KR100305009B1 - Method for forming a non-chromate oxide coating for an aluminum substrate - Google Patents

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KR100305009B1 KR1019930000577A KR930000577A KR100305009B1 KR 100305009 B1 KR100305009 B1 KR 100305009B1 KR 1019930000577 A KR1019930000577 A KR 1019930000577A KR 930000577 A KR930000577 A KR 930000577A KR 100305009 B1 KR100305009 B1 KR 100305009B1
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비. 베이. 도나휴
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Abstract

(A) 본 발명은 내부식성과 페인트 접착특성을 부여하기 위한 금속기판에 코발트 전환코팅을 형성하는 방법인 것이다. 본 발명은 종래 기술의 크롬산 방법 대신에 개발된 것이다. 본 발명의 방법은 (a) 용액 1리터당 약 0.01 몰에서 코발트(III) 6가 착염의 포화 한계까지의 농도를 갖는 가용성 코발트(III) 6가 착염을 포함하는 수용액과 아세트산으로 이루어진 코발트 전환 용액을 제공하는 단계와; (b)금속기판에 충분한 시간동안 상기 용액을 접촉시켜서 코발트 전환 코팅을 형성시키는 단계로 이루어진다. 상기 기판은 알루미늄이나 Cd, Zn, Zn-Ni 및 강철이 도금된 알루미늄 합금일 수 있다. 코발트(III) 6가 착염은 [Co(NH3)6]X3로 존재하며, 여기서 X는 Cl, Br, NO3, CN, SCN, PO4, SO4, C2H3O2또는 CO3이다. (B) 본 발명은 금속기판상에 코발트 전환 코팅을 생성시키기 위한 화학적인 전환 코팅 용액을 제공하는 것이다. 이 용액은 용액 1리터당 약 0.01 몰에서 코발트(III) 6가 착염의 포화한계까지의 농도를 갖는 가용성 코발트(III) 6가 착염을 포함하는 수용액을 함유한다. 이 코발트 전환 용액은 (a) 코발트(II)염을 용해시키고, (b) 이어서, 금속 질산염을 용해시키며,(c) 아세트산 암모늄을 첨가하는 단계를 포함하는 배드조립순서에 의해 제조될 수 있다. (C) 본 발명은 내부식성과 페인트 부착특성을 보이는 코팅 제품을 제공한다. 이 제품은 (a) 금속 기판과 (b) 산화 알루미늄 Al2O3최대 부피%와 코발트 산화물 CoO, Co3O4및 Co2O3를 포함하는 코발트 전환 코팅이 상기 기판상에 형성되어 있다.(A) The present invention is a method of forming a cobalt conversion coating on a metal substrate to impart corrosion resistance and paint adhesion properties. The present invention has been developed instead of the chromic acid method of the prior art. The process of the present invention comprises: (a) a cobalt conversion solution consisting of an aqueous solution comprising soluble cobalt (III) 6 complex salt having a concentration from about 0.01 moles per liter of solution to the saturation limit of cobalt (III) ; (b) contacting the solution to a metal substrate for a sufficient time to form a cobalt conversion coating. The substrate may be aluminum, Cd, Zn, Zn-Ni and steel-plated aluminum alloy. Cobalt (III) 6 complex salt is present as [Co (NH 3 ) 6 ] X 3 where X is Cl, Br, NO 3 , CN, SCN, PO 4 , SO 4 , C 2 H 3 O 2, or CO 3 . (B) The present invention provides a chemical conversion coating solution for producing a cobalt conversion coating on a metal substrate. This solution contains an aqueous solution containing soluble cobalt (III) 6 complex salt having a concentration from about 0.01 mole per liter of solution to the saturation limit of cobalt (III) 6 complex salt. The cobalt conversion solution may be prepared by a bed assembly sequence comprising (a) dissolving a cobalt (II) salt, (b) subsequently dissolving the metal nitrate, and (c) adding ammonium acetate. (C) The present invention provides coating products exhibiting corrosion resistance and paint adhesion properties. The product comprises a cobalt conversion coating comprising (a) a metal substrate and (b) a maximum volume percent aluminum oxide Al 2 O 3 and cobalt oxides CoO, Co 3 O 4 and Co 2 O 3 on the substrate.

Description

알루미늄 기판을 위한 비-크롬산염 산화물 코팅을 형성하는 방법Method for forming a non-chromate oxide coating for an aluminum substrate

제1도는 본 발명의 코발트 전환 코팅(310)을 보여주는 시험 패널(panel)의 x10,000 확대한 현미경 사진이다.FIG. 1 is an x10,000 magnified micrograph of a test panel showing a cobalt conversion coating 310 of the present invention.

제2도는 제1도 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진이다.FIG. 2 is an x50,000 magnified micrograph of the first degree panel.

제3도는 본 발명의 코발트 전환 코팅(320)의 절단부의 측면도를 다른 각도로 보여주는 또다른 시험 패널의 x10,000 확대한 현미경 사진이다.FIG. 3 is an x10,000 magnified micrograph of another test panel showing the side view of the cut section of the inventive cobalt conversion coating 320 at different angles.

제4도는 본 발명의 코발트 전환 코팅(320)의 절단부의 측면도를 다른 각도로 보여주는 제3도의 시험 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진이다.FIG. 4 is an x50,000 magnified micrograph of a test panel of FIG. 3 showing a side view of the cut section of the inventive cobalt conversion coating 320 at different angles.

제5도는 본 발명의 또다른 코발트 전환 코팅(330)을 보여주는 또다른 시험 패널의 x10,000 확대한 현미경 사진이다.5 is an x10,000 magnified micrograph of another test panel showing another cobalt conversion coating 330 of the present invention.

제6도는 제5도의 시험 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진이다.6 is an x50,000 magnified micrograph of the test panel of FIG. 5;

제7도는 본 발명의 코발트 전환 코팅(330)의 절단부의 측면도를 다른 각도로 보여주는 또다른 시험 패널의 x10,000 확대한 현미경 사진이다.FIG. 7 is an x10,000 magnified micrograph of another test panel showing the side view of the cut section of the inventive cobalt conversion coating 330 at different angles; FIG.

제8도는 본 발명의 코발트 전환 코팅(330)의 절단부의 측면도를 다른 각도로 보여주는 제7도의 시험 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진이다.FIG. 8 is an x50,000 magnified photomicrograph of a test panel of FIG. 7 showing a side view of a cut-away portion of a cobalt conversion coating 330 of the present invention at different angles; FIG.

[발명의 배경]BACKGROUND OF THE INVENTION [

1) 발명의 분야1) Field of the Invention

본 발명은 금속 기판(substrates), 예를들면 알루미늄 기판에 형성된 화학적 전환 코팅의 분야에 관련된 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 금속 기판 상에 화학적으로 형성되는 새로운 형태의 산화물 코팅 ( 이하, “코발트 전환 코팅”이라고 함)에 관한 것이다. 본 발명은 공기와 수질보존에 기여하여 인류환경을 크게 개선시키게 된다.The invention relates to the field of chemical conversion coatings formed on metal substrates, for example aluminum substrates. More specifically, the present invention relates to a novel type of oxide coating (hereinafter referred to as " cobalt conversion coating ") that is chemically formed on a metal substrate. The present invention contributes to air and water quality preservation and greatly improves human environment.

2) 배경 기술2) Background Art

일반적으로, 화학적 전환 코팅은 금속의 표면이 단단한 접착 코팅으로 “전환되게”함에 의해 화학적으로 형성되어, 전부 또는 일부가 금속의 산화된 형태로 구성되는 것이다. 화학적 전환 코팅은 고-내부식성과 페인트에 대한 강한 결합 친화성을 제공할 수 있다. 금속에 대한 페인트 (유기성 마감제)의 산업적인 응용은 일반적으로, 화학적 전환 코팅의 사용을 (특히 성능 요구가 높을 때) 필요로 한다.In general, the chemical conversion coating is chemically formed by " converting " the surface of the metal into a rigid adhesive coating so that all or a portion of the surface is composed of the oxidized form of the metal. Chemical conversion coatings can provide high corrosion resistance and strong bond affinity for paints. Industrial applications of paints (organic finishes) on metals generally require the use of chemical conversion coatings (especially when performance requirements are high).

알루미늄은 천연 산화물 코팅의 형성으로 부식에 대해 자체적인 보호를 한다 할지라도 이 보호는 완벽하지는 않다. 습기와 전해질의 존재시에, 알루미늄 합금, 특히 합금 2024-T3과 같은 고-구리 2000-시리즈 알루미늄 합금들은 순수한 알루미늄에 비해 훨씬 더 빨리 부식한다.Although aluminum has its own protection against corrosion by the formation of natural oxide coatings, this protection is not perfect. In the presence of moisture and electrolytes, aluminum alloys, especially high-copper 2000-series aluminum alloys such as alloy 2024-T3, corrode much faster than pure aluminum.

일반적으로, 유익한 전환 코팅을 형성하기 위해 알루미늄을 처리하는 방법에는 두가지가 있다. 하나는 알루미늄 구성요소를 크롬산이나 황산 배스(bath)와 같은 화학적 배스에 침지시키고 알루미늄 구성요소와 화학 배스에 전류를 통과시키는 양극 산화(양극처리)법이 있다. 알루미늄 구성요소의 표면상에 결과적으로 생성되는 전환 코팅은 내부식성 및 유기성 마감제(finishes)에 대한 결속하는 표면을 제공한다.Generally, there are two ways to treat aluminum to form a beneficial conversion coating. One is anodizing (anodizing) which immerses aluminum components in chemical baths such as chromic acid or sulfuric acid baths and passes current through aluminum components and chemical baths. The resulting conversion coating on the surface of the aluminum component provides a bonding surface for corrosion resistant and organic finishes.

두 번재 방법은 전류의 사용없이 크롬산 용액과 같은 화학적 용액으로 알루미늄구성요소를 처리하는, 보통 화학적 전환 코팅으로 불리는 전환 코팅을 화학적으로 생성함에 의한 것이다. 이 화학적 용액은 침지, 수공(manual) 및 분사방식으로 적용시킬 수 있다. 알루미늄 구성요소의 표면상에 결과적으로 생성되는 전환 코팅은 내부식성과 유기 마감계에 대해 결속하는 표면을 부여한다. 본 발명은 화학적 전환 코팅을 생성하기 위한 이 두 번째 방법에 관한 것이다. 이 화학적 용액은 침지, 여러 타입의 수공 또는 분사 방식으로 적용될 수 있다.The second method is by chemically producing a conversion coating, usually referred to as a chemical conversion coating, which treats the aluminum component with a chemical solution such as a chromic acid solution without the use of electrical current. This chemical solution can be applied by immersion, manual and injection methods. The resulting conversion coating on the surface of the aluminum component imparts corrosion resistance and surface bonding to the organic finish. The present invention relates to this second method for producing a chemical conversion coating. This chemical solution may be applied by immersion, various types of hand or spray methods.

