KR20140097466A - 아연 또는 아연­합금 코팅된 기판을 위한 건식­정위치 내식성 코팅 - Google Patents

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윌리엄 디. 크립스
데오도르 자로스즈
마이크 세라피니
윌리엄 카피자노
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에코-그린 코팅스 엘엘씨
윌리엄 카피자노
마이크 세라피니
윌리엄 디. 크립스
데오도르 자로스즈
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Abstract

내식성 금속 성분을 제조하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물, 및 크롬(III) 또는 크롬(IV) 화합물인 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계; 별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 혼합된 수용액을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계; 선택적으로, 코팅 혼합물을 형성하기 위해서 상기 혼합된 수용액과 적어도 하나의 아크릴계 수지를 조합하는 단계; 및 금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 대해서 상기 코팅 혼합물을 도포하는 단계를 포함하고, 상기 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 상기 코팅이 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공한다.

Description

아연 또는 아연­합금 코팅된 기판을 위한 건식­정위치 내식성 코팅{DRY­IN­PLACE CORROSION­RESISTANT COATING FOR ZINC OR ZINC­ALLOY COATED SUBSTRATES}
본원 발명은, 금속 및 코팅된 금속에 대한 연속적인 염수 분무(salt spray) 테스트에 관한 미국 재료 시험 협회(American Society of Testing and Materials International) ASTM B117-11(이하에서, ASTM B117)를 충족하는, 아연 또는 아연­합금 코팅된 기판을 위한 내식성 코팅을 제조하기 위한 프로세스에 관한 것이다. 2011년 8월에 최종 보정된 ASTM B117 표준은 본 명세서에 참조로 합체된다.
보호되지 않았을 때 대부분의 환경에서 스틸이 녹슨다는 것이 잘 알려져 있다. 아연의 얇은 코팅을 스틸에 도포하는 것은 스틸을 부식으로부터 보호하기 위한 효과적이고 경제적인 방식이다. 철, 스틸 또는 알루미늄의 금속 기판을 아연도금(galvanizing)하는 가장 일반적인 형태는 용융-침지(hot-dip) 아연도금이고, 그러한 용융-침지 아연도금에서 두꺼운 강건한(robust) 층이 금속 기판의 표면 상으로 침착된다(deposited). 금속 기판이 약 850 ℉(460 ℃) 온도의 용융 아연의 배쓰(bath; 욕) 내로 침지되어, 금속 기판 상에 야금학적으로 결합된 아연 코팅을 형성한다. 결과적인 코팅된 금속 기판이 코팅되지 않은 금속 기판과 상당히 동일한 방식으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 스틸 스트립의 코일들이 연속적인 라인에서 용융-침지 아연도금될 수 있고, 분당 600 피트까지의 속도로 용융된 아연 배쓰 내에서 스틸 스트립이 침지될 수 있을 것이다. 특정된 코팅 두께가 공기 "나이프(knife)"에 의해서 제어되고, 상기 공기 나이프는 스틸이 용융 아연 배쓰를 빠져나갈 때 스틸 상에 침착된 과다 코팅을 제거한다. 아연도금된 스틸은, 아연의 내식성과 조합된 스틸의 강도가 요구되는 용도들에서 이용된다. 연속적인 아연도금 프로세스는, 두께, 외관, 및 합금 조성이 상이한 많은 수의 상이한 코팅을 도포할 수 있다. "아연도금된"이라는 용어는 일차적인 성분(component)이 아연인 표준적인 연속적 코팅을 지칭한다. 아연 코팅의 형성을 보장하는 스틸 표면 상의 얇은, 방청(inhibiting) 철-알루미늄 층을 형성하기 위해서, 약 0.2% 알루미늄이 아연도금 배쓰로 부가될 수 있을 것이다. 마감된 아연 또는 아연-합금 코팅이 양호한 성형성(formability) 및 내식성을 가지고, 우수한 희생 방식(sacrificial protection)을 제공한다. 일부 용도에서, 이하에서 설명하는 바와 같이, 아연 또는 아연-합금 코팅이 금속 기판의 어닐링과 함께 적용된다. 이러한 제품은 종종 갈바닐된(galvannealed) 것으로 지칭된다.
금속 기판을 아연도금하기 위한 다른 프로세스에는, 전기아연도금으로 달리 공지된 전기침착 아연도금, 열 확산 아연도금, 및 갈바닐링이 포함된다. 전기아연도금은 스틸 기판을 아연 양극을 가지는 아연 및 염분(saline) 용액 내에 침지시키는 것을 포함하고, 상기 스틸 기판이 전도체로서 작용한다. 전기가 회로를 통과할 때, 아연 코팅이 스틸 기판의 표면 상으로 침착된다. 열 확산 아연도금에서, 금속 기판이 아연 분말 및 가속제 화학물질, 일반적으로 모래의 혼합물과 함께 텀블링되고(tumbled), 그리고 아연의 융점 약간 아래까지 가열된다. 갈바닐된 금속 기판은 특별한 스틸 시트를 생산하기 위한 아연도금 및 어닐링의 조합된 프로세스로부터 초래된다. 갈바닐을 형성하기 위해서, 스틸에 용융-침지 아연도금 프로세스를 가하여 매우 미세한 회색의 매트(grayish matte) 마감을 가지는 아연-코닝된 스틸을 형성한다. 이어서, 코팅된 스틸이 재결정 온도 이상으로 가열되고, 소정 기간 동안 적절한 온도에서 유지되고, 이어서 냉각된다. 가열 및 냉각은 강도 및 연성과 같은 스틸의 성질을 변경한다. 갈바닐의 아연 코팅은 성형될 때, 스탬핑될 때, 그리고 벤딩될 때 박리(flake off)되지 않는다. 또한, 매우 미세한 매트 마감이 프라이머(primer)로서 작용하여, 녹을 방지하면서도, 페인트가 보다 용이하게 부착될 수 있게 한다. 이러한 성질로 인해서, 갈바닐이 자동차, 신호(signage) 및 전기 장비 산업에서 널리 선택되고 있다.
아연 코팅은, 하부 스틸에 대한 음극 방식(cathodic protection)뿐만 아니라 물리적 장벽을 제공함으로써, 스틸을 보호한다. 아연도금된 코팅이 스틸을 보호하는 주요 메커니즘은, 수분이 스틸과 접촉하지 않게 하는 불투과성 장벽을 제공하는 것에 의한 것이다. 수분(필수적인 전해질)이 없는 상태에서, 부식이 일어나지 않는다. 예를 들어 컷팅, 스크래칭, 또는 마모에 의해서 베이스 스틸이 노출될 때, 노출된 스틸에 인접한 아연 코팅의 희생적인 부식에 의해서 노출된 스틸이 여전히 보호된다. 이는, 아연이 갈바닉 시리즈(galvanic series)에서 스틸 보다 더 큰 전기음성도(보다 반응적이다)를 가지기 때문이고, 그에 따라 스틸에 앞선 아연 산화가 유도되기 때문이다. 희생 양극으로서 작용하는 아연은 페인트, 에나멜, 분말 코팅 및 다른 부식 보호 방법이 가지지 않는 장점이다. 그러나, 아연은 반응성 금속이고 그리고 시간이 경과함에 따라 서서히 지속적으로 부식될 것이고, 결과적으로 그 보호 품질을 상실하게 될 것이다. 또한, 많은 용도에서, 금속 기판이 아연도금된 후에, 금속 기판이, 일반적으로 냉각-압연(cold-rolling)에 의해서, 그러나 또한 열간-압연, 컷팅, 또는 마모에 의해서 희망 치수로 감소되어, 아연-코팅의 두께를 감소시키고 그에 따라 아연-코팅에 의해서 제공되는 내식성의 효과를 감소시킨다. 이러한 이유로, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 코팅된 금속 기판이 환원된 후에도, 아연 또는 아연-합금 코팅된 기판에 대한 향상된 부식 보호를 제공하는 내식성 코팅이 요구되고 있다.
