KR20220020330A - Composition and manufacturing method of corrosion-resistant multifunctional paint - Google Patents

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비노드 비두
매튜 나카추카
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오세아니트 라보라토리즈, 아이엔씨.
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Abstract

다기능 코팅 방법은 표면을 세척하는 단계, 내부식성 합금 코팅층을 표면에 적용하는 단계, 내식성 합금 코팅 위에 소유 소수성 복합 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 오일 및 가스 파이프는 다기능 코팅 방법을 사용하여 적용된 다기능 코팅의 내부 표면과, 내부 소유-소수성 복합 코팅과, 내부 소유 소수성 복합 코팅 아래에 내부식성 합금 코팅과, 부식 방지 저항성 합금 코팅 처리되지 않은 파이프 또는 기타 금속 기질을 포함한다.The multifunctional coating method includes cleaning a surface, applying a corrosion-resistant alloy coating layer to the surface, and applying an oleophobic hydrophobic composite coating over the corrosion-resistant alloy coating. Oil and gas pipes may have an inner surface of a multi-functional coating applied using a multi-functional coating method, an inner oleophobic-hydrophobic composite coating, a corrosion-resistant alloy coating under the inner oleophobic composite coating, a corrosion-resistant alloy coating untreated, or other metallic substrates.

Description

내식성 다기능 도료의 조성물 및 제조방법Composition and manufacturing method of corrosion-resistant multifunctional paint

본 출원은 일반적으로 스케일 축적 및 H2S 및 CO2 유발 부식을 방지하고 스위트 가스 및 사워 가스 내성 및 발수/발유성을 제공하기 위한 표면 처리 및 코팅에 관한 것이다.This application relates generally to surface treatments and coatings to prevent scale build-up and H 2 S and CO 2 induced corrosion, and to provide sweet gas and sour gas resistance and water/oil repellency.

스위트 및 사워 가스가 있는 상태에서 다상 흐름으로 고압 및 고온에서 내식성을 위해 사용할 수 있는 상업용 코팅은 많지 않다. 사워 가스는 모든 가스이지만, 상당한 양의 H2S를 포함하는 천연 가스인 경우가 많다. 따라서 이러한 조건은 석유 및 가스 시추 및 탐사 작업에서 흔히 접하게 된다. 심해 및 육상 석유 및 가스 시추에는 일반적으로 200-250℃의 파이프라인 온도와 100psi 이상 및 최대 20000psi의 압력이 포함된다.There are not many commercial coatings available for corrosion resistance at high pressures and high temperatures with multiphase flow in the presence of sweet and sour gases. Sour gas is any gas, but it is often a natural gas that contains significant amounts of H 2 S. Therefore, these conditions are commonly encountered in oil and gas drilling and exploration operations. Deep-sea and onshore oil and gas drilling typically involves pipeline temperatures of 200-250°C and pressures above 100 psi and up to 20000 psi.

내부식성 합금 코팅은 파이프라인 내부와 접근이 불가능한 영역에 적용하기 어렵고 공정을 확장할 수 없다. 기존의 내식성 코팅 기술은 H2S 및 CO2 내식성이 부족하다. 대부분의 상용 솔루션은 부식 및 H2S/CO2 공격을 방지하기 위해 폴리머 또는 복합 코팅을 기반으로 하지만 코팅이 손상되면 최소한의 보호를 제공한다. 폴리머 기반 코팅의 사용은 고압 및 고온에서 유지되지 않는 이러한 가스에 대한 일시적인 저항만을 제공한다.Corrosion-resistant alloy coatings are difficult to apply inside pipelines and in inaccessible areas, and the process is not scalable. Existing corrosion-resistant coating technologies lack H 2 S and CO 2 corrosion resistance. Most commercial solutions are based on polymeric or composite coatings to prevent corrosion and H 2 S/CO 2 attack, but provide minimal protection if the coating is damaged. The use of polymer-based coatings only provides temporary resistance to these gases that are not maintained at high pressures and high temperatures.

스위트 및 사워 가스의 존재와 고온 및 고압에서 사용하기 위한 개선된 내부식성 표면 처리 및 코팅에 대한 요구가 존재한다.A need exists for improved corrosion-resistant surface treatments and coatings for use in the presence of sweet and sour gases and at high temperatures and pressures.

하기 요약 및 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적이며 청구된 바와 같은 본 발명의 추가 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 다음의 요약이나 설명은 요약이나 설명에서 언급된 특정 특징으로 본 발명의 범위를 정의하거나 제한하려는 의도가 아니다. 특정 실시예에서, 개시된 실시예는 여기에 설명된 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. Both the following summary and detailed description are exemplary and explanatory, and it is to be understood that they are intended to provide a further description of the invention as claimed. The following summary or description is not intended to define or limit the scope of the invention to the specific features recited in the summary or description. In certain embodiments, disclosed embodiments may include one or more of the features described herein.

새로운 내식성 코팅은 고온, 고압, 부식성, 스위트 또는 사워 가스 환경에서 내식성을 유지할 수 있다. 높은 발수성은 또한 스케일 저항 및 기타 유익한 결과를 개선하는데 도움이 된다. 이 코팅은 니켈, 크롬, 코발트 및/또는 기타 내식성 합금을 포함하는 기본 금속 내식성 층과 다상 유동 영역에서 항력을 감소시키기 위해 낮은 표면 에너지를 제공할 수 있는 폴리머 복합 코팅의 최상층을 포함할 수 있다. 코팅은 석유와 가스의 시추 및 탐사는 물론 해양, 항공, 자동차, 전자, 가정, 건설 및 운송 응용 분야 등에 유용하다. 새로운 코팅의 이점은 금속 표면에 대한 내구성 내식성, 쉬운 적용 등이다. 새로운 코팅의 이점으로는 금속 표면에 대한 내구성 있는 내식성, 복잡한 구성 요소 및 접근하기 어려운 영역, 특히 파이프라인, 펌프 및 밸브 내부에 쉽게 적용할 수 있는 H2S 및 CO2 저항성, 고압 및 고온에서의 내구성 성능이 있다. The new corrosion-resistant coating can maintain corrosion resistance in high temperature, high pressure, corrosive, sweet or sour gas environments. High water repellency also helps to improve scale resistance and other beneficial results. The coating may include a base metal corrosion resistant layer comprising nickel, chromium, cobalt and/or other corrosion resistant alloys and a top layer of a polymer composite coating capable of providing low surface energy to reduce drag in the multiphase flow regime. Coatings are useful in oil and gas drilling and exploration, as well as marine, aviation, automotive, electronics, home, construction and transportation applications. Advantages of the new coating include durable corrosion resistance to metal surfaces and easy application. Advantages of the new coating include durable corrosion resistance to metal surfaces, H 2 S and CO 2 resistance for easy application in complex components and hard-to-reach areas, especially inside pipelines, pumps and valves, and at high pressures and temperatures. It has durable performance.

