JP2016514770A

JP2016514770A - 腐食防止剤としての金属錯化剤

Info

Publication number: JP2016514770A
Application number: JP2016504311A
Authority: JP
Inventors: エル．モリス、エリック
Original assignee: ピーアールシー−デソトインターナショナル，インコーポレイティド
Priority date: 2013-03-16
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2016-05-23
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: HK1213952A1; AU2014234037B2; JP6273350B2; CN108914108A; EP2971238A1; RU2627832C2; KR20150131368A; BR112015023837A2; CN105247102A; WO2014151491A1; AU2014234037A1; KR20200093710A; KR20180129983A; CA2907088C; RU2015144462A; US20160272818A1; CA2907088A1; KR20170110166A

Abstract

金属基体への適用用組成物は、金属カチオン、金属錯化剤、及び水性担体を含む。基体又は物品は、金属基体の適用用組成物及び組成物上のコーティングを含む。基体の加工方法は、組成物を基体に適用するステップと、組成物を乾燥させて化成コーティングを形成するステップと、化成コーティング上にコーティングを適用するステップを含む。

Description

本出願は、参照としてその全内容が本明細書に組み込まれる、米国特許商標庁において２０１３年３月１６日に出願された米国仮出願第６１／８０２，６１５号の優先権及び利益を主張する。

航空宇宙産業、商業、及び民間産業において使用される金属の酸化及び分解は、深刻且つ費用のかかる問題である。これらの用途で使用される金属の酸化及び分解を防ぐために、金属表面に保護コーティングを適用することができる。この保護コーティングは金属に適用された唯一のコーティングであってもよく、金属表面を更に保護するために他のコーティングが付与されてもよい。金属表面をコーティングして腐食を防止する際に製造業者が直面する可能性のある１つの問題は、表面上の他の金属が化成コーティング溶液に干渉し、化成コーティング内に含まれる腐食防止種の金属表面への適切な堆積を妨げ得ることである。

耐腐食コーティングは金属表面処理分野で公知であり、旧来の技術はクロムベースのコーティングを使用するが、このクロムベースのコーティングは金属表面の腐食を効果的に防止することができる反面、望ましくない環境影響を有する。その他の耐腐食コーティングも公知であり、クロムを含まないコーティング、及び／又は金属の酸化及び分解を防止又は軽減でき、耐腐食性を補助する前処理コーティングが含まれる。

表面に存在する銅及び／又は鉄が金属を腐食しやすくすることが分かったため、銅及び／又は鉄除去種を金属脱酸素剤又は脱脂剤に添加する試みがなされている。しかし、これらの組成物はその後の化成コーティングの堆積を促進しないことが分かった。そのため、銅及び／又は鉄を除去可能であり、その後の化成コーティングの堆積も促進する組成物が望ましい。

金属基体へ適用する組成物は、金属錯化剤、金属カチオン、及び水性担体を含む。

本発明の実施形態によれば、金属基体への適用用組成物は、水性担体、金属表面（例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金表面）から銅及び／又は鉄の一方又は両方を結合及び／又は除去可能な金属錯化剤、及び金属カチオンを含む腐食防止剤を含む。いくつかの実施形態では、金属カチオンは希土類種（例えば、Ｃｅ（セリウム）及び／又はＹ（イットリウム）カチオン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、ＩＡ族金属カチオン（例えば、Ｌｉ（リチウム））、及び／又はＺｎ（亜鉛）を含む。いくつかの実施形態では、金属カチオンはＣｒ（クロム）を含んでもよい。しかし、他の実施形態では、組成物は実質的にクロムを含まない。本明細書で使用される通り、「実質的に」という用語は、近似（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）を表す用語として使用され、程度（ｄｅｇｒｅｅ）を表す用語ではない。なお、「実質的にクロムを含まない」という用語は、組成物中のクロムの量が無視可能なものであるということを意味する近似の用語として使われ、その場合にもしクロムが組成物中に存在すれば、それは偶発的な不純物であるということである。いくつかの実施形態によれば、金属カチオンは組成物中で塩の形態で提供され、塩は硝酸イットリウム、硝酸セリウム、塩化セリウム、フッ化亜鉛、ヘキサフルオロジルコナート及び／又は炭酸リチウムを含んでもよい。

金属錯化剤は、金属基体（例えば、アルミニウム合金基体）表面の銅及び／又は鉄の一方又は両方に結合可能な化合物を含んでもよい。本明細書で使用される「金属錯化剤」という用語は、１個の多座配位子と１個の中心原子との間に２以上の配位結合を有する金属キレート化合物のことを指す。いくつかの実施形態では、金属錯化剤は有機化合物を含んでもよく、ここではキラント、キレータ、キレート剤、キレート化合物、又は金属イオン遮閉剤と称することもある。

本発明の実施形態によれば、金属錯化剤は、金属基体への適用用組成物（例えば、化成コーティング溶液）に含まれてもよい。金属基体が最初に組成物と接触すると、表面に存在する銅及び／又は鉄はＨ_２を放出し、局所的ｐＨをＯＨが豊富な領域に変化させる。この局所的ｐＨの変化により、より多くの腐食防止種（例えば、希土類イオン、Ｚｒ、Ｃｒ、又はＺｎ）が堆積できる。組成物及び腐食防止種が金属基体の表面に堆積するので、金属錯化剤が金属表面から銅及び／又は鉄を除去する。金属表面に銅及び／又は鉄が存在しないことにより、金属が腐食しにくくなり、堆積した腐食防止種がより効果的に金属表面を保護又は不動態化できる。そのため、本発明の実施形態に係る組成物は、組成物の堆積及び耐腐食性を補助するため、金属基体（例えば、アルミニウム合金）の表面から金属（例えば、Ｃｕ及び／又はＦｅ）を捕捉可能な金属錯化剤を含む。

本明細書で使用される以下の用語は、以下を意味する。

本明細書で使用される「塩」という用語は、イオン結合した無機化合物及び／又は溶液中の１種又は複数の無機化合物のイオン化したアニオン及びカチオンのことを指す。

本明細書で使用される「基体」という用語は、表面を有する材料のことを指す。化成コーティングの適用に関して、「基体」という用語は、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、マグネシウム、及び／又はこれらの金属のいずれかの合金であって、スチールを含むがそれに限定されない前記合金のような金属基体のことを指す。基体の例としては、アルミニウム及びアルミニウム合金が挙げられる。基体の例としては、更に高銅アルミニウム基体（すなわち、アルミニウム及び銅の両方を含有する合金を含む基体であって、合金中の銅の量が高く、例えば、合金中の銅の量が３〜４％である）が挙げられる。

「化成コーティング」という用語は、ここでは「化成処理」又は「前処理」とも称するが、金属表面の化学的性質を別の表面化学的性質に変化させる金属基体の処理のことを指す。「化成処理」及び「化成コーティング」という用語は、金属基体を、基体に含まれる金属とは異なる元素の金属を含む水溶液と接触させる、金属表面の塗布又は処理のことも指す。更に、「化成コーティング」及び「化成処理」という用語は、金属元素を含む水溶液を異なる元素の金属基体と接触させることを指し、この水溶液中では、基体の表面は水溶液に部分的に溶解し、金属基体上にコーティングを沈殿させる（金属基体にコーティングを堆積させるための外部推進力を任意に使用してもよい）。

