RU2653028C2 - Method for treating a ferrous metal substrate - Google Patents

Method for treating a ferrous metal substrate Download PDF

Info

Publication number
RU2653028C2
RU2653028C2 RU2015142283A RU2015142283A RU2653028C2 RU 2653028 C2 RU2653028 C2 RU 2653028C2 RU 2015142283 A RU2015142283 A RU 2015142283A RU 2015142283 A RU2015142283 A RU 2015142283A RU 2653028 C2 RU2653028 C2 RU 2653028C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bath
pretreatment
iron
acid
phosphate
Prior art date
Application number
RU2015142283A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015142283A (en
Inventor
Ричард М. ВАРГАС
Джон Ф. МакИНТАЙР
Original Assignee
Ппг Индастриз Огайо, Инк.
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 US13/786,914 external-priority patent/US9428410B2/en
Application filed by Ппг Индастриз Огайо, Инк. filed Critical Ппг Индастриз Огайо, Инк.
Publication of RU2015142283A publication Critical patent/RU2015142283A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653028C2 publication Critical patent/RU2653028C2/en

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
    • 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
    • C23C22/36Chemical 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 containing also phosphates
    • C23C22/361Chemical 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 containing also phosphates containing titanium, zirconium or hafnium compounds
    • 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
    • C23C22/86Regeneration of coating baths

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the removal of iron from a pretreatment bath withdrawn from operation. Variants of a method for removing iron from a pretreatment bath are proposed, substantially free of phosphate ions during its functioning, which are carried out in the absence of an article, which is to be coated with said pre-treatment composition. In a first variant of the method for removing iron from a pretreatment bath, containing composition for pretreatment, containing Group IIIB metal and / or Group IVB, (a) reducing the pH of said pretreatment bath to at least 0.2; (b) adding phosphate ions to said pretreatment bath from step (a); (c) increasing the pH of said pretreatment bath from step (b) to at least 0.2; and (d) removing the insoluble precipitate that is formed in the bath of step (c). In a second variant of the process, an acid is added to said pretreatment bath (a) to reduce the pH of said pre-treatment composition to less than 4.0; (b) adding phosphate ions to said pretreatment bath from step (a); (c) increasing the pH of said pre-treatment bath from step (b) to 4-5.5; and (d) removing the insoluble precipitate.
EFFECT: removal of iron.
19 cl, 5 dwg, 4 tbl, 8 ex

Description

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на патент США рег. №13/313473 (дата подачи 07.12.2011). Указанная заявка, в свою очередь, является продолжением заявки на патент США №12/237770 (дата подачи 25.09.2008), которая опубликована как патентный документ US 8097093 В2 и по которой испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США рег. №60/975957 (дата подачи 28.09.2007). Все указанные заявки включены в настоящее описание посредством ссылки.This application is a partial continuation of the application for US patent reg. No. 13/313473 (filing date 12/07/2011). This application, in turn, is a continuation of application for US patent No. 12/237770 (filing date 09/25/2008), which is published as patent document US 8097093 B2 and which claims the priority of provisional patent application US reg. No. 60/975957 (filing date September 28, 2007). All of these applications are incorporated into this description by reference.

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способам обработки подложки из черного металла, такого как холоднокатаная сталь, горячекатаная сталь и сталь с электрогальваническим покрытием. Настоящее изобретение относится также к подложкам из черного металла с покрытием. Изобретение относится также к способам удаления железа из ванны предварительной обработки в том случае, если указанная ванна предварительной очистки находится на технологической линии, как в присутствии изделия, подлежащего покрытию с использованием композиции предварительной обработки, так и когда указанная ванна предварительной обработки выведена из работы.The present invention relates to methods for treating a ferrous metal substrate such as cold rolled steel, hot rolled steel and electroplated steel. The present invention also relates to coated ferrous metal substrates. The invention also relates to methods for removing iron from a pretreatment bath if said pretreatment bath is on the production line, both in the presence of an article to be coated using the pretreatment composition and when said pretreatment bath is taken out of operation.

Уровень техникиState of the art

Использование защитных покрытий на металлических подложках для улучшения их коррозионной стойкости и адгезии лакокрасочных покрытий является общепринятым в данной области техники. Обычный метод покрытия таких подложек включает предварительную обработку металлической подложки с использованием фосфатного конверсионного покрытия, и хромсодержащих растворов для промывки. Традиционные фосфатные конверсионные покрытия выполняют свои функции в области приблизительно по меньшей мере 1000 частей на миллион (ч/млн) фосфата, что приводит к необходимости решения задач по обезвреживанию и удалению отходов обработки. Поэтому использование таких фосфатных и/или хромсодержащих композиций заставляет учитывать проблемы, связанные с охраной здоровья и окружающей среды.The use of protective coatings on metal substrates to improve their corrosion resistance and the adhesion of coatings is common in the art. A common method for coating such substrates involves pretreating the metal substrate using a phosphate conversion coating and chromium-containing washing solutions. Conventional phosphate conversion coatings perform their functions in the region of at least 1000 parts per million (ppm) of phosphate, which leads to the need to solve the problems of the neutralization and disposal of processing waste. Therefore, the use of such phosphate and / or chromium-containing compositions makes it necessary to take into account the problems associated with the protection of health and the environment.

В результате разработаны композиции для предварительной обработки, не содержащие хроматов и фосфатов. Такие композиции обычно основаны на смесях химических соединений, которые каким-либо образом реагируют с поверхностью подложки и присоединяются к ней с образованием защитного слоя. В качестве примера, в последнее время более распространенными стали композиции для предварительной обработки на основе соединения металла Группы IIIВ или IVB Периодической таблицы.As a result, pre-treatment compositions are developed that do not contain chromates and phosphates. Such compositions are usually based on mixtures of chemical compounds that in some way react with the surface of the substrate and attach to it to form a protective layer. As an example, compositions for pretreatment based on a metal compound of Group IIIB or IVB of the Periodic Table have recently become more common.

Однако при обработке подложек из черного металла с помощью композиции для предварительной обработки на основе соединения металла Группы IIIВ или IVB, концентрация трехвалентного железа (Fe+3) в ванне с композицией для предварительной обработки со временем увеличивается, по мере обработки большего количества металла на основе железа. При этом растворимое железо (Fe+2) из подложки становится нерастворимым железом (Fe+3) вследствие роста концентрации (Fe+2), окисления и последующей реакции с кислородом и водой. Полученная нерастворимая ржавчина, т.е. гидратированный оксид железа (III) (Fe2O3⋅H2O) и/или оксид-гидроксид железа (III) (FeO(OH)) образует хлопья, и осаждение нерастворимых частиц ржавчины затруднено в процессе слабого перемешивания, происходящего при обработке деталей. В результате нерастворимые частицы ржавчины могут прилипать к подложке или осаждаться на ней и могут быть перенесены на последующие стадии обработки (в частности, если отсутствует оборудование для фильтрации), в частности, в расположенную ниже по ходу технологической линии ванну для нанесения покрытия электроосаждением, используемую для осаждения органического покрытия. Такое перекрестное загрязнение может оказывать негативное влияние на характеристики таких последующих электроосажденных покрытий.However, when treating ferrous metal substrates with a pretreatment composition based on a Group IIIB or IVB metal compound, the concentration of ferric iron (Fe +3 ) in the bath with the pretreatment composition increases over time as more iron-based metal is processed . In this case, soluble iron (Fe +2 ) from the substrate becomes insoluble iron (Fe +3 ) due to an increase in the concentration (Fe +2 ), oxidation, and subsequent reaction with oxygen and water. The resulting insoluble rust, i.e. hydrated iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ⋅H 2 O) and / or iron (III) oxide-hydroxide (FeO (OH)) forms flakes, and the deposition of insoluble rust particles is difficult in the process of weak mixing that occurs when processing parts . As a result, insoluble rust particles can adhere to the precipitate or settle on it and can be transferred to subsequent processing steps (in particular, if there is no filtration equipment), in particular, to the electrodeposition coating bath located downstream of the processing line used for organic coating deposition. Such cross-contamination may adversely affect the performance of such subsequent electrodeposition coatings.

В результате обычно применяемая на промышленных предприятиях практика заключается, в качестве предупредительной меры, в периодическом разбавлении ванны предварительной обработки для уменьшения концентрации растворимого железа и в добавлении пополнителя в ванну предварительной обработки, предназначенного для пополнения количества ингредиентов в ванне и восстановления покрывающей способности композиции. В некоторых случаях для осуществления процессов удаления из ванны ржавчины ванну предварительной обработки необходимо выводить из технологического процесса. В качестве альтернативы ванну предварительной обработки необходимо разгружать один раз в две недели и приготавливать свежую ванну. Каждый из этих применяемых методов является дорогостоящим вследствие значительных потерь используемой композиции, обработки отходов и причинения неудобств.As a result, the practice commonly used in industrial plants consists, as a preventive measure, in periodically diluting the pre-treatment bath to reduce the concentration of soluble iron and in adding a replenishment to the pre-treatment bath, designed to replenish the amount of ingredients in the bath and restore the covering ability of the composition. In some cases, for the implementation of processes for removing rust from the bath, the pre-treatment bath must be removed from the process. As an alternative, the pre-treatment bath needs to be unloaded once every two weeks and a fresh bath should be prepared. Each of these applied methods is expensive due to significant losses of the composition used, waste treatment and inconvenience.

В результате было бы желательно обеспечить улучшенные способы обработки подложки из черного металла и удаления растворимого железа, которые обеспечивают решение по меньшей мере некоторых из указанных выше проблем.As a result, it would be desirable to provide improved methods for treating a ferrous metal substrate and removing soluble iron that provide a solution to at least some of the above problems.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В определенных аспектах настоящее изобретение относится к способам нанесения на покрытия подложки из черного металла.In certain aspects, the present invention relates to methods for coating a ferrous metal substrate.

В определенных аспектах способ нанесения покрытия на подложку из черного металла включает: (a) контактирование подложки из черного металла с водной композицией для предварительной обработки, имеющей pH от 4 до 5,5 и содержащей: (a) соединение металла Группы IIIВ и/или IVB; (b) фосфат-ионы; и (c) воду, при этом указанное соединение металла Группы IIIВ и/или IVB присутствует в композиции для предварительной обработки в количестве от 10 до 500 ч/млн (частей на миллион) металла, и массовое соотношение металла Группы IIIВ и/или IVB к фосфат-ионам в композиции для предварительной обработки составляет по меньшей мере 0,8:1; причем указанные фосфат-ионы поддерживаются в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве: (i) достаточном для по существу предотвращения образования нерастворимой ржавчины в ванне; (ii) недостаточном, чтобы препятствовать осаждению пленки металла Группы IIIВ и/или IVB с плотностью покрытия по меньшей мере 10 мг/м2 на указанной подложке из черного металла; и (iii) приводящем к массовому соотношению фосфата к ионам трехвалентного железа, составляющему от 1:1 до 1,8:1; и после этого (b) контактирование указанной подложки с композицией покрытия, содержащей пленкообразующую смолу для получения покрытой металлической подложки, которая проявляет антикоррозийные свойства.In certain aspects, a method of coating a ferrous metal substrate includes: (a) contacting the ferrous metal substrate with an aqueous pretreatment composition having a pH of from 4 to 5.5 and comprising: (a) a compound of a metal of Group IIIB and / or IVB ; (b) phosphate ions; and (c) water, wherein said Group IIIB and / or IVB metal compound is present in the pretreatment composition in an amount of from 10 to 500 ppm (parts per million) of metal, and a weight ratio of Group IIIB and / or IVB metal to phosphate ions in the pretreatment composition is at least 0.8: 1; wherein said phosphate ions are maintained in a bath with a pretreatment composition in an amount of: (i) sufficient to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath; (ii) insufficient to prevent the deposition of a Group IIIB and / or IVB metal film with a coating density of at least 10 mg / m 2 on said ferrous metal substrate; and (iii) leading to a mass ratio of phosphate to ferric ions of 1: 1 to 1.8: 1; and then (b) contacting said substrate with a coating composition comprising a film-forming resin to form a coated metal substrate that exhibits anti-corrosion properties.

В определенных других аспектах способ нанесения покрытия на подложку из черного металла включает: а) контактирование подложки из черного металла с водной композицией для предварительной обработки, имеющей pH от 4 до 5,5 и содержащей: (а) соединение металла Группы IIIВ и/или IVB; (b) фосфат-ионы; и (с) воду, при этом указанное соединение металла Группы ШВ и/или IVB присутствует в композиции для предварительной обработки в количестве от 10 до 500 ч/млн металла, и массовое соотношение металла Группы IIIВ и/или IVB к фосфат-ионам в композиции для предварительной обработки составляет по меньшей мере 0,8:1; причем указанные фосфат-ионы поддерживаются в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве: (i) достаточном для по существу предотвращения образования нерастворимой ржавчины в ванне; (ii) недостаточном для того, чтобы препятствовать осаждению пленки металла Группы IIIВ и/или IVB с плотностью покрытия по меньшей мере 10 мг/м на указанной подложке из черного металла; и (iii) приводящем к массовому соотношению фосфата к дополнительному растворимому железу в состоянии трехвалентного железа в интервале от 1,8:1 до 10:1; и затем (b) контактирование указанной подложки с композицией покрытия, содержащей пленкообразующую смолу, для получения покрытой металлической подложки, которая проявляет антикоррозийные свойства.In certain other aspects, a method of coating a ferrous metal substrate includes: a) contacting the ferrous metal substrate with an aqueous pretreatment composition having a pH of from 4 to 5.5 and containing: (a) a compound of a metal of Group IIIB and / or IVB ; (b) phosphate ions; and (c) water, wherein said compound of a metal of Group BW and / or IVB is present in the composition for pretreatment in an amount of from 10 to 500 ppm of metal, and a mass ratio of the metal of Group IIIB and / or IVB to phosphate ions in the composition for pretreatment is at least 0.8: 1; wherein said phosphate ions are maintained in a bath with a pretreatment composition in an amount of: (i) sufficient to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath; (ii) insufficient to prevent the deposition of a Group IIIB and / or IVB metal film with a coating density of at least 10 mg / m on said ferrous metal substrate; and (iii) leading to a mass ratio of phosphate to additional soluble iron in the state of ferric iron in the range from 1.8: 1 to 10: 1; and then (b) contacting said substrate with a coating composition comprising a film-forming resin to form a coated metal substrate that exhibits anti-corrosion properties.

В определенных других аспектах настоящее изобретение направлено на обеспечение способов удаления железа из ванны предварительной обработки, включающих стадии, которые осуществляют когда ванна предварительной обработки выведена из технологической линии.In certain other aspects, the present invention is directed to providing methods for removing iron from a pretreatment bath, comprising the steps that take place when the pretreatment bath is removed from the processing line.

В определенных аспектах способы с выведением ванны из технологической линии для удаления железа из ванны предварительной обработки, содержащей композицию для предварительной обработки, содержащую металл Группы IIIВ и/или IVB, включают: (а) снижение величины pH в ванне предварительной обработки на по меньшей мере 0,2; (b) добавление фосфат-ионов в ванну предварительной обработки со стадии (а); и (с) повышение pH ванны предварительной обработки со стадии (b) на по меньшей мере 0,2.In certain aspects, methods for removing a bath from a processing line for removing iron from a pretreatment bath containing a pretreatment composition containing Group IIIB and / or IVB metal include: (a) reducing the pH in the pretreatment bath by at least 0 , 2; (b) adding phosphate ions to the pretreatment bath from step (a); and (c) raising the pH of the pretreatment bath from step (b) by at least 0.2.

В определенных аспектах способы с выведением ванны из технологического процесса для удаления железа из указанной ванны предварительной обработки, содержащей композицию для предварительной обработки, содержащую металл Группы IIIВ и/или IVB, включают: (а) добавление кислоты в ванну предварительной обработки для уменьшения величины pH композиции предварительной обработки до величины менее 4,0; (b) добавление фосфат-ионов в ванну предварительной обработки со стадии (а); и (с) увеличение pH ванны предварительной обработки со стадии (b) по меньшей мере до от 4,0 до 5,5.In certain aspects, methods for removing a bath from a process to remove iron from said pretreatment bath containing a pretreatment composition containing Group IIIB and / or IVB metal include: (a) adding acid to the pretreatment bath to lower the pH of the composition pretreatment to values less than 4.0; (b) adding phosphate ions to the pretreatment bath from step (a); and (c) increasing the pH of the pretreatment bath from step (b) to at least 4.0 to 5.5.

Настоящее изобретение обеспечивает также подложки, обработанные и покрытые указанным образом.The present invention also provides substrates treated and coated in this manner.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 и фиг. 2 - графическое представление экспериментальных данных Примера 3.FIG. 1 and FIG. 2 is a graphical representation of the experimental data of Example 3.

Фиг. 3 - графическое представление экспериментальных данных Примера 4.FIG. 3 is a graphical representation of the experimental data of Example 4.

Фиг. 4 - графическое представление экспериментальных данных Примера 5.FIG. 4 is a graphical representation of the experimental data of Example 5.

Фиг. 5 - графическое представление экспериментальных данных Примера 6.FIG. 5 is a graphical representation of the experimental data of Example 6.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В рамках нижеследующего подробного описания изобретения следует понимать, что изобретение может предусматривать различные альтернативные варианты и последовательности проведения стадий способа, за исключением случаев, когда определенно указано иное. Кроме того, помимо любого из примеров осуществления, или если не оговорено иное, все численные значения, выражающие, например, количества ингредиентов, используемые в описании и пунктах формулы изобретения, следует понимать как изменяемые во всех случаях с использованием термина «приблизительно». Соответственно, за исключением оговоренных и иных, количественные параметры, изложенные в нижеследующем описании и приложенных пунктах формулы, являются приближениями, которые могут изменяться в зависимости от желаемых характеристик, получаемых за счет использования настоящего изобретения.In the framework of the following detailed description of the invention, it should be understood that the invention may provide various alternatives and sequence steps of the method, unless specifically indicated otherwise. In addition, in addition to any of the embodiments, or unless otherwise specified, all numerical values expressing, for example, the amounts of ingredients used in the description and claims, should be understood as changeable in all cases using the term “approximately”. Accordingly, except as otherwise indicated, the quantitative parameters set forth in the following description and the attached claims are approximations that may vary depending on the desired characteristics obtained by using the present invention.

По меньшей мере и не в качестве ограничения применения доктрины эквивалентов к объему изобретения, каждый численный параметр должен быть по меньшей мере истолкован в свете количества указанных значащих цифр и с помощью обычных методов округления.At least not as a limitation on the application of the doctrine of equivalents to the scope of the invention, each numerical parameter should at least be construed in light of the number of indicated significant digits and using conventional rounding methods.

Несмотря на то, что численные интервалы и параметры, описывающие границы объема изобретения, являются приближениями, численные величины, приведенные в конкретных примерах, указаны настолько точно, насколько это возможно. Однако любая численная величина безусловно содержит определенные ошибки, заведомо полученные в результате стандартных отклонений, выявленных в соответствующих измерениях в процессе испытаний.Although the numerical ranges and parameters describing the scope of the invention are approximations, the numerical values given in the specific examples are indicated as accurately as possible. However, any numerical value certainly contains certain errors, obviously obtained as a result of standard deviations detected in the corresponding measurements during the test.

Кроме того, следует понимать, что любой указанный здесь численный интервал предусматривает включение всех подинтервалов. Например, интервал «от 1 до 10» предполагает включение в него всех подинтервалов, находящихся между указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10 (и включающих эти значения), т.е. имеющих минимальное значение равное или большее чем 1 и максимальное значение равное или меньшее чем 10.In addition, it should be understood that any numerical range indicated herein includes all sub-ranges. For example, the interval “from 1 to 10” implies the inclusion of all sub-intervals between the specified minimum value of 1 and the specified maximum value of 10 (and including these values), i.e. having a minimum value equal to or greater than 1 and a maximum value equal to or less than 10.

В данной заявке использование формы единственного числа включает форму множественного числа, а форма множественного числа охватывает форму единственного числа, если особо не оговорено иное. Кроме того, в данной заявке использование «или» означает «и/или», если особым образом не оговорено иное, даже если «и/или» может быть непосредственно использовано в определенных случаях.In this application, the use of the singular includes the plural, and the plural encompasses the singular unless otherwise indicated. In addition, in this application, the use of “or” means “and / or”, unless otherwise expressly agreed, even if “and / or” can be directly used in certain cases.

В данной заявке термин «выведен из технологического процесса» означает, что изделие, подлежащее нанесению покрытия с использованием композиции для предварительной обработки, не находится в ванне предварительной обработки, но не означает, что эта ванна обязательно удалена из технологической линии.In this application, the term “withdrawn from the process” means that the product to be coated using the pre-treatment composition is not in the pre-treatment bath, but does not mean that this bath is necessarily removed from the production line.

В данной заявке термин «общее железо» или «общее Fe» означает общее количество железа в ванне предварительной обработки, включающее, но не ограничивающееся двухвалентным железом (Fe+2) и трехвалентным железом (Fe+3).In this application, the term “total iron” or “total Fe” means the total amount of iron in the pretreatment bath, including but not limited to ferrous iron (Fe + 2 ) and ferric iron (Fe +3 ).

В настоящем описании, если особо не оговорено иное, когда указано, что композиция для предварительной обработки «по существу свободна» от конкретного компонента, это означает, что рассматриваемый материал присутствует в композиции, если вообще присутствует, в качестве случайной примеси. Другими словами, такой материал не добавлен к композиции преднамеренно, но может присутствовать в несущественных или незначительных количествах, поскольку был привнесен в виде примеси как часть компонента указанной композиции. Кроме того, когда указано, что композиция для предварительной обработки, «полностью свободна» от конкретного компонента, это означает, что рассматриваемый материал не содержится в композиции вообще.In the present description, unless otherwise specified otherwise, when it is indicated that the pretreatment composition is “substantially free” of a particular component, this means that the material in question is present in the composition, if at all, as a random impurity. In other words, such a material is not intentionally added to the composition, but may be present in insignificant or insignificant amounts, since it was introduced as an impurity as part of a component of said composition. In addition, when it is indicated that the composition for pre-treatment is “completely free” of a particular component, this means that the material in question is not contained in the composition at all.

Как отмечено выше, определенные воплощения настоящего изобретения относятся к способам обработки подложки из черного металла. Подходящие подложки из черного металла для использования в настоящем изобретении включают такие, которые часто используются в конструкции кузовов автомобилей, деталей автомобилей и других изделиях, например металлических деталей, включая крепежные детали, т.е. гайки, болты, винты, шпильки, штифты, зажимы, пальцы и тому подобные. Конкретные примеры подходящих подложек из черного металла включают, но не в качестве ограничения, подложки из холоднокатаной стали, горячекатаной стали, стали с покрытием из металлического цинка, соединений цинка или сплавов на основе цинка, например, из стали с гальваническим цинковым покрытием, стали горячего цинкования, отожженной оцинкованной стали и стали, плакированной цинковым сплавом. Помимо этого, подложка из черного металла, обрабатываемая способами согласно настоящему изобретению, может представлять собой обрезную кромку подложки, уже обработанную иным способом и/или с нанесенным покрытием на остальной части поверхности. Подложка из черного металла, покрытая в соответствии со способами согласно настоящему изобретению, может быть, например, выполнена в виде листа металла или изготовленной детали.As noted above, certain embodiments of the present invention relate to methods for treating a ferrous metal substrate. Suitable ferrous metal substrates for use in the present invention include those that are often used in automobile body structures, automobile parts, and other products, for example metal parts, including fasteners, i.e. nuts, bolts, screws, studs, pins, clamps, pins and the like. Specific examples of suitable ferrous metal substrates include, but are not limited to, substrates of cold rolled steel, hot rolled steel, zinc coated steel, zinc compounds or zinc based alloys, for example, galvanized steel, hot dip galvanized steel annealed galvanized steel and zinc alloy plated steel. In addition, the ferrous metal substrate processed by the methods of the present invention may be a trimmed edge of the substrate that has already been otherwise processed and / or coated on the rest of the surface. The ferrous metal substrate coated in accordance with the methods of the present invention may, for example, be in the form of a sheet of metal or a fabricated part.

Подложка из черного металла, подлежащая обработке в соответствии со способами согласно настоящему изобретению, может быть предварительно очищена для удаления жировых веществ, грязи и других посторонних веществ. Это в большинстве случаев осуществляют путем использования мягких или сильных щелочных очистителей, таких которые являются коммерчески доступными и обычно используются в процессах предварительной обработки металла. Примеры щелочных очистителей, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают Chemkleen™ 163, 177, 61 1L и 490МХ, каждый из которых производится компанией PPG Industries, Inc. После использования таких очистителей и/или до их использования часто осуществляют промывку водой.The ferrous metal substrate to be treated in accordance with the methods of the present invention can be pre-cleaned to remove fatty substances, dirt and other foreign substances. This is in most cases accomplished by using mild or strong alkaline cleaners, such as are commercially available and are commonly used in metal pretreatment processes. Examples of alkaline cleaners suitable for use in the present invention include Chemkleen ™ 163, 177, 61 1L and 490MX, all of which are manufactured by PPG Industries, Inc. After using such cleaners and / or before using them, water rinsing is often carried out.

