RU2363769C2 - Состав для нанесения покрытий - Google Patents

Состав для нанесения покрытий Download PDF

Info

Publication number
RU2363769C2
RU2363769C2 RU2005125415A RU2005125415A RU2363769C2 RU 2363769 C2 RU2363769 C2 RU 2363769C2 RU 2005125415 A RU2005125415 A RU 2005125415A RU 2005125415 A RU2005125415 A RU 2005125415A RU 2363769 C2 RU2363769 C2 RU 2363769C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
acid
coating
composition
resistant
Prior art date
Application number
RU2005125415A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005125415A (ru
Inventor
Уильям Э. ФРИСТАД (US)
Уильям Э. ФРИСТАД
Цзен-Ли ЛЯН (US)
Цзен-Ли ЛЯН
Дэвид К. МОНТРОУЗ (US)
Дэвид К. МОНТРОУЗ
Original Assignee
Хенкель Коммандитгезелльшафт ауф Акциен
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/339,405 external-priority patent/US7063735B2/en
Application filed by Хенкель Коммандитгезелльшафт ауф Акциен filed Critical Хенкель Коммандитгезелльшафт ауф Акциен
Publication of RU2005125415A publication Critical patent/RU2005125415A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2363769C2 publication Critical patent/RU2363769C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08Anti-corrosive paints
    • C09D5/082Anti-corrosive paints characterised by the anti-corrosive pigment
    • C09D5/084Inorganic compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/27Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified weight per unit area [e.g., gms/sq cm, lbs/sq ft, etc.]
    • Y10T428/273Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified weight per unit area [e.g., gms/sq cm, lbs/sq ft, etc.] of coating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal
    • Y10T428/31681Next to polyester, polyamide or polyimide [e.g., alkyd, glue, or nylon, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий на металлические подложки, к покрытию, полученному нанесением указанных составов, а также способу получения указанных составов. Состав для нанесения покрытий включает водную смесь, содержащую стойкие к кислоте частицы и одну или несколько фторзамещенных кислот, при этом содержание стойких к кислоте частиц составляет от 0,005 до 8% мас. в расчете на сухую массу. Покрытие на металлической подложке включает стойкие к кислоте частицы, прикрепленные к подложке посредством матрицы из оксида металла, при этом удельная плотность покрытия металлического субстрата составляет от 5 до 50 мг/кв. фут (53,82-538,2 мг/м2). Способ получения состава включает получение стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот, смешивание стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот в воде, при этом рН состава для покрытий составляет от 2 до 7, а содержание стойких к кислоте частиц в составе для покрытий составляет от 0,005 до 8% мас. в расчете на сухую массу. Изобретение позволяет получить составы для покрытий, позволяющие эффективно снижать уровень коррозии объектов, включающих несколько металлических подложек. 4 н. и 36 з.п. ф-лы, 7 табл., 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к составам для нанесения покрытий, в частности к составам, которые могут быть нанесены на металлические подложки для повышения коррозионной стойкости. Также изобретение относится к покрытиям, образованным указанными составами.
Уровень техники
Перед нанесением защитного или декоративного покрытия на металлические подложки, особенно подложки, содержащие железо, такое как сталь, часто наносят покрытия. Покрытие снижает степень коррозии металлической подложки при воздействии на нее влаги и кислорода. Основой многих из применяемых в настоящее время составов для нанесения покрытий являются фосфаты металлов, а используемая жидкость для промывки включает хром. После использования фосфатов металлов и хромовых растворов для промывки образуются потоки отходов, наносящие вред окружающей среде. В результате стоимость их утилизации постоянно растет.
Указанные составы могут быть нанесены без применения хромовых промывающих растворов. Например, патент США 3966502 описывает последующую обработку фосфатированных металлов растворами для промывки, содержащими цирконий. Однако применение такого способа подходит всего лишь для ограниченного числа металлических подложек, при этом нельзя избежать образования потоков отходов фосфатов металлов.
В патенте США №5534082 на имя Dollman et al., а также в патентах США №№5281282 и 5356490 на имя Dolan et al. описаны не содержащие хрома составы, включающие фторзамещенную кислоту, такую как фтортитановая кислота, диоксид кремния и растворимый в воде полимер, такой как полимер акриловой кислоты и/или полимер с гидроксильной функциональностью. В результате нагревания диоксида кремния и фторзамещенной кислоты диоксид кремния растворяется или по меньшей мере частично растворяется до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. Поэтому частицы диоксида кремния, применяемые в указанных составах для нанесения покрытий, не являются кислотостойкими. рН таких композиций очень кислый и варьируется от 0 до 4, предпочтительно от 0 до 1. Составы для нанесения покрытий повышают коррозийную стойкость стали и оцинкованных стальных подложек.
В патенте США №5938861 на имя Inoue et al. описано получение покрытий на металлических подложках, за исключением алюминия. В состав такого покрытия входит окислительное соединение, такое как азотная кислота или пероксид водорода, частицы силиката или диоксида кремния, а также катион металла, анион оксиметалла или анион фторметаллата Ti, Zr, Се, Sr, V, W и Мо.
В ЕР 1130131 А2 на имя Toshiaki et al. описан не содержащий хрома состав для покрытий, включающий металлический агент для обработки поверхностей, диспергируемый в воде диоксид кремния и одно или несколько циркониевых или титановых соединений, соединений тиокарбонила, а также растворимую в воде акриловую смолу. Металлический агент для обработки поверхностей выбирают из прилагаемого перечня силаносвязующих соединений, обычно используемых для нанесения покрытий с целью улучшения адгезии между предварительным покрытием и декоративным покрытием.
В патенте США №5859106 на имя Jones et al. описан не содержащий хрома состав для покрытий, который включает поперечно-сшитую полимерную систему, содержащую сополимер с акриловой и гидроксильной функциональностью или реакционный продукт акрилового полимера и полимера с гидроксильной функциональностью. К указанным составам может быть добавлена фторзамещенная кислота, такая как фторциркониевая и фтортитановая кислота. В патенте США №5905105 на имя Jones et al. описан не содержащий хрома состав для покрытий, включающий состав для покрытий, описанный в патенте США 5859106, с добавлением диспергированного оксида кремния и карбоната аммония, содержащего металл группы IVB.
Существует потребность в разработке составов для покрытий и способов нанесения таких составов без образования отработанных растворов, содержащих фосфаты металлов и хром. Также предпочтительно, чтобы указанные составы эффективно снижали уровень коррозии различных металлических субстанций, поскольку многие объекты, представляющие коммерческий интерес, включают несколько видов металлических подложек. Например, в автомобильной промышленности часто применяют металлические компоненты, включающие более одного вида металлических подложек. Применение составов для покрытий, эффективных для нескольких металлических подложек, способствует усовершенствованию технологического процесса.
Сущность изобретения
Данное изобретение относится к составу для покрытий и к способу получения такого состава. Состав для покрытий включает водную смесь, содержащую стойкие к кислоте частицы и одну или несколько фторзамещенных кислот. Изобретение также касается способа получения указанных составов.
Изобретение также касается покрытия на металлической подложке. Такое покрытие включает стойкие к кислоте частицы, прикрепленные к металлической подложке с помощью матрицы из оксида металла. Частицы устойчивы к действию кислоты в кислых водных составах для нанесения покрытий. Матрица из оксида металла содержит один или несколько металлов, выбранных из группы, содержащей титан, цирконий, кремний, гафний, бор, алюминий, германий и олово. Удельная плотность покрытия металлической подложки составляет от 5 до 50 мг/кв. фут (53,82-538,2 мг/м2.
Краткое описание чертежей
Лучшему пониманию данного изобретения способствует его подробное описание со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 представляет собой зависимость масс и составов покрытий на панелях из CRS от времени распыления покрытий из составов для покрытий в соответствии с изобретением;
фиг.2 представляет собой зависимость масс покрытий на панелях из CRS от времени распыления покрытий из других составов для покрытий в соответствии с изобретением; и
фиг.3 представляет собой следующую зависимость масс покрытий на панелях из CRS от времени распыления покрытий из очередных составов для нанесения покрытий в соответствии с изобретением.