금속 표면의 보호를 향상시키기 위해 새로운 다기능 코팅이 사용된다. 코팅은 표면에 적용된 내식성 합금 코팅의 얇은 층을 적용한 다음, 예를 들어 무전해, 브러시 도금 또는 전기도금 방식을 사용하여, 물/기름에 내성이 있고 스위트 및 사워 가스에 불투과성/비활성인 나노입자가 내장된 과불소화 폴리머의 복합 코팅을 적용하는 것을 포함한다. 내식성 합금 코팅을 적용하는 좋은 방법 중 하나는 나중에 자세히 설명한다.New multifunctional coatings are used to improve the protection of metal surfaces. The coating is applied by applying a thin layer of a corrosion-resistant alloy coating applied to the surface and then using, for example, electroless, brush plating or electroplating methods, nanoparticles that are resistant to water/oil and impermeable/inert to sweet and sour gases. and applying a composite coating of an embedded perfluorinated polymer. One of the best ways to apply a corrosion-resistant alloy coating is discussed in detail later.

새로운 다기능 코팅의 상부 코팅은 무지막성이며 공지된 상용 중합체의 플루오르화 나노입자(예: 플루오르화 실리카 나노입자)로 구성될 수 있다. 작용기(예: 히드록실, 에폭시, 아크릴, 아민 등)는 내구성을 향상시키기 위해 상부 코팅을 적용하기 전에 내부식성 합금에 적용될 수 있다.The top coating of the new multifunctional coating is film-free and may consist of fluorinated nanoparticles of known commercial polymers (eg fluorinated silica nanoparticles). Functional groups (eg hydroxyl, epoxies, acrylics, amines, etc.) may be applied to the corrosion-resistant alloy prior to applying the top coating to improve durability.

각 층에는 고유한 기능이 있다. 내부의 첫 번째 합금 코팅은 사워 가스 공격을 방지하고, 상단 복합 층은 발유제 및 발수제 역할을 한다. 최상층은 고온 및 고압에서 분해되어 그 아래의 표면이 오일, 물 및/또는 가스를 포함한 환경에 노출될 수 있다. 석유 및 가스 파이프라인 및 기타 응용 분야에 일반적으로 사용되는 강철은 사워 가스 부식에 매우 취약하며, 직접 노출되면 즉각적인 부식을 경험한다. 그러나 복합층 아래의 내식성 합금 코팅은 이러한 현상을 방지한다. 다기능 코팅은 H2S 저항과 발수 및 발유의 간단하고 확장 가능한 이중층 표면 보호를 제공한다.Each floor has its own unique function. The first alloy coating on the inside prevents sour gas attack, and the top composite layer acts as an oil and water repellent. The top layer may decompose at high temperature and pressure so that the surface underneath it may be exposed to an environment containing oil, water and/or gas. Steels commonly used in oil and gas pipelines and other applications are highly susceptible to sour gas corrosion and experience immediate corrosion upon direct exposure. However, the corrosion-resistant alloy coating under the composite layer prevents this from happening. The multifunctional coating provides H 2 S resistance and a simple and scalable double-layer surface protection of water and oil repellency.

일부 대안적인 실시예 및 특정 응용에서, 내식성 합금 층은 실질적인 부식 보호를 제공하기에 충분한 강도로 단독으로 사용될 수 있다.In some alternative embodiments and certain applications, the corrosion-resistant alloy layer may be used alone with sufficient strength to provide substantial corrosion protection.

실시예에서 새로운 다기능 코팅 방법은 표면을 세척하는 단계, 내부식성 합금 코팅층을 표면에 적용하는 단계, 및 내부식성 합금 코팅 위에 소유 소수성 복합 코팅을 적용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한 소유-소수성 복합 코팅의 적용 전에 화학적 및/또는 전기화학적 에칭 및 작용기의 부착에 의해 내식성 합금 코팅층을 변형 및 기능화하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the new multifunctional coating method comprises cleaning the surface, applying a corrosion-resistant alloy coating layer to the surface, and applying an oleophobic hydrophobic composite coating over the corrosion-resistant alloy coating. In some embodiments, the method also includes modifying and functionalizing the corrosion-resistant alloy coating layer by chemical and/or electrochemical etching and attachment of functional groups prior to application of the oleophobic-hydrophobic composite coating.

다양한 실시예에서 작용기는 히드록실, 에폭시, 아크릴 또는 아민 작용기이다.In various embodiments, the functional group is a hydroxyl, epoxy, acrylic or amine functional group.

다양한 실시예에서 표면 세척은 쇼트 블라스팅(shot blasting) 및/또는 산/염기 세정을 포함한다.In various embodiments, surface cleaning includes shot blasting and/or acid/base cleaning.

다양한 실시예에서 내식성 합금은 무전해 도금, 브러시 도금 및 전기도금 중 적어도 하나에 의해 적용된다.In various embodiments the corrosion-resistant alloy is applied by at least one of electroless plating, brush plating and electroplating.

일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 과불소화 및/또는 불소화 중합체에 매립된 내식성 나노입자를 포함한다.In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises corrosion-resistant nanoparticles embedded in perfluorinated and/or fluorinated polymers.

일부 실시예에서 표면은 금속 표면이고, 일부 실시예에서는 열교환기의 일부이다. 일부 실시예에서 열교환기는 발전소에 위치한다.In some embodiments the surface is a metal surface, and in some embodiments is part of a heat exchanger. In some embodiments the heat exchanger is located in a power plant.

일부 실시예에서 내식성 합금은 니켈, 니켈-인, 니켈-코발트, 니켈-붕소, 니켈-PTFE, 및 크롬 중 적어도 하나를 포함한다.In some embodiments, the corrosion-resistant alloy includes at least one of nickel, nickel-phosphorus, nickel-cobalt, nickel-boron, nickel-PTFE, and chromium.

일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 코팅 매트릭스에 매립된 세라믹 나노입자를 포함한다. 일부 구체예에서 세라믹 나노입자는 실리카, 알루미나, 티타니아, 및 세리아 나노입자 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서 매립된 나노입자는 퍼플루오로 옥틸 트리클로로 실란, 퍼플루오로 옥틸 포스폰산, 퍼플루오로 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS), 트리클로로 옥타 데실, 트리클로로 옥틸 실란, 퍼플루오로실록산, 플루오로탄화수소, 플루오르화 실란, 플루오르화 산, 아민, 인산, 에테르, 아크릴레이트, 설포네이트 및/또는 플루오르화 또는 비플루오르화 단량체 중 적어도 하나를 부착함으로써 기능화된다. In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises ceramic nanoparticles embedded in a coating matrix. In some embodiments the ceramic nanoparticles comprise at least one of silica, alumina, titania, and ceria nanoparticles. In some embodiments, the embedded nanoparticles are perfluoro octyl trichloro silane, perfluoro octyl phosphonic acid, perfluoro polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), trichloro octadecyl, trichloro octyl silane, perfluoro functionalized by attaching at least one of siloxanes, fluorohydrocarbons, fluorinated silanes, fluorinated acids, amines, phosphoric acids, ethers, acrylates, sulfonates and/or fluorinated or non-fluorinated monomers.

일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 코팅 매트릭스에 매립된 금속성 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서 금속성 나노입자는 니켈, 구리, 및 철 나노입자 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 과불소화 중합체를 포함한다.In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises metallic nanoparticles embedded in a coating matrix. In some embodiments the metallic nanoparticles comprise at least one of nickel, copper, and iron nanoparticles. In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises a perfluorinated polymer.

