JP6556602B2 - 腐食しにくいゾルゲル被覆系及び方法 - Google Patents
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Description
(Vanlube(R)829としてVanderbilt Chemicals、LLCから市販されている)ジスルフィド腐食防止剤5、5‐ジチオビス‐(1、3、4‐チアジアゾール‐2(3H)‐チオン))が、THF中で溶解され、その後、(またジルコニウムテトラプロポキシドとしても呼ばれる)ジルコニウムテトラプロパノレートのゾル溶液に付加され、0.1%及び1.0%の濃度のジスルフィド腐食防止剤を有する混合されたゾル溶液を生み出した。ゾル溶液は、3MTMSurface Pre‐Treatment AC‐131という商品であった。3MTMSurface Pre‐Treatment AC‐131は、約2%の有機シラン及び約1%のジルコニウムアルコキシドの混合物を含んだ、シリコン‐ジルコニウム系のゾル溶液である。
ジスフィルド腐食防止剤5、5‐ジチオビス‐(1、3、4‐チアジアゾール‐2(3H)‐チオン))(Vanlube(R)829)が、THF中で溶解され、その後、3MTMSurface Pre‐Treatment AC‐131に付加され、3%及び6%の濃度のジスルフィド腐食防止剤を生み出した。6%の腐食防止剤の濃度において、ジスフィルド腐食防止剤の全ては溶解せず、したがって、3%の腐食防止剤の濃度のみが更に評価された。アルミニウム合金パネルが、準備され、実施例1のように試験された。パネルは、24時間の中立的な塩水噴霧に晒された後で検査された。3%のサンプルは、陰性対照と比較して優れた腐食保護を披歴し、事実上、掘られた穴は観察されなかった。陰性対照は、0の腐食評点を有し、3%のサンプルは約9の腐食評点を有した(ASTM 1654‐08、手順B)。個別に準備された3%のサンプルは、塗装接着の湿ったテープ試験を行わなかった。
金属基板に結合された腐食しにくい被覆材料であって、前記被覆材料は、
硫黄を含む腐食しにくい化合物、及び
前記金属基板に結合されたゾルゲルを含み、
前記腐食しにくい化合物は前記ゾルゲル中に含まれる、腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、少なくとも1つのジスルフィド基を含む、条項A1に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、チオレート基及び金属‐チオレート錯体のうちの少なくとも1つを含む、条項A1又はA1.1に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、亜鉛及びジルコニウムから成る群から選択された金属を含む、条項A1からA1.2のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、少なくとも1つのポリスルフィド基を含む、条項A1からA1.3のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、少なくとも1つのチオール基を含む、条項A1からA2のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、チアジアゾール基を含む、条項A1からA3のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、2、5‐ジメルカプト‐1、3、4‐チアジアゾールの重合体である、条項A1からA4のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、5、5‐ジチオビス‐(1、3、4‐チアジアゾール‐2(3H)‐チオン)である、条項A1からA5のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、六価クロムを含まない、条項A1からA6のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい被覆材料及び/又は前記ゾルゲルは、六価クロムを含まず及び/又は六価クロムフリー(free)である、条項A1からA7のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい被覆材料及び/又は前記ゾルゲルは、重量で、10,000ppm未満、1000ppm未満、100ppm未満、10ppm未満、1ppm未満、100ppb未満、10ppb未満、又は1ppb未満の六価クロムを含む、条項1からA8のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記腐食しにくい化合物は、前記ゾルゲル中で、溶解され、懸濁され、乳化され、及び/又は分散される、条項A1からA9のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記ゾルゲルは、ジルコニウム系のゾルゲルである、条項A1からA10のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記