JP2018517056A - ポリアミドアミンポリマーを用いる薄い腐食保護コーティング - Google Patents
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Abstract
Description
a)10〜2000ppmのIVB族金属、好ましくはTi、Zr、最も好ましくは、Zrであり、
b)1〜50ppmの銅、
c)組成物中に溶解および/または分散され、複数の有機アミド官能基および任意にアミンおよび/またはイミダゾリン官能基を含む、1〜5000ppmの少なくとも1種の窒素含有有機ポリマー、および
d)水を含み、該コーティング組成物は、2〜6のpHを有する耐腐食性金属前処理組成物を提供することにある。
1種以上のポリアミドアミンポリマーのそれぞれについて独立して、
R1は、水素または有機部分、好ましくは飽和または不飽和アルキル基を表し、
R2は、水素または有機部分、好ましくは飽和または不飽和アルキル基を表し、
mは、1〜8、好ましくは2〜6の範囲の数を表し、
nは、1〜8の範囲の数を表し、
xは、1〜40の範囲の数を表し、
yは、2〜80の範囲の数を表し、
zは、2〜500の範囲の数を表す。
1)C6〜C24モノカルボン脂肪酸、C6〜C20ジカルボン酸、C12〜C40脂肪酸ダイマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つのカルボン酸および2)少なくとも2つのアミン基を有する少なくとも1つのポリアミンを重合反応することから得られる反応生成物である、少なくとも1つのポリアミドアミンポリマーを含む。
II)銅、
III)金属基材から溶解された、a)とは異なる金属イオン、および
IV)アミド官能基および任意にアミン官能基および/またはイミダゾリン官能基を含む少なくとも1つの有機ポリマーおよび/または前記ポリマーと、コーティング浴中の銅、金属基材および他の成分の1種以上との反応生成物を含み、
耐腐食性コーティングが、全コーティング重量を基準にして1〜30重量%、好ましくは2〜15重量%、最も好ましくは3〜10重量%のIV)からの窒素を含む固体耐腐食性IVB族酸化物コーティングでコーティングされた金属基材を提供することである。
本発明の別の目的は、前記組成物が前記金属基材上に10〜200ナノメートルの厚さを有するコーティングを形成するコーティングされた金属基材を提供することである。
a)浴容器内に所定のレベルの脱イオン水を提供する工程と、
b)工程a)の脱イオン水に、十分な量のIVB族金属源と十分な量の銅源を添加して、直ちに使用可能な浴組成物中の量を10〜2000ppmの溶解したIVB族金属および1〜50ppmの溶解した銅とする工程、
c)工程b)の後に浴容器内に、アミド官能基および任意にアミンおよび/またはイミダゾリン官能基を含む少なくとも1種の有機ポリマーを十分な量で溶解および/または分散させて、直ちに使用可能な浴組成物中に存在する前記ポリマーの量を1〜5000ppmの量とする工程、
d)必要に応じて浴組成物のpHを調整して、2〜6のpHを有する直ちに使用できる浴組成物を得る工程
を含む方法を提供する。
(A)使用される前処理組成物の特定の総体積のpH値、溶解したIVB族金属の濃度、溶解した銅の濃度、および溶解および/または分散したポリマーc)の濃度を測定する工程、
(B)前処理組成物の特定の総体積の使用を開始した後の少なくとも1つの特定の時間に、前記特定の時間は、前記プロセスが操作される時間の範囲内であり、480分以下、好ましくは200分以下であり、および特定の時間が少なくとも400分である場合には、その後も1つ以上の連続時間で、処理組成物の総体積の特定の部分を処理組成物の総体積の残りの部分との接触から取り除き、
その後の1つ以上の連続する時間は、そのような連続時間と最も近い前の時間との間に200分以下が経過するように選択され、その時に、処理組成物の特定された総体積の特定された総量部分は、処理組成物の特定された総体積の残りの接触から取り除かれ、
前記処理の特定の総体積の特定の部分は、数時間に測定された特定の時間の前記期間中に特定された総体積の残りの部分との接触から除去される特定の全体積の特定の部分のすべての合計に対する比が、100以下の数値であるように選択される工程、
(C)組成物のpH値、組成物の溶解IVB族金属濃度、組成物の溶解銅濃度、および組成物の溶解および/または分散したポリマーc)濃度をpH値、溶解IVB族金属濃度、溶解銅濃度、および溶解および/または分散ポリマーc)濃度のそれぞれについて、それぞれ特定された範囲内に維持するために、処理組成物に1種以上の適切な補充剤組成物を添加する工程を含む方法を提供する。
a)C6〜C24モノカルボン脂肪酸、C6〜C20ジカルボン酸、C12〜C40脂肪酸ダイマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つのカルボン酸および
b)少なくとも2つの第1級アミン基を有する少なくとも1種のポリアミン
の縮合重合反応から生じる反応生成物である、補充剤組成物を提供することである。
図面の簡単な説明
なし。