本明細書で使用される「希土類元素」という用語は、元素周期表のＩＩＩＢ族元素（すなわちランタノイド）又はイットリウムのことを指す。希土類元素として知られる元素の集団は、例えば、第５７〜７１番元素（すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕ）及びイットリウムを含む。しかし、いくつかの実施形態では、後述のように、希土類元素という用語は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＹのことを指す場合もある。

本明細書で使用される「ＩＡ族金属イオン」又は「第１族金属イオン」という用語は、周期表における第１列の元素（Ｈを除く）の１種又は複数種のイオンのことを指す。ＩＡ族又は第１族として特定される元素の集団（Ｈを除く）はアルカリ金属としても知られ、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びＦｒを含む。

本明細書で使用される「ＩＩＡ族金属イオン」又は「第２族金属イオン」という用語は、周期表における第２列の元素の１種又は複数種のイオンのことを指す。ＩＩＡ族又は第２族として特定される元素の集団は、アルカリ土類金属としても知られ、例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＲａを含む。

本明細書で使用される「金属錯化剤」という用語は、金属基体（例えば、アルミニウム合金基体）の表面の銅及び／又は鉄の一方又は両方に配位可能な化合物のことを指す。いくつかの実施形態では、「金属錯化剤」という用語は、１個の多座配位子と１個の中心原子との間に２以上の配位結合を有する金属キレート剤のことを指してもよい。いくつかの実施形態では、金属錯化剤は有機化合物であってもよく、ここではキラント、キレータ、キレート剤、キレート化合物、又は金属イオン遮閉剤と称することもある。

本開示で使用される、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語及びこの用語の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含んで（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などの変化形は、他の添加剤、成分、整数、要素、又はステップを除外することを意図していない。

ここで開示される全ての量は、別段の指定がない限り、２５℃、１気圧における組成物の全重量に対する重量パーセントで表される。

本発明の実施形態によれば、金属基体（例えば、アルミニウム合金基体）への適用用組成物は、金属カチオンを含む腐食防止剤、及び金属錯化剤を含む。金属錯化剤は、金属基体（例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金基体）の表面から銅及び／又は鉄の一方又は両方を結合及び／又は除去可能であってもよい。

いくつかの実施形態では、金属錯化剤は金属キレート化合物を含み、この金属キレート化合物は、金属基体（例えば、アルミニウム合金）の表面の銅及び／又は鉄種に結合、例えば配位して、金属基体（例えば、アルミニウム合金基体）の表面から銅及び／又は鉄種を除去する（又はその量を減少させる）。金属錯化剤の例としては、銅及び／又は鉄を溶解させる、例えば可溶化する能力を示す化合物が挙げられる。金属錯化剤は、組成物中に、組成物１０００Ｌ当たり０．００５ｇ〜組成物１０００Ｌ当たり３ｇ、いくつかの実施形態では組成物１０００Ｌ当たり０．０１ｇ〜組成物１０００Ｌ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。金属キレート化合物として有用な適した化合物群の例としては、アゾール類、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などのアミン類、メチルアミン、尿素類、チオ尿素類、一般構造（Ｒ^１Ｒ^２Ｎ）（Ｒ^３Ｒ^４Ｎ）Ｃ＝Ｓの化合物などその他の有機硫黄化合物、式ＲＣ（Ｓ）ＮＲ_２のチオアミド類（ここで、Ｒ、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４基はそれぞれ独立に、例えばアルキル又は置換アルキル基などの炭化水素置換基である）、タンパク質、多糖類、ポリ核酸類、グルタミン酸及びヒスチジンなどのアミノ酸、リンゴ酸、グリシン酸、及びクエン酸などの有機ポリ酸類、アスコルビン酸などその他各種の有機酸類、及びフィトケラチン類などのポリペプチド類が挙げられるが、これらに限定はされない。

適したキレート化合物の例としては、アセチルアセトン、アエロバクチン、アミノエチルエタノールアミン、ＡＴＭＰ（アミノトリス（メチレンホスホン酸））、ＢＡＰＴＡ（１，２−ビス（ｏ−アミノフェノキシ）エタン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸）、ＢＤＴＨ２（Ｎ，Ｎ’−ビス（２−メルカプトエチル）イソフタルアミド）、ベンゾトリアゾール、ビピリジン、２，２’−ジピリジン、４，４’−ビピリジン、１，２−ビス（ジメチルアルシノ）ベンゼン、１，２−ビス（ジメチルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、カテコール（１，２−ジヒドロキシベンゼン）、キレックス１００（イミノジ酢酸を含有するスチレン−ジビニルベンゼンコポリマー、Ｂｉｏ−ＲａｄＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ、ＣＡから入手可能）、クエン酸、コロール類、クラウンエーテル類、１８−クラウン−６（１，４，７，１０，１３，１６−ヘキサオキサシクロオクタデカン）、クリプタンド類、２，２，２−クリプタンド、シクレン（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン）、デフェラシロクス（［４−［（３Ｚ，５Ｅ）−３，５−ビス（６−オキソ−１−シクロヘキサ−２，４−ジエニリデン）−１，２，４−トリアゾリジン−１−イル］安息香酸）、デフェリプロン（３−ヒドロキシ−１，２−ジメチルピリジン−４（１Ｈ）−オン）、デフェロキサミン（Ｎ’−｛５−［アセチル（ヒドロキシ）アミノ］ペンチル｝−Ｎ−［５−（｛４−［（５−アミノペンチル）（ヒドロキシ）アミノ］−４−オキソブタノイル｝アミノ）ペンチル］−Ｎ−ヒドロキシスクシンアミドであって、Ｎ’−［５−（アセチル−ヒドロキシ−アミノ）ペンチル］−Ｎ−［５−［３−（５−アミノペンチル−ヒドロキシ−カルバモイル）プロパノイルアミノ］ペンチル］−Ｎ−ヒドロキシ−ブタンジアミドとしても知られる）、デクスラゾキサン（４−［（２Ｓ）−２−（３，５−ジオキソピペラジン−１−イル）プロピル］ピペラジン−２，６−ジオン）、ｔｒａｎｓ−１，２−ジアミノシクロヘキサン、１，２−ジアミノプロパン、ジベンゾイルメタン、ジエチレントリアミン、ジグリム、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、ジメルカプロール、２，３−ジメルカプト−１−プロパンスルホン酸、ジメルカプトコハク酸、ジメチルグリオキシム、ＤＩＯＰ（２，３−Ｏ−イソプロピリデン−２，３−ジヒドロキシ−１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン）、ジフェニルエチレンジアミン、ＤＯＴＡ（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−１，４，７，１０−四酢酸）、ＤＯＴＡ−ＴＡＴＥ（ＤＯＴＡ−（Ｔｙｒ^３）−オクトレオタート）、ＤＴＰＭＰ（ジエチレントリアミンペンタ（メチレン−ホスホン酸）であって、［［（ホスホノメチル）イミノ］］ビス［［２，１−エタンジイルニトリロビス（メチレン）］］テトラキス−ホスホン酸としても知られる）、ＥＤＤＨＡ（エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシフェニル酢酸）であって、２−［２−［［２−ヒドロキシ−１−（２−ヒドロキシフェニル）−２−オキソエチル］アミノ］エチルアミノ］−２−（２−ヒドロキシフェニル）酢酸としても知られる）、ＥＤＤＳ（エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジコハク酸）、ＥＤＴＭＰ（エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）であって、［ビス（ホスホノメチル）アミノ］メチルホスホン酸としても知られる）、ＥＧＴＡ（エチレングリコール四酢酸であって、エチレングリコール−ビス（２−アミノエチルエーテル）−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸としても知られる）、１，２−エタンジオール、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸、エチドロン酸、フェリクローム（ビス［３−［アセチル（オキシド）アミノ］プロピル］−２，５，８，１１，１４，１７−ヘキサオキソ−３，６，９，１２，１５，１８−ヘキサアザシクロオクタデカ−１−イル］プロピル］−Ｎ−オキシドアセトアミド）、フルオ−４（２−｛［２−（２−｛５−［ビス（カルボキシメチル）アミノ］−２−メチルフェノキシ｝エトキシ）−４−（２，７−ジフルオロ−６−ヒドロキシ−３−オキソ−３Ｈ−キサンテン−９−イル）フェニル］（カルボキシメチル）アミノ｝酢酸）、フラ−２（アミノポリカルボン酸）、グルコン酸、グリオキサール−ビス（メシチルイミン）、ヘキサフルオロアセチルアセトン、ホモクエン酸、イミノジ酢酸、インド−１（２−［４−（ビス（カルボキシメチル）アミノ）−３−［２−［２−（ビス（カルボキシメチル）アミノ）−５−メチルフェノキシ］エトキシ］フェニル］−１Ｈ−インドール−６−カルボン酸）、金属アセチルアセトナート類、金属ジチオレン錯体類、メタラクラウン類、ニトリロトリ酢酸、ペンデチド（Ｎ^６−［Ｎ−［２−［［２−［ビス（カルボキシメチル）アミノ］エチル］（カルボキシメチル）アミノ］エチル］−Ｎ−（カルボキシメチル）グリシル］−Ｎ^２−（Ｎ−グリシル−Ｌ−チロシル）−Ｌ−リシン）、ペニシラミン（（２Ｓ）−２−アミノ−３−メチル−３−スルファニル−ブタン酸）、ペンテト酸（ジエチレントリアミンペンタ酢酸であって、ＤＴＰＡ、Ｈ_５ｄｔｐａ、及びペンタ（カルボキシメチル）ジエチレントリアミンとしても知られる）、フェナントロリン、ｏ−フェニレンジアミン、ファンホス（（Ｓ）−（＋）−４，１２−ビス（ジフェニルホスフィノ）−［２．２］−パラシクロファンであって、（Ｒ）−（−）−４，１２−ビス（ジフェニルホスフィノ）−［２．２］−パラシクロファンとしても知られる）、ホスホナート類、フィトケラチン類、ポリアミンカルボン酸、ポリアスパラギン酸、ポルフィン、ポルフィリン類、３−ピリジルニコチンアミド、４−ピリジルニコチンアミド、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ポリアスパラギン酸ナトリウム、テルピリジン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラフェニルポルフィリン、１，４，７−トリアザシクロノナン、トリエチレンテトラアミン、トリホス（例えばビス（ジフェニルホスフィノエチル）フェニルホスフィン、１，１，１−トリス（ジフェニルホスフィノメチル）エタン、ビス（ジフェニルホスフィノフェニル）フェニルホスフィンなどの有機リン配位子）、クエン酸トリナトリウム、ｔｒａｎｓ−１，２−ジアミノシクロヘキサン、及び１Ａ，７−トリチアシクロノナンが挙げられるが、これらに限定はされない。