Подробное описание изобретения
Состав для покрытий включает водную смесь, содержащую стойкие к кислоте частицы и одну или несколько фторзамещенных кислот. Водная смесь также может содержать продукт взаимодействия стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот. Частицы устойчивы к кислоте, если изменение вязкости, определяемое на пробном образце и описываемое здесь в разделе, озаглавленном "Методика исследования стойких к кислоте частиц", происходит за десять секунд и менее, предпочтительно за пять секунд и менее. В большинстве случаев изменение вязкости пробных образцов, соответствующих стойким к кислоте частицам, согласно данному изобретению происходит за три секунды и менее. В наиболее предпочтительных вариантах изменение вязкости стойких к кислоте частиц происходит за одну секунду и менее. Как правило, чем короче период изменения вязкости, тем более устойчивыми являются частицы в кислом, то есть водном растворе с рН от 3 до 7.
Используемый здесь термин "изменение вязкости" относится к измерению вязкости, определяемому в соответствии с описанной ниже процедурой исследования. Что касается некоторых составов согласно данному изобретению, вязкость их соответствующих пробных образцов может действительно снижаться в течение 96 часов таким образом, что определяемое изменение вязкости составляет меньше нуля.
Альтернативно рядовой специалист в данной области техники способен определить, являются ли частицы стойкими к кислоте, путем получения подкисленного пробного образца, содержащего указанные частицы, и простого визуального выявления каких-либо видимых признаков загустения, осаждения или желирования в течение приблизительно 96 часов при комнатной температуре.
Как правило, стойкие к кислоте частицы в соответствии с изобретением сохраняют отрицательный заряд при рН приблизительно от 2 до 7. В некоторых случаях стойкие к кислоте частицы сохраняют отрицательный заряд при рН приблизительно от 3 до 6. В других случаях стойкие к кислоте частицы сохраняют отрицательный заряд при рН приблизительно от 3,5 до 5.
Одним из способов определения того, сохраняют ли стойкие к кислоте частицы отрицательный заряд, является измерение дзета(электрокинетического)-потенциала частиц. Данное измерение может быть осуществлено при помощи коммерчески доступного прибора, такого как Zetasizer 3000HSA от Malvern Instruments Ltd. Отрицательное напряжение означает, что частицы заряжены отрицательно. Образцовыми дзета-потенциалами для стойких к кислоте частиц на основе оксида кремния, используемых в составах для нанесения покрытий, являются от -5 до -35 мВ. Образцовыми дзета-потенциалами для стойких к кислоте органических или полимерных частиц, используемых в составах для нанесения покрытий, являются от -55 до -85 мВ.
Состав для покрытий в соответствии с изобретением также содержит воду. Воду применяют для разбавления состава для нанесения покрытий в соответствии с изобретением и обеспечения относительно длительной стабильности композиции. Например, состав, содержащий менее приблизительно 40% мас. воды, имеет большую вероятность полимеризации или желирования по сравнению с составом для покрытий, содержащим около 60% мас. и более воды в одинаковых условиях хранения. Несмотря на то что составы для покрытий в соответствии с изобретением, обычно наносимые на подложку, содержат около 92% и более воды, подразумевается, что состав для покрытий в соответствии с изобретением также содержит концентрированную композицию с 60-92% мас. воды. Конечный потребитель просто разбавляет концентрированный состав дополнительным количеством воды, получая оптимальную концентрацию состава для покрытий с целью его конкретного нанесения.
Состав для покрытий в соответствии с изобретением может иметь вид готового к применению состава, концентрированного состава, перед использованием разбавляемого водой, дополняемого состава, или двухкомпонентной системы для нанесения покрытий. При использовании указанной системы фторзамещенную кислоту хранят отдельно от частиц. Затем перед использованием конечным потребителем фторзамещенную кислоту и частицы смешивают вместе.
Безусловно, концентрация каждого из соответствующих компонентов составов для покрытий зависит от того, является ли применяемый состав дополняемым, концентрированным или готовым к применению составом для нанесения покрытий. Оптимальная концентрация компонентов после использования конечным потребителем дополняемого состава для нанесения покрытий может быть восстановлена в соответствующей ванне, поскольку компоненты расходуются во время нанесения покрытий на подложки. Поэтому дополняемый состав для покрытий должен иметь более высокую концентрацию стойких к кислоте частиц или фторзамещенных кислот, чем состав, применяемый для нанесения на подложку.
Количество стойких к кислоте частиц в составе в соответствии с изобретением зависит от вида и относительного размера, то есть среднего диаметра, используемых частиц. Состав для покрытий должен содержать от 0,005 до 8% мас., от 0,006 до 2% мас., от 0,007 до 0,5% мас. или от 0,01 до 0,2% мас. в расчете на сухую массу стойких к кислоте частиц.
Стойкие к кислоте частицы диоксида кремния могут представлять собой модифицированные алюминием частицы диоксида кремния. Указанные частицы имеют весовое отношение SiO2:Al2O3, равное приблизительно от 80:1 до 240:1 и приблизительно от 120:1 до 220:1. Концентрация модифицированных алюминием частиц диоксида кремния в композициях в соответствии с изобретением составляет от 0,005 до 5% мас., от 0,006 до 1% мас., от 0,007 до 0,5% мас. или от 0,01 до 0,2% мас. в расчете на сухую массу стойких к кислоте частиц.
Согласно одному из вариантов стойкие к кислоте частицы, применяемые в составе для нанесения покрытий, представляют собой частицы диоксида кремния, поставляемые в виде коллоидальной суспензии Grace Davison под товарным знаком Ludox® TMA, Ludox® AM, Ludox® SK и Ludox® SK-G. Указанные конкретные виды частиц диоксида кремния обрабатывают алюминиевым соединением, по всей вероятности алюминатом натрия. Например, Ludox® AM имеет весовое отношение
SiO2:Аl2O3 приблизительно от 140:1 до 180:1. Также может быть использован модифицированный алюминием диоксид кремния, такой как Adelite® AT-20A, выпускаемый Asahi Denka.
Как показывают результаты просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), стойкие к кислоте частицы могут иметь относительно сферическую форму со средним диаметром приблизительно от 2 до 80 нм или приблизительно от 2 до 40 нм. Частицы также могут иметь форму стержней, средняя длина которых составляет приблизительно от 40 до 300 нм, а средний диаметр - приблизительно от 5 до 20 нм. Частицы могут иметь вид коллоидальной дисперсии, например монодисперсии, частицы которой имеют относительно узкий гранулометрический состав. Альтернативно коллоидальная дисперсия может быть полидиспергированной, и частицы в ней могут иметь относительно широкий гранулометрический состав.
Частицы диоксида кремния обычно имеют форму дискретных сфер, суспендированных в водной среде. Такая среда также может содержать полимер для улучшения стабильности коллоидальной суспензии. Полимер может представлять собой один из указанных ниже полимеров. Например, некоторые коммерчески доступные составы включают полимер, поддерживающий стабильность дисперсии во время хранения. Например, Ludox® SK и Ludox® SK-G представляют собой два вида коллоидальной двуокиси кремния, содержащих полимер поливинилового спирта.
Подразумевается, что составы для нанесения покрытий не требуют наличия полимера для поддержания кислотной стабильности составов при рН от 2 до 7. Однако при некоторых видах применения к составам для нанесения покрытий может быть добавлен полимер для получения еще большей кислотной стабильности.
Как подтверждено сравнительными составами для нанесения покрытий, применение частиц диоксида кремния Ludox® AS, Ludox® HS и Ludox® TM не придает составам для покрытий кислотную стабильность, таким образом, указанные частицы не являются стойкими к кислоте частицами. Это не означает, что указанные нестойкие к действию кислоты частицы не могут присутствовать в составах для нанесения покрытий в соответствии с изобретением в относительно небольших количествах. Подразумевается, что количество или концентрация нестойких к кислоте частиц, которые могут присутствовать в составах для нанесения покрытий, зависит от вида указанных частиц, показателя рН состава, вида фторзамещенной кислоты, а также вида и концентрации стойких к кислоте частиц в композиции. Безусловно, рядовому специалисту в данной области техники понятно, что один или несколько различных видов стойких к кислоте частиц диоксида кремния могут быть соединены в составе для покрытий в соответствии с изобретением.