금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 새로운 도포기는, 표면 세척 단계, 표면에 내식성 합금 코팅 층 적용 단계, 및 내식성 합금 코팅 위에 소유 소수성 복합 코팅을 적용하는 단계를 포함하는 방법에 따라 다기능 코팅을 적용한다. 일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 코팅 매트릭스에 매립된 금속성 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 또한 소유-소수성 복합 코팅의 적용 전에 화학적 및/또는 전기화학적 에칭 및 작용기의 부착에 의해 내식성 합금 코팅층을 변형 및 기능화하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예에서 작용기는 히드록실, 에폭시, 아크릴 또는 아민 작용기이다. 다양한 실시예에서 표면 세척은 쇼트 블라스팅(shot blasting) 및/또는 산/염기 세정을 포함한다. 다양한 실시예에서 내식성 합금은 무전해 도금, 브러시 도금 및 전기도금 중 적어도 하나에 의해 적용된다. 일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 과불소화 및/또는 불소화 중합체에 매립된 내식성 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서 표면은 금속 표면이고, 일부 실시예에서 열교환기의 일부이다. 일부 실시예에서 열교환기는 발전소에 위치한다. 일부 실시예에서 내식성 합금은 니켈, 니켈-인, 니켈-코발트, 니켈-붕소, 니켈-PTFE, 및 크롬 중 적어도 하나를 포함한다.A novel applicator for applying a multi-functional coating to a metal surface applies the multi-functional coating according to a method comprising cleaning the surface, applying a layer of a corrosion-resistant alloy coating to the surface, and applying an oleophobic composite coating over the corrosion-resistant alloy coating. . In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises metallic nanoparticles embedded in a coating matrix. In some embodiments, the method also includes modifying and functionalizing the corrosion-resistant alloy coating layer by chemical and/or electrochemical etching and attachment of functional groups prior to application of the oleophobic-hydrophobic composite coating. In various embodiments, the functional group is a hydroxyl, epoxy, acrylic or amine functional group. In various embodiments, surface cleaning includes shot blasting and/or acid/base cleaning. In various embodiments the corrosion-resistant alloy is applied by at least one of electroless plating, brush plating and electroplating. In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises corrosion-resistant nanoparticles embedded in perfluorinated and/or fluorinated polymers. In some embodiments the surface is a metal surface, and in some embodiments is part of a heat exchanger. In some embodiments the heat exchanger is located in a power plant. In some embodiments, the corrosion-resistant alloy includes at least one of nickel, nickel-phosphorus, nickel-cobalt, nickel-boron, nickel-PTFE, and chromium.

일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 코팅 매트릭스에 매립된 세라믹 나노입자를 포함한다. 일부 구체예에서 세라믹 나노입자는 실리카, 알루미나, 티타니아, 및 세리아 나노입자 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서 매립된 나노입자는 퍼플루오로 옥틸 트리클로로 실란, 퍼플루오로 옥틸 포스폰산, 퍼플루오로 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS), 트리클로로 옥타 데실, 트리클로로 옥틸 실란, 퍼플루오로실록산, 플루오로탄화수소, 플루오르화 실란, 플루오르화 산, 아민, 인산, 에테르, 아크릴레이트, 설포네이트 및/또는 플루오르화 또는 비-플루오르화 단량체 중 적어도 하나를 부착함으로써 기능화된다. In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises ceramic nanoparticles embedded in a coating matrix. In some embodiments the ceramic nanoparticles comprise at least one of silica, alumina, titania, and ceria nanoparticles. In some embodiments, the embedded nanoparticles are perfluoro octyl trichloro silane, perfluoro octyl phosphonic acid, perfluoro polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), trichloro octadecyl, trichloro octyl silane, perfluoro functionalized by attaching at least one of siloxanes, fluorohydrocarbons, fluorinated silanes, fluorinated acids, amines, phosphoric acids, ethers, acrylates, sulfonates and/or fluorinated or non-fluorinated monomers.

일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 코팅 매트릭스에 매립된 금속성 나노입자를 포함한다. 일부 실시예에서 금속성 나노입자는 니켈, 구리, 및 철 나노입자 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서 소유-소수성 복합 코팅은 과불소화 중합체를 포함한다.In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises metallic nanoparticles embedded in a coating matrix. In some embodiments the metallic nanoparticles comprise at least one of nickel, copper, and iron nanoparticles. In some embodiments the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises a perfluorinated polymer.

일부 실시예에서, 어플리케이터는 내식성 합금 코팅을 함유한다. In some embodiments, the applicator contains a corrosion-resistant alloy coating.

신규 또는 기존 오일 및 가스 파이프에는 내부 표면에 다기능 코팅이 적용된 내부 표면이 있으며, 내부 소유-소수성 복합 코팅, 내부 소유-소수성 복합 코팅 아래 내식성 합금 코팅 및 내식성 합금 코팅 아래 미처리 파이프 재료를 포함한다.New or existing oil and gas pipes have an interior surface with a multifunctional coating applied to the interior surface, including an interior oleophobic-hydrophobic composite coating, a corrosion-resistant alloy coating under an interior oleophobic-hydrophobic composite coating, and untreated pipe material under a corrosion-resistant alloy coating.

다기능 부식 방지 코팅은 강철 또는 스테인리스 강철 합금 이외의 금속 표면(예: 알루미늄, 구리 및/또는 크롬 기반 합금)에도 적용할 수 있다.Multifunctional anti-corrosion coatings can also be applied to metal surfaces other than steel or stainless steel alloys (eg aluminum, copper and/or chromium based alloys).

새로운 내식성 코팅은 고온, 고압, 부식성, 스위트 또는 사워 가스 환경에서 내식성을 유지할 수 있다. 높은 발수성은 또한 스케일 저항 및 기타 유익한 결과를 개선하는데 도움이 된다. 이 코팅은 니켈, 크롬, 코발트 및/또는 기타 내식성 합금을 포함하는 기본 금속 내식성 층과 다상 유동 영역에서 항력을 감소시키기 위해 낮은 표면 에너지를 제공할 수 있는 폴리머 복합 코팅의 최상층을 포함할 수 있다. 코팅은 석유와 가스의 시추 및 탐사는 물론 해양, 항공, 자동차, 전자, 가정, 건설 및 운송 응용 분야 등에 유용하다. 새로운 코팅의 이점은 금속 표면에 대한 내구성 내식성, 쉬운 적용 등이다. 새로운 코팅의 이점으로는 금속 표면에 대한 내구성 있는 내식성, 복잡한 구성 요소 및 접근하기 어려운 영역, 특히 파이프라인, 펌프 및 밸브 내부에 쉽게 적용할 수 있는 H2S 및 CO2 저항성, 고압 및 고온에서의 내구성 성능이 있다.The new corrosion-resistant coating can maintain corrosion resistance in high temperature, high pressure, corrosive, sweet or sour gas environments. High water repellency also helps to improve scale resistance and other beneficial results. The coating may include a base metal corrosion resistant layer comprising nickel, chromium, cobalt and/or other corrosion resistant alloys and a top layer of a polymer composite coating capable of providing low surface energy to reduce drag in the multiphase flow regime. Coatings are useful in oil and gas drilling and exploration, as well as marine, aviation, automotive, electronics, home, construction and transportation applications. Advantages of the new coating include durability, corrosion resistance to metal surfaces, and easy application. Advantages of the new coating include durable corrosion resistance to metal surfaces, H 2 S and CO 2 resistance for easy application in complex components and hard-to-reach areas, especially inside pipelines, pumps and valves, and at high pressures and temperatures. It has durable performance.

