RU2533388C2 - Moderately alkaline, thin, inorganic, anti-corrosion coating for metal substrates - Google Patents
Moderately alkaline, thin, inorganic, anti-corrosion coating for metal substrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533388C2 RU2533388C2 RU2011151717/02A RU2011151717A RU2533388C2 RU 2533388 C2 RU2533388 C2 RU 2533388C2 RU 2011151717/02 A RU2011151717/02 A RU 2011151717/02A RU 2011151717 A RU2011151717 A RU 2011151717A RU 2533388 C2 RU2533388 C2 RU 2533388C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- total weight
- organic polymer
- coatings
- resin
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C22/00—Chemical 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
- C23C22/05—Chemical 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
- C23C22/60—Chemical 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 alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
- C09D5/082—Anti-corrosive paints characterised by the anti-corrosive pigment
- C09D5/084—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C22/00—Chemical 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
- C23C22/05—Chemical 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
- C23C22/60—Chemical 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 alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
- C23C22/66—Treatment of aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C22/00—Chemical 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
- C23C22/05—Chemical 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
- C23C22/60—Chemical 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 alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
- C23C22/66—Treatment of aluminium or alloys based thereon
- C23C22/67—Treatment of aluminium or alloys based thereon with solutions containing hexavalent chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C22/00—Chemical 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
- C23C22/05—Chemical 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
- C23C22/68—Chemical 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 solutions with pH between 6 and 8
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C22/00—Chemical 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
- C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
- C23C22/80—Pretreatment of the material to be coated with solutions containing titanium or zirconium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
- C23C2222/10—Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Родственные заявкиRelated Applications
Данная заявка представляет собой частичное продолжение известной заявки № РСТ/US2009/044504 с международной датой подачи 19 мая 2009, заявляющей приоритет предварительной заявки США № 61/054363, поданной 19 мая 2008 г.This application is a partial continuation of the known application No. PCT / US2009 / 044504 with an international filing date of May 19, 2009 stating the priority of provisional application US No. 61/054363, filed May 19, 2008
Положение о Федеральном субсидировании исследованийRegulation on Federal Research Subsidies
Отсутствует.Absent.
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Данное изобретение в целом относится к защите от коррозии металлических подложек, более конкретно, к нейтральному или умеренно щелочному, тонкому, неорганическому, высушенному на месте составу для покрытий, который может быть нанесен непосредственно на металлическую подложку без предварительной обработки, например, фосфатирующим раствором, и который обеспечивает усиленную защиту от коррозии металлической подложки. Высушенные на месте покрытия согласно настоящему изобретению при высушивании на месте также обеспечивают уникальную морфологию, включающую непрерывную неорганическую фазу и дискретную диспергированную полимерную фазу.The present invention generally relates to corrosion protection of metal substrates, and more particularly, to a neutral or moderately alkaline, fine, inorganic, in-situ dried coating composition that can be applied directly to a metal substrate without prior treatment, for example with a phosphating solution, and which provides enhanced corrosion protection of the metal substrate. The in-situ dried coatings of the present invention, when dried in-place, also provide a unique morphology including a continuous inorganic phase and a discrete dispersed polymer phase.
Уровень техникиState of the art
Необработанные металлические поверхности подвержены коррозии, которая может привести к развитию ржавчины, ослаблению, обесцвечиванию и разрушению поверхности. Таким образом, металлические подложки обычно обрабатывают различными способами, делая поверхность менее реакционно-способной и более коррозионно-стойкой. Кроме того, металлические поверхности затем часто покрывают декоративными или дополнительными защитными покрытиями, такими как пластмассовые покрытия, грунтовки, краски и другие средства для обработки поверхностей. Первичная обработка металлической поверхности часто включает обработку фосфатом металла с последующей промывкой хромосодержащей жидкостью.Unprocessed metal surfaces are susceptible to corrosion, which can lead to rust, weakening, discoloration, and destruction of the surface. Thus, metal substrates are usually treated in various ways, making the surface less reactive and more corrosion resistant. In addition, metal surfaces are then often coated with decorative or additional protective coatings, such as plastic coatings, primers, paints and other surface treatments. The initial treatment of a metal surface often involves metal phosphate treatment followed by washing with a chromium-containing liquid.
Металлические детали, поверхности которых обрабатывают и покрывают различными средствами, могут быть разделены на несколько категорий. Для некоторых промышленных целей металл формируют в виде трехмерной детали, после чего может быть использована любая комбинация различных видов обработки поверхностей и/или нанесения покрытий. Во второй категории промышленного использования обработку поверхностей металла и/или нанесение на него покрытий осуществляют до формирования, когда металл имеет вид плоского гладкого листа, который обычно сворачивают в рулон. Для многих видов нанесения покрытий в данной категории желательными являются особые свойства для облегчения операций прокатки и формирования. Для таких покрытий, как органические пассиваты, желательной может оказаться высокая степень твердости и устойчивости против слипания с целью облегчения прокатки, однако известные покрытия, имеющие высокую твердость, часто имеют плохую формуемость, приводящую к тому, что целостность покрытия и, в конечном счете, его коррозионная стойкость ухудшаются в результате операций фасонирования. Желательным является получение покрытий, имеющих как высокую твердость, так и хорошую формуемость.Metal parts, the surfaces of which are treated and coated by various means, can be divided into several categories. For some industrial purposes, the metal is formed in the form of a three-dimensional part, after which any combination of various types of surface treatment and / or coating can be used. In the second category of industrial use, the processing of metal surfaces and / or the coating of it is carried out before formation, when the metal has the form of a flat smooth sheet, which is usually rolled up. For many types of coatings in this category, special properties are desirable to facilitate rolling and forming operations. For coatings such as organic passives, a high degree of hardness and resistance to sticking may be desirable in order to facilitate rolling, however, known coatings having high hardness often have poor formability, leading to the integrity of the coating and, ultimately, its corrosion resistance is deteriorated as a result of fashioning operations. It is desirable to obtain coatings having both high hardness and good formability.