ゾルゲルは、有機‐ジルコン酸塩ネットワーク、混合された金属酸化物ネットワーク、混合された金属有機‐ジルコン酸塩ネットワーク、及び/又はジルコン酸塩‐有機シリケートネットワークを含む、条項A1からA11のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記ゾルゲルは、ジルコニウム、シリコン、チタニウム、イットリウム、セリウム、及びランタンのうちの少なくとも1つを含む、条項A1からA12のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記ゾルゲルは、ジルコニウム、並びにシリコン、チタニウム、イットリウム、セリウム、及びランタンのうちの少なくとも1つを含む、条項A1からA13のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記ゾルゲルは、前記金属基板に直接的に結合される、条項A1からA14のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記金属基板は、メッキされていない金属基板である、条項A1からA15のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記金属基板は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタニウム、チタニウム合金、鉄、鉄合金、スチール、銅、及び銅合金のうちの少なくとも1つを含み、随意に、アルミニウム、アルミニウム合金、チタニウム、チタニウム合金、鉄、鉄合金、スチール、銅、及び銅合金のうちの少なくとも1つである、条項A1からA16のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
前記金属基板は、航空機、船舶、宇宙船、地上の輸送体、及び装備のうちの少なくとも1つの構成要素である、条項A1からA17のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料。
金属基板、及び
前記金属基板に結合された、条項A1からA18のいずれか一項に記載の腐食しにくい被覆材料を備える、積層構造。
前記金属基板は、メッキされていない金属基板である、条項A19に記載の積層構造。
前記金属基板は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタニウム、チタニウム合金、鉄、鉄合金、スチール、銅、及び銅合金のうちの少なくとも1つを含み、随意に、アルミニウム、アルミニウム合金、チタニウム、チタニウム合金、鉄、鉄合金、スチール、銅、及び銅合金のうちの少なくとも1つである、条項A19又はA19.1に記載の積層構造。
前記金属基板は、航空機、船舶、宇宙船、地上の輸送体、及び装備のうちの少なくとも1つの構成要素である、条項A19からA19.2のいずれか一項に記載の積層構造。
前記金属基板の反対側の前記腐食しにくい被覆材料に結合された有機材料の第2の層を更に備える、条項A19からA19.3のいずれか一項に記載の積層構造。
前記第2の層は、繊維強化プラスチック及び炭素繊維強化プラスチックのうちの少なくとも1つを含み、随意に、繊維強化プラスチック及び炭素繊維強化プラスチックのうちの少なくとも1つである、条項A19.4に記載の積層構造。
前記第2の層は、ペンキ、エポキシ、ポリウレタン、及びポリイミドを含み、随意に、ペンキ、エポキシ、ポリウレタン、及びポリイミドである、条項A19.4又は条項19.4.1に記載の積層構造。
腐食しにくいゾルゲルを生成する方法であって、前記方法は、
有機‐ジルコン酸塩と、硫黄を含んだ腐食しにくい化合物とを混合してゾル溶液を生成すること、及び
前記ゾル溶液をインキュベートして前記腐食しにくいゾルゲルを生成することを含む、方法。
前記腐食しにくい化合物は、少なくとも1つのジスルフィド基を含む、条項B1に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、チオレート基及び金属‐チオレート錯体のうちの少なくとも1つを含む、条項B1又はB1.1に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、亜鉛及びジルコニウムから成る群から選択された金属を含む、条項B1からB1.2のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、前記ゾル溶液中の前記有機‐ジルコン酸塩の重量分率が、少なくとも0.1%、少なくとも0.2%、少なくとも0.5%、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、少なくとも5%、最大で6%、最大で5%、最大で4%、最大で3%、最大で2%、最大で1%、約3%、約2%、及び/又は約1%となるように、混合することを含む、条項B1からB1.3のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、前記ゾル溶液中の前記腐食しにくい化合物の重量分率が、少なくとも0.1%、少なくとも0.2%、少なくとも0.5%、