Как отмечено выше, определенные воплощения настоящего изобретения относится к способам обработки металлической подложки, которые включают контактирование металлической подложки с композицией для предварительной обработки, содержащей металл Группы IIIВ и/или IVB. Используемый здесь термин «композиция для предварительной обработки» относится к композиции, которая при контактировании с подложкой химически реагирует с поверхностью подложки, химически изменяет эту поверхность и присоединяется к ней с образованием защитного слоя.As noted above, certain embodiments of the present invention relate to methods for treating a metal substrate, which comprise contacting the metal substrate with a pretreatment composition comprising a Group IIIB and / or IVB metal. As used herein, the term “pretreatment composition” refers to a composition that, when contacted with a substrate, chemically reacts with the surface of the substrate, chemically changes this surface and adheres to it to form a protective layer.

Во многих случаях композиция для предварительной обработки содержит носитель, в большинстве случаев водную среду, так что эта композиция может быть в виде раствора или дисперсии соединения металла Группы IIIВ и/или IVB в носителе. В этих воплощениях раствор или дисперсия могут быть приведены в контакт с подложкой с помощью любого из разнообразия известных методов, например, окунания или погружения, напыления, периодического напыления, окунания с последующим напылением, напыления с последующим окунанием, нанесения кистью или нанесения покрытия валиком. В определенных воплощениях раствор или дисперсия при их нанесении на металлическую подложку находится при температуре в интервале от 50 до 150°F (10 до 65°С). Время контактирования часто составляет от 2 секунд до пяти минут, в частности, от 30 секунд до 2 минут.In many cases, the pretreatment composition contains a carrier, in most cases an aqueous medium, so that the composition may be in the form of a solution or dispersion of a Group IIIB and / or IVB metal compound in the carrier. In these embodiments, the solution or dispersion can be brought into contact with the substrate using any of a variety of known methods, for example, dipping or dipping, spraying, batch spraying, dipping followed by spraying, spraying followed by dipping, brushing or roller coating. In certain embodiments, the solution or dispersion when applied to a metal substrate is at a temperature in the range of 50 to 150 ° F. (10 to 65 ° C.). The contact time is often from 2 seconds to five minutes, in particular from 30 seconds to 2 minutes.

Используемый здесь термин «металл Группы IIIВ и/или IVB» относится к химическому элементу, находящемуся в Группе IIIB и/или IVB Периодической таблицы химических элементов, приведенной, например, в справочнике Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983).As used herein, the term “Group IIIB and / or IVB metal” refers to a chemical element in Group IIIB and / or IVB of the Periodic Table of Chemical Elements, such as, for example, Handbook of Chemistry and Physics, 63 rd edition (1983).

Где это применимо, может быть использован сам металл. В определенных воплощениях используется соединение металла Группы IIIВ и/или IVB. Используемый здесь термин «соединение металла Группы IIIВ и/или IVB» относится к химическим соединениям, которые содержат по меньшей мере один элемент из Группы IIIВ или Группы IVB Периодической таблицы химических элементов.Where applicable, the metal itself may be used. In certain embodiments, a Group IIIB and / or IVB metal compound is used. As used herein, the term “Group IIIB and / or IVB metal compound” refers to chemical compounds that contain at least one element from Group IIIB or Group IVB of the Periodic Table of the Chemical Elements.

В определенных воплощениях соединение металла Группы IIIВ и/или IVB, используемое в композиции для предварительной обработки, может представлять собой соединение циркония, титана, гафния или их смесь. Подходящие соединения циркония включают, но не в качестве ограничения, гексафторциркониевую кислоту, а также ее соли со щелочным металлом или аммонием, карбонат аммония циркония, основный карбонат циркония, нитрат цирконила, карбоксилаты циркония, и гидроксикарбоксилаты циркония, в частности, гидрофторциркониевую кислоту, ацетет циркония, оксалат циркония, гликолят циркония-аммония, лактат циркония-аммония, цитрат циркония-аммония и их смеси. Подходящие соединения титана включают, но не в качестве ограничения, фтортитановую кислоту и ее соли. Подходящие соединения гафния включают, но не в качестве ограничения, нитрат гафния.In certain embodiments, the Group IIIB and / or IVB metal compound used in the pretreatment composition may be a zirconium, titanium, hafnium compound, or a mixture thereof. Suitable zirconium compounds include, but are not limited to, hexafluorozirconic acid and its alkali metal or ammonium salts, zirconium ammonium carbonate, zirconium basic carbonate, zirconyl nitrate, zirconium carboxylates, and zirconium hydroxycarboxylates, in particular zirconium hydrofluorocarbonium zirconium oxalate, zirconium-ammonium glycolate, zirconium-ammonium lactate, zirconium-ammonium citrate and mixtures thereof. Suitable titanium compounds include, but are not limited to, fluorotitanic acid and its salts. Suitable hafnium compounds include, but are not limited to, hafnium nitrate.

В определенных воплощениях соединение металла Группы IIIB и/или IVB присутствует в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве, составляющем по меньшей мере 10 ч/млн металла, в частности, по меньшей мере 20 ч/млн металла по меньшей мере 30 ч/млн металла или в некоторых случаях по меньшей мере 50 ч/млн металла (измерено в расчете на элементарный металл). В определенных воплощениях соединение металла Группы IIIB и/или IVB присутствует в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве, составляющем не более 500 ч/млн металла, в частности, не более 150 ч/млн металла или в некоторых случаях не более 80 ч/млн металла (измерено в расчете на элементарный металл). Количество металла Группы IIIВ и/или IVB в композиции для предварительной обработки может изменяться в диапазоне любой комбинации перечисленных значений, включающей, в том числе, перечисленные значения.In certain embodiments, the Group IIIB and / or IVB metal compound is present in the bath with the pretreatment composition in an amount of at least 10 ppm metal, in particular at least 20 ppm metal, at least 30 ppm metal or in some cases at least 50 ppm metal (measured based on elemental metal). In certain embodiments, the Group IIIB and / or IVB metal compound is present in the bath with the pretreatment composition in an amount of not more than 500 ppm metal, in particular not more than 150 ppm metal, or in some cases not more than 80 ppm million metal (measured per elemental metal). The amount of Group IIIB and / or IVB metal in the pretreatment composition may vary in the range of any combination of the listed values, including, but not limited to, the listed values.

Как отмечено выше, композиции для предварительной обработки, используемые в определенных воплощениях способов, соответствующих настоящему изобретению, содержат фосфат-ионы. В определенных воплощениях источником фосфат-ионов является фосфорная кислота, в частности, фосфорная кислота с концентрацией 75%, хотя в качестве возможных в настоящем изобретении рассматриваются и другие источники фосфат-ионов, такие, например, как мононатрийфосфат или динатрийфосфат. В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, соответствующие способам настоящего изобретения, по существу свободны от фосфат-ионов.As noted above, pretreatment compositions used in certain embodiments of the methods of the present invention contain phosphate ions. In certain embodiments, the source of phosphate ions is phosphoric acid, in particular phosphoric acid at a concentration of 75%, although other sources of phosphate ions, such as, for example, monosodium phosphate or disodium phosphate, are also considered as possible in the present invention. In certain embodiments, pretreatment compositions according to the methods of the present invention are substantially free of phosphate ions.

Как отмечено выше, в определенных воплощениях способов согласно настоящему изобретению фосфат-ионы поддерживаются в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве, достаточном, чтобы по существу предотвратить образование нерастворимой ржавчины в ванне. Используемый здесь термин «поддерживается» означает, что количество фосфат-ионов регулируют и, при необходимости, устанавливают таким, чтобы по существу предотвратить образование в ванне нерастворимой ржавчины. Используемая здесь фраза «по существу предотвращает образование нерастворимой ржавчины» означает, что образование в ванне нерастворимой ржавчины, т.е. содержащей, но не в качестве ограничения, гидратированный оксид (Fe2O3⋅nH2O) железа (III) и/или оксид-гидроксид (FeO(OH)) железа (III), предотвращается до такой степени, что появление в ванне оранжевого или красно-коричневого цвета, свидетельствующее об образовании таких соединений, не видно невооруженным глазом.As noted above, in certain embodiments of the methods of the present invention, phosphate ions are maintained in a bath with a pretreatment composition in an amount sufficient to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath. As used herein, the term “maintained” means that the amount of phosphate ions is controlled and, if necessary, set to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath. As used herein, the phrase “substantially prevents the formation of insoluble rust” means that the formation of insoluble rust in the bath, i.e. containing, but not limited to, hydrated oxide (Fe 2 O 3 ⋅nH 2 O) iron (III) and / or oxide-hydroxide (FeO (OH)) iron (III) is prevented to such an extent that the appearance in the bath orange or red-brown in color, indicating the formation of such compounds, is not visible to the naked eye.

В определенных воплощениях настоящего изобретения иногда предпочтительно фосфат-ионы поддерживают в ванне в количестве, достаточном для образования комплекса с растворимым железом, вытравленным из поверхности обрабатываемой подложки из черного металла, с образованием фосфата (FePO4) железа (III) в ванне, в результате чего ванна имеет светлый цвет, а не оранжевый или красно-коричневый цвет, обусловленный присутствием ржавчины. Это приводит к образованию нерастворимого осадка, который может быть удален из ванны, используя обычное оборудование для фильтрации. Определенные воплощения настоящего изобретения, следовательно, ограничивают количество имеющегося в ванне трехвалентного железа (Fe+3) (выделенного из подложки из черного металла), которое может стать нерастворимой ржавчиной, которая может осаждаться на подложке и может быть перенесена к последующему технологическому оборудованию, например, к установленным ниже по потоку форсункам, насосам, ваннам для промывки и ваннам, предназначенным для электроосаждения органического покрытия. Как было отмечено выше, такое перекрестное загрязнение может оказывать вредное влияние на характеристики последующих осажденных покрытий.In certain embodiments of the present invention, it is sometimes preferred that the phosphate ions are maintained in the bath in an amount sufficient to complex with soluble iron etched from the surface of the ferrous metal substrate to be formed to form iron (III) phosphate (FePO 4 ) in the bath, resulting in the bath is light in color, not orange or reddish brown due to the presence of rust. This leads to the formation of an insoluble precipitate that can be removed from the bath using conventional filtration equipment. Certain embodiments of the present invention, therefore, limit the amount of ferric iron (Fe +3 ) (separated from a ferrous metal substrate) that can become insoluble rust that can precipitate on the substrate and can be transferred to subsequent process equipment, for example, to downstream nozzles, pumps, flushing baths and bathtubs intended for electrodeposition of organic coating. As noted above, such cross-contamination can have a detrimental effect on the performance of subsequent deposited coatings.

В определенных воплощениях способов, соответствующих настоящему изобретению, фосфат-ионы, кроме того, поддерживаются в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве, недостаточном, чтобы препятствовать осаждению пленки металла Группы IIIВ или IVB, имеющей плотность покрытия (общую массу пленки), составляющую по меньшей мере 10 мг/м2, в частности, по меньшей мере 100 мг/м2 или в некоторых случаях от 100 до 500 мг/м2, на подложке из черного металла. Было обнаружено, что, в частности, при величине pH ванны, используемой в настоящем изобретении, существует неустойчивое равновесие между фосфат-ионами, образующими комплексы с растворимым железом, вытравленным из подложки из черного металла, для образования фосфата железа, что желательно, и образующими комплексы с металлом Группы IIIВ или IVB, находящимся в ванне, что является нежелательным, поскольку это будет препятствовать осаждению достаточной пленки металла Группы IIIB или IVB на подложке из черного металла.In certain embodiments of the methods of the present invention, phosphate ions are also maintained in a bath with a pretreatment composition in an amount insufficient to inhibit the precipitation of a Group IIIB or IVB metal film having a coating density (total film weight) of at least 10 mg / m 2 , in particular at least 100 mg / m 2, or in some cases from 100 to 500 mg / m 2 , on a ferrous metal substrate. It was found that, in particular, at the pH of the bath used in the present invention, there is an unstable equilibrium between phosphate ions forming complexes with soluble iron etched from a ferrous metal substrate to form iron phosphate, which is desirable, and forming complexes with a Group IIIB or IVB metal in the bath, which is undesirable as this will prevent the deposition of a sufficient film of Group IIIB or IVB metal on a ferrous metal substrate.

Было обнаружено, что присутствие фосфат-ионов в количестве от 1 до 1,8, в частности, от 1,2 до 1,6 массовых частей на каждую 1 массовую часть ионов трехвалентного железа (Fe+3) в композиции является достаточным для того, чтобы по существу предотвратить образование нерастворимой ржавчины, и в то же время оно недостаточно, чтобы воспрепятствовать осаждению пленки из металла Группы IIIВ или IVB, имеющей плотность покрытия по меньшей мере 10 мг/м2, например по меньшей мере 100 мг/м2, на подложке из черного металла. В результате в определенных воплощениях способов согласно настоящему изобретению фосфат-ионы поддерживаются в ванне на уровне, который приводит к массовому соотношению фосфат-ионов к ионам трехвалентного железа от 1:1 до 1,8:1, в некоторых случаях от 1,2:1 до 1,6:1. Если массовое соотношение фосфат-ионов к ионам трехвалентного железа составляет менее 1:1, то в этом случае может быть слишком мало фосфата в ванне, чтобы по существу предотвратить образование нерастворимой ржавчины в ванне так, как это описано выше. Если массовое соотношение фосфат-ионов к ионам трехвалентного железа составляет более чем 1,8:1, то в этом случае количество фосфат-ионов может быть достаточным, чтобы препятствовать осаждению необходимого количества пленки металла Группы IIIВ или IVB на подложке из черного металла. Указанное соотношение между количествами фосфат-ионов и ионами трехвалентного железа в композиции для предварительной обработки может изменяться в интервале, включающем любые комбинации из указанных выше значений, включая в том числе и сами указанные значения.It was found that the presence of phosphate ions in an amount of from 1 to 1.8, in particular, from 1.2 to 1.6 mass parts for each 1 mass part of ferric ions (Fe +3 ) in the composition is sufficient to to substantially prevent the formation of insoluble rust, and at the same time, it is not enough to prevent the deposition of a film of a metal of Group IIIB or IVB having a coating density of at least 10 mg / m 2 , for example at least 100 mg / m 2 , ferrous metal substrate. As a result, in certain embodiments of the methods of the present invention, phosphate ions are maintained in the bath at a level that results in a mass ratio of phosphate ions to ferric ions of from 1: 1 to 1.8: 1, in some cases from 1.2: 1 up to 1.6: 1. If the mass ratio of phosphate ions to ferric ions is less than 1: 1, then there may be too little phosphate in the bath to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath as described above. If the mass ratio of phosphate ions to ferric ions is more than 1.8: 1, then the amount of phosphate ions may be sufficient to prevent the necessary amount of Group IIIB or IVB metal film from being deposited on a ferrous metal substrate. The specified ratio between the amounts of phosphate ions and ferric ions in the pretreatment composition may vary in the range including any combination of the above values, including including the indicated values.

Кроме того, в определенных воплощениях способов, соответствующих настоящему изобретению, количество фосфат-ионов поддерживается в ванне на уровне, который приводит к массовому соотношению металла Группы IIIВ и/или IVB к фосфат-ионам в ванне, составляющему по меньшей мере 50:1, некоторых случаях по меньшей мере 25:1, в некоторых случаях по меньшей мере 12,5:1, в некоторых случаях по меньшей мере 3:1, и в некоторых случаях по меньшей мере 2:1. Если массовое соотношение металла Группы IIIВ и/или IVB к фосфат-ионам составляет менее 2:1, то в ванне может находиться слишком большое количество фосфата, которое будет оказывать негативное влияние на способность к осаждению достаточного количества пленки из металла Группы IIIВ или IVB на подложку из черного металла.In addition, in certain embodiments of the methods of the present invention, the amount of phosphate ions in the bath is maintained at a level that results in a mass ratio of Group IIIB and / or IVB metal to phosphate ions in the bath of at least 50: 1, some cases at least 25: 1, in some cases at least 12.5: 1, in some cases at least 3: 1, and in some cases at least 2: 1. If the mass ratio of Group IIIB and / or IVB metal to phosphate ions is less than 2: 1, then too much phosphate may be in the bath, which will adversely affect the ability to deposit enough film of Group IIIB or IVB metal on the substrate from ferrous metal.

Как видно, ввиду того что композиции для предварительной обработки в соответствии с настоящим изобретением содержат в некоторых случаях от 20 до 500 ч/млн металла Группы IIIВ или IVB, в частности, от 30 до 150 ч/млн или в некоторых случаях от 30 до 80 ч/млн металла Группы IIIВ или IVB, в определенных воплощениях способов согласно настоящему изобретению в ванне во многих случаях содержится относительно малое количество фосфат-ионов, поскольку в определенных воплощениях фосфат-ионы поддерживаются в ванне на таком уровне, который приводит к массовому соотношению металла Группы IIIВ и/или IVB к фосфат-ионам в ванне, составляющему по меньшей мере 2:1, некоторых случаях по меньшей мере 3:1. В результате в определенных воплощениях такая ванна содержит фофсфат-ионы в количествах не более 30 ч/млн, в частности, от 10 до 30 ч/млн. При этом было показано, что присутствие небольшого количества фосфат-ионов оказывает сильное воздействие на продолжительность нормальной эксплуатации ванны за счет предотвращения образования нерастворимой ржавчины в ванне предварительной обработки в течение периода времени продолжительностью до месяцев и годов в определенных воплощениях, в частности, за счет удаления железа из ванны предварительной обработки.As can be seen, due to the fact that the pretreatment compositions in accordance with the present invention contain in some cases from 20 to 500 ppm of Group IIIB or IVB metal, in particular from 30 to 150 ppm, or in some cases from 30 to 80 ppm metal of Group IIIB or IVB metal, in certain embodiments of the methods of the present invention, the bath in many cases contains a relatively small amount of phosphate ions, since in certain embodiments the phosphate ions are maintained in the bath at a level that leads to a mass ratio the crosslinking of a Group IIIB and / or IVB metal to phosphate ions in a bath of at least 2: 1, in some cases at least 3: 1. As a result, in certain embodiments, such a bath contains fofsfate ions in amounts of not more than 30 ppm, in particular from 10 to 30 ppm. It was shown that the presence of a small amount of phosphate ions has a strong effect on the duration of normal operation of the bath by preventing the formation of insoluble rust in the pre-treatment bath for a period of time up to months and years in certain embodiments, in particular due to the removal of iron from the pretreatment bath.

Как описано выше, при обработке подложки из черного металла с использованием композиции для предварительной обработки на основе соединения металла Группы IIIВ и/или IVB концентрация трехвалентного железа (Fe+3) в ванне с композицией предварительной обработки увеличивается со временем, по мере обработки все большего количества металла на основе железа. В результате такая ванна накапливает нерастворимую ржавчину, которая может осаждаться на обрабатываемую подложку и может, таким образом, переноситься на последующие технологические стадии. Чтобы избежать этого, такую ванну необходимо часто периодически заменять, в некоторых случаях - один раз в неделю. Однако неожиданно было обнаружено, что присутствие вышеуказанных небольших количеств фосфата может предотвращать образование нерастворимой ржавчины, не препятствуя при этом образованию необходимой пленки металла Группы IIIВ и/или IVB так, что ванна может функционировать без замены в течение нескольких месяцев, возможно в течение неопределенно долгого времени. То, что такое малое количество фосфата может продлить срок эксплуатации ванны в значительной степени, было удивительным и неожиданным. Кроме того, присутствие фосфат-ионов в таких малых количествах приводит к образованию минимального количества твердого осадка, что в большей степени компенсируется предотвращением образования нерастворимой ржавчины. В результате проблемы удаления и утилизации отходов производственного процесса не являются важным вопросом, требующим разрешения.As described above, when treating a ferrous metal substrate using a pretreatment composition based on a Group IIIB metal compound and / or IVB, the concentration of ferric iron (Fe +3 ) in the bath with the pretreatment composition increases over time as more and more iron-based metal. As a result, such a bath accumulates insoluble rust, which can be deposited on the substrate to be treated and can thus be transferred to subsequent process steps. To avoid this, such a bath often needs to be replaced periodically, in some cases once a week. However, it was unexpectedly discovered that the presence of the above small amounts of phosphate can prevent the formation of insoluble rust without preventing the formation of the necessary Group IIIB and / or IVB metal film so that the bath can function without replacement for several months, possibly for an indefinitely long time. . The fact that such a small amount of phosphate can extend the life of the bath to a large extent was surprising and unexpected. In addition, the presence of phosphate ions in such small amounts leads to the formation of a minimum amount of solid precipitate, which is more compensated by preventing the formation of insoluble rust. As a result, the problems of disposal and disposal of industrial waste are not an important issue that needs to be resolved.

В определенных воплощениях композиция для предварительной обработки дополнительно содержит электроположительный металл. Используемый здесь термин «электроположительный металл» относится к металлам, которые являются более электроположительными по сравнению с металлом подложки. Это означает, что для целей настоящего изобретения термин «электроположительный металл» охватывает металлы, которые менее легко окисляются, чем металл металлической подложки, подлежащей обработке. Специалисту в данной области техники будет понятно, что склонность металла к окислению называется окислительным потенциалом, выраженным в вольтах и измеряемым по отношению к стандартному водородному электроду, который условно соотнесен с окислительным потенциалом равным нулю. Окислительный потенциал для различных элементов приведен в таблице ниже. Элемент менее легко окисляется по сравнению с другим элементом, если он в приведенной ниже таблице имеет величину потенциала Е*, которая больше, чем у элемента, с которым он сравнивается.In certain embodiments, the pretreatment composition further comprises an electropositive metal. As used herein, the term “electropositive metal” refers to metals that are more electropositive than the substrate metal. This means that for the purposes of the present invention, the term "electropositive metal" encompasses metals that are less readily oxidized than the metal of the metal substrate to be treated. A person skilled in the art will understand that the tendency of a metal to oxidize is called the oxidation potential, expressed in volts and measured with respect to a standard hydrogen electrode, which is conditionally associated with an oxidation potential of zero. The oxidizing potential for various elements is shown in the table below. An element is less easily oxidized compared to another element if it has a potential value E * in the table below, which is greater than that of the element with which it is compared.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, понятно, что если металлическая подложка содержит черный металл, как в случае настоящего изобретения, подходящие электроположительные металлы для использования в композиции предварительной обработки, включают, например, никель, олово, медь, серебро и золото, а также их смеси.Thus, it is understood that if the metal substrate contains ferrous metal, as in the case of the present invention, suitable electropositive metals for use in the pretreatment composition include, for example, nickel, tin, copper, silver and gold, as well as mixtures thereof.

В определенных воплощениях источником электроположительного металла в композиции для предварительной обработки является водорастворимая соль металла. В определенных воплощениях настоящего изобретения водорастворимая соль металла представляет собой водорастворимое соединение меди. Конкретные примеры водорастворимых соединений меди, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают, но не в качестве ограничения, цианид меди, цианид меди-калия, сульфат меди, нитрат меди, пирофосфат меди, тиоцианат меди, тетрагидрат двунатриевой соли этилендиаминтетраацетата меди, бромид меди, оксид меди, гидроксид меди, хлорид меди, фторид меди, глюконат меди, цитрат меди, лаурилсаркозинат меди, формиат меди, ацетат меди, пропионат меди, бутират меди, лактат меди, оксалат меди, фитат меди, тартрат меди, малат меди, сукцинат меди, малонат меди, малеат меди, бензоат меди, салицилат меди, аспартат меди, глутамат меди, фумарат меди, глицерофосфат меди, натриево-медный хлорфиллин, фторосиликат меди, фтороборат меди и йодат меди, а также медные соли карбоновых кислот в гомологических рядах от муравьиной кислоты до декановой кислоты, медные соли многоосновных кислот в рядах от щавелевой кислоты до суберовой кислоты и медные соли гидроксикарбоновых кислот, включая гликолевую, молочную, винную, яблочную и лимонную кислоты.In certain embodiments, the source of the electropositive metal in the pretreatment composition is a water soluble metal salt. In certain embodiments of the present invention, the water-soluble metal salt is a water-soluble copper compound. Specific examples of water-soluble copper compounds suitable for use in the present invention include, but are not limited to, copper cyanide, potassium cyanide, copper sulfate, copper nitrate, copper pyrophosphate, copper thiocyanate, disodium tetrahydrate of copper ethylene diamine tetraacetate, copper bromide, copper oxide, copper hydroxide, copper chloride, copper fluoride, copper gluconate, copper citrate, copper lauryl sarcosinate, copper formate, copper acetate, copper propionate, copper butyrate, copper lactate, copper oxalate, copper phytate, copper tartrate, copper malate, copper succinate one, copper malonate, copper maleate, copper benzoate, copper salicylate, copper aspartate, copper glutamate, copper fumarate, copper glycerophosphate, sodium copper chlorophylline, copper fluorosilicate, copper fluoroborate and copper iodate, as well as copper salts of carboxylic acids in homological series from formic acid to decanoic acid, copper salts of polybasic acids ranging from oxalic acid to suberic acid and copper salts of hydroxycarboxylic acids, including glycolic, lactic, tartaric, malic and citric acids.