알루미늄 기판상에 화학적 전환 코팅을 형성시키기 위해 널리 사용되고 있는 크롬산 방법은 오스트랜더(Ostrander et al)등의 미국특허 제2,796,370호와 미국특허 2,796,371호, 군사 프로세스 명세서 MIL-C-5541 및 보잉 프로세스 설계서 BAC 5719에 각종 구현예가 기재되어 있다. 이들 크롬산 화학적 전환 배스는 심각한 환경문제는 물론 건강과 안전성 문제를 안고 있는 6가 크롬, 플루오르화물, 시아화물을 포함하고 있다. 알로딘(ALODIN) 1200과 같은 전형적인 크롬산 전환 배스의 구성성분은 다음과 같다: CrO3- 크롬산(6가 크롬); NaF - 플루오로화 나트룸; KBF4- 테트라플루오로붕산 칼륨; K3Zr(CN)6- 헥사플루오로지르콘산 칼륨; K3Fe(CN)6- 페리시안화 칼륨; 및 HNO3- 질산(pH 조정을 위함).Chromic acid processes that are widely used to form chemical conversion coatings on aluminum substrates are described in US Pat. No. 2,796,370 to Ostrander et al., US Pat. No. 2,796,371, Military Process Specification MIL-C-5541 and Boeing Process Specification BAC 5719 disclose various implementations. These chromic acid chemical conversion baths include hexavalent chromium, fluoride, and cyanide, which have health and safety concerns as well as serious environmental problems. Typical chromate conversion baths, such as ALODIN 1200, have the following constituents: CrO 3 - chromic acid (hexavalent chromium); NaF-fluorinated sodium room; KBF 4 - potassium tetrafluoroborate; Potassium K 3 Zr (CN) 6 -hexafluorozirconate; K 3 Fe (CN) 6 - potassium ferricyanide; And HNO 3 - nitric acid (for pH adjustment).

항공기 산업 및 우주산업 분야에 걸쳐, Cd 도금한, Zn 도금한, Zn-Ni 도금한 것뿐만 아니라 많은 알루미늄 구조부품 및 강철부품은 이러한 크롬산 방법 기술을 사용하여 처리되고 있다. 알루미늄 기판에 형성된 크롬산 전환 필름은 168시간의 내부식성 기준에 부합하지만, 이들은 주로 표면기판의 페인트 접착성을 위한 것이다. 이들의 상대적으로 얇고 낮은 코팅 중량(40-150mg/ft2)으로 인하여, 크롬산 전환 코팅은 알루미늄 구조에서 피로수명을 감소시키지 못하고 있다.Over the aircraft and aerospace industries, many aluminum structural components and steel components, as well as Cd-plated, Zn-plated, Zn-Ni plated, are being processed using this chromic acid process technology. The chromate conversion film formed on the aluminum substrate meets the corrosion resistance criteria of 168 hours, but these are mainly for the paint adhesion of the surface substrate. Due to their relatively thin and low coating weight (40-150 mg / ft 2 ), chromate conversion coatings have not been able to reduce fatigue life in aluminum structures.

그러나, 미국, 특히 캘리포니아에서 그리고 다른 나라들에서의 환경 규정을 보면, 금속 마감 공정으로부터 유출 및 배출되는 6가 크롬화합물의 허용기준을 대폭적으로 낮추고 있다. 따라서, 6가 크롬화합물을 채용하고 있는 화학적 전환 공정은 대체되어야만 한다.However, environmental regulations in the US, particularly in California and elsewhere, have drastically lowered the acceptance criteria for hexavalent chromium compounds that escape and discharge from metal finishing processes. Therefore, chemical conversion processes employing hexavalent chromium compounds must be substituted.

6가 크롬화합물을 채용하고 있지 않는, 본 발명은 알루미늄 기판에 전환 코팅을 형성하는데 종전에 사용된 크롬산 공정을 대체시키고자 하는 의도이다.The present invention, which does not employ hexavalent chromium compounds, is intended to replace the chromanic acid process used previously to form conversion coatings on aluminum substrates.

[발명의 요약][Summary of the Invention]

(A) 한 태양으로는, 본 발명은 금속 기판상에 코발트 전환 코팅을 형성하여 내부식성과 페인트 접착성을 부여하기 위한 것이다. 본 발명은 종래 기술의 크롬산 방법을 대체하는 것으로 개발된 것이다. 이 방법은 하기의 단계들을 포함한다: (a) 용액 1리터당 약 0.01 몰에서 코발트(III) 6가 착염의 포화농도를 갖는 가용성 코발트(III) 6가 착염을 함유하는 수용액 및 아세트산 CH3COOH을 포함하는 코발트 전환 용액을 제공하는 단계와; (b) 기판을 상기 용액과 충분한 시간 동안 접촉시켜서 코발트 전환 코팅을 형성시키는 단계, 이 기판은 알루미늄이나 Cd, Zn, Zn-Ni 및 강철이 도금된 알루미늄 합금일 수 있다. 코발트(III) 6가 착염은 [Co(NH3)6]X3의 형태로 존재하며, 여기서 X는 Cl, Br, NO3, CN, SCN, PO4, SO4, C2H3O2, 또는 CO3이다.(A) In one aspect, the present invention is directed to forming a cobalt conversion coating on a metal substrate to impart corrosion resistance and paint adhesion. The present invention has been developed to replace the chromic acid process of the prior art. (A) an aqueous solution containing soluble cobalt (III) 6 complex salt having a saturation concentration of cobalt (III) 6 complex salt at about 0.01 mole per liter of solution, and an aqueous solution of CH 3 COOH Providing a cobalt conversion solution comprising; (b) contacting the substrate with the solution for a sufficient time to form a cobalt conversion coating, the substrate being aluminum, Cd, Zn, Zn-Ni, and aluminum plated with a steel. Cobalt (III) 6 complex salt is present in the form of [Co (NH 3 ) 6 ] X 3 where X is Cl, Br, NO 3 , CN, SCN, PO 4 , SO 4 , C 2 H 3 O 2 , Or CO 3 .

(B) 다른 태양으로, 본 발명은 금속 기판상에 코발트 전환 코팅을 생성시키기 위한 화학적 전환 코팅 용액에 관한 것으로, 이 용액은 용액 1리터당 약 0.01 몰에서 코발트(III) 6가 착염의 포화농도를 갖는 가용성 코발트(III) 6가 착염을 함유하는 수용액과 아세트산 CH3COOH를 포함한다. 이 코발트 전환 용액은 하기와 같은 단계를 포함하는 배스 구성 순서에 의해 제조될 수 있다: (a) 코발트(II)염을 용해시키고, (b) 그리고 나서, Mg(NO3)2ㆍ6H2O, Ca(NO3)2ㆍ6H2O, NaNO3, KNO3, 또는 LiNO3와 같은 금속 질산염을 용해시키고, 그리고 (c) 그리고 나서 아세트산 암모늄을 첨가하는 단계.(B) In another aspect, the present invention relates to a chemical conversion coating solution for producing a cobalt conversion coating on a metal substrate, said solution having a saturation concentration of cobalt (III) 6 complex at about 0.01 mole per liter of solution Soluble cobalt (III) 6 comprises an aqueous solution containing a complex salt and acetic acid CH 3 COOH. This cobalt conversion solution can be prepared by a bass configuration sequence comprising the following steps: (a) dissolving the cobalt (II) salt, (b) then adding Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O , Ca (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NaNO 3 , KNO 3 , or LiNO 3 , and then (c) adding ammonium acetate.

(C) 또 다른 태양으로, 본 발명은 내부식성과 페인트 부착성을 발휘하는 코팅된 제품에 관한 것으로, 이 제품은: (a) 금속 기판, (b) 최대 부피%로서 산화 알루미늄 Al2O3와 코발트 산화물 CoO, Co3O4및 Co2O3를 포함하는, 상기 기판상에 형성된 코발트 전환 코팅을 포함한다.(C) In another aspect, the present invention relates to a coated product exhibiting corrosion resistance and paint adhesion, comprising: (a) a metal substrate, (b) aluminum oxide Al 2 O 3 And a cobalt conversion coating formed on the substrate comprising cobalt oxides CoO, Co 3 O 4, and Co 2 O 3 .

[바람직한 구현예에 대한 설명][Description of Preferred Embodiments]

본 발명의 도면들은 알루미늄 합금 시험 패널상의 코팅을 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)에 의해 만들어진 현미경 사진들이다. 제1도 내지 제8도는 본 발명에 의해 만들어진 코발트 전환 코팅을 갖는 합금 2024-T3 시험 패널의 현미경 사진(주사 전자현미경을 30 KV에서 작동시킴)들이다. 제1도와 제2도는 140°F에서 전형적인 코발트 코팅 용액에 25분 동안 침지시켜서 형성된 코발트 전환 코팅(310)을 도시한다. 제3도와 제4도는 140°F에서 전형적인 코발트 코팅용액에 15분 동안 침지시켜서 형성된 코발트 전환 코팅(320)을 도시한다. 제5도 내지 제8도는 140°F에서 전형적인 코발트 코팅용액에 20분 동안 침지시켜서 형성된 코발트 전환 코팅(330)을 도시한다. 상기 코팅(310, 320, 330)들 간에는 어떤 두드러진 차이점은 보이지 않는다.The drawings of the present invention are micrographs of a coating on an aluminum alloy test panel produced by a scanning electron microscope. Figures 1 to 8 are photomicrographs (operating at 30 KV) of an alloy 2024-T3 test panel with a cobalt conversion coating made by the present invention. Figures 1 and 2 show the cobalt conversion coating 310 formed by soaking in a typical cobalt coating solution at 140 ° F for 25 minutes. Figures 3 and 4 show a cobalt conversion coating 320 formed by soaking in a typical cobalt coating solution at 140 ° F for 15 minutes. FIGS. 5-8 illustrate a cobalt conversion coating 330 formed by soaking in a typical cobalt coating solution at 140 ° F for 20 minutes. No significant differences are visible between the coatings 310, 320, 330.