본 명세서에 통합되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 예시적인 실시예를 예시하고, 설명과 함께, 관련 기술 분야의 숙련자가 이러한 실시예 및 당업자에게 자명할 다른 실시예를 만들고 사용할 수 있도록 추가로 제공한다.
도 1은 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정의 흐름도이다.
도 2A 내지 도 2E는 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정 동안 금속 표면에서 발생하는 변화를 예시하는 개략도이다.
도 2F는 도 2E의 A영역의 상세도이다.
도 3A 내지 도 3F는 다른 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정 동안 금속 표면에서 발생하는 변화를 예시하는 개략도이다.
도 3G는 도 3F의 B영역의 상세도이다.
도 4A 내지 도 4C는 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정을 겪는 강철 샘플을 보여주는 일련의 이미지이다.
도 5A-5B는 내식성 합금 코팅을 적용하는 방법을 예시한다.
The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of this specification, illustrate exemplary embodiments and, together with the description, additionally enable those skilled in the art to make and use these and other embodiments that will be apparent to those skilled in the art. to provide.
1 is a flow diagram of a corrosion resistant multifunctional coating process in one embodiment.
2A-2E are schematic diagrams illustrating changes occurring in a metal surface during a corrosion-resistant multifunctional coating process in one embodiment.
FIG. 2F is a detailed view of area A of FIG. 2E.
3A-3F are schematic diagrams illustrating changes occurring in a metal surface during a corrosion-resistant multifunctional coating process in another embodiment.
Fig. 3G is a detailed view of area B of Fig. 3F;
4A-4C are a series of images showing a steel sample undergoing a corrosion-resistant multifunctional coating process in one embodiment.
5A-5B illustrate a method of applying a corrosion-resistant alloy coating.

고압/고온 적용을 위한 철 및 비철 합금 상에 내식성 다기능 코팅을 제조하기 위한 조성물 및 방법이 이제 다양한 예시적인 실시예의 관점에서 개시될 것이다. 본 명세서는 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 설명된 실시예(들) 및 명세서에서 "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 참조는 설명된 실시예(들)가 특정 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있음을 나타낸다. 이러한 문구는 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징, 구조, 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때, 당업자는 명시적으로 기술되었는지 여부에 관계없이 다른 실시예와 관련하여 그러한 특징, 구조 또는 특성을 수행할 수 있다.Compositions and methods for making corrosion-resistant multifunctional coatings on ferrous and non-ferrous alloys for high pressure/high temperature applications will now be disclosed in terms of various exemplary embodiments. This specification discloses one or more embodiments incorporating features of the present invention. References to the described embodiment(s) and the specification to “one embodiment,” “an embodiment,” “an exemplary embodiment,” etc., may indicate that the described embodiment(s) may include a particular feature, structure, or characteristic. indicates Such phrases are not necessarily referring to the same embodiment. When a particular feature, structure, or characteristic is described in connection with an embodiment, one of ordinary skill in the art will be able to perform that feature, structure, or characteristic in connection with another embodiment, whether or not explicitly described.

여러 도면에서, 상이한 도면에서도 유사한 기능을 갖는 유사한 요소에 대해 동일한 참조 번호가 사용될 수 있다. 수치는 비례하지 않다. 설명된 실시예, 상세한 구성 및 요소는 단지 본 발명의 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 다양한 방식으로 수행될 수 있고 여기에 설명된 특정 특징 중 어느 것도 요구하지 않는다는 것은 명백한다. 또한, 잘 알려진 기능이나 구성에 대해서는 불필요하게 본 발명을 흐릴 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다. 도면/도면의 모든 신호 화살표는 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적이지 않아야 한다.In the various drawings, the same reference numbers may be used for similar elements having similar functions in different drawings. The numbers are not proportional. The described embodiments, detailed configurations, and elements are provided merely to aid a comprehensive understanding of the present invention. Accordingly, it will be apparent that the present invention may be practiced in various ways and does not require any of the specific features set forth herein. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted because they may unnecessarily obscure the present invention. All signal arrows in the drawings/drawings are to be regarded as illustrative only and not restrictive unless specifically stated otherwise.

제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이들 구성요소는 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 용어는 한 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "A, B, 및 C 중 적어도 하나"는 A 또는 B 또는 C 또는 이들의 임의의 조합을 나타낸다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단어의 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수를 포함하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 따라서 참조 "a", "an" 및 "the"는 일반적으로 각 용어의 복수형을 포함한다.Although terms such as first, second, etc. may be used herein to describe various elements, it will be understood that these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. As used herein, the term “and/or” includes all combinations of one or more of the related listed items. As used herein, “at least one of A, B, and C” refers to A or B or C or any combination thereof. As used herein, the singular forms of a word include the plural and vice versa unless the context clearly dictates otherwise. Thus, references to "a", "an" and "the" generally include the plural of each term.

또한 일부 대안적인 구현에서, 언급된 기능/동작은 도면에 언급된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 그림은 관련된 기능/동작에 따라 실제로 실질적으로 동시에 실행되거나 때때로 역순으로 실행될 수 있다.It should also be noted that, in some alternative implementations, the recited functions/acts may occur out of the order recited in the figures. For example, two figures shown in succession may actually be executed substantially simultaneously or sometimes in reverse order depending on the functions/acts involved.

"comprise", "comprises" 및 "comprising"이라는 단어는 배타적이 아니라 포괄적으로 해석되어야 한다. 마찬가지로 "포함하다", "포함하는" 및 "또는"이라는 용어는 문맥상 명백히 금지되지 않는 한 모두 포괄적인 것으로 해석되어야 한다. "포함하는" 또는 "포함하는"이라는 용어는 "본질적으로 구성되는" 및 "~로 구성된"이라는 용어에 의해 포함되는 실시예를 포함하도록 의도된다. 유사하게, "~로 본질적으로 구성되는"이라는 용어는 "~로 구성된"이라는 용어에 포함되는 실시예를 포함하도록 의도된다. 별개의 의미를 갖지만, 용어 "포함하는", "갖는", "함유하는" 및 "구성되는"은 본 발명의 설명 전체에서 서로 대체될 수 있다.The words "comprise", "comprises" and "comprising" are to be construed inclusively and not exclusively. Likewise, the terms "comprise", "comprising" and "or" should all be construed inclusively unless the context clearly prohibits it. The terms “comprising” or “comprising” are intended to include embodiments encompassed by the terms “consisting essentially of” and “consisting of”. Similarly, the term “consisting essentially of” is intended to include embodiments encompassed by the term “consisting of”. Although having distinct meanings, the terms “comprising,” “having,” “comprising,” and “consisting of,” may be used interchangeably throughout the present description.

