を可能にするよう、固体金属基材表面に適用された処理溶液の熱処理を行う。とりわけ、かかる熱処理は、連続する2工程を含み、その2工程において、処理溶液で被覆された固体金属基材を、まず2時間〜24時間の期間の50℃〜70℃の温度の第1の加熱工程に供し、前記第1の加熱工程は水性溶剤および/または有機陽成の除去を可能にするために適しており、次いで、3時間〜16時間の期間の110℃〜180℃の温度の第2の加熱工程に供し、前記第2の加熱工程は処理溶液の重合を完成させるため、および、複合混合マトリクスの機械的特性を改善するために適している。
The residual solvent (s) of the G- heat treatment solution are removed by evaporation and the treatment solution applied to the surface of the solid metal substrate is heat treated to allow its polymerization into a composite mixed matrix. In particular, such a heat treatment comprises two successive steps, in which the solid metal substrate coated with the treatment solution is first subjected to a first at a temperature of 50 ° C. to 70 ° C. for a period of 2 hours to 24 hours. Subject to a heating step, said first heating step being suitable to allow removal of aqueous solvent and / or organic cation, and then a first temperature at 110 ° C. to 180 ° C. for a period of 3 hours to 16 hours. The second heating step is suitable for completing the polymerization of the treatment solution and for improving the mechanical properties of the composite mixing matrix.

図3は、本発明による方法で処理した固体金属基材の、この固体金属基材の腐食浴(水中の0.05モル/LのNaCl)中の浸漬時間に応じた表面抵抗の変動を表している。曲線(●)は、セリウムリッチな(0.1モル/L)転換溶液、次いで、セリウム(0.01モル/L)を含む処理溶液の連続した適用からなる本発明による手順に従って処理した固体金属基材の表面抵抗の変動を表している。処理された固体金属基材の表面抵抗(●)が、同じ処理溶液(0.01モル/LのCe)で処理されているが転換層のない固体金属基材の表面抵抗(△)より緩徐に低下することが認められる。   FIG. 3 represents the variation of the surface resistance of a solid metal substrate treated with the method according to the invention as a function of the immersion time in the corrosion bath (0.05 mol / L NaCl in water) of this solid metal substrate. ing. The curve (●) shows a solid metal treated according to the procedure according to the invention consisting of a continuous application of a cerium rich (0.1 mol / L) conversion solution and then a treatment solution containing cerium (0.01 mol / L). It represents the variation of the surface resistance of the substrate. The surface resistance (●) of the treated solid metal substrate is slower than the surface resistance (△) of the solid metal substrate treated with the same treatment solution (0.01 mol / L Ce) but without the conversion layer. It is observed that

数値を下表1に示す。

Figure 2014528520

表1 The numerical values are shown in Table 1 below.
Figure 2014528520

table 1

とりわけ、腐食浴への48時間の浸漬の後、処理されていない基材の表面抵抗(△)は約2.12・10Ω・cmの値に達する一方、処理された基材の表面抵抗(●)は約4.05・10Ω・cmに止まることが認められる。腐食浴への72時間の浸漬の後、処理されていない基材の表面抵抗(△)は約1.1・10Ω・cmの限界値に達する一方、処理された基材の表面抵抗(●)は約2.75・10Ω・cmに止まる。 In particular, after 48 hours of immersion in a corrosion bath, the surface resistance (Δ) of the untreated substrate reaches a value of about 2.12 · 10 6 Ω · cm 2 , while the surface of the treated substrate It can be seen that the resistance (●) stops at about 4.05 · 10 6 Ω · cm 2 . After 72 hours of immersion in a corrosion bath, the surface resistance (Δ) of the untreated substrate reaches a limit value of about 1.1 · 10 6 Ω · cm 2 , while the surface resistance of the treated substrate (●) stops at about 2.75 · 10 6 Ω · cm 2 .