제1도는 본 발명의 코발트 전환 코팅(310)을 도시하는 시험 패널의 x10,000 확대한 현미경 사진이다. 이 현미경 사진은 상승된 각도(elevated angle)로부터의 산화물 코팅(310)의 상부 면의 평면도이다. 산화물 코팅(310)의 상부는 다공성이고, 초면(炒麵, chowmein noodles)의 층과 같은 모양을 보이고 있다. 이 시험 패널은 25분 동안 코발트 전환 코팅용액에 침지시킨 것이다. 흰색의 바아는 길이가 1미크론이다. 참조번호 312로 표시된 둥근형태 부분은 산화물 코팅의 표면에 있는 미확인된 불순물이다.FIG. 1 is an x10,000 magnified micrograph of a test panel showing a cobalt conversion coating 310 of the present invention. This micrograph is a plan view of the top surface of the oxide coating 310 from an elevated angle. The top of the oxide coating 310 is porous and looks like a layer of chowmein noodles. This test panel was immersed in a cobalt conversion coating solution for 25 minutes. The white bar is 1 micron in length. The rounded portion, denoted by reference numeral 312, is an undefined impurity on the surface of the oxide coating.

제2도는 제1도의 시험 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진이다. 이 현미경 사진은 상승된 각도로부터의, 산화물 코팅(310)의 상부 면의 평면도이다. 제2도는 시험 패널의 좁은 지역을 더 확대하여 근접 촬영한 것이다. 흰색의 바아는 길이가 1미크론이다.FIG. 2 is an x50,000 magnified micrograph of the test panel of FIG. This micrograph is a top view of the top surface of the oxide coating 310 from an elevated angle. FIG. 2 is a close-up of a narrow area of the test panel. The white bar is 1 micron in length.

제3도는 또다른 시험 패널의 x10,000 확대한 현미경 사진으로서 상승된 각도로부터의 , 본 발명의 코발트 전환 코팅(320)의 절단부의 측면도를 도시한다. 시험 패널의 알루미늄 기판의 절단부는 참조부호 322로 나타내었다. 이 시험 패널은 15분 동안 코팅 배스에 침지시킨 것이다. 현미경 사진을 만들기 위해, 시험 패널을 구부리고 깨뜨려서 산화물 코팅(320)의 횡단부가 노출되게 하였다. 흰색 바아는 길이가 1미크론이다.FIG. 3 shows a side view of the cut section of the inventive cobalt conversion coating 320 from an elevated angle as an x10,000 magnified micrograph of another test panel. The cut-away portion of the aluminum substrate of the test panel is denoted by 322. This test panel was immersed in the coating bath for 15 minutes. To make a micrograph, the test panel was bent and crushed to expose the transverse portion of the oxide coating 320. White bars are 1 micron in length.

제4도는 제3도의 시험 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진으로서, 상승된 각도로부터의 본 발명의 코발트 전환 코팅(320)의 절단부의 측면도를 도시한다. 제4도는 시험 패널의 좁은 지역을 더 확대하여 근접 촬영한 것이다. 시험 패널의 알루미늄 기판은 참조부호 322로 표시하였다. 흰색 바아는 길이가 1미크론이다.FIG. 4 is an x50,000 magnified micrograph of the test panel of FIG. 3, showing a side view of the cut portion of the inventive cobalt conversion coating 320 from an elevated angle. FIG. 4 is a close-up of a narrow area of the test panel. The aluminum substrate of the test panel is denoted by 322. White bars are 1 micron in length.

제5도는 본 발명의 또다른 코발트 전환 코팅(330)을 보여주는 시험 패널의 x10,000 확대한 현미경 사진이다. 이 현미경 사진은 상승된 각도로부터의, 산화물 코팅(330)의 상부 면의 평면도이다. 산화물 코팅(330)의 상부는 다공성이고, 초면의 층과 같은 모양을 보이고 있다. 이 시험 패널은 20분 동안 코발트 전환 코팅용액에 침지시킨 것이다. 흰색의 바아는 길이가 1미크론이다. 둥근형태 부분(332)은 산화물 코팅의 표면에 있는 미확인된 불순물이다.FIG. 5 is an x10,000 magnified micrograph of a test panel showing another cobalt conversion coating 330 of the present invention. This micrograph is a top view of the top surface of the oxide coating 330 from an elevated angle. The upper portion of the oxide coating 330 is porous and has the same shape as that of the superficial layer. This test panel was immersed in a cobalt conversion coating solution for 20 minutes. The white bar is 1 micron in length. The rounded portion 332 is an unidentified impurity on the surface of the oxide coating.

제6도는 제5도의 시험 패널의 x50,000 확대한 현미경 사진이다. 이 사진은 상승된 각도로부터의, 산화물코팅(330)의 상부 면의 평면도이다. 제6도는 시험판넬의 좁은 영역을 배율을 더 높여서 근접 촬영한 것이다. 흰색의 바아는 길이가 1미크론이다.6 is an x50,000 magnified micrograph of the test panel of FIG. 5; This picture is a top view of the top surface of the oxide coating 330 from an elevated angle. FIG. 6 is a close-up view of a narrow area of the test panel with a higher magnification. The white bar is 1 micron in length.

제7도는 다른 시험판넬의 x10,000 확대한 현미경 사진으로, 본 발명의 상승된 각도로부터의, 코발트 전환 코팅(330)의 파쇄된 횡단면의 측면도를 나타낸 것이다. 시험 판넬의 알루미늄 기판은 도면부호 332로 나타내었다. 이 시험 판넬은 20분 동안 코팅 배스(bath)에 침지시킨 것이다. 현미경 사진을 촬영하기 위해, 시험 판넬을 구부리고 깨뜨려서 산화물 코팅(330)의 횡단면이 노출되게 하였다. 흰색 바아는 길이가 1미크론이다.7 shows an x10,000 magnified micrograph of another test panel showing a side view of a fractured cross section of a cobalt conversion coating 330 from an elevated angle of the present invention. The aluminum substrate of the test panel is indicated by reference numeral 332. This test panel was immersed in a coating bath for 20 minutes. To take a micrograph, the test panel was bent and crushed to expose the cross-section of the oxide coating 330. White bars are 1 micron in length.

제8도는 제7도의 시험판넬의 x50,000 확대한 현미경 사진으로, 본 발명의 상승된 각도로부터의, 코발트 전환 코팅(330)의 파쇄된 횡단면의 측면도를 나타낸 것이다. 제8도는 시험판넬의 좁은 영역을 더 높은 배율로 근접 촬영한 것이다. 시험 판넬의 알루미늄 기판은 도면부호 332로 표시하였다. 흰색 바아는 길이가 1미크론이다.FIG. 8 is an x50,000 magnified micrograph of the test panel of FIG. 7, showing a side view of the fractured cross section of the cobalt conversion coating 330 from the elevated angle of the present invention. FIG. Figure 8 is a close-up of a narrow area of the test panel at a higher magnification. The aluminum substrate of the test panel is indicated by reference numeral 332. White bars are 1 micron in length.

본 발명자들은 두 부류의 코발트 전환 코팅을 발명하였다. 제1 부류는 밀봉되지 않는 조건에서 산화물 구조로 구성되는 코발트 전환 코팅이고 페인트 접착이 특히 중요한 시설에 사용하기에 적합하다. 두번째 부류는 밀봉된 조건에서 산화물 구조로 구성되는 코발트 전환 코팅이고 노출된 금속의 내부식성이 요고되는 시설에 사용하기에 적합하다.The present inventors have invented two classes of cobalt conversion coatings. The first class is a cobalt conversion coating consisting of an oxide structure under unsealed conditions and is suitable for use in installations where paint adhesion is particularly important. The second class is a cobalt conversion coating consisting of an oxide structure under sealed conditions and is suitable for use in installations where corrosion resistance of exposed metal is required.

본 발명에 도달하기 위하여 상당한 양의 실험적인 연구조사를 실시하였다. 여러종류의 다가 화합물을 조사하고, 알칼리, 산 또는 플루오르화물을 각각 또는 조합해서 사용하였다. 이들 화합물중에는 바나듐산염, 몰리브덴산염, 납 고약, 철산염과, 각종 붕산염들이 있다. 알루미늄 합금 기판위에 이들 성분을 함유하는 화합물의 필름증착은 감지할 수 있는 정도로 부식보호도 없고 페인트 흡착도 달성할 수 없었다.A significant amount of experimental research has been conducted to reach the present invention. Several kinds of polyvalent compounds were irradiated and alkali, acid or fluoride were used respectively or in combination. Among these compounds, there are vanadates, molybdates, lead platelets, iron salts and various borates. Film deposition of compounds containing these components on an aluminum alloy substrate was not detectable to a degree of corrosion protection and paint adsorption could not be achieved.

그러나, 알루미늄 기판을 82.2℃ (180°F)의 온도로 가열시킨 코발트(II)(CO2+)염 수용액에 침지시켰을 때, 부식보호가 상당히 증가하는 것이 관찰되었다. 이와같은 사실은 여러가지의 코발트(II)와 코발트(III)(Co3+)의 반응, 특히 1990년 5월 17일자 제출된 미국 특허출원 제07/525,800호에 기재되어 있는 바와 같은 반응들을 조사하게 하였다.However, when the aluminum substrate was immersed in a cobalt (II) (CO 2 + ) salt aqueous solution heated to a temperature of 82.2 ° C (180 ° F), a significant increase in corrosion protection was observed. This fact has led to the reaction of various cobalt (II) and cobalt (III) (Co 3+ ) reactions, especially those described in U.S. Patent Application No. 07 / 525,800, filed May 17, 1990 Respectively.

상기 발명에서, CoX2(여기서, X=C1, Br, NO3, CN, SCN, PO4, SO4, C2H3O2, CO3)와 같은 코발트(II)염과 암모늄염 NH4X를 함유하는 수용액을 통해서 수산화 암모늄(암모니아)의 존재하에 몇시간 동안 공기를 인출시켜서 코발트(III) 헥사아민 배위 착염을 형성하게 하고 있다.(II) salts such as CoX 2 (where X = Cl, Br, NO 3 , CN, SCN, PO 4 , SO 4 , C 2 H 3 O 2 , CO 3 ) and ammonium salts NH 4 X In the presence of ammonium hydroxide (ammonia) for several hours to form a cobalt (III) hexaamine coordination complex salt.

상기 반응식(1)은 1990년 5월 17일에 제출된 미국특허출원 제07/525,800호에 기재되어 있다. 수산화 암모늄(암모니아)의 용도는 3가 아민착염을 발생시키기 위한 것이다. 상기 출원 이후에, 추가적인 연구조사결과, 수산화 암모늄을 아세트산 암모늄, CH3COONH4으로 교체한 경우, 코발트(III) 헥사아민 착염이 상당한 공정상의 잇점을 갖고 생성되었다.The above reaction scheme (1) is described in U.S. Patent Application No. 07 / 525,800, filed on May 17, 1990. The use of ammonium hydroxide (ammonia) is to generate trivalent amine complex salts. After the application, further studies have shown that cobalt (III) hexamine complexation is produced with significant process advantages when ammonium hydroxide is replaced by ammonium acetate, CH3COONH4.