Когда ионы меди, поступающие из указанных выше водорастворимых соединений меди, осаждаются как примеси в виде сульфата меди, оксида меди и т.д., может оказаться предпочтительным добавлять комплексообразующий агент, подавляющий осаждение ионов меди и, таким образом, стабилизирующий их в виде медного комплекса в растворе.When copper ions from the above water-soluble copper compounds precipitate as impurities in the form of copper sulfate, copper oxide, etc., it may be preferable to add a complexing agent that inhibits the deposition of copper ions and thus stabilizes them in the form of a copper complex in solution.

В некоторых вариантах воплощения соединение меди добавляют в виде комплексной соли меди, такой как K3Cu(CN)4 или Cu-EDTA (этилендиаминтетрауксусная кислота), которая может сама по себе стабильно присутствовать в композиции для предварительной обработки. Также представляется возможным формировать комплекс меди, который может стабильно присутствовать в композиции для предварительной обработки за счет комбинации комплексообразующего агента с соединением, которое само по себе является труднорастворимым. Примеры такого формирования включают комплексное соединение цианида меди, образованное комбинацией CuCN и KCN или комбинацией CuSCN и KSCN или KCN, и комплексное соединение Cu-EDTA, образованное комбинацией CuSO4 и EDTA⋅2Na.In some embodiments, the copper compound is added as a complex salt of copper, such as K 3 Cu (CN) 4 or Cu-EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), which may itself be stably present in the pretreatment composition. It also seems possible to form a copper complex, which can be stably present in the pretreatment composition by combining a complexing agent with a compound that is itself sparingly soluble. Examples of such formation include a complex compound of copper cyanide formed by a combination of CuCN and KCN or a combination of CuSCN and KSCN or KCN, and a complex compound Cu-EDTA formed by a combination of CuSO 4 and EDTA⋅2Na.

В качестве комплексообразующего агента может быть использовано соединение, которое может образовать с ионами меди комплексное соединение; примеры этого включают полифосфаты, в частности, триполифосфат натрия и гексаметафосфорную кислоту; аминокарбоновые кислоты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота, гадроксиэтилэтилендиаминтриуксусная кислота, и нитрилотриуксусная кислота; гидроксикарбоновые кислоты, такие как винная кислота, лимонная кислота, глюконовая кислота и соли указанных кислот; аминоспирты, такие как триэтаноламин; соединения серы, в частности, тиогликолевая кислота и тиомочевина, и фосфоновые кислоты, такие как нитрилотриметиленфосфоновая кислота, этилендиаминтетраметиленфосфоновая кислота и гидроксиэтилидендифосфоновая кислота.As a complexing agent, a compound can be used that can form a complex compound with copper ions; examples of this include polyphosphates, in particular sodium tripolyphosphate and hexametaphosphoric acid; aminocarboxylic acids such as ethylenediaminetetraacetic acid, gadroxyethylethylenediamine triacetic acid, and nitrilotriacetic acid; hydroxycarboxylic acids, such as tartaric acid, citric acid, gluconic acid and salts of these acids; amino alcohols such as triethanolamine; sulfur compounds, in particular thioglycolic acid and thiourea, and phosphonic acids such as nitrilotrimethylene phosphonic acid, ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid and hydroxyethylidene diphosphonic acid.

В определенных воплощениях электроположительный металл, в частности, медь включают в композиции для предварительной обработки в количестве, составляющем по меньшей мере 1 ч/млн, в частности по меньшей мере 5 ч/млн или в некоторых случаях по меньшей мере 10 ч/млн общего количества металла (измерено в расчете на элементарный металл). В определенных воплощениях электроположительный металл включают в такие композиции для предварительной обработки в количестве, составляющем не более 500 ч/млн, в частности, не более 100 ч/млн или в некоторых случаях не более 50 ч/млн общего количества металла (измерено в расчете на элементарный металл). При этом количество электроположительного металла в композиции для предварительной обработки может находиться в интервале, включающем любую комбинацию указанных выше значений, в том числе и сами указанные значения.In certain embodiments, an electropositive metal, in particular copper, is included in the pretreatment compositions in an amount of at least 1 ppm, in particular at least 5 ppm, or in some cases at least 10 ppm of the total metal (measured per elemental metal). In certain embodiments, an electropositive metal is included in such pretreatment compositions in an amount of not more than 500 ppm, in particular not more than 100 ppm, or in some cases not more than 50 ppm of the total amount of metal (measured based on elemental metal). The amount of electropositive metal in the pretreatment composition may be in the range including any combination of the above values, including the indicated values themselves.

Как отмечено выше, рабочие величины pH композиции для предварительной обработки, используемой в способах, соответствующих настоящему изобретению, находятся в интервале от 4,0 до 5,5, в некоторых случаях от 4,0 до 5,0, от 4,5 до 5,5 или еще в других случаях от 4,5 до 5,0. Величину pH композиции для предварительной обработки можно, при необходимости, регулировать, используя, например, любую кислоту или основание.As noted above, the working pH values of the pretreatment composition used in the methods of the present invention are in the range from 4.0 to 5.5, in some cases from 4.0 to 5.0, from 4.5 to 5 , 5 or in other cases from 4.5 to 5.0. The pH of the pretreatment composition can, if necessary, be adjusted using, for example, any acid or base.

В дополнение к перечисленным выше компонентам композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, могут содержать ряд дополнительных используемых по усмотрению компонентов. Например, в определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат полигидроксифункциональное циклическое соединение, такое как описано в патентном документе US 6805756, от колонки 3, строка 9 до колонки 4, строка 32 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описание посредством ссылки). Вместе с тем, в других воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, по существу свободны или в некоторых случаях полностью свободны от любого такого полигидроксифункционального циклического соединения.In addition to the above components, the pre-treatment compositions used in the methods of the present invention may contain a number of additional optional components. For example, in certain embodiments, the pre-treatment compositions used in the methods of the present invention comprise a polyhydroxy-functional cyclic compound, such as described in US Pat. No. 6,805,756, from column 3, line 9 to column 4, line 32 (cited portion of said document is included in the present description by reference). However, in other embodiments, the pre-treatment compositions used in the methods of the present invention are substantially free or, in some cases, completely free of any such polyhydroxy-functional cyclic compound.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат ускоритель-окислитель, такой как описан в патентном документе US 6805756, от колонки 4, строка 52 до колонки 5, строка 13 и в патентном документе US 6193815, от колонки 4, строка 62 до колонки 5, строка 39 (цитируемые части указанных документов включены в настоящее описания посредством ссылки). В других воплощениях, наоборот, композиции для предварительной обработки по существу свободны или в некоторых случаях полностью свободны от любого такого ускорителя-окислителя.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise an oxidizing agent, such as those described in US Pat. No. 6,805,756, column 4, line 52 to column 5, line 13, and in US Pat. No. 6193815, column 4, line 62 to column 5, line 39 (cited portions of these documents are incorporated herein by reference). In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of any such oxidizing accelerator.

В определенных воплощениях композиция для предварительной обработки содержит пленкообразующую смолу, такую как, например, продукт реакции алканоламина и эпоксифункционального материала, содержащего по меньшей мере две эпоксидные группы, такого как описан в патентном документе US 5653823; смола, содержащая сложную бета гидроксиэфирную, имидную или сульфидную функциональность, введенную путем использования диметилолпропионовой кислоты, фталимида, или меркаптоглицерина в качестве дополнительного реагента при получении указанной смолы; продукт реакции диглицидилового эфира бисфенола А (поставляется на рынок компанией Shell Chemical Company под наименованием EPON 880), диметилолпропионовой кислоты и диэтаноламина в мольном отношении 0,6 к 5,0:0,05 до 5,5:1; водорастворимые и диспергируемые в воде полиакриловые кислоты, описанные в патентных документах US 3912548 и US 5328525; фенолформальдегидные смолы, описанные в патентном документе US 5662746; водорастворимые полиамиды, такие как описаны в международной заявке WO 95/33869; сополимеры малеиновой или акриловой кислоты с аллиловым эфиром, описанные в заявке на патент Канады №2087352; и водорастворимые и диспергируемые в воде смолы, включающие эпоксидные смолы, аминопласты, фенолформальдегидные смолы, таннины и поливинилфенолы, описанные в патентном документе US 5449415. В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от любой органической пленкообразующей смолы, например, одной или более из числа указанных выше смол.In certain embodiments, the pretreatment composition comprises a film-forming resin, such as, for example, a reaction product of an alkanolamine and an epoxy-functional material containing at least two epoxy groups, such as described in patent document US 5653823; a resin containing beta-hydroxy ester, imide or sulfide functionality, introduced by using dimethylolpropionic acid, phthalimide, or mercaptoglycerol as an additional reagent to obtain said resin; the reaction product of diglycidyl ester of bisphenol A (marketed by the Shell Chemical Company under the name EPON 880), dimethylol propionic acid and diethanolamine in a molar ratio of 0.6 to 5.0: 0.05 to 5.5: 1; water-soluble and water-dispersible polyacrylic acids described in patent documents US 3912548 and US 5328525; phenol formaldehyde resins described in patent document US 5662746; water-soluble polyamides, such as those described in international application WO 95/33869; copolymers of maleic or acrylic acid with allyl ether described in Canadian Patent Application No. 2,087,352; and water-soluble and water-dispersible resins, including epoxies, aminos, phenol-formaldehyde resins, tannins and polyvinyl phenols described in US Pat. No. 5,449,415. In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of any organic film-forming resin, for example, one or more of the above resins.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат фторид-ион, такой как описан в патентном документе US 6805756, колонка 7, строки 7-23 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описания посредством ссылки). В определенных воплощениях фторид-ион вводят в композицию посредством соединения металла Группы IIIВ и/или IVB. В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от любого фторид-иона, введенного в указанную композицию для предварительной обработки из источника, иного чем соединение металла Группы IIIВ и/или IVB.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise a fluoride ion, such as described in US Pat. No. 6,805,756, column 7, lines 7-23 (a cited portion of this document is incorporated herein by reference). In certain embodiments, the fluoride ion is introduced into the composition by a Group IIIB and / or IVB metal compound. In certain embodiments, the pretreatment compositions are free or, in some cases, completely free of any fluoride ion introduced into said pretreatment composition from a source other than a Group IIIB and / or IVB metal compound.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат полисахарид, такой как описан в патентном документе US 6805756, колонка 6, строки 53-64 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описания посредством ссылки) и в международной заявке WO 2005/001158, стр. 3, строки 17-23. В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от любого такого полисахарида.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise a polysaccharide, such as described in US Pat. No. 6,805,756, column 6, lines 53-64 (a cited portion of this document is incorporated herein by reference) and internationally WO 2005/001158, p. 3, lines 17-23. In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of any such polysaccharide.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат фосфатный сложный эфир, водорастворимый эфир полиэтиленгликоля и жирной кислоты, и/или азотную кислоту, описанные в патентном документе US 5139586, колонка 5, строки 31-63 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описание посредством ссылки). В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от фосфатного сложного эфира, водорастворимого эфира полиэтиленгликоля и жирной кислоты и/или азотной кислоты.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise a phosphate ester, a water soluble ester of polyethylene glycol and a fatty acid, and / or nitric acid, as described in US Pat. No. 5,139,586, column 5, lines 31-63 (cited part of this document is incorporated into this description by reference). In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of phosphate ester, water soluble polyethylene glycol ester and fatty acid and / or nitric acid.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат ионы ванадия и/или церия, такие как описаны в патентном документе US 4992115, от колонки 2, строка 47 до колонки 3, строка 29 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описания посредством ссылки), и в заявке на патент США №2007/0068602. В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от ионов ванадия и/или церия.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise vanadium and / or cerium ions, such as those described in US Pat. included in the present description by reference), and in the application for US patent No. 2007/0068602. In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of vanadium and / or cerium ions.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат фосфорную кислоту, гипофосфорную кислоту и/или их соли, такие как описаны в патентном документе US 5728233, колонка 4, строки 24-37 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описания посредством ссылки). В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от фосфорной кислоты, гипофосфорной кислоты и/или их солей.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise phosphoric acid, hypophosphoric acid and / or their salts, such as those described in US Pat. No. 5,728,233, column 4, lines 24-37 (cited portion of this document is included in the present description by reference). In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of phosphoric acid, hypophosphoric acid and / or their salts.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат металл Группы IIA, такой как описан в патентном документе US 5380374, колонка 3, строки 25-33 и/или металл Группы IA, такой как описан в патентном документе US 5441580, от колонки 2, строка 66 до колонки 3, строка 4 (цитируемые части указанных патентных документов включены в настоящее описания посредством ссылки). В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от любого металла Группы IIА и/или металла Группы IA.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise a Group IIA metal, such as described in US Pat. No. 5,380,374, column 3, lines 25-33, and / or Group IA metal, such as described in the patent document US 5441580, from column 2, line 66 to column 3, line 4 (cited portions of these patent documents are incorporated into this description by reference). In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of any Group IIA metal and / or Group IA metal.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат соединение молибдена, такое как описано в заявке на патент Великобритании GB 2259920 А. В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от соединения молибдена.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise a molybdenum compound, such as described in GB Patent Application GB 2259920 A. In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, are completely free of molybdenum compounds.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, используемые в способах, соответствующих настоящему изобретению, содержат один или более ионов металлов, выбранных из группы, включающей скандий, иттрий, лантан, празеодимий, неодимий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций, так, как это описано в патентном документе US 5104577, от колонки 2, строка 60 до колонки 3, строка 26 (цитируемая часть указанного документа включена в настоящее описания посредством ссылки). В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от любых ионов металлов, выбранных из группы, включающей скандий, иттрий, лантан, празеодимий, неодимий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций.In certain embodiments, the pretreatment compositions used in the methods of the present invention comprise one or more metal ions selected from the group consisting of scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium, as described in patent document US 5104577, from column 2, line 60 to column 3, line 26 (the cited part of this document is incorporated into this description by reference). In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of any metal ions selected from the group consisting of scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium , holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.

Композиция для предварительной обработки может, по усмотрению, содержать другие материалы, такие как неионогенное поверхностно-активное вещество и вспомогательные добавки, обычно используемые в уровне техники при предварительной обработке. В водной среде могут присутствовать диспергируемые в воде органические растворители, например, спирты, содержащие вплоть до 8 атомов углерода, такие как метанол, изопропанол, и тому подобное, или гликольэфиры, например, моноалкиловые эфиры этиленгликоля, диэтиленгликоля или пропиленгликоля, и тому подобное.The pretreatment composition may optionally contain other materials, such as a nonionic surfactant and auxiliary additives commonly used in the prior art for pretreatment. In the aqueous medium, water-dispersible organic solvents may be present, for example, alcohols containing up to 8 carbon atoms, such as methanol, isopropanol, and the like, or glycol ethers, for example, monoalkyl ethers of ethylene glycol, diethylene glycol or propylene glycol, and the like.

Диспергируемые в воде органические растворители, если они присутствуют в композиции, обычно используются в количествах вплоть до приблизительно 10 об. %, исходя из общего объема водной среды.Water-dispersible organic solvents, if present in the composition, are typically used in amounts up to about 10 vol. %, based on the total volume of the aquatic environment.

Другие используемые по усмотрению материалы включают поверхностно-активные вещества, которые функционируют в качестве противовспенивающей добавки или смачивающей добавки для подложки.Other optional materials used include surfactants that function as anti-foaming agents or as wetting agents for the substrate.

В определенных воплощениях композиции для предварительной обработки, кроме того, содержат наполнитель, например, кремнийсодержащий наполнитель. Не ограничивающие изобретение примеры подходящих наполнителей включают оксид кремния, слюду, монтмориллонит, каолинит, асбест, тальк, диатомит, вермикулит, природные и синтетические цеолиты, цемент, силикат кальция, силикат алюминия, алюмосиликат натрия, полисиликат алюминия, алюмосиликагели и стеклянные частицы. Кроме того, в дополнение к кремнийсодержащим наполнителям могут быть также использованы другие мелкодисперсные, по существу, нерастворимые в воде наполнители. Примеры таких используемых при необходимости наполнителей включают углеродную сажу, уголь, графит, оксид титана, оксид железа, оксид меди, оксид цинка, оксид сурьмы, диоксид циркония, оксид магния, оксид алюминия, дисульфид молибдена, сульфид цинка, сульфат бария, сульфат стронция, карбонат кальция и карбонат магния. В других воплощениях, напротив, композиции для предварительной обработки по существу свободны или, в некоторых случаях, полностью свободны от любого такого наполнителя.In certain embodiments, the pretreatment compositions further comprise a filler, for example, a silicon-containing filler. Non-limiting examples of suitable fillers include silica, mica, montmorillonite, kaolinite, asbestos, talc, diatomite, vermiculite, natural and synthetic zeolites, cement, calcium silicate, aluminum silicate, sodium aluminosilicate, aluminum polysilicate, aluminosilicates and glass particles. In addition, in addition to silicon-based fillers, other finely divided, substantially water-insoluble fillers can also be used. Examples of such fillers used if necessary include carbon black, coal, graphite, titanium oxide, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, antimony oxide, zirconium dioxide, magnesium oxide, aluminum oxide, molybdenum disulfide, zinc sulfide, barium sulfate, strontium sulfate, calcium carbonate and magnesium carbonate. In other embodiments, in contrast, the pretreatment compositions are substantially free or, in some cases, completely free of any such filler.

В определенных воплощениях композиция для предварительной обработки по существу свободна или, в некоторых случаях, полностью свободна от хромата и/или фосфата тяжелого металла, такого как фосфат цинка. Используемый здесь термин «по существу свободен», когда он используется, указывая на отсутствие хромата и/или фосфата тяжелого металла в композиции для предварительной обработки, означает, что эти вещества не присутствуют в композиции до такой степени, что вызывают загрязнение окружающей среды. Используемый здесь термин «полностью свободен», когда он используется, указывая на отсутствие хромата и/или фосфата тяжелого металла, означает, что хромат и/или фосфат тяжелого металла вообще отсутствует в композиции.In certain embodiments, the pretreatment composition is substantially free or, in some cases, completely free of heavy metal chromate and / or phosphate, such as zinc phosphate. As used herein, the term “substantially free” when used, indicating the absence of chromate and / or heavy metal phosphate in the pretreatment composition, means that these substances are not present in the composition to such an extent that they cause environmental pollution. As used herein, the term "completely free" when used, indicating the absence of chromate and / or phosphate of heavy metal, means that chromate and / or phosphate of heavy metal is generally absent in the composition.

Понятно, что в определенных воплощениях композиция для предварительной обработки, используемая в способах согласно настоящему изобретению, состоит из, или в некоторых случаях состоит из: (а) соединения металла Группы IIIВ и/или IVB, например, соединения циркония; (b) источника фосфат-ионов, например, фосфорной кислоты; и (с) воды. В определенных других воплощениях композиция для предварительной обработки, используемая в способах согласно настоящему изобретению, по существу состоит из, или в некоторых случаях состоит из: (а) соединения металла Группы IIIВ и/или IVB, например, соединения циркония; и (с) воды. В определенных воплощениях такая композиция для предварительной обработки содержит фторид-ионы, введенные в композицию для предварительной обработки посредством соединения металла Группы IIIВ и/или IVB. Используемое здесь выражение «по существу состоит из» означает, что данная композиция не содержит каких-либо других компонентов, которые могли бы оказывать существенное влияние на основную и новую характеристику (характеристики) изобретения. В контексте настоящего изобретения это означает, что композиция для предварительной обработки не содержит каких-либо компонентов, которые могли бы оказывать существенное влияние на способность композиции с успехом быть использованной в способах согласно настоящему изобретению.It is understood that in certain embodiments, the pretreatment composition used in the methods of the present invention consists of, or in some cases consists of: (a) a Group IIIB and / or IVB metal compound, for example, a zirconium compound; (b) a source of phosphate ions, for example phosphoric acid; and (c) water. In certain other embodiments, the pretreatment composition used in the methods of the present invention essentially consists of, or in some cases consists of: (a) a Group IIIB and / or IVB metal compound, for example, a zirconium compound; and (c) water. In certain embodiments, such a pretreatment composition comprises fluoride ions introduced into the pretreatment composition by combining a Group IIIB and / or IVB metal. As used herein, the term “essentially consists of” means that the composition does not contain any other components that could have a significant effect on the main and new characteristic (s) of the invention. In the context of the present invention, this means that the pre-treatment composition does not contain any components that could significantly affect the ability of the composition to be successfully used in the methods of the present invention.

В определенных воплощениях плотность пленки (общая масса пленки), образованной из осажденной композиции покрытия предварительной обработки составляет по меньшей мере 10 мг/м2, в частности, от 100 до 500 мг/м2, или в некоторых случаях по меньшей мере 50 мг/м2. Толщина покрытия, осажденного в процессе предварительной обработки, может изменяться, но обычно покрытие очень тонкое, и зачастую имеет толщину менее чем 1 микрон, в некоторых случаях толщина покрытия находится в интервале от 1 до 500 нанометров, и еще в других случаях в интервале от 10 до 300 нанометров, например, от 20 до 100 нанометров.In certain embodiments, the density of the film (total film weight) formed from the deposited pre-treatment coating composition is at least 10 mg / m 2 , in particular from 100 to 500 mg / m 2 , or in some cases at least 50 mg / m 2 . The thickness of the coating deposited during the pre-treatment can vary, but usually the coating is very thin and often has a thickness of less than 1 micron, in some cases the coating thickness is in the range from 1 to 500 nanometers, and in other cases in the range of 10 up to 300 nanometers, for example, from 20 to 100 nanometers.

В определенных воплощениях способ с выводом ванны из технологического процесса используют для удаления растворимого железа из ванны для предварительной обработки так, что эта ванна предварительной обработки при завершении способа с выводом из технологического процесса, по существу свободна от железа, тем самым по существу предотвращается образование нерастворимой ржавчины в функционирующей ванне с композицией для предварительной обработки. Используемый здесь термин «по существу свободный» при использовании в отношении железа в рабочей ванне с композицией для предварительной обработки, означает, что общее количество железа присутствует в количестве менее чем 10 ч/млн.In certain embodiments, a method for withdrawing a bath from a process is used to remove soluble iron from the pre-treatment bath so that this pre-treatment bath is substantially free of iron upon completion of the process withdrawing from the process, thereby substantially preventing formation of insoluble rust in a functioning bath with a composition for pre-treatment. As used herein, the term “substantially free” when used with respect to iron in a working bath with a pretreatment composition means that the total amount of iron is present in an amount of less than 10 ppm.

Как было указано выше, в определенных воплощениях ванна с композицией для предварительной обработки по существу свободна от фосфат-ионов, при ее функционировании в композиции системы для предварительной обработки, в которой присутствие фосфата в ванне для предварительной обработки может оказывать негативное влияние на осаждение на подложке композиции предварительной обработки. В таких воплощениях способ удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемый с выведением ванны из технологического процесса, может быть в особенности подходящим для таких систем предварительной обработки, которые по существу свободны от фосфат-ионов, в качестве способа по существу предотвращающего образование нерастворимой ржавчины в ванне предварительной обработки. Кроме того, как указано выше, в определенных других воплощениях ванна с композицией для предварительной обработки содержит фосфат-ионы в качестве способа, который по существу предотвращает образование нерастворимой ржавчины в ванне предварительной обработки. В таких воплощениях способ удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемый с выведением ванны из технологического процесса, может быть в особенности подходящим в качестве дополнительного или вспомогательного способа, по существу предотвращающего образование нерастворимой ржавчины в ванне предварительной обработки.As indicated above, in certain embodiments, the bath with the pretreatment composition is substantially free of phosphate ions when operating in a composition of the pretreatment system in which the presence of phosphate in the pretreatment bath can adversely affect the deposition on the substrate of the composition pretreatment. In such embodiments, a method for removing iron from a pretreatment bath to remove the bath from the process may be particularly suitable for pretreatment systems that are substantially free of phosphate ions, as a method of substantially preventing the formation of insoluble rust in the bath pretreatment. In addition, as indicated above, in certain other embodiments, the pretreatment bath contains phosphate ions as a method that substantially prevents the formation of insoluble rust in the pretreatment bath. In such embodiments, the method for removing iron from the pre-treatment bath, carried out with the removal of the bath from the process, may be particularly suitable as an additional or auxiliary method, essentially preventing the formation of insoluble rust in the pre-treatment bath.