Согласно другому варианту стойкие к кислоте частицы могут представлять собой не модифицированные алюминием частицы диоксида кремния. Такие частицы диоксида кремния модифицируют некоторыми способами, иногда патентованными, которые не всегда известны специалистам в области способов модификации алюминием. Не модифицированные алюминием частицы диоксида кремния заряжены отрицательно, при этом большая часть узлов кремниевой кислоты нейтрализована, например, натрием или аммонием. Примеры не модифицированных алюминием частиц диоксида кремния, которые могут быть использованы в составах для нанесения покрытий, включают коллоидальные частицы от Nissan Chemical, продаваемые под товарным знаком Snowtex® и Snowtex N. Концентрация не модифицированных алюминием частиц диоксида кремния составляет от 0,005 до 5% мас., от 0,006 до 1% мас., от 0,007 до 0,5% мас. или от 0,01 до 0,2% мас. в расчете на сухую массу стойких к кислоте частиц.
Согласно другому варианту в составах для покрытий может быть использован ряд органических, полимерных, стойких к кислоте частиц. Например, полимерные частицы, выбранные из группы, включающей стабилизированные анионами полимерные дисперсии, такие как эпокси-поперечно-сшитые частицы, эпокси-акриловые гибридные частицы, акриловые полимерные частицы, поливинилиденхлоридные частицы и винилакриловые/винилиденхлоридные/акриловые частицы, обеспечивают получение стойких к кислоте составов для нанесения покрытий. Три применимых коммерчески доступных вида полимерных частиц включают АСС 800 и АСС 901 от Henkel Corp., а также Haloflex® 202 от Avecia, Inc. АСС 901 включает эпокси-поперечно-сшитые частицы. АСС 800 включает частицы из поливинилиденхлорида. Haloflex® 202 включает винилакриловые/винилиденхлоридные/акриловые частицы.
Концентрация органических полимерных частиц в составах в соответствии с изобретением составляет от 0,01 до 8% мас., от 0,01 до 5% мас., от 0,1 до 3% мас. в расчете на сухую массу.
Фторзамещенная кислота представляет собой фторангидрид или фтороксиангидрид, содержащий элемент, выбранный из группы, включающей Ti, Zr, Hf, Si, Sn, Al, Ge и В. Фторзамещенная кислота должна быть растворимой или диспергируемой в воде и предпочтительно включать по меньшей мере один атом фтора и по меньшей мере один атом элемента, выбранный из группы, включающей Ti, Zr, Hf, Si, Sn, Al, Ge и В. Иногда специалисты в данной области техники называют фторзамещенные кислоты «фторметаллатами».
Фторзамещенные кислоты могут быть представлены следующей общей эмпирической формулой (I):
Figure 00000001
в которой каждый из q и r равен целому числу от 1 до 10;
каждый из р и s равен целому числу от 0 до 10; Т представляет собой элемент, выбранный из группы, включающей Ti, Zr, Hf, Si, Sn, Al, Ge и В. В предпочтительных фторзамещенных кислотах с эмпирической формулой (I) Т выбран из Ti, Zr или Si; p равен 1 или 2; q равен 1; r равен 2, 3, 4, 5 или 6; a s равен 0, 1 или 2.
Один или несколько атомов Н могут быть замещены подходящими катионами, такими как катионы аммония, металла, щелочноземельного металла или щелочного металла (например, фторзамещенная кислота может иметь вид соли при условии, что такая соль является растворимой или диспергируемой в воде). Примеры подходящих фторзамещенных солей включают (NH4)2SiF6, MgSiF6, Na2SiF6 и Li2SiF6.
Предпочтительные фторзамещенные кислоты, применяемые в составах для нанесения покрытий в соответствии с изобретением, выбраны из групп, включающих фтортитановую кислоту (H2TiF6), фторциркониевую кислоту (H2ZrF6), фторкремниевую кислоту (H2SiF6), фторборную кислоту (HBF4), фтороловянную кислоту (H2SnF6), фторгерманиевую кислоту (H2GeF6), фторгафниевую кислоту (H2HfF6), фторалюминиевую (Н3АlF6) кислоту и соли каждой из них. Наиболее предпочтительными фторзамещенными кислотами являются фтортитановая кислота, фторциркониевая кислота, фторкремниевая кислота и их соли. Некоторые из применимых кислот включают соли щелочного металла и аммония, например Na2MF6 и (NaН4)2МF6, где М выбрана из Ti, Zr и Si.
Концентрация одной или нескольких фторзамещенных кислот в составе для нанесения покрытий в соответствии с изобретением может быть относительно низкой. Например, концентрация фторзамещенной кислоты может составлять около 5 м.д. (миллионных долей). Концентрация одной или нескольких фторзамещенных кислот в составе для нанесения покрытий составляет приблизительно от 5 м.д. (около 0,0005% мас.) до 10000 м.д. (около 1,0% мас.), приблизительно от 5 м.д. до 1000 м.д. и от 5 м.д. до 400 м.д. Предпочтительная концентрация одной или нескольких фторзамещенных кислот в составе для нанесения покрытий в соответствии с изобретением составляет приблизительно от 3 м.д. до 3000 м.д., более предпочтительно приблизительно от 10 м.д. до 400 м.д. Конечная концентрация, безусловно, зависит от количества воды, используемой для получения состава для покрытий в соответствии с изобретением.
К составам для покрытий могут быть добавлены катехиновые соединения, используемые в качестве наглядного цветового индикатора того, что на металлическую подложку действительно нанесено покрытие. Без катехинового соединения полученные покрытия могут быть иногда слишком тонкими, чтобы быть видимыми.
Термин «катехиновое соединение» означает органическое соединение с системой ароматических колец, включающей по меньшей мере две гидроксильные группы, расположенные на смежных атомах углерода ароматической кольцевой системы.
Предпочтительные катехиновые соединения, применяемые для получения составов для нанесения покрытий в соответствии с изобретением, имеют отрицательный или нейтральный заряд, то есть не имеют никакого заряда. Отрицательно заряженные катехиновые соединения, как правило, получают в виде солей металлов, в частности в виде солей щелочных или щелочноземельных металлов.
Концентрация катехинового соединения в составах для нанесения покрытий в соответствии с изобретением может быть оптимизирована специалистами в данной области техники для получения видимого покрытия. Концентрация катехинового соединения зависит от вида используемого катехинового соединения. Ожидается также, что каждое катехиновое соединение по-разному взаимодействует с каждым видом стойких к кислоте частиц, используемых в составе для нанесения покрытий. В результате оптимальная концентрация катехинового соединения зависит от вида (видов) стойких к кислоте частиц, используемых в составах для нанесения покрытий. И, наконец, поскольку любое избыточное количество катехинового соединения может быть удалено на стадии промывания после нанесения состава для покрытий на металлическую подложку, концентрация катехинового соединения может быть выше требуемой концентрации для получения ярко окрашенного покрытия.
Согласно одному из вариантов катехиновое соединение выбрано из ализариновой серии соединений. Например, ализарин, ализарин красный, ализарин оранжевый и соли каждого из них могут быть использованы для получения составов для нанесения покрытий в соответствии с изобретением. Одним из предпочтительных ализариновых соединений является ализарин красный, то есть 3,4-дигидрокси-9,10-диоксо-2-антраценсульфоновая кислота и ее соли.
Согласно другому варианту катехиновое соединение выбрано из пирокатехина и сопряженных пирокатехинов. Термин «сопряженный пирокатехин» означает пирокатехин с сопряженной кольцевой системой. Сульфонфталеин пирокатехина, то есть пирокатехин фиолетовый, является одним из предпочтительных сопряженных пирокатехинов. Состав для нанесения покрытий в соответствии с изобретением может также включать один или несколько полимеров. Один или несколько полимеров предпочтительно содержат функциональные группы, выбранные из гидроксила, карбоксила, сложного эфира, амида или их сочетаний. Предполагается, что функциональные группы полимеров выполняют различные функции. Во-первых, до образования покрытия функциональные группы обеспечивают относительно высокую водорастворимость или смешиваемость с водой полимера. Во-вторых, функциональные группы обеспечивают наличие точек вдоль главной цепи полимера, через которые может происходить поперечное сшивание полимеров, по мере того как состав для нанесения покрытий затвердевает, образуя покрытие на металлической подложке. В-третьих, предполагается, что функциональные группы на полимере усиливают сцепление между металлической подложкой и частицами в затвердевшем покрытии.
