KR20210119586A - 부식 억제제로서의 아졸 화합물 - Google Patents

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KR20210119586A
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Abstract

금속 기판에 적용하기 위한 조성물은 금속 양이온, 아졸 화합물 및 수성 캐리어를 포함한다. 기판을 코팅하기 위한 조성물은, 에폭시 캐리어, 우레탄 캐리어, 또는 플루오르화된 우레탄 캐리어를 포함하는 캐리어, 및 아졸 화합물을 포함한다. 코팅된 기판은, 금속 기판에 적용하기 위한 조성물 및 상기 조성물 상의 코팅을 포함한다. 코팅된 기판의 제조 방법은, 기판에 상기 조성물을 적용하고, 상기 조성물을 건조시켜 전환 코팅을 형성하고, 상기 전환 코팅 상에 코팅을 적용하는 것을 포함한다.

Description

부식 억제제로서의 아졸 화합물{AZOLE COMPOUNDS AS CORROSION INHIBITORS}
본 발명은 아졸 화합물, 금속 양이온, 및 수성 캐리어를 포함하는 금속 기판에 적용하기 위한 조성물에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본원은 미국 특허청에 2013년 3월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/802,613 호의 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용이 본원에 참고로 인용된다.
항공우주 산업, 상업적 산업 및 민간 산업에서 사용되는 금속의 산화 및 열화(degradation)는 고비용의 심각한 문제이다. 이런 적용례에서 사용되는 금속의 산화 및 열화를 방지 또는 감소시키기 위해, 보호 코팅이 금속 표면에 적용될 수 있다. 이런 보호 코팅은 금속에 적용되는 유일한 코팅일 수 있거나, 다른 코팅이 금속 표면에 추가로 적용될 수 있다. 부식을 방지하기 위해 금속 표면을 코팅하는 경우 제조업체가 직면할 수 있는 하나의 문제는 목적하는 성능 수준을 성취하기에 적합한 피복(coverage)을 제공하는 것이다. 특히, 예컨대 항공우주용 제품에서의 대형 금속 부품을 코팅하는 경우, 금속 기판이 모든 목적하는 영역에서 적합하게 코팅되었는지를 결정하는 것은 어렵다.
내식성 코팅은 금속 마무리 처리 업계에 공지되어 있고, 과거의 기술에서는 바람직하지 못한 효과를 갖는 크롬계 코팅이 관여한다. 금속의 산화 및 열화를 방지 또는 감소시킬 수 있고 내식성에 도움을 줄 수 있는 전처리 코팅을 비롯한 다른 내식성 코팅이 또한 공지되어 있다. 내식성을 제공할 수 있으며 또한 산화 및 열화의 방지 또는 감소에 도움을 줄 수 있는 금속 표면 코팅이 요망된다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 금속 기판에 적용하기 위한 조성물은 아졸 화합물, 금속 양이온, 및 수성 캐리어를 포함한다.
본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 기판을 코팅하기 위한 조성물은, 에폭시 캐리어, 우레탄 캐리어, 또는 플루오르화된 우레탄 캐리어를 포함하는 캐리어, 및 아졸 화합물을 포함한다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 금속 기판에 적용하기 위한 조성물은 수성 캐리어, 아졸 화합물, 및 금속 양이온 부식 억제제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 금속 양이온 부식 억제제는 희토류 양이온(예컨대, Ce, Y, 또는 Nd), 및/또는 IA족 금속 양이온(예컨대, Li)을 포함할 수 있다. 금속 양이온은 금속 염의 형태로 조성물에 제공될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 양이온 공급원으로서 작용하는 금속 염은 이트륨 나이트레이트, 세륨 나이트레이트, 세륨 클로라이드, 및/또는 리튬 염(예컨대, 리튬 카보네이트)을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 아졸 화합물은 임의적인 추가의 부식 억제제, 예컨대 CaSO4와 함께 프라이머 또는 탑코트 배합물 중의 에폭시, 우레탄, 또는 플루오르화된 우레탄으로 혼입될 수 있다.
본원에 사용된 하기 용어들은 하기 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "염"은, 이온적으로 결합된 무기 화합물 및/또는 용액 중 하나 이상의 무기 화합물의 이온화된 음이온 및 양이온을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "기판"은 표면을 가진 물질을 의미한다. 전환 코팅을 적용하는 것과 관련하여, 용어 "기판"은 알루미늄, 철, 구리, 아연, 니켈, 마그네슘 및/또는 비제한적으로 스틸 등을 포함하는 이들 임의의 금속의 합금과 같은 금속 기판을 의미한다. 일부 예시적인 기판은 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함한다. 추가의 예시적인 기판은 고 구리 함유 알루미늄 기판(즉, 합금 중 구리의 양이 높은, 예를 들어 합금 중 구리의 양이 3 내지 4%인, 알루미늄 및 구리를 모두 함유하는 합금을 포함하는 기판)을 포함한다.
본원에서 또한 "전환 처리" 또는 "전처리"로도 지칭되는 용어 "전환 코팅"은, 금속 표면의 화학적 성질을 상이한 표면 화학적 성질로 전환시키는, 금속 기판에 대한 처리를 의미한다. 용어 "전환 처리" 및 "전환 코팅"은 또한, 금속 기판이 기판에 함유된 금속과는 상이한 원소의 금속을 갖는 수용액과 접촉되는 금속 표면의 적용 또는 처리를 의미한다. 또한, 용어 "전환 코팅" 및 "전환 처리"는 상이한 원소의 금속 기판과 접촉하는 금속 원소를 갖는 수용액을 의미하며, 이때 상기 기판의 표면은 부분적으로 수용액에 용해되어, (임의적으로, 금속 기판 상에 코팅을 침착시키기 위해 외부 구동력을 사용하여) 금속 기판 상에 코팅의 침전을 일으킨다.
본원에 사용된 용어 "희토류 원소"는, 원소 주기율표의 IIIB족(또는 란탄계)의 원소 또는 이트륨을 의미한다. 희토류 원소로서 공지된 원소의 군은, 예를 들면, 원소 57-71(즉, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu) 및 이트륨을 포함한다. 그러나, 일부 실시양태에서, 아래에 언급한 바와 같이, 용어 "희토류 원소"는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및 Y를 의미할 수 있다. 일부 실시양태에서, 조성물은 실질적으로 무-크롬(chrome-free)이다. 본원에 사용된 용어 "실질적으로"는 근사치의 용어로서 사용되며 정도의 용어로서 사용되지 않는다. 또한, 용어 "실질적으로 무-크롬"은, 조성물에 크롬이 존재하는 경우에, 이는 우발적인 불순물로서 조성물 내 크롬의 양은 무시할만하다는 것을 나타내기 위한 근사치의 용어로서 사용된다.