여기에서 설명된 프로세스가, 용융-침지 프로세스에 의해서 아연으로 코팅되고, 코팅을 아연-철 합금으로 변환시키고, 그리고 후속하여 어닐링되는 스틸인, 아연도금된 스틸뿐만 아니라 아연도금된 탄소 스틸(탄소 강)에도 적용될 수 있을 것이다. 이러한 합금으로의 변환은 번쩍이지 않는(non-spangle) 매트 마감을 초래하고, 그러한 마감은 시트를 제조 후 페인팅에 적합하게 만든다. 부가적으로, 본 프로세스는, 탄소 스틸 시트가 연속적인 용융-침지 프로세스에 의해서 알루미늄-아연 합금으로 코팅되는, 상표명 갈바륨(galvalume®) 프로세스가 적용된 스틸에 대해서 적용될 수 있을 것이다. 공칭(nominal) 코팅 조성은 약 55% 알루미늄 및 45% 아연이고, 선택적으로 실리콘(적어도, 스틸 기판에 대한 코팅 부착을 개선하기 위해서 부가된다)이 약간 부가된다. 이러한 프로세스는, galvalume® 코팅을 포함하여, 임의 형태의 아연도금된 금속 기판에 대해서 적용될 수 있을 것이다.
스틸을 보호할 수 있는 아연 코팅의 능력은 아연의 부식 속도(corrosion rate)에 의존한다. 신선하게(freshly) 노출된 아연도금된 스틸이 주변 대기와 반응하여 일련의 아연 부식 생성물(예를 들어, "백색 녹" 또는 "적색 녹")을 형성한다. 공기 중에서, 새롭게 노출된 아연이 산소와 반응하여 매우 얇은 아연 옥사이드 층을 형성한다. 수분이 존재할 때, 아연이 물과 반응하여 아연 하이드록사이드(hydroxide)의 형성을 초래한다. 대기에 대한 노출을 이용하여 형성하기 위한 일반적인 부식 생성물은, 아연 하이드록사이드이 공기 중의 이산화탄소와 반응함에 따른, 아연 카보네이트(carbonate)이다.
이러한 아연 부식 생성물은 많은 유해한 효과를 유발할 것이다. 예를 들어, 아연 옥사이드는 페인트가 금속에 부착하는 것을 방해할 뿐만 아니라 임의의 아연도금된 코팅의 외관을 흉하게 만드는 금속의 추가적인 부식을 가속한다. 순수한 물은 본질적으로 용해된 광물을 포함하지 않고 그리고 아연은 순수한 물과 신속하게 반응하여 아연 하이드록사이드, 부피가 큰(bulky) 백색의 그리고 비교적 불안정한 아연 옥사이드를 형성한다. 특히 산소-고갈 분위기에서, 신선하게 아연도금된 스틸이 순수한 물(예를 들어, 비, 이슬 또는 응축수, 등)에 노출되는 곳에서, 물이 아연과 계속적으로 반응하고 그리고 코팅을 점진적으로 소비한다. 그에 따라, 기하급수적으로 향상된 내식성뿐만 아니라 예비-페인트(pre-paint)에 대한 향상된 부착성을 가지는 아연 또는 아연-합금 내식성 금속 성분을 제조하기 위한 프로세스가 요구되고 있다.
일부 상업적으로 이용가능한 조성물이 아연도금된 금속 기판을 부동태화(passivate)할 수 있는 능력을 가지고, 아연 부식 생성물의 형성을 감소시킨다. 일반적으로, 이러한 부동태화제는, 침지을 통해서 전형적으로 도포되는, 다이크로메이트(dichromate) 또는 크론산염 조성을 이용한다. 이러한 상업적으로 이용가능한 제품의 대부분은 부식에 대한 제한된 보호를 제공한다. 미처리된 표면은, ASTM 규격 A1003/A1004에 따른 중성 염수 분무에 대한 0.5 시간의 노출 후에, 부식의 징후를 보일 것이고, 침지 공정에 의해서 생산된 얇은 크로메이트 필름은 염수 분무 분위기에 대한 12 내지 75 시간의 노출 후에 부식의 징후를 일반적으로 나타낼 것이다. 염수 분무 분위기에 대한 75 시간의 노출을 초과하는 내식성을 제공하는 내식성 코팅이 요구되고 있다.
용융-침지 코팅 프로세스는 많은 유해한 부산물을 생성한다. 예를 들어, 분무 코팅 또는 침지 코팅을 통해서, 아연-포스페이트(phosphate) 코팅이 아연도금된 금속 기판에 도포될 때, 임의의 과다 코팅 조성물을 제거하기 위해서 반드시 린스 단계를 거쳐야 한다. 이어서, 아연-포스페이팅 린스 용수(zinc-phosphating rinse water)를 반드시 처리하여 임의의 유해한 성분을 제거하여야 한다. 결과물은 유해 성분이 많은 슬러지이며, 그러한 슬러지는 환경보호청(EPA)에 의해서 규정된 가이드라인에 따라서 유해 폐기물로서 폐기되어야 한다. 슬러지가 또한 침지 탱크 내에서 형성되고, 그러한 슬러지는 EPA 가이드라인에 따라서 제거되고 폐기되어야 한다. 또한, 침지 탱크 자체가 유한한 수명을 가지게 되고 그리고 또한 EPA 가이드라인에 따라서 폐기되어야 한다. 유해 폐기물의 폐기는 매우 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요된다. 그에 따라, 노동집약적이고 고가의 폐기를 필요로 하는 유해한 폐기 부산물을 생성하지 않는, 아연도금된 금속 기판을 위한 코팅이 현재 요구되고 있다.
여기에서 개시된 내식성 코팅은, 아연 또는 아연-합금 표면 코팅을 가지는 금속 기판에 대한 보호가 1,000 시간을 초과할 수 있고, 그리고 아연 또는 아연-합금 코팅을 가지는 냉간-환원된 금속 기판에 대해서 144시간을 초과할 수 있는, 염수 분무 분위기에 대한 향상된 내식성을 제공한다. 또한, 여기에서 개시된 내식성 코팅은 건식-정위치 도포를 제공하여, 유해 폐기물 폐기를 위한 요건을 필요로 하지 않게 한다.
내식성 금속 성분을 제조하기 위한 프로세스가 여기에서 개시되고, 상기 프로세스는: 제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계; 별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 혼합된 수용액을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계; 코팅 혼합물을 형성하기 위해서, 상기 혼합된 수용액을 적어도 하나의 아크릴계 수지(acrylic resin)와 조합하는 단계; 및 금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 대해서 상기 코팅 혼합물을 도포하는 단계를 포함하고, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면이 0.04 oz/ ft2(12.2g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 상기 코팅이 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공한다.
또한, 내식성 금속 성분을 제조하기 위한 프로세스가 개시되고, 상기 프로세스는: 제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계; 별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 코팅 혼합물을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계; 및 금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 대해서 상기 코팅 혼합물을 도포하는 단계를 포함하고, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면이 0.04 oz/ ft2(12.2g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 상기 코팅이 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공한다.
아연 또는 아연-합금 표면이 아연, 아연 합금, 아연-알루미늄 합금, 아연-염분 용액, 열-처리된 아연-합금 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있을 것이다. 코팅 혼합물이 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면과 반응하여, 아연 또는 아연-합금 표면과 화학 결합을 형성할 수 있다. 크롬 화합물이 3가 크롬 화합물(예를 들어, 크롬(III))을 포함할 수 있을 것이다. 3가 크롬 화합물은 크롬 클로라이드 하이드레이트, 크롬(III) 칼륨 설페이트, 크롬 하이드록사이드, 크롬(III) 플루오라이드(fluoride), 크롬(III) 설페이트, 크롬(III) 설파이드, 크롬(III) 옥사이드, 크롬(III) 2 - 에틸헥사노에이트, 크롬(III) 나이트라이드(nitride), 크롬 트리카르보닐 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있을 것이다. 또한, 크롬 화합물은 6가 크롬 화합물(즉, 크롬(VI))을 포함할 수 있을 것이다. 6가 크롬 화합물은 크롬(VI) 할라이드(halide), 헥사플루오라이드, 크로밀 클로라이드, 나트륨 크로메이트, 크롬(VI) 퍼옥사이드, 나트륨 크로메이트, 크롬(VI) 옥사이드, 다이크로메이트, 칼륨 크로메이트, 칼슘 크로메이트, 바륨 크로메이트, 크롬(VI) 옥사이드 퍼옥사이드, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있을 것이다.