Целесообразной является разработка коррозионно-стойкого состава для покрытий, который является неорганическим и может быть использован в нейтральных или умеренно щелочных условиях. Также важной является разработка состава для покрытий, не препятствующего последующему использованию других видов декоративной обработки поверхности, применявшихся в прошлом. В течение многих лет в покрытиях для металлов, таких как органические пассивирующие покрытия, использовали забойку из шестивалентного хрома благодаря его способности ингибировать коррозию. Однако шестивалентный хром пользуется меньшим спросом на рынке по экологическим причинам. Со временем большее распространение получили покрытия, содержащие трехвалентный хром, благодаря более низкому уровню загрязнения окружающей среды по сравнению с изделиями на основе шестивалентного хрома. Во многих случаях такая замена происходила в ущерб коррозионной стойкости. Всегда желательным является улучшение рабочих характеристик покрытий, таких как коррозионная стойкость. Это касается любого покрытия, такого как покрытия на основе шестивалентного хрома. Еще более желательно подобным образом улучшить рабочие характеристики, такие как коррозионная стойкость, покрытий, основу которых составляет не шестивалентный хром, например, покрытий на основе трехвалентного хрома или покрытий, основу которых составляет не хром. Также нежелательно, чтобы покрытия, включающие хром, выщелачивали хром в окружающую среду.It is advisable to develop a corrosion-resistant coating composition, which is inorganic and can be used in neutral or moderately alkaline conditions. It is also important to develop a coating composition that does not impede the subsequent use of other types of decorative surface treatments that have been used in the past. For many years, metal coatings, such as organic passivating coatings, have used hexavalent chromium stemming due to its ability to inhibit corrosion. However, hexavalent chromium is less in demand in the market for environmental reasons. Over time, coatings containing trivalent chromium have become more widespread due to lower levels of environmental pollution compared to products based on hexavalent chromium. In many cases, such a replacement occurred at the expense of corrosion resistance. It is always desirable to improve the performance of coatings, such as corrosion resistance. This applies to any coating, such as hexavalent chromium based coatings. It is even more desirable in a similar way to improve performance, such as corrosion resistance, of coatings based on non-hexavalent chromium, for example, coatings based on trivalent chromium or coatings based on non-chrome. It is also undesirable for coatings including chromium to leach chromium into the environment.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В общих чертах настоящее изобретение относится к нейтральному или умеренно щелочному, неорганическому составу для покрытий, который может быть нанесен непосредственно на металлическую поверхность без ее предварительного фосфатирования и который обеспечивает существенную защиту от коррозии. Покрытия согласно настоящему изобретению при высушивании на месте также обеспечивают уникальную морфологию, включающую две различные фазы. Первая фаза представляет собой непрерывную неорганическую фазу, полученную из водорастворимых неорганических компонентов. Вторая фаза представляет собой диспергированную фазу, содержащую дисперсию полимера в первой фазе. Подобная морфология обеспечивает ряд желательных отличительных черт покрытия. Такие отличительные черты включают хорошую формуемость, несмотря на высокую кажущуюся твердость, превосходную адгезию к металлам и сплавам, таким как металлы и сплавы на основе железа, цинка и алюминия, а также высокую химическую и коррозионную стойкость. Варианты осуществления настоящего изобретения, т.е. покрытия, дополнительно включающие хром, не подвержены выщелачиванию хрома и обладают существенно более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с известными покрытиями на основе хрома.In General terms, the present invention relates to a neutral or moderately alkaline, inorganic composition for coatings, which can be applied directly to a metal surface without prior phosphating and which provides significant protection against corrosion. The coatings of the present invention, when dried in situ, also provide a unique morphology comprising two distinct phases. The first phase is a continuous inorganic phase obtained from water-soluble inorganic components. The second phase is a dispersed phase containing a polymer dispersion in the first phase. Such morphology provides a number of desirable distinctive features of the coating. Such distinguishing features include good formability, despite high apparent hardness, excellent adhesion to metals and alloys, such as metals and alloys based on iron, zinc and aluminum, as well as high chemical and corrosion resistance. Embodiments of the present invention, i.e. coatings that additionally include chromium are not susceptible to chromium leaching and have significantly higher corrosion resistance compared to known coatings based on chromium.