본원에 사용된 용어 "IA족 금속 이온" 또는 "1족 금속 이온"은 주기율표 첫 번째 컬럼의 원소들(H 제외)의 이온 또는 이온들을 의미한다. IA족 또는 1족(H 제외)에서 확인되는 원소 그룹은 또한 알칼리 금속이라 하며 예를 들면 Li, Na, K, Rb, Cs 및 Fr을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "IIA족 금속 이온" 또는 "2족 금속 이온"은 주기율표의 두 번째 컬럼의 원소들의 이온 또는 이온들을 지칭한다. IIA족 또는 2족에서 확인되는 원소 그룹은 또한 알칼리 토금속이라 하며 예를 들면 Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Ra을 포함한다.
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본원에 사용된 용어 "포함하다" 및 이의 변형, 예를 들어 "포함하는" 등과 같은 용어는 다른 첨가제, 구성요소, 정수 성분 또는 단계를 배제하는 것이 아니다.
본원에 개시된 모든 양은, 달리 언급하지 않는 한, 25℃ 및 1 기압의 압력에서 조성물의 총 중량에 대한 중량%로 주어진다.
일부 실시양태에 따르면, 금속 기판에 적용하기 위한 조성물은 아졸 화합물 및 금속 양이온을 포함하는 부식 억제제를 포함한다. 상기 아졸 화합물은 1개의 질소 원자를 갖는 환형 화합물, 예를 들어 피롤, 2개 이상의 질소 원자를 갖는 환형 화합물, 예를 들어 피라졸, 이미다졸, 트라이아졸, 테트라졸 및 펜타졸, 1개의 질소 원자 및 1개의 산소 원자를 갖는 환형 화합물, 예를 들어 옥사졸 및 이속사졸, 및 1개의 질소 원자 및 1개의 황 원자를 갖는 환형 화합물, 예를 들어 티아졸 및 이소티아졸을 포함할 수 있다. 적합한 아졸 화합물의 비-제한적인 예는 2,5-다이머캅토-1,3,4-티아다이아졸(CAS:l072-71-5), 1H-벤조트라이아졸(CAS: 95-14-7), 1H-1,2,3-트라이아졸(CAS: 288-36-8), 2-아미노-5-머캅토-1,3,4-티아다이아졸(CAS: 2349-67-9)(5-아미노-1,3,4-티아다이아졸-2-티올로도 불림), 및 2-아미노-1,3,4-티아다이아졸(CAS: 4005-51-0)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 아졸은 2,5-다이머캅토-1,3,4-티아다이아졸을 포함한다.
아졸 화합물은 조성물 1 리터당 0.0005 g 내지 조성물 1 리터당 3 g의 농도로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 아졸 화합물은 조성물 1 리터당 0.004 g 내지 조성물 1 리터당 0.1 g의 농도로 조성물에 존재할 수 있다.
금속 양이온은 부식 억제 특성을 갖는 다양한 금속 양이온을 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 양이온은 희토류 원소, 예컨대, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 또는 Lu를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 및/또는 Y을 포함한다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 희토류 원소는 Ce, Y, Pr 및/또는 Nd를 포함한다. 다른 적합한 금속 양이온은 IA족 또는 II족 금속 양이온(즉, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속)을 포함한다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 양이온은 알칼리 금속, 예컨대, Li, Na, K, Rb, Cs 및/또는 Fr, 및/또는 알칼리 토금속, 예컨대, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및/또는 Ra를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 금속 양이온은 알칼리 금속, 예컨대, Li, Na, K, Rb 및/또는 Cs, 및/또는 알칼리 토금속, 예컨대, Be, Mg, Ca, Sr 및/또는 Ba를 포함한다. 일부 실시양태에서, 금속 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 및/또는 마그네슘을 포함한다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 양이온은 Ce, Y, Nd 및/또는 Li를 포함한다.
금속 양이온은 조성물 1 리터당 0.05 g 내지 조성물 1 리터당 25 g의 농도로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 양이온은 조성물 1 리터당 0.05 g 내지 조성물 1 리터당 16 g의 농도로 조성물에 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 금속 양이온은 조성물 1 리터당 0.1 g 내지 조성물 1 리터당 10 g의 농도로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 양이온은 조성물 1 리터당 1 g 내지 조성물 1 리터당 5 g의 농도로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들면, 금속 양이온이 희토류 양이온을 포함하는 경우, 상기 희토류 양이온은 조성물 1 리터당 0.05 g 내지 조성물 1 리터당 25 g, 또는 조성물 1 리터당 0.1 g 내지 조성물 1 리터당 10 g의 농도로 존재할 수 있다. 금속 양이온이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 경우, 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온은 조성물 1 리터당 0.05 g 내지 조성물 1 리터당 16 g, 또는 조성물 1 리터당 1 g 내지 조성물 1 리터당 5 g의 농도로 존재할 수 있다. 이하에서 추가로 상세히 논의되는 바와 같이, 금속 양이온은 금속 염의 형태로 조성물에 제공될 수 있으며, 이 경우, 본원에 열거된 양은 조성물 중의 염의 양을 반영한다.
전술된 바와 같이, 금속 양이온은, 음이온 및 염의 양이온으로서의 금속 양이온을 갖는 염 형태로 용액에 제공될 수 있다(즉, 금속 염이 조성물에서 금속 양이온에 대한 공급원으로서 역할을 할 수 있다). 염의 음이온은 희토류 원소, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속과 염을 형성할 수 있는 임의의 적합한 음이온일 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 원소와 염을 형성하기에 적합한 음이온의 비제한적인 예는 카보네이트, 하이드록사이드, 나이트레이트, 할라이드(예컨대, Cl-, Br-, I- 또는 F-), 설페이트, 포스페이트 및 실리케이트(예컨대, 오르토실리케이트 및 메타실리케이트)를 포함한다. 예를 들면, 금속 염은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및/또는 Lu의 카보네이트, 하이드록사이드, 할라이드, 나이트레이트, 설페이트, 포스페이트 및/또는 실리케이트(예컨대, 오르토실리케이트 또는 메타실리케이트)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 염은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및/또는 Lu의 카보네이트, 하이드록사이드, 할라이드, 나이트레이트, 설페이트, 포스페이트 및/또는 실리케이트(예컨대, 오르토실리케이트 또는 메타실리케이트)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 금속 염은 Ce, Y, Nd 및/또는 Li의 카보네이트, 하이드록사이드, 할라이드, 나이트레이트, 설페이트, 포스페이트 및/또는 실리케이트(예컨대, 오르토실리케이트 또는 메타실리케이트)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시양태에서, 상기 조성물은 2개 이상의 금속 염을 포함할 수 있고, 상기 2개 이상의 금속 염은 서로 다른 음이온 및/또는 양이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개 이상의 금속염은, 음이온은 다르지만 양이온은 동일한 것을 포함하거나, 또는 양이온은 다르지만 음이온은 동일한 것을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 조성물은 산화제를 추가로 포함할 수 있다. 