金属錯化剤としての使用に適したアゾール化合物の例としては環式化合物が挙げられ、ピロール類など１個の窒素原子を有するもの、ピラゾール類、イミダゾール類、トリアゾール類、テトラゾール類、及びペンタゾール類など２個以上の窒素原子を有するもの、オキサゾール類及びイソオキサゾール類など１個の窒素原子及び１個の酸素原子を有するもの、及びチアゾール類及びイソチアゾール類など１個の窒素原子及び１個の硫黄原子を有するものを含むが、これらに限定はされない。適したアゾール化合物の例としては、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール（ＣＡＳ：ｌ０７２−７１−５）、１Ｈ−ベンゾトリアゾール（ＣＡＳ：９５−１４−７）、１Ｈ−１，２，３−トリアゾール（ＣＡＳ：２８８−３６−８）、５−アミノ−１，３，４−チアジアゾール−２−チオールとも命名される２−アミノ−５−メルカプト−１，３，４−チアジアゾール（ＣＡＳ：２３４９−６７−９）、及び２−アミノ−１，３，４−チアジアゾール（ＣＡＳ：４００５−５１−０）が挙げられるが、これらに限定はされない。いくつかの実施形態では、例えば、アゾールは２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールを含む。

腐食防止剤における金属カチオンは、腐食防止特性を有する各種の金属カチオンを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、金属カチオンは、例えばＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及び／又はＹなどの希土類元素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、希土類元素は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及び／又はＹを含む。例えば、いくつかの実施形態では、希土類元素はＣｅ、Ｙ、Ｐｒ、及び／又はＮｄを含む。その他の適した金属カチオンは、ＩＡ族又はＩＩＡ族金属カチオン（すなわち、アルカリ金属及びアルカリ土類金属）又は遷移金属カチオン（例えば、Ｚｒ及び／又はＺｎ）を含む。いくつかの実施形態では、例えば、金属カチオンは、Ｃｅ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、及び／又はＭｇを含んでもよい。

金属カチオンは、組成物中に組成物１Ｌ当たり０．０５ｇ〜組成物１Ｌ当たり２５ｇの濃度で存在してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、金属カチオンは、組成物中に組成物１Ｌ当たり０．０５ｇ〜組成物１Ｌ当たり１６ｇの濃度で存在してもよい。いくつかの実施形態では、例えば、金属カチオンは、組成物中に組成物１Ｌ当たり０．１ｇ〜組成物１Ｌ当たり１０ｇの濃度で存在してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、金属カチオンは組成物中に組成物１Ｌ当たり１ｇ〜組成物１Ｌ当たり５ｇの濃度で存在してもよい。例えば、金属カチオンが希土類カチオン又は遷移金属カチオンを含む場合、希土類カチオン又は遷移金属カチオンは、組成物１Ｌ当たり０．０５ｇ〜組成物１Ｌ当たり２５ｇ、又は組成物１Ｌ当たり０．１ｇ〜組成物１Ｌ当たり１０ｇの濃度で存在してもよい。金属カチオンがアルカリ金属又はアルカリ土類金属カチオンを含む場合、アルカリ金属又はアルカリ土類金属カチオンは、組成物１Ｌ当たり０．０５ｇ〜組成物１Ｌ当たり１６ｇ、又は組成物１Ｌ当たり１ｇ〜組成物１Ｌ当たり５ｇの濃度で存在してもよい。以下に更に詳述するように、金属カチオンは、組成物中に金属塩の形態で提供されてもよく、この場合、ここに列挙した量は組成物中の塩の量に反映される。