Составы для покрытий, полученные согласно настоящему изобретению, предпочтительно имеют рН, равный приблизительно от 6 до 11, более предпочтительно - от 8 до 10. В одном варианте осуществления состав для покрытий согласно настоящему изобретению включает источник, по меньшей мере, одного из переходных металлов группы IVB Периодической таблицы, а именно циркония, титана и гафния, и, необязательно, источник, по меньшей мере, одного из переходных металлов группы VB Периодической таблицы, а именно ванадия, ниобия и тантала. Состав для покрытий предпочтительно включает от 9 до 73% вес. в расчете на общую массу сухих твердых веществ покрытия, по меньшей мере, одного элемента группы IVB Периодической таблицы. Предпочтительным элементом группы IVB является цирконий, предпочтительно используемый в виде карбоната аммония циркония. Предпочтительным элементом группы IVB является ванадий, используемый в виде V2O5. Состав для покрытий также включает органический полимер, в котором весовое процентное содержание активных твердых веществ органического полимера в расчете на общий вес сухих твердых веществ покрытия составляет от 1% до 75%.The coating compositions obtained according to the present invention preferably have a pH of from about 6 to 11, more preferably from 8 to 10. In one embodiment, the coating composition according to the present invention includes a source of at least one of the transition metals of the group IVB of the Periodic Table, namely zirconium, titanium and hafnium, and, optionally, a source of at least one of the transition metals of group VB of the Periodic Table, namely vanadium, niobium and tantalum. The coating composition preferably comprises from 9 to 73% by weight. based on the total weight of dry solids of the coating of at least one element of group IVB of the Periodic table. A preferred element of group IVB is zirconium, preferably used in the form of zirconium ammonium carbonate. The preferred element of group IVB is vanadium, used as V 2 O 5 . The coating composition also includes an organic polymer, in which the weight percent of active solids of the organic polymer, based on the total weight of the dry solids of the coating, is from 1% to 75%.
В другом варианте осуществления состав для покрытий согласно настоящему изобретению включает источник, по меньшей мере, одного из переходных металлов группы IVB Периодической таблицы, а именно циркония, титана и гафния, и источник хрома. Состав для покрытий предпочтительно включает от 9 до 73% вес. в расчете на общую массу сухих твердых веществ покрытия, по меньшей мере, одного элемента группы IVB Периодической таблицы. Предпочтительным элементом группы IVB является цирконий, предпочтительно используемый в виде карбоната аммония циркония. В данном варианте осуществления состав для покрытий включает источник хрома, такой как триоксид хрома. Состав для покрытий также включает органический полимер, в котором весовое процентное содержание активных твердых веществ органического полимера в расчете на общий вес сухих твердых веществ покрытия составляет от 1% до 75%.In another embodiment, the coating composition of the present invention includes a source of at least one of the transition metals of Group IVB of the Periodic Table, namely zirconium, titanium and hafnium, and a chromium source. The coating composition preferably comprises from 9 to 73% by weight. based on the total weight of dry solids of the coating of at least one element of group IVB of the Periodic table. A preferred element of group IVB is zirconium, preferably used in the form of zirconium ammonium carbonate. In this embodiment, the coating composition comprises a chromium source, such as chromium trioxide. The coating composition also includes an organic polymer, in which the weight percent of active solids of the organic polymer, based on the total weight of the dry solids of the coating, is from 1% to 75%.
Составы для покрытий согласно настоящему изобретению представляют собой высушенные на месте конверсионные покрытия. Такое покрытие является в высшей степени универсальным, поскольку в него могут быть введены самые разнообразные органические полимеры, которые могут быть добавлены непосредственно к составу для покрытий, таким образом, устраняя необходимость осуществления многостадийных процессов нанесения покрытия, при этом соответствующими синтетическими полимерами являются полимеры, диспергируемые или растворимые в неорганическом водном составе для покрытий. Кроме того, такое покрытие обладает существенной формуемостью и твердостью. Поскольку покрытие является конверсионным в том смысле, который вкладывается в этот термин в данной области техники, компоненты состава для покрытий взаимодействуют с металлической подложкой во время процесса нанесения покрытия, обеспечивая получение конечного, высушенного на месте покрытия.The coating compositions of the present invention are in situ dried conversion coatings. Such a coating is highly versatile, since a wide variety of organic polymers can be introduced into it, which can be added directly to the coating composition, thereby eliminating the need for multi-stage coating processes, while the corresponding synthetic polymers are dispersible or soluble in inorganic aqueous coating composition. In addition, such a coating has significant formability and hardness. Since the coating is conversion in the sense that is included in this term in the art, the components of the coating composition interact with the metal substrate during the coating process, providing a final, dried in situ coating.
Упомянутые и другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными для специалистов в данной области техники из подробного описания предпочтительного варианта его осуществления. Чертежи, иллюстрирующие подробное раскрытие, описаны ниже.Mentioned and other features and advantages of the present invention will become more apparent to those skilled in the art from a detailed description of a preferred embodiment thereof. Drawings illustrating the detailed disclosure are described below.