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、少なくとも5%、少なくとも7%、少なくとも10%、最大で15%、最大で10%、最大で7%、最大で5%、最大で4%、最大で3%、最大で2%、最大で1%、約1%、約3%、及び/又は約5%となるように、混合することを含む、条項B1からB2のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、第2の金属化合物を前記有機‐ジルコン酸塩及び前記腐食しにくい化合物と混合して、前記ゾル溶液を生成することを含む、条項B1からB3のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、前記有機‐ジルコン酸塩、前記第2の金属化合物、及び前記腐食しにくい化合物を同時に混合することを含む、条項B4に記載の方法。
前記混合は、先ず、前記有機‐ジルコン酸塩を前記第2の金属化合物と混合して組み合わされた混合物を生成し、その後、前記腐食しにくい化合物を前記組み合わされた混合物の中へ混合することを含む、条項B4に記載の方法。
前記混合は、先ず、前記有機‐ジルコン酸塩を前記腐食しにくい化合物と混合して組み合わされた混合物を生成し、その後、前記第2の金属化合物を前記組み合わされた混合物の中へ混合することを含む、条項B4に記載の方法。
前記混合は、先ず、前記第2の金属化合物を前記腐食しにくい化合物と混合して組み合わされた混合物を生成し、その後、前記有機‐ジルコン酸塩を前記組み合わされた混合物の中へ混合することを含む、条項B4に記載の方法。
前記混合は、前記ゾル溶液中の前記第2の金属化合物の重量分率が、少なくとも0.5%、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、最大で5%、最大で4%、最大で3%、最大で2%、約2%、約3%、及び/又は約3.4%となるように、混合することを含む、条項B4からB4.4のいずれか一項に記載の方法。
前記第2の金属化合物は、シリコン、チタニウム、イットリウム、セリウム、及びランタンから成る群から選択された少なくとも1つの金属を含む、条項B4からB4.5のいずれか一項に記載の方法。
前記第2の金属化合物は、シリコンアルコキシド、チタニウムアルコキシド、酸化イットリウム、イットリウムアルコキシド、酸化セリウム、セリウムアルコキシド、酸化ランタン、及びランタンアルコキシドから成る群から選択された少なくとも1つの化合物を含む、条項B4からB4.6のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、前記ゾル溶液を生成する前に、ゾル担体溶液を前記有機‐ジルコン酸塩と混合することを含む、条項B1からB4.7のいずれか一項に記載の方法。
前記ゾル担体溶液は、水、アルコール、プロパノール、エーテル、グリコールエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、及びジメチルエーテルのうちの少なくとも1つを含む、条項B5に記載の方法。
前記混合は、効果的な量の前記腐食しにくい化合物を混合して、金属基板を、前記腐食しにくいゾルゲルに結合された場合に、5重量%の食塩水の噴霧に24時間晒された後の腐食から保護することを含む、条項B1からB5.1のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、前記有機‐ジルコン酸塩及び/又は1つの/前記第2の金属化合物と混合する前に、腐食しにくい化合物を溶媒中で溶解させ及び/又は懸濁させることを含む、条項B1からB6のいずれか一項に記載の方法。
前記溶媒は、極性有機溶媒である、条項B7に記載の方法。
前記溶媒は、エーテル、グリコールエーテル、テトラヒドロフラン、N‐メチル‐2‐ピロリドン、及びジメチルスルホキシドのうちの少なくとも1つを含む、条項B7又はB7.1に記載の方法。
前記混合は、前記腐食しにくい化合物を粉体として前記有機‐ジルコン酸塩に導入することを含む、条項B1からB7.2のいずれか一項に記載の方法。
前記混合は、高せん断ミキサを用いて混合することを含み、随意に、前記高せん断ミキサは、ペイントシェーカー及び遊星歯車の遠心キミサのうちの少なくとも1つである、条項B1からB8のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、少なくとも1つのポリスルフィド基を含む、条項B1からB9のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、少なくとも1つのチオール基を含む、条項B1からB10のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、チアジアゾール基を含む、条項B1からB11のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、2、5‐ジメルカプト‐1、3、4‐チアジアゾールの重合体である、条項B1からB12のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、5、5‐ジチオビス‐(1、3、4‐チアジアゾール‐2(3H)‐チオン)である、条項B1からB13のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくい化合物は、六価クロムを含まない、条項B1からB14のいずれか一項に記載の方法。