本発明者らはまた、全く予想外で驚くべきことに、0.005モル/L〜0.015モル/Lの濃度のセリウムを含む処理溶液での、本発明による固体金属基材の防食処理により、固体金属基材の0.05モル/LのNaCl水溶液中の腐食浴への1日(△)、7日(○)および14日(●)の浸漬期間について最適な、電気化学インピーダンス分光法により測定した(図4)、防食被覆の表面抵抗を得ることが可能となるばかりでなく、かかる処理により、これまた最大のナノ硬さ(図5)、ヤング係数(図6)および耐剥離性(○、図7)、耐クラック性(▲、図7)および耐塑性の限界値(□、図7)を得ることが可能となることに気付いた。   The inventors have also quite unexpectedly and surprisingly provided anticorrosion treatment of solid metal substrates according to the invention with a treatment solution containing cerium in a concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L. Electrochemical impedance spectroscopy optimal for immersion periods of 1 day (△), 7 days (◯) and 14 days (●) in a corrosion bath in a 0.05 mol / L NaCl aqueous solution of a solid metal substrate Not only was it possible to obtain the surface resistance of the anticorrosion coating, measured by the method (FIG. 4), but this treatment also allowed for this maximum nanohardness (FIG. 5), Young's modulus (FIG. 6) and anti-peeling It has been found that it is possible to obtain the limit values (□, FIG. 7) of the property (◯, FIG. 7), crack resistance (▲, FIG. 7) and plastic resistance.

転換溶液で処理される、または、処理されず、次いで、0.05モル/LのNaCl水溶液への浸漬による腐食工程に曝された固体金属基材Al 2024−T3の耐腐食性を電気化学インピーダンス分光法により分析する。結果は、図8にナイキスト表示に従って示してある。   Corrosion resistance of the solid metal substrate Al 2024-T3 treated with conversion solution or untreated and then exposed to a corrosion process by immersion in 0.05 mol / L NaCl aqueous solution is determined as electrochemical impedance. Analyze by spectroscopy. The results are shown in FIG. 8 according to the Nyquist display.

転換溶液で処理されたアルミニウム片2024−T3の、腐食溶液(NaCl 0.05モル/L)への周囲温度で30分間の浸漬による処理は、このアルミニウム片に約4・10Ω・cmの「ナイキスト」表示の表面抵抗Z’を与える(○、図8)。比較として、粗アルミニウム片2024−T3(すなわち、転換溶液で処理されていない)の腐食溶液への浸漬は、このアルミニウム片に約5・10Ω・cmの表面抵抗Z’を与える(▲、図8)。 Treatment of the aluminum pieces 2024-T3 treated with the conversion solution by immersion in a corrosive solution (NaCl 0.05 mol / L) at ambient temperature for 30 minutes resulted in about 4.10 4 Ω · cm 2 on the aluminum pieces. The surface resistance Z ′ indicated by “Nyquist” is given (◯, FIG. 8). As a comparison, immersion of the crude aluminum piece 2024-T3 (ie, not treated with the conversion solution) in a corrosive solution gives the aluminum piece a surface resistance Z ′ of about 5 · 10 3 Ω · cm 2 (▲ FIG. 8).

水とセリウム(0.01モル/L)とで形成される転換溶液への浸漬を事前に受け、腐食浴への浸漬のないアルミニウム片2024−T3の処理は、6・10Ω・cmを超える値の表面抵抗Z’を与える。腐食浴への浸漬期間の168時間までの増加は、アルミニウム片の表面抵抗を、酸化アルミニウム層の特徴的な値である約5・10Ω・cmに戻す。 The treatment of aluminum piece 2024-T3 without prior immersion in a conversion solution formed with water and cerium (0.01 mol / L) and without immersion in a corrosion bath is 6 · 10 5 Ω · cm 2. A surface resistance Z ′ of a value exceeding Increasing the immersion period in the corrosion bath up to 168 hours returns the surface resistance of the aluminum pieces to the characteristic value of the aluminum oxide layer of about 5 · 10 3 Ω · cm 2 .

転換溶液中のセリウム濃度の増加およびアルミニウム金属片の転換溶液への浸漬期間の増加は、アルミニウム金属片の表面抵抗の増加をもたらす。   Increasing the cerium concentration in the conversion solution and increasing the immersion period of the aluminum metal piece in the conversion solution results in an increase in the surface resistance of the aluminum metal piece.