Краткое описание фигурBrief Description of the Figures
Фигура 1А представляет собой фотографию на темном фоне покрытия на основе хрома, полученного согласно настоящему изобретению, сделанную под сканирующим просвечивающим электронным микроскопом;Figure 1A is a photograph of a dark background of a chromium-based coating obtained according to the present invention, taken under a scanning transmission electron microscope;
фигура 1В представляет собой более сильное увеличение покрытия с фигуры 1А;Figure 1B represents a stronger increase in coverage from Figure 1A;
фигура 2А представляет собой фотографию на темном фоне не содержащего хрома покрытия, полученного согласно настоящему изобретению, сделанную под сканирующим просвечивающим электронным микроскопом;Figure 2A is a photograph on a dark background of a chromium-free coating obtained according to the present invention, taken under a scanning transmission electron microscope;
фигура 2В представляет собой более сильное увеличение покрытия с фигуры 2А; иFigure 2B represents a stronger increase in coverage from Figure 2A; and
фигура 3 представляет собой фотографию на темном фоне известного коммерческого покрытия на основе хрома, полученного не в соответствии с настоящим изобретением, сделанную под сканирующим просвечивающим электронным микроскопом.figure 3 is a photograph on a dark background of a known commercial chromium-based coating obtained not in accordance with the present invention, taken under a scanning transmission electron microscope.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществленияDetailed Description of a Preferred Embodiment
Настоящее изобретение касается обработки металлических поверхностей без покрытий; это означает, что металлическую поверхность не подвергают предварительной обработке какими-либо растворами фосфата металлов, содержащими хром промывками, или каким-либо иным видом пассивирующей обработки. Металлические поверхности, которые получают преимущества в результате осуществления процесса согласно настоящему изобретению, включают сталь, холоднокатаную сталь, горячекатаную сталь, нержавеющую сталь, алюминий, сталь, покрытую металлическим цинком или цинковыми сплавами, такую как электрогальванизированная сталь, galvalume®, galvanneal и оцинкованная горячим способом сталь.The present invention relates to the treatment of uncoated metal surfaces; this means that the metal surface is not subjected to pre-treatment with any metal phosphate solutions containing chromium washes, or any other kind of passivating treatment. Metal surfaces that benefit from the process of the present invention include steel, cold rolled steel, hot rolled steel, stainless steel, aluminum, steel coated with zinc metal or zinc alloys such as electro galvanized steel, galvalume®, galvanneal and hot galvanized steel.
Перед обработкой согласно настоящему изобретению металлическую поверхность предпочтительно очищают и обезжиривают. Очистка металлических поверхностей хорошо известна в данной области техники и может включать использование мягких или сильных щелочных средств для очистки. Примеры двух щелочных средств для очистки включают Parco® Cleaner ZX-1 и Parco® Cleaner 315, выпускаемые Henkel Surface Technologies. После очистки, перед обработкой, согласно настоящему изобретению поверхность предпочтительно промывают водой.Before processing according to the present invention, the metal surface is preferably cleaned and degreased. Cleaning metal surfaces is well known in the art and may include the use of soft or strong alkaline cleaning agents. Examples of two alkaline cleaning agents include Parco® Cleaner ZX-1 and Parco® Cleaner 315 from Henkel Surface Technologies. After cleaning, before processing, according to the present invention, the surface is preferably washed with water.
В одном варианте осуществления защищающее от коррозии покрытие согласно настоящему изобретению включает смесь, по меньшей мере, одного элемента группы IVB и, по меньшей мере, одного элемента группы VB в деионизированной воде при рН, равном приблизительно от 6 до 11, более предпочтительно - при рН, равном от 8 до 10. Для осуществления процесса покрытия важно поддерживать рН состава в рамках данного диапазона. В одном варианте элемент группы IVB предпочтительно присутствует в количестве, составляющем от 1 до 7% вес., более предпочтительно - приблизительно от 2 до 5% вес., и наиболее предпочтительно - от 3 до 5% вес. состава в расчете на общий вес состава. Состав для покрытий может включать любой поддиапазон, составляющий от 1 до 7% вес. в расчете на общий вес состава. В данном варианте содержание элемента группы VB в составе предпочтительно составляет приблизительно от 0,20 до 2,00% вес., более предпочтительно - приблизительно от 0,40 до 1,00% вес. в расчете на общий вес состава. Состав для покрытий может включать любой поддиапазон, составляющий от 0,20 до 2,00% вес. в расчете на общий вес. Состав для покрытий предпочтительно представляет собой смесь циркония и ванадия. Одним из предпочтительных источников циркония является карбонат аммония циркония, называемый Bacote 20® и выпускаемый MEI, Flemington, New Jersey. Согласно описанию MEI, Bacote 20® представляет собой прозрачный водный щелочной раствор стабилизированного карбоната аммония циркония, содержащего анионные гидроксилированные полимеры циркония. Это обеспечивает присутствие приблизительно 20% вес./вес. ZrO2. Он продается на рынке как сшивающий агент для бумаги и картона. Предпочтительным элементом группы IVB является ванадий, используемый в виде V2O5. В описываемое покрытие могут быть также введены органические синтетические полимеры для покрытий различных видов, включая, только в качестве примера, эпоксиды, поливинилдихлориды, смолы на основе акрила, смолы на основе метакрилата, смолы на основе стирола, полиуретановые дисперсии и гибриды