상기에서, X는 C1, Br, NO3, CN, SCN, PO4, SO4, C2H3O2, CO3이다.In the above, X is C1, Br, NO 3, CN , SCN, PO 4, SO 4, C 2 H 3 O 2, CO 3.

이 아세트산염 완충 시스템은 암모니아의 증발율이 높기 때문에 수산화 암모늄 시스템에 NH4OH 첨가로 필요하게 되는 빈번한 pH 조성이 요구되질 않는다. 더욱이, 아세트산염 완충된 코발트 아민 착염용액은 pH가 6.0 내지 7.0 범위에서 최적상태로 작용한다. 그 결과 얻어진 산화물 코팅은 수산화 암모늄 시스템에 비해 페인트 접착성은 물로 내부식성에 있어서도 더욱 개선된다. 산화물 코팅의 중량은 20에서 240mg/ft2까지 쉽게 얻어질 수 있다. 암모니아 냄새가 완전히 없는 것은 생산 적합 관점에서 볼 때 분명한 잇점이 있다. 상기 반응식(2)에 나열된 X-반응물 모두는 알루미늄 기판상에서 전환 코팅을 생성하는데 성공적으로 실행되었다. 그러나 질산염은 코팅 성능과 외관측면에서 최고의 결과를 나타내었다. 환경측면에서 볼 때, 시안화물과 티오시안산염은 바람직하지 못하다.This acetic acid buffer system does not require frequent pH composition required by the addition of NH 4 OH to the ammonium hydroxide system because of the high evaporation rate of ammonia. Moreover, the acetic acid buffered cobalt amine complex salt solution works optimally in the pH range of 6.0 to 7.0. The resulting oxide coating is further improved in corrosion resistance by water compared to ammonium hydroxide systems. The weight of the oxide coating can easily be obtained from 20 to 240 mg / ft 2 . A complete lack of ammonia odor has a clear advantage in terms of production compatibility. All of the X-reactants listed in Scheme (2) above have been successfully run to produce conversion coatings on aluminum substrates. However, nitrate showed the best results in terms of coating performance and appearance. From an environmental point of view, cyanide and thiocyanate are undesirable.

코발트 화학반응에서 한가지 중요한 양상은 코발트(II) 착염이 코발트(III) 착염으로 산화되고자 하는 경향이 강하다는 사실이다. 예를들면,One important aspect of cobalt chemistry is the fact that cobalt (II) complexes tend to be oxidized by cobalt (III) complexes. For example,

알루미늄 합금 기판(합금 2024-T3와 같은)이 상기의 코발트(III) 착염을 함유하는 수용액에 침지되었을 때, 우수한 내부식성 특성을 부여하는 알루미늄 합금상에 밝은 진주빛의 코팅이 형성되었음을 발견하게 되었다. 이들 코팅은 색도에서 종래의 크롬산 전환 코팅과 필적할만하다.It has been found that when an aluminum alloy substrate (such as alloy 2024-T3) is immersed in an aqueous solution containing the above cobalt (III) complex salt, a coating of bright pearlescent light is formed on the aluminum alloy giving excellent corrosion- . These coatings are comparable to conventional chromic acid conversion coatings at chromaticity.

상기의 코발트 착염은 새로운 것이 아니다. 코발트(III) 착염은 사진현상 산업분야에서 칼라사진의 선명도를 증가시키기 위한 산화제로 사용하기 위해 만들어졌다. 예를 들면, 비소네트의 미국특허 제4,088,486호에서는 코발트(III) 아민 착염의 사전학적인 용도에 대해 기재하고 있다.The cobalt complex salt is not new. Cobalt (III) complexes have been created for use as oxidizing agents in the photographic industry to increase the sharpness of color photographs. For example, U.S. Pat. No. 4,088,486 to Bissonet discloses the cognitive use of cobalt (III) amine complexes.

그러나, 이러한 코발트(III) 헥사아민 착염이 알루미늄 기판상에서 산화물 구조를 형성할 수 있다는 것은 놀라운 것이다. 산화물 형성의 반응 메카니즘은 이 시점에서 정확히 알 수 없으나; 특별한 이론에 의해 제한받기를 원하는 것은 아니지만, 산화물 형성이 상기 반응식(3)의 화학평형 작용으로 생각된다. 이 코발트(III) 헥사아민 착염의 산화능력은 알루미늄 기판상에서 관찰된 산화물 필름 (이하, “코발트 전환 코팅”이라고 함)의 형성에 의한 것으로 생각된다. 산화물 구조의 형성은 코팅의 기기분석 (Auger 분석 및 전자 현미경)에 의해 확인되었다. 본 발명의 코발트 전환 코팅의 외관의 현미경 사진이 제1도 내지 제8도에 예시되어 있다.It is surprising, however, that such cobalt (III) hexamine complexes can form oxide structures on aluminum substrates. The reaction mechanism of oxide formation is not exactly known at this point; While not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the formation of oxides is a chemical equilibrium action of the above reaction scheme (3). The oxidation ability of this cobalt (III) hexaamine complex salt is believed to be due to the formation of an oxide film (hereinafter referred to as " cobalt conversion coating ") observed on an aluminum substrate. Formation of the oxide structure was confirmed by instrumental analysis of the coating (Auger analysis and electron microscopy). A micrograph of the appearance of the cobalt conversion coating of the present invention is illustrated in FIGS.

상기 반응식(2)에서, 하기와 같이 암모늄염인 NH4X을 Mg(NO3)2ㆍ6H2O, Ca(NO3)2ㆍ6H2O, NaNO3, KNO3또는 LiNO3와 같은 금속 질산염으로 대체했을 때, 산화물 코팅의 색상 농도와 관련한 추가적인 개선이 있었다:In the above reaction formula (2), NH 4 X which is an ammonium salt is reacted with a metal nitrate such as Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Ca (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NaNO 3 , KNO 3 or LiNO 3 , There was an additional improvement associated with the color density of the oxide coating:

상기에서, X는 C1, Br, NO3, CN, SCN, PO4, SO4, C2H3O2, CO3이다.In the above, X is C1, Br, NO 3, CN , SCN, PO 4, SO 4, C 2 H 3 O 2, CO 3.

그러나, 바람직한 반응은 하기와 같이 질산 코발트를 포함시킨 것에서 찾을 수 있다:However, the preferred reaction can be found in the inclusion of cobalt nitrate as follows:

최적의 배스 화학과 산화물 코팅의 균일한 형성측면에서 많은 파라미터들이 중요하다는 것은 이 초기 식(formulation)으로 실험을 할 때 명백해진다. 이들 파라미터들은 화학 반응물 선택, 화학반응물 농도, 배스 구성 순서, pH 조절, 온도 및 침지시간이다.The importance of many parameters in terms of uniform boss chemistry and the uniform formation of oxide coatings becomes evident when experimenting with this initial formulation. These parameters are chemical reactant selection, chemical reactant concentration, bath composition sequence, pH adjustment, temperature and immersion time.

[화학 반응물 선택][Chemical Reactant Selection]

반응물 선택과 관련하여, 여러 종류의 코발트 염이 코발트 착염을 위해 작용할 수 있다. 코발트(II)염 중에서 물에 용해될 수 있는 것은 질산 코발트, Co(NO3)ㆍ6H2O; 염화 코발트, CoCl2ㆍ6H2O; 황산 코발트, CoSO4; 아세트산 코발트, Co(CH3COO)2ㆍ4H2O; 염기성 카본산 코발트, 2CoCO3ㆍCo(OH)2ㆍH2O가 있다. 상기의 코발트(II)염 각각은 아세트산 암모늄과 Mg(NO3)2ㆍ6H2O, Ca(NO3)2ㆍ6H2O, NaNO3, KNO3또는 LiNO3와 같은 금속 질산염과 반응될 수 있다.With respect to reactant selection, different types of cobalt salts may work for cobalt complexation. Cobalt (II) salts that can be dissolved in water include cobalt nitrate, Co (NO 3 ) .6H 2 O; Cobalt chloride, CoCl 2 .6H 2 O; Cobalt sulfate, CoSO 4; Cobalt acetate, Co (CH 3 COO) 2 .4H 2 O; Basic carbonic acid cobalt, and 2CoCO 3 .Co (OH) 2 .H 2 O. Each of the above cobalt (II) salts may be reacted with a metal nitrate such as ammonium acetate and Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Ca (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NaNO 3 , KNO 3 or LiNO 3 have.

질산염으로 형성된 코발트 아민 착염은 최적의 코팅성능 결과를 산출하므로, 알루미늄과 알루미늄 합금에 대해 반응물로는 Co(NO3)ㆍ6H2O, Mg(NO3)2ㆍ6H2O와 CH3COONH4가 바람직하다.Since cobalt amine complex salt formed with nitrate produces optimal coating performance results, the reactants for the aluminum and aluminum alloys are Co (NO 3 ) 6 H 2 O, Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O and CH 3 COONH 4 .

더욱이, 이들이 물에서 최소의 용해도를 가진다면, 다른 코발트(II)염도 사용될 수 있다. 필요한 최소의 용해성은 20℃에서 물 1리터당 코발트(II)염 약 0.01몰이다.Moreover, other cobalt (II) salts may be used if they have minimal solubility in water. The minimum required solubility is about 0.01 mole of cobalt (II) salt per liter of water at 20 < 0 > C.

바람직한 화학 첨가제는 산화제이며, 특히 과산화수소, H2O2가 바람직하다. 산화제의 기능은 용액중에서 코발트(II) 이온을 코발트(III) 이온으로 산화시키는 것이다. 탱크로 흐르는 공기 스트림이 산화제로서 작용하므로, 과산화수소의 존재가 실시가능성을 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 과산화수소는 용액중에서 코발트(II)이온을 코발트(III)이온으로 산화시키는 비율을 증가시키므로, 단시간에 용액을 언제든지 운용할 수 있어 본 발명의 상업적인 실시를 유용하게 한다.Preferred chemical additives are oxidants, in particular hydrogen peroxide, H 2 O 2 being preferred. The function of the oxidant is to oxidize cobalt (II) ions to cobalt (III) ions in solution. The presence of hydrogen peroxide is not essential for feasibility, since the air stream flowing into the tank acts as an oxidant. Hydrogen peroxide increases the rate of oxidation of cobalt (II) ions to cobalt (III) ions in a solution, so that the solution can be operated at any time in a short time, making the commercial implementation of the present invention useful.

