NO315617B1 - Antikorrosivt materiale, beleggsammensetning inneholdende slikt materiale,og anvendelse av beleggsammensetningen - Google Patents

Abstract

Antikorrosivt materiale som er et reaksjonsprodukt oppnådd ved reaksjon av en treverdig metallforbindelse, hvor metallet er jern, aluminium eller krom eller en blanding derav, og silisiumdioksyd av fin partikkelstørrelse eller en forløper for dette eller et silikat, idet atomforholdet for silisium til treverdig metall er 0,2-30:1, og idet nevnte produkt er vesentlig fritt for vannoppløselige biprodukter fra reaksjonen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører antikorrosivt materiale, beleggsammensetning inneholdende slikt materiale, og anvendelse av beleggsammensetningen.

Således har foreliggende antikorrosive materiale anvendelse for inkorporering i en maling beregnet for senere påføring som beskyttelse på metall eller annen overflate.

Behandlingen av overflater, spesielt metalloverflater, før påføring av organiske belegg som for eksempel malinger, lakk, klebemidler, plaster og lignende, er k jent for å være av verdi ikke bare for å øke de behandlede overflatenes egenskaper når det gjelder deres korrosjonsmotstand, men også for å forbedre klebingen av de organiske beleggene og gjøre dem mer effektive.

NO patent 180273 angår en fremgangsmåte for fremstilling av en overflate for etterfølgende påføring av et organisk dekkbelegg, hvorved en vandig sur dispersjon påføres på overflaten og oppvarmes for avsetning derpå av et vesentlig uorganisk grunningsbelegg av antikorrosjons- eller adhesjonsfremmende materiale, hvor dispersjonen innfatter en vandig oppløsning av en sur treverdig metallforbindelse av jem eller aluminium eller en blanding derav, og silisiumdioksyd av fin partikkelstørrelse, med et atomforhold for silisium til treverdig metall på 0,2-30:1 og vesentlig fri for metaller som kan ha en valens på minst 5. Det er hensiktsmessig at denne fremgangsmåten skal etterfølges av påføring av et beskyttende, organisk belegg.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et antikorrosivt materiale som er kjennetegnet ved at det er et reaksjonsprodukt oppnådd ved reaksjon av en treverdig metallforbindelse, hvor metallet er jem, aluminium eller krom eller en blanding derav, og silisiumdioksyd av fin partikkelstørrelse eller en forløper for dette eller et silikat, idet atomforholdet for silisium til treverdig metall er 0,2-30:1, og idet nevnte produkt er vesentlig fritt for vannoppløselige biprodukter fra reaksjonen.

Foretrukne og fordelaktige trekk ved dette materialet fremgår fra de medfølgende krav 2-6.

Ifølge en annen utførelse er det tilveiebrakt et antikorrosivt materiale som er kjennetegnet ved at det innbefatter et materiale som er oppnådd ved reaksjon av en treverdig aluminium- eller jernforbindelse eller en blanding derav med et oppløselig silikat i vandig oppløsning, separering av reaksjonsproduktet, og oppvarming av produktet til dannelse av et tørket materiale, hvor atomforholdet for silisium til

aluminium eller jem eller blanding derav er 0,2:30:1.

For bruk ifølge oppfinnelsen er de foretrukne treverdige metallene aluminium og jern (ferri). Signifikante mengder av toverdige metaller, for eksempel mangan og/eller jordalkalimetaller slik som magnesium, er fortrinnsvis fraværende i foreliggende materiale.

Det treverdige metallionet er forbundet med et egnet anion slik at metallsaltet er vannoppløselig, for eksempel tilstrekkelig vannoppløselig for den foreslåtte anvendelse. Eksempler på egnede anioner er sulfat, mono- og disyrefosfat, syrefluorid og surt siliko-fluorid. Den treverdige metallforbindelsen blir fortrinnsvis blandet med silisiumdioksydet (eller forløper for dette) eller silikat under sure betingelser.

Amorft silisiumdioksyd som er oppnådd pyrogent fra silisiumtetraklorid, eller som er utfelt i et vandig medium fra alkalisilikater, kan anvendes. Silisiumdioksydet er således vanligvis hydrofilt, ikke-krystallinsk og kolloidalt. Det har vanligvis Si-OH grupper på overflaten og fortrinnsvis bare slike grupper, skjønt noen av disse kan være erstattet med Si-O-Na- eller Si-O-Al-grupper. Det gjennomsnittlige overflatearealet til silisiumdioksydet er vanligvis 10-1000 m<2>/g slik som 30-1000 m<2>/g, for eksempel 100-500 og spesielt 150-350 m<2>/g. Silisiumdioksydpartiklene har vanligvis en gjennomsnittlig partikkelstørrelse mindre enn 170 nm eller kan være 1-200 nm, for eksempel 1-50 nm slik som 40-30 nm eller spesielt 8-20 nm. Silisiumdioksydgel og utfelt silisiumdioksyd kan således anvendes. Det kan være mulig eller endog foretrukket åbenytte en forløper for amorft silisiumdioksyd, dvs. en hydratisert form av silisiumdioksyd i foreliggende materiale og ved fremstilling av dette. De mest foretrukne kilder for silisiumdioksyd for bruk i foreliggende oppfinnelse er de produkter som selges under varemerket AEROSIL, spesielt de som er damputfelte ("fumed") silisiumdioksyder med gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 5-20 nm og overflatearealer på 150-350 m<2>/g spesielt 150-250 mVg.