полиуретановых дисперсий. Примеры таких синтетических полимеров включают Carboset®, Hauthane HD-2120, Hauthane L-2989, MaincoteTM PR-15, MaincoteTM PR-71, Avanse MV-100, Rhoplex AC 337N, и Alberdingk-Boley LV-51136 и M-2959. Данное покрытие также позволяет вводить восстановители для V2O5, такие как цистеин, Sn2+, аскорбиновая кислота или тиоянтарная кислота. В качестве исходного материала может быть необязательно использован V+4 из ванадилсульфата или ванадилацетилацетоната. Подобное покрытие может также необязательно включать технологические добавки, такие как различные виды воска, способствующие формуемости подложек с покрытием. Введение подобных необязательных агентов описано ниже.In one embodiment, the corrosion protection coating of the present invention comprises a mixture of at least one element of group IVB and at least one element of group VB in deionized water at a pH of about 6 to 11, more preferably at pH equal to from 8 to 10. For the implementation of the coating process, it is important to maintain the pH of the composition within this range. In one embodiment, an element of group IVB is preferably present in an amount of from 1 to 7% by weight, more preferably from about 2 to 5% by weight, and most preferably from 3 to 5% by weight. composition based on the total weight of the composition. The coating composition may include any sub-range of 1 to 7% by weight. calculated on the total weight of the composition. In this embodiment, the content of an element of group VB in the composition is preferably from about 0.20 to 2.00% by weight, more preferably from about 0.40 to 1.00% by weight. calculated on the total weight of the composition. The coating composition may include any sub-range of 0.20 to 2.00% by weight. calculated on the total weight. The coating composition is preferably a mixture of zirconium and vanadium. One preferred source of zirconium is zirconium ammonium carbonate, called Bacote 20® and manufactured by MEI, Flemington, New Jersey. As described by MEI, Bacote 20® is a clear aqueous alkaline solution of stabilized zirconium ammonium carbonate containing anionic hydroxylated zirconium polymers. This ensures the presence of approximately 20% w / w. ZrO 2 . It is marketed as a crosslinking agent for paper and paperboard. The preferred element of group IVB is vanadium, used as V 2 O 5 . Organic synthetic polymers for coatings of various kinds can also be incorporated into the coating described, including, by way of example only, epoxides, polyvinyl dichlorides, acrylic resins, methacrylate resins, styrene resins, polyurethane dispersions and hybrids of polyurethane dispersions. Examples of such synthetic polymers include Carboset®, Hauthane HD-2120, Hauthane L-2989, Maincote TM PR-15, Maincote TM PR-71, Avanse MV-100, Rhoplex AC 337N, and Alberdingk-Boley LV-51136 and M-2959 . This coating also allows the introduction of V 2 O 5 reducing agents, such as cysteine, Sn 2+ , ascorbic acid or thiojuccinic acid. Optionally, V +4 from vanadyl sulfate or vanadyl acetylacetonate may be used as starting material. Such a coating may also optionally include processing aids, such as various kinds of waxes, which contribute to the formability of the coated substrates. The administration of such optional agents is described below.
В первом примере неорганический состав для покрытий согласно настоящему изобретению получают, соединяя 83,00% вес. деионизированной (DI) воды с 1,00% вес. V2O5 и 16,00% вес. Bacote 20®. Такое количество Bacote 20® обеспечивает содержание 3,2% вес. ZrO2 в составе. рН состава составляет приблизительно 9,5. Неорганическое покрытие наносят на ряд оцинкованных горячим способом (HDG) панелей, известных как АСТ HDG панели APR 31893, и панели U.S. Steel Corp. (USS) из Galvalume®, применяя известный способ с использованием натянутой проволоки для нанесения покрытия в количестве 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров). Galvalume® - торговое название листовой стали с покрытием из алюминиево-цинкового сплава. После нанесения покрытие сушат на месте до пиковой температуры металла (РМТ), составляющей 210°F (98°C), на подвергаемых испытаниям панелях. Панели затем подвергают испытанию на коррозию с распылением нейтральной соли (NSS) на несколько панелей в каждый момент времени согласно способу ASTM В117-03. В данном исследовании панели без покрытия из HDG или USS Galvalume® показали 100% коррозию в течение 24 часов в испытании с NSS. Результаты испытания в виде среднего процентного уровня коррозии каждой из обработанных панелей показаны ниже в таблице 1.In the first example, the inorganic coating composition of the present invention is prepared by combining 83.00% by weight. deionized (DI) water with 1.00% weight. V 2 O 5 and 16.00% by weight. Bacote 20®. This amount of Bacote 20® provides a content of 3.2% by weight. ZrO 2 in the composition. The pH of the composition is approximately 9.5. The inorganic coating is applied to a series of hot-dip galvanized (HDG) panels, known as AST HDG APR 31893 panels, and US Steel Corp. panels. (USS) of Galvalume®, using a known method using a stretched wire for coating in the amount of 200 milligrams per square. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters). Galvalume® is the trade name for aluminum-zinc alloy coated sheet steel. After application, the coating is dried in place to a peak metal temperature (PMT) of 210 ° F (98 ° C) on the test panels. The panels are then subjected to a neutral salt spray (NSS) corrosion test on several panels at each point in time according to ASTM Method B117-03. In this study, uncoated panels of HDG or USS Galvalume® showed 100% corrosion within 24 hours in an NSS test. The test results in the form of the average percentage level of corrosion of each of the treated panels are shown below in table 1.