とりわけ、かかるアルミニウム片の、腐食溶液への1時間の浸漬後の残留表面抵抗Z’は、転換溶液中のセリウム濃度0.01モル/Lおよび転換処理期間1秒については約1.1・10Ω・cm、転換溶液中のセリウム濃度0.05モル/Lおよび転換処理期間1秒については約2・10Ω・cm、転換溶液中のセリウム濃度0.1モル/Lおよび転換処理期間1秒については約3.3・10Ω・cmである。 In particular, the residual surface resistance Z ′ of such aluminum pieces after 1 hour immersion in a corrosive solution is about 1.1 · 10 for a cerium concentration of 0.01 mol / L in the conversion solution and a conversion treatment period of 1 second. 4 Ω · cm 2 , cerium concentration in conversion solution 0.05 mol / L, and about 2 · 10 4 Ω · cm 2 for conversion treatment period 1 second, cerium concentration 0.1 mol / L in conversion solution and conversion The processing period is about 3.3 · 10 4 Ω · cm 2 for 1 second.

アルミニウム片の、腐食溶液への1時間の浸漬後の残留表面抵抗Z’は、転換溶液中のセリウム濃度0.01モル/Lおよび転換処理期間1秒については約1.1・10Ω・cm、転換溶液中のセリウム濃度0.01モル/Lおよび転換処理期間60秒については約2・10Ω・cm、転換溶液中のセリウム濃度0.01モル/Lおよび転換処理期間300秒については約3.8・10Ω・cmである。 The residual surface resistance Z ′ after immersion of the aluminum piece in the corrosive solution for 1 hour is about 1.1 · 10 4 Ω · for a cerium concentration of 0.01 mol / L in the conversion solution and for a conversion treatment period of 1 second. cm 2 , a cerium concentration of 0.01 mol / L in the conversion solution and about 2 · 10 4 Ω · cm 2 for a conversion treatment period of 60 seconds, a cerium concentration of 0.01 mol / L in the conversion solution and a conversion treatment period of 300 The second is about 3.8 · 10 4 Ω · cm 2 .

アルミニウム片の、腐食溶液への1時間の浸漬後の残留表面抵抗Z’は、転換溶液中のセリウム濃度0.1モル/Lおよび転換処理期間1秒については約3.2・10Ω・cm、転換溶液中のセリウム濃度0.1モル/Lおよび転換処理期間60秒については約4.0・10Ω・cm、転換溶液中のセリウム濃度0.1モル/Lおよび転換処理期間300秒については約9.0・10Ω・cmである。延長された腐食浴への浸漬は、表面抵抗値の低下をもたらし、10時間で酸化アルミニウムの表面抵抗値に達する。 The residual surface resistance Z ′ after immersion of the aluminum piece in the corrosive solution for 1 hour is about 3.2 · 10 4 Ω · for a cerium concentration of 0.1 mol / L in the conversion solution and for a conversion treatment period of 1 second. cm 2 , cerium concentration 0.1 mol / L in the conversion solution and about 4.0 · 10 4 Ω · cm 2 for the conversion treatment period of 60 seconds, cerium concentration 0.1 mol / L in the conversion solution and conversion treatment It is about 9.0 · 10 4 Ω · cm 2 for a period of 300 seconds. The prolonged immersion in the corrosion bath results in a decrease in the surface resistance value, reaching the surface resistance value of aluminum oxide in 10 hours.

セリウムを0.5モル/Lの濃度で含有する転換溶液により、1秒、60秒および300秒の期間処理されたアルミニウム片の表面抵抗Z’は、アルミニウム片を腐食浴にそれぞれ40時間、70時間および90時間浸漬した後で、1・10Ω・cmを上回ったままである。 The surface resistance Z ′ of the aluminum pieces treated with a conversion solution containing cerium at a concentration of 0.5 mol / L for a period of 1 second, 60 seconds and 300 seconds is 40 hours, 70 minutes for the aluminum pieces in the corrosion bath, respectively. It remains above 1 · 10 4 Ω · cm 2 after soaking for 90 hours.