내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 프로세스가 또한 개시되고, 상기 프로세스는: 제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계; 별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 혼합된 수용액을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계; 및 금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판으로 도포하기 위한 내식성 금속 성분 코팅 혼합물을 형성하기 위해서, 상기 혼합된 수용액을 적어도 하나의 아크릴계 수지와 조합하는 단계를 포함하고, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 상기 코팅이 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공한다. 다른 실시예에서, 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액이 조합되어 코팅 혼합물을 형성할 수 있을 것이고, 상기 코팅 혼합물이 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판으로 도포되어 상기 금속 기판 상에 코팅을 형성할 수 있을 것이고, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 상기 코팅이 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공한다.
상기 코팅 혼합물이 여러 가지 방식으로, 예를 들어, 코팅 혼합물을 금속 성분 표면 상으로 압연함으로써, 코팅 혼합물을 금속 성분 표면 상으로 분무함으로써, 또는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판의 적어도 일부를 코팅 혼합물의 배쓰 내로 담금으로써(submersing) 도포될 수 있을 것이다.
도 1은 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 건식-정위치 도포를 제공하기 위한 장치, 및 추가적인 반응적 프로세스를 위한 가열 장치의 측면도이다.
도 2는 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된 용융-침지 아연도금된(HDG) G-60 비-화학적 처리된("NCT") 패널의 사진이다.
도 3은 1008 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 크롬(VI)을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅된, 갈바닐된 패널의 사진이다.
도 4는 96 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된 코팅되지 않은 갈바닐된 패널의 사진이다.
도 5는 1512 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 크롬(VI)을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅된, 갈바닐된 패널의 사진이다.
도 6은 144 시간까지 염수 분무에 노출된 HDG G-40 NCT 금속 기판 패널의 사진이다.
도 7은 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(III)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 15% 내지 23%만큼 냉간-환원되고, 그리고 144 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된 금속 기판 패널의 사진이다.
도 8a는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(VI) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된 금속 기판 패널의 사진이다.
도 8b는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(VI)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된 금속 기판 패널의 사진이다.
도 9a는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(VI)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 마감된 성형 스터드(stud)의 평면도 방향의 사진이다.
도 9b는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(VI)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 마감된 성형 스터드의 저면도 방향의 사진이다.
도 10은 120 시간까지 염수 분무에 노출된, 코팅되지 않은 HDG G-40 NCT 마감된 성형 스터드의 사진이다.
도 11a는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(III)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 마감된 성형 스터드의 평면도 방향의 사진이다.
도 11b는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(III) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 마감된 성형 스터드의 저면도 방향의 사진이다.
도 12a는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(VI)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 마감된 성형 스터드의 평면도 방향의 사진이다.
도 12b는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 크롬(VI)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 분무 분위기에 노출된, 마감된 성형 스터드의 저면도 방향의 사진이다.
도 13은 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅과 아연 또는 아연-합금 코팅된 금속 기판 표면 사이의 상호작용의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도시한다.
도 14는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 용액으로 코팅되고, 발수성(water-repellent) 성질을 가지는 금속 기판의 사진이다.
아연 또는 아연-합금 코팅된 기판을 위한 내식성 코팅을 만들기 위한, 그리고, 내식성 금속 성분을 만들기 위한 프로세스가 여기에서 개시된다. 또한, 화학적 내성을 제공하는 내식성 코팅을 가지는 내식성 금속 성분이 개시된다.
도 2 내지 12를 참조하면, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 코팅되지 않은 금속 기판, 및 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 크롬(VI) 또는 크롬(III) 화합물을 포함하는 금속 기판을 ASTM B117의 요건을 충족시키는 염분 안개(fog) 분위기에 노출시켰다. 내식성 금속 성분 코팅을 만들기 위한 프로세스는 제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계; 별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 혼합된 수용액 코팅 혼합물을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계; 및 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 아연 또는 아연-합금 코팅 중량에서 ASTM B117 표준에 따른 적어도 150 시간 동안의 화학적 내식성을 제공하는 내식성 코팅 혼합물을 가지는 금속 기판을 제공하기 위해서, 아연 또는 아연-합금 표면으로 금속 기판을 도포하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물이 칼륨 실리케이트 화합물을 포함할 수 있을 것이다. 추가적인 실시예에서, 제1 용액 및 제2 용액의 조합을 포함하는 혼합된 수용액이 적어도 하나의 아크릴계 수지와 조합되어, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판으로 도포되는 코팅 혼합물을 형성할 수 있을 것이다.
당업자는, 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 아연 또는 아연-합금 코팅 중량을 가지는 금속 기판에서 ASTM B117 표준에 따른 적어도 150 시간 동안의 화학적 내식성을 제공하는 내식성 코팅 혼합물이, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면의 코팅 중량 및 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면에 도포된 내식성 코팅의 코팅 중량에 의존하여 달라지는 기간 동안 내식성을 제공할 것임을 이해할 것이다. 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 코팅 중량을 가지는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에서 ASTM B117 표준에 따른 적어도 150 시간 동안의 화학적 내식성의 계량치(metric)는, 여기에서 개시된 내식성 코팅의 유효성을 제공하는 척도(benchmark)이고 금속 기판 상의 특정한 아연 또는 아연-합금 코팅 중량에 대한 제한은 아니다. 예를 들어, 본 프로세스는, 금속 기판이 0.02 oz/ ft2(6.10g/m2)의 코팅 중량을 가지는 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 상태에서 ASTM B117 표준에 따라 적어도 75 시간 동안 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 대한 화학적 내성을 제공하는 내식성 코팅 혼합물을 포함한다.
ASTM B117 표준은 널리 이용되는 표준화된 염수 분무 분위기 캐비넷 테스트이다. 그러한 염수 분무 테스트는, 95 ℉(35 ℃)의 상승된 온도에서, 12 ml/hr의 염수 분무 안개에 노출된 코팅된 그리고 코팅되지 않은 재료의 상대적인 내식성, 또는 화학적 내성을 평가하기 위해서 이용된다. ASTM B117 표준은, 시편이 폐쇄된 염수 분무 캐비넷 또는 챔버 내에 배치되고 그리고 중성(pH 6.5-7.2) 염수 용액의 연속적인 간접 분무에 노출되는 것을 구체적으로 기재하고 있다. 그러한 기후는 염수 분무 테스트 기간 전체를 통해서 일정하게 유지될 수 있을 것이다. 염수 분무 테스트에서 사용된 물은 타입 VI 시약 물을 위한 ASTM D1193 규격에 따른 것이다. 염분, 일반적으로 염화나트륨을 물에 첨가하여, 5% 염분 용액을 포함하는 용액을 획득한다. ASTM B117에 따라서, 염수 분무 챔버 내의 시편의 디폴트 위치는, 하나의 시편으로부터의 응축물이 다른 시편 상으로 낙하되지 않도록 배치된, 수직으로부터 15-30 도의 각도이다.
또한, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 프로세스가 개시되고, 상기 프로세스는: 제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계; 별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 및 금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판으로 도포하기 위한 내식성 금속 성분 코팅 혼합물을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계를 포함하고, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 상기 코팅은 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공한다. 일부 실시예에서, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 프로세스가 혼합된 수용액을 형성하기 위해서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 조합하는 단계; 및 내식성 금속 성분 코팅 혼합물을 형성하기 위해서 상기 혼합된 수용액을 적어도 하나의 아크릴계 수지와 조합하는 단계를 포함할 수 있을 것이다.