Полученные результаты показывают преимущества состава для покрытий, полученного согласно настоящему изобретению. Очевидно, что состав для покрытий согласно настоящему изобретению очень эффективен для стали USS Galvalume®, обеспечивая ее существенную защиту от коррозии на протяжении более 1008 часов. Эти результаты сильно отличаются от результатов по испытанию стали USS Galvalume® без покрытия, которая оказалась на 100% корродированной в течение 24 часов. Результаты испытания HDG подложки также оказались существенными, но не такими высокими.The results obtained show the advantages of the coating composition obtained according to the present invention. It is obvious that the coating composition according to the present invention is very effective for USS Galvalume® steel, providing its significant corrosion protection for more than 1008 hours. These results are very different from the USS Galvalume® uncoated steel test results, which were 100% corroded within 24 hours. The test results of the HDG substrate were also significant, but not so high.
Как упомянуто выше, другое преимущество описываемого состава для покрытий заключается в том, что он легко позволяет вводить органические смолы с целью дальнейшего улучшения защиты от коррозии, не требуя сложной многоступенчатой обработки или его нанесения. Нужная смола может быть просто введена в состав для покрытий. В первом примере смешивания неорганического состава для покрытий с органической смолой в качестве органической смолы использовали поливинилдихлорид (PVDC). Используемая PVDC смола представляет собой Noveon XPD-2903. Был получен ряд составов для покрытий, описанных ниже в таблице 2. As mentioned above, another advantage of the described coating composition is that it readily allows the incorporation of organic resins to further improve corrosion protection without requiring complex multi-stage processing or application. The desired resin can simply be incorporated into the coating composition. In the first example of mixing an inorganic coating composition with an organic resin, polyvinyl dichloride (PVDC) was used as the organic resin. The PVDC resin used is Noveon XPD-2903. A number of coating compositions were prepared as described in Table 2 below.
Затем на ряд HDG панелей и ряд панелей из USS Galvalume® наносят каждый состав, применяя описанный выше процесс сушки на месте и нанося покрытие в количестве 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), и сушат до РМТ, составляющей 210°F (98°C). Получают ряд контрольных HDG панелей и панелей из USS Galvalume®, используя коммерчески доступное, не содержащее хром покрытие Granocoat® 342ТМ (G342), выпускаемое Henkel. G342 наносят согласно инструкциям производителя. В первом испытании панели подвергают описанному выше исследованию с NSS, после чего определяют процентную величину коррозии нескольких панелей в каждый момент времени и выводят среднее значение. Полученные результаты представлены ниже в таблице 3, в которой сокращение Gal. означает панели из USS Galvalume®. Each composition is then applied to a series of HDG panels and a series of USS Galvalume® panels using the in-place drying process described above and coating at 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), and dried to a RMT of 210 ° F (98 ° C). A series of HDG control panels and USS Galvalume® panels were prepared using a commercially available, chromium-free Granocoat® 342 TM (G342) coating manufactured by Henkel. G342 is applied according to the manufacturer's instructions. In the first test, the panels are subjected to the NSS test described above, after which the percentage of corrosion of several panels at each time point is determined and the average value is derived. The results are presented below in table 3, in which the reduction of Gal. Means USS Galvalume® panels.
Приведенные выше результаты окончательно демонстрируют улучшенную защиту от коррозии, обеспечиваемую составом для покрытий согласно настоящему изобретению. Анализируя данные по панелям из USS Galvalume®, можно увидеть улучшение относительно защиты от коррозии у всех панелей по сравнению с контролем G342 через 168 часов испытания, при этом различия увеличиваются по мере увеличения продолжительности испытания. Через 504 часа испытания уровень коррозии панелей с покрытием согласно настоящему изобретению от 18 до 147 раз меньше, чем контрольных панелей G342. Через 840 часов уровень коррозии контрольных панелей G342 в 28-76 раз превышает уровень коррозии панелей с покрытием согласно настоящему изобретению. Даже через 1200 часов испытания уровень коррозии панелей с покрытием согласно настоящему изобретению составляет всего лишь от 3 до 11%. Такие результаты поражают и показывают эффективность состава для покрытий, полученного согласно настоящему изобретению. Данные результаты также показывают, что повышение уровня содержания поливинилдихлорида с 10% до 30% оказывает небольшое влияние на степень защиты от коррозии в последний момент времени. Что касается данных по HDG панелям, очевидно, что покрытия согласно настоящему изобретению также обеспечивают улучшенную защиту по сравнению с G342 приблизительно до 504 часов. Результаты по HDG панелям не так поражают, как результаты по панелям из USS Galvalume®. К тому же действие по повышению уровня поливинилдихлорида, по-видимому, противоположно действию, наблюдаемому в случае с панелями из USS Galvalume®. Чем выше уровень содержания поливинилдихлорида, тем, вероятно, ниже защита от коррозии покрытием HDG панелей.The above results finally demonstrate the improved corrosion protection afforded by the coating composition of the present invention. By analyzing USS Galvalume® panel data, we can see an improvement in corrosion protection for all panels compared to the G342 control after 168 hours of testing, with differences increasing as the duration of the test increases. After 504 hours of testing, the corrosion level of the coated panels according to the present invention is 18 to 147 times less than the control panels G342. After 840 hours, the corrosion level of the G342 control panels is 28-76 times higher than the corrosion level of the coated panels of the present invention. Even after 1200 hours of testing, the corrosion level of the coated panels of the present invention is only 3 to 11%. Such results are striking and show the effectiveness of the coating composition obtained according to the present invention. These results also show that increasing the level of polyvinyl dichloride from 10% to 30% has little effect on the degree of corrosion protection at the last moment in time. With regard to data on HDG panels, it is obvious that the coatings according to the present invention also provide improved protection compared with G342 up to approximately 504 hours. The results for HDG panels are not as striking as the results for panels from USS Galvalume®. In addition, the effect of increasing the level of polyvinyl dichloride seems to be the opposite of that observed with USS Galvalume® panels. The higher the content of polyvinyl dichloride, the lower the corrosion protection of HDG coated panels.