Иллюстративный пример одного или нескольких применимых полимеров может быть выбран из поливинилового спирта, сложного полиэфира, растворимых в воде производных сложного полиэфира, поливинилпирролидона, сополимера поливинилпирролидона-винилкапролактама, сополимера поливинилпирролидона-винилимидазола и сополимера сульфированного полистирола-малеинового ангидрида. Наиболее предпочтительные применимые полимеры включают поливиниловый спирт и сополимер поливинилпирролидона-винилкапролактама. Luvitec® и Elvanol® представляют собой два коммерчески доступных вида полимеров, которые могут быть использованы для получения состава для нанесения покрытий в соответствии с изобретением. Luvitec® представляет собой полимер винилпирролидона-винилкапролактама, выпускаемый BASF. Elvanol® представляет собой полимер поливинилового спирта, выпускаемый Dupont.
В присутствии одного или нескольких вышеуказанных полимеров фторзамещенные кислоты способны действовать как отверждающий агент, а также как связывающий агент. Предполагается, что фторзамещенная кислота взаимодействует с функциональными группами полимера и таким образом обеспечивает возможность его поперечного сшивания. Поперечное сшивание полимера в сочетании с фторзамещенной кислотой обеспечивает получение цементоподобной матрицы из полимера - оксида металла, связывающей частицы для получения покрытия на металлической подложке.
Состав для нанесения покрытий в соответствии с изобретением получают способом, включающим получение стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот и смешивание стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот в воде. Содержание стойких к кислоте частиц в составе для покрытий составляет от 0,005 до 8% мас. в расчете на сухую массу. Получение состава для покрытий может также включать один или несколько полимеров, указанных в вышеприведенном перечне, и смешивание полимера с другими компонентами.
Показатель рН состава для нанесения покрытий в соответствии с изобретением варьируется приблизительно от 2 до 7, предпочтительно приблизительно от 3 до 6, более предпочтительно приблизительно от 3,5 до 5. Показатель рН состава для покрытий может быть отрегулирован при помощи минеральных кислот, таких как фтористоводородная кислота, фосфорная кислота и т.п., включая их смеси. Альтернативно может быть использовано дополнительное количество фторзамещенной кислоты. Также могут быть использованы органические кислоты, такие как молочная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, сульфаминовая кислота или их смеси.
Показатель рН композиции для покрытий также может быть отрегулирован добавлением небольшого количества щелочного соединения, как правило, в виде металла или гидроксида аммония, карбоната или бикарбоната. Примеры неорганических и органических оснований включают гидроксид натрия, гидроксид аммония, аммиак или амины, например триэтаноламин или другие алкиламины.
Составы для покрытий также могут включать один или несколько второстепенных агентов, выбранных из уравнивающего агента, увлажняющего агента, противопенной добавки и клеящего вещества. Однако рядовому специалисту в данной области техники понятно, что применение таких агентов и их количество должны быть совместимы с уровнем рН состава для покрытий. Добавление слишком большого количества второстепенного агента способно существенно снизить стойкость составов к кислоте.
Состав для покрытий в соответствии с изобретением может быть нанесен на металлическую подложку, образуя стойкое к коррозии покрытие. Металлические подложки, которые могут быть пассивированы (коррозионная стойкость которых может быть повышена) составами для нанесения покрытий в соответствии с изобретением, включают холоднокатаную сталь, горячекатаную сталь, нержавеющую сталь, сталь, покрытую металлическим цинком, цинковыми сплавами, такую как электрооцинкованная сталь, сталь, покрытая алюмоцинком или цинкожелезным покрытием, сталь, оцинкованную методом горячего погружения, алюминиевыми сплавами, а также плакированные алюминием стальные подложки. Данное изобретение также имеет преимущество, заключающееся в том, что компоненты, содержащие более одного вида металлической подложки, могут быть пассивированы за один процесс благодаря широкому выбору металлических подложек, которые могут быть пассивированы составами для нанесения покрытий в соответствии с изобретением.
Несмотря на то что это не является обязательным, металлическую подложку обычно очищают, удаляя жир, грязь или другие посторонние отложения, применяя известные способы и материалы для очистки, например слабые или сильные щелочные очистители. Примеры щелочных очистителей включают Parco® Cleaner ZX-1 и Parco® Cleaner 315, выпускаемые Henkel Surface Technologies. Затем металлическую подложку промывают водой или водным кислым раствором. Перед контактом металлической подложки с составом для нанесения покрытий в соответствии с изобретением металлическая подложка может быть также обработана коммерчески доступным раствором фосфата металла, например растворами фосфата железа или цинка.
Состав для покрытий в соответствии с изобретением наносят на металлические подложки любым способом, известным в данной области техники. Двумя из наиболее предпочтительных способов являются распыление и погружение. Толщина и состав отвердевшего на металлической подложке покрытия зависят от ряда факторов, включая размер частиц, концентрацию частиц и время воздействия или контакта с составом для нанесения покрытий.
Фиг.1 иллюстрирует, как состав высушенного покрытия на панели из CRS, полученного из состава для покрытия из примера 1, может измениться за время распыления. Как следует из фиг.1, концентрация диоксида кремния (вес кремния и кислорода) в покрытии относительно независима от времени распыления, то есть количество диоксида кремния относительно постоянно при плотности приблизительно от 10 до 17 мг/кв. фут (107,64-182/99 мг/м2) на протяжении времени распыления приблизительно от 25 до 100 секунд. Этого можно ожидать при предложенной монослойной структуре покрытия.
Фиг.2 и 3 показывают различия в толщине покрытий на протяжении времени распыления приблизительно от 25 до 125 секунд для выбранных составов для покрытий в соответствии с изобретением.
И наоборот, очевидно, что количество титана и циркония в покрытии со временем повышается линейно. Количество металла в покрытии составляет от 0,5 до 6 мг/кв. фут (5,38-64,52 мг/м2). Во многих случаях количество металла в покрытиях составляет от 0,5 до 3 мг/кв. фут (5,38-32,29 мг/м2).
Покрытия, получаемые из составов в соответствии с изобретением, имеют относительно небольшой вес по сравнению с применяемой в настоящее время технологией нанесения покрытий. Покрытия в соответствии с изобретением имеют плотность от 5 до 50 мг/кв. фут (53,82-538,2 мг/м2). Однако во многих случаях плотность покрытия составляет от 8 до 30 мг/кв. фут (86,11-322/92 мг/м2). Фактически обычно из составов для покрытий получают покрытия весом от 8 до 20 мг/кв. фут (86,11-215,28 мг/м2).
После обработки металлической подложки составом для нанесения покрытий указанный состав может быть высушен на месте, то есть на поверхности металлической подложки. Альтернативно нанесенный состав для покрытий может быть промыт, предпочтительно водой, для удаления его избытка, а затем высушен. Сушка может быть осуществлена при любой температуре. Обычно подходящая температура составляет от 100 до 300°F (37,78-148,89°С). Выбранные условия сушки зависят от предпочтений потребителя, наличия пространства и вида применяемого окончательного покрытия. Например, порошковое покрытие обычно требует перед нанесением сухой поверхности по сравнению с покрытием на водной основе.
Покрытие включает стойкие к кислоте частицы, прикрепленные к металлической подложке с помощью матрицы из оксида металла. Что касается отвердевшего покрытия на металлической подложке, термин «стойкая к кислоте» частица для описания частицы в покрытии означает частицы, обеспечивающие получение описываемых здесь стойких к кислоте составов для покрытий. Матрица из оксида металла включает один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей титан, цирконий, кремний, гафний, бор, алюминий, германий и олово. Матрица из оксида металла предпочтительно включает один или несколько металлов, выбранных из титана, циркония и кремния. Если в составе для покрытий присутствует растворимый в воде полимер, то матрица из оксида металла может дополнительно содержать продукт взаимодействия одного или нескольких полимеров и одной или нескольких фторзамещенных кислот или солей каждой из них. Покрытие в соответствии с изобретением может быть описано как покрытие в виде кирпича и раствора, при этом частицы являются кирпичами, а матрица из оксида металла является раствором.