금속 기판의 아연 또는 아연-합금 코팅이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서, ASTM B117 표준에 따라서 150 시간 초과 동안 화학적 내식성을 가지는 내식성 코팅을 가지는 금속 성분을 제공하기 위해서, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판으로 내식성 코팅을 도포하는 단계를 포함하는 내식성 금속 성분 제조를 위한 프로세스가 추가적으로 개시되고, 상기 내식성 코팅은 혼합된 수용액을 포함하고, 상기 혼합된 수용액은 제1 용액 및 제2 용액을 포함하고, 상기 제1 용액은 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 포함하고, 상기 제2 용액이 적어도 하나의 실리케이트 화합물 및 물을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 내식성 코팅이 적어도 하나의 아크릴계 수지를 더 포함할 수 있을 것이다.
또한, 내식성 금속 성분이 개시되고, 상기 내식성 금속 성분은 아연 또는 아연-합금 코팅을 가지는 금속 성분; 및 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 코팅이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 ASTM B117 표준에 따라 150 시간 초과 동안 화학적 내식성을 제공하는 내식성 코팅을 포함하고, 상기 내식성 코팅이 제1 용액 및 제2 용액을 포함하고, 상기 제1 용액은 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 포함하고; 그리고 상기 제2 용액이 적어도 하나의 실리케이트 화합물 및 물을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 내식성 코팅이 적어도 하나의 아크릴계 수지를 더 포함할 수 있을 것이다.
상기 제1 용액이 4 중량% 내지 27 중량%의 물, 5 중량% 내지 27 중량%의 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물; 및 5 중량% 내지 27 중량%의 크롬 화합물을 포함할 수 있을 것이다. 내식성 금속 성분 코팅이 20 중량% 내지 95 중량%의 제1 용액; 5 중량% 내지 12 중량%의 제2 용액; 5 중량% 내지 30 중량%의 아크릴계 수지; 및 5 중량% 내지 50 중량%의 물을 포함할 수 있을 것이다. 본원 개시 내용에서 사용된 바와 같이, 2개의 종료 지점들 사이로서 구체화된 범위는 구체화된 종료점을 포함한다.
제1 용액이 제2 용액과 조합되어 혼합된 수용액을 형성할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 혼합된 수용액이 적어도 하나의 아크릴계 수지와 조합될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 혼합된 수용액이 아크릴계 수지를 포함하지 않을 수 있을 것이다. 적어도 하나의 아크릴계 수지가 3.5 이하의 pH 값을 가질 수 있을 것이다. 반면에, 내식성 금속 성분 코팅 혼합물이 2.5 이하의 pH 값을 가질 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 코팅 혼합물이, 1.0 내지 2.5(1.0 및 2.5를 포함)의 pH 값을 가질 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 부분적으로, 용액의 응결(curdling) 또는 분리를 방지하기 위해서 아크릴계 수지가 수용액 내로 혼합될 수 있을 것이고, 아크릴계 수지의 제1 부분(part)을 수용액 내로 첨가하고 그리고 수용액 내로의 아크릴계 수지의 혼합을 완료한다. 아크릴계 수지의 제1 부분을 가지는 수용액은, 아크릴계 수지의 제2 부분이 수용액 내로 혼합되기에 앞서서, 소정 기간 동안, 예를 들어 20 분동안 혼합될 수 있을 것이다. 이러한 프로세스는 모든 희망하는 양의 아크릴계 수지가 수용액 내로 혼합될 때까지 반복될 수 있을 것이다. 또한, 모든 희망하는 양의 아크릴계 수지가 수용액 내로 혼합된 후에, 용액이 균일한 농도를 가질 수 있도록 그리고 용액의 운반을 보다 쉽게 하도록, 그 용액이 추가적인 기간 동안 혼합될 수 있을 것이다.
내식성 금속 성분 코팅이 적어도 하나의 크롬 화합물을 포함할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 크롬 화합물이 3가 크롬 화합물을 포함할 수 있을 것이다. 3가 크롬 화합물이 크롬 클로라이드 하이드레이트, 크롬(III) 칼륨 설페이트, 크롬 하이드록사이드, 크롬(III) 풀루오라이드, 크롬(III) 설페이트, 크롬(III) 설파이드, 크롬(III) 옥사이드, 크롬(III) 2 - 에틸헥사노에이트, 크롬(III) 나이트라이드, 크롬 트리카르보닐 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 크롬 화합물이 6가 크롬 화합물을 포함할 수 있을 것이다. 6가 크롬 화합물이 크롬(VI) 할라이드, 헥사플루오라이드, 크로밀 클로라이드, 나트륨 크로메이트, 크롬(VI) 퍼옥사이드, 나트륨 크로메이트, 크롬(VI) 옥사이드, 다이크로메이트, 칼륨 크로메이트, 칼슘 크로메이트, 바륨 크로메이트, 크롬(VI) 옥사이드 퍼옥사이드, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있을 것이다.
내식성 금속 성분 코팅이 수 많은 프로세스로 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 성분에 대해서 도포될 수 있을 것이다. 코팅이 침지을 통해서 도포될 수 있을 것이고, 그에 따라 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 성분이 여기에서 개시된 내식성 코팅의 배쓰 내로 침지될 수 있을 것이고, 또는 내식성 코팅이, 전해질의 도움을 받아서 또는 전해질의 도움이 없이, 금속 성분의 아연 또는 아연-합금 표면 상으로 분무될 수 있을 것이다. 그러나, 특별한 이점으로서, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅이, 도 1에 도시된 바와 같이, 건식-정위치 프로세스로 도포될 수 있을 것이다. 금속 스트립 성분(10)을 포함하는 코일(8)이 제공된다. 아연 또는 아연-합금 표면(11)을 가지는 금속 스트립 성분(10)이 코일(8)로부터 풀리고, 그리고 금속 스트립 성분(10)이 일련의 스트립 이송 롤(16)에 의해서 건식-정위치 프로세스를 통해서 운송될 수 있을 것이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 금속 스트립 성분(10)이 알칼라인 세척기(14)를 통과하고, 상기 알칼라인 세척기(14)에서, 금속 스트립 성분(10)의 아연 또는 아연-합금 표면(11)과 여기에서 개시된 내식성 코팅 사이의 반응에 간섭할 수 있는, 밀 표면 오일(mill surface oil)이 내식성 코팅을 수용하기 위한 준비 중에 금속 스트립 성분(10)의 표면으로부터 제거된다. 이어서, 금속 스트립(10)이, 스트립 이송 롤(16)을 경유하여, 린스(15a 및 15b)를 통과하여, 상기 알칼라인 세척기(14)를 통과한 후에 금속 스트립(10)의 아연 또는 아연-합금 표면(11)의 pH 레벨을 중화시킨다. 금속 스트립(10)은 스트립 이송 롤(16)을 경유하여 코팅기(21)로 진행된다. 코팅기(21)는, 반대-롤(reverse-roll) 코팅 도포 방법을 이용하여 내식성 금속 성분 코팅(20)을 금속 스트립(10)으로 도포한다. 코팅 롤의 회전 방향이 코팅기(21)를 통해서 진행하는 금속 스트립(10)의 이동 방향과 반대가 되도록, 코팅 롤(12)이 회전된다. 내식성 금속 성분 코팅(20)이 코팅 트레이(19) 내에서 유지되고, 픽업 롤(18)에 의해서 코팅 트레이(19)로부터 픽업된다. 픽업 롤(18) 및 코팅 롤(12)이 상이한 속도들로 회전되어, 내식성 금속 성분 코팅(20)이 픽업 롤(18)로부터 코팅 롤(12)로 이송될 수 있게 한다. 코팅 롤(12)과 픽업 롤(18) 사이의 속도차는, 내식성 금속 성분 코팅(20)이 아연 또는 아연-합금 표면(11)을 가지는 스트립(10)으로 도포될 때 그 내식성 금속 성분 코팅의 두께(코팅 중량)를 제어한다. 롤(12)이 금속 성분 성분(10)의 단지 하나의 표면(11)에 대해서만 코팅하도록 구성될 수 있을 것이나, 대안적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 성분(10)의 둘 이상의 측부가 동시에 코팅될 수 있도록, 롤(12)이 구성될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 롤(12)의 중심 내의 통로[미도시]를 통해서 내식성 금속 성분 코팅이 롤(12)로 제공될 수 있을 것이고, 상기 통로는 내식성 코팅(15)이 롤(12)의 표면을 향해서 외측으로 이동될 수 있게 허용하는 포트(14)를 가진다. 대안적으로, 내식성 코팅(15)이, 도포기를 통해서 롤(12)의 표면으로 직접적으로 도포될 수 있고, 또는 롤(12) 상으로 분무될 수 있을 것이다.