前記有機‐ジルコン酸塩及び/又は前記腐食しにくいゾルゲルは、六価クロムを含まず及び/又は六価クロムフリー(free)である、条項B1からB15のいずれか一項に記載の方法。
前記有機‐ジルコン酸塩及び/又は前記腐食しにくいゾルゲルは、重量で、10,000ppm未満、1000ppm未満、100ppm未満、10ppm未満、1ppm未満、100ppb未満、10ppb未満、又は1ppb未満の六価クロムを含む、条項B1からB16のいずれか一項に記載の方法。
前記有機‐ジルコン酸塩は、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、及びジルコニウムテトライソプロポキシドのうちの少なくとも1つを含み、随意に、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、及びジルコニウムテトライソプロポキシドのうちの少なくとも1つである、条項B1からB17のいずれか一項に記載の方法。
前記有機‐ジルコン酸塩は、有機材料に結合するように構成された有機基を含み、随意に、前記有機材料は、エポキシ、ポリウレタン、及びポリイミドのうちの少なくとも1つである、条項B1からB18のいずれか一項に記載の方法。
前記インキュベートは、前記ゾル溶液をインキュベートして、前記有機‐ジルコン酸塩を加水分解及び/又は縮合すること、及び随意の前記第2の金属化合物をインキュベートして、有機‐ジルコン酸塩ネットワーク、ジルコニウムアルコキシドネットワーク、混合された金属ジルコン酸塩ネットワーク、及びジルコン酸塩‐有機シリケートネットワークのうちの少なくとも1つを生成することを含む、条項B1からB19のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくいゾルゲルは、アルコール系の腐食しにくいゾルゲル及び水系の腐食しにくいゾルゲルのうちの少なくとも1つである、条項B1からB20のいずれか一項に記載の方法。
前記腐食しにくいゾルゲルを用いて1つの/前記金属基板を被覆することを更に含む、条項B1からB21のいずれか一項に記載の方法。
前記被覆は、前記金属基板を前記腐食しにくいゾルゲルで湿らせることを含み、随意に、前記湿らせることは、前記金属基板に前記腐食しにくいゾルゲルを噴霧すること、前記金属基板を前記腐食しにくいゾルゲルに浸すこと、前記金属基板に前記腐食しにくいゾルゲルでブラシをかけること、及び前記金属基板を前記腐食しにくいゾルゲルで拭くことのうちの少なくとも1つを含む、条項B22に記載の方法。
前記被覆は、航空機、船舶、宇宙船、地上の輸送体、及び装備のうちの少なくとも1つを被覆することを含む、条項B22からB22.1のいずれか一項に記載の方法。
1つの/前記金属基板上で前記腐食しにくいゾルゲルを硬化させることを更に含み、随意に、また条項B22に従属する場合に、前記硬化は前記被覆の後で実行され、かつ、随意に、また条項B22.1に従属する場合に、前記硬化は前記湿らせることの後で実行される、条項B1からB22.2のいずれか一項に記載の方法。
前記硬化は、前記金属基板上で前記腐食しにくいゾルゲルを乾燥させることを含む、条項B23に記載の方法。
前記硬化は、少なくとも1分、少なくとも5分、少なくとも10分、少なくとも30分、少なくとも1時間、少なくとも4時間、少なくとも8時間、最大で48時間、最大で24時間、及び/又は最大で8時間の間、前記金属基板上で前記腐食しにくいゾルゲルを硬化させることを含む、条項B23からB23.1のいずれか一項に記載の方法。
前記硬化は、雰囲気状態及び/又は室温の下に、前記金属基板上で前記腐食しにくいゾルゲルを硬化させることを含む、条項B23からB23.2のいずれか一項に記載の方法。
前記硬化は、少なくとも10℃、少なくとも20℃、少なくとも30℃、少なくとも40℃、少なくとも50℃、少なくとも70℃、少なくとも100℃、最大で150℃、最大で100℃、最大で70℃、最大で50℃、最大で40℃、約20℃、約50℃、及び/又は約120℃の温度において、前記金属基板上で前記腐食しにくいゾルゲルを硬化させることを含む、条項B23からB23.3のいずれか一項に記載の方法。
前記硬化は、航空機、船舶、宇宙船、地上の輸送体、及び装備のうちの少なくとも一部分上で前記腐食しにくいゾルゲルを硬化させることを含む、条項B23からB23.4のいずれか一項に記載の方法。
前記金属基板は、メッキされていない金属基板である、条項B22からB23.5のいずれか一項に記載の方法。
前記金属基板は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタニウム、チタニウム合金、鉄、鉄合金、スチール、銅、及び銅合金のうちの少なくとも1つを含み、随意に、アルミニウム、アルミニウム合金、チタニウム、チタニウム合金、鉄、鉄合金、スチール、銅、及び銅合金のうちの少なくとも1つである、条項B24に記載の方法。