"예를 들어", "~와 같은", "포함하는" 등이 본 명세서에서 사용되는 곳마다, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 "및 제한 없이"라는 문구가 뒤따르는 것으로 이해된다.Wherever "for example," "such as," "comprising," etc. are used herein, it is to be understood that the phrase "and without limitation" is followed unless explicitly stated otherwise.

"일반적으로" 또는 "선택적으로"는 이후에 설명된 이벤트 또는 상황이 발생할 수도 있고 발생하지 않을 수도 있음을 의미하며 설명에는 해당 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우가 포함된다."Generally" or "optionally" means that the hereinafter described event or circumstance may or may not occur, and the description includes instances where the event or circumstance occurs and instances where it does not.

도 1은 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정의 흐름도이다. 먼저, 코팅될 표면이 예를 들어 쇼트 블라스팅, 산/염기 세척, 및/또는 기타 공지된 기술에 의해 세척(100)된다. 다음으로, 내식성 합금 코팅이 예를 들어 무전해 도금, 브러시 도금, 전기도금 등과 같은 기술을 사용하여 적용된다(102). 그런 다음, 내식성 합금 코팅의 표면이 화학적 및/또는 전기화학적 에칭 및 작용기 부착. 마지막으로, 예를 들어 과불소화 폴리머에 내장된 내부식성 나노입자와 같은 다기능 오일/발수성 폴리머 복합 코팅이 적용된다(106).1 is a flow diagram of a corrosion resistant multifunctional coating process in one embodiment. First, the surface to be coated is cleaned 100 , for example by shot blasting, acid/base cleaning, and/or other known techniques. Next, a corrosion-resistant alloy coating is applied (102) using techniques such as, for example, electroless plating, brush plating, electroplating, and the like. Then, the surface of the corrosion-resistant alloy coating is subjected to chemical and/or electrochemical etching and functional group deposition. Finally, a multifunctional oil/water repellent polymer composite coating is applied, such as, for example, corrosion-resistant nanoparticles embedded in a perfluorinated polymer (106).

도 2A 내지 도 2F는 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정 동안 금속 표면(200)에서 발생하는 변화를 예시하는 개략도이다. 도 2A I에 도시된 바와 같이 금속 표면(200)에서 시작하며, 먼저 표면이 세척되고(201), 도 2B에 도시된 바와 같이 코팅의 적용을 위해 금속의 깨끗한 상부 표면(202)을 남겨 둔다. 다음으로, 내부식성 합금이 깨끗한 상부 표면 상에 증착되고(203), 도 2C에 도시된 바와 같이 내부식성 합금의 상부층(204)을 갖는 금속 표면이 생성된다. 다기능 복합 소유 소수성 코팅(206)이 내식성 합금 층에 적용되어(207), 도 2D에 도시된 바와 같이 표면 상에 최종 상부 층을 형성한다. 최종 표면은 도 2E 및 상세한 도 2F에 도시된 바와 같이 변경되지 않은 금속(200)의 하부 층, 내부식성 합금 코팅(204)의 중간 층, 및 다기능 복합 소유 소수성 코팅(206)의 상부 층을 포함한다. 2A-2F are schematic diagrams illustrating changes occurring in a metal surface 200 during a corrosion-resistant multifunctional coating process in one embodiment. Starting with the metal surface 200 as shown in FIG. 2A I, the surface is first cleaned 201, leaving a clean top surface 202 of metal for application of the coating as shown in FIG. 2B. Next, a corrosion-resistant alloy is deposited 203 on the clean top surface, resulting in a metal surface having a top layer 204 of the corrosion-resistant alloy as shown in FIG. 2C. A multifunctional composite oleophobic coating 206 is applied to the corrosion-resistant alloy layer 207 to form a final top layer on the surface as shown in FIG. 2D . The final surface comprises a lower layer of unaltered metal 200, an intermediate layer of corrosion-resistant alloy coating 204, and an upper layer of multifunctional composite oleophobic coating 206 as shown in FIG. 2E and detailed FIG. 2F. do.

도 3A 내지 도 3G는 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정 동안 금속 표면(200)에서 발생하는 변화를 예시하는 개략도이다. 이 개략도는 도 2A 내지 도 2F와 유사하고, 그러나 도 3D에 도시된 작용기 부착 단계의 추가로, 도 3E에 도시된 바와 같이 향상된 접착력 및 내구성을 위해 다기능 복합 소유-소수성 코팅(206)의 적용 전에 작용기(205)가 나노입자 코팅으로서 내식성 합금에 부착된다. 3A-3G are schematic diagrams illustrating changes occurring in metal surface 200 during a corrosion-resistant multifunctional coating process in one embodiment. This schematic is similar to FIGS. 2A-2F, but with the addition of the functional group attachment step shown in FIG. 3D, prior to application of the multifunctional composite oleophobic coating 206 for improved adhesion and durability as shown in FIG. 3E. Functional groups 205 are attached to the corrosion resistant alloy as a nanoparticle coating.

도 4A 내지 도 4C는 일 실시예에서 내식성 다기능 코팅 공정을 겪는 강철 샘플을 보여주는 일련의 이미지이다. 먼저 도 4A는 폭이 2 인치인 베어 스틸 샘플(400)을 도시한다. 다음으로 도 4B는 강철에 무전해 니켈 증착이 수행된 후의 강철을 도시하고, 부식 방지 니켈 합금(402)의 최상층을 제공한다. 도 4C는 다기능 복합 소유 소수성 코팅이 적용된 후 내식성 복합 코팅(404)의 최상층을 갖는 강철 샘플을 도시한다.4A-4C are a series of images showing a steel sample undergoing a corrosion-resistant multifunctional coating process in one embodiment. First, FIG. 4A shows a bare steel sample 400 that is 2 inches wide. 4B next shows the steel after electroless nickel deposition has been performed on the steel, providing a top layer of corrosion-resistant nickel alloy 402 . 4C shows a steel sample having a top layer of corrosion-resistant composite coating 404 after the multifunctional composite oleophobic coating has been applied.

여기에 설명된 코팅은 접근할 수 없거나 접근하기 어려운 영역에 위치한 기하학적으로 복잡한 표면을 포함하지만 이에 제한되지 않는 산업 환경의 다양한 금속 표면에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 표면은 순전히 비제한적인 예로서 발전소 내부의 열교환기의 내부 및 외부 표면을 포함한다. 하나 이상의 방법이 예를 들어 분무, 브러싱 등과 같이 주어진 표면에 본 발명을 구현하는 코팅을 적용하기 위해 사용될 수 있음을 추가로 이해해야 한다.It should be understood that the coatings described herein can be applied to a variety of metallic surfaces in industrial environments, including, but not limited to, geometrically complex surfaces located in inaccessible or inaccessible areas. Such surfaces include, by way of purely non-limiting example, the inner and outer surfaces of heat exchangers inside a power plant. It should be further understood that more than one method may be used to apply a coating embodying the present invention to a given surface, such as, for example, spraying, brushing, and the like.