一般的には、本発明は、IVB族金属、例えば、Zr、Tiおよび/またはHfであり、銅および少なくとも1種のアミド官能基および任意にアミンおよび/またはイミダゾリン官能基、好ましくはアミド官能基およびアミン官能基を含む溶解および/または安定に分散された有機ポリマー、最も好ましくはポリアミドアミンを含む前処理組成物を提供する。
1種以上のポリアミドアミンポリマーのそれぞれについて独立して、
R1は、水素または有機部分、好ましくは飽和または不飽和アルキル基を表し、
R2は、水素または有機部分、好ましくは飽和または不飽和アルキル基を表し、
mは、1〜8、好ましくは2〜6の範囲の数を表し、
nは、1〜8の範囲の数を表し、
xは、1〜40の範囲の数を表し、
yは、2〜80の範囲の数を表し、
zは、2〜500の範囲の数を表す。
R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、有機部分、好ましくは飽和または不飽和C1〜C6アルキル基、または(CH2)m−NH2であり、
R3は、水素または(CH2)m−NH2であり、
mは、独立して2〜8、好ましくは2〜6の数を表し、そして
nは、独立して1〜8の数を表す。
(H)水に不溶性である成分(C)の成分が、液体補充剤組成物の調製のいくつかの工程の間に溶解した溶媒の成分であって、前記成分のいずれかの部分を構成する材料以外のもの;
(J)前記成分のいずれかの部分を形成する材料以外の合体剤の成分;
(K)前記成分のいずれかの部分を構成する材料以外の可塑剤成分;
(L)非ポリマー性架橋剤の成分および上記の他の成分の一部を構成しないが、前処理浴の操作温度で成分(C)と化学反応性であるモノマー。
以下に記載する実験で使用されるベースのジルコニウム含有前処理組成物であるベースAは、特に断りのない限り、指示された濃度で、Zr145〜155ppm、Cu10〜30ppm、Zn600ppm、NO36,000ppm、遊離フッ化物27〜35ppm、pH4.0〜4.3を含有する。ベースB前処理組成物は、ベースAと同じ成分を有していたが、銅については含まなかった。ベースAは、試験された基材の全ておよび全ての測定により、典型的なリン酸亜鉛コーティング組成物と同じレベルの腐食保護を提供することができた。従って、本明細書中に提示された全てのデータにおいて、テストコーティングがベースAコーティング単独と同等またはそれ以上の性能を発揮する場合、テストコーティングは、典型的なリン酸亜鉛コーティングの性能にも合致するか、またはそれを超えるものである。以下に示すテストポリアミドアミンポリマーおよび他のポリマーを、使用前にベースAコーティングに直接添加した。
実験1では、基材は、GMW14872に従い、CRSまたはHDG腐食試験を行った。対照の前処理は、ベースAであり、他の処理は、ベースAと、本発明による示されたポリアミドアミンポリマーとを含んでいた。以下の結果は、スクライブマークからの腐食クリープのミリメートル(mm)で示される。実験1で使用したポリアミドアミンポリマーは、CAS68410−23−1またはCAS68155−17−9のいずれかであった。両方とも本発明に従った、その構造にアミド結合を有するポリアミドアミンポリマーである。CAS68410−23−1ポリアミドアミンは、C18不飽和二量化脂肪酸とトリス(2−アミノエチル)アミン、テトラエチレンペンタミンおよびトリエチレンテトラミンとの反応生成物であり、トリス(2−アミノエチル)アミンは構造内で分岐する。反応生成物は、構造中に長い炭素鎖を有する傾向がある。CAS68155−17−9ポリアミドアミンポリマーは、トール油脂肪酸とテトラエチレンペンタミンとの反応生成物であり、分岐鎖ポリアミドアミンポリマーを形成する傾向がある。結果を以下の表1に示す。
ベースAまたはB単独のテストパフォーマンスよりも優れる。:「↑」
ベースAまたはB単独よりもテストのパフォーマンスが悪い。:「↓」
ベースAまたはB単独のテストパフォーマンスよりも優れる。:「=」
例えば、ベースAの100ppmのCAS68410−23−1をHSW試験で試験したところ、性能はベースA単独よりも良好であり、これは表5の上向き矢印で示されている。ボックス内に表示が見つからない場合、その試料について試験は行われなかった。
II)銅、
III)金属基材から溶解された、I)およびII)とは異なる金属イオン、および
IV)アミド官能基および任意にアミン官能基および/またはイミダゾリン官能基を含む少なくとも1つの有機ポリマーおよび/または前記ポリマーと、コーティング浴中の銅、金属基材および他の成分の1種以上との反応生成物を含み、
耐腐食性コーティングが、全コーティング重量を基準にして1〜30重量%、好ましくは2〜15重量%、最も好ましくは3〜10重量%のIV)からの窒素を含む固体耐腐食性IVB族酸化物コーティングでコーティングされた金属基材を提供することである。
本発明の別の目的は、前記組成物が前記金属基材上に10〜200ナノメートルの厚さを有するコーティングを形成するコーティングされた金属基材を提供することである。
ベースAまたはB単独のテストパフォーマンスよりも優れる。:「↑」
ベースAまたはB単独よりもテストのパフォーマンスが悪い。:「↓」