임의의 적합한 산화제가 사용될 수 있고, 이의 비제한적인 예는, 유기 퍼옥사이드, 예컨대 벤조일 퍼옥사이드, 오존 및 나이트레이트를 포함한다. 적합한 산화제의 하나의 비제한적인 예는 과산화수소이다. 일부 실시양태에서, 산화제는 0.001 중량% 내지 15 중량%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서 산화제는 0.001 중량% 내지 15 중량%, 예를 들면 0.002 중량% 내지 0.006 중량%의 양으로 존재하는 30% 과산화수소 용액을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 조성물은 수성 코팅 조성물일 수 있고, 그러므로 조성물은 임의적으로 하나 이상의 유기 용매를 포함할 수 있는 수성 캐리어를 추가로 포함한다. 적합한 용매의 비-제한적인 예는 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 저 분자량 알코올 등을 포함한다. 사용되는 경우, 유기 용매는 조성물 12 리터당 30 g 용매 내지 조성물 12 리터당 400 g 용매의 양으로 조성물에 존재하며, 캐리어의 나머지량은 물이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 유기 용매는 조성물 12 리터당 100 g 용매 내지 조성물 12 리터당 200 g 용매, 예를 들면 조성물 12 리터당 107 g 용매의 양으로 조성물에 존재할 수 있으며, 캐리어의 나머지량은 물이다. 그러나, 일부 실시양태에서, 수성 캐리어는 주로 물, 예를 들어 탈이온수이다. 수성 캐리어는 전술된 금속 이온 및 아졸 화합물의 농도를 상기 조성물에 제공하기에 충분한 양으로 제공된다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 조성물은, 내식성, 금속 기판에 대한 접착성, 후속 코팅의 접착성을 증진시키기 위해, 또는 또 다른 목적하는 심미적 또는 기능적 효과를 제공하기 위해 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 첨가제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 80 중량%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 이런 임의적 첨가제는 생성 코팅 및/또는 그의 적용례 또는 의도하는 용도의 목적하는 기능에 기초하여 선택될 수 있다. 적합한 첨가제는 조성물의 하나 이상의 성질에 영향을 주기 위해 조성물과 혼합되는 고체 또는 액체 성분을 포함할 수 있다. 첨가제는, 예를 들면 금속 기판의 습윤화를 보조할 수 있는 계면활성제, 및/또는 특정 표면 성질, 예컨대 거친 표면 또는 매끈한 표면의 증진을 보조할 수 있는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 첨가제의 다른 비제한적 예는 유동 제어제, 요변성제, 예컨대 벤토나이트 점토, 젤라틴, 셀룰로스, 기체발생 방지제, 탈지제, 소포제, 유기 공-용매, 촉매, 염료, 아미노산, 우레아계 화합물, 착화제, 밸런스 안정화제(valence stabilizer), 등 뿐만 아니라 다른 통상의 보조제를 포함한다. 적합한 첨가제는 표면 코팅용 조성물의 배합 분야에서 공지되어 있고, 본원을 참고하여 당업자에 이해되는 바와 같이 본 발명의 실시양태에 따른 조성물에서 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 조성물은 계면활성제(예컨대, 음이온성, 비이온성 및/또는 양이온성 계면활성제), 계면활성제들의 혼합물, 또는 세제형(세제형) 수용액을 추가로 포함할 수 있다. 일부 적합한 시판 중인 계면활성제의 비제한적인 예는 다이놀(Dynol) 604 및 카보웨트(Carbowet) DC-01(둘다 펜실베니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 인코포레이티드(Air Products & Chemicals, Inc.)로부터 입수가능함), 및 트리톤(Triton) X-100(미시건주 미들랜드 소재의 더 다우 케미칼 캄파니로부터 입스가능함)을 포함한다. 계면활성제, 계면활성제들의 혼합물, 또는 세제형(detergent-type) 수용액은 0.0003 중량% 내지 3 중량%, 예를 들면, 0.000375 중량% 내지 1 중량%, 또는 0.02 중량%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 계면활성제, 계면활성제들의 혼합물, 또는 세제형 수용액을 갖는 조성물은 금속 기판 세정 단계 및 전환 코팅 단계를 하나의 공정으로 조합하여 사용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 계면활성제, 계면활성제들의 혼합물, 또는 세제형 수용액을 갖는 조성물은 전술된 바와 같이 산화제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 조성물은 또한 다른 성분 및 첨가제, 예컨대, 비제한적으로, 카보네이트, 계면활성제, 킬레이터, 증점제(thickener), 알란토인(allantoin), 폴리비닐피롤리돈, 할라이드, 및/또는 접착 촉진제를 또한 함유할 수도 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 상기 조성물은 알란토인, 폴리비닐피롤리돈, 계면활성제, 킬레이터, 예컨대 EDTA, TEA, 시트르산, 헥사메틸렌테트라민(또 다른 킬레이터), 티오우레아(또 다른 킬레이터), 및/또는 알코올, 예컨대 에탄올, 이소프로판올, 등 및/또는 다른 첨가제 및/또는 공-억제제(co-inhibitor)를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 조성물은 지시제 화합물을 함유할 수도 있고, 이런 명칭은, 이것이 예를 들면, 화학 종, 예컨대 금속 이온의 존재, 조성물의 pH 등을 지시하기 때문이다. 본원에 사용된 "지시제", "지시제 화합물", 및 유사 용어는 어떤 외부 자극, 파라미터 또는 조건, 예컨대 금속 이온의 존재에 반응하여 또는 특정의 pH 또는 pH 범위에 반응하여 색상이 변화되는 화합물을 의미한다.
본 발명의 특정 실시양태에 따라 사용되는 지시제 화합물은 종의 존재, 특정 pH, 등을 지시하는, 당업계에 공지된 임의의 지시제일 수 있다. 예를 들면, 적합한 지시제는 특정 금속 이온과 금속 이온 착체를 형성한 후에 색상이 변화되는 지시제일 수 있다. 금속 이온 지시제는 일반적으로 고도로 공액된 유기 화합물이다. 본원에서 사용되고 당업자에게 이해되는 바와 같은 "공액 화합물"은 단일 결합에 의해 분리되는 2개의 이중 결합, 예를 들면 두 개의 탄소-탄소 이중 결합 사이에 단일의 탄소-탄소 결합을 갖는 두 개의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물을 의미한다. 임의의 공액 화합물이 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
유사하게, 지시제 화합물은 pH의 변화 시에 색상이 변하는 지시제 화합물일 수 있고, 예를 들면, 상기 화합물은, 산성 또는 중성 pH에서 하나의 색상이고, 알칼리성 pH에서 색상이 변화될 수 있거나, 또는 반대일 수 있다. 이런 지시제는 공지되어 있고, 널리 시판되고 있다. 그러므로, "알칼리성 pH에 노출 시에 색상이 변화되는" 지시제는, 산성 또는 중성 pH에 노출 시에 제 1 색상을 갖고(또는 무색이고), 알칼리성 pH에 노출 시에 제 2 색상으로 변한다(또는 무색에서 유색으로 진행한다). 유사하게, "산성 pH에 노출 시에 색상이 변화되는" 지시제는, pH가 알칼리성 또는 중성에서 산성으로 변화 시에 제 1 색상/무색에서 제 2 색상/유색으로 진행한다.