EDSによる化学分析(図9)により、セリウムを0.5モル/Lの濃度で含有する転換溶液で300秒間処理した固体金属基材表面に、セリウムCe(III)の存在を示すことができる。主要シグナルは、アルミニウム基材に特徴的なものである。   Chemical analysis by EDS (FIG. 9) can show the presence of cerium Ce (III) on the surface of a solid metal substrate treated with a conversion solution containing cerium at a concentration of 0.5 mol / L for 300 seconds. The main signal is characteristic of an aluminum substrate.

Claims (12)

固体金属基材の酸化可能な表面上に、水性アルコール液体組成物中に
・少なくとも1つのアルコキシシラン、および、
・少なくとも1つのセリウム(Ce)カチオン、
を含む、処理溶液と称する溶液を適用し、前記処理溶液は、前記固体金属基材表面に、各アルコキシシラン(単数または複数)および各セリウム(Ce)カチオンの加水分解/縮合による混合マトリクスを形成し得るために適しており、
前記処理溶液は、前記セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)に対する前記アルコキシシラン(単数または複数)のケイ素元素のモル比(Si/Ce)が50〜500である防食処理方法であって、
セリウム(Ce)カチオン(単数または複数)が、前記処理溶液中、0.005モル/L〜0.015モル/Lの濃度を示すことを特徴とする方法。
On an oxidizable surface of a solid metal substrate, in a hydroalcoholic liquid composition; and at least one alkoxysilane, and
At least one cerium (Ce) cation,
A solution called a treatment solution is applied, and the treatment solution forms a mixed matrix on the surface of the solid metal substrate by hydrolysis / condensation of each alkoxysilane (s) and each cerium (Ce) cation. Is suitable for
The treatment solution is an anticorrosion treatment method in which a molar ratio (Si / Ce) of the silicon element of the alkoxysilane (s) to the cerium (Ce) cation (s) is 50 to 500,
A method wherein the cerium (Ce) cation (s) exhibits a concentration of 0.005 mol / L to 0.015 mol / L in the treatment solution.
各アルコキシシランを:
−以下の一般式(I)
Si(O−R (I)
(式中:
・Siはケイ素元素であり、Oは酸素原子であり、
・Rは:
■式[−C2n+1]で表される炭化水素基(式中、nは1以上の整数である)、
■2−ヒドロキシエチル基(HO−CH−CH−)、および
■一般式−CO−R’で表されるアシル基(式中、R’は式[−C2n+1]で表される炭化水素基であり、nは1以上の整数である)、
からなる群から選択される)
で表されるテトラアルコキシシラン、および、
−以下の一般式(II):
Si(O−R4−a(R (II)
(式中:
・Rは:
■式[−C2n+1]で表される炭化水素基(式中、nは1以上の整数である)、
■2−ヒドロキシエチル基(HO−CH−CH−)、および
■一般式−CO−R’で表されるアシル基(式中、R’は式[−C2n+1]で表される炭化水素基であり、nは1以上の整数である)
からなる群から選択され、
・Rは、アルコキシシランのケイ素元素(Si)とSi−C結合で結合した有機基であり、
・aは、範囲]0,4[の自然数である)
で表されるアルコキシシラン
からなる群から選択することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
Each alkoxysilane:
The following general formula (I)
Si (O—R 1 ) 4 (I)
(Where:
Si is a silicon element, O is an oxygen atom,
R 1 is:
( 1 ) A hydrocarbon group represented by the formula [—C n H 2n + 1 ] (wherein n is an integer of 1 or more),
■ 2-hydroxyethyl group (HO-CH 2 -CH 2 - ), and ■ the general formula 'acyl group (wherein represented by 1, R' -CO-R 1 in the formula [-C n H 2n + 1] And n is an integer of 1 or more),
Selected from the group consisting of
Tetraalkoxysilane represented by:
The following general formula (II):
Si (O—R 2 ) 4-a (R 3 ) a (II)
(Where:
R 2 is:
( 1 ) A hydrocarbon group represented by the formula [—C n H 2n + 1 ] (wherein n is an integer of 1 or more),
■ 2-hydroxyethyl group (HO-CH 2 -CH 2 - ), and ■ the general formula 'acyl group (wherein represented by 1, R' -CO-R 1 in the formula [-C n H 2n + 1] And n is an integer of 1 or more)
Selected from the group consisting of
R 3 is an organic group bonded to the silicon element (Si) of alkoxysilane by a Si—C bond,
A is a natural number in the range] 0,4 [)
The method according to claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of alkoxysilanes represented by:
前記処理溶液が少なくとも1つの金属アルコキシドを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the treatment solution comprises at least one metal alkoxide. 各金属アルコキシドが、以下の一般式(VII):
M’(O−Rn’’ (VII)
(式中:
・M’は、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、チタン(Ti)およびジルコニウム(Zr)からなる群から選択される金属元素であり、