Forholdet for silisium til treverdig metall er i området 0,2-30:1, inkludert 1,5-30:1,2,5-30:1 og 3,5-30:1. Foretrukne områder er 1,5-20:1 slik som 1,5-10:1.

Ved fremstilling av materialet blir oppløsningen av treverdig metallforbindelse, for eksempel et syrefosfat eller -sulfat, vanligvis tilsatt til silisiumkomponenten med justering av pH dersom dette er nødvendig. Den treverdige metallforbindelsen og silisiumdioksyd kan blandes intimt og oppvarmes til en temperatur på minst 100°C, for eksempel minst 150°C, for å danne et fast materiale som er nyttig som et pigment i antikorrosive malinger. Pigmentet kan fremstilles ved tørking av en vandig dispersjon av silisiumdioksydet i en oppløsning av vannoppløselig salt av det treverdige metall, hvor dispersjonen fortrinnsvis befinner seg ved sur pH-verdi for eksempel 1,6-6,5, idet tørking utføres ved forhøyede temperaturer. Dispersjonen som tørkes er imidlertid fortrinnsvis produktet av blanding av en vandig oppløsning av det treverdige metallsaltet med et alkalimetallsilikat i de ønskede molare mengdeforhold av treverdig metall til silisium, foreksempel 1:1-15 og spesielt 1:1,5-3 og deretter filtrering av det oppnådde faste stoff, grundig vasking av dette med vann for derved å fjerne anioner avledet fra den treverdige metallforbindelsen og refiltrering og deretter tørking derav ved en temperatur på minst 100°C eller minst 150°C. I stedet for filtrering av det faste stoffet fra produktsuspensjonen før vasking kan hele suspensjonen tørkes før vasketrinnet.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en beleggsammensetning som er kjennetegnet ved at den inneholder et antikorrosivt materiale ifølge hvilket som helst av de medfølgende krav 1-7 og en malingbærer. Det er foretrukket at det antikorrosive materialet utgjør 1-20 vekt-%.

Denne sammensetningen kan formuleres ved anvendelse av hvilken som helst konvensjonell malingbærer som kan være vannbasert eller organisk basert og fortrinnsvis er varmeherdbar.

Eksempler på nyttige bærere innbefatter alkydharpikser, etoksyharpikser og tørkende oljer. Malingene vil fortrinnsvis omfatte 15-50 vektdeler av det totale pigmentet med 1-20 vekt-% (av sammensetningen) av foreliggende antikorrosive pigment.

Oppfinnelsen tilveiebringer også anvendelse av en varmeherdbar beleggsammensetning som definert i krav 8 eller 9 for belegging av en overflate med påfølgende varmeherding.

Foreliggende antikorrosive materiale kan ha nytte som pigment i malingssammensetninger hvor malingen er en brennlakk, dvs. den herdes for en temperatur på minst 100°C, for eksempel minst 150°C.

Malinger inneholdende foreliggende antikorrosive materiale kan hensiktsmessig påføres på et hvilket som helst ikke-porøst materiale slik som metall, glass eller plast. Beleggingen av overflater dannet fra vanlige metaller er foretrukket. Oppfinnelsen er spesielt nyttig med overflater dannet av jern, aluminium, tinn eller sink, eller legeringer omfattende ett eller flere av disse metallene legert med seg selv eller med andre metaller slik som kobber, nikkel og/eller magnesium. Eksempler på legeringer eller legerings-overflater som kan behandles inkluderer rustfritt stål og aluminiumlegeringer med internasjonale betegnelser 3103 og 5052. Eksempler på andre spesielle metaller innbefatter bløtt stål og galvanisert bløtt stål. Metallet kan være i form av et tynt overflatelag dannet på et substrat. Substratet kan være metallisk, for eksempel hvitblikk eller ikke-metallisk for eksempel plastmateriale. Substratet kan ha form av individuelle gjenstander, rør, staver, tråder, plater, paneler eller strimler.

Oppfinnelsen illustreres av følgende eksempler.