이런 지시제 화합물의 비제한적인 예는 메틸 오렌지, 자일레놀 오렌지, 카테콜 바이올렛, 브로모페놀 블루, 그린 및 퍼플, 에리오크롬 블랙 T, 셀레스틴 블루, 헤마토자일린, 칼마가이트, 갈로시아닌, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시양태에 따르면, 상기 지시제 화합물은 금속 이온 지시제인 유기 지시제 화합물을 포함한다. 지시제 화합물의 비제한적인 예는 하기 표 1에 도시된 것들을 포함한다. 특정 실시양태에서는 형광 지시제의 사용이 특별하게 배제되지만, 특정 조건에서 발광하는 형광 지시제가 또한 본 발명에 따라 사용될 수도 있다. 즉, 어떤 실시양태에서는, 형광을 방출하는 공액 화합물이 특별하게 배제된다. 본원에 사용된 "형광 지시제" 및 유사 용어는 자외선 또는 가시광선에 노출 시에 형광을 방출하거나 다르게는 색상을 나타내는 화합물, 분자, 안료, 및/또는 염료를 의미한다. "형광(fluoresce)"은, 빛 또는 다른 전자기선의 흡수 후에 빛을 방출하는 것으로 이해된다. 이런 지시제(종종 "태그(tag)"로 불림)의 예는, 아크리딘, 안트라퀴논, 쿠마린, 다이페닐메탄, 다이페닐나프틸메탄, 퀴놀린, 스틸벤, 트라이페닐메탄, 안트라신 및/또는 이들 잔기를 함유하는 분자 및/또는 이들의 유도체, 예컨대 로다민, 펜안트리딘, 옥사진, 플루오론, 시아닌 및/또는 아크리딘을 포함한다.
[표 1]
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하나의 실시양태에 따르면, 공액 화합물은 표 1에 기재된 카테콜 바이올렛을 포함한다. 카테콜 바이올렛(CV)은 2 몰의 피로카테콜을 1 몰의 o-설포벤조산 무수물과 축합시켜 제조된 설폰 프탈레인 염료이다. CV는, 지시제 성질을 가지며, 금속 이온을 갖는 내식성 조성물로 혼입되는 경우 이는 착체를 형성하여 킬레이트-측정 시약(chelometric reagent)으로서 유용하게 만드는 것이 확인되었다. CV를 함유하는 조성물이 금속 이온을 킬레이트화시키기 때문에, 일반적으로 청색 또는 청색-바이올렛 색상이 관찰된다.
또 다른 실시양태에 따르면, 표 1에 기재된 자일레놀 오렌지가 본 발명의 실시양태에 따른 조성물에서 사용된다. 자일레놀 오렌지는, 금속 이온 지시제 성질을 가지며, 금속 이온을 갖는 내식성 조성물로 혼입되는 경우 이는 착체를 형성하여 킬레이트-측정 시약으로서 유용하게 만드는 것이 확인되었다. 자일레놀 오렌지를 함유하는 조성물이 금속 이온을 킬레이트화시키기 때문에, 자일레놀 오렌지의 용액은 적색에서 일반적으로 청색 색상으로 변한다.
지시제 화합물은 0.01g/1000 g 용액 내지 3 g/1000 g 용액, 예컨대 0.05g/1000 g 용액 내지 0.3 g/1000 g 용액의 양으로 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 공액 화합물이 특정 외부 자극에 반응하여 색상이 변화되면, 공액 화합물은, 기판이 상기 조성물로 처리되어졌다는 시각적 지시로서 역할을 할 수 있다는 점에서 본 발명의 조성물을 사용 시에 이점을 제공한다. 예를 들면, 기판에 존재하는 금속 이온에 노출 시에 색상이 변화되는 지시제를 포함하는 조성물은 기판 중의 금속 이온과 착화 시에 색상이 변화될 것이고, 이는 사용자가 기판이 조성물과 접촉되었다는 것을 알 수 있게 한다. 유사한 이점은 알칼리성 또는 산성 층을 기판 상에 침착시키고, 상기 기판을, 알칼리성 또는 산성 pH에 노출 시에 색상이 변화되는 본 발명의 조성물과 접촉시킴에 의해 실현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 특정 공액 화합물의 사용은 후속적으로 적용되는 코팅 층에 대한 개선된 접착성을 갖는 기판을 제공할 수 있다. 이는 특히, 공액 화합물이 하이드록실 작용기를 갖는 경우에 잘 적용된다. 따라서, 본 조성물의 일부 실시양태는 프라이머 층에 대한 필요성 없이 본 발명에 따라 처리된 기판으로의 후속 코팅 층의 침착을 가능케 한다. 이런 코팅 층은 우레탄 코팅 및 에폭시 코팅을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 조성물은 아졸 화합물, 희토류 염 및 물을 포함할 수 있다. 상기 아졸 화합물은 조성물 1 리터당 0.0005 g 내지 조성물 1000 g당 3 g, 또는 조성물 1000 g당 0.004 g 내지 조성물 1 리터당 0.1g 의 양으로 본 조성물에 존재할 수 있다. 희토류 염은 조성물 1000 g당 0.05 g 내지 조성물 1000 g당 25 g, 또는 조성물 1000 g당 0.1 g 내지 조성물 1000 g당 10 g의 양으로 본 조성물에 존재할 수 있다. 물은 1000 g 용액의 잔부를 구성할 수 있다(즉, 물은 아졸 화합물 및 희토류 염을 전술된 농도로 제공하기에 충분한 양으로 제공된다).
일부 실시양태에 따르면, 조성물은 아졸 화합물, 이트륨 염 및 물을 포함할 수 있다. 아졸 화합물은 조성물 1 리터당 0.0005 g 내지 조성물 1000 g당 3 g, 또는 조성물 1000 g 당 0.004 g 내지 조성물 1 리터당 0.1g의 양으로 본 조성물에 존재할 수 있다. 이트륨 염은 조성물 1000 g당 0.05 g 내지 조성물 1000 g당 25 g, 또는 조성물 1000 g당 0.1 g 내지 조성물 1000 g당 10 g의 양으로 본 조성물에 존재할 수 있다. 물은 1000 g 용액의 잔부를 구성할 수 있다(즉, 물은 아졸 화합물 및 이트륨 염을 전술된 농도로 제공하기에 충분한 양으로 제공된다).
일부 실시양태에서, 조성물은 아졸 화합물, 리튬 염 및 물을 포함할 수 있다. 아졸 화합물은 조성물 1 리터당 0.0005 g 내지 조성물 1 리터당 3 g, 또는 조성물 1000 g 당 0.004 g 내지 조성물 1 리터당 0.1g의 양으로 본 조성물에 존재할 수 있다. 리튬 염은 조성물 1000 g당 0.05 g 내지 조성물 1000 g당 16 g, 또는 조성물 1000 g당 1 g 내지 조성물 1000 g당 5 g의 양으로 본 조성물에 존재할 수 있다. 물은 1000 g 용액의 잔부를 구성할 수 있다(즉, 물은 아졸 화합물 및 리튬 염을 전술된 농도로 제공하기에 충분한 양으로 제공된다).