В соответствии с изложенным выше в определенных воплощениях рабочая величина pH композиции в ванне для предварительной обработки составляет более 4,0, в частности, находится в интервале от 4,2 до 5,5, предпочтительно от 4,5 до 5,0 и наиболее предпочтительно составляет 4,8. В определенных воплощениях первая стадия способа удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, включает уменьшение величины pH в ванне предварительной обработки на по меньшей мере 0,2, например, на по меньшей мере 0,5 или на по меньшей мере 1,0, так что pH ванны предварительной обработки уменьшается до величины в интервале от 1,0 до 3,8 и предпочтительно от 2,5 до 3,3. В определенных воплощениях pH ванны предварительной обработки уменьшают путем добавления в ванну предварительной обработки кислоты, включая в качестве не ограничивающих примеров кислоту, содержащую фтор и металл Группы IVB, например, гексафторциркониевую кислоту и гексафтортитановую кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту, сульфаминовую кислоту, азотную кислоту и их смеси.In accordance with the foregoing, in certain embodiments, the working pH of the composition in the pretreatment bath is more than 4.0, in particular in the range from 4.2 to 5.5, preferably from 4.5 to 5.0, and most preferably is 4.8. In certain embodiments, the first step in a method for removing iron from a pretreatment bath, carried out to remove the bath from the process, involves reducing the pH in the pretreatment bath by at least 0.2, for example, at least 0.5 or at least at least 1.0, so that the pH of the pretreatment bath is reduced to a value in the range from 1.0 to 3.8 and preferably from 2.5 to 3.3. In certain embodiments, the pH of the pretreatment bath is reduced by adding acid to the pretreatment bath, including, but not limited to, acid containing fluorine and a Group IVB metal, for example, hexafluorozirconic acid and hexafluorotitanic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid and mixtures thereof.

В определенных воплощениях способа удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, первая стадия уменьшения величины pH в ванне предварительной обработки осуществляется путем добавления кислоты в ванну предварительной обработки, в количестве, достаточном для снижения pH указанным выше образом.In certain embodiments of the method for removing iron from the pre-treatment bath, carried out with the removal of the bath from the process, the first step in reducing the pH in the pre-treatment bath is by adding acid to the pre-treatment bath in an amount sufficient to lower the pH in the above manner.

В определенных воплощениях способа удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, вторая стадия включает добавление в ванну предварительной обработки фосфат-ионов. В определенных воплощениях источниками фосфат-инов могут быть ортофосфаты щелочного металла или аммония, присутствующие в виде соединения моногидро- типа или дигидро- типа, включая в качестве примеров мононатрийфосфат, динатрийфосфат и их смеси. В конкретных случаях в качестве источника фосфат-ионов используют Zircobond Additive Р, раствор мононатрийфосфата, поставляемый на рынок компанией PPG Industries, Inc., Euclid, Ohio.In certain embodiments of a method for removing iron from a pretreatment bath carried out to remove the bath from the process, the second step comprises adding phosphate ions to the pretreatment bath. In certain embodiments, the sources of phosphate ines may be alkali metal or ammonium orthophosphates present as a monohydro type or dihydro type compound, including, for example, monosodium phosphate, disodium phosphate, and mixtures thereof. In specific cases, Zircobond Additive P, a monosodium phosphate solution marketed by PPG Industries, Inc., Euclid, Ohio, is used as a source of phosphate ions.

В определенных воплощениях способа удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, третья стадия включает добавление в ванну предварительной обработки окисляющего агента. В таких воплощениях окисляющий агент представляет собой пероксидное соединение, воздух, нитрит натрия, бромат натрия и их смеси. В предпочтительном воплощении пероксидное соединение представляет собой пероксид водорода.In certain embodiments of a method for removing iron from a pretreatment bath carried out to remove the bath from the process, the third step comprises adding an oxidizing agent to the pretreatment bath. In such embodiments, the oxidizing agent is a peroxide compound, air, sodium nitrite, sodium bromate, and mixtures thereof. In a preferred embodiment, the peroxide compound is hydrogen peroxide.

В определенных воплощениях способа удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, источник фосфат-ионов и окисляющий агент добавляют каждый в количествах, которые являются достаточными для того, чтобы ванна для предварительной обработки была по существу свободна от железа.In certain embodiments of a method for removing iron from a pretreatment bath to remove the bath from the process, a phosphate ion source and an oxidizing agent are each added in amounts that are sufficient to make the pretreatment bath substantially free of iron.

В определенных воплощениях способа удаления железа из ванны предварительной обработки, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, четвертая стадия способа включает увеличение величины pH в ванне предварительной обработки на по меньшей мере 0,2. В воплощениях pH увеличивают до величины более 4,0, например, в интервале от 4,2 до 4,5, от 4,5 до 5,0 и 4,8. В определенных воплощениях pH увеличивают путем добавления в ванну предварительной обработки достаточного количества соединения щелочного металла, включая в качестве не ограничивающих примеров каустическую соду, гидроокись калия и гидроксид натрия. В воплощениях в качестве соединения щелочного металла может быть использован слабощелочной буфер Chemfil Buffer, коммерчески поставляемый компанией PPG Industries, Inc., Euclid, Ohio, в количестве достаточном для достижения желаемой рабочей величины pH.In certain embodiments of a method for removing iron from a pre-treatment bath, carried out with the removal of the bath from the process, the fourth stage of the method includes increasing the pH in the pre-treatment bath by at least 0.2. In embodiments, the pH is increased to greater than 4.0, for example, in the range of 4.2 to 4.5, 4.5 to 5.0, and 4.8. In certain embodiments, the pH is increased by adding a sufficient amount of an alkali metal compound to the pretreatment bath, including but not limited to caustic soda, potassium hydroxide, and sodium hydroxide. In embodiments, a slightly alkaline Chemfil Buffer, commercially available from PPG Industries, Inc., Euclid, Ohio, in an amount sufficient to achieve the desired operating pH can be used as the alkali metal compound.

В определенных воплощениях способа, соответствующего настоящему изобретению, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, фосфат-ионы добавляют в ванну предварительной обработки в количестве, достаточном для образования комплекса с растворимым железом, вытравленным из поверхности обрабатываемой подложки из черного металла, с образованием в ванне фосфата (FePO4) железа (III), в результате чего ванна приобретает светлый цвет, а не оранжевый или красно-коричневый цвет, обусловленный присутствием ржавчины. Образование указанного фосфата приводит к образованию осадка, который может быть удален из ванны, используя обычное фильтрационное оборудование. В определенных воплощениях способа, осуществляемого с выведением ванны из технологического процесса, пятая стадия включает фильтрование ванны предварительной обработки с использованием такого обычного фильтрационного оборудования для удаления твердого вещества из ванны предварительной обработки, т.е. фосфата железа, оксидов железа, гидроксидов железа или любого другого нерастворимого осадка, который образуется в ванне для предварительной обработки. В определенных воплощениях стадия фильтрации может быть проведена непосредственно после увеличения pH ванны предварительной обработки на по меньшей мере 0,2. В определенных других воплощениях стадия фильтрации может быть проведена непосредственно по окончании периода равновесного состояния, в течение которого этот нерастворимый осадок осаждается на дно ванны предварительной обработки, например, в течение от 1 до 10 часов после повышения величины pH в ванне предварительной обработки.In certain embodiments of the method of the present invention carried out with the removal of the bath from the process, the phosphate ions are added to the pretreatment bath in an amount sufficient to form a complex with soluble iron etched from the surface of the processed ferrous metal substrate to form phosphate in the bath (FePO 4 ) iron (III), as a result of which the bath becomes light in color, not orange or reddish brown due to the presence of rust. The formation of this phosphate results in the formation of a precipitate that can be removed from the bath using conventional filtration equipment. In certain embodiments of the method of removing the bath from the process, the fifth step includes filtering the pre-treatment bath using such conventional filtration equipment to remove solids from the pre-treatment bath, i.e. iron phosphate, iron oxides, iron hydroxides or any other insoluble precipitate that forms in the bath for pre-treatment. In certain embodiments, the filtration step may be carried out immediately after increasing the pH of the pretreatment bath by at least 0.2. In certain other embodiments, the filtration step can be carried out immediately after the equilibrium period during which this insoluble precipitate is deposited on the bottom of the pretreatment bath, for example, from 1 to 10 hours after increasing the pH in the pretreatment bath.

Таким образом, способ, соответствующий настоящему изобретению, осуществляемый с выведением ванны из технологического процесса, обеспечивает удаление растворимого железа в ванне (из подложки из черного металла), которое может быть превращено в нерастворимую ржавчину, которая может осаждаться на подложку и может быть перемещена в последующее технологическое оборудование, такое как расположенные ниже по ходу технологического процесса распылительные форсунки, насосы, ванны для промывания, и ванны, предназначенные для электроосаждения органического покрытия. Как было указано выше, такое перекрестное загрязнение может оказывать негативное влияние на свойства последующих осажденных покрытий. Однако неожиданно было обнаружено, что снижение в ванне предварительной обработки величины pH ниже рабочей величины pH и последующее добавление вышеупомянутых небольших количеств фосфата и по усмотрению окислителя, может по существу удалять содержащееся в ванне железо, предотвращая тем самым образование нерастворимой ржавчины в ванне предварительной обработки, не препятствуя при этом образованию необходимого качества пленки металла Группы IIIB и/или IVB после повышения pH до рабочих уровней так, что ванна может функционировать в течение нескольких месяцев, возможно в течение неопределенно продолжительного периода времени, без замены. Обнаруженная возможность увеличения продолжительности срока функционирования ванны в такой значительной степени за счет проведения указанных стадий способа, была удивительной и неожиданной.Thus, the method corresponding to the present invention, carried out with the removal of the bath from the process, removes soluble iron in the bath (from the ferrous metal substrate), which can be converted into insoluble rust, which can be deposited on the substrate and can be transferred to the subsequent process equipment, such as downstream nozzles, pumps, rinsing baths, and bathtubs intended for electrodeposition coverings. As indicated above, such cross-contamination can adversely affect the properties of subsequent deposited coatings. However, it was unexpectedly discovered that lowering the pH in the pre-treatment bath below the working pH and then adding the above-mentioned small amounts of phosphate and, at the discretion of the oxidizing agent, can essentially remove the iron contained in the bath, thereby preventing the formation of insoluble rust in the pre-treatment bath, not while preventing the formation of the required quality of a film of a metal of Group IIIB and / or IVB after raising the pH to working levels so that the bath can function for not how many months, possibly for an indefinitely long period of time, without replacement. The discovered possibility of increasing the duration of the bath's functioning to such a large extent due to the carrying out of the indicated stages of the method was surprising and unexpected.

После контактирования с раствором для предварительной обработки подложка может быть промыта водой и высушена.After contacting with the pretreatment solution, the substrate may be washed with water and dried.

В определенных воплощениях способа, соответствующего настоящему изобретению, после контактирования подложки с композицией для предварительной обработки, она затем контактирует с композицией покрытия, содержащей пленкообразующую смолу. Любой подходящий способ может быть использован для обеспечения контакта подложки с такой композицией покрытия, включая, например, нанесение кистью, окунание, нанесение покрытия обливом, напыление и тому подобный способ. Однако в определенных воплощениях, описанных более подробно ниже, такое контактирование включает стадию нанесения покрытия электроосаждением, на которой электроосаждаемая композиция осаждается на металлическую подложку посредством электроосаждения.In certain embodiments of the method of the present invention, after the substrate is contacted with the pretreatment composition, it is then contacted with a coating composition containing a film-forming resin. Any suitable method can be used to make the substrate contact with such a coating composition, including, for example, brushing, dipping, spray coating, spraying, and the like. However, in certain embodiments described in more detail below, such contacting involves the step of electrodepositing, wherein the electrodepositing composition is deposited on a metal substrate by electrodeposition.

Используемый здесь термин «пленкообразующая смола» относится к смолам, которые могут образовать самоподдерживающуюся непрерывную пленку по меньшей мере на горизонтальной поверхности подложки после удаления любых разбавителей или носителей, присутствующих в композиции, или после отверждения при окружающей или повышенной температуре. Обычные пленкообразующие смолы, которые могут быть использованы, включают, без ограничения, такие, которые обычно используются в композициях для покрытия комплектующих частей (OEM) автомобилей, композициях для ремонтных работ для автомобилей, композициях для промышленного покрытия, в композициях архитектурных покрытий, композициях для покрытия рулонного проката, композициях для аэрокосмического покрытия, наряду с другими.As used herein, the term “film-forming resin” refers to resins that can form a self-supporting continuous film on at least the horizontal surface of the substrate after removing any diluents or carriers present in the composition, or after curing at ambient or elevated temperature. Conventional film-forming resins that can be used include, without limitation, those commonly used in automotive component coating (OEM) compositions, automotive repair compositions, industrial coating compositions, architectural coating compositions, coating compositions rolled products, aerospace coating compositions, among others.

В определенных воплощениях композиция покрытия содержит термоотверждаемую пленкообразующую смолу. Используемый здесь термин «термоотверждаемая» относится к смолам, которые подвергаются необратимому «отверждению» при затвердевании или сшивке, при которых полимерные цепи полимерных компонентов соединяются вместе ковалентными связями. Это свойство обычно связано с реакцией сшивки компонентов композиции, часто инициированной подводом теплоты или излучением. Реакции отверждения или сшивки могут быть проведены в условиях окружающей среды. После отверждения или сшивки термоотвердаемая смола не будет плавиться при подводе теплоты и будет нерастворимой в растворителях. В других воплощениях композиция покрытия содержит термопластичную пленкообразующую смолу. Используемый здесь термин «термопластичная» относится к смолам, включающим полимерные компоненты, которые не соединены ковалентными связями и в силу этого при нагревании могут становиться жидкотекучими и являются растворимыми в растворителях.In certain embodiments, the coating composition comprises a thermoset film-forming resin. The term “thermoset” as used herein refers to resins that undergo irreversible “cure” upon hardening or crosslinking, in which the polymer chains of the polymer components are joined together by covalent bonds. This property is usually associated with the crosslinking reaction of the components of the composition, often initiated by heat or radiation. Curing or crosslinking reactions can be carried out under ambient conditions. After curing or crosslinking, the thermosetting resin will not melt when heat is applied and will be insoluble in solvents. In other embodiments, the coating composition comprises a thermoplastic film-forming resin. As used herein, the term “thermoplastic” refers to resins comprising polymer components that are not covalently bonded and therefore, when heated, can become fluid and soluble in solvents.

Как отмечено выше, в определенных воплощениях подложка контактирует с композицией покрытия, содержащей пленкообразующую смолу, на стадии нанесения покрытия электроосаждением, на которой электроосаждаемую композицию осаждают на металлическую подложку путем электроосаждения. В процессе электроосаждения обрабатываемая металлическую подложку, служащую электродом, и электропроводящий противоэлектрод размещают в контакте с ионной электроосаждаемой композицией. При прохождении электрического тока между указанным электродом и противоэлектродом при их нахождении в контакте с электроосаждаемой композицией, плотно прилегающая пленка электроосаждаемой композиции будет по существу непрерывно осаждаться на металлической подложке.As noted above, in certain embodiments, the substrate is in contact with a coating composition comprising a film-forming resin, in an electrodeposition coating step, in which an electrodepositable composition is deposited onto a metal substrate by electrodeposition. During the electrodeposition process, the treated metal substrate serving as the electrode and the electrically conductive counter electrode are placed in contact with the ionic electrodepositable composition. With the passage of electric current between the specified electrode and the counter electrode when they are in contact with the electrodepositable composition, a tight-fitting film of the electrodepositable composition will be substantially continuously deposited on the metal substrate.

Нанесение покрытия методом электроосаждения обычно осуществляют при постоянном напряжении в интервале от 1 вольта до нескольких тысяч вольт, обычно от 50 до 500 вольт. Плотность тока обычно находится в интервале от 1,0 до 15 ампер на квадратный фут (от 10 до 161,5 ампер на квадратный метр) и имеет тенденцию к быстрому уменьшению в ходе процесса электроосаждения, что указывает на образование непрерывной самоизолирующей пленки.Electroplating is usually carried out at a constant voltage in the range from 1 volt to several thousand volts, usually from 50 to 500 volts. The current density is usually in the range of 1.0 to 15 amperes per square foot (10 to 161.5 amperes per square meter) and tends to decrease rapidly during the electrodeposition process, which indicates the formation of a continuous self-insulating film.

Электроосаждаемая композиция, используемая в определенных воплощениях настоящего изобретения, во многих случаях содержит смолистую фазу, диспергированную в водной среде, при этом указанная смолистая фаза содержит: (а) ионную электроосаждаемую смолу, содержащую группы с активным водородом, (b) отвергающий агент, содержащий функциональные группы, реагирующие с группами из (а), содержащими активный водородThe electrodepositable composition used in certain embodiments of the present invention in many cases contains a resinous phase dispersed in an aqueous medium, wherein said resinous phase contains: (a) an ionic electrodepositable resin containing active hydrogen groups, (b) a functional rejecting agent groups reactive with groups from (a) containing active hydrogen

В определенных воплощениях электроосаждаемые композиции, используемые в определенных воплощениях настоящего изобретения, содержат, в качестве основного пленкообразующего полимера, содержащую активный водород, ионную, зачастую катионную, электроосаждаемую смолу. Широкое разнообразие электроосаждаемых пленкообразующих смол известно и может быть использовано в настоящем изобретении, при условии, что указанные полимеры являются «диспергируемыми в воде», т.е. выполненными с возможностью быть растворенными, диспергированными или эмульгированными в воде. Полимер, диспергируемый в воде, является ионным по своей природе, т.е. этот полимер будет содержать анионные функциональные группы для придания отрицательного заряда или, что часто предпочтительно, катионные функциональные группы для придания положительного заряда.In certain embodiments, electrodepositable compositions used in certain embodiments of the present invention comprise, as a base film-forming polymer, an active hydrogen containing ionic, often cationic, electrodepositable resin. A wide variety of electrodepositable film-forming resins are known and can be used in the present invention, provided that these polymers are "water dispersible", i.e. made with the ability to be dissolved, dispersed or emulsified in water. A water dispersible polymer is ionic in nature, i.e. this polymer will contain anionic functional groups to impart a negative charge or, which is often preferred, cationic functional groups to impart a positive charge.

Примерами пленкообразующих смол, подходящих для использования в анионных электроосаждаемых композициях, являются солюбилизированные в основании полимеры, содержащие карбоксильную кислоту, такие как продукт реакции или аддукт быстровысыхающего масла или быстровысыхающий эфир сложной жирной кислоты с двухосновной карбоновой кислотой или ангидридом; и продукт реакции сложного эфира жирной кислоты, ненасыщенной кислоты или ангидрида и любых дополнительных ненасыщенных модифицирующих веществ, которые дополнительно прореагировали с многоатомным спиртом. Кроме того, подходящими являются по меньшей мере частично нейтрализованные интерполимеры гидроксиалкилэфиров ненасыщенных карбоновых кислот, ненасыщенной карбоновой кислоты и по меньшей мере одного другого этиленненасыщенного мономера. Еще одна подходящая электроосаждаемая пленкообразующая смола содержит алкид-аминопластовое связующее, т.е. связующее, содержащее алкидную смолу и амин-альдегидную смолу. Еще одна композиция анионной электроосаждаемой смолы содержит смесь эфиров смолистого многоатомного спирта, как это описано в патентном документе US 3749657, от колонки 9, строки 1-75, до колонки 10, строки 1-13 (цитируемая часть указанного документа включена в данное описание в качестве ссылки). Могут быть также использованы другие полимеры с кислыми функциональными группами, такие как фосфатированный полиэпоксид или фосфатированные полиакрилаты, которые известны специалистам в данной области техники.Examples of film-forming resins suitable for use in anionic electrodepositable compositions are base solubilized polymers containing carboxylic acid, such as a reaction product or an adduct of quick-drying oil or a quick-drying ester of a complex fatty acid with dibasic carboxylic acid or anhydride; and a reaction product of an ester of a fatty acid, an unsaturated acid or anhydride, and any further unsaturated modifying substances that have further reacted with a polyhydric alcohol. In addition, at least partially neutralized interpolymers of hydroxyalkyl ethers of unsaturated carboxylic acids, unsaturated carboxylic acid and at least one other ethylenically unsaturated monomer are suitable. Another suitable electrodepositable film-forming resin comprises an alkyd-aminoplast binder, i.e. a binder containing an alkyd resin and an amine aldehyde resin. Another composition of anionic electrodepositable resin contains a mixture of esters of resinous polyhydric alcohol, as described in patent document US 3749657, from column 9, lines 1-75, to column 10, lines 1-13 (a cited part of this document is included in this description as links). Other polymers with acidic functional groups, such as phosphated polyepoxide or phosphated polyacrylates, which are known to those skilled in the art, may also be used.

Как отмечено выше, часто желательно, чтобы ионная электроосаждаемая смола (а), содержащая активный водород, была катионной и способной к осаждению на катод. Примеры таких катионных пленкообразующих смол включают смолы, содержащие группы соли амина, такие как солюбилизированные в кислоте продукты реакции полиэпоксидов и первичных или вторичных аминов, описанные в патентных документах US 3663389; US 3984299; US 3947338 и US 3947339. Часто эти смолы, содержащие группы соли амина, используют в комбинации с агентом отверждения, содержащим блокированный изоцианат. Изоцианат может быть блокированным полностью, как описано в патентном документе US 3984299, или же изоцианат может быть блокирован частично и может реагировать с основной цепью смолы, как это описано в документе US 3947338. Кроме того, в качестве пленкообразующей смолы могут быть использованы однокомпонентные композиции, описанные в документах US 4134866 и DE-OS 2707405. Помимо аминоэпоксидных продуктов реакции, пленкообразующие смолы могут быть выбраны из катионных акриловых смол, таких как описанные в патентных документах US 3455806 и US 3928157.As noted above, it is often desirable that the ionic electrodepositable resin (a) containing active hydrogen is cationic and capable of being deposited onto the cathode. Examples of such cationic film-forming resins include resins containing amine salt groups, such as the acid-solubilized reaction products of polyepoxides and primary or secondary amines described in US Pat. No. 3,663,389; US 3984299; US 3947338 and US 3947339. Often these resins containing amine salt groups are used in combination with a curing agent containing blocked isocyanate. The isocyanate can be completely blocked, as described in US Pat. No. 3,984,299, or the isocyanate can be partially blocked and can react with the main chain of the resin, as described in US Pat. No. 3,947,338. In addition, single-component compositions can be used as the film-forming resin. described in documents US 4134866 and DE-OS 2707405. In addition to the amino-epoxy reaction products, film-forming resins can be selected from cationic acrylic resins, such as described in patent documents US 3455806 and US 3928157.

Помимо смол, содержащих группу аминовой соли, могут быть также использованы смолы, содержащие группу четвертичной аммониевой соли, например, из числа образованных в результате реакции органического полиэпоксида с солью третичного амина, как это описано в патентных документах US 3962165, US 3975346 и US 4001101. Примерами других катионных смол являются смолы, содержащие группу соли третичного сульфония, и смолы, содержащие группу соли четвертичного фосфония, такие как описаны в документах US 3793278 и US 3984922, соответственно. Кроме того, могут быть использованы пленкообразующие смолы, которые отверждаются посредством переэтерификации, описанные, например, в заявке на европейский патент №12463. Помимо этого, могут быть использованы катионные композиции, приготовленные из оснований Манниха, таких как описаны в патентном документе US 4134932.In addition to resins containing an amine salt group, resins containing a quaternary ammonium salt group can also be used, for example, from those formed by the reaction of an organic polyepoxide with a tertiary amine salt, as described in patent documents US 3962165, US 3975346 and US 4001101. Examples of other cationic resins are resins containing a tertiary sulfonium salt group and resins containing a quaternary phosphonium salt group, such as those described in US Pat. No. 3,793,278 and US Pat. No. 3,984,922, respectively. In addition, film-forming resins that can be cured by transesterification, as described, for example, in European Patent Application No. 12463, can be used. In addition, cationic compositions prepared from Mannich bases, such as those described in US Pat. No. 4,134,932, can be used.

В определенных воплощениях смолы, присутствующие в электроосаждаемых композициях, представляют собой положительно заряженные смолы, которые содержат группы первичных и/или вторичных аминов, такие как описаны в патентных документах US 3663389; US 3947339 и US 4116900. В документе US 3947339 поликетиминовое производное полиамина, такого как диэтилентриамин или триэтилентетраамин, реагирует с полиэпоксидом. Когда продукт реакции нейтрализуется кислотой и диспергируется в воде, образуются группы свободного первичного амина. Кроме того, эквивалентные продукты образуются при химическом реагировании полиэпоксида с избытком полиаминов, таких как диэтилентриамин или триэтилентетраамин, и избыток полиаминов отпаривается под вакуумом от реакционной смеси, как это описано в патентных документах US 3663389 и US 4116900.In certain embodiments, the resins present in the electrodepositable compositions are positively charged resins that contain groups of primary and / or secondary amines, such as those described in US Pat. No. 3,663,389; US 3947339 and US 4116900. In the document US 3947339 polyketimine derivative of a polyamine, such as diethylene triamine or triethylenetetraamine, reacts with polyepoxide. When the reaction product is neutralized with acid and dispersed in water, free primary amine groups are formed. In addition, equivalent products are formed by chemically reacting the polyepoxide with an excess of polyamines, such as diethylene triamine or triethylenetetraamine, and an excess of polyamines is evaporated under vacuum from the reaction mixture, as described in patent documents US 3663389 and US 4116900.