예시적 적용 방법Exemplary application method

내식성 합금 코팅을 적용하는 한 가지 좋은 방법은 구리 전기도금 용액과 같은 이온성 및/또는 비이온성 전해질을 성형 가능한 고체 형태로 포장하는 것을 포함하는 브러시 도금 공정으로, 브러시 도금 봉의 전해질 재순환 또는 침지가 필요하지 않다. 전해질 용액에서. 전해액을 고체 형태로 포장하여 브러시 도금 공정에서 액체 전해액을 사용할 필요가 없다. 전도성을 유지하기 위해 전극에 물을 분사한다.One good way to apply a corrosion-resistant alloy coating is a brush plating process that involves packaging an ionic and/or non-ionic electrolyte, such as a copper electroplating solution, into a formable solid form, which requires electrolyte recycling or immersion of the brush-plated rod. don't in electrolyte solution. By packaging the electrolyte in a solid form, there is no need to use a liquid electrolyte in the brush plating process. Water is sprayed on the electrode to maintain conductivity.

고체 또는 반고체 형태의 전구체, 결합제 및 매질을 갖는 고체 전해질 및 기판의 전기화학적 처리를 위한 전극/전해질 조립체에 결합된 생성물을 갖는 도구가 사용될 수 있다. 고체 전해질은 금속염, 나노입자, 유기금속 전구체, 고분자 또는 이온성 유기화합물을 포함할 수 있다. 결합제는 중합체 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 실리콘, 무기 결합제, 실리케이트, 및 계면활성제 또는 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드를 포함할 수 있다. 매질은 수성 또는 비수성 용매, 이온성 액체 또는 비양성자성 용매를 포함할 수 있다. 고체 전해질은 성형 가능하거나 순응할 수 있는 고체 또는 성형 가능한 형태의 반고체이다. 전극은 전도성 금속 또는 비금속 와이어, 로드, 튜브 포일, 플레이트, 시트, 폼 또는 메쉬일 수 있으며 전극에 대한 DC 전원 연결을 추가로 가질 수 있다. 핸들은 전극에 연결된다. DC 전원 연결도 기판에 연결된다.A solid electrolyte having a precursor, a binder and a medium in solid or semi-solid form and a tool having the product bound to an electrode/electrolyte assembly for electrochemical treatment of a substrate can be used. The solid electrolyte may include metal salts, nanoparticles, organometallic precursors, polymers, or ionic organic compounds. Binders may include polymeric polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, silicone, inorganic binders, silicates, and surfactants or cetyltrimethyl ammonium bromide. The medium may include an aqueous or non-aqueous solvent, an ionic liquid or an aprotic solvent. A solid electrolyte is a formable or conformable solid or a semi-solid in a formable form. The electrode may be a conductive metal or non-metal wire, rod, tube foil, plate, sheet, foam or mesh and may further have a DC power connection to the electrode. The handle is connected to the electrode. The DC power connection is also connected to the board.

고체 전해질 물질은 전기도금, 전해연마, 전해채취, 전해에칭 또는 양극산화 전기화학물질이며, 전기화학적 처리는 전해도금, 전해연마, 전해채취, 전기화학적 에칭 또는 양극산화를 포함한다. 본 발명은 성형 가능한 고체 또는 반고체 형태의 이온성 또는 비이온성 전해질을 제공한다. 이온성 또는 비이온성 전해질은 전구체, 바인더 및 매질의 혼합물이다. 고체 전극은 전기화학 물질과 바인더의 혼합물로 형성된다. 고체 전해질은 전극, 전극에 적용된 DC 커넥터 및 전극에 제공된 핸들에 부착될 수 있다. DC 커넥터가 기판에 적용되고 기판이 용매로 습윤된다. 전극과 고체전해질을 손잡이로 잡고 고체전해질을 기판의 습윤된 면에 접촉시키면서 움직이면서 공정이 완료된다. 습윤은 기판에 용제 미스트를 분무하는 것을 포함할 수 있다.The solid electrolyte material is an electroplating, electropolishing, electrowinning, electrolytic etching or anodizing electrochemical material, and the electrochemical treatment includes electrolytic plating, electropolishing, electrowinning, electrochemical etching or anodizing. The present invention provides an ionic or non-ionic electrolyte in formable solid or semi-solid form. An ionic or non-ionic electrolyte is a mixture of a precursor, a binder and a medium. The solid electrode is formed from a mixture of an electrochemical material and a binder. The solid electrolyte may be attached to the electrode, a DC connector applied to the electrode, and a handle provided on the electrode. A DC connector is applied to the substrate and the substrate is wetted with a solvent. The process is completed by holding the electrode and the solid electrolyte by the handle and moving the solid electrolyte in contact with the wet surface of the substrate. Wetting may include spraying a solvent mist onto the substrate.

기판에 DC 커넥터를 적용하고, 전극과 고체전해질을 손잡이로 잡고 습윤된 고체전해질 또는 고체전해질을 기판의 젖음면에 접촉하여 이동시켜, 고체 전해질에서 기판 표면으로 전구체를 전달하는 전기 재료 공정을 수행한다.Applying a DC connector to the substrate, holding the electrode and the solid electrolyte by the handle, and moving the wet solid electrolyte or solid electrolyte in contact with the wet surface of the substrate to transfer the precursor from the solid electrolyte to the substrate surface. .

전구체는 금속염, 염화구리, 염화크롬, 황산니켈, 유기화합물, 피리딘, 피롤, 아닐린, 유기금속화합물, 트리메틸갈륨, 트리메틸인듐, 트리메틸알루미늄 등을 들 수 있다. 고체 전해질 전구체 및 전구체들은 표면 또는 전해질이 용매로 약간 습윤되었을때 핸들을 사용하여 고체 전해질을 기판 표면 위로 이동시킴으로써 고체 전해질로부터 기판 표면으로 전달된다.Precursors include metal salts, copper chloride, chromium chloride, nickel sulfate, organic compounds, pyridine, pyrrole, aniline, organometallic compounds, trimethylgallium, trimethylindium, trimethylaluminum, and the like. The solid electrolyte precursor and precursors are transferred from the solid electrolyte to the substrate surface by moving the solid electrolyte over the substrate surface using a handle when the surface or electrolyte has been slightly wetted with a solvent.

용매 매질이 있거나 없는 블렌더에서 전기화학 물질을 지방산 계면활성제 및 중합체 결합제와 혼합하고, 블렌딩된 혼합물을 몰드에 붓고, 혼합물을 건조시켜 전극에 부착하기 위한 고체 또는 반고체 전해질 형태를 형성한다.The electrochemical is mixed with the fatty acid surfactant and polymer binder in a blender with or without solvent medium, the blended mixture is poured into a mold, and the mixture is dried to form a solid or semi-solid electrolyte form for attachment to electrodes.