일부 실시양태에 따르면, 조성물은 아졸 화합물 및 하나 이상의 희토류 원소 이온을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 조성물은 수성 캐리어, 아졸 화합물, 및 희토류 원소 염을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 희토류 원소 염은 제 1 및 제 2 희토류 원소 염을 포함하며, 각각의 염은 음이온 및 양이온을 포함하고, 제 1 및 제 2 염의 음이온은 상이하고, 제 1 및 제 2 염의 양이온은 동일하거나 상이할 수 있으며, 이때 각각의 양이온은, 개별적으로, 희토류 원소이다. 다중 음이온(예컨대 할라이드 및 예를 들면 나이트레이트)의 혼합물을 포함하는 희토류 원소 염(예컨대 프라세오다이뮴, 세륨, 네오다이뮴, 사마리움, 및 터븀 염)은 전환 코팅 조성물로 혼입 시에, 예를 들면 생성된 코팅의 형태(morphology) 및 성능을 비롯한 생성된 희토류 원소 코팅의 침착 파라미터에 영향을 줄 수 있음이 확인되었다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 조성물은 아졸 화합물, 하나 이상의 희토류 원소 양이온 (예컨대, 세륨, 또는 세륨과 이트륨 둘다), 나이트레이트 및 할라이드 음이온의 조합물, 및 임의적으로 산화제(예컨대, 예를 들면 H2O2)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 조성물은 중성 pH를 갖는다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 조성물은 이트륨 나이트레이트(YNO3), 세륨 나이트레이트(CeNO3), 세륨 클로라이드(CeCl3), 과산화수소(H2O2), 아졸 화합물, 및 수성 캐리어(예컨대 물)를 포함할 수 있다. 이트륨 나이트레이트는 0.06 g/L 내지 0.3 g/L의 양으로 포함될 수 있고, 세륨 나이트레이트는 0.06 g/L 내지 0.3 g/L의 양으로 포함될 수 있고, 세륨 클로라이드는 0.006 g/L 내지 0.03 g/L의 양으로 포함될 수 있고, 한 방울(즉, 0.478 g)의 30% 과산화수소 용액이 사용될 수 있으며, 아졸 화합물은 0.01 g/L 내지 1 g/L의 양으로 포함될 수 있고, 수성 캐리어(예컨대, 물)가 1 리터의 용액을 구성하기에 및/또는 이트륨 나이트레이트, 세륨 나이트레이트, 세륨 클로라이드 및 아졸 화합물을 전술된 농도로 제공하기에 충분한 양으로 첨가될 수 있다. 이트륨 나이트레이트, 세륨 나이트레이트, 세륨 클로라이드 및 아졸 화합물을 상기 범위 내로 포함하는 조성물은 산성 pH, 즉 7 미만의 pH를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 다른 실시양태에 따르면, 조성물은 수성 캐리어, 아졸 화합물, IA족(또는 1족) 금속 양이온, 및 음이온을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, IA족(또는 1족) 금속 이온은 리튬, 나트륨 및/또는 칼륨을 포함할 수 있다. 음이온은 하이드록사이드, 할라이드, 포스페이트, 및/또는 카보네이트 음이온을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들면, 조성물은 수성 캐리어, 아졸 화합물, 리튬 이온, 및 음이온, 예컨대 카보네이트를 포함한다(즉, 상기 리튬 이온은 리튬 카보네이트 공급원에 의해 제공될 수 있다). 일부 실시양태에서, 조성물은 할라이드 공급원, 예를 들면 플루오라이드 공급원, 예컨대 아연 플루로라이드를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 조성물은 리튬 카보네이트, 아졸 화합물 및 수성 캐리어(예컨대, 물)를 포함할 수 있다. 리튬 카보네이트는 1.6 g/L의 양으로 포함될 수 있고, 아졸 화합물은 0.01 g/L 내지 1 g/L의 양으로 포함될 수 있고, 수성 캐리어(예컨대, 물)는 800 g의 총 조성물 중량을 제공하기에 충분한 양으로 제공될 수 있다(예컨대, 상기 수성 캐리어는 본원에 기재된 농도의 리튬 카보네이트 및 아졸 화합물을 갖는 최종 조성물을 제공하기에 충분한 양으로 제공된다). 전술된 범위 내의 농도로 리튬 카보네이트 및 아졸 화합물을 포함하는 조성물은 알칼리성 pH, 즉 7 초과의 pH를 가질 수 있다.
또 다른 실시양태에 따르면, 금속 기판의 제조 방법은 임의적으로 금속 기판을 탈지(degreasing)하는 것을 포함한다. 그 후, 금속 기판은 알칼리성 탈산화제, 예를 들면, 리튬 함유 알칼리성 탈산화제로써, 1 내지 10 분, 예를 들면 3 분 동안 침지 또는 분무 코팅될 수 있다. 그 후 금속 기판은 임의적으로 주변 온도에서 건조될 수 있다. 그러나, 기판은 건조될 것이 요구되지는 않으며, 일부 실시양태에서, 건조는 생략된다. 그 후, 아졸 화합물 및 부식 억제 금속 이온, 예컨대 희토류 이온, 알칼리 금속 이온 및/또는 알칼리 토금속 이온(예컨대, 리튬 이온)을 포함하는 본 발명의 실시양태에 따른 조성물이 금속 기판에 적용될 수 있다. 조성물은, 필요한 경우 세정이 수행될 수 있지만, 코팅 전 및/또는 후에 기판의 세정 없이 적용될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 금속 기판의 코팅 공정은, 본 발명의 실시양태에 따른 알칼리 금속 이온 함유 조성물(예컨대, 리튬계 조성물)로 금속 기판을 코팅하는 단계, 임의적으로, 상기 금속 기판 상의 알칼리 금속 이온 함유 조성물을 실온에서 건조 또는 부분적으로 건조시키는 단계, 및 임의적으로, 건조 또는 부분적 건조(수행되는 경우) 후에 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 그 후 아졸 화합물 및 희토류 원소 이온을 포함하는 본 발명의 실시양태에 따른 아졸 함유 조성물은 금속 기판에 적용될 수 있다. 그러나, 내식성을 제공하고 pH 변화 시에 침전물을 형성할 수 있는 다른 금속 이온 및 금속 이온들의 조합, 예컨대 비제한적으로 Zn 및 Zr이 또한 사용될 수도 있다. 최종 세정은 후속 탑코트 또는 프라이머 코팅 이전에 요구되지는 않는다. 리튬계 코팅 조성물이 알칼리성이기 때문에, 사전 탈산화 및/또는 탈지가 필요하지는 않지만, 필요한 경우 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시양태에 따른 조성물을 승온에서 적용하고/하거나 코팅된 기판을 승온에서 건조시키는 것이 필요하지는 않다. 또한, 기판의 최종 세정은 기판에 대한 내식성을 달성하는데 필요하지는 않다.
본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 기판은 금속 표면의 적어도 일부 상에 전술된 조성물 중 임의의 것을 갖는 금속 표면을 포함한다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 기판은 표면의 적어도 일부 상에 상기 조성물을 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면을 포함한다. 그 후 기판은 프라이머 및/또는 탑코트로 코팅될 수 있고, 즉, 본 발명의 실시양태에 따른 조성물이 금속 기판에 적용될 수 있고, 임의적으로 이어서 프라이머 코트, 및/또는 탑코트로 코팅될 수 있다.