내식성 금속 성분 코팅(20)이 금속 스트립 성분(10)의 아연 또는 아연-합금 표면(11)으로 도포된 후에, 아연 또는 아연-합금 표면(11)과 내식성 코팅(20) 사이에서 반응이 일어날 수 있을 것이다. 내식성 금속 성분을 만들기 위한 프로세스가, 도포된 코팅 혼합물(20)과 금속 기판(10)의 아연 또는 아연-합금 표면(11) 사이의 추가적인 반응을 위해서, 코팅된 금속 기판(10)을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다. 그러한 가열은 가열 장치(17)에 의해서 제공될 수 있을 것이고, 상기 금속 기판(10)이 이송 롤(16)에 의해서 상기 가열 장치(17)를 통과하여 반응을 마무리한다. 가열 장치(17)가 금속 성분(10)의 표면(11)을 가열할 수 있는 적외선 가열 장치일 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 가열 장치(17)가 금속 성분(10)의 표면(11)을 170 ℉ - 210 ℉의 온도로 가열할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 가열 장치(17)가 금속 성분(10)의 표면(11)을 희망에 따라서 약 700 ℉까지의 높은 온도로 가열할 수 있을 것이다. 금속 스트립 성분(10)이 코팅 도포기 롤(12) 및 가열 장치(17)를 약 600 ft/분(3.06 m/s)의 속도로 통과할 수 있을 것이다. 마지막으로, 추후의 운송을 위해서, 코팅된 금속 스트립 성분(10)이 코일(9)로 다시-코일링될 수 있을 것이다.
내식성 코팅(20)으로 코팅된, 아연 또는 아연-합금 코팅을 가지는 금속 스트립 성분(10)은, 내식성 코팅(20)을 가지지 않는, 아연 또는 아연-합금 코팅을 가지는 금속 스트립(10)에 비하여, 개선된 전기 전도도를 가질 것이다. 그에 따라, 코팅된 아연도금 금속 기판이 비-코팅된 아연도금된 금속 기판보다 개선된 용접성을 가질 수 있을 것이다.
금속 스트립 성분(10)이 적어도 700 ℉의 온도까지 후속하여 가열될 수 있고 그리고 갈바닐된 금속 기판(10)에 대한 ASTM A-1004/A-1004M-99 및 ASTM A-1003/A-1003M-05 테스팅 표준, 또는 galvalumed® 금속 기판을 포함한, 아연도금된 금속 기판(10)의 다른 형태에 대한 균등한 표준을 만족시키는데 필요한 내식성을 유지할 수 있을 것이다. ASTM A-1004/A-1004M-99 및 ASTM A-1003/A-1003M-05 테스팅 표준은 여기에서 참조로서 포함된다.
아연 또는 아연-합금 표면을 가지는, 코팅되지 않은 금속 기판, 및 여기에서 개시된 크롬(VI) 또는 크롬(III) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판의 내식성이 미국 재료 시험 협회(American Society of Testing and Materials (ASTM) International)에 의해서 제시된 표준 및 공정을 따라서 결정되었다. 여기에서 개시된 내식성 코팅으로 코팅된 또는 코팅되지 않은, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판을 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출시켰다. ASTM B117은, 주어진 테스트 챔버 내에서 노출된 금속 및 코팅된 금속의 시편에 대한 상대적인 내식성 정보를 생성하기 위해서 이용될 수 있는 제어된 부식 분위기를 제공한다. 모든 부식 테스팅 실행은 ASTM A-1004/A-1004M-99 및 ASTM A-1003/A-1003M-05에 따라서 실시되었다. ASTM A-1004/A-1004M-99 및 ASTM A-1003/A-1003M-05이 갈바닐 패널에 관한 것이지만, 당업자는, ASTM A-1004/A-1004M-99 및 ASTM A-1003/A-1003M-05하에서의 테스팅이 척도가 된다는 것을 이해할 수 있을 것이고, 그리고 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅이, 비제한적으로, 용융-침지 아연도금된 것, 갈바닐된 것, 전기아연도금된 것, 그리고 galvalume을 포함하는, 모든 형태의 아연도금된 금속 기판에 도포될 수 있고, 그리고 연관된 ASTM 표준을 충족하거나 초과한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 아연 또는 아연-합금 표면이 아연, 아연 합금, 아연-알루미늄 합금, 아연-염분 용액, 열-처리된 아연-합금 용액 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. ASTM A-1003/A-1003M-05에 따라서, 비구조적 또는 비-로드-베어링(non-load-bearing) 용도의 금속 코팅된 시트 스틸에 대한 예상 부식 특성은, 실험 테스트 샘플의 표면으로부터의 10% 미만의 금속 코팅 손실이 최소 75 시간 동안 유지되는 것이다. 실험 테스트 샘플의 표면으로부터의 금속 코팅의 손실은, ASTM B117에 따른 염수 분무 분위기에 대한 특정 노출 시간 후에 존재하는 적색 부식의 백분율을 측정하는 것에 의해서 결정되었다.
도 2는 ASTM B117에 따른 염수 분무 분위기에 120 시간의 기간 동안 노출된 2개의 HDG G-60 (NCT) 패널을 도시한다. 도 3을 참조하면, 갈바닐된 금속 시트가 312 시간, 504 시간, 744 시간, 및 1008 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 충족하는 염수 안개 분위기에 노출되었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 코팅되지 않은 HDG G-60 (NCT) 금속 기판 패널은 염수 분무에 대한 120 시간의 노출 후에 광범위한 가시적인 부식을 나타냈고, 염수 분무 분위기에 대한 120 시간의 노출 후에 금속 기판 패널의 표면적의 50% 이상에서 적색 부식을 나타냈다. 도 3은, 312 시간, 504 시간, 744 시간, 및 1008 시간 동안 염수 분무 분위기에 노출된 후에, 여기에서 개시된 크롬(VI) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 4개의 갈바닐된 패널을 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐 패널은 1008 시간 동안 염수 분무 분위기에 노출된 후에도 어떠한 가시적인 적색 부식을 나타내지 않는다. 염수 분무 분위기에 대한 1008 시간의 노출후에, 여기에서 개시된 내식성 코팅으로 코팅된 4개의 갈바닐된 패널 모두가 표면적의 0%의 적색 부식을 나타냈다.
상이한 생산 작업으로부터의, 선택적인 아크릴계 수지가 없는, 여기에서 개시된 크롬(VI) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐된 패널이 또한, 312 시간, 504 시간, 744 시간, 및 1008 시간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출되었다. 표 1은 염수 안개 분위기에 노출된 후에 여기에서 개시된 내식성 코팅으로 코팅된 갈바닐된 패널에 대한 적색 부식에 의해서 영향을 받은 패널의 표면적의 백분율의 요약을 제공한다. 염수 분무 분위기에 대한 1008 시간까지의 노출 동안, 내식성 코팅으로 코팅된 모든 갈바닐된 패널이 적색 부식에 의해서 영향을 받은 0%의 표면적을 나타냈다. 반대로, HDG G-60(NCT) 금속 기판 패널은 염수 분무 분위기에 대한 단지 120 시간의 노출 후에 그 표면적의 50% 에 걸쳐서 적색 부식을 나타냈다.