ベースAまたはB単独のテストパフォーマンスと同等。:「=」
例えば、ベースAの100ppmのCAS68410−23−1をHSW試験で試験したところ、性能はベースA単独よりも良好であり、これは表5の上向き矢印で示されている。ボックス内に表示が見つからない場合、その試料について試験は行われなかった。
Claims (26)
- a)10〜2000ppmの溶解したIVB族金属、好ましくはTi、Zr、最も好ましくは、Zrであり、
b)1〜50ppmの溶解銅、
c)組成物中に溶解および/または分散され、複数の有機アミド官能基および任意にアミンおよび/またはイミダゾリン官能基を含む、1〜5000ppmの少なくとも1種の窒素含有有機ポリマー、および
d)水を含む耐腐食性金属前処理組成物であって、該コーティング組成物は、2〜6のpHを有する耐腐食性金属前処理組成物。 - ポリマーc)が、25℃で1〜400ポアズの粘度を有する、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)が、アミド官能基に加えて複数のアミン官能基を含む、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)が、100〜1000mgKOH/gポリマーの範囲のアミン価を有する、請求項3に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- c)が、前処理組成物の調製後、25℃で少なくとも10日間貯蔵する間に、通常の裸眼のヒトの視覚で知覚可能なバルク相の自発的な分離または析出に対して、組成物中に安定に溶解および/または分散したままである、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- IVB族金属が、ジルコニウムであり、ポリマーc)が少なくとも1種のポリアミドポリアミンポリマーを含む、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- 少なくとも1種のポリアミドポリアミンポリマーが、200〜10,000の範囲の重量平均分子量を有する、請求項6に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)に含まれる窒素原子の25モル%未満、好ましくは5モル%未満、最も好ましくは0モル%がラクタム環の一部である、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- 有機アミド官能基の少なくともいくつかが脱水されてイミダゾリン官能基となり、好ましくは前記イミダゾリン官能基がポリマー中に少なくとも1つのアミド結合を保持する、請求項3に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)が、第3級窒素原子を含む、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)が、複数の分岐を有する、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- コーティング組成物が、5〜200ppmの遊離フッ化物をさらに含み、3.6〜5.5のpHを有する、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- コーティング組成物が、少なくとも3000ppmの硝酸イオンをさらに含む、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)が、アルキルジアミン、ポリアミンおよび/またはポリアルキルポリアミンとカルボン酸または反応性カルボキシレート基および少なくとも1つの追加のアミン反応性官能基、好ましくは少なくとも2つの追加のアミン反応性官能基を有するカルボン酸誘導体との重合反応により得られる反応生成物である、少なくとも1種のポリアミドアミンポリマー含む請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリアミンが、ポリエチレンポリアミン、ポリプロピレンポリアミン、ポリブチレンポリアミン、ポリペンチレンポリアミン、ポリヘキシレンポリアミン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項15に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- カルボン酸またはカルボン酸誘導体が、脂肪酸ダイマー、トール油脂肪酸およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項15に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- ポリマーc)が、