금속 착화제 및 금속 이온을 포함하는 부식 억제제를 포함하는 본 발명의 실시양태에 따른 조성물은 통상의 크로메이트계 프라이머 코트, 예컨대 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드(PRC-DeSoto International, Inc.)에서 시판 중인 상품 코트 데프트(Deft) 44GN072로 시판되는 프라이머 코트와 상용가능하다. 다르게는, 프라이머 코트는 무-크로메이트 프라이머 코트일 수 있으며, 이런 무-크로메이트 프라이머 코트는 당업계에 공지되어 있다. 다른 적합한 무-크롬 프라이머는 MIL-PRF-85582 클라스 N 또는 MIL-PRF-23377 클라스 N의 군사적 요건을 통과할 수 있는 것들을 포함한다. 적합한 프라이머 코트의 다른 비제한적 예는 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드의 상품 코드 번호 데프트 02GN083 및 데프트 02GN084로 시판되는 것들을 포함한다.
일부 실시양태에 따르면, 금속 기판은, 금속 기판을 상기 기재된 조성물과 접촉하기 전에 전처리될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "전처리"는 후속 공정에 앞서 기판의 표면 개질을 의미한다. 이러한 표면 개질은 당해 분야에 공지된 다양한 작업, 예를 들어, 비-제한적으로, 세정(표면으로부터 불순물 및/또는 먼지를 제거하기 위한 것), 탈산화 및/또는 용액 또는 코팅의 적용을 들 수 있다. 전처리는 예를 들어 더 균일한 시작 금속 표면의 생성, 전처리된 기판상에서의 후속 코팅에 대한 접착성 향상, 및/또는 후속 조성물의 침착을 용이하게 하는 방식으로 출발 표면의 개질 등 하나 이상의 장점을 가질 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 금속 기판은, 금속 기판을 먼저 용매 처리한 후 금속 기판을 조성물과 접촉시킴으로써 제조될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "용매 처리"는 금속 표면상에 있을 수 있는 잉크, 오일 등의 제거에 도움이 되는 용매에 기판을 세정, 와이핑, 분무 또는 침지시키는 것을 의미한다. 다르게는, 금속 기판은, 금속 기판을 조성물과 접촉시키기 전에 통상의 탈지 방법을 사용하여 금속 기판을 탈지시킴으로써 제조될 수 있다.
금속 기판은, 금속 기판을 용매 처리함으로써 전처리될 수 있다. 이어서, 금속 기판은, 전환 코팅 조성물의 적용 이전에 알칼리성 세정제(cleaner)로 금속 기판을 세정함으로써 전처리될 수 있다. 적합한 전-세정제의 하나의 예는 염기성(알칼리성) 전처리 세정제이다. 그러나, 본 발명의 일부 실시양태(예컨대, 리튬계 조성물이 먼저 기판 상에 코팅되고, 이어서 아졸계 조성물로 코팅되는 경우)에서, 이런 사전 세정 절차는 (예를 들면, 리튬계 조성물이 알칼리성이기 때문에) 필수적이지 않을 수 있다. 전-세정제는 부식 억제제를 또한 포함할 수도 있으며, 이 중 일부는 부식 억제제로써 세정 공정 동안 금속 기판의 표면을 "씨딩(seeding)"하여 금속 표면 공격을 최소화하고/하거나 후속 전환 코팅을 원활하게 할 수 있다. 다른 적합한 비제한적인 전-세정제는 탈지제 및 탈산화제, 예컨대 웨스턴 오스트레일리아 쿠데일 소재의 텔포드 인더스트리즈(Telford Industries)에서 시판 중인 투르코(Turco) 4215-NCLT, 미시건주 매디슨 하이츠 소재의 헨켈 테크놀로지스(Henkel Technologies)에서 시판 중인 안천(Arnchern) 7/17 탈산화제, 및 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 시판 중인 인산계 탈산화제를 포함한다.
일부 실시양태에서, 금속 기판은, 금속 기판상에 조성물을 적용하기 전에 금속을 기계적으로 탈산화시킴으로써 전처리될 수 있다. 전형적인 기계적 탈산화제의 비-제한적인 예는 스카치-브라이트(Scotch-Brite) 패드 또는 유사한 장치를 사용한 표면의 균일한 조면화(roughening)이다.
일부 실시양태에 따르면, 금속 기판은, 금속 기판에 조성물을 적용하기 전에 금속을 용매 와이핑함으로써 전처리될 수 있다. 적합한 용매의 비-제한적인 예는 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 프로필 케톤(MPK), 아세톤 등을 포함한다.
금속 기판을 제조하기 위한 임의적인 추가 절차는 예를 들어 산 피클(acid pickle) 또는 광 산 에칭, 또는 검댕(smut) 제거제 등과 같은 표면 광택제의 사용을 포함한다.
금속 기판은 각 전처리 단계 사이에서 수돗물 또는 증류수/탈이온수로 세정될 수 있고, 본 발명의 실시양태에 따른 조성물과 접촉한 후 증류수/탈이온수 및/또는 알코올로 충분히 세정될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일부 실시양태에 따르면, 상기 기재된 전처리 절차 중 일부 및 세정은 본 발명의 실시양태에 따른 조성물의 적용 전에 필요하지 않을 수 있다.
금속 기판이 적절히 전처리되면, 원하는 경우, 본 발명의 실시양태에 따른 조성물은 금속 기판의 표면의 적어도 일부와 접촉하도록 허용될 수 있다. 금속 기판은 침지 침윤, 분무, 또는 브러시, 롤러 등을 사용한 스프레딩과 같은 임의의 통상적인 기술을 사용하여 조성물과 접촉될 수 있다. 분무를 통한 적용과 관련하여, 공기 분무에 사용되는 통상적인(자동 또는 수동) 분무 기술 및 장비가 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 조성물은 전해-코팅(electrolytic-coating) 시스템을 사용하여 적용될 수 있다.
금속 기판과 조성물을 접촉시킨 후, 금속 기판을 임의적으로 공기 건조시킬 수 있다. 그러나, 기판을 건조시킬 필요는 없고, 일부 실시양태에서, 건조는 생략된다. 세정은 필요하지는 않지만, 필요하면 수행될 수 있다.
몇몇 실시양태에 따르면, 금속 기판은, 먼저 기계적 연마하고 이어서 습식-와이핑하여 검댕을 제거함으로써 제조될 수 있다. 그 후 기판은, 적용 이전에 공기-건조될 수 있다. 다음으로, 상기 조성물을 금속 기판에 적용하고, 임의적으로 예를 들어 실온보다 더 높은 열의 부재 하에서 건조시킬 수 있다. 그러나, 기판은 건조될 필요는 없고, 일부 실시양태에서, 건조는 생략된다. 기판은 세정할 필요가 없으며, 금속 기판을, 이어서 마무리 코팅을 갖는 기판을 얻기 위해 프라이머 및/또는 탑 코트로 추가로 코팅할 수 있다.
