KR20040110097A - 마그네슘 합금용 내식성 크로메이트-무함유 화성 코팅물 - Google Patents

마그네슘 합금용 내식성 크로메이트-무함유 화성 코팅물 Download PDF

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Abstract

마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재 상에 형성된, 바나데이트 존재 또는 부재하의 크로메이트-무함유 포스페이트-플루오라이드 화성 코팅물은 유기 포스폰산들로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 부식 억제제를 포함한다. 포스폰산기는 기재의 마그네슘 금속과 반응하여 불용성 염을 형성한다.

Description

마그네슘 합금용 내식성 크로메이트-무함유 화성 코팅물 {Corrosion Resistant, Chromate-Free Conversion Coating for Magnesium Alloys}
본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘 합금으로부터 형성된 제품용의 바나데이트 존재 또는 부재하의 내식성 크로메이트-무함유 포스페이트-플루오라이드 화성 코팅물 및 코팅 공정에서 사용하기 위해 코팅 용액에 관한 것이다.
마그네슘 합금은 빛에 강하지만, 마그네슘의 반응성 특성으로 인해 부식에 매우 약하다. 마그네슘 합금은 모든 실제 응용에서 부식으로 보호되어 있다. 마그네슘 합금에 대해 통상적으로 사용되는 저비용의 내식 처리법은 디크로메이트계 화성 코팅물이다. 디크로메이트계 화성 코팅물은 우수한 부식 보호를 제공하지만, 이들은 다수의 직업적 노출 위험을 갖는 화합물 (6가 크로뮴)을 기재로 한다. 비-크로메이트 내식성 마그네슘 화성 코팅물이 산업적 요구를 충족시키기 위해 필요하다.
마그네슘 또는 마그네슘 합금 제품을 보호하기 위한 또 다른 처리법은 조에스텐 (Joesten)에게 허여된 미국 특허 제5,683,522호에 개시되어 있으며, 이는 본원에 참고문헌으로 인용되어 있다. 이러한 처리법에서는, 인산마그네슘 및 불화마그네슘의 페인트 부착성 및 내식성 코팅물을 마그네슘 합금으로부터 형성된 제품에 도포한다. 코팅물의 도포 방법은 마그네슘 합금 제품을 포스페이트 및 플루오라이드 이온을 함유하는 용액에 함침시키는 것을 포함한다. 이러한 처리법은 배리어 필름 및 매우 우수한 페인트 부착성을 제공하지만, 부식을 억제하기 위한 전기화학적 활성 성분을 포함하지는 않는다. 2002년 2월 11일에 출원되고 본원에 참고문헌으로 인용되어 있는 공계류중인 특허원 제10/073,688호에는 마그네슘에 대한 개선된 포스페이트-플루오라이드 내식성 코팅물 및 이의 도포 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 마그네슘 및 마그네슘 합금 제품에 대한 개선된 크로메이트-무함유 내식성 화성 코팅물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 크로메이트-무함유 내식성 코팅물을 형성하기 위한 코팅 용액을 제공하는 것이다.
상기한 목적은 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재 상에 형성된, 바나데이트 존재 또는 부재하의 크로메이트-무함유 포스페이트-플루오라이드 화성 코팅물은 유기 포스폰산들로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 부식 억제제를 포함한다. 포스폰산기는 기재의 마그네슘 금속과 반응하여 불용성 염을 형성한다. 본 발명에 따른 부식 억제제로서 사용되는 바람직한 유기 포스폰산은 직쇄 또는 분지쇄 아미노 알킬 포스폰산, 직쇄 또는 분지쇄 알킬 포스폰산, 및 트리포스폰산, 특히 니트릴로트리스 (메틸렌) 트리포스폰산 (NTMP)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 부식 억제제가 아미노 알킬 포스폰산을 포함하는 경우에, 아민기는 코팅 용액 중의 바나데이트 이온과 반응하여 화성 코팅물로의 바나데이트 혼입을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 마그네슘-마그네슘 합금 화성 코팅물, 및 이에 수반되는 목적 및 이점에 대한 세부 사항은 하기 상세한 설명에 기재되어 있다.
본 발명에 따라서, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재 상에 크로메이트-무함유 내식성 코팅물을 형성하기 위한 용액은 포스페이트 및 플루오라이드 이온, 및 유기 포스폰산들로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 부식 억제제를 함유하는 용액을 포함한다.
본 발명의 용액은 임의로 바나데이트 음이온을 포함할 수 있다. 활성 부식 억제제는 직쇄 또는 분지쇄 아미노-알킬 포스폰산, 직쇄 또는 분지쇄 알킬 포스폰산, 트리포스폰산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특히 유용한 트리포스폰산은 니트릴로트리스 (메틸렌) 트리포스폰산 (NTMP)을 포함한다.