上述のように、金属カチオンは、組成物中に、アニオン及び塩のカチオンとして金属カチオンを有する塩の形態で提供されてもよい（すなわち、金属塩が組成物中で金属カチオン源として機能してもよい）。塩のアニオンは、希土類元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び／又は遷移金属と塩を形成可能な適したアニオンであればよい。アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、及び希土類元素との塩の形成に適したアニオンの例としては、炭酸イオン、水酸化物イオン、硝酸イオン、ハロゲン化物イオン（例えば、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、Ｉ⁻又はＦ⁻）、硫酸イオン、リン酸イオン、及びケイ酸イオン（例えば、オルトケイ酸イオン及びメタケイ酸イオン）が挙げられるが、これらに限定はされない。例えば、金属塩は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｒｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｄｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｇ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｂｈ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｍｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｄｓ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及び／又はＣｎの炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硝酸塩、リン酸塩及び／又はケイ酸塩（例えば、オルトケイ酸塩又はメタケイ酸塩）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、例えば、金属塩は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ及び／又はＨｇの炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩及び／又はケイ酸塩（例えば、オルトケイ酸塩又はメタケイ酸塩）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、例えば、金属塩は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ及び／又はＨｇの炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硝酸塩、リン酸塩及び／又はケイ酸塩（例えば、オルトケイ酸塩又はメタケイ酸塩）を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、金属塩は、Ｃｅ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ及び／又はＭｇの炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩及び／又はケイ酸塩（例えば、オルトケイ酸塩又はメタケイ酸塩）を含んでもよい。更に、いくつかの実施形態では、組成物は少なくとも２種の金属塩を含んでもよく、少なくとも２種の金属塩は互いに異なるアニオン及び／又はカチオンを含んでもよい。例えば、少なくとも２種の金属塩は、異なるアニオンと同じカチオン、又は異なるカチオンと同じアニオンを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、組成物は、酸化剤を更に含んでもよゾン、及びニトラート類などの有機ペルオキシド類が挙げられるが、これらに限定はされない。適した酸化剤の例としては過酸化水素が挙げられるが、これに限定はされない。いくつかの実施形態では、酸化剤は、組成物中に０．００１ｗｔ％〜１５ｗｔ％の量で存在してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、酸化剤は、０．００１ｗｔ％〜１５ｗｔ％、例えば０．００２ｗｔ％〜０．００６ｗｔ％の量で存在する過酸化水素の３０％溶液を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、組成物は水性コーティング組成物であってもよく、したがって、組成物は、１種又は複数の有機溶媒を任意に含んでもよい水性担体を更に含んでもよい。そのような適した溶媒の例としては、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセロール、低分子量アルコールなどが挙げられるが、これらに限定はされない。有機溶媒を使用する場合は、有機溶媒は、組成物中に組成物１２Ｌ当たり溶媒３０ｇ〜組成物１２Ｌ当たり溶媒６Ｌの量で存在してもよく、担体の残りは水である。例えば、いくつかの実施形態では、有機溶媒は、組成物中に組成物１２Ｌ当たり溶媒１００ｇ〜組成物１２Ｌ当たり溶媒２Ｌの量で存在してもよく、担体の残りは水である。しかし、いくつかの実施形態では、水性担体は主に水、例えば、脱イオン水である。水性担体は、組成物に上述の濃度の金属イオン（単数又は複数）及び金属錯化剤（単数又は複数）を提供するために十分な量で提供される。

本発明のいくつかの実施形態では、組成物は１種又は複数の耐腐食性、金属基体への接着性、その後の被膜の接着性を高める、及び／又は他の望ましい美的又は機能的効果を提供する添加剤を更に含んでもよい。添加剤は、使用する場合は、組成物中に組成物の全重量に対して０．０１重量パーセント〜最大８０重量パーセントの量で存在してもよい。これら任意の添加剤は、形成される被膜の望ましい機能及び／又はその用途又は使用目的に基づいて選択されてもよい。適した添加剤は、組成物の１種又は複数の性質に影響を与える目的で、組成物に混合された固体又は液体成分を含んでもよい。添加剤は、例えば、金属基体を濡らしやすくできる界面活性剤、及び／又は粗い又は滑らかな表面など所定の表面特性を持たせることができるその他の添加剤を含んでもよい。適した添加剤のその他の例としては、流動調整剤、ベントナイト粘土などの揺変剤、ゼラチン、セルロース、抗気泡発生剤、脱脂剤、消泡剤、有機共溶媒、触媒、色素、アミノ酸、尿素系化合物、錯化剤、原子価安定化剤など、及びその他の従来の助剤が挙げられるが、これらに限定はされない。適した添加剤は表面コーティング用組成物の配合の分野で公知であり、当業者であれば本開示を参照して理解できるように、本発明の実施形態に係る組成物中で使用できる。

いくつかの実施形態では、組成物は界面活性剤（例えば、アニオン性、非イオン性及び／又はカチオン性界面活性剤など）、界面活性剤の混合物、又は洗浄剤水溶液を更に含んでもよい。適した市販の界面活性剤の例としてはダイノール６０４及びＣａｒｂｏｗｅｔＤＣ−０１（いずれもＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．、Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、ＰＡから入手可能）、及びトライトンＸ−１００（ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩから入手可能）が挙げられるが、これらに限定はされない。界面活性剤、界面活性剤の混合物、又は洗浄剤水溶液は、組成物中に０．０００３ｗｔ％〜３ｗｔ％、例えば、０．０００３７５ｗｔ％〜１ｗｔ％、又は０．０２ｗｔ％の量で存在してもよい。１つの実施形態では、界面活性剤、界面活性剤の混合物、又は洗浄剤水溶液を有する組成物は、金属基体洗浄ステップと化成コーティングステップとを１つの工程に結合するために利用される。他の実施形態では、界面活性剤、界面活性剤の混合物、又は洗浄剤水溶液を有する組成物は、ここで上述したように、更に酸化剤を含有してもよい。

組成物は、カルボナート、界面活性剤、キレータ、増粘剤、アラントイン、ポリビニルピロリドン、ハロゲン化物、及び／又は接着性促進剤などのその他の成分及び添加剤も含有しても良いが、これに限定はされない。例えば、いくつかの実施形態では、組成物は、アラントイン、ポリビニルピロリドン、界面活性剤、及び／又はその他の添加剤及び／又は共防止剤を更に含んでもよい。

いくつかの実施形態では、組成物は、例えば、金属イオン、組成物のｐＨなどある化学種の存在を指示することからその名が付けられている指示化合物も含有してもよい。本明細書で使用される「指示薬」、「指示化合物」及びそれに類する用語は、金属イオンの存在など何らかの外部刺激、パラメータ、又は条件に応じて、又は特定のｐＨ又はｐＨの範囲に応じてその色が変化する化合物のことを指す。

本発明のある実施形態に従って使用される指示化合物は、種、所定のｐＨなどの存在を指示する、当該分野で公知のどのような指示薬であってもよい。例えば、適した指示薬は、所定の金属イオンと金属イオン錯体を形成して色が変化するものであってもよい。この金属イオン指示薬は、一般的に、高度に共役した有機化合物である。本明細書で使用される「共役化合物」とは、当業者に理解されるように、例えば１個の炭素−炭素単結合を挟んだ２個の炭素−炭素二重結合のように、１個の単結合によって隔てられた２個の二重結合を有する化合物のことを指す。どのような共役化合物も本発明に従って使用できる。