따라서, 바람직한 화학 반응물과 첨가제는 다음과 같다:Thus, preferred chemical reactants and additives are:

질산 코발트 Co(NO3)ㆍ6H2OCobalt nitrate Co (NO 3 ) 6H 2 O

아세트산 암모늄 NH4C2H3O2와 같은 CH3COONH4 CH 3 COONH 4 such as ammonium acetate NH 4 C 2 H 3 O 2

질산 마그네슘 Mg(NO3)2ㆍ6H2OMagnesium nitrate Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O

과산화수소(산화제) H2O2 Hydrogen peroxide (oxidizing agent) H 2 O 2

[화학 농도, pH 조절, 온도 및 침지 시간][Chemical concentration, pH adjustment, temperature and immersion time]

화학 농도와 관련하여, 사용된 코발트(II)의 용해된 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.01몰에서 채용된 코발트(II)염의 포화농도까지이다. 바람직하기로는, 사용된 코발트(II)염의 용해된 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.04몰에서 최종 용액 1리터당 약 0.15몰 까지이다. 코발트(III) 헥사아민 배위착염의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.01 몰에서 채용된 코발트(III) 헥사아민 배위착염의 포화농도까지이다. 바람직하기로는 코발트(III) 헥사아민 배위착염의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.04몰에서 최종 용액 1리터당 약 0.15몰 까지이다.With respect to the chemical concentration, the dissolved concentration of the used cobalt (II) is from about 0.01 mole per liter of final solution to the saturation concentration of the employed cobalt (II) salt. Preferably, the dissolved concentration of the used cobalt (II) salt is from about 0.04 moles per liter of final solution to about 0.15 moles per liter of final solution. The concentration of the cobalt (III) hexaamine coordination complex is from about 0.01 mole per liter of final solution to the saturation concentration of the employed cobalt (III) hexaamine complex salt. Preferably, the concentration of the cobalt (III) hexaamine coordination complex is from about 0.04 moles per liter of final solution to about 0.15 moles per liter of final solution.

용해된 금속 질산염의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.03 내지 2.5몰로 할 수 있다. 바람직하기로는, 용해된 금속 질산염의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.05몰에서 최종 용액 1리터당 약 0.2몰까지이다.The concentration of the dissolved metal nitrate may be about 0.03 to 2.5 moles per liter of final solution. Preferably, the concentration of dissolved metal nitrate is from about 0.05 moles per liter of final solution to about 0.2 moles per liter of final solution.

아세트산 암모늄의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.06 내지 6.0몰로 할 수 있다. 바람직하기로는, 용해된 아세트산 암모늄의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.15몰에서 최종 용액 1리터당 약 0.7까지이다; 화학양론적으로 과잉량의 아세트산 암모늄은 해롭지 않다. 결과적으로 얻어진 아세트산의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.05 내지 5.0몰로 할 수 있다. 바람직하기로는, 결과적으로 얻어진 아세트산의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.125 몰에서 최종 용액 1리터당 0.6몰까지이다.The concentration of ammonium acetate may be about 0.06 to 6.0 moles per liter of final solution. Preferably, the concentration of dissolved ammonium acetate is from about 0.15 moles per liter of final solution to about 0.7 moles per liter of final solution; A stoichiometric excess of ammonium acetate is not harmful. The resulting acetic acid concentration can be about 0.05 to 5.0 mol per liter of final solution. Preferably, the resulting acetic acid concentration is from about 0.125 moles per liter of final solution to 0.6 moles per liter of final solution.

배스의 pH는 5.0 내지 9.0, 바람직하게는 6.0 내지 7.0, 가장 바람직하게는 6.5로 할 수 있다. 배스의 온도는 약 20 내지 72℃ (68 내지 160°F)로 할 수 있다. 72℃(160°F) 이상에서는 코발트(III) 헥사아민 착염의 점진적인 분해가 일어난다. 적정 온도는 60 ± 2.8 ℃ (140 ± 5°F)이다. 침지시간은 약 3분에서 60분, 적정 침지시간은 20 ± 5분으로 할 수 있다.The pH of the bath may be 5.0 to 9.0, preferably 6.0 to 7.0, and most preferably 6.5. The temperature of the bath may be about 20-72 [deg.] C (68-160 [deg.] F). Above 72 ° C (160 ° F), gradual decomposition of cobalt (III) hexamine complex occurs. The appropriate temperature is 60 ± 2.8 ° C (140 ± 5 ° F). The immersion time may be about 3 to 60 minutes, and the appropriate immersion time may be 20 ± 5 minutes.

[바람직한 배스 제조 순서][Preferred Bass Manufacturing Procedure]

1. 공기 교반 펌프와 가열 코일이 설치되어 있는 스테인레스 스틸 탱크를 20 내지 32.2 ℃ (68 내지 90°F) 온도에서 탈염수로 3/4 정도 채운다. 공기 교반은 부드러운 공기방울로 시작한다. (이 탱크에는 공정동안 고형 불순물 (먼지, 알루미늄염 등)을 제거하기 위해 여과장치를 갖출 수 있다.1. Fill a stainless steel tank equipped with an air agitation pump and heating coil at a temperature of 20-32.2 ° C (68-90 ° F) with 3/4 deionized water. Air agitation starts with a soft air bubble. (This tank may be equipped with a filtration device to remove solid impurities (dust, aluminum salts, etc.) during the process.

2. 다량의 코발트(II) 염 [ Co(NO3)2ㆍ6H2O가 바람직함] 을 첨가하고, 완전히 용해시킨다. 이렇게 용해시킬 때, 물에 현탁되어 있는 코발트염 입자를 포집(hold)하기 위해서 스테인레스 스틸 바스켓을 사용할 수 있다. 코발트염 대 아세트산 암모늄의 가장 바람직한 몰비는 약 1 대 6이다 (화학양론적인 균형에 대한 반응식(4) 참조). 가장 바람직한 코발트염의 농도는 최종 용액 1리터당 약 0.077몰이다. 사용되는 양은 페인트 접착 특성이 우수한 산화물 코팅이 생성될 수 있는 코발트염 대 아세트산 암모늄의 몰비에 기초한 것이다.2. Add a large amount of cobalt (II) salt [Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O is preferred], and dissolve completely. When dissolved, a stainless steel basket can be used to hold cobalt salt particles suspended in water. The most preferred molar ratio of cobalt salt to ammonium acetate is about 1 to 6 (see equation (4) for the stoichiometric balance). The most preferred concentration of cobalt salt is about 0.077 moles per liter of final solution. The amount used is based on the molar ratio of cobalt salt to ammonium acetate over which an oxide coating with excellent paint adhesion properties can be produced.

3. 다량의 금속 질산염 [Mg(NO3)2ㆍ6H2O가 바람직함] 을 이제 첨가한다. 이 첨가제의 농도는 첨가하지 않거나 최종 용액 1리터당 2.5몰까지 첨가할 수 있다. 그러나, 전환 코팅의 진주빛을 최대로 하기 위한 가장 바람직한 양은 최종 용액 1리터당 약 0.10몰이다.3. A large amount of metal nitrate [Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O is preferred] is now added. The concentration of this additive may not be added or it may be added up to 2.5 moles per liter of final solution. However, the most preferred amount for maximizing the pearl light of the conversion coating is about 0.10 moles per liter of final solution.

4. 아세트산 암모늄을 이제 첨가하고 용해시킨다. 코발트염의 가장 바람직한 농도인 최종 용액 1리터당 약 0.077몰이 채용될 때, 가장 바람직한 아세트산 암모늄의 농도는 최종 용액 1리터당 35.6그람(0.46 몰)이다. 이 아세트산 암모늄의 농도는 코발트염 대 아세트산 암모늄의 가장 바람직한 몰비인 약 1 대 6을 달성하게 해준다. 적절한 공기 교반을 유지시킨다.4. Ammonium acetate is now added and dissolved. When about 0.077 moles per liter of final solution is employed, which is the most preferred concentration of cobalt salt, the most preferred ammonium acetate concentration is 35.6 grams (0.46 moles) per liter of final solution. This concentration of ammonium acetate makes it possible to achieve about one to six, the most preferred molar ratio of cobalt salt to ammonium acetate. Proper air agitation is maintained.

5. 탱크에 탈염수를 최종 부피로 채운다. 이 용액의 공기교반을 실온에서 2 내지 3시간 동안 유지시킨다. 그리고 나서 다량의 과산화수소, H2O2(바람직하게는 30부피%)를 첨가한다. 바람직한 양은 최종 용액 1리터당 H2O2약 0.03 내지 0.1몰 [ 약 3 내지 10ml의 H2O2(30부피%)] 이다.5. Fill the tank with the final volume of demineralized water. Air agitation of this solution is maintained at room temperature for 2 to 3 hours. Then, a large amount of hydrogen peroxide, H 2 O 2 (preferably 30% by volume) is added. The preferred amount of the final solution was 1 liter of H 2 O 2 of about 0.03 to 0.1 moles [H 2 O 2 (30% by volume) of from about 3 to 10ml].

6. 이 용액을 추가로 최소한 2시간 동안 바람직하게는 20 내지 32.3℃ (68-90°F)에서 유지시켜서 코발트 착염반응 [상기 반응식(4)] 이 일어나도록 하여 최소량으로 코발트(III) 착염을 만든다. 이것은 용액중에서 프랑스 포도주와 같이 갈색/붉은색을 나타내게 된다. 바람직하게는 이 용액을 20 내지 32.2℃ (68-90°F)의 온도에서 추가로 8시간 동안 유지시켜서 코발트 전환 코팅공정을 효율적으로 실시하기에 용이하도록 다량의 코발트(III) 착염을 만든다. 이 용액을 가장 바람직한 작동 온도의 60± 2.8℃ (140± 5°F)로 가열시킨다. 코발트 전환 코팅공정시 용액에 적당한 공기 교반을 실시한다.6. This solution is further maintained for at least 2 hours, preferably at 20-32.3 ° C (68-90 ° F) to allow cobalt (III) complexation with minimal amount of cobalt complexation [reaction (4) I make it. It becomes brown / red in solution like French wine. Preferably, the solution is maintained at a temperature of 20 to 32.2 DEG C (68-90 DEG F.) for a further 8 hours to produce a large amount of cobalt (III) complex salt to facilitate the efficient implementation of the cobalt conversion coating process. The solution is heated to the most preferred operating temperature of 60 ± 2.8 ° C. (140 ± 5 ° F). During the cobalt conversion coating process, the solution is subjected to adequate air agitation.

7. 선택적으로, 공기 교반펌프와 가열 코일이 설치되어 있는 제2 스테인레스 스틸 탱크(산화물 밀봉단계를 위해 사용될)를 준비하고, 탈염수를 3/4 정도 채운다. 이 후-코발트 전환 코팅단계는 내부식성 촉진자로서 역할을 한다. 이 탱크는 요구되는 화학물질을 첨가하는 동안 가열시키지 않는다.7. Optionally, prepare a second stainless steel tank (to be used for the oxide sealing step) equipped with an air agitation pump and a heating coil, and fill 3/4 of the demineralized water. This post-cobalt conversion coating step serves as a corrosion resistance promoter. This tank does not heat the required chemicals during addition.