Одним из преимуществ покрытий в соответствии с изобретением является то, что они обеспечивают сравнимую и в большинстве случаев улучшенную коррозионную стойкость по сравнению с существующей в настоящее время технологией нанесения покрытий из фосфата железа. Такое улучшение коррозионной стойкости достигается посредством нанесения покрытия, существенно меньшего, чем покрытия из фосфата железа. Например, чтобы обеспечить приемлемую степень коррозионной стойкости панели из CRS, удельная плотность покрытий из фосфата железа составляет приблизительно от 50 до 150 мг/кв. фут (538,2-1614,59 мг/м2). Покрытие же в соответствии с изобретением может обеспечить такую же степень коррозионной стойкости при удельной плотности покрытия, составляющей от 8 до 30 мг/кв. фут (86,11-322,92 мг/м2). В большинстве случаев покрытие в соответствии с изобретением имеет приемлемую степень коррозионной стойкости при удельной плотности покрытия, составляющей от 8 до 20 мг/кв. фут (86,11-215,28 мг/м2).
Другим преимуществом покрытий в соответствии с изобретением перед покрытиями из фосфата железа является их относительно высокая гибкость и долговечность. В испытаниях на прочность при ударе и испытаниях на изгиб покрытия в соответствии с изобретением обычно сохраняют свою коррозионную стойкость в отличие от покрытий из фосфата железа. Более того, указанным испытаниям подвергали покрытия в соответствии с изобретением при удельной плотности покрытия менее 20 мг/кв. фут (215,28 мг/м2), в то время как удельная плотность покрытий из фосфата железа составляет около 65 мг/кв. фут (699,65 мг/м2).
Затем могут быть нанесены дополнительные покрытия. В большинстве случаев такие покрытия представляют собой грунтовочные составы из краски или окончательные покрытия из краски, такое как завершающее покрытие. Одним из многих преимуществ покрытий в соответствии с изобретением является то, что указанные покрытия совместимы с любым количеством защитных красок, таких как Duracron® 200, которая представляет собой твердую акриловую краску от PPG Industries, а также порошковых красок, таких как Sunburst® Yellow, которая представляет собой полиэфирную порошковую краску от Morton International. Покрытия в соответствии с изобретением также совместимы с красками, наносимыми электроосаждением.
Изобретение и его преимущества станут более понятными со ссылкой на следующие примеры. Приведенные примеры предназначены для иллюстрации конкретных вариантов в общем объеме заявленного изобретения и не должны рассматриваться как каким-либо образом ограничивающие его.
1. Исследование стойких к кислоте частиц
Из ацетата натрия/уксусной кислоты готовят буфер с рН около 5,0, подкисляя раствор хлористоводородной кислотой. К 20 мл раствора буфера добавляют 20 мл дисперсии выбранных частиц. В качестве образца для испытаний дисперсия частиц должна иметь содержание диоксида кремния около 30% мас. Если содержание диоксида кремния выше, дисперсию разбавляют до 30% мас. Перемешивают раствор в течение десяти минут. Отмечают, остается ли раствор жидким, то есть появляются ли какие-либо видимые признаки загущения, осаждения или желирования в течение приблизительно 96 часов при комнатной температуре.
Экспериментальный способ, используемый для качественного определения стойких к кислоте частиц, включает определение изменения вязкости образца для испытаний более чем через 84 часа при комнатной температуре. Изменение вязкости определяют, применяя прибор Zahn Cup от Gardner Laboratory Division, Pacific Scientific Co.
Чашка Zahn для определения вязкости представляет собой небольшую U-образную чашку, поддерживаемую проволокой. У своего основания чашка имеет отверстие, которое может иметь различные размеры. Например, чашка Zahn #2, применяемая в тесте по определению кислотной стойкости, утверждена ASTM D4212 с отверстием диаметра 2,69 мм. Вязкость образца определяют, полностью погружая чашку в образец для испытаний. Время в секундах от того момента, когда верх чашки появляется из образца, до тех пор, когда часть потока, падающего из отверстия, не разбивается свободно, является мерой вязкости образца.
После осуществления вышеописанной процедуры по определению стойкости к кислотам готовят буфер из ацетата натрия/уксусной кислоты с рН около 5,0. К 20 мл раствора буфера добавляют 20 мл дисперсии выбранных частиц. Дисперсия частиц должна иметь содержание диоксида кремния около 30% мас. Если содержание диоксида кремния выше, дисперсию разбавляют до 30% мас. Перемешивают раствор в течение десяти минут. Приблизительно в это время осуществляют новое измерение вязкости.
Затем образцу дают возможность отстояться приблизительно при комнатной температуре до осуществления следующего измерения вязкости. Как следует из таблицы 1, наблюдается небольшое или не наблюдается никакого изменения вязкости исследуемых образцов, полученных из частиц примеров 1-10 в течение 96 часов. Для сравнения в образцах из сравнительных примеров 1-4 через 96 часов наблюдается загущение или желирование. Из-за того, что указанные образцы через 96 часов подверглись желированию, последний раз вязкость определяли через 84 часа; результаты представлены в таблице 2.
2. Получение металлических подложек
Панели из холоднокатаной стали и электрооцинкованной стали, используемые для определения коррозионной стойкости затвердевших покрытий, подвергают предварительной обработке следующим образом. Панели обрабатывают очистителем Parco Cleaner 1523, представляющим собой щелочной очиститель от Henkel Surface Technologies. Очиститель (около 2% в воде) распыляют на панели при 120°F в течение 2 минут. Очищенные панели промывают, распыляя теплую воду из-под крана в течение 30 секунд. Состав для нанесения покрытий в соответствии с изобретением распыляют на промытые панели в течение 30 секунд при температуре окружающей среды. Альтернативно панели погружают в составы для нанесения покрытий. Затем панели с покрытием при необходимости промывают, распыляя холодную воду в течение 30 секунд. Как правило, после нанесения состава для покрытий с относительно высоким содержанием частиц осуществляют промывание водой для удаления остаточных (несвязанных) частиц с панелей. Промывания водой обычно не требуется при использовании составов для нанесения покрытий с относительно низким содержанием частиц. Затем панели сушат при температуре 300°F (148,89°C) в течение 5 минут. Вес покрытия в соответствии с изобретением определяют, измеряя содержание металла, например кремния, титана и циркония, при помощи рентгеновской флуоресценции панелей с нанесенным на них покрытием. Вес покрытия из диоксида кремния также может быть определен с помощью следующей процедуры: взвешивание - нанесение покрытия - взвешивание - удаление покрытия - взвешивание, при этом покрытие в соответствии с изобретением удаляют 45% гидроксидом калия при 170°F.
Таблица 1
Пример Стойкая к кислоте частица Вязкость (свежая), с Вязкость (96 ч), с Изменение вязкости, Δ
1 Ludox ТМА 14 15 1
2 Ludox AM 14 14 0
3 Ludox SK 14 14 0
4 Ludox SK-G 14 14 0
5 Snowtex С 14 15 1
6 Snowtex O 14 14 0
7 Snowtex N 14 15 1
8 ACC 800 14 14 0
9 Haloflex 202 15 15 0
10 ACC 901 15 15 0
Figure 00000002
3. Нанесение окончательного покрытия на подложки с покрытием
На панели с нанесенным и подвергнутым сушке покрытием наносят Duracron 200, полиакриловое эмалевое покрытие, выпускаемое для промышленных целей PPG Industries, Inc. или Sunburst Yellow, эпокси-полиэфирный гибридный порошок, выпускаемый для промышленных целей Morton International. Краске на панелях дают возможность затвердеть в соответствии с рекомендациями производителя.