・Rは、式[−C2n+1]で表される脂肪族炭化水素基(式中、nは1以上の整数である)であり、
・n’’は、金属元素M’の価数を表す自然数である)
で表されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
Each metal alkoxide has the following general formula (VII):
M ′ (O—R 9 ) n ″ (VII)
(Where:
M ′ is a metal element selected from the group consisting of aluminum (Al), vanadium (V), titanium (Ti) and zirconium (Zr),
R 9 is an aliphatic hydrocarbon group represented by the formula [—C n H 2n + 1 ] (wherein n is an integer of 1 or more),
N ″ is a natural number representing the valence of the metal element M ′)
The method of claim 3, wherein:
各金属アルコキシドが、以下の一般式(III):
Al(OR (III)
(式中:
・AlおよびOは、それぞれアルミニウム元素および酸素元素であり、
・Rは、1〜10個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基であり、
・nは、アルミニウム元素(Al)の価数を表す自然数である)
で表されるアルミニウムアルコキシドであることを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。
Each metal alkoxide has the following general formula (III):
Al (OR 4 ) n (III)
(Where:
Al and O are aluminum element and oxygen element, respectively
R 4 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms,
(N is a natural number representing the valence of the aluminum element (Al))
The method according to claim 3, wherein the aluminum alkoxide is represented by:
固体金属基材が、酸化可能な材料からなる群から選択される材料で形成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the solid metal substrate is formed of a material selected from the group consisting of oxidizable materials. 前記処理溶液を適用する前に、前記固体金属基材の前記酸化可能な表面を、水中の少なくとも1つの腐食インヒビターで形成された、転換溶液と称する溶液に浸し、前記腐食インヒビターはランタノイドカチオンからなる群から選択され、前記固体金属基材の前記酸化可能な表面を前記転換溶液と、前記酸化可能な表面に少なくとも1つの共有結合で結合した前記ランタノイドで形成され、前記固体金属基材表面に広がる転換層を形成するために適した期間、接触したままにすることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   Prior to applying the treatment solution, the oxidizable surface of the solid metal substrate is immersed in a solution called a conversion solution formed of at least one corrosion inhibitor in water, the corrosion inhibitor comprising lanthanoid cations. The oxidizable surface of the solid metal substrate selected from the group is formed with the conversion solution and the lanthanoid bonded to the oxidizable surface by at least one covalent bond and spreads on the surface of the solid metal substrate 7. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that it remains in contact for a period suitable for forming the conversion layer. 前記転換溶液が、0.001モル/L〜0.5モル/Lの腐食インヒビター濃度を示すことを特徴とする、請求項7に記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the conversion solution exhibits a corrosion inhibitor concentration of 0.001 mol / L to 0.5 mol / L. 前記処理溶液を、前記固体金属基材の前記処理溶液への浸漬/取り出しにより適用することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the treatment solution is applied by dipping / removing the solid metal substrate into the treatment solution. 前記処理溶液を、前記固体金属基材表面への前記処理溶液の雰囲気噴霧により適用することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the treatment solution is applied by atmospheric spraying of the treatment solution onto the surface of the solid metal substrate. 前記水性アルコール組成物が、水と少なくとも1つのアルコールとで形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the aqueous alcohol composition is formed of water and at least one alcohol. 前記処理溶液の前記セリウムカチオンが、塩化セリウムおよび硝酸セリウムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。   12. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cerium cation of the treatment solution is selected from the group consisting of cerium chloride and cerium nitrate.
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