同様に、指示化合物は、ｐＨが変化した際に色が変わるものであってもよく、例えば、化合物は酸性又は中性ｐＨではある色であって、アルカリ性ｐＨでは色が変わってもよく、その逆であってもよい。このような指示薬は周知であり、広く市販されている。したがって、「アルカリ性ｐＨにさらされると色が変わる」指示薬は、酸性又は中性ｐＨにさらされた際は第１の色（又は無色）を有し、アルカリ性ｐＨにさらされた際は第２の色に変化する（又は無色から有色に変化する）。同様に、「酸性ｐＨにさらされると色が変わる」指示薬は、ｐＨがアルカリ性／中性から酸性に変化すると、第１の色／無色から第２の色／有色になる。

このような指示化合物の例としては、メチルオレンジ、キシレノールオレンジ、カテコールバイオレット、ブロモフェノールブルー、ブロモフェノールグリーン、ブロモフェノールパープル、エリオクロムブラックＴ、セレスチンブルー、ヘマトキシリン、カルマガイト、ガロシアニン、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定はされない。いくつかの実施形態によれば、指示化合物は、金属イオン指示薬である有機指示化合物を含む。指示化合物の例としては表１のものが挙げられるが、これらに限定はされない。特定の条件下で発光する蛍光指示薬も、本発明に従って使用することができるが、特定の実施形態では蛍光指示薬の使用は明確に除外される。つまり、特定の実施形態では、蛍光を呈する共役化合物は明確に除外される。本明細書で使用される「蛍光指示薬」及びそれに類する用語は、紫外光又は可視光にさらされると蛍光を発する又は色を呈する化合物、分子、顔料、及び／又は色素のことを指す。「蛍光を発する」とは、光又はその他の電磁放射の吸収に続いて光を発することとして理解される。このような指示薬はしばしば「タグ」と称され、その例としては、アクリジン、アントラキノン、クマリン、ジフェニルメタン、ジフェニルナフチルメタン、キノリン、スチルベン、トリフェニルメタン、アントラセン及び／又はこれらの部分を含有する分子及び／又はローダミン類、フェナントリジン類、オキサジン類、フルオロン類、シアニン類及び／又はアクリジン類などのこれらのいずれかの誘導体が挙げられる。

１つの実施形態によれば、表１に示すように、共役化合物はカテコールバイオレットを含む。カテコールバイオレット（ＣＶ）は、２モルのピロカテコールと１モルのｏ−スルホ安息香酸無水物との縮合によって作られるスルホンフタレイン色素である。ＣＶは指示薬としての性質を有し、金属イオンを有する耐腐食組成物に含まれる場合、錯体を形成し、キロン試薬として有用であることが分かっている。ＣＶを含有する組成物は金属イオンをキレートするため、一般的に青〜青紫色が観察される。

他の実施形態によれば、表１に示したキシレノールオレンジが本発明の実施形態に係る組成物に使用される。キシレノールオレンジは金属イオン指示薬としての性質を有し、金属イオンを有する耐腐食組成物に含まれる場合、錯体を形成し、キロン試薬として有用であることが分かっている。キシレノールオレンジを含有する組成物は金属イオンをキレートするため、キシレノールオレンジ溶液は赤色から一般的には青色に変化する。

指示化合物は、組成物中に、溶液１０００ｇ当たり０．０１ｇ〜溶液１０００ｇ当たり３ｇ、例えば溶液１０００ｇ当たり０．０５ｇ〜溶液１０００ｇ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、共役化合物は、特定の外部刺激に応じて色を変える場合には、基体が組成物で処理されたことの視覚的な指標として機能するという点で、本組成物を使用する際に利益をもたらす。例えば、基体中に存在する金属イオンにさらされると色が変わる指示薬を含む組成物は、その基体中の金属イオンを錯化すると色が変わり、これにより使用者は基体が組成物と接触したことを確かめることができる。同様の利益は、基体上にアルカリ性又は酸性の層を堆積させ、その基体をアルカリ性又は酸性ｐＨにさらされると色が変わる本発明の組成物と接触させるによって実現できる。

更に、本発明に係る特定の共役化合物の使用は後に付与されるコーティング層への改善された接着性を基体に提供する。これは共役化合物がヒドロキシ官能性を有する場合に特に当てはまる。したがって、本組成物のいくつかの実施形態によって、プライマー層を必要とすることなく、本発明に従って処理された基体上への後のコーティング層の堆積が可能になる。このようなコーティング層は、ウレタンコーティング及びエポキシコーティングを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、組成物は、金属錯化剤、希土類塩、及び水を含んでもよい。金属錯化剤は、この組成物中に組成物１０００ｇ当たり０．００５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり３ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．０１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。希土類塩は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．０５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり２５ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり１０ｇの量で存在してもよい。水は、溶液１０００ｇの残りを構成してもよい（すなわち、水は、金属錯化剤及び希土類塩を上述の濃度にするために十分な量で提供される）。

いくつかの実施形態では、組成物は、金属錯化剤、イットリウム塩、及び水を含んでもよい。金属錯化剤は、この組成物中に組成物１０００ｇ当たり０．００５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり３ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．０１ｇ〜組成物１Ｌ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。イットリウム塩は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．０５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり２５ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり１０ｇの量で存在してもよい。水は、溶液１０００ｇの残りを構成してもよい（すなわち、水は、金属錯化剤及びイットリウム塩を上述の濃度にするために十分な量で提供される）。

いくつかの実施形態によれば、組成物は、金属錯化剤、遷移金属塩（例えば、ジルコン酸塩などＺｒの塩）、及び水を含んでもよい。金属錯化剤は、この組成物中に組成物１０００ｇ当たり０．００５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり３ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．０１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。遷移金属塩（例えば、ジルコン酸塩などＺｒの塩など）は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．０５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり２５ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり１０ｇの量で存在してもよい。水は、溶液１０００ｇの残りを構成してもよい（すなわち、水は、金属錯化剤及び遷移金属塩を上述の濃度にするために十分な量で提供される）。

その他の実施形態によれば、組成物は、金属錯化剤、遷移金属塩（例えば、Ｚｎの塩）、及び水を含んでもよい。金属錯化剤は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．００５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり３ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．０１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。遷移金属塩（例えば、Ｚｎの塩など）は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．０４ｇ〜組成物１０００ｇ当たり１０ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．８ｇ〜組成物１０００ｇ当たり１ｇの量で存在してもよい。水は、溶液１０００ｇの残りを構成してもよい（すなわち、水は、金属錯化剤及び遷移金属塩を上述の濃度にするために十分な量で提供される）。

いくつかの実施形態では、組成物は、金属錯化剤、リチウム塩、及び水を含んでもよい。金属錯化剤は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．００５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり３ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり０．０１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり０．３ｇの量で存在してもよい。リチウム塩は、この組成物中に、組成物１０００ｇ当たり０．０５ｇ〜組成物１０００ｇ当たり１６ｇ、又は組成物１０００ｇ当たり１ｇ〜組成物１０００ｇ当たり５ｇの量で存在してもよい。水は、組成物１０００ｇの残りを構成してもよい（すなわち、水は、金属錯化剤及び希土類塩を上述の濃度にするために十分な量で提供される）。