В следующей группе на испытываемые на коррозию панели из USS Galvalume® или HDG панели наносят покрытия описанным выше способом, используя составы из таблицы 2 в количестве 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), и сушат на месте, на панелях, до РМТ, составляющей 210°F (98°C). Затем осуществляют испытание на штабелирование, имитируя контакт панелей между собой во влажной окружающей среде. Испытание на штабелирование осуществляют, разбрызгивая деионизированную воду на сторону с покрытием первой панели, помещая сторону с покрытием второй панели на сторону с покрытием первой панели, а затем скрепляя вместе первую и вторую панели. Скрепленные вместе панели затем помещают в камеру для испытания на влагостойкость при температуре 100°F (38°C) и 100% влажности. В различные моменты времени по нескольку панелей при каждом состоянии удаляют из камеры, определяют процентный уровень коррозии каждой панели и полученные результаты усредняют. Средние результаты представлены ниже в таблице 4. In the following group, USS Galvalume® or HDG panels tested for corrosion are coated as described above using the formulations of Table 2 in an amount of 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), and dried in place, on the panels, to a PMT of 210 ° F (98 ° C). A stacking test is then carried out, simulating the contact of the panels together in a humid environment. The stacking test is carried out by spraying deionized water on the coated side of the first panel, placing the coated side of the second panel on the coated side of the first panel, and then bonding the first and second panels together. The panels bonded together are then placed in a moisture test chamber at 100 ° F (38 ° C) and 100% humidity. At various points in time, several panels in each state are removed from the chamber, the percentage level of corrosion of each panel is determined, and the results are averaged. The average results are presented below in table 4.
Полученные результаты показывают, что при содержании смолы, составляющем 10 и 20%, состав для покрытий согласно настоящему изобретению оказался намного более эффективным, чем покрытие G342, во все моменты времени в 16-2,2 раза в зависимости от момента времени. Однако покрытие, содержащее 30% PVDC, через 1200 часов не было таким эффективным, как контрольные панели G342, а через 2016 часов оно оказалось почти вдвое более корродированным, чем контрольная панель. Причина такой разницы неизвестна. Что касается HDG панелей, полученные результаты показывают меньшую разницу между контрольными панелями и покрытиями согласно настоящему изобретению. Все панели демонстрируют хорошую защиту от коррозии на протяжении 504 часов. Затем составы для покрытий, содержащие 20 и 30% PVDC, оказались менее эффективными, чем панели G342, и чем панели, содержащие 10% PVDC.The results show that with a resin content of 10 and 20%, the coating composition according to the present invention turned out to be much more effective than the G342 coating at all times 16-2.2 times depending on the point in time. However, a coating containing 30% PVDC after 1200 hours was not as effective as the G342 control panels, and after 2016 hours it turned out to be almost twice as corroded than the control panel. The reason for this difference is unknown. Regarding HDG panels, the results show a smaller difference between the control panels and the coatings according to the present invention. All panels exhibit good corrosion protection for 504 hours. Then, coating compositions containing 20 and 30% PVDC were less effective than G342 panels and than panels containing 10% PVDC.
В следующей группе на испытываемые на коррозию панели из USS Galvalume® или HDG панели наносят покрытия описанным выше способом, используя составы из таблицы 2 в количестве 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), и сушат на месте, на панелях, до РМТ, составляющей 210°F (98°C). Затем панели подвергают Кливлендскому испытанию на влагостойкость (СТН), используя способ ASTM D4585. Полученные результаты представлены ниже в таблице 5. In the following group, USS Galvalume® or HDG panels tested for corrosion are coated as described above using the formulations of Table 2 in an amount of 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), and dried in place, on the panels, to a PMT of 210 ° F (98 ° C). The panels are then subjected to the Cleveland Moisture Test (STN) using the ASTM D4585 method. The results are presented below in table 5.