Figure pct00001
별도의 테스트에서, 갈바닐 패널이 504 시간, 744 시간, 1008 시간, 1248 시간, 및 1512 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출되었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 코팅되지 않은 A-25 금속 기판 패널(적어도 0.25 oz/ft2 또는 76.29 g/m2 의 아연 또는 아연-합금 중량을 가지는 갈바닐된 금속 기판)이 염수 분무 분위기에 대한 48 시간의 노출 후에 광범위한 가시적인 부식을 나타냈다. 염수 분무에 대한 노출이 증가됨에 따라, 적색 부식의 존재가 보다 더 육안으로 확인되었다. 단지 48 시간의 염수 분무에 대한 노출 후에 A-25 금속 기판의 표면적의 10% 초과에 걸쳐서 적색 부식을 나타냄에 따라, 코팅되지 않은 A-25 금속 기판 테스트 패널은 ASTM A-1003/A-1003M에 의해서 규정된 규격을 만족시키지 못했다. 도 5는, 1512 시간까지 염수 분무에 노출된 후의, 여기에서 개시된 크롬(VI) 화합물 및 아크릴계 수지를 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 5개의 갈바닐된 패널을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 여기에서 개시된 아크릴계 수지를 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐된 패널 중 어느 것도, 1512 시간까지의 염수 분무에 대한 노출 후에, 어떠한 가시적인 적색 부식의 외관을 나타내지 않았다. 여기에서 개시된 내식성 코팅으로 코팅된 갈바닐 패널의 표면적의 0%가 적색 부식의 징후를 나타냈다.
여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 갈바닐된 금속 시트를 코팅하는 것은, 염수 분무 분위기에 대해서 1512 시간에 걸쳐 노출되었을 때, 어떠한 부식의 표시도 나타내지 않았다.
도 6 내지 12를 참조하면, 여기에서 개시된 크롬(III) 및 크롬(VI) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅이 또한, 냉간-환원되는, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는, 금속 기판으로 도포될 수 있을 것이고, 그리고 환원 프로세스 이후에 향상된 부식 보호를 제공할 수 있을 것이다. 여기에서 개시된 내식성 코팅으로 코팅된 후에, 아연 또는 아연-합금 코팅된 패널이 환원되었고 그리고 ASTM B117의 표준을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출되었다. 도 7을 참조하면, 아연 또는 아연-합금을 가지는 금속 패널은 아크릴계 수지를 포함하는 여기에서 개시된 내식성 코팅으로 코팅되었고, 15% 내지 23% 만큼 냉간-환원되었고, 그리고 48 시간, 75 시간, 96 시간, 120 시간, 및 144 시간의 기간 동안 염수 안개에 노출되었다. 도 6에 도시된 바와 같이, HDG G-40 (NCT) 금속 기판 패널은 염수 분무 분위기에 대한 75 시간의 노출 후에 가시적인 부식을 나타냈다. 염수 분무 분위기에 대한 노출이 증가함에 따라, 적색 부식이 보다 더 가시적이 되었다. 표준 HDG G-40 (NCT) 금속 기판 패널은, 각각, 72 시간, 96 시간, 120 시간, 및 144 시간의 염수 분무 분위기에 대한 노출 후에, 적색 부식에 의해서 영향을 받은 1%, 25%, 50%, 및 75%의 표면적을 나타냈다. 도 7은, 크롬(III) 화합물 및 아크릴계 수지를 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되었고, 이어서 15% 내지 23% 만큼 냉간-환원된, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는, 금속 패널을 도시한다. 이어서, 코팅된 아연도금된 패널에 대해서 48 시간, 75 시간, 96 시간, 120 시간, 및 144 시간의 염수 분무 테스팅을 하였다. 냉간-환원된 아연도금된 패널의 표면적의 0%가 적색 부식에 의해서 영향을 받았다.
표 2는, 코팅 후에 15% 내지 23%만큼 냉간-환원되고 그리고 48 시간, 75 시간, 96 시간, 120 시간, 및 144 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출된, 크롬(III) 화합물 및 아크릴계 수지를 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 아연-합금 코팅된 패널에 대한 적색 부식의 백분율을 보여주는, 실시된 테스트의 요약을 제공한다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 코팅 후에 15% 내지 23% 만큼 환원된 모든 아연-합금 코팅된 패널은, 염수 분무에 대한 120 시간까지의 노출 후에, 패널의 표면적의 0%가 적색 부식에 의해서 영향을 받았다는 것을 나타냈다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 코팅 후에 15% 내지 23% 만큼 냉간-환원된, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 패널은, 염수 분무 분위기에 대한 144 시간의 노출 후에, 3% 미만의 적색 부식을 나타내는 것으로, ASTM A-1003/A-1003M 표준을 초과하였다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 15% 내지 23% 만큼 냉간-환원된 아연-합금 코팅된 패널은, 120 시간의 염수 분무에 대한 완전한 내식성을 나타냈고, 그리고 염수 분무 분위기에 대한 144 시간의 노출 후의 표준 HDG G-40(NCT) 패널의 표면적의 75%에 걸친 적색 부식에 대비하여, 염수 분무 분위기에 대한 144 시간의 노출에서 표면적의 3% 미만에 걸친 의 적색 녹을 나타냈다.
Figure pct00002
도 8a-b를 참조하면, 아연 또는 아연-합금 코팅된 패널이 크롬(VI) 화합물 및 아크릴계 수지를 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 후에 16% 내지 23% 만큼 냉간-환원되었다. 코팅되지 않은 아연 또는 아연-합금 코팅된 패널이 48 시간, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출되었다. 도 6에 도시된 바와 같이, HDG G-40(NCT) 금속 기판 패널은 염수 분무 분위기에 대한 48 시간의 노출 후에 가시적인 부식을 나타냈다. 염수 분무 분위기에 대한 노출이 증가함에 따라, 적색 부식이 보다 가시적이 되었다. HDG G-40(NCT) 금속 기판 패널은 각각 48 시간, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 염수 분무 노출 후에 5%, 10%, 25%, 및 50%의 적색 부식을 나타냈다. 도 8a는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고 이어서 48 시간, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간 동안 염수 분무에 노출된 아연-합금 코팅된 금속 패널의 평면도를 도시한다. 도 8b는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고 이어서 48 시간, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간 동안 염수 분무에 노출된 아연-합금 코팅된 패널의 저면도를 도시한다. 크롬(III) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원된 아연-합금 코팅된 금속 패널에서 적색 부식의 징후가 표면적의 0%로 나타났다.
크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원된, 다른 생산 작업으로부터의 아연-합금 패널을 염수 안개 분위기에 노출시켰다. 표 3은 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원되고 그리고 48 시간, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출된 아연-합금 코팅된 패널에 대한, 적색 부식에 의해서 영향을 받은 표면적의 백분율의 요약을 제공한다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원된 모든 아연-합금 패널에서 적색 부식에 의해서 영향을 받은 표면적이 0%로 나타났다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 16% 내지 23%만큼 냉간-환원된 아연-합금 패널은, 120 시간의 염수 분무 노출 후에 50%의 적색 부식을 나타낸 표준 HDG G-40(NCT)에 대비하여, 120 시간까지의 염수 분무 노출에 대해서 부식의 표시를 나타내지 않았다.
Figure pct00003
도 9a-b는, 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23% 만큼 냉간-환원된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드가 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출된 것을 도시한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드의 상단부 부분은, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 기간 동안 염수 분무 분위기에 노출된 후에, 적색 부식에 의해서 영향을 받은 표면적이 0%이라는 것을 보여준다. 유사하게, 도 9b는, 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 16% 내지 23%만큼 냉간-환원된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드의 하단부 부분을 도시한다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 냉간-환원되고, 그리고 120 시간까지 염수 안개 분위기에 노출된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드에서 적색 부식의 징후를 나타내는 표면적이 0%이라는 것을 보여준다.