4. Тесты на коррозийность
Для определения коррозийной стойкости панелей их скрайбируют, и на скрайбированные панели распыляют солевой раствор (5% NaCl) в течение 500 или 750 часов (способ ASTM В-117). Коррозийную стойкость панелей с покрытиями определяют, измеряя ползучесть после скрайбирования. Данные, приведенные в таблице 3, представляют собой расстояние в мм расширенного скрайбирования после коррозии в результате распыления раствора на панелях из CRS. В результате, чем меньше цифра, тем более эффективно коррозийное сопротивление покрытия.
Пример 1
Фтортитановую кислоту (0,4 г, 60%) и фторциркониевую кислоту (0,4 г, 20%) добавляют к перемешиваемой дистиллированной воде (3989,2 г). При перемешивании полученной смеси добавляют 10 г Ludox® ТМА (33% диоксида кремния). Показатель рН полученной смеси доводят приблизительно до 4, добавляя карбонат аммония и/или небольшие количества дополнительной фтортитановой кислоты. Смесь перемешивают в течение приблизительно двух часов.
Примеры 2-10
В примерах 2-10 используют составы для нанесения покрытий, полученные в соответствии с методикой, описанной в примере 1, за исключением вида и количества используемых стойких к кислоте частиц. Вид и процентное содержание по весу частиц из примеров 1-10 указаны в таблице 4. Процентное содержание по весу фтортитановой кислоты и фторциркониевой кислоты, используемой в примерах 2-10, составляет около 0,01%.
Таблица 3
Покрытие Ползучесть скрайбирования (мм)a Ползучесть скрайбирования (мм)b Удельная плотность покрытия мг/кв. фут (мг/м2)
Bonderite 1090 с изолирующим слоем из PLN 99A 4,2 4,2 60 (645,83)
Пример 1 3,6 4,2 15 (161,46)
Пример 10 2,2 2,9 16 (172,22)
а Распыление соли в течение 500 ч, краска - Duracron 200.
b Распыление соли в течение 750 ч, краска - Sunburst Yellow.
Bonderite B-1090 и PLN 99A представляют собой раствор для промывки из фосфата железа от Henkel Corp.
Figure 00000003
Figure 00000004
Примеры 11-16
В примерах 11-16 используют составы для нанесения покрытий, полученные в соответствии с методикой, описанной в примере 1, за исключением количества стойких к кислоте частиц, титана и циркония. Процентное содержание по весу частиц, титана и циркония из примеров 11-16 указано в таблице 5. Титан и цирконий имеют вид фтортитановой кислоты и фторциркониевой кислоты. Содержание титана, циркония и диоксида кремния определяют при помощи спектроскопии с использованием индуктивно связанной плазмы (ICP).
Примеры 17-20
В примерах 17-20 используют составы для покрытий, полученные в соответствии с методикой, описанной в примере 1, за исключением количества используемых стойких к кислоте частиц и содержания циркония. Процентное содержание по весу частиц и циркония из примеров 17-20 указано в таблице 6.
Figure 00000005
Сравнительные примеры 1-6
В сравнительных примерах 1-3 описаны составы для нанесения покрытий, содержащие частицы диоксида кремния типа Ludox®. В сравнительных примерах 4 и 5 описаны составы для нанесения покрытий, содержащие частицы диоксида кремния типа Snowtex®. В сравнительном примере 6 описаны составы для нанесения покрытий, содержащие частицы диоксида кремния типа Cabospere®.
В сравнительных примерах 1-6 используют составы для покрытий, полученные в соответствии с методикой, описанной в примере 1, за исключением вида используемых частиц диоксида кремния. Процентное содержание по весу фтортитановой кислоты и фторциркониевой кислоты составляет около 0,01%. В сравнительных примерах 1-6 стойкие к кислоте частицы не применяли, а попытки нанесения покрытий из данных составов на панели закончились неудачей. Результаты тестирования, полученные в сравнительных примерах 1-6, приведены с соответствующими данными по покрытиям в таблице 7.
Таблица 6
Ползучесть скрайбирования (мм)
Пример Диоксид кремния, % Zr, % CRS/ Duracron 200, 500 ч NSS CRS/ Duracron 200, 20 циклов GM9540P CRS/Sunburst Yellow, 750 ч NSS CRS/Sunburst Yellow, 40 циклов GP9540P Удельная плотность покрытия г/кв.фут (мг/м2)
В-1090/ PLN99A Отсут. Отсут. 3,9 3,2 7,6 7 57 (613,54)
17 0,0059 0,004 4,2 2,8 7,1 7,1 28,4 (305,70)
18 0,013 0,008 3,2 2,6 6,9 6,9 24,3 (261,56)
19 0,013 0,009 3,4 2,7 7,3 7,3 33,3 (358,44)
20 0,016 0,011 3,2 2,7 6,7 6,7 27,1 (291,70)
Таблица 7
№ Сравн. пример Вид и % мас. частиц Тест на стойкость пасс. кислоты Модифицирование поверхности Размер частиц (нм)
1 0,25% Ludox® AS-30 Отсутствует Отсутствует 12
2 0,25% Ludox® HS Отсутствует Отсутствует 12
3 0,25% Ludox® TM Отсутствует Отсутствует 20
4 Snowtex 40 Отсутствует Отсутствует 15
5 Snowtex 50 Отсутствует Отсутствует 25
6 Cabosperse A-205 Отсутствует Отсутствует 150

Claims (40)

1. Состав для нанесения покрытий на металлические подложки, включающий водную смесь, содержащую стойкие к кислоте частицы и одну или несколько фторзамещенных кислот, при этом содержание стойких к кислоте частиц составляет от 0,005 до 8 мас.% в расчете на сухую массу.
2. Состав по п.1, в котором стойкие к кислоте частицы представляют собой модифицированные алюминием частицы диоксида кремния, при этом содержание стойких к кислоте частиц в составе для нанесения покрытий составляет от 0,005 до 5 мас.% в расчете на сухую массу.
3. Состав по п.1, в котором стойкие к кислоте частицы представляют собой не модифицированные алюминием частицы диоксида кремния, при этом содержание стойких к кислоте частиц в составе для нанесения покрытий составляет от 0,005 до 5 мас.% в расчете на сухую массу.
4. Состав по п.1, в котором стойкие к кислоте частицы представляют собой полимерные органические частицы.
5. Состав по п.1, в котором смесь включает в себя продукт взаимодействия стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот.
6. Состав по п.2, в котором модифицированные алюминием частицы составляют приблизительно от 0,006 до 1 мас.% в расчете на сухую массу.
7. Состав по п.2, в котором модифицированные алюминием частицы имеют весовое отношение SiO2:Аl2O3 от 80:1 до 240:1.
8. Состав по п.2, в котором модифицированные алюминием частицы имеют весовое отношение SiO2: Аl2О3 от 120:1 до 220:1.
9. Состав по п.3, в котором не модифицированные алюминием частицы составляют приблизительно от 0,006 до 1 мас.% в расчете на сухую массу.
10. Состав по п.1, в котором стойкие к кислоте частицы изменяют вязкость за десять секунд и менее.
11. Состав по п.1, имеющий рН от 3 до 6.
12. Состав по п.1, имеющий рН от 3,5 до 5.
13. Состав по п.1, в котором стойкие к кислоте частицы изменяют вязкость за три секунды и менее.
14. Состав по п.1, в котором содержание стойких к кислоте частиц составляет от 0,006 до 2 мас.% в расчете на сухую массу.
15. Состав по п.1, в котором содержание стойких к кислоте частиц составляет от 0,007 до 0,5 мас.% в расчете на сухую массу.
16. Состав по п.1, в котором содержание одной или нескольких фторзамещенных кислот составляет приблизительно от 5 до 1000 м.д.
17. Состав по п.1, в котором стойкие к кислоте частицы изменяют вязкость за одну секунду и менее.
18. Покрытие на металлической подложке, включающее стойкие к кислоте частицы, прикрепленные к металлической подложке посредством матрицы из оксида металла, при этом удельная плотность покрытия металлического субстрата составляет от 5 до 50 мг/кв. фут (53,82-538,2 мг/м2).
19. Покрытие по п.18, в котором матрица из оксида металла включает один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей титан, цирконий и кремний.
20. Покрытие по п.18, в котором стойкие к кислоте частицы выбраны из одной или нескольких групп, включающих модифицированные алюминием частицы, не модифицированные алюминием частицы и органические полимерные частицы.