いくつかの実施形態によれば、組成物は、金属錯化剤及び希土類元素イオンを含んでもよい。例えば、組成物は、水性担体、金属錯化剤、及び希土類元素イオン（例えば、水性担体中で希土類元素カチオンとアニオンに解離する希土類元素塩として）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、例えば、希土類元素塩は、第１及び第２の希土類元素塩を含んでもよく、ここでそれぞれの塩はアニオン及びカチオンを含み、第１及び第２の塩のアニオンは異なり、第１及び第２の塩のカチオンは同一又は異なり、それぞれのカチオンは、独立に希土類元素である。複数種のアニオン（例えば、ハロゲン化物及びニトラート）の混合物を含む希土類元素塩（プラセオジム塩、セリウム塩、ネオジム塩、サマリウム塩、及びテルビウム塩など）は、組成物に組み込まれると、生成される希土類元素組成物の堆積パラメータ、例えば、結果として生じる形態及び性能に影響を与える場合があることが分かっている。いくつかの実施形態では、例えば、組成物は、金属錯化剤、希土類元素カチオン（セリウム又はセリウム及びイットリウムの両方など）、ニトラートとハロゲン化物アニオンの組み合わせ、及び任意に酸化剤（例えばＨ_２Ｏ_２など）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、組成物は中性ｐＨを有する。いくつかの実施形態では、例えば、組成物は、硝酸イットリウム（ＹＮＯ_３）、硝酸セリウム（ＣｅＮＯ_３）、塩化セリウム（ＣｅＣｌ_３）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、金属錯化剤、及び水性担体（水など）を含んでもよい。硝酸イットリウムは０．０６ｇ／Ｌ〜０．３ｇ／Ｌ（例えば、０．０６２ｇ／Ｌ〜０．２９７ｇ／Ｌ）の量で含まれてもよく、硝酸セリウムは０．０６ｇ／Ｌ〜０．３ｇ／Ｌ（例えば、０．０５６ｇ／Ｌ〜０．２６７ｇ／Ｌ）の量で含まれてもよく、塩化セリウムは０．００６ｇ／Ｌ〜０．０３ｇ／Ｌの量で含まれてもよく、１滴の過酸化水素（すなわち、過酸化水素の３０％溶液０．０４７８ｇ）が使用されてもよく、金属錯化剤は０．００５ｇ／Ｌ〜３ｇ／Ｌの量で含まれてもよく、水性担体（例えば、水）は、溶液を１Ｌとするために十分な量及び／又は硝酸イットリウム、硝酸セリウム、塩化セリウム、及び金属錯化剤を上述の濃度にするために十分な量で加えられてもよい。硝酸イットリウム、硝酸セリウム、塩化セリウム、及び金属錯化剤を上述の範囲内の濃度で含む組成物は、中性ｐＨを有してもよい。

例えば、いくつかの実施形態では、組成物は、０．０６２ｇ／Ｌの硝酸イットリウム、０．０５６ｇ／Ｌの硝酸セリウム、０．００６ｇ／Ｌの塩化セリウム、０．００５ｇ／Ｌ〜３ｇ／Ｌの金属錯化剤、１滴の過酸化水素（すなわち、過酸化水素の３０％溶液０．０４７８ｇ）、及び組成物の全重量を８００ｇ、又はいくつかの実施形態では３８００ｇにするために十分な水を含んでもよい。これらの組成物の例は中性〜酸性ｐＨを有してもよい。

他の実施形態の例では、組成物は、０．２９７ｇ／Ｌの硝酸イットリウム、０．２６７ｇ／Ｌの硝酸セリウム、０．０３ｇ／Ｌの塩化セリウム、０．００５ｇ／Ｌ〜３ｇ／Ｌの金属錯化剤、１滴の過酸化水素（すなわち、過酸化水素の３０％溶液０．０４７８ｇ）、及び組成物の全重量を８００ｇ、又はいくつかの実施形態では３８００ｇにするために十分な水を含んでもよい。これらの組成物の例は中性〜酸性ｐＨを有してもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、組成物は、水性担体、金属錯化剤、及び遷移金属イオン（例えば、水性担体中で遷移金属カチオンとアニオンに解離する遷移金属塩として提供される）、例えば、ジルコニウム（例えば、ジルコニルニトラート塩及び／又はヘキサフルオロジルコナート塩として提供される）を含んでもよい。その他の塩、例えば、硝酸イットリウムなどの金属ニトラート類も組成物に含まれてもよい。この組成物に含まれてもよい添加剤の例としては、ハロゲン化物源、界面活性剤、及びポリビニルピロリドンが挙げられる。

例えば、いくつかの実施形態では、組成物は、ヘキサフルオロジルコナート、金属錯化剤、及び水性担体（例えば、水）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、組成物は、０．４８ｇ／Ｌのヘキサフルオロジルコナート、０．００５ｇ／Ｌ〜３ｇ／Ｌの金属錯化剤、及び組成物の全重量を８００ｇにするために十分な水を含んでもよい。この組成物は中性ｐＨを有してもよい。

他の実施形態によれば、金属基体をコーティングする工程は、任意に金属基体の脱脂を含む。その後、金属基体は、例えば、リチウム含有アルカリ性脱酸素剤などのアルカリ性脱酸素剤に１〜１０分間、例えば３分間浸漬又はアルカリ性脱酸素剤で吹付コーティングされてもよい。その後、金属基体を室温で乾燥させてもよい。その後、金属基体を、金属錯化剤及び希土類イオン、遷移金属イオン（例えば、Ｚｒ及び／又はＺｎ）、アルカリ金属イオン（例えば、リチウムイオン）及び／又はアルカリ土類金属イオンなどの金属カチオンを含む腐食防止剤を含む本発明の実施形態に係る組成物と接触させてもよい。コーティングする前及び／又は後に基体をすすぐことなく、組成物を適用してもよいが、必要に応じてすすぎを行ってもよい。

本発明の他の実施形態によれば、物品又は基体は、基体、基体表面上の本発明の実施形態に係る組成物、及び組成物上のプライマーを含む。例えば、いくつかの実施形態によれば、基体は、上述の組成物のいずれかを金属表面の少なくとも一部上に有する金属表面を含む。例えば、いくつかの実施形態では、基体は、組成物を表面の少なくとも一部上に有するアルミニウム又はアルミニウム合金表面を含む。その後、基体は、プライマー及び／又はトップコートでコーティングされてもよい。すなわち、本発明の実施形態に係る組成物が金属基体に適用されてもよく、その後、任意にプライマーコート、及び／又はトップコートでコーティングされてもよい。

金属錯化剤及び金属イオンを含む腐食防止剤を含む本発明の実施形態に係る組成物は、従来のクロメート系プライマーコート、例えば製品コードＤｅｆｔ４４ＧＮ０７２として販売されており、ＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能なプライマーコートと併用可能である。又は、プライマーコートは当該分野で公知のクロメートを含まないプライマーコートであってもよい。その他の適したクロムを含まないプライマーコートは、ＭＩＬ−ＰＲＦ−８５５８２ＣｌａｓｓＮ又はＭＩＬ−ＰＲＦ−２３３７７ＣｌａｓｓＮの要求性能を満たせるものを含む。その他の適したプライマーの例としては、ＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能な、製品コード番号Ｄｅｆｔ０２ＧＮ０８３及びＤｅｆｔ０２ＧＮ０８４のものが挙げられるが、これらに限定はされない。