도 10 내지 12는 크롬(III) 또는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 코팅 후에 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 염수 분무 테스팅 조건에 노출된, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판을 도시한다. 도 10 및 11a-b에 도시된 바와 같이, 아연-합금 코팅된 금속 기판의 마감된 성형 스터드가 크롬(III) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 코팅 후에 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 기간 동안 노출되었다. 도 10은 120 시간까지 염수 분무 테스팅 분위기에 노출된 HDG G-40(NCT) 마감된 성형 스터드를 도시한다. HDG G-40(NCT) 마감된 성형 스터드는 염수 분무 분위기에 대한 96 시간의 노출 후에 가시적인 부식을 나타냈다. HDG G-40(NCT) 마감된 성형 스터드는 각각 96 시간 및 120 시간의 염수 분무 분위기 노출 이후에 5% 및 25%의 적색 부식을 나타냈다. 도 11a-b에 의해서 도시된 바와 같이, 크롬(III) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고 그리고 코팅 후에 23% 내지 24%만큼 냉간-환원된 아연-합금 코팅된 금속 기판으로 제조된 마감된 성형 스터드가 향상된 내식성을 가진다. 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드의 평면도 및 저면도는, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간 동안 염수 분무에 노출된 후에 적색 부식에 의해서 영향을 받은 표면적이 0%이라는 것을 나타낸다.
유사하게, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판이 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅되고, 23% 내지 24%만큼 냉간-환원되고, 그리고 염수 분무 테스팅에 노출되었다. 도 12a-b는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코닝된, 코팅 후에 23% 내지 24%만큼 냉간-환원된, 그리고 75 시간, 96 시간, 및 120 시간의 기간 동안 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드를 도시한다. 도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이, 여기에서 개시된 크롬(VI)을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된, 아연-합금 표면을 가지는, 마감된 성형 스터드의 평면도 및 저면도는, 75 시간, 96 시간, 및 120 시간 동안 염수 분무에 노출된 후에 적색 부식에 의해서 영향을 받은 표면적이 0%이라는 것을 나타낸다.
용융-침지 아연도금된 금속 기판 또는 갈바닐된 금속 기판과 같은 아연도금된 금속 기판을 부식으로부터 보호하는, 크롬(III) 또는 크롬(VI)을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 유효성은 아연 또는 아연-합금 코팅의 두께 및 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 두께에 의존한다. 표 4는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 HDG G-30 금속 기판에 대한 10 퍼센트(10%) 미만의 중량 손실을 나타내는, 염수 분무 테스팅 분위기 하에서 달성되는 시간의 요약을 제공한다. 코팅 중량이 적어도 0.0106 oz/ft2(3.23 g/m2)인, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 아연도금된 금속에 대해서, 1000 시간에 걸친 부식이 없는 염수 분무 분위기 테스팅이 얻어졌다. 코팅 중량이 적어도 0.0053 oz/ft2(1.61 g/m2)인, 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 아연도금된 금속 기판에 대해서, 500 시간에 걸친 부식이 없는 염수 분무 분위기 테스팅이 얻어졌다. 그리고, 코팅 중량이 적어도 0.0053 oz/ft2(1.61 g/m2)인, 크롬(III) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 아연도금된 금속 기판에 대해서, 500 시간에 걸친 부식이 없는 염수 분무 분위기 테스팅이 얻어졌다.
Figure pct00004
유사하게, 갈바닐된 금속 기판을 부식으로부터 보호하는, 크롬(III) 또는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 유효성은 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 코팅 두께에 의존한다. 표 5는 크롬(III) 또는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐된 A-25 또는 A-40을 ASTM B117의 요건을 만족시키는 염수 안개 분위기에 노출시킨 후에, 10 퍼센트(10%) 미만의 중량 손실로 달성되는 염수 분무 테스팅의 시간의 요약을 제공한다. 코팅 중량이 적어도 0.0106 oz/ft2(3.23 g/m2)인, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐된 금속 기판에 대해서, 1000 시간에 걸친 염수 분무 분위기 테스팅이 얻어진 한편, 금속 기판의 표면 상에서 10% 미만의 적색 부식이 유지되었다. 반면, 코팅 중량이 적어도 0.0053 oz/ft2(1.61 g/m2)인, 크롬(VI) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐된 금속 기판에 대해서, 500 시간에 걸친 염수 분무 테스팅 달성된 한편, 금속 기판의 표면 상에서 10% 미만의 적색 부식이 유지되었다. 그리고 코팅 중량이 적어도 0.0053 oz/ft2(1.61 g/m2)인, 크롬(III) 화합물을 포함하는 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 갈바닐된 금속 기판에 대해서, 500 시간에 걸친 염수 분무 분위기 테스팅이 달성된 한편, 금속 기판의 표면 상에서 10% 미만의 적색 부식이 유지되었다.
Figure pct00005
도 2 내지 12에 도시된 바와 같이, 크롬(III) 또는 크롬(VI) 화합물을 포함하는, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅을 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 도포하는 것은 부식에 저항할 수 있는 금속 기판의 능력을 상당히 향상시킨다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅은 아연 또는 아연-합금 코팅된 금속 기판과 상호작용한다. 도 13의 주사전자현미경(SEM)은, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅과 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면 사이의 반응을 보여준다. 그러한 반응은, 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅과 아연 또는 아연-합금 표면 사이에서, 화학 결합일 수 있는 결합을 형성한다. 대안적으로, 그러한 반응이, 내식성 금속 성분 코팅과 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면 사이에서 다른 접착 효과를 형성할 수 있을 것이다. SEM 이미지는, 아연 또는 아연-합금 표면에 존재하는 결함(즉, 피쳐들 및/또는 구멍)을 보여준다. 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅이 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면으로 도포될 때, 코팅 혼합물이 아연 코팅 내의 임의의 깊은 균열 및 공극 내로 하향 침투할 수 있을 것이다. 내식성 금속 성분 코팅과 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면 사이의 반응이 외부 부식 공급원을 차단(seal off)하고 탄소 스틸 베이스 금속뿐만 아니라 아연 층을 보호할 수 있을 것이다.
일 실시예에서, 코팅 혼합물을 금속 성분 표면 상으로 압연함으로써 코팅 혼합물을 도포할 수 있을 것이다. 이러한 직접적인 도포 모드는 잔류 코팅 혼합물의 양을 줄일 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 코팅 혼합물을 금속 성분 표면으로 분무하는 것에 의해서 코팅 혼합물이 도포될 수 있을 것이고, 또는 대안적으로, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판의 적어도 일부를 여기에서 개시된 내식성 금속 성분 코팅의 배쓰 내로 담그는 것에 의해서 코팅 혼합물이 도포될 수 있을 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지고 여기에서 개시된 크롬(III) 또는 크롬(VI) 화합물을 포함하는 내식성 금속 성분 코팅으로 코팅된 금속 기판이 발수성일 수 있을 것이다. 발수성은 부식에 대한 아연 또는 아연-합금 기판의 추가적인 보호를 제공한다. 공기 중에서, 새롭게 노출된 아연이 산소와 반응하여 매우 얇은 아연 옥사이드 층을 형성한다. 수분이 존재할 때, 아연이 물과 반응하여 아연 하이드록사이드의 형성을 초래하고, 건성일 때 이는 아연 옥사이드가 된다. 아연 옥사이드는 페인트가 금속에 부착되는 것을 방지할 뿐만 아니라 임의의 아연도금된 코팅의 외관을 흉하게 만드는 금속의 추가적인 부식을 가속한다. 또한, 순수한 물은 본질적으로 용해된 광물을 포함하지 않고 그리고 아연은 순수한 물과 신속하게 반응하여 아연 하이드록사이드, 부피가 큰 백색의 그리고 비교적 불안정한 아연 옥사이드를 형성한다. 특히 산소-고갈 분위기에서, 신선하게 아연도금된 스틸이 순수한 물(예를 들어, 비, 이슬 또는 응축수, 등)에 노출되는 곳에서, 물이 아연과 계속적으로 반응하고 그리고 아연 또는 아연-합금 코팅을 점진적으로 소비할 수 있을 것이다.