8. 황산니켈, NiSO4ㆍ6H2O와 질산 마그네슘, Mg(NO3)2ㆍ6H2O를 밀봉 탱크에 다량으로 첨가하고 용해시킨다. 황산니켈의 바람직한 양은 최종 용액 1리터당 20그람(0.076몰)이다. 질산 마그네슘의 바람직한 양은 최종 용액 1리터당 20그람(0.078몰)이다. 필요에 따라 용해되도록 교반시킬 수 있다.8. Add a large amount of nickel sulfate, NiSO 4 .6H 2 O, magnesium nitrate, and Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O to the sealing tank and dissolve. A preferred amount of nickel sulfate is 20 grams (0.076 moles) per liter of final solution. The preferred amount of magnesium nitrate is 20 grams (0.078 moles) per liter of final solution. And may be stirred to dissolve it if necessary.

9. 그리고 나서, 최종 부피로 밀봉 탱크를 탈염수로 채우고, 200± 5°F로 가열시킨다. 더 이상의 공기 교반은 필요하지 않다.9. Then fill the sealed tank with the final volume with demineralized water and heat at 200 ± 5 ° F. Further air agitation is not necessary.

[바람직한 전체 공정 순서][Preferred Overall Process Sequence]

바람직한 전체 공정 순서는 다음과 같이 요약할 수 있다.The preferred overall process sequence can be summarized as follows.

[페인트 접착을 최대로 하기 위한 공정순서 플로우챠트][Process flow chart for maximizing paint adhesion]

(1) 필요하다면 예비세정(1) Pre-cleaning if necessary

(2) 요구에 따라 마스크(Mask)와 랙(Rack)(2) Mask and Rack as required,

(3) 알칼리 세정과 헹굼(3) Alkali cleaning and rinsing

(4) 탈산 및 헹굼(4) Deoxidation and rinsing

(5) 산화물 코팅형성: 140± 5°F에서 15 - 20분(5) Oxide coating formation: 15 - 20 minutes at < RTI ID = 0.0 >

(6) 침지 헹굼: 68-140°F(6) Immersion rinsing: 68-140 ° F

(7) 건조 - 최대 140°F(7) Drying - up to 140 ° F

[내부식성을 최대로 하기 위한 공정순서 플로우챠트][Process Flowchart for Maximizing Corrosion Resistance]

(1) 필요하다면 예비세정(1) Pre-cleaning if necessary

(2) 요구에 따라 마스크(Mask)와 랙(Rack)(2) Mask and Rack as required,

(3) 알칼리 세정과 헹굼(3) Alkali cleaning and rinsing

(4) 탈산과 헹굼(4) Deoxidation and rinsing

(5) 산화물 코팅형성: 140± 5°F에서 15 - 20분(5) Oxide coating formation: 15 - 20 minutes at < RTI ID = 0.0 >

(6) 침지 헹굼: 68-140°F(6) Immersion rinsing: 68-140 ° F

(7) 요구에 따른 밀봉(7) Sealing according to requirements

(8) 헹굼 - 실온, 최소 3분(8) Rinse - room temperature, minimum 3 minutes

(9) 건조 - 최대 140°F(9) Drying - up to 140 ° F

[상기 공정 플로우 챠트와 관련한 일반적 사항][General matters related to the process flow charts]

코발트 전환 코팅은 트리밍(trimming)과 가공(fabrication)을 완성한 후에 적용해야만 한다. 용액을 가두어둘 수 있는 부분들은 침지 알칼리 세정이나 침지 탈산처리를 하지 않아야 한다; 코발트 전환 처리를 적용하기 전에 물이 표면을 없도록 수공으로 세정과 탈산 절차를 이용해야 한다. 물이 없는 표면은 100°F 이하의 온도에서 세정수로 분사되거나 침지 헹굼된 후 최소한 30초 동안 연속된 수막이 유지되어 있는 표면이다.The cobalt conversion coating must be applied after completing the trimming and fabrication. The areas where the solution can be confined should not be subjected to immersion alkali cleaning or immersion deoxidation; Before application of the cobalt conversion treatment, a manual rinsing and deoxidation procedure should be used so that the water does not have a surface. A waterless surface is a surface that is sprayed with cleansing water at a temperature of 100 ° F or less, or where a continuous water film is maintained for at least 30 seconds after immersion and rinsing.

연속되는 다음 용액의 수행에 대한 간섭을 피하도록 하기 위해 각 용액을 완전히 제거 시켜야만 하기 때문에, 공정시 헹굼과 배수가 필요하다. 부분들은 한 단계에서 다음 단계로 지체없이 그리고, 부분들이 건조될 틈을 줄 필요없이 진행시켜야 한다. 젖은 부분들을 다룰 필요가 있을 때는 깨끗한 라텍스 고무장갑을 씌운다. 전환 코팅 후에는, 건조된 부분만 깨끗한 섬유 장갑으로 다룬다. 부분 클램핑 고정이 요구되는 공정시스템에 위해서는, 접촉되는 부위의 수와 크기는 적당한 기계적인 지지만이 필요하게 최소로 유지해야 한다.Rinsing and draining are required in the process, since each solution must be completely removed in order to avoid interference with subsequent successive runs of the solution. The parts should proceed from one stage to the next without delay and without the need for gaps to dry. If you need to handle wet areas, wear clean latex rubber gloves. After the conversion coating, only the dried part is treated as a clean fiber glove. For a process system that requires partial clamping fixation, the number and size of contact areas should be kept to a minimum, although adequate mechanical.

[예비세정][Preliminary cleaning]

부분등이 기름이 발라져 있거나 칠해져 있다면, 보잉 프로세스 설계서 BAC 5408에 따라 증기 탈지를 실시하거나, 보잉 프로세스 설계서 BAC 5763 에 따라 에멀젼 세정을 실시하거나, 보잉 프로세스 설계서 BAC 5750에 따라 용매 세정을 실시할 수 있다. 용액을 가두어둘 수 있는 개구된 접합면이나 점(spot)-용접 접합(joint)의 부분은 예비세정후에 2분 동안 냉수(또는 온수와 냉수)에 침지시켜야 한다.If the parts are oiled or painted, steam degreasing may be performed according to Boeing Process Design BAC 5408, emulsion cleaning may be carried out according to Boeing Process Design BAC 5763, or solvent cleaning according to Boeing Process Design BAC 5750 . Opened joints or spot-weld joints where the solution can be confined should be immersed in cold water (or hot and cold water) for 2 minutes after pre-cleaning.

[마스킹과 래킹][Masking and Racking]

코발트 전환 코팅이 요구되지 않는 영역들은 마스크재로 마스크(mask)를 해야 한다. 유사하지 않은 금속을 삽입 (크롬, 니켈 또는 코발트 합금이나 플레팅(plating), (RES 또는 티타늄 제외) 및 비-알루미늄이 코팅된 플라스마 불꽃이 분무되는 부분은 마스크를 제거해야 한다.Areas where a cobalt conversion coating is not required should be masked with a masking material. Injecting dissimilar metals (such as chromium, nickel or cobalt alloys or plating, sprayed with RES or titanium) and non-aluminum coated plasma sprays must remove the mask.

[알칼리 세정][Alkali cleaning]

알칼리 세정과 헹굼은 개구된 접합면 또는 점-용접 접합부를 갖는 부분을 제외하고 보잉 프로세스 설계서 BAC 5749에 따라 실시할 수 있다. 이 경우에, 헹굼은 여러번 침지(최소 4시간 동안)하여 교반시키면서 최소한 10분 동안 해야하고 이어서 용액을 가두는 것을 방지하기 위해 수공으로 분사 헹굼을 실시해야 한다.Alkali rinsing and rinsing may be carried out in accordance with Boeing Process Design BAC 5749, with the exception of parts having open joints or point-welded joints. In this case, the rinse should be done for several minutes (at least 4 hours) with agitation for at least 10 minutes and then spray rinse by hand to prevent the solution from being trapped.

[탈산][Deoxidation]

탈산과 헹굼은 용액을 가둘 수 있는 부분들을 제외하고 보잉 프로세스 설계서 BAC 5765에 따라 실시할 수 있다. 상기 부분은 상기 “알칼리 세정”에 기재된 방법을 사용하여 헹군다. 캐스팅(castings)은 다음에 기재한 방법중 어느 하나로 탈산시킬 수 있다.Deoxidation and rinsing can be carried out in accordance with Boeing Process Design BAC 5765, except where the solution can be confined. The portion is rinsed using the method described in the " alkali cleaning " above. The castings can be deoxidized by any of the methods described below.

a. 보잉 프로세스 설계서 BAC 5765, 용액 37, 38 또는 38에 따른 탈산.a. Deoxidation according to Boeing Process Design BAC 5765, Solution 37, 38 or 38.

b. 보잉 프로세스 설계서 BAC 5748, 타입 II, 등급 1 및 헹굼에 따른 건식 연마분사 캐스팅.b. Boing Process Design BAC 5748, Type II, Class 1 and Dry Polishing Casting by Rinse.

본 발명의 범위내에서의 특정한 용액 조성은 다음과 같다:Specific solution compositions within the scope of the present invention are as follows:

상기 조성에서, 과산화수소, H2O2는 2가 코발트 염을 3가 코발트 헥사아민 착염으로 전환시키기 위해 채용된 것임을 알 수 있다. 용액의 기포화(통기)는 코발트(II)를 코발트(III) 착염으로 전환시키기에 충분할 것이지만, 그 과정에는 시간이 소요될 것이며, 완전한 전환을 얻어지려면 몇일이 걸릴 것이다.In this composition, hydrogen peroxide, H 2 O 2 , can be seen to have been employed to convert the divalent cobalt salt to the trivalent cobalt hexaamine complex salt. The bubbling of the solution will be sufficient to convert cobalt (II) to cobalt (III) complexes, but the process will take time and it will take several days to get a complete conversion.

위에서 언급한 바와 같이, 최대의 내부식 성능(ASTM B117에 따라 시험했을 때, 168시간 염부사 내부식성)을 갖는 코발트 전환 코팅을 생성시키기 위해, 코발트 전환 코팅에 대한 밀봉단계가 필요하다. 이를 위하여, 여러종류의 유용한 밀봉용액을 찾았다. 이들은 1990년 11월 30일자 미국특허출원 제 07/621,132호에 기재되어 있다. 그리고 나서 용액의 안전성뿐 아니라 배스의 간소화가 다음과 같이 더 개선되었다.As noted above, a sealing step for the cobalt conversion coating is needed to produce a cobalt conversion coating with maximum internal corrosion performance (168 hours salt corrosion resistance when tested according to ASTM B117). To this end, we have found several useful sealants. These are described in U.S. Patent Application No. 07 / 621,132, filed on November 30, 1990. Then the simplification of the bath as well as the safety of the solution was further improved as follows.