В определенных воплощениях ионная электроосаждаемая смола, содержащая активный водород, присутствует в композиции в количестве от 1 до 60 мас. %, например, от 5 до 25 мас. %, исходя из массы ванны для нанесения покрытия электроосаждением.In certain embodiments, an ionic electrodepositable resin containing active hydrogen is present in the composition in an amount of from 1 to 60 wt. %, for example, from 5 to 25 wt. % based on the weight of the plating bath.

Как было отмечено, смолистая фаза электроосаждаемой композиции часто дополнительно содержит отверждающий агент, способный реагировать с группами активного водорода ионной электроосаждаемой смолы. Например, отверждающие агенты, содержащие как блокированный органический полиизоцианит, так и аминопласт, являются подходящими для использования в настоящем изобретении, хотя блокированные изоцианиты во многих случаях предпочтительны для катодного электроосаждения.As noted, the resinous phase of the electrodepositable composition often further comprises a curing agent capable of reacting with active hydrogen groups of the ionic electrodepositable resin. For example, curing agents containing both a blocked organic polyisocyanite and an aminoplast are suitable for use in the present invention, although blocked isocyanites are in many cases preferred for cathodic electrodeposition.

Аминопласты, которые часто являются предпочтительными отверждающими агентами для анионного электроосаждения, представляют собой продукты конденсации аминов или амидов с альдегидами. Примерами подходящих аминов или амидов являются меламин, бензогуанамин, мочевина и подобные химические соединения. Обычно используемым альдегидом является формальдегид, хотя продукты могут быть получены из других альдегидов, таких как ацетальдегид и фурфураль. Продукты конденсации содержат метилольные группы или подобные алкилольные группы, в зависимости от конкретного используемого альдегида. Во многих случаях эти метилольные группы этерифицированы посредством реакции со спиртом, таким как одноатомный спирт, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, например, метанол, этанол, изопропанол и н-бутанол. Аминопласты продаются на рынке компанией American Cyanamid Со. под торговым наименованием CYMEL и компанией Monsanto Chemical Со. под торговым наименованием RESIMENE.Aminoplasts, which are often preferred curing agents for anionic electrodeposition, are the condensation products of amines or amides with aldehydes. Examples of suitable amines or amides are melamine, benzoguanamine, urea, and the like. A commonly used aldehyde is formaldehyde, although products can be obtained from other aldehydes such as acetaldehyde and furfural. The condensation products contain methylol groups or similar alkylol groups, depending on the particular aldehyde used. In many cases, these methylol groups are esterified by reaction with an alcohol, such as a monohydric alcohol containing from 1 to 4 carbon atoms, for example, methanol, ethanol, isopropanol and n-butanol. Aminos are marketed by American Cyanamid Co. under the trade name CYMEL and Monsanto Chemical Co. under the trade name RESIMENE.

Отверждающие агенты, содержащие аминопласт, часто используют вместе с анионной электроосаждаемой смолой, содержащей активный водород, в количествах в интервале от 5 мас. % до 60 мас. %, в частности, от 20 мас. % до 40 мас. %, исходя из общей массы твердой фазы смолы в электроосаждаемой композиции.Amino-plastic-containing curing agents are often used together with an anionic electrodepositable resin containing active hydrogen in amounts ranging from 5 wt. % up to 60 wt. %, in particular, from 20 wt. % up to 40 wt. %, based on the total mass of the solid phase of the resin in the electrodepositable composition.

Как отмечено выше, в композициях для катодного электроосаждения в качестве агента отверждения часто используют блокированные органические полиизоцианаты. Полиизоцианаты могут быть полностью блокированными, как описано в патентном документе US 3984299, от колонки 1, строки 1-68, колонка 2 и колонка 3, строки 1-15, или частично блокированы и реагируют с основной цепью полимера, как описано в документе US 3947338, колонка 2, строки 65-68, колонка 3 и колонка 4, строки 1-30 (цитируемые части указанных документов включены в настоящее описание посредством ссылки). Термин «блокированный» означает, что группы изоцианатов прореагировали с соединением так, что полученная блокированная группа изоцианата является устойчивой к активным водородам при окружающей температуре, но реагирует с активными водородами в пленкообразующем полимере при повышенных температурах, обычно в интервале от 90°С до 200°С.As noted above, in cathodic electrodeposition compositions, blocked organic polyisocyanates are often used as a curing agent. Polyisocyanates can be completely blocked, as described in US Pat. No. 3,982,299, from column 1, lines 1-68, column 2 and column 3, lines 1-15, or partially blocked and react with the polymer backbone as described in US 3947338 , column 2, lines 65-68, column 3 and column 4, lines 1-30 (cited portions of these documents are incorporated herein by reference). The term “blocked” means that the isocyanate groups reacted with the compound so that the resulting blocked isocyanate group is resistant to active hydrogens at ambient temperature, but reacts with active hydrogens in a film-forming polymer at elevated temperatures, usually in the range of 90 ° C. to 200 ° FROM.

Подходящие полиизоцианаты включают ароматические и алифатические полиизоцианаты, включающие циклоалифатические полиизоцианаты, и характерные примеры включают дифенилметан-4,4'-диизоцианат (MDI), 2,4- или 2,6-толуолдиизоцианат (TDI), включая их смеси, п-фенилендиизоцианат, тетраметилен- и гексаметилендиизоцианаты, дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат, изофорондиизоцианат, смеси фенилметан-4,4'-диизоцианата и полиметиленполифенилизоцианата. Могут быть использованы высшие полиизоцианаты, такие как триизоцианаты. Один пример может включать трифенилметан-4,4',4ʺ-триизоцианат. Кроме того, могут быть использованы форполимеры изоцианатов с многоатомными спиртами, такими как неопентилгликоль и триметилолпропан и с полимерными многоатомными спиртами, такими как диолы и триолы поликапролактона (эквивалентное отношение NCO/OH составляет более 1).Suitable polyisocyanates include aromatic and aliphatic polyisocyanates, including cycloaliphatic polyisocyanates, and representative examples include diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 2,4- or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), including mixtures thereof, p-phenylenediisocyanate, tetramethylene and hexamethylene diisocyanates, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, isophorone diisocyanate, a mixture of phenylmethane-4,4'-diisocyanate and polymethylene polyphenyl isocyanate. Higher polyisocyanates, such as triisocyanates, may be used. One example may include triphenylmethane-4,4 ', 4ʺ-triisocyanate. In addition, isocyanate prepolymers with polyhydric alcohols such as neopentyl glycol and trimethylolpropane and with polymeric polyhydric alcohols such as polycaprolactone diols and triols (equivalent NCO / OH ratio of more than 1) can be used.

Полиизоцианатные отверждающие агенты обычно используются вместе с катионной электроосаждаемой смолой, содержащей активный водород, в количествах в интервале от 5 мас. % до 60 мас. %, в частности, от 20 мас. % до 50 мас. %, исходя из общей массы твердой фазы смолы в электроосаждаемой композиции.Polyisocyanate curing agents are usually used together with a cationic electrodepositable resin containing active hydrogen, in amounts ranging from 5 wt. % up to 60 wt. %, in particular, from 20 wt. % up to 50 wt. %, based on the total mass of the solid phase of the resin in the electrodepositable composition.

В определенных воплощениях композиции для покрытия, содержащие пленкообразующую смолу, дополнительно содержат иттрий. В определенных воплощениях иттрий присутствует в таких композициях в количестве от 10 до 10000 ч/млн, например, не более 5000 ч/млн и, в некоторых случаях, не более 1000 ч/млн общего количества иттрия (измеренного как элементарный иттрий).In certain embodiments, coating compositions comprising a film-forming resin further comprise yttrium. In certain embodiments, yttrium is present in such compositions in an amount of from 10 to 10,000 ppm, for example, not more than 5,000 ppm and, in some cases, not more than 1,000 ppm of the total amount of yttrium (measured as elemental yttrium).

В качестве источника иттрия могут быть использованы как растворимые, так и не растворимые соединения иттрия. Примерами источников иттрия, подходящих для использования в композициях электроосаждаемых покрытий, не содержащих свинец, являются растворимые органические и неорганические соли иттрия, например, ацетат иттрия, хлорид иттрия, формат иттрия, карбонат иттрия, сульфамат иттрия, лактат иттрия и нитрат иттрия. Если в ванну для электроосаждения иттрий добавляется в виде водного раствора, то предпочтительным источником иттрия является нитрат иттрия, т.е. легкодоступное соединение иттрия. Другими соединениями иттрия, подходящими для использования в электроосаждаемых композициях, являются органические и неорганические соединения иттрия, такие как оксид иттрия, бромид иттрия, гидроксид иттрия, молибдат иттрия, сульфат иттрия, силикат иттрия и оксалат иттрия. Могут быть также использованы иттрийорганические комплексы и металлический иттрий. Если существует необходимость введения иттрия в ванну для электроосаждения в качестве компонента в композиции пигментной пасты, предпочтительным источником иттрия часто служит оксид иттрия.As a source of yttrium, both soluble and insoluble yttrium compounds can be used. Examples of yttrium sources suitable for use in lead-free electrodepositable coatings are soluble organic and inorganic yttrium salts, for example, yttrium acetate, yttrium chloride, yttrium format, yttrium carbonate, yttrium sulfamate, yttrium lactate and yttrium nitrate. If yttrium is added as an aqueous solution to the electrodeposition bath, then yttrium nitrate is the preferred source of yttrium, i.e. readily available yttrium compound. Other yttrium compounds suitable for use in electrodepositable compositions are organic and inorganic yttrium compounds such as yttrium oxide, yttrium bromide, yttrium hydroxide, yttrium molybdate, yttrium sulfate, yttrium silicate and yttrium oxalate. Organo-yttrium complexes and metallic yttrium may also be used. If there is a need to introduce yttrium into the electrodeposition bath as a component in the pigment paste composition, yttrium oxide is often the preferred source of yttrium.

Описанные здесь электроосаждаемые композиции находятся в форме водной дисперсии. Термин «дисперсия», как считается, означает двухфазную прозрачную, просвечивающую или непрозрачную смолистую систему, в которой смола находится в дисперсной фазе, а вода находится в дисперсионной непрерывной фазе. Средний размер частиц смолистой фазы составляет, в общем, менее чем 1,0 и, обычно, менее чем 0,5 мкм, часто - менее чем 0,15 мкм.The electrodepositable compositions described herein are in the form of an aqueous dispersion. The term “dispersion” is believed to mean a two-phase transparent, translucent, or opaque resinous system in which the resin is in the dispersed phase and the water is in the continuous dispersion phase. The average particle size of the resinous phase is generally less than 1.0 and usually less than 0.5 microns, often less than 0.15 microns.

Концентрация смолистой фазы в водной среде составляет часто по меньшей мере 1 мас. %, например от 2 до 60 мас. % по отношению к общей массе водной дисперсии. Когда такие композиции существуют в форме концентратов смол, они, в общем, имеют содержание твердых частиц смолы от 20 до 60 мас. % по отношению к массе водной дисперсии.The concentration of the resinous phase in the aqueous medium is often at least 1 wt. %, for example from 2 to 60 wt. % relative to the total weight of the aqueous dispersion. When such compositions exist in the form of resin concentrates, they generally have a resin solids content of from 20 to 60 wt. % relative to the weight of the aqueous dispersion.

Описанные здесь электроосаждаемые композиции обычно подают в виде двух компонентов: (1) сырье чистой смолы, которое обычно содержат электроосаждаемую ионную смолу, содержащую активный водород, т.е. основной пленкообразующий полимер, отверждающий агент и любые дополнительные диспергируемые в воде неокрашенные компоненты; и (2) пигментная паста, которая обычно содержит одно или более окрашивающих веществ (указаны ниже), диспергируемую в воде измельченную смолу, которая может быть такой же или может отличаться от основного пленкообразующего полимера, и, по усмотрению, содержит добавки, такие как смачивающие или диспергирующие вспомогательные вещества.The electrodepositable compositions described herein are typically supplied in the form of two components: (1) a pure resin feedstock that typically contains an electrodepositable ionic resin containing active hydrogen, i.e. a base film-forming polymer, a curing agent and any additional water-dispersible unpainted components; and (2) a pigment paste, which usually contains one or more coloring agents (listed below), a water-dispersible pulverized resin, which may be the same or may differ from the main film-forming polymer, and optionally contains additives such as wetting agents or dispersing excipients.

В определенных воплощениях двухкомпонентная элекроосаждаемая композиция воплощена в виде ванны для электроосаждения, как это хорошо известно специалистам в данной области техники, в которой компоненты (1) и (2) ванны диспергированы в водной среде, содержащей воду и, как правило, коалесцирующие растворители. Преимущество способов, соответствующих настоящему изобретению, как отмечено выше, заключается в том, что они могут предотвратить загрязнение таких ванн ржавчиной, даже при отсутствии фильтрационного оборудования.In certain embodiments, the two-component electrodepositable composition is embodied as an electrodeposition bath, as is well known to those skilled in the art in which the components (1) and (2) of the bath are dispersed in an aqueous medium containing water and, as a rule, coalescing solvents. An advantage of the methods of the present invention, as noted above, is that they can prevent rust in such bathtubs, even in the absence of filtration equipment.

Как указано выше, помимо воды, водная среда может содержать коалесцирующий растворитель. Подходящие коалесцирующие растворители включают, например, углеводороды, спирты, сложные эфиры, простые эфиры и кетоны. Предпочтительными коалесцирующими растворителями во многих случаях являются спирты, полиолы и кетоны. Характерные коалесцирующие растворители включают изопропанол, бутанол, 2-этилгексанол, изофорон, 2-метоксипентанон, этилен- и пропиленгликоли и моноэтиловые, монобутиловые и моногексиловые простые эфиры этиленгликоля. Количество коалесцирующего растворителя составляет, в общем, от 0,01 до 25%, например, от 0,05 до 5 мас. % по отношению к общей массе водной среды.As indicated above, in addition to water, the aqueous medium may contain a coalescing solvent. Suitable coalescing solvents include, for example, hydrocarbons, alcohols, esters, ethers and ketones. Preferred coalescing solvents in many cases are alcohols, polyols and ketones. Representative coalescing solvents include isopropanol, butanol, 2-ethylhexanol, isophorone, 2-methoxypentanone, ethylene and propylene glycols and monoethyl, monobutyl and monohexyl ethers of ethylene glycol. The amount of coalescing solvent is, in general, from 0.01 to 25%, for example, from 0.05 to 5 wt. % in relation to the total mass of the aquatic environment.

Кроме того, в композицию покрытия, содержащую пленкообразующую смолу, может быть включено окрашивающее вещество и, если желательно, различные добавки, такие как поверхностно-активные вещества, смачивающие агенты или катализатор. Используемый здесь термин «окрашивающее вещество» означает любое вещество, которое придает композиции окраску и/или другую непрозрачность, и/или другой визуальный эффект. Окрашивающее вещество может быть добавлено к покрытию в любой подходящей форме, такой как дискретные частицы, дисперсии, растворы и/или хлопья. Можно использовать единственное окрашивающее вещество или смесь двух или более окрашивающих веществ.In addition, a coloring agent and, if desired, various additives such as surfactants, wetting agents, or a catalyst may be included in the coating composition containing the film-forming resin. As used herein, the term “colorant” means any substance that gives the composition a color and / or other opacity and / or other visual effect. The coloring agent may be added to the coating in any suitable form, such as discrete particles, dispersions, solutions and / or flakes. A single coloring material or a mixture of two or more coloring materials may be used.

Примеры окрашивающих веществ включают пигменты, красители и оттеночные вещества, такие как используются в промышленности красителей и/или внесены в список Ассоциации Производителей Сухих Красок (Dry Color Manifacturers Association, DCMA), а также композиции для создания специальных эффектов. Окрашивающее вещество может представлять собой, например, тонко измельченный порошок твердого материала, который является нерастворимым, но смачиваемым в условиях использования. Окрашивающее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или неагломерированным. Окрашивающие вещества могут быть введены при помощи диспергирующих носителей, таких как акриловый диспергирующий носитель, использование которых известно специалистам в данной области.Examples of coloring agents include pigments, dyes, and tinting agents, such as those used in the dye industry and / or listed on the Dry Color Manifacturers Association (DCMA), as well as compositions for creating special effects. The colorant may, for example, be a finely divided powder of a solid material that is insoluble but wettable under conditions of use. The colorant may be organic or inorganic and may be agglomerated or non-agglomerated. Coloring agents can be introduced using dispersant carriers, such as acrylic dispersant carrier, the use of which is known to specialists in this field.

Примеры пигментов и/или пигментных композиций включают, но не в качестве ограничения изобретения, карбазол-диоксазиновый сырой пигмент, азо-, моноазо-, дисазо-, нафтол AS, пигменты солевого типа (лаки), бензимидазолоновые, конденсированные, металлокомплексные, изоиндолиноновые, изоиндолиновые и полициклические фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые, периноновые, дикетопирролопиррольные, тиоиндигоидные, антрахиноновые, индатроновые, антрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые и хинофталоновые пигменты, дикетопирролопирроловый красный («DPPBO red»), диоксид титана, газовую сажу и их смеси. Термины «пигмент» и «окрашенный наполнитель» могут быть использованы взаимозаменяемо.Examples of pigments and / or pigment compositions include, but are not limited to, carbazole-dioxazine crude pigment, azo-, monoazo-, disazo-, naphthol AS, salt-type pigments (varnishes), benzimidazolone, condensed, metal complexes, isoindolinone, isoindoline and polycyclic phthalocyanine, quinacridone, perylene, perinone, diketopyrrolopyrrole, thioindigooid, anthraquinone, indatronic, anthrapyrimidine, flavantrone, pyrantron, anthantrone, dioxazine, triarylcarbonium quintile and quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole red (“DPPBO red”), titanium dioxide, carbon black and mixtures thereof. The terms “pigment” and “colored filler” may be used interchangeably.

Примеры красителей включают, но не в качестве ограничения, те, которые представляют собой красители на водной основе или на основе растворителя, например, фтало зеленый или синий, оксид железа, ванадат висмута, антрахинон, перилен, алюминий и хинакридон.Examples of dyes include, but are not limited to, those which are water based or solvent based, for example phthalo green or blue, iron oxide, bismuth vanadate, anthraquinone, perylene, aluminum, and quinacridone.

Примеры оттеночных средств включают, но не в качестве ограничения, пигменты, диспергированные в носителях на водной основе или смешивающихся с водой носителях, такие как AQUA-CHEM 896, поставляемый на рынок компанией Degussa, Inc., а также CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, поставляемые на рынок компанией Accurate Dispersions division of Eastman Chemical, Inc..Examples of tinting agents include, but are not limited to, pigments dispersed in water-based carriers or water-miscible carriers, such as AQUA-CHEM 896, marketed by Degussa, Inc., as well as CHARISMA COLORANTS and MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, marketed by Accurate Dispersions division of Eastman Chemical, Inc ..

Как отмечено выше, окрашивающее вещество может находиться в виде дисперсии, включая, но не в качестве ограничения, дисперсии наночастиц. Дисперсии наночастиц могут содержать одно или более из сильнодиспергированных окрашивающих веществ в виде наночастиц и/или частиц окрашивающего вещества, которые придают желаемую видимую окраску и/или непрозрачность, и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут содержать окрашивающие вещества, такие как пигменты или красители с размером частиц менее 150 нм, например, менее 70 нм или менее 30 нм. Наночастицы могут быть получены измельчением готовых органических или неорганических пигментов с помощью среды измельчения, имеющей размер частиц менее 0,5 мм. Примеры дисперсий наночастиц и способов их изготовления приведены в патентном документе US 6875800, который включен в настоящее описание посредством ссылки. Дисперсии наночастиц могут быть также получены кристаллизацией, осаждением, газофазной конденсацией и химическим истиранием (attrition) (т.е. частичным растворением). Чтобы минимизировать повторную агломерацию наночастиц в пределах покрытия, может быть использована дисперсия покрытых смолой наночастиц. Термин «дисперсия покрытых смолой наночастиц», как он используется здесь, относится к непрерывной фазе, в которой диспергированы дискретные «композитные микрочастицы», которые содержат наночастицу и смолистое покрытие на наночастице. Примеры дисперсий, покрытых смолой наночастиц и способов их получения, приведены в патентных документах: заявка на патент США 2005-0287348 А1 (дата подачи - 24.06.2004), предварительная заявка США 60/482167 (дата подачи - 24.07.2003) и заявка на патент США №11/337062 (дата подачи - 20.01.2006), которые также включены в настоящее описание посредством ссылок.As noted above, the colorant may be in the form of a dispersion, including, but not limited to, a dispersion of nanoparticles. Nanoparticle dispersions may contain one or more highly dispersed coloring agents in the form of nanoparticles and / or coloring agent particles that impart the desired visible color and / or opacity and / or visual effect. Nanoparticle dispersions may contain coloring agents, such as pigments or dyes, with a particle size of less than 150 nm, for example, less than 70 nm or less than 30 nm. Nanoparticles can be obtained by grinding finished organic or inorganic pigments using a grinding medium having a particle size of less than 0.5 mm. Examples of dispersions of nanoparticles and methods for their manufacture are given in patent document US 6875800, which is incorporated into this description by reference. Dispersions of nanoparticles can also be obtained by crystallization, precipitation, gas phase condensation, and chemical attrition (i.e., partial dissolution). To minimize re-agglomeration of nanoparticles within the coating, a dispersion of resin coated nanoparticles can be used. The term “resin coated nanoparticle dispersion” as used herein refers to a continuous phase in which discrete “composite microparticles” are dispersed that contain a nanoparticle and a resinous coating on the nanoparticle. Examples of dispersions coated with resin nanoparticles and methods for their preparation are given in patent documents: application for US patent 2005-0287348 A1 (filing date - 06/24/2004), provisional application US 60/482167 (filing date - 07/24/2003) and application for US patent No. 11/337062 (filing date - 01/20/2006), which are also incorporated into this description by reference.

Примеры композиций со специальными эффектами, которые могут быть использованы, включают пигменты и/или композиции, которые производят один или более эффектов внешнего вида, таких как отражательная способность, перламутровый эффект, металлический блеск, фосфоресценция, флуоресценция, фотохромия, фоточувствительность, термохромия, гониохромия и/или изменение окраски. Композиции с дополнительными специальными эффектами могут обеспечивать другие заметные свойства, такие как непрозрачность или текстура. В определенных вариантах воплощения композиции со специальными эффектами могут производить изменение окраски, так что окраска покрытия изменяется при рассмотрении покрытия под различными углами. Примеры композиций с цветовыми эффектами приведены в документе US 6894086, включенном в настоящее описание посредством ссылки. Композиции с дополнительными цветовыми эффектами могут включать прозрачную слюду и/или синтетическую слюду с покрытием, оксид кремния с покрытием, оксид алюминия с покрытием, прозрачный жидкокристаллический пигмент, жидкокристаллическое покрытие и/или любую композицию, в которой хроматографическая интерференция является следствием разницы показателей преломления в пределах материала, а не следствием разницы показателей преломления между поверхностью материала и воздухом.Examples of compositions with special effects that can be used include pigments and / or compositions that produce one or more appearance effects, such as reflectivity, pearlescent effect, metallic luster, phosphorescence, fluorescence, photochromia, photosensitivity, thermochromia, goniochrome and / or discoloration. Compositions with additional special effects may provide other notable properties, such as opacity or texture. In certain embodiments, compositions with special effects can produce a color change, so that the color of the coating changes when viewing the coating from different angles. Examples of compositions with color effects are given in US Pat. No. 6,894,086, incorporated herein by reference. Compositions with additional color effects may include transparent mica and / or synthetic coated mica, coated silica, coated alumina, transparent liquid crystal pigment, liquid crystal coating and / or any composition in which chromatographic interference results from differences in refractive indices within material, and not a consequence of the difference in refractive indices between the surface of the material and air.