物品又は基体は、トップコートを更に含んでもよい。本明細書で使用される「トップコート」という用語は、バインダー（単数又は複数）の混合物のことを指し、これは有機又は無機系ポリマー又はポリマー、任意に顔料、任意に溶媒又は溶媒の混合物、及び任意に硬化剤のブレンドであってもよい。トップコートは、典型的には単一又は多層コーティング系のコーティング層であって、その外面は空気又は環境にさらされており、その内面は他のコーティング層又はポリマー基体と接触している。本発明の実施形態において有用なトップコートは、ポリウレタン系トップコートを含む。しかし、当業者であれば本開示を参照して理解できるように、その他のトップコート及び高性能トップコートも本発明の実施形態に係るコーティング系において使用できる。適したトップコートの例としてはＭＩＬ−ＰＲＦ−８５２８５Ｄに適合するもの、例えばＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能な製品コード番号Ｄｅｆｔ０３Ｗ１２７Ａ及びＤｅｆｔ０３ＧＹ２９２のものが挙げられるが、これらに限定はされない。適した高性能トップコートの例としては、ＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能な製品コード番号Ｄｅｆｔｈａｎｅ（登録商標）ＥＬＴ（商標）９９ＧＹ００１及び９９Ｗ００９のものが挙げられるが、これらに限定はされない。

本発明の別の実施形態では、基体は、基体上の本発明の実施形態に係る組成物、及び組成物上の下塗り不要のトップコート、又は改良された下塗り不要のトップコートを含む。「下塗り不要のトップコート」という用語は、「基体直塗り」又は「金属直塗り」コーティングとも称するが、バインダー（単数又は複数）を含む混合物のことを指し、これは有機若しくは無機系ポリマー又はポリマー、任意に顔料、任意に溶媒又は溶媒の混合物、及び任意に硬化剤のブレンドであってもよい。「改良された下塗り不要のトップコート」という用語は、「改良された基体直塗り被膜」とも称するが、他のバインダー（単数又は複数）によって全体に又は部分的に官能基化された、フルオロエチレン−アルキルビニルエーテルなどのフッ素化バインダーを含む混合物のことを指し、有機若しくは無機系ポリマー又はポリマー、任意に顔料、任意に溶媒又は溶媒の混合物、及び任意に硬化剤のブレンドを含んでもよい。本発明の実施形態に係るコーティング系において有用な下塗り不要のトップコート及び改良された下塗り不要のトップコートは、本開示の参照により、当業者には公知である。下塗り不要のトップコートの例としては、ＴＴ−Ｐ−２７５６Ａに適合する、ＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能な製品コード番号Ｄｅｆｔ０３Ｗｌ６９及び０３ＧＹ３６９のものが挙げられるが、これらに限定はされない。改良された下塗り不要のトップコートの例としては、ＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能なＤｅｆｔｈａｎｅ（登録商標）ＥＬＴ（商標）／ＥＳＰＴが挙げられるが、これに限定はされない。下塗り不要のトップコートの他の例としてはＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能な製品コード番号Ｄｅｆｔ９７ＧＹ１２１が挙げられるが、これに限定はされない。

下塗り不要のトップコート及び改良された下塗り不要のトップコートは、基体に直接適用されてもよい。下塗り不要のトップコート及び改良された下塗り不要のトップコートは、任意にプライマー又はトップコートなどの有機又は無機ポリマーコーティングに適用されてもよい。下塗り不要のトップコート及び改良された下塗り不要のトップコートは、単一層又は多層コーティング系のコーティング層であってもよく、コーティングの外面は空気又は環境にさらされており、コーティングの内面は基体又は任意のポリマーコーティング又はプライマーと接触していてもよい。

プライマー、トップコート、下塗り不要のトップコート、及び改良された下塗り不要のトップコートは、濡れた又は「完全には硬化していない」状態のいずれかであって、時間とともに乾燥又は硬化する、つまり、溶媒が蒸発する及び／又は化学反応が起こる状態で、基体に適用することができる。コーティングは、自然に、又は例えば、膜又は「硬化した」被膜を形成する紫外光硬化系などの加速された手段のいずれかによって乾燥させる又は硬化させることができる。コーティングは、接着剤としてなど、半分又は完全に硬化した状態で適用することもできる。

更に他の実施形態によれば、金属基体は、金属基体を上述の組成物と接触させる前に前処理されてもよい。本明細書で使用される、「前処理」という用語は、それに続く処理に先立つ基体の表面改質のことを指す。このような表面改質は、当該分野で公知であるように、洗浄（不純物及び／又は汚れを表面から除去すること）、脱酸素、及び／又は溶液の適用若しくはコーティングの適用を含む各種の操作を含んでもよいが、これらに限定はされない。前処理は、より均一な開始時の金属表面の生成、前処理された基体上の後のコーティングに対する改善された接着性、及び／又はその後の化成コーティングの堆積を促進するように開始時の表面を改質することなど、１又は複数の利益を有してもよい。

いくつかの実施形態によれば、金属基体は、金属基体を組成物と接触させる前に、まず金属基体を溶媒処理することによって準備されてもよい。本明細書で使用される「溶媒処理」という用語は、基体を、金属表面に存在する可能性のあるインク、オイルなどの除去を補助する溶媒ですすぎ、ワイピング、吹き付け、又は浸漬することを指す。又は、金属基体は、金属基体を組成物と接触させる前に、従来の脱脂方法を使用して金属基体を脱脂することによって準備してもよい。

金属基体は、金属基体を溶媒処理することによって前処理されてもよい。その後、金属基体は、化成コーティング組成物の適用前に、金属基体をアルカリ性洗浄剤で洗浄することによって前処理されてもよい。適した前洗浄剤の例としては、塩基性（アルカリ性）前処理洗浄剤が挙げられる。前洗浄剤は腐食防止剤も含んでもよく、この腐食防止剤うちいくつかは、腐食防止剤を用いた洗浄工程中の金属表面への攻撃を最小化するため、及び／又はその後の化成コーティングを促進するために、金属基体の表面を「シード」してもよい。その他の適した前洗浄剤は、脱脂剤及びＴｅｌｆｏｒｄＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｋｅｗｄａｌｅ、ＷｅｓｔｅｒｎＡｕｓｔｒａｌｉａから入手可能なＴｕｒｃｏ４２１５−ＮＣＬＴ、ＨｅｎｋｅｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＭａｄｉｓｏｎＨｅｉｇｈｔｓ、ＭＩから入手可能なＡｒｎｃｈｅｒｎ７／１７脱酸素剤、及びＰＲＣ−ＤｅＳｏｔｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．、Ｓｙｌｍａｒ、ＣＡから入手可能なリン酸系脱酸素剤などの脱酸素剤を含むが、これらに限定はされない。

いくつかの実施形態では、金属基体は、組成物を金属基体に適用する前に金属を機械的に脱酸素することによって前処理されてもよい。典型的な機械的脱酸素手法の例としては、スコッチブライトパッド又は同様の道具を使用した均一な粗面化が挙げられるが、これらに限定はされない

いくつかの実施形態によれば、金属基体は、組成物を金属基体に適用する前に、金属を溶媒でワイピングすることによって前処理されてもよい。適した溶媒の例としてはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルプロピルケトン（ＭＰＫ）、アセトンなどが挙げられるが、これらに限定はされない。

金属基体を準備するための更なる任意の手順としては、酸洗い液又は軽い酸エッチング、汚れ除去剤などの表面光沢剤の使用、及びアルカリ性溶液への浸漬が挙げられる。

金属基体を、各前処理ステップの合間に、水道水、又は蒸留／脱イオン水のいずれかによってすすいでもよく、化成コーティング組成物との接触後に、蒸留／脱イオン水及び／又はアルコールによってよくすすいでもよい。しかし、本発明のいくつかの実施形態によれば、上述の前処理手順及びすすぎの一部は、組成物の適用前に必要でない場合もある。