상기한 바와 같이, 크로메이트-무함유 용액은 포스페이트 및 플루오라이드 이온을 포함한다. 포스페이트 및 플루오라이드 이온은 각각 약 1 g/ℓ 내지 50 g/ℓ 및 1 g/ℓ 내지 10 g/ℓ, 바람직하게는 각각 10 g/ℓ 내지 25 g/ℓ 및 3 g/ℓ 내지 5 g/ℓ의 양으로 존재한다. 본 발명에 있어서 용액의 pH를 조정하는 것은 중요하며, 이는 용액 중의 포스페이트 이온 및 플루오라이드 이온의 양에 의해 달성된다. 용액의 pH는 바람직하게는 5 내지 7의 범위이다. 적당한 pH를 갖는 용액을형성하는데 사용되는 특정 포스페이트 및 플루오라이드 화합물은 2002년 2월 11일에 출원된 공계류중인 특허원 제10/073,688호에 상세하게 개시되어 있으며, 이러한 공계류중인 특허원 및 이에 언급된 문헌은 본원에 참고문헌으로 인용되어 있다.
본 발명에 따르면, 부식 억제제는 용액 중에 약 1 ppm 내지 1 중량％, 바람직하게는 10 ppm 내지 0.5 중량％의 양으로 존재한다. 부식 억제제는 유기 포스폰산 형태이다. 바람직한 유기 포스폰산은 직쇄 및 분지쇄 아미노-알킬 포스폰산, 직쇄 또는 분지쇄 알킬 포스폰산 및 트리포스폰산을 포함한다. 특히 유용한 트리포스폰산은 니트릴로트리스 (메틸렌) 트리포스폰산 (NTMP)이다.
본 발명에 따르면, 상기 용액은 임의로 바나데이트 음이온을 포함할 수 있다. 나트륨 바나데이트는 본 발명의 용액에 대한 바나데이트 이온의 적합한 공급원이다. 본 발명에 따르면, 바나데이트 이온은 약 1.0 g/ℓ 내지 5.0 g/ℓ의 양으로 존재한다. 본 발명에 이르러, 바나데이트 음이온은 아미노 알킬 포스폰산의 아민기와 상호작용하여, 바나데이트의 화성 코팅물로의 혼입을 증가시키고, 이에 의해 코팅 성능을 개선시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 부식 억제제의 포스폰산기는 마그네슘 금속 기재와 반응하여, 부식 성능을 개선시키는 불용성을 염을 형성한다.
바람직한 크로메이트-무함유 용액은 포스페이트 이온을 10 내지 25 g/ℓ의 양으로, 플루오라이드 이온을 3 g/ℓ 내지 5 g/ℓ의 양으로, 바나데이트 음이온을 1 g/ℓ 내지 5 g/ℓ의 양으로, 및 부식 억제제를 10 ppm 내지 0.5 중량％의 양으로 포함한다.
본 발명에 따른 화성 코팅물을 갖는 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재는 주로 인산마그네슘 및 불화마그네슘을 포함한다. 아미노 알킬 포스폰산은 화성 코팅물의 일부로서 불용성 마그네슘 염을 형성할 것으로 간주된다. 이러한 성분은, 바나듐이 또한 부식 억제제로서 사용되는 경우에, 바나듐과 화성 코팅물과의 상호작용을 증가시키고, 따라서 코팅물 중의 바나듐 함량이 증가될 것이다.
본 발명은 본원에 개시되고 제시되어 있는 예시에 한정되지 않으며, 이러한 예시는 단지 본 발명을 실시하는 가장 바람직한 양태의 실례이고, 실시의 요소 및 세목의 형태, 크기 및 배열의 변형을 허용하는 것으로 간주된다. 본 발명은 오히려 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같은 그의 범주 및 범위 내의 모든 상기한 변형을 포함하고자 한다.
본 발명에 따르면, 포스페이트 및 플루오라이드 이온, 및 유기 포스폰산들로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 부식 억제제를 함유하는 용액을 사용하여, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재 상에 개선된 크로메이트-무함유 내식성 코팅물을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 포스페이트 이온 및 플루오라이드 이온을 함유하는 용액; 및
    유기 포스폰산들로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 부식 억제제
    를 포함하는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금으로부터 형성된 제품 상에 크로메이트-무함유 내식성 코팅물을 형성하기 위한 용액.
  2. 제1항에 있어서, 유기 포스폰산이 직쇄 아미노-알킬 포스폰산, 분지쇄 아미노-알킬 포스폰산, 직쇄 알킬 포스폰산, 분지쇄 알킬 포스폰산, 트리포스폰산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 용액.
  3. 제2항에 있어서, 트리포스폰산이 니트릴로트리스 (메틸렌) 트리포스폰산 (NTMP)을 포함하는 것인 용액.
  4. 제1항에 있어서, 바나데이트를 포함하는 용액.
  5. 제1항에 있어서, 부식 억제제를 1 ppm 내지 1 중량％, 바람직하게는 10 ppm 내지 0.5 중량％의 양으로 포함하는 용액.
  6. 제5항에 있어서, 포스페이트 이온이 1 g/ℓ 내지 50 g/ℓ, 바람직하게는 10g/ℓ 내지 25 g/ℓ의 양으로 존재하고, 플루오라이드 이온이 1 g/ℓ 내지 10 g/ℓ, 바람직하게는 3 g/ℓ 내지 5 g/ℓ의 양으로 존재하는 것인 용액.
  7. 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재를 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 용액으로 처리하는 것을 포함하며, 여기서 포스폰산기가 마그네슘 금속과 반응하여 불용성 염을 형성하는, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재 상에 내식성 크로메이트-무함유 코팅물을 제조하는 방법.
  8. 제7항의 방법에 따라 제조된 내식성 코팅물을 갖는 마그네슘 또는 마그네슘 합금 기재를 포함하는 물품.
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