В определенных воплощениях может быть использована фоточувствительная и/или фотохромная композиция, которая обратимо изменяет свой цвет при облучении одним или большим числом источников света. Фоточувствительные и/или фотохромные композиции могут быть активированы под действием излучения определенной длины волны. При нахождении композиции в возбужденном состоянии молекулярная структура изменяется, и измененная структура имеет новый цвет, который отличается от первоначального цвета композиции. При удалении источника излучения фоточувствительная и/или фотохромная композиция может вернуться в невозмущенное состояние, в котором исходный цвет композиции возвращается. В определенных воплощениях фоточувствительная и/или фотохромная композиция может быть бесцветной в невозбужденном состоянии и имеет определенный цвет в возбужденном состоянии. Полное изменение цвета может наблюдаться в пределах миллисекунд или нескольких минут, например, в интервале от 20 секунд до 60 секунд. Примеры фоточувствительных и/или фотохромных композиций включают фотохромные красители.In certain embodiments, a photosensitive and / or photochromic composition can be used that reversibly changes color when irradiated with one or more light sources. Photosensitive and / or photochromic compositions can be activated by radiation of a specific wavelength. When the composition is in an excited state, the molecular structure changes, and the changed structure has a new color that differs from the original color of the composition. When the radiation source is removed, the photosensitive and / or photochromic composition may return to an undisturbed state in which the original color of the composition returns. In certain embodiments, the photosensitive and / or photochromic composition may be colorless in an unexcited state and has a specific color in an excited state. A complete color change can occur within milliseconds or several minutes, for example, in the range from 20 seconds to 60 seconds. Examples of photosensitive and / or photochromic compositions include photochromic dyes.

В определенных воплощениях фоточувствительная композиция и/или фотохромная композиция могут быть присоединены и/или по меньшей мере частично связаны, например, посредством ковалентной связи, с полимером и/или полимерным материалом полимеризуемого компонента. В отличие от некоторых покрытий, в которых фоточувствительная композиция может мигрировать из покрытия и кристаллизоваться в подложку, фоточувствительная композиция и/или фотохромная композиция, присоединенная и/или по меньшей мере частично связанная с полимером и/или полимеризуемым компонентом в соответствии с определенными воплощениями настоящего изобретения, характеризуются минимальной миграцией из покрытия. Примеры фоточувствительных композиций и/или фотохромных композиций и способов их получения раскрыты в заявке на патент США №10/892919 (дата подачи - 16.07.2004), включенной в настоящее описание посредством ссылки.In certain embodiments, the photosensitive composition and / or photochromic composition may be attached and / or at least partially linked, for example, by covalent bonding, to the polymer and / or polymer material of the polymerizable component. Unlike some coatings in which the photosensitive composition can migrate from the coating and crystallize into the substrate, the photosensitive composition and / or photochromic composition, attached and / or at least partially associated with the polymer and / or polymerizable component in accordance with certain embodiments of the present invention are characterized by minimal migration from the coating. Examples of photosensitive compositions and / or photochromic compositions and methods for their preparation are disclosed in US patent application No. 10/892919 (filing date July 16, 2004), incorporated herein by reference.

Вообще, окрашивающее вещество может присутствовать в композиции покрытия в любом количестве, достаточном для создания желаемого визуального и/или цветового эффекта. Окрашивающее вещество может составлять от 3 до 40 мас. % или от 5 до 35 мас. %, исходя из общей массы композиции.In general, the colorant may be present in the coating composition in any amount sufficient to create the desired visual and / or color effect. The coloring matter may be from 3 to 40 wt. % or from 5 to 35 wt. % based on the total weight of the composition.

После осаждения покрытие в большинстве случаев нагревают для отверждения осажденной композиции. Операцию нагревания или отверждения часто осуществляют при температуре в интервале от 120 до 250°С, например, от 120 до 190°С, в течение периода времени в интервале от 10 до 60 минут. В определенных воплощениях толщина полученной пленки составляет от 10 до 50 микрон.After deposition, the coating is in most cases heated to cure the deposited composition. The heating or curing operation is often carried out at a temperature in the range from 120 to 250 ° C., for example, from 120 to 190 ° C., for a period of time in the range from 10 to 60 minutes. In certain embodiments, the thickness of the resulting film is from 10 to 50 microns.

Из приведенного выше описания понятно, что определенные воплощения настоящего изобретения относятся также к способам предотвращения загрязнения ржавчиной оборудования для нанесения покрытия, даже при отсутствии фильтрационного оборудования в технологическом процессе, в котором осуществляют нанесение покрытия на подложку из черного металла. В определенных воплощениях такие способы включают использование композиции для предварительной обработки, имеющей величину pH от 4 до 5,5 и содержащей, или, в некоторых случаях, по существу состоящей из: a) соединения металла Группы IIIB и/или IVB; b) фосфат-ионов; и c) воды. В таких воплощениях способов в соответствии с настоящим изобретением фосфат-ионы поддерживают в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве: (i) достаточном, чтобы по существу предотвращать образование нерастворимой ржавчины в ванне; и (ii) и недостаточным, чтобы препятствовать осаждению на поверхности подложки из черного металла пленки металла Группы IIIВ и/или IVB, имеющей плотность покрытия по меньшей мере 10 мг/м2. В определенных других воплощениях такие способы включают способ удаления железа из ванны предварительной обработки (с выведением ванны из технологического процесса), содержащей металл Группы IIIВ и/или Группы IVB, которая, в определенных воплощениях по существу свободна от фосфат-ионов во время работы, и в определенных других воплощениях содержит фосфат-ионы. Указанный способ с выведением ванны из технологического процесса включает стадии: (а) уменьшение величины pH ванны предварительной обработки на по меньшей мере 0,2; (b) добавление фосфат-ионов в ванну предварительной обработки со стадии (a); (c) добавление окисляющего агента в ванну предварительной обработки со стадии (b); и (d) увеличение pH ванны предварительной обработки со стадии (с) на по меньшей мере 0,2. В таких способах удаления железа из ванны предварительной обработки с выведением ванны из технологического процесса нерастворимая ржавчина может быть по существу удалена из ванны предварительной обработки. В определенных воплощениях способ с выведением ванны из технологического процесса включает стадию фильтрации ванны предварительной обработки, используя для этого фильтрационное оборудование.From the above description, it is understood that certain embodiments of the present invention also relate to methods for preventing rust contamination of coating equipment, even in the absence of filtration equipment in a process in which the coating of a ferrous metal substrate is carried out. In certain embodiments, such methods include the use of a pretreatment composition having a pH of from 4 to 5.5 and containing, or, in some cases, essentially consisting of: a) a Group IIIB and / or IVB metal compound; b) phosphate ions; and c) water. In such embodiments of the methods of the invention, the phosphate ions are maintained in a bath with a pretreatment composition in an amount of: (i) sufficient to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath; and (ii) and insufficient to prevent the deposition of a Group IIIB and / or IVB metal film having a coating density of at least 10 mg / m 2 on the surface of the ferrous metal substrate. In certain other embodiments, such methods include a method for removing iron from a pretreatment bath (removing the bath from the process) containing Group IIIB and / or Group IVB metal, which, in certain embodiments, is substantially free of phosphate ions during operation, and in certain other embodiments, contains phosphate ions. The specified method with the removal of the bath from the process includes the steps of: (a) reducing the pH of the pre-treatment bath by at least 0.2; (b) adding phosphate ions to the pretreatment bath from step (a); (c) adding an oxidizing agent to the pretreatment bath from step (b); and (d) increasing the pH of the pretreatment bath from step (c) by at least 0.2. In such methods for removing iron from a pretreatment bath, removing the bath from the process, insoluble rust can be substantially removed from the pretreatment bath. In certain embodiments, a method for removing a bath from a process includes the step of filtering the pre-treatment bath using filtration equipment.

Из приведенного выше описания также понятно, что настоящее изобретение относится, кроме того, к способам нанесения покрытия на подложку из черного металла. В определенных воплощениях такие способы включают: (a) контактирование подложки из черного металла с водной композицией для предварительной обработки, имеющей величину pH от 4 до 5,5 и содержащей, или, в некоторых случаях, по существу состоящей из: (i) соединения металла Группы IIIВ и/или IVB; (ii) фосфат-ионов; и (iii) воды, при этом фосфат-ионы поддерживают в ванне с композицией для предварительной обработки в количестве, достаточном, чтобы по существу предотвратить образование нерастворимой ржавчины в ванне; и после этого (b) контактирование подложки с композицией для покрытия, содержащей пленкообразующую смолу, с получением металлической подложки с покрытием, которая проявляет антикоррозийные свойства. В других определенных случаях такие способы включают: (a) удаление железа из ванны предварительной обработки, осуществляемое с выведением ванны из технологического процесса; и после этого (b) контактирование подложки из черного металла с водной композицией для предварительной обработки, имеющей величину pH от 4 до 5,5 и содержащей, или, в некоторых случаях по существу состоящей из: (i) соединения металла Группы IIIВ и/или IVB; и (ii) воды, при этом указанная композиция для предварительной обработки в определенных воплощениях по существу является свободной от фосфат-ионов; и затем (с) контактирование подложки с композицией для покрытия, содержащей пленкообразующую смолу, с получением металлической подложки с покрытием, которая проявляет антикоррозийные свойства. В таких способах стадия удаления железа из ванны для предварительной обработки, когда ванна выведена из технологического процесса, включает, или в некоторых случаях по существу состоит из: уменьшения величины pH ванны предварительной обработки на по меньшей мере 0,2; (b) добавления фосфат-ионов в ванну предварительной обработки со стадии (а); (с) добавление окисляющего агента в ванну предварительной обработки со стадии (b); и (d) увеличение pH ванны предварительной обработки со стадии (с) на по меньшей мере 0,2. Используемый здесь термин «антикоррозийные свойства» относится к экспериментальному исследованию и измерениям, касающимся количественной оценки предотвращения коррозии на металлической подложке, осуществляемым путем проведения испытаний так, как описано в стандарте ASTM В117 (испытания в солевом тумане). В этих испытаниях покрытую подложку скрайбируют режущим инструментом (формируют надрезы), чтобы подложку с оголенным металлом подвергнуть испытаниям в соответствии со стандартом ASTM D 1654-92. Скрайбированную подложку помещают в камеру для проведения испытаний, где на подложку непрерывно распыляют водный раствор соли. В камере поддерживают постоянную температуру. Подложку с нанесенным покрытием подвергают воздействию условий солевого тумана в течение определенного периода времени, например, 250, 500 или 1000 часов. После указанного воздействия солевого тумана покрытую подложку удаляют из камеры для испытаний и оценивают степень коррозии вдоль надреза. Коррозию оценивают по «дефекту скрайба», который определяют как общее расстояние, измеренное в миллиметрах, на которое распространяется коррозия в направлении поперек надреза. Когда говорят, что подложка «демонстрирует антикоррозийные свойства», это означает, что дефект надреза на подложке из черного металла составляет не более 3 мм после испытаний, проведенных в соответствии со стандартом ASTM Bl 17 в течение 500 часов в условиях солевого тумана в случае, когда подложку покрывают порошковой краской из полиэфирной смолы, поставляемой на рынок компанией PPG Industries, Inc. под наименованием РСТ79111 в соответствии с инструкциями изготовителя.From the above description, it is also understood that the present invention further relates to methods for coating a ferrous metal substrate. In certain embodiments, such methods include: (a) contacting a ferrous metal substrate with an aqueous pretreatment composition having a pH of from 4 to 5.5 and containing, or, in some cases, essentially consisting of: (i) a metal compound Groups IIIB and / or IVB; (ii) phosphate ions; and (iii) water, the phosphate ions being maintained in the bath with the pretreatment composition in an amount sufficient to substantially prevent the formation of insoluble rust in the bath; and then (b) contacting the substrate with a coating composition comprising a film-forming resin to form a coated metal substrate that exhibits anti-corrosion properties. In other specific cases, such methods include: (a) removing iron from the pre-treatment bath, carried out with the removal of the bath from the process; and then (b) contacting the ferrous metal substrate with an aqueous pretreatment composition having a pH of from 4 to 5.5 and containing, or, in some cases essentially consisting of: (i) a Group IIIB metal compound and / or IVB; and (ii) water, wherein said pretreatment composition in certain embodiments is substantially free of phosphate ions; and then (c) contacting the substrate with a coating composition comprising a film-forming resin to form a coated metal substrate that exhibits anti-corrosion properties. In such methods, the step of removing iron from the pretreatment bath when the bath is removed from the process includes, or in some cases essentially consists of: reducing the pH of the pretreatment bath by at least 0.2; (b) adding phosphate ions to the pretreatment bath from step (a); (c) adding an oxidizing agent to the pretreatment bath from step (b); and (d) increasing the pH of the pretreatment bath from step (c) by at least 0.2. As used herein, the term “anti-corrosion properties” refers to experimental research and measurements regarding the quantification of corrosion prevention on a metal substrate by testing as described in ASTM B117 (salt spray tests). In these tests, the coated substrate is scribed with a cutting tool (incisions are formed) so that the bare metal substrate is tested in accordance with ASTM D 1654-92. The scribed substrate is placed in a test chamber, where an aqueous salt solution is continuously sprayed onto the substrate. A constant temperature is maintained in the chamber. The coated substrate is subjected to salt spray conditions for a certain period of time, for example, 250, 500 or 1000 hours. After the indicated salt spray exposure, the coated substrate is removed from the test chamber and the degree of corrosion along the notch is evaluated. Corrosion is evaluated by a “scribe defect,” which is defined as the total distance, measured in millimeters, over which corrosion extends in the direction across the notch. When it is said that the substrate “exhibits anti-corrosion properties”, this means that the notch defect on the ferrous metal substrate is not more than 3 mm after tests carried out in accordance with ASTM Bl 17 for 500 hours under salt spray conditions when the substrate is coated with polyester resin powder supplied by PPG Industries, Inc. under the name PCT79111 in accordance with the manufacturer's instructions.

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами, которые не следует рассматривать как ограничивающие изобретение деталями этих примеров. В примерах, а также во всем описании все части и проценты указаны массовыми, если не оговорено иное.The invention is illustrated by the following examples, which should not be construed as limiting the invention to the details of these examples. In the examples, as well as throughout the description, all parts and percentages are indicated by weight unless otherwise specified.

ПримерыExamples

Пример 1Example 1

В одном эксперименте пять чистых стальных пластин помещали в водный раствор, имеющий величину pH, составляющую приблизительно 1,8-2,4, содержащий фторциркониевую кислоту и фосфорную кислоту (90 ч/млн Zr и 10 ч/млн PO4 -3). После повышения содержания двухвалентного железа приблизительно до 30 ч/млн пластины были удалены из прозрачного раствора, и раствор был разделен на части объемом в один галлон (3,78 литра).In one experiment, five clean steel plates were placed in an aqueous solution having a pH value of approximately 1.8-2.4 containing fluorozirconic acid and phosphoric acid (90 ppm Zr and 10 ppm PO 4 -3 ). After increasing the ferrous iron content to approximately 30 ppm, the plates were removed from the clear solution and the solution was divided into parts of one gallon volume (3.78 liters).

Первый галлон был дополнительно разделен (подразделен) на части в 700 мл, к которым была добавлена (75 мас. %) фосфорная кислота с получением в результате ряда ванн с содержанием фосфат-ионов 10, 25, 50, 75 и 100 ч/млн. Такие же последовательности уровней фосфатов были повторены для циркония с содержанием 125, 150 и 200 ч/млн.The first gallon was further divided into 700 ml parts to which phosphoric acid was added (75 wt.%), Resulting in a series of baths containing 10, 25, 50, 75 and 100 ppm phosphate ions. The same sequences of phosphate levels were repeated for zirconium with a content of 125, 150 and 200 ppm.

Величина pH во всех образцах ванн была установлена равной 5,0. Эти ванны, содержащие 30 ч/млн двухвалентного железа и различные количества циркония и фосфат-ионов, были оставлены для выдерживания в состоянии покоя в течение двух дней. По истечении двух дней была произведена запись внешнего вида отдельных ванн. Результаты, обобщенные в таблице 1 ниже, показывают, что в данном примере циркониевая ванна, содержащая 30 ч/млн общего железа, будет изменять внешний вид (цвет) от коричневого до белого в присутствии фосфат-ионов в интервале от 25 до 50 ч/млн. Коричневый цвет ванны свидетельствует об образовании оксида железа или оксигидроксида железа.The pH value in all bath samples was set to 5.0. These baths, containing 30 ppm ferrous iron and varying amounts of zirconium and phosphate ions, were left to stand at rest for two days. After two days, the appearance of the individual baths was recorded. The results summarized in table 1 below show that in this example a zirconium bath containing 30 ppm total iron will change the appearance (color) from brown to white in the presence of phosphate ions in the range from 25 to 50 ppm . The brown color of the bath indicates the formation of iron oxide or iron oxyhydroxide.

Матрица полученных результатов показала, что все ванны, содержащие 10 ч/млн PO4 -3, имели в одинаковой степени окрашенную ржавчиной воду и, преимущественно, коричневый осадок, причем безотносительно к содержанию Zr. В последующих ваннах со светлой окраской концентрация PO4 -3 составляла 25 ч/млн и, кроме того, осадок имел более светлую окраску. Все ванны с концентрацией PO4 -3, составляющей 50 ч/млн, почти не имели окраски и содержали осадок со структурой, подобной кристаллической, который был едва заметно белым с сероватым оттенком. Ванны с концентрацией PO4 -3 75 и 100 ч/млн все были бесцветными и содержали белый кристаллический осадок. Белый осадок представлял собой фосфат железа, часто с незначительными количествами соединений циркония.A matrix of the results showed that all baths containing 10 ppm PO 4 -3 had equally rust-colored water and mainly a brown precipitate, moreover, regardless of the Zr content. In subsequent light-colored baths, the concentration of PO 4 -3 was 25 ppm and, in addition, the precipitate had a lighter color. All baths with a concentration of PO 4 -3 of 50 ppm had almost no color and contained a precipitate with a structure similar to crystalline, which was barely noticeable white with a grayish tint. Bath concentration PO 4 75 -3 and 100 parts / million were all colorless and contained a white crystalline precipitate. The white precipitate was iron phosphate, often with small amounts of zirconium compounds.

Данный пример показывает, что массовое соотношение фосфата и двухвалентного железа, составляющее по меньшей мере 1:1, например по меньшей мере 1,2:1, в частности, от 1 до 1,8:1, является достаточным для по существу предотвращения образования нерастворимой ржавчины в ванне предварительной обработки, содержащей металл Группы ШВ и/или IVB, при ее использовании для обработки подложки из черного металла.This example shows that a mass ratio of phosphate and ferrous iron of at least 1: 1, for example at least 1.2: 1, in particular from 1 to 1.8: 1, is sufficient to substantially prevent the formation of insoluble rust in a pretreatment bath containing a metal of Group ШВ and / or IVB, when used for processing a substrate of ferrous metal.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 2Example 2

Стальные пластины были очищены с помощью обычного щелочного раствора, дважды промыты водопроводной водой, обработаны в ваннах, содержащих цирконий с концентрацией в интервале от 10 до 150 ч/млн и фосфат с концентрацией от 10 до 100 ч/млн и затем последовательно промыты водопроводной водой. Обработанные стальные пластины были окрашены с использованием электроосажденного покрытия из катионной эпоксидной смолы Р590 или покрытия из порошкового материала, содержащего триглицидилизоцианурат и полиэфир - РСТ79111. Обе указанные композиции покрытия поставляются на рынок компанией PPG Industries Inc. Коррозийные свойства определяли, повергая панели, окрашенные и обработанные с использованием циркония, воздействию тумана из нейтральной соли, в соответствии со стандартом ASTM В117, в течение периодов времени, приведенных в таблице 2. В результате была получена приемлемая антикоррозийная характеристика электроосажденного покрытия из катионной эпоксидной смолы при воздействии тумана из нейтральной соли в этом опыте в течение 1000 часов, а именно, 4,0-5,0 мм, определяемая как 1/2 ширины зоны распространения коррозии в направлении поперек надреза. Приемлемая характеристика покрытия из порошкового материала, содержащего триглицидилизоцианурат (TGIC) и полиэфир, при воздействия тумана из нейтральной соли в этом опыте в течение 500 часов составила 2,0-3,0 мм (также определена как 1/2 ширины зоны распространения коррозии в направлении поперек надреза). Приведенные ниже данные показывают, что приемлемые антикоррозийные характеристики могут быть получены, когда в ванну для обработки, содержащую цирконий, добавляют фосфат-ионы. Как показано в примере 1, при низкой концентрации фосфат-ионов ванна для обработки приобретает коричневый цвет, что указывает на присутствие оксида железа или оксигидроксида железа.The steel plates were cleaned using ordinary alkaline solution, washed twice with tap water, treated in baths containing zirconium with a concentration in the range of 10 to 150 ppm and phosphate with a concentration of 10 to 100 ppm, and then washed sequentially with tap water. The treated steel plates were painted using an electrodepositable coating of cationic epoxy resin P590 or a coating of powder material containing triglycidyl isocyanurate and polyester PCT79111. Both of these coating compositions are marketed by PPG Industries Inc. Corrosion properties were determined by turning the panels painted and processed using zirconium to neutral salt fog in accordance with ASTM B117 for the time periods given in Table 2. As a result, an acceptable anticorrosion characteristic of the electrodeposited cationic epoxy coating was obtained when exposed to neutral salt fog in this experiment for 1000 hours, namely 4.0-5.0 mm, defined as 1/2 of the width of the corrosion propagation zone in the direction transverse to the notch. An acceptable coating characteristic of a powder material containing triglycidyl isocyanurate (TGIC) and polyester when exposed to neutral salt mist in this experiment for 500 hours was 2.0-3.0 mm (also defined as 1/2 of the width of the corrosion propagation zone in the direction across the notch). The data below show that acceptable anticorrosion characteristics can be obtained when phosphate ions are added to the treatment bath containing zirconium. As shown in example 1, at a low concentration of phosphate ions, the treatment bath turns brown, indicating the presence of iron oxide or iron oxyhydroxide.

Figure 00000004
Figure 00000004

Пример 3Example 3

Был приготовлен раствор для предварительной обработки, в который добавляли возрастающие количества гексафторциркониевой кислоты. Перед нанесением покрытия на пластины из холоднокатаной стали величина pH ванны была доведена до 4,7. Пластины, полученные из ACT Labs (Hillsdale, MI), сначала были подвергнуты струйной очистке в щелочном растворе (раствор PPG Industries Chemkleen 611L, концентрация 2% и температура 140-150°F) и затем дважды, перед направлением в зону предварительной обработки, была проведена промывка. В ванне, содержащей цирконий, был нанесен слой покрытия на стальные пластины в течение 60 секунд при давлении 9 фунт/дюйм. Затем пластины были промыты водопроводной водой и, наконец, деионизированной водой перед осуществлением стадии сушки инфракрасным излучением.A pretreatment solution was prepared in which increasing amounts of hexafluorozirconic acid were added. Before coating the cold-rolled steel plates, the pH of the bath was adjusted to 4.7. The plates obtained from ACT Labs (Hillsdale, MI) were first blasted in an alkaline solution (PPG Industries Chemkleen 611L solution, concentration 2% and temperature 140-150 ° F) and then twice before being sent to the pretreatment zone flushing carried out. In a zirconium bath, a coating layer was applied to the steel plates for 60 seconds at a pressure of 9 psi. Then the plates were washed with tap water and finally with deionized water before carrying out the drying stage by infrared radiation.

Образцы в виде пластин были получены при концентрациях циркония в ванне, составляющих 0, 10, 15, 20, 50 и 80 ч/млн. Участки каждой пластины были подвергнуты анализу с помощью XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия) для определения в покрытиях толщины слоя циркония. Определяли толщину, в нанометрах, слоя циркония, при которой на кривой графической зависимости происходил обратный переход вниз до уровня 10 атомных процентов. Полученная в результате таблица с толщинами была представлена в виде графической зависимости толщин от концентрации циркония в ванне, представленной на фиг. 1.Samples in the form of plates were obtained at zirconium concentrations in the bath of 0, 10, 15, 20, 50, and 80 ppm. The sections of each plate were analyzed using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) to determine the thickness of the zirconium layer in the coatings. The thickness, in nanometers, of the zirconium layer was determined at which a reverse transition down to the level of 10 atomic percent occurred on the graph of the graphical dependence. The resulting table with the thicknesses was presented as a graphical dependence of the thicknesses on the concentration of zirconium in the bath shown in FIG. one.

На три пластины одной и той же партии было нанесено анионное акриловое электроосаждаемое покрытие, поставляемое на рынок компанией PPG Industries, Inc. под торговым наименованием Powercron 395, при каждом уровне концентрации перед проведением коррозийных испытаний согласно стандартам ASTM В117 и D1654-92. Результаты испытаний представлены на фиг. 2. Эти результаты подтверждают, что достигается хорошая степень защиты от коррозии, что совпадает с достижением минимальной толщины, т.е. для ванны, содержащей 20 ч/млн циркония.Three plates of the same batch were coated with an anionic acrylic electrodepositable coating marketed by PPG Industries, Inc. under the trade name Powercron 395, at each concentration level before corrosion testing, in accordance with ASTM B117 and D1654-92. The test results are shown in FIG. 2. These results confirm that a good degree of corrosion protection is achieved, which coincides with the achievement of a minimum thickness, i.e. for a bath containing 20 ppm zirconium.