金属基体が適切に前処理された後、必要に応じて、組成物が金属基体表面の少なくとも一部分と接触できるようにされてもよい。金属基体は、ディップ浸漬、吹き付け、又はブラシ、ローラーなどを使用した適用など、どのような従来の技術を用いて組成物に接触してもよい。吹き付けによる適用に関して、従来の（自動又は手動）吹き付け技術及び圧縮空気噴霧に使用される装置を使用してもよい。その他の実施形態では、組成物は、電解コーティング系を使用して適用されてもよい。

金属基体に組成物を接触させた後、金属基体を任意に空気乾燥させてもよい。しかし、基体を乾燥させる必要はなく、いくつかの実施形態では、乾燥を省略してもよい。すすぎは必要ないが、必要に応じて行ってもよい。

いくつかの実施形態によれば、金属基体は、まず機械的研磨によって準備され、その後、ウェットワイピングすることで汚れを除去されてもよい。その後、基体を、適用前に任意に空気乾燥させてもよい。しかし、基体を乾燥させる必要はなく、いくつかの実施形態では、乾燥を省略してもよい。次に、組成物は、金属基体に適用され、例えば室温を超える熱を与えずに乾燥されてもよい。しかし、基体を乾燥させる必要はなく、いくつかの実施形態では、乾燥を省略してもよい。更に、基体をすすぐ必要はなく、その後、金属基体を更にプライマー及び／又はトップコートでコーティングし、完成したコーティングを有する基体としてもよい。

本開示の所定の実施形態について説明のために上述したが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明及びその均等物から逸脱することなく、本開示の詳細に対しては非常に多くの変更が可能であることは、当業者に理解されるだろう。例えば、ここでの実施形態は「１種の」金属錯化剤などと結びつけて説明したが、１種又は複数のこれらの成分又はその他言及されたいずれの成分も本開示に従って使用できる。

本開示の各種の実施形態は「含む」という用語を用いて説明したが、「本質的に〜から成る」又は「〜から成る」実施形態も本開示の範囲内である。例えば、本開示では、金属イオン及び金属錯化剤を含む組成物を説明しているが、金属イオン及び金属錯化剤から本質的に成る又はそれらから成る組成物及び／又は溶液も本開示の範囲内である。同様に、金属イオンを含む腐食防止剤が説明されているが、金属イオンから本質的に成る又は金属イオンから成る腐食防止剤も本開示の範囲内である。したがって、上述のように、組成物は本質的に金属イオン及び金属錯化剤から成ってもよい。この文脈において、「本質的に〜から成る」とは、組成物中の追加のいかなる成分も組成物を含む金属基体の耐腐食性に大きな影響を与えないことを意味する。例えば、本質的に希土類イオン及び金属錯化剤から成る組成物は、ＩＡ族金属イオン（つまり第１族、すなわち、アルカリ金属）、ＩＩＡ族金属イオン（つまり第２族、すなわち、アルカリ土類金属）、及び遷移金属イオンを含まない。また、本質的にアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、及び／又は遷移金属イオン、及び金属錯化剤から成る組成物は、希土類元素イオンを含まない。

別段の明示の指定がない限り、本明細書で使用される値、範囲、量又は割合などを表す全ての数は、明示されていなくても、「約」という語を付けたものとして読み替えられてもよい。更に、「約」という語の使用は、全て本開示が属する分野の当業者に理解されるように、測定、有効数字、及び互換性に伴う変動の周辺部を反映する。ここで言及したどの数値範囲も、それに含まれる全ての部分範囲（ｓｕｂ−ｒａｎｇｅ）を含むことを意図している。複数は単数を包含し、その逆も同様である。例えば、本開示では「１種の」金属錯化剤を説明しているが、このような金属錯化剤の混合物を使用することができる。範囲が与えられた場合、これらの範囲のどのような終点及び／又はこれらの範囲内の数も本開示の範囲に組み込むことができる。「含む」及びそれに類する用語は、「含むがそれに限定されない」ことを意味する。同様に、本明細書で用いられる、「〜（の上）に」、「〜（の上）に適用される」及び「〜（の上）に形成される」という用語は、〜（の上）に、〜（の上）に適用される、又は〜（の上）に形成されるということを意味するが、必ずしも表面と接触している必要はない。例えば、基体「上に形成される」コーティング層は、形成されたコーティング層と基体の間に位置する同じ又は異なる組成物の１種又は複数の他のコーティング層の存在を除外しない。

本明細書に記載された数値範囲及びパラメータが近似であっても良かったとしても、特定の例において記載された数値は、実施可能である程度に正確に報告されている。しかし、どのような数値も、本質的に、各試験測定における標準偏差から必然的に導かれる若干の誤差を含む。本明細書及び特許請求の範囲で使用される「含む」という語及びその変化形は、どのような変更又は追加をも除外するように本開示を制限するものではない。

Claims

金属錯化剤と、
金属カチオンと、
水性担体と
を含む、金属基体へ適用するための組成物。
前記金属カチオンが、希土類元素カチオン、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、及び／又は遷移金属カチオンを含む、請求項１に記載の組成物。
前記組成物が、前記金属カチオンと塩を形成可能なアニオンを更に含む、請求項１に記載の組成物。
前記アニオンが、炭酸イオン、ケイ酸イオン、硝酸イオン、ハロゲン化物イオン、リン酸イオン、硫酸イオン、及び／又は水酸化物イオンを含む、請求項３に記載の組成物。
前記金属カチオンが、Ｃｅ、Ｙ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ及び／又はＺｎを含む、請求項１に記載の組成物。
前記金属錯化剤が、金属表面から銅及び／又は鉄を結合及び／又は除去可能な化合物を含む、請求項１に記載の組成物。
前記金属錯化剤が、アゾール、アミン、有機硫黄化合物、タンパク質、多糖、ポリ核酸、アミノ酸、有機ポリ酸、有機酸及び／又はポリペプチドを含む、請求項１に記載の組成物。
前記金属錯化剤が、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、メチルアミン、尿素、チオ尿素、（Ｒ^１Ｒ^２Ｎ）（Ｒ^３Ｒ^４Ｎ）Ｃ＝Ｓで表される有機硫黄化合物（ここで、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立に炭化水素置換基である）、ＲＣ（Ｓ）ＮＲ_２で表されるチオアミド（ここで、Ｒは炭化水素置換基を含む）、グルタミン酸、ヒスチジン、マラート、グリシナート、シトラート、アスコルビン酸、及び／又はフィトケラチンを含む、請求項１に記載の組成物。
基体と、
前記基体の少なくとも一部分の上に請求項１に記載の組成物と
を含む、物品。
前記基体がアルミニウムを含む、請求項９に記載の物品。
前記組成物の少なくとも一部分の上にコーティングを更に含む、請求項９に記載の物品。
前記コーティングがプライマーコート及び／又はトップコートを含む、請求項１１に記載の物品。
請求項１に記載の組成物を基体の少なくとも一部分に適用するステップと、
前記組成物を乾燥させて化成コーティングを形成するステップと
を含む、コーティングされた物品の製造方法。
前記組成物の適用前に、前記基体を前処理するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
前記化成コーティングの少なくとも一部分の上にコーティングを適用するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
前記コーティングがプライマーコート及び／又はトップコートを含む、請求項１５に記載の方法。
前記組成物を乾燥させるステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。