일부 실시양태에서, 금속 기판은, 상기 기판의 적어도 일부 상의 본 발명의 실시양태에 따른 조성물, 및 상기 조성물의 적어도 일부 상의 프라이머 및/또는 탑코트를 포함한다. 본 발명의 실시양태에 따른 아졸 조성물은 통상의 크로메이트계 프라이머 코팅과 상용가능하다. 다르게는, 프라이머 코팅은 무-크로메이트 프라이머 코팅일 수 있으며, 이런 무-크로메이트 프라이머 코팅은 당업계에 공지되어 있다. MIL-PRF-85582 클라스 N 또는 MIL-PRF-23377 클라스 N의 군사적 요건을 통과할 수 있는 프라이머 코팅이 또한 본 발명의 실시양태에 따른 전환 코팅과 함께 사용될 수도 있다. 아졸 화합물 및 금속 이온을 포함하는 부식 억제제를 포함하는 본 발명의 실시양태에 따른 조성물은 통상의 크로메이트계 프라이머 코트, 예컨대 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 상품 코드 데프트 44GN072로 시판 중인 프라이머 코트와 상용가능하다. 다르게는, 프라이머 코트는 무-크로메이트 프라이머 코트일 수 있고, 이런 무-크로메이트 프라이머 코트는 당업계에 공지되어 있다. 다른 적합한 무-크롬 프라이머는 MIL-PRF-85582 클라스 N 또는 MIL-PRF-23377 클라스 N의 군사적 요건을 통과할 수 있는 것들을 포함한다. 적합한 프라이머 코트의 다른 비제한적인 예는 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 상품 코트 번호 데프트 02GN083 및 데프트 02GN084시판 중인 것들을 포함한다. 탑코트는 임의의 적합한 탑코트, 예를 들면, 폴리우레탄 또는 플루오르화된 폴리우레탄 탑코트일 수 있고, 이는 당업계에 공지되어 있다.
또 다른 실시양태에서, 본원에 기재된 아졸 화합물은 에폭시 또는 우레탄 또는 플루오르화된 우레탄계 프라이머 및/또는 탑코트 배합물 또는 조성물에 혼입될 수 있다. 특히 적합한 실시양태에서, 아졸은 벤조트라이아졸을 포함할 수 있고, 이는 300 g의 에폭시 염기에 대해 1 g 벤조트라이아졸의 양으로 배합물에 첨가될 수 있다. 아졸 함유 프라이머 및/또는 탑코트 배합물을 제조하기 위해, 아졸 화합물은 먼저 용매, 예컨대 알코올(예컨대, 이소프로필 알코올, 또는 2급 부틸 알코올)에 용해될 수 있고, 예를 들면 이는 프라이머 및/또는 탑코트 배합물로의 첨가를 원활하게 할 수 있다.
프라이머 및/또는 탑코트 배합물 또는 조성물에서 사용되는 경우, 아졸 화합물은 0.05 g/1000 L 조성물 내지 70g/1000 L 조성물의 양으로 프라이머 및/또는 탑코트 배합물 또는 조성물에 존재할 수 있다. 프라이머 및/또는 탑코트 조성물은 하나 이상의 부식 공-억제제, 예컨대 희토류 옥사이드, 및/또는 설페이트 연장제(extender)를 가질 수 있다.
용어 "탑코트"는 결합제(들)의 혼합물을 의미하고, 이는 유기 또는 무기계 중합체 또는 중합체들의 블렌드, 임의적으로 안료, 임의적으로 용매 또는 용매들의 혼합물, 및 임의적으로 경화제를 포함할 수 있다. 탑코트는 전형적으로 외부 표면이 대기 또는 환경으로 노출되고 내부 표면이 또 다른 코팅 층 또는 중합체 기판과 접촉하는 단일 또는 다층 코팅 시스템에서의 코팅 층이다. 본 발명의 실시양태에서 유용한 탑코트는 폴리우레탄계 탑코트를 포함한다. 그러나, 본원을 참고로 하여 당업자에게 이해되는 바와 같이, 다른 탑코트 및 고성능(advanced performance) 탑코트가 본 발명의 실시양태에 따른 코팅 시스템에 사용될 수 있다. 적합한 탑코트의 일부 비제한적인 예는 MIL-PRF-85285D에 일치하는 것들, 예컨대 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 시판 중인 상품 코트 번호 데프트 03W127A 및 데프트 03GY292을 포함한다. 적합한 고성능 탑코트의 일부 비제한적인 예는 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 시판 중인 상품 코트 번호 데프탄(등록상표) ELT™ 99GY001 및 99W009을 포함한다.
대안적 실시양태에서, 기판은, 상기 기판 상의 본 발명의 실시양태에 따른 조성물, 및 상기 조성물 상의 아졸 함유 자가-프라이밍(self-priming) 탑코트, 또는 증진된 자가-프라이밍 탑코트를 포함한다. "기판 직접식(direct to substrate)" 또는 "금속 직접식(direct to metal)" 코팅으로도 불리는 용어 "자가-프라이밍 탑코트"는 결합제(들)을 포함하는 혼합물을 의미하며, 이는 유기 또는 무기계 중합체 또는 중합체들의 혼합물, 임의적으로 안료, 임의적으로 용매 또는 용매들의 혼합물, 및 임의적으로 경화제를 포함할 수 있다. "증진된 기판 직접식 코팅"으로도 불리는 용어 "증진된 자가-프라이밍 탑코트"는 작용화된 플루오르화된 결합제, 예컨대 플루오로에틸렌-알킬 에터를 전체로 또는 다른 결합제(들)의 일부로 포함하는 혼합물을 의미하며, 이는 유기 또는 무기계 중합체 또는 중합체들의 혼합물, 임의적으로 안료, 임의적으로 용매 또는 용매들의 혼합물, 및 임의적으로 경화제를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따른 코팅 시스템에 유용한 자가-프라이밍 탑코트 및 증진된 자가-프라이밍 탑코트는 본원을 참고하는 당업자에게 공지되어 있다. 자가-프라이밍 탑코트의 비제한적인 예는 TT-P-2756A에 일치하는 것들, 예컨대 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 시판 중인 상품 코트 번호 데프트 03Wl69 및 03GY369를 포함한다. 증진된 자가-프라이밍 탑코트의 비제한적인 예는 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 시판 중인 데프탄(등록상표) ELT™ /ESPT를 포함한다. 자가-프라이밍 탑코트의 또 다른 비제한적 예는 캘리포니아주 실마 소재의 피알시-데소토 인터네셔널 인코포레이티드에서 시판 중인 상품 코드 번호 데프트 97GY121이다.
아졸 함유 자가-프라이밍 탑코트 및 증진된 자가-프라이밍 탑코트는 기판에 직접 적용될 수 있다. 아졸 함유 자가-프라이밍 탑코트 및 증진된 자가-프라이밍 탑코트는 임의적으로 유기 또는 무기 중합체 코팅, 예컨대 프라이머 및/또는 탑코트에 적용될 수 있다. 자가-프라이밍 탑코트 및 증진된 자가-프라이밍 탑코트는, 전형적으로 코팅의 외부 표면이 대기 또는 환경으로 노출되고 코팅의 내부 표면이 전환 코팅된 기판 또는 임의적인 중합체 코팅 또는 프라이머와 접촉할 수 있는 단일 또는 다층 코팅 시스템에서의 코팅 층일 수 있다.