Пример 4Example 4

На практике ванны, в значительной степени загрязненные ржавчиной, являются непрозрачными, коричневато-красными с предшествующим внешним видом полупрозрачных растворов оранжевого цвета, что указывает на начальное превращение нерастворимых комплексов трехвалентного железа. В одном опыте стальные пластины были опрысканы десятью галлонами композиции ванны с низкой величиной pH (примерно 2,7), содержащей 100 ч/млн циркония, в течение нескольких часов до достижения общего содержания железа 50 ч/млн. Содержание двухвалентного железа составляло приблизительно 40 ч/млн. Хотя ванна содержала 10 ч/млн растворимых ионов трехвалентного железа, она была прозрачной и бесцветной. Большая проба была разделена на части, в которые добавляли фосфат с возрастающей концентрацией для определения такой концентрации, которая может предотвратить начальное обесцвечивание ванны после увеличения pH до 5. Для контрольной пробы без фосфата концентрация трехвалентного железа увеличилась до 24 ч/млн как раз перед началом изменения цвета. Результаты этого эксперимента отражены в таблице 3.In practice, baths heavily contaminated with rust are opaque, brownish-red with a previous appearance of translucent orange-colored solutions, which indicates the initial conversion of insoluble complexes of ferric iron. In one experiment, steel plates were sprayed with ten gallons of a low pH (about 2.7) bath composition containing 100 ppm zirconium for several hours until a total iron content of 50 ppm was reached. The ferrous iron content was approximately 40 ppm. Although the bath contained 10 ppm soluble ferric iron ions, it was transparent and colorless. A large sample was divided into parts to which phosphate was added with an increasing concentration to determine a concentration that could prevent the bath from starting to discolor after increasing the pH to 5. For a phosphate-free control sample, the concentration of ferric iron increased to 24 ppm just before the change colors. The results of this experiment are shown in table 3.

Figure 00000005
Figure 00000005

С увеличением содержания PO4 изменение цвета происходит более длительное время и не было таким интенсивным, как в случае выдерживания при нулевом уровне фосфата. Кроме того, по истечении одной ночи хранения величина pH снижалась до уровней, показанных в таблице, свидетельствуя о завершении стадий окисления и выпадения осадка. Величина pH снижалась в меньшей степени с увеличением количества используемого фосфата. После достижения определенного уровня содержания фосфата pH оставалось постоянным, показывая избыток по отношению к количеству, необходимому для трехвалентного железа. По истечении двух дней качество осадка было явно выраженным, таким, как указано в таблице 3. При отсутствии в системе достаточного количества фосфата осадок формируется в виде хлопьевидного коричневого оксида, в результате чего происходит значительное снижение pH. В случае достаточного количества фосфата осадок был белого цвета и имел плотность, которая способствовала удалению железа, прежде чем он мог быть перемещен ниже по ходу технологического процесса.With an increase in the PO 4 content, the color change takes a longer time and was not as intense as in the case of aging at zero phosphate level. In addition, after one night of storage, the pH decreased to the levels shown in the table, indicating the completion of the oxidation and precipitation stages. The pH decreased to a lesser extent with an increase in the amount of phosphate used. After reaching a certain level of phosphate content, the pH remained constant, showing an excess in relation to the amount required for ferric iron. After two days, the quality of the precipitate was pronounced, such as shown in table 3. If there is not enough phosphate in the system, the precipitate forms as a flocculent brown oxide, resulting in a significant decrease in pH. In the case of a sufficient amount of phosphate, the precipitate was white and had a density that facilitated the removal of iron before it could be moved downstream.

Кроме того, проводили контрольные измерения содержаний циркония для определения влияния какого-либо избыточного количества фосфата. Фиг. 3 показывает, что хотя в системе было израсходовано некоторое количество циркония, потери не были существенными. Когда фосфат превращает растворимый комплекс трехвалентного железа в нерастворимый фосфат железа, точку соответствующей эквивалентной добавки фосфата к трехвалентному железу можно определить на пологом участке графика для pH. Это происходило приблизительно при концентрации фосфата 35-40 ч/млн для концентрации трехвалентного железа 24 ч/млн.In addition, control measurements of zirconium were performed to determine the effect of any excess phosphate. FIG. 3 shows that although some zirconium was consumed in the system, the losses were not significant. When phosphate converts the soluble complex of ferric iron into insoluble iron phosphate, the point of the corresponding equivalent addition of phosphate to ferric iron can be determined in the gentle plot of the graph for pH. This occurred at approximately a phosphate concentration of 35-40 ppm for a ferric concentration of 24 ppm.

Так, в работающей ванне только лишь 25-35 ч/млн фосфата на 24 ч/млн трехвалентного железа может быть достаточным, чтобы сдерживать развитие красновато-коричневой ванны лишь при незначительном истощении циркония. Срок эксплуатации ванны для этого примера может быть значительно более продолжительным, чем обычно наблюдается в сравнительных промышленных ваннах также на основе металла Группы IIIВ и/или IVB, но не содержащих фосфат-ионы. Соотношение фосфата и трехвалентного железа находится в интервале от 1:1 до 1,8:1 по массе. При более высоких соотношениях может начинаться расходование слишком большого количества циркония.So, in a working bath, only 25-35 ppm of phosphate per 24 ppm of ferric iron may be sufficient to inhibit the development of a reddish-brown bath only with a slight depletion of zirconium. The life of the bath for this example can be significantly longer than usually observed in comparative industrial baths also based on a metal of Group IIIB and / or IVB, but not containing phosphate ions. The ratio of phosphate and ferric iron is in the range from 1: 1 to 1.8: 1 by weight. At higher ratios, too much zirconium may be consumed.

Пример 5Example 5

Концентрат, содержащий железо, был получен путем подвешивания чистых стальных пластин в течение двух дней в растворе гексафторциркониевой кислоты в деионизированной воде, который не содержит фосфата. Конечная концентрация двухвалентного железа составляла приблизительно 900 ч/млн, а концентрация трехвалентного железа - 33 ч/млн. Указанная концентрация затем была разбавлена водопроводной водой для получения приблизительно 20 ч/млн двухвалентного железа и 3 ч/млн трехвалентного железа. Различные количества фосфорной кислоты были добавлены с последующим достаточным количеством перекиси водорода для превращения всего двухвалентного железа в трехвалентное железо. Затем для каждой ванны величина pH была установлена на уровне 4,7. После выдержки в состоянии покоя в течение одного дня был проведен анализ ванн для определения концентрации фосфата и циркония. Результаты графически представлены на фиг. 4. Как видно, приблизительно 30 ч/млн фосфата может быть достаточным для удаления 20 ч/млн двухвалентного железа при сохранении в растворе большей части из 65 ч/млн циркония.The iron-containing concentrate was obtained by hanging clean steel plates for two days in a solution of hexafluorozirconic acid in deionized water that does not contain phosphate. The final concentration of ferrous iron was approximately 900 ppm, and the concentration of ferrous iron was 33 ppm. The indicated concentration was then diluted with tap water to obtain approximately 20 ppm of ferrous iron and 3 ppm of ferric iron. Various amounts of phosphoric acid were added, followed by a sufficient amount of hydrogen peroxide to convert all ferrous iron to ferric. Then, for each bath, the pH value was set at 4.7. After standing at rest for one day, a bath analysis was performed to determine the concentration of phosphate and zirconium. The results are graphically presented in FIG. 4. As can be seen, approximately 30 ppm of phosphate may be sufficient to remove 20 ppm of ferrous iron while maintaining most of the 65 ppm of zirconium in solution.

Пример 6Example 6

Пример 6 был осуществлен для того, чтобы наглядно показать возможность удаления трехвалентного железа (Fe+3) из ванны предварительной обработки. Был приготовлен исходный (базовый) раствор из трех литров водопроводной воды и 1,2 г раствора фторциркониевой кислоты (45%). Исходный раствор имел заданный уровень содержания Zr - 85 ч/млн. Для этого было добавлено 0,28 мл сульфата трехвалентного железа (50% раствор) и получен исходный раствор, содержащий 20 ч/млн ионов трехвалентного железа. Исходный раствор имел величину pH равную 2,9.Example 6 was carried out in order to demonstrate the feasibility of removing ferric iron (Fe +3 ) from a pretreatment bath. An initial (base) solution was prepared from three liters of tap water and 1.2 g of a solution of fluorozirconic acid (45%). The initial solution had a predetermined Zr level of 85 ppm. To do this, 0.28 ml of ferric sulfate (50% solution) was added and an initial solution containing 20 ppm ferric ions was obtained. The stock solution had a pH of 2.9.

Исходный раствор был разделен на Ванны A-D, каждая из которых содержала 900 мл исходного раствора. Как более подробно описано ниже, в данном примере для измерения концентрации двухвалентного железа (Fe+2) и общей концентрации железа в различные моменты времени был использован измеритель концентрации фирмы НАСН. При необходимости получения данных по концентрации трехвалентного железа (Fe+3) в конкретной ванне концентрацию трехвалентного железа рассчитывали как разность между общей концентрацией железа и концентрацией двухвалентного железа. В рассматриваемом Примере 6 ни одна из Ванн A-D при измерении в любой момент времени не содержала какого-либо количества двухвалентного железа (Fe+2).The stock solution was divided into Baths AD, each of which contained 900 ml of stock solution. As described in more detail below, in this example, an NASH concentration meter was used to measure the concentration of ferrous iron (Fe + 2 ) and the total iron concentration at various points in time. If it is necessary to obtain data on the concentration of ferric iron (Fe +3 ) in a particular bath, the concentration of ferric iron was calculated as the difference between the total concentration of iron and the concentration of ferrous iron. In the considered Example 6, none of the Baths AD during the measurement at any time did not contain any amount of ferrous iron (Fe +2 ).

Ванна А служила в качестве контрольной, с которой сравнивали концентрации трехвалентного железа (Fe+3) и общие концентрации железа (ч/млн) в Ваннах В, С и D (обработанных так, как описано ниже).Bath A served as a control, with which ferric iron concentrations (Fe +3 ) and total iron concentrations (ppm) in Baths B, C, and D (processed as described below) were compared.

В контрольную Ванну А для получения результирующей величины pH равной 3,4 в качестве источника щелочности было добавлено 0,1 г щелочного раствора Chemfil Buffer, поставляемого на рынок компанией PPG Industries, Inc.. Как показано на фиг. 5, концентрация (ч/млн) трехвалентного железа (Fe+3) в Ванне А составляла приблизительно 18,6 ч/млн в период проведения эксперимента равный 72 часа. В Ванне А наблюдался едва заметный образовавшийся осадок, имеющий окраску ржавчины. Эти данные подтверждают, что трехвалентное железо (Fe+3) является крайне стабильным при величинах pH приблизительно равных 3,4.To control bath A, 0.1 g of an alkaline solution of Chemfil Buffer, marketed by PPG Industries, Inc., was added as a source of alkalinity to obtain a pH of 3.4. As shown in FIG. 5, the concentration (ppm) of ferric iron (Fe +3 ) in Bath A was approximately 18.6 ppm during the experiment period of 72 hours. In Bath A, a barely noticeable precipitate was formed that was rusty in color. These data confirm that ferric iron (Fe +3 ) is extremely stable at pHs of approximately 3.4.

В 900 мг исходного раствора в Ванне В было добавлено 0,5 г раствора Chemfil Buffer для увеличения pH этой ванны до 4,8. Указанная величина pH находилась в пределах типичного рабочего диапазона для ванны предварительной обработки, содержащей описанную здесь композицию. Как показано на фиг. 5, концентрация трехвалентного железа (Fe+3) в Ванне В понизилась от первоначальной концентрации, приблизительно равной 21 ч/млн, до концентрации приблизительно 2 ч/млн в течение 2 часов после увеличения pH в ванне предварительной обработки до 4,8. Эти данные показывают, что большая часть растворимого трехвалентного железа была превращена в ржавчину или оксид железа, который нерастворим в композиции для предварительной обработки. Осадок цвета ржавчины был видимым в Ванне B в течение 2 часов после увеличения pH.In 900 mg of the stock solution in Bath B, 0.5 g of Chemfil Buffer solution was added to increase the pH of this bath to 4.8. The indicated pH was within the typical operating range for a pretreatment bath containing the composition described herein. As shown in FIG. 5, the concentration of ferric iron (Fe +3 ) in Bath B decreased from an initial concentration of approximately 21 ppm to a concentration of approximately 2 ppm within 2 hours after increasing the pH in the pretreatment bath to 4.8. These data show that most of the soluble ferric iron was converted to rust or iron oxide, which is insoluble in the pretreatment composition. A rust colored precipitate was visible in Bath B for 2 hours after increasing the pH.

К исходному раствору Ванны С объемом 900 мл было добавлено 0,09 г раствора мононатрийфосфата, в качестве добавки Zircobond Additive Р, поставляемой компанией PPG Industries, Inc., Euclid, ОН (45 мас. %). Ванна С содержала фосфат с концентрацией 14 ч/млн и имела величину pH равную 2,9, которая сохранялась в течение 72 часов во время проведения эксперимента. Как показано на фиг. 5, концентрация трехвалентного железа (Fe+3) в Ванне С уменьшилась от приблизительно 18 ч/млн до приблизительно 12 ч/млн в первые 2 часа эксперимента и затем продолжала постепенно снижаться в течение 72 часов эксперимента до конечной концентрации, составляющей 7 ч/млн. В первые часы проведения эксперимента в Ванне С был виден осадок белого цвета, а в конце эксперимента образовался осадок слегка рыжевато-коричневый, свидетельствуя о том, что в случае величины pH ниже нормального рабочего уровня удаление трехвалентного железа было постепенным и неполным.0.09 g of monosodium phosphate solution was added to the 900 ml bath solution of C as a Zircobond Additive P additive supplied by PPG Industries, Inc., Euclid, OH (45 wt.%). Bath C contained phosphate with a concentration of 14 ppm and had a pH value of 2.9, which was maintained for 72 hours during the experiment. As shown in FIG. 5, the concentration of ferric iron (Fe +3 ) in Bath C decreased from about 18 ppm to about 12 ppm in the first 2 hours of the experiment and then continued to gradually decrease over the course of 72 hours of the experiment to a final concentration of 7 ppm . In the first hours of the experiment in Bath C, a white precipitate was visible, and at the end of the experiment a slightly reddish-brown precipitate formed, indicating that, in the case of a pH below the normal operating level, the removal of ferric iron was gradual and incomplete.

К 900 мл исходного раствора Ванны D было добавлено 0,09 г раствора мононатрийфосфата (45 мас. %) в качестве добавки Zircobond Additive Р, поставляемой компанией PPG Industries, Inc., Euclid, ОН. Ванна D содержала фосфат с концентрацией_34 ч/млн. Как показано на фиг. 5, концентрация трехвалентного железа (Fe+3) в Ванне D была равной 20 ч/млн. Для увеличения pH до 4,75 в Ванну D было добавлено 0,5 г раствора Chemfil Buffer, и указанная Ванна незамедлительно становилась мутной. После создания условий для осаждения кристаллов проба из ванны была профильтрована через шприцевой фильтр с размером пор 5 мкм, и полученный фильтрат был подвергнут контрольному измерению для определения общей концентрации железа. Концентрация трехвалентного железа в Ванне D составляла 2 ч/млн, а через 2 часа (при завершении эксперимента) - 1,9 ч/млн. Ванна была прозрачной с небольшим количеством осадка белого цвета.0.09 g of monosodium phosphate solution (45% by weight) was added to 900 ml of the original Bath D solution as a Zircobond Additive P additive supplied by PPG Industries, Inc., Euclid, OH. Bath D contained phosphate at a concentration of 34 ppm. As shown in FIG. 5, the concentration of ferric iron (Fe +3 ) in Bath D was 20 ppm. To increase the pH to 4.75, a 0.5 g Chemfil Buffer solution was added to Bath D, and the Bath immediately became cloudy. After creating conditions for the deposition of crystals, the sample from the bath was filtered through a syringe filter with a pore size of 5 μm, and the obtained filtrate was subjected to a control measurement to determine the total concentration of iron. The concentration of ferric iron in Bath D was 2 ppm, and after 2 hours (at the end of the experiment), 1.9 ppm. The bath was transparent with a little white sediment.

Данные примера 6 показывают, что добавление фосфата в ванну предварительной обработки обеспечивает удаление значительной части трехвалентного железа при низкой величине pH и по существу всего трехвалентного железа в более короткий период времени после увеличения pH вновь до рабочего интервала. Эти данные подтверждают, что трехвалентное железо может быть удалено из ванны предварительной обработки, если ванна выведена из технологической линии.The data of example 6 show that the addition of phosphate to the pretreatment bath removes a significant portion of ferric iron at low pH and essentially all ferric iron in a shorter period of time after increasing the pH again to the operating range. These data confirm that ferric iron can be removed from the pretreatment bath if the bath is removed from the processing line.

Пример 7Example 7

Данные, представленные на фиг. 5 и описанные в примере 6, показывают, что трехвалентное железо было удалено из ванны предварительной обработки путем добавления фосфата в ванну предварительной обработки при низком pH. Однако на практике ванны предварительной обработки, которые были использованы для обработки подложки, содержат двухвалентное железо, которое подлежит превращению в трехвалентное железо с его последующим удалением из ванны. Пример 7 и полученные данные, представленные в таблице 4 и описанные здесь, показывают, что добавление окисляющего агента в ванну предварительной обработки улучшает удаление железа, которое первоначально находилось в виде двухвалентного железа.The data presented in FIG. 5 and described in Example 6 show that ferric iron was removed from the pretreatment bath by adding phosphate to the pretreatment bath at low pH. However, in practice, the pretreatment baths that were used to treat the substrate contain ferrous iron, which is to be converted to ferric iron and then removed from the bath. Example 7 and the obtained data, presented in table 4 and described here, show that the addition of an oxidizing agent to the pre-treatment bath improves the removal of iron, which was originally in the form of ferrous iron.

Был приготовлен исходный (базовый) раствор из трех литров водопроводной воды и 1,2 г раствора фторциркониевой кислоты (45%). Исходный раствор имел заданный уровень концентрации Zr - 85 ч/млн. Для получения исходного раствора, содержащего 20 ч/млн ионов трехвалентного железа и 23 ч/млн общего количества железа, было добавлено 0,32 мл гептагидрата сульфата двухвалентного железа. Исходный раствор имел величину pH равную 3,1.An initial (base) solution was prepared from three liters of tap water and 1.2 g of a solution of fluorozirconic acid (45%). The initial solution had a predetermined Zr concentration level of 85 ppm. 0.32 ml of ferrous sulfate heptahydrate was added to obtain a stock solution containing 20 ppm of ferric ions and 23 ppm of the total amount of iron. The initial solution had a pH value of 3.1.

Исходный раствор был разделен на Ванны E-G, каждая из которых содержала 900 мл исходного раствора. Ванна Е служила в качестве контрольной, с которой сравнивали концентрации двухвалентного железа (Fe+2) и общие концентрации железа (ч/млн) в Ваннах F и G (обработанных так, как описано ниже). Используя измеритель концентрации фирмы НАСН, непрерывно контролировали концентрации двухвалентного железа в каждой Ванне с периодическими интервалами времени в течение 44 часов проведения экспериментов.The stock solution was divided into EG Baths, each of which contained 900 ml of stock solution. Bath E served as a control, with which the concentrations of ferrous iron (Fe + 2 ) and total iron concentrations (ppm) in Baths F and G (processed as described below) were compared. Using a concentration meter from NASH, the concentration of ferrous iron in each bath was continuously monitored at periodic intervals for 44 hours of the experiments.

Ванна Е служила в качестве контрольной и имела первоначальную величину pH равную 3,1. В указанную ванну было добавлено несколько капель раствора Chemfil Buffer для увеличения величины pH до 3,5, которая, как видно из таблицы 4, оставалась стабильной в продолжение эксперимента. Кроме того, как показано в Таблице 4, общая концентрация железа (ч/млн) в ванне Е падает от первоначальной величины 22,8 ч/млн до 22,1 ч/млн в конце эксперимента, продолжавшегося 44 часа. Концентрация двухвалентного железа (Fe+2) первоначально составляла 19,8 ч/млн и падала до 15,7 ч/млн в конце эксперимента, продолжавшегося 44 часа. В продолжение эксперимента ванна оставалась прозрачной, не приобретая красного цвета. Эти данные показывают, что все железо в ванне оставалось в растворе в виде двухвалентного железа, и имело место лишь незначительное превращение двухвалентного железа в трехвалентное железо. Полученные данные показывают, что при низком pH (т.е. величина pH составляет меньше рабочей pH) имеет место лишь минимальное превращение двухвалентного железа в трехвалентное железо.Bath E served as a control and had an initial pH of 3.1. A few drops of Chemfil Buffer solution were added to the bath to increase the pH to 3.5, which, as can be seen from Table 4, remained stable during the experiment. In addition, as shown in Table 4, the total iron concentration (ppm) in bath E drops from the initial value of 22.8 ppm to 22.1 ppm at the end of the experiment, which lasted 44 hours. The concentration of ferrous iron (Fe + 2 ) was initially 19.8 ppm and dropped to 15.7 ppm at the end of the experiment, which lasted 44 hours. During the experiment, the bath remained transparent, without becoming red. These data show that all the iron in the bath remained in solution in the form of ferrous iron, and there was only a slight conversion of ferrous iron to ferric iron. The data obtained show that at low pH (i.e., the pH is less than the working pH), only a minimal conversion of ferrous iron to ferric iron takes place.

0,093 г мононатрийфосфата (раствор 45%) было добавлено в Ванну F для получения раствора, в котором содержится 43 ч/млн фосфата и соотношение PO4 и общего количества железа составляет приблизительно 1,8:1. Затем в эту ванну было добавлено 0,5 г раствора Chemfil Buffer для получения pH=4,7. Величина pH в Ванне F была немного уменьшена во время проведения эксперимента, и через 44 часа составляла 4,38. Как показывает таблица 4, общая концентрация железа в Ванне F была уменьшена от первоначального значения 22,8 ч/млн до 18,5 ч/млн через 30 минут и составляла 14,7 ч/млн в конце проведения эксперимента продолжительностью 44 часа. Концентрация двухвалентного железа вначале была равной 19,8 ч/млн, уменьшалась до 17,2 ч/млн через 30 минут, и соответствовала 12,4 ч/млн в конце эксперимента продолжительностью 44 часа. В ванне в течение эксперимента образовалось некоторое количества белого осадка, что указывало на образование фосфата двухвалентного железа. Эти данные показывают, что добавление фосфата с последующим увеличением pH до величины в интервале от 4,38 до 4,7 позволяет удалить только некоторое количество растворимого железа в виде фосфата трехвалентного железа, поскольку, безотносительно к какой-либо конкретной теории, окисление двухвалентного железа за счет лишь повышения pH было относительно медленным и ограниченным величиной pH, соответствующей равновесному состоянию.0.093 g of monosodium phosphate (45% solution) was added to Bath F to prepare a solution containing 43 ppm phosphate and the ratio of PO 4 to total iron was approximately 1.8: 1. Then, 0.5 g of a Chemfil Buffer solution was added to this bath to obtain a pH of 4.7. The pH in Bath F was slightly reduced during the experiment, and after 44 hours was 4.38. As Table 4 shows, the total iron concentration in Bath F was reduced from the initial value of 22.8 ppm to 18.5 ppm after 30 minutes and was 14.7 ppm at the end of the experiment lasting 44 hours. The concentration of ferrous iron at first was equal to 19.8 ppm, decreased to 17.2 ppm after 30 minutes, and corresponded to 12.4 ppm at the end of the experiment lasting 44 hours. During the experiment, a certain amount of white precipitate formed in the bath, which indicated the formation of ferrous phosphate. These data show that the addition of phosphate, followed by an increase in pH to a value in the range from 4.38 to 4.7, allows only a certain amount of soluble iron to be removed as ferric phosphate, since, irrespective of any particular theory, the oxidation of ferrous iron in by increasing the pH only, it was relatively slow and limited by the pH value corresponding to the equilibrium state.