前記金属基板は、航空機、船舶、宇宙船、地上の輸送体、及び装備のうちの少なくとも1つの構成要素である、条項B24からB24.1のいずれか一項に記載の方法。
前記金属基板上の前記腐食しにくいゾルゲルに、有機材料の第2の層を適用することを更に含む、条項B24からB24.2のいずれか一項に記載の方法。
前記第2の層は、繊維強化プラスチック及び炭素繊維強化プラスチックのうちの少なくとも1つを含み、随意に、繊維強化プラスチック及び炭素繊維強化プラスチックのうちの少なくとも1つである、条項B24.3に記載の方法。
前記第2の層は、ペンキ、エポキシ、ポリウレタン、及びポリイミドを含み、随意に、ペンキ、エポキシ、ポリウレタン、及びポリイミドである、条項B24.3又はB24.3.1に記載の方法。
前記適用は、前記被覆及び/又は前記硬化の後で実行される、条項B24.3からB24.3.2のいずれか一項に記載の方法。
前記金属基板に結合された、先行する条項のいずれかに記載の腐食しにくい被覆材料を備える、積層構造。
Claims (19)
- 金属基板に結合された被覆材料(10)であって、前記被覆材料は、
少なくとも1つのジスルフィド基を含んだ2、5‐ジメルカプト‐1、3、4‐チアジアゾールのポリマーであり、水に不溶性である腐食防止剤の化合物(12)、及び
前記金属基板に結合されたジルコニウム系のゾルゲル(14)
を含み、前記ジルコニウム系のゾルゲルは、前記腐食防止剤の化合物のエマルジョンを含む水性ゾル溶液から形成され、
前記腐食防止剤の化合物(12)は、前記ジルコニウム系のゾルゲル(14)中に含まれる、被覆材料。 - 前記ポリマーは、少なくとも1つのチオール基を含む、請求項1に記載の被覆材料。
- 前記ポリマーは、チオレート基を含む、請求項1に記載の被覆材料。
- 前記被覆材料は、5、5‐ジチオビス−(1、3、4‐チアジアゾール‐2(3H)‐チオン)を更に含む、請求項1に記載の被覆材料。
- 金属基板(20)、及び
前記金属基板に結合された請求項1に記載の被覆材料(10)
を備える、積層構造(30)。 - 前記金属基板は、メッキされていないアルミニウム合金である、請求項5に記載の積層構造。
- 前記被覆材料(10)に結合された有機材料の第2の層(40)を更に備える、請求項5に記載の積層構造。
- ゾルゲルを生成する方法であって、前記方法は、
有機‐ジルコン酸塩と、少なくとも1つのジスルフィド基を含んだ2、5‐ジメルカプト‐1、3、4‐チアジアゾールのポリマーであり、水に不溶性である腐食防止剤の化合物(12)とを混合して、腐食防止剤の化合物のエマルジョンを含む水性ゾル溶液を生成すること、及び
前記水性ゾル溶液をインキュベートして前記ゾルゲルを生成すること
を含む、方法。 - 前記混合は、前記水性ゾル溶液中の前記有機‐ジルコン酸塩の重量分率が、少なくとも0.5%かつ最大で5%となるように、混合することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記混合は、前記水性ゾル溶液中の前記腐食防止剤の化合物の重量分率が、少なくとも0.1%かつ最大で10%となるように、混合することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記混合は、効果的な量の前記腐食防止剤の化合物(12)を混合して、金属基板(20)を、前記ゾルゲルに結合された場合に、5重量%の食塩水の噴霧に24時間晒された後の腐食から保護することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記混合は、前記有機‐ジルコン酸塩と混合する前に、前記腐食防止剤の化合物(12)を溶媒中で溶解させることを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記溶媒は、エーテル、グリコールエーテル、テトラヒドロフラン、N‐メチル‐2‐ピロリドン、およびジメチルスルホキシドのうちの少なくとも1つを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記混合は、前記腐食防止剤の化合物(12)を粉体として前記有機‐ジルコン酸塩に導入することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記混合は高せん断ミキサを用いて混合することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ポリマーは、少なくとも1つのチオール基を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ゾルゲルを用いて金属基板を被覆することを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記金属基板上で前記ゾルゲルを硬化させることを更に含む、請求項17に記載の方法。
- 前記金属基板上の前記ゾルゲルに有機材料の第2の層(40)を適用することを更に含む、請求項17に記載の方法。
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