용매 매질이 있거나 없는 블렌더에서 전기화학 물질을 지방산 계면활성제 및 중합체 바인더와 혼합하고, 혼합물을 화학적 또는 물리적 가교결합을 위한 주형에 붓고, 이에 의해 고체 또는 반고체 전해질 패드를 형성한다. 용매 매질이 있거나 없는 블렌더에서 전기화학 물질을 지방산 계면활성제 및 중합체 결합제와 혼합하고, 블렌딩된 혼합물을 전극이 있는 몰드에 붓고 혼합물을 건조하거나 화학적 또는 물리적 가교결합을 통해 고체 또는 반고체 전해질/전극 어셈블리를 형성한다.In a blender with or without solvent medium, the electrochemical material is mixed with the fatty acid surfactant and polymeric binder, and the mixture is poured into a mold for chemical or physical crosslinking, thereby forming a solid or semi-solid electrolyte pad. In a blender with or without a solvent medium, the electrochemicals are mixed with the fatty acid surfactant and polymer binder, the blended mixture is poured into a mold with electrodes, the mixture is dried, or solid or semi-solid electrolyte/electrode assemblies are formed by chemical or physical crosslinking. to form

고농도의 금속(구리, 크롬, 니켈 등)을 함유한 고체 전해질은 전해질이 충분히 수화되었을 때만 전극과 기판 사이에 전위를 인가하고 문지르면 금속 이온을 방출할 수 있다. 충분한 양의 금속 이온을 전해질 형태로 저장하고 도금 과정에서 원하는 위치에 원하는 위치로 전달할 수 있다. 고체 전해질은 기존 봉에 부착할 수 있고 천과 브러시 도금으로 덮을 수 있어 기존 관행과 유사하게 수행할 수 있다.Solid electrolytes containing high concentrations of metals (copper, chromium, nickel, etc.) can release metal ions by rubbing and applying an electric potential between the electrode and the substrate only when the electrolyte is sufficiently hydrated. A sufficient amount of metal ions can be stored in an electrolyte form and delivered to a desired location during the plating process. Solid electrolytes can be attached to existing rods and covered with cloth and brush plating, which can be done similarly to conventional practice.

도 5A 및 5B에 도시된 한 특정 예에서, 거의 10wt%의 구리 옥타노에이트를 함유하는 상업적 구리 계면활성제 용액이 정제 없이 사용된다. 알려진 양의 폴리머 바인더(폴리에틸렌 옥사이드)를 30분 동안 물에 녹인 구리 옥타노에이트 용액과 균질기를 사용하여 혼합한다. 폴리머-구리-계면활성제 용액이 균질해지면 균질화된 용액을 플라스틱 2"x2"x2" 큐브 몰드에 붓고 80°C의 진공 오븐에서 이틀 동안 건조한다.In one particular example shown in Figures 5A and 5B, a commercial copper surfactant solution containing nearly 10 wt % copper octanoate is used without purification. A known amount of polymer binder (polyethylene oxide) is mixed with a solution of copper octanoate in water for 30 minutes using a homogenizer. When the polymer-copper-surfactant solution becomes homogeneous, pour the homogenized solution into a plastic 2"x2"x2" cube mold and dry in a vacuum oven at 80°C for two days.

제조된 고체 구리 전해질 중합체(1)는 강철 쿠폰(3) 상에 구리를 브러시 도금하기 위해 사용된다. DC 전위는 도 5A 및 도 5B에 도시된 바와 같이 고체 구리 전해질(1)로 덮인 브러시 전극(4), 즉 강판(3)과 구리 봉 사이에 인가된다. 구리 전해질(1)은 전기 전도성을 유지하기 위해 때때로 물 몇 방울(1-2mL)로 수화된다. 또는 물 미스트가 기판에 분무된다. 구리는 강판(3) 위에 구리 전해질(1)을 브러싱함으로써 강판(3) 상에 증착된다.The prepared solid copper electrolyte polymer (1) is used for brush plating copper onto a steel coupon (3). A DC potential is applied between the brush electrode 4 covered with the solid copper electrolyte 1, that is, the steel plate 3 and the copper rod, as shown in Figs. 5A and 5B. The copper electrolyte (1) is sometimes hydrated with a few drops (1-2 mL) of water to maintain electrical conductivity. or water mist is sprayed onto the substrate. Copper is deposited on the steel plate 3 by brushing the copper electrolyte 1 over the steel plate 3 .

본 발명의 이들 및 기타 목적 및 특징은 상기 및 진행중인 서면 명세서를 포함하는 개시내용에서 명백하다.These and other objects and features of the present invention are apparent from the disclosure, including the foregoing and the pending written specification.

본 발명은 위에서 상세히 설명된 특정 실시예로 제한되지 않는다. 당업자는 다른 배열이 고안될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명은 개시된 각 실시예의 다양한 특징들의 모든 가능한 조합을 포함한다. 다양한 실시예와 관련하여 여기에 설명된 요소 중 하나 이상은 명시적으로 설명된 것보다 더 분리되거나 통합된 방식으로 구현될 수 있으며, 특정 애플리케이션에 따라 유용한 특정 경우에 제거되거나 작동 불가능하게 될 수도 있다. 본 발명이 특정 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 수정 및 변형은 다음 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구성될 수 있다.The invention is not limited to the specific embodiments detailed above. Those skilled in the art will recognize that other arrangements may be devised. The invention includes all possible combinations of the various features of each disclosed embodiment. One or more of the elements described herein in connection with various embodiments may be implemented in a more separate or integrated manner than explicitly described, and may be removed or rendered inoperable in certain cases useful depending on the particular application. . Although the invention has been described with reference to specific exemplary embodiments, modifications and variations of the invention may be made without departing from the scope of the invention as set forth in the following claims.

1: 구리비누
3: 강철
4: 구리비누로 덮인 브러시 전극
6: 구리 전해질 용액
1: Copper soap
3: Steel
4: Brush electrode covered with copper soap
6: Copper electrolyte solution

Claims (23)