EKSEMPEL 1

Aluminiumhydrogenfosfat i form av en 48% vekt/vekt oppløsning av surt aluminiumfosfat med et atomforhold for A1:P på 0,34:1, med en spesifikk vekt på 1,48, ble grundig blandet med en vandig 25-prosentig dispersjon av Aerosil OX50 dampavsatt ("fumed") silisiumdioksyd av en partikkelstørrelse på 40 mm og 50 m^/g overflateareal (320 ml) og aluminiumoksyd (28 g), og produktoppslemmingen ble tørket ved 156°C i 5 timer. Faststoffet ble malt til et pulver, vasket grundig med vann, tørket på nytt og malt om igjen.

Dette faststoffet ble sammenlignet som anti-korrosjonspigment med sinkfosfat, aluminiumtirpolyfosfat og et kalsiumsilikaionevekslerpigment. I hvert tilfelle ble 20 g av hvert pigment blandet med 300 ml ovnstørket akrylemalje i en kulemølle og den oppnådde malingen påført med 24 mikrometers stangbelegger på et renset panel av bløtt stål. Det belagte panelet ble ovnstørket ved 165°C i 20 min., risset diagonalt og så utsatt for en nøytral saltspray. Pigmentet fra aluminiumfosfat og silisiumdioksyd var bedre enn de andre når det gjelder reduksjon av malingstap og rustspredning fra de rissede linjene.

EKSEMPEL 2

Eksempel 2 A ble den aluminiumhydrogenfosfatoppløsning som ble brukt i Eksempel 1 (40ml) tilsatt med omrøring til en vandig løsning av natriumsilikat (24 g) i deionisert vann (200 ml). Den oppnådde oppslemmingsblandingen ble oppvarmet ved 180-200°C i 2 timer til oppnåelse av et tørt fast stoff som ble malt til et pulver, vasket godt med vann inntil filtratet hadde et pH over 5, og til slutt tørket i ytterligere 2 timer ved 180-200°C.

Prosessen ble gjentatt med 162 g natriumsilikat og ytterligere 47 ml fosforsyre

(spesifikk vekt 1,75) (Eksempel 2B), eller 80 ml av aluminiumfosfatoppløsningen og 24 g natriumsilikat i vannet (Eksempel 2C) eller 80 ml av aluminiumfosfatoppløsningen og 12 g av natriumsilikat med vann (Eksempel 2D). Prosessen ble gjentatt med aluminiumsulfat 16 hydrat (28 g) og natriumsilikat (24g) i 200 ml deionisert vann (Eksempel 2E). Endelig ble prosessen i Eksempel 2A gjentatt med 63 g av en 48 % vekt/vekt kromitris (dihydrogenfosfat)oppløsning (Eksempel 2F).

I hvert tilfelle ble det tørkede faststoffet malt med kuler ved 7 % vekt/vekt i MacPherson Seashell ovnstørket akrylemalje (3761/125) og den oppnådde malingen påført på renset panel bløtt stål med en stangbelegger til en tykkelse på 35-40 mikrometer. Etter ovnstørking ved 160°C i 20 minutter ble panelene risset diagonalt og utsatt for en 500 timers saltspraytest. Resultatene ble sammenlignet med det som ble oppnådd med sinkfosfat med scoring fra 0 (best) til 10 (verst).

Claims (10)

1. Antikorrosivt materiale, karakterisert ved at det er et reaksjonsprodukt oppnådd ved reaksjon av en treverdig metallforbindelse, hvor metallet er jern, aluminium eller krom eller en blanding derav, og silisiumdioksyd av fin partikkelstørrelse eller en forløper for dette eller et silikat, idet atomforholdet for silisium til treverdig metall er 0,2-30:1, og idet nevnte produkt er vesentlig fritt for vannoppløselige biprodukter fra reaksjonen.

2. Materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at silisium/metall-atomforholdet er 1 - 5:1.

3. Materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at silisium/metall-atomforholdet er 1,5 - 3,5:1.

4. Materiale ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at det er dannet fra et surt aluminiumfosfat og natriumsilikat.

5. Materiale ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det er dannet fra aluminiumsulfat og natriumsilikat.

6. Materiale ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at det er oppnådd ved oppvarming til minst 100°C.

7. Antikorrosivt materiale, karakterisert ved at det innbefatter et materiale som er oppnådd ved reaksjon av en treverdig aluminium- eller jemforbindelse eller en blanding derav med et oppløselig silikat i vandig oppløsning, separering av reaksjonsproduktet, og oppvarming av produktet til dannelse av et tørket materiale, hvor atomforholdet for silisium til aluminium eller jern eller blanding derav er 0,2-30:1.

8. Beleggsammensetning, karakterisert ved at den inneholder et antikorrosivt materiale ifølge hvilket som helst av kravene 1-7 og en malingbærer.

9. Beleggsammensetning ifølge krav 8, karakterisert v e d at antikorrosive materiale utgjør 1 - 20 vekt-%.

10. Anvendelse av en varmeherdbar beleggsammensetning ifølge krav 8 eller 9 for belegging av en overflate med påfølgende varmeherding.