21. Покрытие по п.18, в котором удельная плотность покрытия металлического субстрата составляет от 8 до 30 мг/кв. фут (86,11-322,92 мг/м2).
22. Покрытие по п.18, в котором стойкие к кислоте частицы присутствуют в количестве от 5 до 25 мг/кв. фут (53,82-269,10 мг/м2)
23. Покрытие по п.18, в котором металл присутствует в количестве от 0,5 до 6 мг/кв. фут (5,38-64,58 мг/м2).
24. Покрытие по п.18, в котором стойкие к кислоте частицы присутствуют в количестве от 10 до 20 мг/кв. фут (107,64-215,28 мг/м2).
25. Покрытие по п.18, имеющее толщину, составляющую от 75 до 125% среднего диаметра стойких к кислоте частиц.
26. Способ получения состава для нанесения на металлическую подложку, включающий
получение стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот и
смешивание стойких к кислоте частиц и одной или нескольких фторзамещенных кислот в воде, при этом рН состава для покрытий составляет от 2 до 7, а содержание стойких к кислоте частиц в составе для покрытий составляет от 0,005 до 8 мас.% в расчете на сухую массу.
27. Способ по п.26, в котором стойкие к кислоте частицы выбраны из одной или нескольких групп, включающих модифицированные алюминием частицы, не модифицированные алюминием частицы и органические полимерные частицы.
28. Способ по п.27, в котором содержание модифицированных алюминием частиц в составе для покрытий составляет приблизительно от 0,006 до 1 мас.% в расчете на сухую массу.
29. Способ по п.27, в котором содержание не модифицированных алюминием стойких к кислоте частиц в составе для покрытий составляет приблизительно от 0,006 до 1 мас.% в расчете на сухую массу.
30. Способ по п.27, в котором содержание органических частиц в составе для покрытий составляют приблизительно от 0,01 до 5 мас.% в расчете на сухую массу.
31. Способ по п.26, в котором рН состава для покрытий составляет от 3 до 6.
32. Способ по п.26, в котором рН состава для покрытий составляет от 3,5 до 5.
33. Способ по п.26, в котором количество стойких к кислоте частиц в составе для покрытий составляет приблизительно от 0,006 до 2 мас.% в расчете на сухую массу.
34. Способ по п.26, в котором содержание одной или нескольких фторзамещенных кислот в составе для покрытий составляет приблизительно от 5 до 1000 м.д.
35. Способ по п.26, в котором стойкие к кислоте частицы изменяют вязкость за три секунды и менее.
36. Состав для покрытия металлических подложек, содержащий от 0,006 до 2 мас.%, в расчете на сухую массу, стойких к кислоте частиц и одну или нескольких фторзамещенных кислот, имеющих рН приблизительно от 3 до 6, при этом состав для покрытий в отвердевшем состоянии обеспечивает удельную плотность покрытия на металлическом субстрате от 8 до 30 мг/кв. фут (86,11-322,92 мг/м2).
37. Состав по п.36, в котором стойкие к кислоте частицы выбраны из группы, включающей модифицированные алюминием частицы, не модифицированные алюминием частицы и органические полимерные частицы.
38. Состав по п.36, в котором содержание стойких к кислоте частиц составляет приблизительно от 0,007 до 0,5 мас.% в расчете на сухую массу.
39. Состав по п.36, в котором содержание одной или нескольких фторзамещенных кислот составляет приблизительно от 5 до 1000 м.д.
40. Состав по п.36, в котором стойкие к кислоте частицы изменяют вязкость за три секунды и менее.
RU2005125415A 2003-01-10 2003-12-31 Состав для нанесения покрытий RU2363769C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/339,405 US7063735B2 (en) 2003-01-10 2003-01-10 Coating composition
US10/339,405 2003-01-10
US10/623,733 US7332021B2 (en) 2003-01-10 2003-07-22 Coating composition
US10/623,733 2003-07-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005125415A RU2005125415A (ru) 2006-02-10
RU2363769C2 true RU2363769C2 (ru) 2009-08-10

Family

ID=32716893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005125415A RU2363769C2 (ru) 2003-01-10 2003-12-31 Состав для нанесения покрытий

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7887938B2 (ru)
EP (1) EP1592824B1 (ru)
AU (1) AU2003300475B2 (ru)
BR (1) BR0317779B1 (ru)
CA (1) CA2512591C (ru)
MX (1) MXPA05006053A (ru)
RU (1) RU2363769C2 (ru)
WO (1) WO2004063414A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689353C1 (ru) * 2015-09-02 2019-05-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Обрабатывающий раствор для получения изоляционного покрытия и способ изготовления металла, имеющего изоляционное покрытие

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060172064A1 (en) * 2003-01-10 2006-08-03 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Process of coating metals prior to cold forming
CN101421435B (zh) 2006-04-20 2012-07-18 新日本制铁株式会社 耐腐蚀性、抗变黑性、涂装密合性和耐碱性优异的复合皮膜处理含锌镀覆钢材
DE102007057185A1 (de) 2007-11-26 2009-05-28 Henkel Ag & Co. Kgaa Zirconiumphosphatierung von metallischen Bauteilen, insbesondere Eisen
CA2707829A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-11 W.R. Grace & Co. -Conn Anticorrosion material
DE102008014465B4 (de) 2008-03-17 2010-05-12 Henkel Ag & Co. Kgaa Mittel zur optimierten Passivierung auf Ti-/Zr-Basis für Metalloberflächen und Verfahren zur Konversionsbehandlung
BRPI0909501B1 (pt) * 2008-03-17 2019-03-26 Henkel Ag & Co. Kgaa Método
US7955858B2 (en) * 2008-12-16 2011-06-07 The Boeing Company Quantum dot-based environmental indicators
US8951362B2 (en) * 2009-10-08 2015-02-10 Ppg Industries Ohio, Inc. Replenishing compositions and methods of replenishing pretreatment compositions
EP2519658A4 (en) 2009-12-28 2017-12-13 Henkel AG & Co. KGaA Metal pretreatment composition containing zirconium, copper, zinc, and nitrate and related coatings on metal substrates
US8503610B1 (en) 2010-11-23 2013-08-06 The Boeing Company X-ray inspection tool
US8396187B2 (en) 2010-12-10 2013-03-12 The Boeing Company X-ray inspection tool
US8588262B1 (en) 2011-09-07 2013-11-19 The Boeing Company Quantum dot detection
US8852357B2 (en) * 2011-09-30 2014-10-07 Ppg Industries Ohio, Inc Rheology modified pretreatment compositions and associated methods of use
DE102016203771A1 (de) * 2016-03-08 2017-09-14 Henkel Ag & Co. Kgaa Fluorid-freie Zirkonium-basierte Metallvorbehandlung zur Passivierung
JP7399080B2 (ja) 2017-05-12 2023-12-15 ケメオン サーフェス テクノロジー, エルエルシー pH安定な三価クロムコーティング液

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB840798A (en) 1955-08-09 1960-07-13 Pyrene Co Ltd Improvements relating to the formation of phosphate coatings on metal surfaces
US3749649A (en) * 1971-12-16 1973-07-31 M & T Chemicals Inc Bright tin-lead alloy plating
US3912548A (en) * 1973-07-13 1975-10-14 Amchem Prod Method for treating metal surfaces with compositions comprising zirconium and a polymer
US4148670A (en) * 1976-04-05 1979-04-10 Amchem Products, Inc. Coating solution for metal surface
US4273592A (en) * 1979-12-26 1981-06-16 Amchem Products, Inc. Coating solution for metal surfaces
JPS582596A (ja) * 1981-06-30 1983-01-08 Nippon Parkerizing Co Ltd アルミニウム製熱交換器の表面処理法
JPS58101427A (ja) 1981-12-11 1983-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
US6312820B1 (en) * 1983-07-25 2001-11-06 Henkel Corporation Vinylidene chloride resin in autodeposition
GB2201157B (en) * 1986-12-23 1991-07-17 Albright & Wilson Processes and products for surface treatment