여기에서 개시된 내식성 코팅은 자가-치유적(self-healing)일 수 있을 것이다. 부식으로부터 금속 기판을 보호하는 코팅은, 금속 기판이 컷팅되거나 스크래치되거나 마모될 때에도, 금속 기판을 보호할 수 있을 것이다. 예를 들어, 스크래치를 용융 금속의 표면으로 부여하는 표면 결함을 가지는 롤러를 이용하여 냉간-압연할 때, 금속 기판이 스크래칭될 수 있을 것이다. 금속 기판의 스크래칭은 해당 부분으로부터 내식성 코팅을 제거할 수 있고, 금속 기판을 노출시킬 수 있을 것이다. 내식성 코팅이 금속 기판의 노출된 부분을 보호하는 것이 바람직할 것이다. 하나의 그러한 보호 방법은, 코팅의 일부가 아연 또는 아연-합금 표면과 반응하지 않고 유지될 수 있는, 충분한 내식성 코팅 재료를 제공하는 것이다. 반응되지 않은 코팅이 스크래치된, 노출된 금속 기판의 부분과 반응하여 그 위에 보호 코팅을 형성할 수 있을 것이다. 따라서, 내식성 코팅이 자가-치유적이 된다.
본원 발명의 동작의 원리 및 모드가 특정 실시예와 관련하여 설명되고 도시되었지만, 본원 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 구체적으로 설명되고 도시되는 것 외에 다르게 본원 발명이 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그에 따라, 본원 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되는 특정 실시예로 제한되지 않을 것이다.

Claims (29)

  1. 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법이며,
    제1 용액을 형성하기 위해서, 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 조합하는 단계;
    별도로, 제2 용액을 형성하기 위해서, 적어도 하나의 실리케이트 화합물을 물과 조합하는 단계; 및
    금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 도포하기 위한 내식성 금속 성분 코팅 혼합물을 형성하기 위해서, 제1 용액과 제2 용액을 조합하는 단계로서, 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 코팅이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 코팅이 ASTM B117 표준에 따라서 적어도 150 시간 동안 화학적 내식성을 제공하는, 제1 용액과 제2 용액을 조합하는 단계를 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    코팅 혼합물을 적어도 하나의 아크릴계 수지와 조합하는 단계를 더 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    금속 기판 상에 코팅을 형성하기 위해서 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 코팅 혼합물을 도포하는 단계를 더 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 아크릴계 수지가 3.5 이하의 pH 값을 가지는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    도포된 코팅 혼합물과 기판의 표면 사이의 추가적인 반응을 위해서 코팅된 금속 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    아연 또는 아연-합금 표면은 아연, 아연 합금, 아연-알루미늄 합금, 아연-염분 용액, 열처리된 아연-합금 용액, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    코팅 혼합물은 금속 기판의 아연 또는 아연-합금 표면과 반응하여 아연 또는 아연-합금 표면과 화학 결합을 형성하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 용액은
    4 중량% 이상 27 중량% 이하의 물;
    5 중량% 이상 27 중량% 이하의 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물; 및
    5 중량% 이상 27 중량% 이하의 적어도 하나의 크롬 화합물을 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내식성 금속 성분 코팅은
    20 중량% 이상 95 중량% 이하의 제1 용액;
    5 중량% 이상 12 중량% 이하의 제2 용액; 및
    5 중량% 이상 50 중량% 이하의 물을 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    코팅 혼합물은 3.5 이하의 pH 값을 가지는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 실리케이트 화합물은 칼륨 실리케이트 화합물을 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 크롬 화합물은 3가 크롬 화합물을 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    3가 크롬 화합물은 크롬 클로라이드 하이드레이트, 크롬(III) 칼륨 설페이트, 크롬 하이드록사이드, 크롬(III) 풀루오라이드, 크롬(III) 설페이트, 크롬(III) 설파이드, 크롬(III) 옥사이드, 크롬(III) 2 - 에틸헥사노에이트, 크롬(III) 나이트라이드, 크롬 트리카르보닐 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 크롬 화합물은 6가 크롬 화합물을 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    6가 크롬 화합물은 크롬(VI) 할라이드, 헥사플루오라이드, 크로밀 클로라이드, 나트륨 크로메이트, 크롬(VI) 퍼옥사이드, 나트륨 크로메이트, 크롬(VI) 옥사이드, 다이크로메이트, 칼륨 크로메이트, 칼슘 크로메이트, 바륨 크로메이트, 크롬(VI) 옥사이드 퍼옥사이드, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  16. 제3항에 있어서,
    코팅 혼합물을 도포하는 단계는 코팅 혼합물을 금속 성분 표면 상으로 압연하는 단계를 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  17. 제3항에 있어서,
    코팅 혼합물을 도포하는 단계는 코팅 혼합물을 금속 성분 표면 상으로 분무하는 단계를 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  18. 제3항에 있어서,
    코팅 혼합물을 도포하는 단계는, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판의 적어도 일부를 코팅 혼합물의 배쓰 내로 담그는 단계를 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  19. 제3항에 있어서,
    코팅 혼합물 용액을 도포하는 단계는 아연 또는 아연-합금 표면 내의 임의 공극을 코팅 혼합물 용액으로 충진하는 단계를 더 포함하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내식성 금속 성분 코팅은 1.0 이상 2.5 이하의 pH 값을 가지는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    내식성 금속 성분 코팅은 전기 전도성인, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    내식성 금속 성분 코팅은 발수성을 가지는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  23. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    내식성 금속 성분 코팅은 페인트로의 접착을 위해 아연 또는 아연-합금 코팅된 금속 성분에 향상된 표면을 제공하는, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  24. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    내식성 금속 성분 코팅은 자가-치유적인, 내식성 금속 성분 코팅을 제조하기 위한 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 내식성 코팅을 가지는 내식성 금속 성분.
  26. 내식성 금속 성분을 제조하기 위한 방법이며,
    금속 기판의 아연 또는 아연-합금 코팅이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서, ASTM B117 표준에 따라서 150 시간 초과 동안 화학적 내식성을 가지는 내식성 코팅을 가지는 금속 성분을 제공하기 위해서, 아연 또는 아연-합금 표면을 가지는 금속 기판에 내식성 코팅을 도포하는 단계를 포함하고, 내식성 코팅은 혼합된 수용액을 포함하고, 혼합된 수용액은 제1 용액 및 제2 용액을 포함하고, 제1 용액은 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 포함하고, 제2 용액은 적어도 하나의 실리케이트 화합물 및 물을 포함하는, 내식성 금속 성분을 제조하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    내식성 코팅은 적어도 하나의 아크릴계 수지를 더 포함하는, 내식성 금속 성분을 제조하기 위한 방법.
  28. 내식성 금속 성분이며,
    아연 또는 아연-합금 코팅을 가지는 금속 성분; 및
    금속 기판의 아연 또는 아연-합금 코팅이 0.04 oz/ ft2(12.20g/m2)의 중량을 가지는 상태에서 ASTM B117 표준에 따라 150 시간 초과 동안 화학적 내식성을 제공하는 내식성 코팅을 포함하고,
    내식성 코팅은, 조합되어 혼합된 수용액을 형성하는, 제1 용액 및 제2 용액을 포함하고,
    제1 용액은 물, 적어도 하나의 아연 포스페이트 화합물 및 적어도 하나의 크롬 화합물을 포함하고; 그리고
    제2 용액은 적어도 하나의 실리케이트 화합물 및 물을 포함하는, 내식성 금속 성분.
  29. 제28항에 있어서,
    내식성 코팅은 적어도 하나의 아크릴계 수지를 더 포함하는, 내식성 금속 성분.
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