[pH 조절, 온도 및 침지시간][pH adjustment, temperature and immersion time]

3가지 파라미터, pH 조절, 온도 및 침지시간은 코발트 전환 코팅 실행에 있어서 중요한 것임을 알 수 있다.The three parameters, pH control, temperature and immersion time, are important to the performance of the cobalt conversion coating.

코팅이 비록 pH 5.0 내지 9.0 사이로 생성된다고 할지라도, 바람직한 pH 조절은 6.0 내지 7.0 사이를 유지하는 것이다. 바람직한 pH 범위는 주기적으로 소량의 NH4C2H3O2를 첨가시켜서 유지시킨다. pH 5.0 이하에서 코팅은 그의 진주빛 색상을 잃어서 거의 무색의 외관으로 되는 경향이 있다. pH가 6.5인 경우에, 코팅은 우수한 내부식성능은 물론 수용할만한 페인트 접착성능을 갖게 된다.Even though the coating is produced between pH 5.0 and 9.0, the preferred pH adjustment is to maintain between 6.0 and 7.0. The preferred pH range is maintained by the addition of a small amount of NH 4 C 2 H 3 O 2 periodically. At pH 5.0 or lower, the coating tends to lose its pearly hue and become almost colorless in appearance. At a pH of 6.5, the coating will have acceptable paint adhesion performance as well as good corrosion resistance.

연속적인 작동온도의 140 ± 5°F는 코팅의 외관과 성능면에서 최적의 결과를 제공하게 된다.The continuous operating temperature of 140 ± 5 ° F provides optimum results in terms of appearance and performance of the coating.

침지시간은 용액의 농도 보다는 온도와 pH 조절에 의해 영향을 받는 경향이 있다. 120 내지 130°F에서, 만족할만한 전환 코팅형성을 위해선 30분 이상의 침지시간이 필요하다. 130 내지 140°F의 온도에서는, 15 내지 20분 이내에 일관되고 좋은 기능의 전환 코팅이 생성된다. pH를 증가(7.0 이상)시키면, 침지시간을 5 내지 10분으로 감소시킬 수 있지만, pH 6.5 부근에서 적절한 코팅이 형성되게 된다.Immersion time tends to be influenced by temperature and pH control rather than by solution concentration. At 120-130 [deg.] F, an immersion time of 30 minutes or more is required for satisfactory conversion coating formation. At temperatures of 130 to 140 [deg.] F, a consistent and good functioning conversion coating is produced within 15 to 20 minutes. When the pH is increased (above 7.0), the immersion time can be reduced to 5 to 10 minutes, but a suitable coating is formed at around pH 6.5.

[산화물 코팅 분석][Oxide coating analysis]

본 발명의 코발트 전환 코팅의 특성을 설명하기 위해서, 퍼킨-엘마 모델 550 표면 분석기를 이용한 ESCA 표면 분석과 동일한 장치(다른 작동 모드로)를 이용한 어거 산화물 프로필을 수행하였다 [ESCA = 화학분석을 위한 전자분광학: XPS 또는 X-선 광전자 분광학으로 알려져 있음). 이 분석은 코발트 전환 코팅이 산화물, 즉, 부피%로 다량의 산화알루미늄, Al2O3과 코발트 산화물, CoO, Co3O4및 Co2O3의 혼합물로 이루어져 있음을 보여 주었다. 상기에서 “부피%로 다량”의 의미는 이 산화물의 부피가 존재하는 다른 어떤 산화물의 부피보다 많다는 것이다. 하지만. “부피%로 다량”의 표시는 이 산화물의 부피가 50부피% 이상을 의미하는 것은 아니다.To illustrate the properties of the cobalt conversion coatings of the present invention, an agar oxide profile was performed using the same apparatus (in a different mode of operation) as the ESCA surface analysis using the Perkin-Elma Model 550 surface analyzer [ESCA = Spectroscopy: also known as XPS or X-ray photoelectron spectroscopy). This analysis showed that the cobalt conversion coating was composed of oxides, ie, aluminum oxide, a mixture of Al 2 O 3 and cobalt oxide, CoO, Co 3 O 4 and Co 2 O 3 in volume%. As used herein, the term " as volumetric by volume " means that the volume of this oxide is greater than the volume of any other oxide present. But. The expression " a large amount by volume% " does not mean that the volume of this oxide is 50% by volume or more.

추가로 이 데이타는 산화물 코팅의 아랫 부분(알루미늄 기판 다음에 있는 부분)에서 부피%로 다량인 것은 Al2O3임을 보여 주었다. 산화물 코팅의 중앙부위는 CoO, Co3O4, Co2O3및 Al2O3의 혼합물이었다. 그리고, 산화물 코팅의 윗 부분에서, 부피%로 다량인 것이 Co3O4및 Co2O3의 혼합물임을 보여 주었다.In addition, this data showed that Al 2 O 3 was much in volume percentage in the lower part of the oxide coating (the part following the aluminum substrate). The central portion of the oxide coating was a mixture of CoO, Co 3 O 4 , Co 2 O 3, and Al 2 O 3 . And, at the upper part of the oxide coating, it was shown that a large amount by volume% is a mixture of Co 3 O 4 and Co 2 O 3 .

본 발명의 코발트 전환 코팅의 추가적인 특징은 제1도 내지 제8도와 제1도 내지 제8도에 대한 설명으로부터 찾아볼 수 있다. 제1도와 제2도는 코발트 전환 코팅(310)이 전형적인 코발트 전환 코팅용액에서 25분 침지에 의해 형성된 것임을 보여주는 것이다. 제3도와 제4도는 코발트 전환 코팅(320)이 전형적인 코발트 전환 코팅용액에서 15분 침지에 의해 형성된 것임을 보여주는 것이다. 제5도 내지 제8도는 코발트 전환코팅(330)이 전형적인 코발트 전환 코팅용액에서 20분 침지에 의해 형성된 것임을 보여주는 것이다. 제1도 내지 제8도를 비교해 보면, 코팅(310), 코팅(320) 및 코팅(330)간에는 어떤 심각한 구조적인 차이점을 발견할 수 없다. 제1도, 제2도, 제5도 및 제6도에서 보는 바와 같이, 코발트 전환 코팅의 상부 표면은 초면(chow mein noodles)과 닮은 형상이므로 눈으로 감지할 수 있을 정도의 표면적과 우수한 페인트 접착성을 위한 다공성을 제공하게 된다. 상부 표면의 아래는 코팅이 보다 치밀하고 단단하게(비다공성)되어 있다.Additional features of the cobalt conversion coating of the present invention can be found from the description of Figures 1 to 8 and Figures 1 to 8. Figures 1 and 2 show that the cobalt conversion coating 310 is formed by immersion in a typical cobalt conversion coating solution for 25 minutes. Figures 3 and 4 show that the cobalt conversion coating 320 is formed by immersion for 15 minutes in a typical cobalt conversion coating solution. Figures 5 through 8 show that the cobalt conversion coating 330 was formed by immersion in a typical cobalt conversion coating solution for 20 minutes. Comparing Figures 1 to 8, no significant structural differences can be found between the coating 310, the coating 320 and the coating 330. As can be seen in FIGS. 1, 2, 5 and 6, the upper surface of the cobalt conversion coating is shaped like a chow mein noodles, Thereby providing porosity for the gender. Beneath the top surface is a more dense and firm (non-porous) coating.

[다른 응용방법][Other Application]

상기의 조성은 침지에 의해 코발트 전환 코팅을 생산하는 것을 예시한 것이다. 이와 동일한 원리가 수공 응용 및 분사 응용에 의해 전환 코팅을 생산하는데도 적용된다.The above composition illustrates the production of a cobalt conversion coating by immersion. This same principle applies to the production of conversion coatings by hand and spray application.

상기에 언급한 특허, 명세서 및 다른 공고공보는 참조로 여기에 병합된다.The above-mentioned patents, specifications and other public notice are incorporated herein by reference.

본 발명에서 제출한 기술분야의 통상의 기술자에 의해 명백한 바와 같이, 본 발명은 상기에 특정하게 기재한 것과는 다른 형태로 본 발명의 정신이나 본질적인 특징을 벗어남이 없이 구현될 수 있을 것이다. 상기에 기재한 본 발명의 특별한 구현예와 상기에 기재한 공정의 특별한 설명은 모든 점에서 예시한 것이고 제한하는 것이 아님을 고려해야 한다. 본 발명의 범위는 앞의 상세한 설명에 있는 실시예에 제한된다기 보다는 첨부하는 청구범위에 설정되어 있는 바와 같다. 일부 및 모두 동등한 것은 청구범위에 포함된다고 생각한다.As will be apparent to those skilled in the art, the present invention may be embodied in other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood that the particular embodiments of the invention described above and the specific description of the process described above are intended to be illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the invention is set forth in the appended claims rather than limiting to the embodiments in the foregoing description. I believe that some and all equivalents are included in the claims.

Claims (24)