Как видно из таблицы 4, Ванна G сначала имеет pH=3,0, общую концентрацию железа 22,8 ч/млн и концентрацию двухвалентного железа 19,8 ч/млн. Непосредственно перед добавлением 0,32 г пероксида водорода (концентрация раствора - 3 мас. %) было добавлено 0,1 г мононатрийфосфата (раствор 45%). Через 15 минут после добавления пероксида водорода общая концентрация железа была уменьшена до 10,2 ч/млн, концентрация двухвалентного железа была уменьшена до 0,4 ч/млн и величина pH составляла 2,6. В ванне образовалось некоторое количество белого осадка, что указывало на частичное образование фосфатного комплекса железа. Затем pH ванны увеличивали до 4,7 путем добавления 0,6 г раствора Chemfil Buffer, и в течение 15 минут после этого (т.е. через 46 минут после начала эксперимента) почти все железо было удалено, при этом общая концентрация железа составляла 5 ч/млн и концентрация двухвалентного железа составляла 0,1 ч/млн. В конце этого эксперимента (т.е. через 44 часа после начала) pH ванны было равным 4,6, общая концентрация железа составляла 0,24 ч/млн, а концентрация двухвалентного железа - 0,02 ч/млн. Эти данные показывают, что добавление фосфата и пероксида водорода в ванну значительно улучшало удаление железа из ванны при рабочей величине pH.As can be seen from table 4, Bath G first has a pH = 3.0, a total iron concentration of 22.8 ppm and a concentration of ferrous iron of 19.8 ppm. Immediately before the addition of 0.32 g of hydrogen peroxide (solution concentration of 3 wt.%), 0.1 g of monosodium phosphate (solution of 45%) was added. 15 minutes after the addition of hydrogen peroxide, the total iron concentration was reduced to 10.2 ppm, the concentration of ferrous iron was reduced to 0.4 ppm and the pH was 2.6. A certain amount of white precipitate formed in the bath, indicating a partial formation of a phosphate complex of iron. Then, the pH of the bath was increased to 4.7 by adding 0.6 g of a Chemfil Buffer solution, and within 15 minutes after that (i.e., 46 minutes after the start of the experiment) almost all of the iron was removed, with a total iron concentration of 5 ppm and the concentration of ferrous iron was 0.1 ppm At the end of this experiment (i.e., 44 hours after the start), the pH of the bath was 4.6, the total iron concentration was 0.24 ppm, and the concentration of ferrous iron was 0.02 ppm. These data show that the addition of phosphate and hydrogen peroxide to the bath significantly improved the removal of iron from the bath at a working pH.

Figure 00000006
Figure 00000006

Пример 8Example 8

В данном Примере функционирующая ванна предварительной обработки была получена путем добавления 3,60 г гексафторциркониевой кислоты к трем литрам воды для получения раствора, содержащего 240 ч/млн циркония. Было добавлено количество раствора Chemfil Buffer достаточное для увеличения pH раствора до 4,5. Для получения 20 ч/млн двухвалентного железа было добавлено 0,31 г гептагидрата сульфата двухвалентного железа. Чтобы предотвратить образование частиц ржавчины, приблизительно 14 капель гексафторциркониевой кислоты было непосредственно добавлено для уменьшения величины pH до 3,3. Ванна была прозрачной. С помощью измерителя фирмы НАСН была измерена общая концентрация железа, составляющая 23,2 ч/млн, при этом концентрация двухвалентного железа была равной 19,5 ч/млн.In this Example, a functioning pretreatment bath was obtained by adding 3.60 g of hexafluorozirconic acid to three liters of water to obtain a solution containing 240 ppm zirconium. A sufficient amount of Chemfil Buffer was added to increase the pH of the solution to 4.5. To obtain 20 ppm of ferrous iron, 0.31 g of ferrous sulfate heptahydrate was added. To prevent the formation of rust particles, approximately 14 drops of hexafluorozirconic acid were directly added to reduce the pH to 3.3. The bath was transparent. Using a NASH meter, a total iron concentration of 23.2 ppm was measured, with a ferrous concentration of 19.5 ppm.

В ванну был добавлен фосфат так, что молярное соотношение фосфата к общей концентрации железа, которое подлежало осаждению, приблизительно было равным 1:1 (или массовое отношение составляло 1,8:1). В эту ванну было добавлено 41,5 ч/млн фосфата из 0,175 г раствора фосфорной кислоты (75 мас. %) так, что избыток составлял приблизительно 8-9 ч/млн. После смешивания в течение 1 мин было добавлено 1,27 г раствора пероксида водорода (3 мас. %), исходя из молярного отношения 1:1 к двухвалентному железу (с небольшим избытком). Двухвалентное железо было превращено в трехвалентное железо менее чем через 1 мин.Phosphate was added to the bath so that the molar ratio of phosphate to total iron concentration to be precipitated was approximately 1: 1 (or the mass ratio was 1.8: 1). 41.5 ppm of phosphate from 0.175 g of phosphoric acid solution (75% by weight) was added to this bath so that the excess was approximately 8-9 ppm. After mixing for 1 min, 1.27 g of hydrogen peroxide solution (3 wt.%) Was added, based on a 1: 1 molar ratio to ferrous iron (with a slight excess). Ferrous iron was converted to ferric iron in less than 1 minute.

Для осаждения всего трехвалентного железа в виде фосфата трехвалентного железа (III) pH ванны было увеличено до 4,75 за счет добавления по каплям раствора Chemfil Buffer. Если увеличение pH происходило слишком быстро, некоторое количество нерастворимого оксида трехвалентного железа (III) в виде ржавчины может образоваться вместо фосфата двухвалентного железа (II). С увеличением pH в ванне происходит белое помутнение, которое, в конце концов, становится хлопьями, полностью осаждающимися в пределах 10 минут с получением прозрачной ванны. Полученный конечный раствор содержал 0,2 ч/млн общего железа при отсутствии заметной концентрации двухвалентного железа. Концентрация остаточного фосфата составляла 8,5 ч/млн, что соответствует расчетам массового баланса.To precipitate all ferric iron as ferric phosphate (III), the pH of the bath was increased to 4.75 by adding dropwise a solution of Chemfil Buffer. If the pH increase occurred too quickly, some rust-free iron (III) oxide insoluble in the form of rust may form instead of ferrous iron (II) phosphate. With an increase in pH, a white haze occurs in the bath, which eventually becomes flakes, completely precipitated within 10 minutes to obtain a clear bath. The resulting final solution contained 0.2 ppm total iron in the absence of a noticeable concentration of ferrous iron. The concentration of residual phosphate was 8.5 ppm, which corresponds to the mass balance calculations.

Специалистам в данной области техники понятно, что в описанных выше воплощениях могут быть произведены изменения без выхода за рамки идеи изобретения. Следует принимать во внимание, что данное изобретение не ограничено конкретными описанными выше воплощениями, но охватывает модификации, которые находятся в пределах объема и сущности изобретения, определяемых приложенной формулой изобретения.Those skilled in the art will appreciate that changes may be made to the embodiments described above without departing from the scope of the inventive concept. It should be appreciated that the invention is not limited to the specific embodiments described above, but encompasses modifications that are within the scope and spirit of the invention as defined by the appended claims.

Claims (29)

1. Способ удаления железа из ванны предварительной обработки, содержащей композицию для предварительной обработки, содержащую металл Группы IIIB и/или Группы IVB, в котором:1. A method of removing iron from a pretreatment bath containing a pretreatment composition containing a metal of Group IIIB and / or Group IVB, in which: (а) уменьшают рН указанной ванны предварительной обработки на по меньшей мере 0,2;(a) reducing the pH of said pretreatment bath by at least 0.2; (b) добавляют фосфат-ионы в указанную ванну предварительной обработки со стадии (а);(b) adding phosphate ions to said pretreatment bath from step (a); (с) увеличивают рН указанной ванны предварительной обработки со стадии (b) на по меньшей мере 0,2; и(c) increase the pH of said pretreatment bath from step (b) by at least 0.2; and (d) удаляют нерастворимый осадок, который образуется в ванне со стадии с);(d) removing the insoluble precipitate that forms in the bath from step c); причем удаление железа осуществляют в отсутствие изделия, подлежащего покрытию указанной композицией для предварительной обработки, а указанная ванна предварительной обработки по существу свободна от фосфат-ионов при её функционировании. moreover, the removal of iron is carried out in the absence of the product to be coated with the specified composition for pre-treatment, and the specified pre-treatment bath is essentially free of phosphate ions during its operation. 2. Способ по п. 1, в котором рН указанной ванны предварительной обработки уменьшают на по меньшей мере 1,0.2. The method of claim 1, wherein the pH of said pretreatment bath is reduced by at least 1.0. 3. Способ по п. 1, в котором указанное уменьшение рН включает добавление кислоты в указанную ванну предварительной обработки.3. The method of claim 1, wherein said pH reduction comprises adding acid to said pretreatment bath. 4. Способ по п. 3, в котором указанную кислоту выбирают из кислоты, содержащей фтор и металл Группы IVB, фосфорной кислоты, серной кислоты, сульфаминой кислоты, азотной кислоты и их смесей.4. The method of claim 3, wherein said acid is selected from an acid containing fluorine and a Group IVB metal, phosphoric acid, sulfuric acid, sulfamic acid, nitric acid, and mixtures thereof. 5. Способ по п. 3, в котором указанная кислота представляет собой гексафторциркониевую кислоту.5. The method of claim 3, wherein said acid is hexafluorozirconic acid. 6. Способ по п. 1, в котором источник указанных фосфат-ионов включает ортофосфаты щелочных металлов, ортофосфаты аммония и их смеси.6. The method of claim 1, wherein the source of said phosphate ions comprises alkali metal orthophosphates, ammonium orthophosphates, and mixtures thereof. 7. Способ по п. 1, в котором источник указанных фосфат-ионов включает мононатрийфосфат.7. The method of claim 1, wherein the source of said phosphate ions comprises monosodium phosphate. 8. Способ по п. 1, в котором указанная ванна предварительной обработки на стадии (с) по существу свободна от железа.8. The method of claim 1, wherein said pretreatment bath in step (c) is substantially free of iron. 9. Способ по п. 1, в котором в указанную ванну предварительной обработки на стадии (b) дополнительно добавляют окисляющий агент.9. The method of claim 1, wherein an oxidizing agent is further added to said pretreatment bath in step (b). 10. Способ по п. 9, в котором указанный окисляющий агент содержит пероксидные соединения.10. The method of claim 9, wherein said oxidizing agent comprises peroxide compounds. 11. Способ по п. 1, в котором удаление нерастворимого осадка осуществляют фильтрованием.11. The method according to p. 1, in which the removal of insoluble precipitate is carried out by filtration. 12. Способ по п. 1, в котором указанный металл Группы IIIB и/или Группы IVB представляет собой цирконий.12. The method of claim 1, wherein said Group IIIB and / or Group IVB metal is zirconium. 13. Способ удаления железа из ванны предварительной обработки, содержащей композицию для предварительной обработки, содержащую металл Группы IIIB и/или Группы IVB, в котором:13. A method of removing iron from a pretreatment bath containing a pretreatment composition containing a metal of Group IIIB and / or Group IVB, in which: (а) добавляют кислоту в указанную ванну предварительной обработки для уменьшения рН указанной композиции для предварительной обработки до величины менее 4,0;(a) add acid to said pretreatment bath to reduce the pH of said pretreatment composition to less than 4.0; (b) добавляют фосфат-ионы в указанную ванну предварительной обработки со стадии (а);(b) adding phosphate ions to said pretreatment bath from step (a); (с) увеличивают рН указанной ванны предварительной обработки со стадии (b) до 4-5,5; и(c) increase the pH of said pretreatment bath from step (b) to 4-5.5; and (d) удаляют нерастворимый осадок, который образуется в ванне со стадии с);(d) removing the insoluble precipitate that forms in the bath from step c); причем удаление железа осуществляют в отсутствие изделия, подлежащего покрытию указанной композицией для предварительной обработки, а указанная ванна предварительной обработки по существу свободна от фосфат-ионов при её функционировании.moreover, the removal of iron is carried out in the absence of the product to be coated with the specified composition for pre-treatment, and the specified pre-treatment bath is essentially free of phosphate ions during its operation. 14. Способ по п. 13, в котором указанная кислота представляет собой гексафторциркониевую кислоту.14. The method of claim 13, wherein said acid is hexafluorozirconic acid. 15. Способ по п. 13, в котором источник указанных фосфат-ионов представляет собой мононатрийфосфат.15. The method of claim 13, wherein the source of said phosphate ions is monosodium phosphate. 16. Способ по п. 13, в котором в указанную ванну предварительной обработки на стадии (b) дополнительно добавляют окисляющий агент.16. The method of claim 13, wherein the oxidizing agent is further added to said pretreatment bath in step (b). 17. Способ по п. 16, в котором указанный окисляющий агент содержит пероксидные соединения.17. The method of claim 16, wherein said oxidizing agent comprises peroxide compounds. 18. Способ по п. 13, в котором удаление нерастворимого осадка осуществляют фильтрованием.18. The method according to p. 13, in which the removal of insoluble precipitate is carried out by filtration. 19. Способ по п. 13, в котором указанная композиция для предварительной обработки в указанной ванне предварительной обработки после стадии (с) имеет массовое соотношение фосфата к ионам трехвалентного железа в интервале от 1:1 до 1,7:1 массовых частей.19. The method according to p. 13, in which the specified composition for pre-treatment in the specified pre-treatment bath after stage (C) has a mass ratio of phosphate to ferric ions in the range from 1: 1 to 1.7: 1 mass parts.
RU2015142283A 2013-03-06 2014-02-28 Method for treating a ferrous metal substrate RU2653028C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/786,914 US9428410B2 (en) 2007-09-28 2013-03-06 Methods for treating a ferrous metal substrate
US13/786,914 2013-03-06
PCT/US2014/019348 WO2014137796A1 (en) 2013-03-06 2014-02-28 Methods for treating a ferrous metal substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015142283A RU2015142283A (en) 2017-04-10
RU2653028C2 true RU2653028C2 (en) 2018-05-04

Family

ID=50390196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142283A RU2653028C2 (en) 2013-03-06 2014-02-28 Method for treating a ferrous metal substrate

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP2964806B1 (en)
JP (2) JP6262258B2 (en)
KR (1) KR101714292B1 (en)
CN (2) CN108842149A (en)
AU (1) AU2014226289B2 (en)
BR (1) BR112015019200B1 (en)
CA (1) CA2898751C (en)
HK (1) HK1211062A1 (en)
MX (1) MX2015011382A (en)
MY (1) MY171863A (en)
PL (1) PL2964806T3 (en)
RU (1) RU2653028C2 (en)
SG (1) SG11201505264XA (en)
TW (1) TWI515335B (en)
UA (1) UA113689C2 (en)
WO (1) WO2014137796A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11566330B2 (en) 2019-04-16 2023-01-31 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for maintaining pretreatment baths

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015110541A1 (en) * 2014-01-23 2015-07-30 Chemetall Gmbh Method for coating metal surfaces, substrates coated in this way, and use thereof
CN106011823B (en) * 2016-07-29 2018-06-19 南京科润工业介质股份有限公司 A kind of surface conditioning agent for being used to improve metal corrosion resistance
CN108842130B (en) * 2018-07-12 2020-05-12 中国航发哈尔滨轴承有限公司 Method for modifying surface of spherical roller by using special tool for chemical heat treatment of spherical roller
CN110330678B (en) * 2019-07-03 2022-02-08 厦门理工学院 Antibacterial flame-retardant polycaprolactone film and preparation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1046346A1 (en) * 1981-12-25 1983-10-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичных Энергоресурсов Предприятий Черной Металлургии Method for regenerating waste fluorinaceous solutions
JP2003171780A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Nippon Paint Co Ltd Method for removing iron ion from phosphate chemical conversion treating liquid and iron ion remover for the same
US20090084471A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Methods for treating a ferrous metal substrate
US20110083580A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Shan Cheng Replenishing compositions and methods of replenishing pretreatment compositions

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3984922A (en) 1944-10-10 1976-10-12 Leo Rosen Rotors
DE1546840C3 (en) 1965-02-27 1975-05-22 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Process for the production of coatings
US3975346A (en) 1968-10-31 1976-08-17 Ppg Industries, Inc. Boron-containing, quaternary ammonium salt-containing resin compositions
US4001101A (en) 1969-07-10 1977-01-04 Ppg Industries, Inc. Electrodeposition of epoxy compositions
US3663389A (en) 1970-04-17 1972-05-16 American Cyanamid Co Method of electrodepositing novel coating
US3984299A (en) 1970-06-19 1976-10-05 Ppg Industries, Inc. Process for electrodepositing cationic compositions
US3962165A (en) 1971-06-29 1976-06-08 Ppg Industries, Inc. Quaternary ammonium salt-containing resin compositions
US3947338A (en) 1971-10-28 1976-03-30 Ppg Industries, Inc. Method of electrodepositing self-crosslinking cationic compositions
US3947339A (en) 1971-12-01 1976-03-30 Ppg Industries, Inc. Method of electrodepositing primary amine group-containing cationic resins
US3749657A (en) 1972-01-04 1973-07-31 Ppg Industries Inc Treatment of electrodeposition rinse water
US3793278A (en) 1972-03-10 1974-02-19 Ppg Industries Inc Method of preparing sulfonium group containing compositions
US3928157A (en) 1972-05-15 1975-12-23 Shinto Paint Co Ltd Cathodic treatment of chromium-plated surfaces
US3874951A (en) * 1972-09-27 1975-04-01 Trw Inc Method for controlling iron content of a zinc phosphating bath
US3912548A (en) 1973-07-13 1975-10-14 Amchem Prod Method for treating metal surfaces with compositions comprising zirconium and a polymer
DE2707405C3 (en) 1976-07-19 1987-12-03 Vianova Kunstharz Ag, Werndorf Process for the preparation of binders for electrocoating
BE857754A (en) 1976-08-18 1978-02-13 Celanese Polymer Special Co COMPOSITION OF RESIN FOR COATINGS, ESPECIALLY BY CATHODIC ELECTRODEPOSITION
DE2711425A1 (en) 1977-03-16 1978-09-21 Basf Ag PAINT BINDERS FOR CATHODIC ELECTRO-DIP PAINTING
JPS53123340A (en) * 1977-04-04 1978-10-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Regenerating method for waster of phosphate-film forming process
US4134866A (en) 1977-06-03 1979-01-16 Kansai Paint Company, Limited Aqueous cationic coating from amine-epoxy adduct, polyamide, and semi-blocked polyisocyanate, acid salt
AU528342B2 (en) 1978-12-11 1983-04-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Thermosetting resinous binder compositions
US4370177A (en) * 1980-07-03 1983-01-25 Amchem Products, Inc. Coating solution for metal surfaces
AR243581A1 (en) * 1980-07-14 1993-08-31 Parker Chemical Co Coating composition and method
JPS63103084A (en) * 1986-10-17 1988-05-07 Sunao Mototani Treatment of sludge production during formation of phosphate film
DE3735538A1 (en) * 1987-10-21 1989-05-03 Metallgesellschaft Ag PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PHOSPHATUEBERZUEGEN
DE3742634A1 (en) * 1987-12-16 1989-06-29 Collardin Gmbh Gerhard METHOD FOR THE COLLIGHTING OF PHOSPHATING BAEDERS AND DEVICE FOR THIS METHOD
CA1333043C (en) 1988-02-15 1994-11-15 Nippon Paint Co., Ltd. Surface treatment chemical and bath for aluminium and its alloy
DE3840668A1 (en) * 1988-12-02 1990-06-07 Metallgesellschaft Ag METHOD FOR PHOSPHATING METAL SURFACES
JPH0364485A (en) 1989-08-01 1991-03-19 Nippon Paint Co Ltd Surface treating agent and treating bath for aluminum or aluminum alloy
US5139586A (en) 1991-02-11 1992-08-18 Coral International, Inc. Coating composition and method for the treatment of formed metal surfaces
GB2259920A (en) 1991-09-10 1993-03-31 Gibson Chem Ltd Surface conversion coating solution based on molybdenum and phosphate compounds
CA2087352A1 (en) 1992-07-01 1994-01-02 David W. Reichgott Method and composition for treatment of galvanized steel
US5328525A (en) 1993-01-05 1994-07-12 Betz Laboratories, Inc. Method and composition for treatment of metals
US5449415A (en) 1993-07-30 1995-09-12 Henkel Corporation Composition and process for treating metals
US5427632A (en) * 1993-07-30 1995-06-27 Henkel Corporation Composition and process for treating metals
US5441580A (en) 1993-10-15 1995-08-15 Circle-Prosco, Inc. Hydrophilic coatings for aluminum
US5380374A (en) 1993-10-15 1995-01-10 Circle-Prosco, Inc. Conversion coatings for metal surfaces
JP3315529B2 (en) 1994-06-03 2002-08-19 日本パーカライジング株式会社 Composition for surface treatment of aluminum-containing metal material and surface treatment method
US6193815B1 (en) 1995-06-30 2001-02-27 Henkel Corporation Composition and process for treating the surface of aluminiferous metals
US5653823A (en) 1995-10-20 1997-08-05 Ppg Industries, Inc. Non-chrome post-rinse composition for phosphated metal substrates
JP3437023B2 (en) 1995-11-20 2003-08-18 日本ペイント株式会社 Aluminum-based metal surface treatment bath and treatment method
US5662746A (en) 1996-02-23 1997-09-02 Brent America, Inc. Composition and method for treatment of phosphated metal surfaces
JP3705982B2 (en) * 1999-08-23 2005-10-12 Jfeプラント&サービス株式会社 Phosphate recovery method
WO2001042530A1 (en) * 1999-12-13 2001-06-14 Toyo Kohan Co., Ltd. Method for producing surface treated steel sheet, surface treated steel sheet and surface treated steel sheet coated with resin
DE10110834B4 (en) * 2001-03-06 2005-03-10 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces and use of the substrates coated in this way
US6875800B2 (en) 2001-06-18 2005-04-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Use of nanoparticulate organic pigments in paints and coatings
US6894086B2 (en) 2001-12-27 2005-05-17 Ppg Industries Ohio, Inc. Color effect compositions
US6805756B2 (en) 2002-05-22 2004-10-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Universal aqueous coating compositions for pretreating metal surfaces
JP2004027280A (en) * 2002-06-25 2004-01-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Process for recycling of sludge from phosphate chemical conversion treatment
JP2004043913A (en) * 2002-07-12 2004-02-12 Nippon Paint Co Ltd Metal chemical conversion method
GB0314901D0 (en) 2003-06-26 2003-07-30 Natech Ltd Coating material
US7438972B2 (en) 2004-06-24 2008-10-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Nanoparticle coatings for flexible and/or drawable substrates
JP2006213958A (en) * 2005-02-02 2006-08-17 Nippon Parkerizing Co Ltd Composition for surface treatment of metallic material, and treatment method
JP2006219691A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Nippon Parkerizing Co Ltd Metal surface treatment method
US7815751B2 (en) 2005-09-28 2010-10-19 Coral Chemical Company Zirconium-vanadium conversion coating compositions for ferrous metals and a method for providing conversion coatings
JP6081802B2 (en) * 2013-01-15 2017-02-15 東洋鋼鈑株式会社 Method for producing surface-treated steel sheet in Fe ion-containing treatment bath

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1046346A1 (en) * 1981-12-25 1983-10-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичных Энергоресурсов Предприятий Черной Металлургии Method for regenerating waste fluorinaceous solutions
JP2003171780A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Nippon Paint Co Ltd Method for removing iron ion from phosphate chemical conversion treating liquid and iron ion remover for the same
US20090084471A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Methods for treating a ferrous metal substrate
US20110083580A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Shan Cheng Replenishing compositions and methods of replenishing pretreatment compositions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11566330B2 (en) 2019-04-16 2023-01-31 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and methods for maintaining pretreatment baths

Also Published As

Publication number Publication date
MX2015011382A (en) 2016-01-15
JP6282700B2 (en) 2018-02-21
JP2016507657A (en) 2016-03-10
TW201443283A (en) 2014-11-16
BR112015019200A2 (en) 2017-07-18
HK1211062A1 (en) 2016-05-13
JP6262258B2 (en) 2018-01-17
MY171863A (en) 2019-11-05
AU2014226289A1 (en) 2015-07-23
RU2015142283A (en) 2017-04-10
PL2964806T3 (en) 2021-01-25
SG11201505264XA (en) 2015-08-28
JP2016223019A (en) 2016-12-28
EP2964806B1 (en) 2020-08-05
TWI515335B (en) 2016-01-01
BR112015019200B1 (en) 2021-07-20
KR101714292B1 (en) 2017-03-08
CN105026615A (en) 2015-11-04
WO2014137796A1 (en) 2014-09-12
AU2014226289B2 (en) 2016-09-15
CA2898751A1 (en) 2014-09-12
UA113689C2 (en) 2017-02-27
KR20150115916A (en) 2015-10-14
EP2964806A1 (en) 2016-01-13
CA2898751C (en) 2017-09-19
CN108842149A (en) 2018-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2671871C (en) Methods for coating a metal substrate and related coated substrates
US8652270B2 (en) Methods for treating a ferrous metal substrate
CA2883180C (en) Zirconium pretreatment compositions containing molybdenum, associated methods for treating metal substrates, and related coated metal substrates
EP2193223A2 (en) Methods for coating a metal substrate
RU2625354C2 (en) Preparation and processing method of steel backplate
JP6282700B2 (en) Method for processing ferrous metal substrates
CA2883186C (en) Zirconium pretreatment compositions containing lithium, associated methods for treating metal substrates, and related coated metal substrates
WO2013033372A1 (en) Two-step zinc phosphating process
EP2739768B1 (en) Zirconium pretreatment compositions containing a rare earth metal, associated methods for treating metal substrates, and related coated metal substrates
US9428410B2 (en) Methods for treating a ferrous metal substrate