아졸 함유 프라이머, 탑코트, 자가-프라이밍 탑코트, 및 증진된 자가-프라이밍 탑코트는, 습윤 조건, 또는 시간이 경과하여 건조 또는 경화하는(즉, 용매가 증발하고/하거나 화학적 반응이 존재하는) "완전히 경화되지 않은" 조건에서 기판에 적용될 수 있다. 코팅은 자연적으로 또는 가속 수단, 예컨대 자외광 경화식 시스템에 의해 건조 또는 경화되어 필름 또는 "경화된" 코팅을 형성할 수 있다. 코팅은 또한 반 경화된 또는 완전히 경화된 상태로 적용될 수 있다(예컨대, 접착제).
본 발명의 실시양태는, 기판 및 기판의 적어도 일부 상의 전환 조성물을 포함하는 물품을 포함한다. 일부 실시양태에 따르면, 기판은 알루미늄을 포함한다. 일부 실시양태에 따르면, 물품은 상기 조성물 상에 코팅을 추가로 포함한다.
본 발명의 특정 실시양태를 예시 목적으로 위에 기술하였지만, 본 발명의 세부 사항의 다양한 변형들이 첨부된 특허청구범위 및 이의 균등 범위에서 정의된 바와 같이 본 발명을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음은 당해 기술 분야 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 본원의 실시양태들이 "하나의" 아조 화합물 등과 관련하여 기재되어 있지만, 하나 또는 그 이상의 이들 성분 또는 인용된 임의의 다른 성분들이 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시양태가 "포함하는"이라는 용어로 기재되어 있지만, "본질적으로 이루어진" 또는 "구성된" 실시양태가 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 예를 들어, 금속 이온 및 아졸 화합물을 포함하는 조성물을 기술하고 있지만, 금속 이온 및 아졸 화합물로 본질적으로 이루어지거나 이들로 구성된 조성물 및/또는 용액도 본 발명의 범주 내에 있다. 유사하게, 금속 이온 및 아졸 화합물을 포함하는 부식 억제제가 기술되어 있지만, 금속 이온 및 아졸 화합물로 본질적으로 이루어지거나 이들로 구성된 부식 억제제도 본 발명의 범주 내에 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 조성물은 금속 이온 및 아졸 화합물로 본질적으로 이루어질 수 있다. 이러한 맥락에서, "본질적으로 이루어진"은 조성물 내 임의의 추가적인 성분들이 조성물로 코팅된 금속 기판의 내식성에 실질적으로 영향을 미치지 않음을 의미한다. 예를 들어, 희토류 이온 및 아졸 화합물로 본질적으로 이루어진 조성물에는 IA족(또는 1족, 즉, 알칼리 금속) 및 IIA족(또는 2족, 즉, 알칼리 토금속) 금속 이온이 없다. 또한, 알칼리 또는 알칼리 토금속 이온 및 아졸 화합물로 본질적으로 이루어진 조성물에는 희토류 원소 이온이 없다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 수치들, 예를 들어 값, 범위, 양 또는 백분율을 표시하는 수치들은 "약"이라는 용어가 명시적으로 나타나지 않는다 해도 이러한 용어에 의해 수식되는 것으로 읽을 수 있다. 또한, "약"이라는 용어의 사용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 이해하는 바와 같이 측정, 유효 숫자 및 호환성과 관련된 편차 주변을 반영한다. 본원에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 복수는 단수를 포함하고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 예를 들어, 본원에서 "하나의" 아졸 화합물을 기술하고 있지만, 이러한 아졸 화합물들의 혼합물이 사용될 수 있다. 범위가 지정되면, 그 범위 내의 범위 및/또는 숫자의 임의의 끝점들이 본 발명의 범위 내에서 조합될 수 있다. 용어 "포함하는" 및 그 유사 용어는 "포함하나 이에 국한되지 않는"을 의미한다. 유사하게, 본원에 사용된 용어 "위", "위에 적용된" 및 "상에 형성된"은 위, 위에 적용된 또는 상에 형성된 것을 의미하지만, 반드시 표면과 접촉해 있을 필요는 없다. 예를 들어, 기판 "상에 형성된" 코팅층은 상기 형성된 코팅층과 기판 사이에 위치한 동일하거나 상이한 조성물의 하나 이상의 다른 코팅층의 존재를 배제하지 않는다.
본원에 기재된 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 기재된 수치 값은 실제로 정확한 값으로 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 그 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 필수적으로 발생하는 특정 오차를 포함한다. 본원 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 "포함하는" 및 이의 변형은 임의의 변형 또는 추가를 배제하도록 본원의 개시 내용을 제한하지 않는다.

Claims (7)

  1. 작용화된 플루오르화된 결합제; 및
    피롤; 및 피라졸, 이미다졸, 트라이아졸, 테트라졸, 펜타졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 티아다이아졸 및 이소티아졸을 포함하는 아졸 화합물로부터 선택되는 하나 이상
    을 포함하는, 기판에 적용하기 위한 자가-프라이밍(self-priming) 탑코트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아졸 화합물이 2,5-다이머캅토-1,3,4-티아다이아졸, 1H-벤조트라이아졸, 1H-1,2,3-트라이아졸, 2-아미노-5-머캅토-1,3,4-티아다이아졸, 및/또는 2-아미노-1,3,4-티아다이아졸을 포함하는, 자가-프라이밍 탑코트 조성물.
  3. 기판; 및
    상기 기판의 적어도 일부 상의 제 1 항의 자가-프라이밍 탑코트 조성물
    을 포함하는 물품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄을 포함하는, 물품.
  5. 기판; 및
    상기 기판의 적어도 일부에 직접 적용되어 건조 또는 경화된 상태로 기판 위에 코팅을 형성하는 제 1 항의 자가-프라이밍 탑코트 조성물
    을 포함하는 물품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄을 포함하는, 물품.
  7. 금속 기판에 적용하기 위한 전환 조성물을 기판의 적어도 일부 상에 적용하는 단계로서, 상기 전환 조성물이 0.0005 g/L 내지 3 g/L의 양으로 존재하는 아졸 화합물, 리튬 양이온, 카보네이트 및 수성 캐리어(carrier)를 포함하는, 단계,
    상기 전환 조성물을 건조하여 전환 코팅을 형성하는 단계, 및
    상기 전환 코팅 상에, 작용화된 플루오르화된 결합제 및 아졸 화합물을 포함하고 기판에 적용하기 위한 자가-프라이밍 탑코트 조성물을 적용하는 단계
    를 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법으로서,
    상기 적용은 침지 침윤, 분무, 브러시 또는 롤러를 사용한 스프레딩, 또는 전해-코팅(electrolytic-coating) 시스템의 사용에 의하여 수행되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
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