금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법에 있어서, 상기 방법은
금속 표면을 세척하는 단계;
무전해 도금, 브러시 도금 및 전기도금 중 적어도 하나에 의해 상기 금속 표면에 내부식성 합금 코팅층을 적용하는 단계;
소유-소수성 복합 코팅의 적용 전에 화학적 및/또는 전기화학적 에칭 및 히드록실, 에폭시, 아크릴 또는 아민 작용기의 부착에 의해 내식성 합금 코팅 층을 변형 및 기능화하는 단계; 및
상기 내식성 합금 코팅 위에 소유 소수성 복합 코팅을 적용하는 단계; 를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
A method of applying a multifunctional coating to a metal surface, the method comprising:
cleaning the metal surface;
applying a corrosion-resistant alloy coating layer to the metal surface by at least one of electroless plating, brush plating and electroplating;
modifying and functionalizing the corrosion-resistant alloy coating layer by chemical and/or electrochemical etching and attachment of hydroxyl, epoxy, acrylic or amine functional groups prior to application of the oleophobic-hydrophobic composite coating; and
applying an oleophobic composite coating over the corrosion-resistant alloy coating; containing,
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 표면이 열교환기의 일부인,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
The method according to claim 1,
wherein the metal surface is part of a heat exchanger;
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 2에 있어서,
상기 열교환기는 발전소 내에 위치하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
3. The method according to claim 2,
The heat exchanger is located in the power plant,
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 1에 있어서,
상기 내식성 합금은 니켈, 니켈-인, 니켈-코발트, 니켈-붕소, 니켈-PTFE 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
The method according to claim 1,
The corrosion-resistant alloy comprises at least one of nickel, nickel-phosphorus, nickel-cobalt, nickel-boron, nickel-PTFE and chromium,
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 1에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅은 과불소화 및/또는 불소화 중합체에 매립된 내식성 나노입자를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
The method according to claim 1,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises perfluorinated and/or corrosion-resistant nanoparticles embedded in a fluorinated polymer;
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 1에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅은 코팅 매트릭스에 매립된 세라믹 나노입자를 더 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
The method according to claim 1,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating further comprises ceramic nanoparticles embedded in a coating matrix;
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 6에 있어서,
상기 세라믹 나노입자는 실리카, 알루미나, 티타니아, 및 세리아 나노입자 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
7. The method of claim 6,
The ceramic nanoparticles comprising at least one of silica, alumina, titania, and ceria nanoparticles,
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 6에 있어서,
퍼플루오로 옥틸 트리클로로 실란, 퍼플루오로 옥틸 포스폰산, 퍼플루오로 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS), 트리클로로 옥타 데실, 트리클로로 옥틸 실란, 퍼플루오로실록산, 플루오로탄화수소, 플루오르화 실란, 플루오르화 산, 아민, 인산, 에테르, 아크릴레이트, 설포네이트 및/또는 플루오르화 또는 비플루오르화 단량체 중 적어도 하나를 부착함으로써 상기 매립된 나노입자를 기능화하는 단계를 더 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
7. The method of claim 6,
Perfluoro octyl trichloro silane, perfluoro octyl phosphonic acid, perfluoro polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), trichloro octadecyl, trichloro octyl silane, perfluorosiloxane, fluorohydrocarbons, fluorinated silanes functionalizing the embedded nanoparticles by attaching at least one of a fluorinated acid, an amine, a phosphoric acid, an ether, an acrylate, a sulfonate, and/or a fluorinated or non-fluorinated monomer.
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 1에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅이 코팅 매트릭스에 매립된 금속성 나노입자를 더 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
The method according to claim 1,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating further comprises metallic nanoparticles embedded in a coating matrix;
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 9에 있어서,
상기 금속성 나노입자는 니켈, 구리 및 철 나노입자 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
10. The method of claim 9,
The metallic nanoparticles comprising at least one of nickel, copper and iron nanoparticles,
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
청구항 1에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅이 과불소화된 중합체를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하는 방법.
The method according to claim 1,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises a perfluorinated polymer;
How to apply a multifunctional coating to a metal surface.
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기에 있어서, 다기능 코팅 방법에 따라 적용되는 상기 도포기는,
상기 금속 표면을 세척하는 단계;
무전해 도금, 브러시 도금 및 전기도금 중 적어도 하나에 의해 상기 금속 표면에 내부식성 합금 코팅층을 적용하는 단계;
소유-소수성 복합 코팅의 적용 전에, 화학적 및/또는 전기화학적 에칭 및 히드록실, 에폭시, 아크릴 또는 아민 작용기의 부착에 의해 내식성 합금 코팅 층을 변형 및 기능화하는 단계; 및
상기 내식성 합금 코팅 위에 상기 소유-소수성 복합 코팅을 적용하는 단계; 를 포함하고,
상기 도포기는 상기 소유-소수성 복합 코팅을 함유하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
In the applicator for applying a multi-functional coating to a metal surface, the applicator applied according to the multi-functional coating method,
cleaning the metal surface;
applying a corrosion-resistant alloy coating layer to the metal surface by at least one of electroless plating, brush plating and electroplating;
modifying and functionalizing the corrosion-resistant alloy coating layer by chemical and/or electrochemical etching and attachment of hydroxyl, epoxy, acrylic or amine functional groups prior to application of the oleophobic-hydrophobic composite coating; and
applying the oleophobic-hydrophobic composite coating over the corrosion-resistant alloy coating; including,
wherein the applicator contains the oleophobic-hydrophobic composite coating;
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서,
상기 금속 표면은 열교환기의 일부인,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12,
wherein the metal surface is part of a heat exchanger,
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 13에 있어서,
상기 열교환기는 발전소 내에 위치하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
14. The method of claim 13,
The heat exchanger is located in the power plant,
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서,
상기 내식성 합금은 니켈, 니켈-인, 니켈-코발트, 니켈-붕소, 니켈-PTFE, 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12,
wherein the corrosion-resistant alloy comprises at least one of nickel, nickel-phosphorus, nickel-cobalt, nickel-boron, nickel-PTFE, and chromium;
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅이 과불소화 및/또는 불소화 중합체에 매립된 내식성 나노입자를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises corrosion-resistant nanoparticles embedded in perfluorinated and/or fluorinated polymers;
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅이 코팅 매트릭스에 매립된 세라믹 나노입자를 더 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating further comprises ceramic nanoparticles embedded in a coating matrix.
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 17에 있어서,
상기 세라믹 나노입자는 실리카, 알루미나, 티타니아 및 세리아 나노입자 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
18. The method of claim 17,
The ceramic nanoparticles comprising at least one of silica, alumina, titania and ceria nanoparticles,
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 17에 있어서, 상기 방법은
퍼플루오로 옥틸 트리클로로 실란, 퍼플루오로 옥틸 포스폰산, 퍼플루오로 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(POSS), 트리클로로 옥타 데실, 트리클로로 옥틸 실란, 퍼플루오로실록산, 플루오로탄화수소, 플루오르화 실란, 플루오르화 산, 아민, 인산, 에테르, 아크릴레이트, 설포네이트, 및/또는 플루오르화 또는 비-플루오르화 단량체 중 적어도 하나를 부착함으로써 상기 매립된 나노입자를 기능화하는 단계를 더 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
18. The method of claim 17, wherein the method
Perfluoro octyl trichloro silane, perfluoro octyl phosphonic acid, perfluoro polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), trichloro octadecyl, trichloro octyl silane, perfluorosiloxane, fluorohydrocarbons, fluorinated silanes functionalizing the embedded nanoparticles by attaching at least one of a fluorinated acid, an amine, a phosphoric acid, an ether, an acrylate, a sulfonate, and/or a fluorinated or non-fluorinated monomer.
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서, 상기 소유-소수성 복합 코팅이 코팅 매트릭스에 매립된 금속성 나노입자를 더 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12, wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating further comprises metallic nanoparticles embedded in a coating matrix.
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 20항에 있어서,
상기 금속성 나노입자는 니켈, 구리 및 철 나노입자 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
21. The method of claim 20,
The metallic nanoparticles comprising at least one of nickel, copper and iron nanoparticles,
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서,
상기 소유-소수성 복합 코팅이 퍼플루오르화 중합체를 포함하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12,
wherein the oleophobic-hydrophobic composite coating comprises a perfluorinated polymer;
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
청구항 12에 있어서,
상기 도포기는 상기 내식성 합금 코팅을 함유하는,
금속 표면에 다기능 코팅을 적용하기 위한 도포기.
13. The method of claim 12,
wherein the applicator contains the corrosion-resistant alloy coating;
Applicator for applying multifunctional coatings to metal surfaces.
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