금속 기판상에 내부식성 및 페인트 부착성을 발휘하는 산화물 필름 코발트 전환 코팅을 형성하는 방법으로, 상기 방법은 (a) 가용성 코발트(III) 헥사아민 착염 및 아세트산을 포함하는 반응 수용액을 포함하는 산화물 필름을 형성하는 코발트 전환 용액을 상기 코발트(III) 헥사아민 착염의 농도가 용액 리터당 약0.01몰부터 상기 코발트(III) 헥사아민 착염의 포화농도 까지 되도록 제공하는 단계, 여기서 상기 코발트(III) 헥사아민 착염은 [Co(NH3)6]X3의 형태로 존재하고, 여기서 X는 Cl, Br, NO3, CN, SCN, 1/3PO4, 1/2SO4, C2H3O2및 1/2CO3로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 그리고 상기 코발트(III) 헥사아민 착염은 코발트(II)이온을 코발트(III) 이온으로 산화하는 산화제의 존재하에서, (1) 코발트(II) 염, (2) 금속 질산염 및(3) 아세트산 암모늄을 반응시킴에 의해 제조되고; 그리고 (b) 상기 기판을 상기 용액과 접촉시켜서 상기 산화물 필름 코발트 전환 코팅을 형성하여 상기 기판에 내부식성 및 페인트 부착성을 부여하는 단계로 이루어지는 방법.A method for forming an oxide film cobalt conversion coating that exhibits corrosion resistance and paint adhesion on a metal substrate, said method comprising the steps of: (a) providing an oxide film comprising a reaction aqueous solution comprising soluble cobalt (III) hexaamine complex salt and acetic acid (III) so that the concentration of the cobalt (III) hexaamine complex salt is from about 0.01 mole per liter of solution to the saturation concentration of the cobalt (III) hexaamine complex salt, wherein the cobalt (III) is [Co (NH 3) 6] in the form of X 3, wherein X is Cl, Br, NO 3, CN , SCN, 1 / 3PO 4, 1 / 2SO 4, C 2 H 3 O 2 , and 1 / 2CO 3 and the cobalt (III) hexamine complex salt is at least one selected from the group consisting of (1) a cobalt (II) salt in the presence of an oxidizing agent for oxidizing a cobalt (II) , (2) metal nitrate and (3) ammonium acetate. It has been manufactured by the response Sikkim; And (b) contacting the substrate with the solution to form the oxide film cobalt conversion coating to impart corrosion resistance and paint adhesion to the substrate. 제1항에 있어서, 제1항에 따른 기판상에 내부식성 및 페인트 부착성을 발휘하는 산화물 필름 코발트 전환 코팅을 형성하기 위해, 상기 기판은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이고, 상기 방법은 (a) 산화제의 존재하에서, 코발트(II)염, 금속 질산염, 및 아세트산 암모늄을 반응시킴에 의해 제조되는 반응 수용액을 포함하는 산화물 필름 형상 코발트 전환 용액을 제공하는 단계, 여기서 상기 코발트(II) 염의 농도는 최종 용액 리터당 약0.01몰부터 상기 코발트(II) 염의 포화농도 까지이고, 상기 금속 질산염의 농도는 최종 용액 리터당 0.03 내지 2.5몰이고, 그리고 아세트산 암모늄의 농도는 최종 용액의 리터당 약0.06 내지 6.0몰이고; 그리고 (b) 상기 기판을 상기 용액과 접촉시켜서 상기 산화물 필름 코발트 전환 코팅을 형성하여 상기 기판에 내부식성 및 페인트 부착성을 부여하는 단계로 이루어지는 방법.The method of claim 1, wherein the substrate is aluminum or an aluminum alloy to form an oxide film cobalt conversion coating that exhibits corrosion resistance and paint adhesion on the substrate according to claim 1, the method comprising: (a) (II) salt, a metal nitrate salt, and ammonium acetate in the presence of a cobalt (II) salt, wherein the concentration of the cobalt From about 0.01 mole to a saturating concentration of the cobalt (II) salt, the concentration of the metal nitrate is from 0.03 to 2.5 moles per liter of final solution, and the concentration of ammonium acetate is from about 0.06 to 6.0 moles per liter of final solution; And (b) contacting the substrate with the solution to form the oxide film cobalt conversion coating to impart corrosion resistance and paint adhesion to the substrate. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코발트(III) 헥사아민 착염의 농도는 용액 리터당 0.04 내지 0.15 리터인 것을 특징으로 하는 방법.3. The process according to claim 1 or 2, wherein the concentration of the cobalt (III) hexaamine complex salt is from 0.04 to 0.15 liters per liter of solution. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코발트 전환 용액은 5.0 내지 9.0의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.3. The process according to claim 1 or 2, wherein the cobalt conversion solution has a pH of 5.0 to 9.0. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코발트 전환 용액은 20 내지 72℃(68 내지 160°F)의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The process according to any one of claims 1 to 5, wherein the cobalt conversion solution has a temperature of from 20 to 72 ° C (68 to 160 ° F). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판을 약3분 내지 60분의 시간 동안 상기 코발트 전환 용액과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 1 or 2, wherein the substrate is contacted with the cobalt conversion solution for a time of from about 3 minutes to about 60 minutes. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코발트(II) 염의 농도는 최종 용액 리터당 약0.04 내지 0.15몰이고, 상기 금속 질산염의 농도는 최종 용액 리터당 0.03 내지 0.2몰이고, 그리고 아세트산 암모늄의 농도는 최종 용액의 리터당 약0.15 내지 0.7몰인 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 1 or 2, wherein the concentration of the cobalt (II) salt is about 0.04 to 0.15 moles per liter of final solution, the concentration of metal nitrate is 0.03 to 0.2 moles per liter of final solution, RTI ID = 0.0 > 0.15 < / RTI > to 0.7 moles per liter of solution. 제7항에 있어서, 상기 코발트(II) 염은 20℃(68°F)의 물 1리터당 코발트(II)염 0.01몰의 최소 용해도를 갖는 코발트(II) 염인 것을 특징으로 하는 방법.8. The process of claim 7, wherein the cobalt (II) salt is a cobalt (II) salt having a minimum solubility of 0.01 mole of cobalt (II) salt per liter of water at 68 ° F (20 ° C). 제7항에 있어서, 상기 코발트(II) 염은 CoX2이고, 여기서 X는 Cl, Br, NO3, CN, SCN, 1/3PO4, 1/2SO4, C2H3O2또는 1/2CO3로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 7, wherein the cobalt (II) salt is CoX 2 , wherein X is selected from the group consisting of Cl, Br, NO 3 , CN, SCN, 1/3 PO 4 , 1/2 SO 4 , C 2 H 3 O 2, 2CO < 3 & gt ;. 제7항에 있어서, 상기 금속 질산염은 Mg(NO3)2ㆍ6H2O, Ca(NO3)2ㆍ6H2O, NaNO3, KNO3, 또는 LiNO3로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 7, wherein the metal nitrate is selected from the group consisting of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Ca (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NaNO 3 , KNO 3 or LiNO 3 Lt; / RTI > 제7항에 있어서, 상기 코발트 전환 용액은 하기 순서로 구성된 배스(bath)로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법; (a) 상기 코발트(II) 염을 용해시키고; (b) 그리고 나서, 상기 금속 질산염을 용해시키고; 그리고 (c) 그리고 나서, 아세트산 암모늄을 첨가한다.8. The method according to claim 7, wherein the cobalt conversion solution is made of a bath having the following order: (a) dissolving the cobalt (II) salt; (b) then dissolving said metal nitrate; And (c) ammonium acetate is then added. 제7항에 있어서, 용액중의 코발트(II) 이온을 코발트(III) 이온으로 산화시키기 위하여 산화제를 상기 코발트 전환 용액에 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7, wherein an oxidizing agent is added to the cobalt conversion solution to oxidize the cobalt (II) ions in the solution to cobalt (III) ions. 제12항에 있어서, 상기 산화제는 과산화 수소, H2O2인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 12, wherein the oxidizing agent is characterized in that hydrogen, the H 2 O 2 peroxide. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅된 기판을 황산니켈 NiSO4ㆍ6H2O 및 질산 마그네슘, Mg(NO3)2ㆍ6H2O로 구성되는 수용성 밀봉 용액과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, further comprising the step of bringing the coated substrate into contact with a water-soluble sealing solution composed of nickel sulfate, NiSO 4 .6H 2 O, magnesium nitrate and Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, ≪ / RTI > 제1항에 있어서, 상기 금속 기판은 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the metal substrate is aluminum or an aluminum alloy. 금속 기판상에 산화물 필름 코발트 전환 코팅을 생성하기 위한 수용성 화학 배스로, 상기 화학 배스는 필수적으로 (a) 코발트(II) 이온을 코발트(III) 이온으로 산화시키는 산화제의 존재하에서; (b) 코발트(II) 염; (c) 금속 질산염; 및 (d) 아세트산 암모늄을 반응시킴에 의해 제조되는 수용성 배스로 구성되고, (e) 상기에서, 상기 코발트(II) 염은 CoX2이고, 여기서 X는 Cl, Br, NO3, CN, SCN, 1/3PO4, 1/2SO4, C2H3O2또는 1/2CO3로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.An aqueous chemical bath for producing an oxide film cobalt conversion coating on a metal substrate, said chemical bath essentially comprising: (a) in the presence of an oxidizing agent for oxidizing cobalt (II) ions to cobalt (III) ions; (b) cobalt (II) salts; (c) a metal nitrate; Wherein the cobalt (II) salt is CoX 2 , wherein X is selected from the group consisting of Cl, Br, NO 3 , CN, SCN, 1 / 3PO 4, 1 / 2SO 4, is at least one selected from the group consisting of C 2 H 3 O 2, or 1 / 2CO 3. 제16항에 있어서, 상기 코발트(II) 염은 20℃(68°F)의 물 1리터당 코발트(II) 염리 0.01 몰의 최소 용해도를 갖는 코발트(II) 염인 것을 특징으로 하는 배스.17. The bass of claim 16, wherein the cobalt (II) salt is a cobalt (II) salt having a minimum solubility of 0.01 mole of cobalt (II) chloride per liter of water at 68 ° F (20 ° C). 제16항에 또는 제17항에 있어서, 상기 금속 질산염은 Mg(NO3)2ㆍ6H2O, Ca(NO3)2ㆍ6H2O, NaNO3, KNO3, 또는 LiNO3로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배스.18. The method of claim 16 or 17, wherein the metal nitrate is selected from the group consisting of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Ca (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NaNO 3 , KNO 3 , or LiNO 3 ≪ / RTI > 제16항에 또는 제17항에 있어서, 상기 코발트 전환 용액은 하기 순서로 구성된 배스에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 배스: (a) 상기 코발트(II) 염을 용해시키고; (b) 그리고 나서, 상기 금속 질산염을 용해시키고; 그리고 (c) 그리고 나서, 아세트산 암모늄을 첨가한다.18. A bath according to claim 16 or 17, characterized in that the cobalt conversion solution is prepared by a bath composed in the following order: (a) dissolving the cobalt (II) salt; (b) then dissolving said metal nitrate; And (c) ammonium acetate is then added. 제16항에 또는 제17항에 있어서, 상기 용액은 5.0 내지 9.0의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 배스.18. A bass according to claim 16 or 17, wherein the solution has a pH of 5.0 to 9.0. 제16항에 또는 제17항에 있어서, 상기 용액은 20-72℃(68-160°F)의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 배스.18. A bass according to claim 16 or claim 17, wherein the solution has a temperature of 20-72 [deg.] C (68-160 [deg.] F). 제16항에 또는 제17항에 있어서, 상기 코발트(II) 이온을 코발트(III) 이온으로 산화시키기 위하여 산화제가 상기 용액에 첨가되는 것을 특징으로 하는 배스.18. The bast of claim 16 or 17, wherein an oxidizing agent is added to the solution to oxidize the cobalt (II) ions to cobalt (III) ions. 제22항에 있어서, 상기 산화제는 과산화 수소, H2O2인 것을 특징으로 하는 배스.The bass of claim 22, wherein the oxidizing agent is hydrogen peroxide, H 2 O 2 . 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기판상에 코발트 전환 코팅을 생성하기 위한, 제16항 내지 제23항중 어느 한 항에 따른 화학적 배스의 사용방법.A method of using a chemical bath according to any one of claims 16 to 23 for producing a cobalt conversion coating on an aluminum or aluminum alloy substrate.
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