1)C6〜C24モノカルボン脂肪酸、C6〜C20ジカルボン酸、C12〜C40脂肪酸ダイマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つのカルボン酸および2)少なくとも2つのアミン基を有する少なくとも1つのポリアミンを重合反応することから得られる反応生成物である、少なくとも1つのポリアミドアミンポリマーを含む、請求項1に記載の耐腐食性金属前処理組成物。 - 少なくとも1つのポリアミンが、ジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、ポリエチレンポリアミン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項18に記載の耐腐食性金属前処理組成物。
- その上に
I)IVB族金属酸化物、
II)銅、
III)金属基材から溶解した、a)とは異なる金属イオン、および
IV)アミド官能基および任意にアミン官能基および/またはイミダゾリン官能基を含む少なくとも1つの有機ポリマーおよび/または前記ポリマーと、コーティング浴中の銅、金属基材および他の成分の1種以上との反応生成物を含み、
耐腐食性コーティングが、全コーティング重量を基準にして1〜30重量%、好ましくは2〜15重量%、最も好ましくは3〜10重量%のIV)からの窒素を含む耐腐食性IVB族酸化物コーティングを堆積させた金属基板。 - 耐腐食性IVB族酸化物コーティングが、金属基板上に10〜200ナノメートルの厚さを有する、請求項20に記載の金属基板。
- 請求項1〜19のいずれか一項に記載の耐腐食性金属前処理組成物の製造方法であって
a)浴容器内に所定のレベルの脱イオン水を提供する工程と、
b)工程a)の脱イオン水に、十分な量のIVB族金属源と十分な量の銅源を添加して、直ちに使用可能な浴組成物中の量を10〜2000ppmの溶解したIVB族金属および1〜50ppmの溶解した銅とし、任意に十分な量のフッ化物イオン源および硝酸イオン源を添加して、直ちに使用可能な浴組成物中の量を5〜200ppmの遊離フッ化物および500ppm以上の硝酸イオンとする工程、
c)工程b)の後に浴容器内に、アミド官能基および任意にアミンおよび/またはイミダゾリン官能基を含む少なくとも1種の有機ポリマーを十分な量で溶解および/または分散させて、直ちに使用可能な浴組成物中に存在する前記ポリマーの量を1〜5000ppmの量とする工程、
d)浴組成物のpHを調整して、2〜6のpHを有する直ちに使用できる浴組成物を得る工程
を含む方法。 - 請求項1〜19のいずれか一項に記載の耐腐食性金属前処理組成物の特定の総体積の少なくとも一部と表面を接触させることにより、少なくとも1つの金属基材表面に耐食性IVB族酸化物コーティングを形成する方法であって、
(A)使用される前処理組成物の特定の総体積のpH値、溶解したIVB族金属の濃度、溶解した銅の濃度、および溶解および/または分散したポリマーc)の濃度を測定する工程、
(B)前処理組成物の特定の総体積の使用を開始した後の少なくとも1つの特定の時間に、前記特定の時間は、前記プロセスが操作される時間の範囲内であり、480分以下、好ましくは200分以下であり、および特定の時間が少なくとも400分である場合には、その後も1つ以上の連続時間で、処理組成物の総体積の特定の部分を処理組成物の総体積の残りの部分との接触から取り除き、
その後の1つ以上の連続する時間は、そのような連続時間と最も近い前の時間との間に200分以下が経過するように選択され、その時に、処理組成物の特定された総体積の特定された総量部分は、処理組成物の特定された総体積の残りの接触から取り除かれ、
前記処理の特定の総体積の特定の部分は、数時間に測定された特定の時間の前記期間中に特定された総体積の残りの部分との接触から除去される特定の全体積の特定の部分のすべての合計に対する比が、100以下の数値であるように選択される工程、
(C)組成物のpH値、組成物の溶解IVB族金属濃度、組成物の溶解銅濃度、および組成物の溶解および/または分散したポリマーc)濃度をpH値、溶解IVB族金属濃度、溶解銅濃度、および溶解および/または分散ポリマーc)濃度のそれぞれについて、それぞれ特定された範囲内に維持するために、処理組成物に1種以上の適切な補充剤組成物を添加する工程を含む方法。 - 請求項1〜19のいずれか一項に記載の耐腐食性金属前処理組成物用の補充剤組成物であって、
補充剤組成物が、十分な量の溶解したIVB金属および溶解した銅を含み、補充剤組成物が、耐腐食性金属前処理組成物の作業浴に添加されると、作業浴中のIVB族金属および銅の濃度が、前記浴中で10〜2000ppmのIVB族金属濃度および1〜50ppmの銅濃度に補充され、および前記補充剤組成物が、十分な量のポリマーc)を含み、補充剤組成物が、作業浴に添加されると、作業浴中の少なくとも1種のポリアミドアミンポリマーの濃度が前記浴中で1〜5000ppmの濃度に補充される補充剤組成物。 - 補充剤組成物が、十分な量のフッ素をさらに含み、補充剤組成物が浴に添加されると浴中の遊離フッ化物の濃度が、5〜200ppmの遊離フッ化物濃度に補充される、請求項24に記載の補充剤組成物。
- 補充剤組成物が、十分な量の硝酸塩をさらに含み、補充剤組成物が浴に添加されると浴中の硝酸塩の濃度が少なくとも500ppmの硝酸塩の濃度に補充される、請求項24に記載の補充剤組成物。
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