CA1328582C (en) * 1988-05-31 1994-04-19 Taizo Mohri Lubricating resin coated steel strips having improved formability and corrosion resistance
US5262464A (en) * 1991-12-09 1993-11-16 Basf Corporation Waterborne primer for corrosion protection of air dry, waterborne metallic coatings
US5945170A (en) * 1992-03-06 1999-08-31 Henkel Corporation Process for separating multivalent metal Ions from autodeposition compositions and process for regenerating ion exchange resins useful therewith
US5534082A (en) * 1992-04-01 1996-07-09 Henkel Corporation Composition and process for treating metal
US5281282A (en) * 1992-04-01 1994-01-25 Henkel Corporation Composition and process for treating metal
US5356490A (en) 1992-04-01 1994-10-18 Henkel Corporation Composition and process for treating metal
EP0672084B2 (en) * 1992-11-30 2007-03-07 Bulk Chemicals, Inc. A method and composition for treating metal surfaces
DE4241134A1 (de) 1992-12-07 1994-06-09 Henkel Kgaa Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen
US5639586A (en) * 1993-04-05 1997-06-17 Agfa-Gevaert, N.V. Lithographic base and a lithographic printing plate
US5427632A (en) * 1993-07-30 1995-06-27 Henkel Corporation Composition and process for treating metals
US5449415A (en) * 1993-07-30 1995-09-12 Henkel Corporation Composition and process for treating metals
WO1995014539A1 (en) * 1993-11-29 1995-06-01 Henkel Corporation Composition and process for treating metal
US5571447A (en) * 1995-03-20 1996-11-05 Ashland Inc. Stripping and cleaning composition
DE19510825A1 (de) * 1995-03-24 1996-09-26 Henkel Kgaa Korrosionsschützender Reiniger für verzinnten Stahl
JP3523383B2 (ja) * 1995-08-21 2004-04-26 ディップソール株式会社 液体防錆皮膜組成物及び防錆皮膜形成方法
US5641542A (en) * 1995-10-11 1997-06-24 Betzdearborn Inc. Chromium-free aluminum treatment
WO1998017735A1 (fr) * 1996-10-21 1998-04-30 Nippon Paint Co., Ltd. Composition de traitement de surface metallique contenant une resine acrylique, procede de traitement et metaux ainsi traites
US6153080A (en) * 1997-01-31 2000-11-28 Elisha Technologies Co Llc Electrolytic process for forming a mineral
DE19705701A1 (de) 1997-02-14 1998-08-20 Henkel Kgaa Verfahren zur Niedrig-Nickel-Phosphatierung mit metallhaltiger Nachspülung
JP4568386B2 (ja) * 1997-05-14 2010-10-27 日本ペイント株式会社 防錆コーティング剤および防錆処理方法
EP1063320B1 (en) 1998-02-18 2004-11-10 Nippon Steel Corporation Anticorrosive coating material and method of rust prevention
US6372043B2 (en) * 1998-10-28 2002-04-16 Coral Chemical Co. Apparatus and method for application of lubricants to the surface of metallic sheet material
EP1135544A1 (en) * 1998-10-30 2001-09-26 Henkel Corporation Visible chromium- and phosphorus-free conversion coating for aluminum and its alloys
US6217674B1 (en) 1999-05-11 2001-04-17 Ppg Industries Ohio, Inc. Compositions and process for treating metal substrates
US6312812B1 (en) * 1998-12-01 2001-11-06 Ppg Industries Ohio, Inc. Coated metal substrates and methods for preparing and inhibiting corrosion of the same
US6168868B1 (en) * 1999-05-11 2001-01-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Process for applying a lead-free coating to untreated metal substrates via electrodeposition
AU2402200A (en) 1998-12-30 2000-07-31 University Of Cincinnati, The Silane treatment for electrocoated metals
DE19921842A1 (de) * 1999-05-11 2000-11-16 Metallgesellschaft Ag Vorbehandlung von Aluminiumoberflächen durch chromfreie Lösungen
US6361602B1 (en) * 1999-12-13 2002-03-26 Roger A. Hahn Apparatus for lubricating the exterior surface of an item as a strip of material
JP3857866B2 (ja) 2000-02-29 2006-12-13 日本ペイント株式会社 ノンクロメート金属表面処理剤、表面処理方法および処理された塗装鋼材
JP4099307B2 (ja) * 2000-04-20 2008-06-11 日本ペイント株式会社 アルミニウム用ノンクロム防錆処理剤、防錆処理方法および防錆処理されたアルミニウム製品
CA2417911C (en) 2000-08-01 2010-04-06 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Phosphate conversion coating concentrate
US20030185990A1 (en) 2000-09-25 2003-10-02 Klaus Bittner Method for pretreating and coating metal surfaces prior to forming, with a paint-like coating and use of substrates so coated
EP1333939B1 (en) * 2000-10-02 2013-05-08 Henkel AG & Co. KGaA Process for coating metal surfaces
WO2002031222A2 (de) 2000-10-11 2002-04-18 Chemetall Gmbh Verfahren zur beschichtung von metallischen oberflächen mit einer wässerigen zusammensetzung, die wässerige zusammensetzung und verwendung der beschichteten substrate
DE10149148B4 (de) 2000-10-11 2006-06-14 Chemetall Gmbh Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen mit einer wässerigen, Polymere enthaltenden Zusammensetzung, die wässerige Zusammensetzung und Verwendung der beschichteten Substrate
US6527841B2 (en) * 2000-10-31 2003-03-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Post-treatment for metal coated substrates
US20030082391A1 (en) * 2001-06-05 2003-05-01 Henkel Corporation Multilayer coatings for metal substrates
US6764553B2 (en) * 2001-09-14 2004-07-20 Henkel Corporation Conversion coating compositions
EP1433877B1 (en) 2002-12-24 2008-10-22 Chemetall GmbH Pretreatment method for coating
TW200420361A (en) 2002-12-24 2004-10-16 Nippon Paint Co Ltd Chemical conversion coating agent and surface-treated metal
DE10300751A1 (de) * 2003-01-11 2004-07-22 Chemetall Gmbh Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen, Beschichtungszusammensetzung und derart hergestellte Überzüge
CA2591141C (en) 2004-12-28 2012-02-28 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Iron phosphating process that reduces laser scale resulting in improved paint adhesion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689353C1 (ru) * 2015-09-02 2019-05-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Обрабатывающий раствор для получения изоляционного покрытия и способ изготовления металла, имеющего изоляционное покрытие

Also Published As

Publication number Publication date
CA2512591C (en) 2011-11-01
US20080057304A1 (en) 2008-03-06
EP1592824A2 (en) 2005-11-09
US7887938B2 (en) 2011-02-15
MXPA05006053A (es) 2005-08-16
RU2005125415A (ru) 2006-02-10
AU2003300475B2 (en) 2009-07-16
CA2512591A1 (en) 2004-07-29
BR0317779A (pt) 2005-11-22
AU2003300475A1 (en) 2004-08-10
EP1592824B1 (en) 2017-03-08
BR0317779B1 (pt) 2012-12-25
EP1592824A4 (en) 2009-04-15
WO2004063414A2 (en) 2004-07-29
WO2004063414A3 (en) 2005-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2727624C (en) A coating composition
US7887938B2 (en) Coating composition
CA2677753C (en) Process for treating metal surfaces
JP6281990B2 (ja) アルミニウムおよびアルミニウム合金のための改善された三価クロム含有組成物
JP2009536692A (ja) 金属表面に耐食被膜として用いられる改良された三価クロム含有組成物
ES2622871T3 (es) Método de tratamiento de metales con una composición de revestimiento
JP2009078450A (ja) 端面耐食性に優れた非クロム系樹脂塗装金属板
CN113165013A (zh) 金属表面处理
JP5528115B2 (ja) 高過酸化物自己析出浴
JP7117292B2 (ja) 鋼、亜鉛めっき鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムおよび/または亜鉛-マグネシウム合金を含む金属表面を腐食保護前処理するための改善された方法
US20060172064A1 (en) Process of coating metals prior to cold forming
BR112016017018B1 (pt) Método para revestimento de superfícies metálicas, seus substratos revestidos e seu uso
BRPI0808453B1 (pt) Método de tratamento de uma superfície de um substrato de metal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130101