Результаты, полученные с использованием USS Galvalume®, показывают, что состав для покрытий согласно настоящему изобретению оказался намного более эффективным, чем контрольное покрытие G342, за исключением результата, полученного через 1200 часов, при содержании 10% PVDC, равного результату контрольного G342. Полученные результаты ясно показывают, что увеличение содержания PVDC оказывает очень хорошее действие на защиту от коррозии покрытия, полученного согласно настоящему изобретению. Подобные результаты наблюдаются и при использовании HDG панелей с покрытием согласно настоящему изобретению, обеспечивающим намного более высокий уровень защиты от коррозии по сравнению с G342. Кроме того, повышение содержания PVDC, по-видимому, улучшает защиту от коррозии.The results obtained using USS Galvalume® show that the coating composition of the present invention was much more effective than the control coating G342, with the exception of the result obtained after 1200 hours, with a content of 10% PVDC equal to the result of the control G342. The results obtained clearly show that increasing the PVDC content has a very good effect on the corrosion protection of the coating obtained according to the present invention. Similar results are observed when using coated HDG panels according to the present invention, providing a much higher level of corrosion protection compared to G342. In addition, increasing the PVDC content appears to improve corrosion protection.
В следующей группе на испытываемые на коррозию панели из USS Galvalume® или HDG панели наносят покрытия описанным выше способом, используя составы из таблицы 2 в количестве 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), и сушат на месте, на панелях, до РМТ, составляющей 210°F (98°C). Затем группу панелей подвергают испытанию погружением в воду Butler (BWI). Каждую испытываемую панель, поддерживая погружают в резервуар с дистиллированной водой таким образом, что под каждой панелью находится полдюйма воды, а над каждой панелью находится три четверти дюйма воды. Резервуары с панелями затем помещают в камеру влажности, влажность в которой составляет 100%, а температура - 100°F (38°C). Панели удаляют в выбранные моменты времени и определяют процентную величину их коррозии. Полученные результаты представлены ниже в таблице 6. In the following group, USS Galvalume® or HDG panels tested for corrosion are coated as described above using the formulations of Table 2 in an amount of 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), and dried in place, on the panels, to a PMT of 210 ° F (98 ° C). The panel group is then subjected to a Butler water immersion test (BWI). Each test panel, while supporting, is immersed in a tank of distilled water so that under each panel is half an inch of water, and above each panel is three quarters of an inch of water. The tanks with the panels are then placed in a humidity chamber with a humidity of 100% and a temperature of 100 ° F (38 ° C). The panels are removed at selected points in time and the percentage of their corrosion is determined. The results are presented below in table 6.
Результаты, полученные с использованием USS Galvalume®, показывают, что состав для покрытий, полученный согласно настоящему изобретению, обеспечивает намного более сильную защиту от коррозии, чем контрольное покрытие G342. Более сильная защита приблизительно в 2-10 раз повышает стойкость к коррозии по сравнению с G342. Влияние содержания PVDC на защиту от коррозии является сложным и нелинейным, при этом наивысшее содержание является менее эффективным, чем содержание, составляющее от 10 до 20% вес. HDG панели также показывают преимущество панелей согласно настоящему изобретению по сравнению с G342. Все панели с покрытием согласно настоящему изобретению имеют улучшенную защиту от коррозии по сравнению с G342. Опять же, действие уровня содержания PVDC является сложным и, по-видимому, показывает наилучшие результаты при 20% содержании PVDC.The results obtained using USS Galvalume® show that the coating composition obtained according to the present invention provides much stronger corrosion protection than the control coating G342. A stronger protection of approximately 2-10 times increases corrosion resistance compared to G342. The effect of the PVDC content on corrosion protection is complex and non-linear, with the highest content being less effective than the content of 10 to 20% by weight. HDG panels also show the advantage of the panels of the present invention over G342. All coated panels of the present invention have improved corrosion protection compared to G342. Again, the effect of the PVDC level is complex and appears to show the best results at 20% PVDC.
Как упомянуто выше, преимущество описываемого покрытия заключается в том, что оно легко позволяет вводить органические смолы с целью дальнейшего улучшения защиты от коррозии, не требуя сложной многоступенчатой обработки или нанесения покрытия. Нужная смола может быть просто введена в состав для покрытий. Во втором примере соединения неорганического состава для покрытий с органической смолой в качестве органической смолы используют термопластичную эмульсию на основе сополимера стирола и акрила, названную Carboset® CR-760. Carboset® CR-760 выпускается Lubrizol Advanced Materials, Inc., Cleveland, Ohio. Carboset® CR-760 содержит приблизительно 42% вес. сухого вещества. В дополнительных покрытиях Carboset® CR-760 также объединяют с PVDC, применение которого описано выше. В дополнительных композициях состав для покрытий также включает эмульсию карнаубского воска для улучшения формуемости состава для покрытий. Эмульсия карнаубского воска представляет собой Michem®, Lube 160, выпускаемый Michelman, Inc., Cincinnati, Ohio. Был получен ряд составов для покрытий, описанный ниже в таблице 7. Затем каждую композицию наносят на ряд HDG панелей и ряд панелей из USS Galvalume®, используя описанный выше метод сушки на месте, при этом вес покрытия составляет от 175 до 180 миллиграмм на кв. фут (от 175 до 180 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), и сушат до РМТ, составляющей 210°F (98°C). В первом испытании на коррозию панели подвергают описанному выше испытанию с NSS и определяют процентную величину коррозии нескольких панелей в каждый момент времени. Средние результаты для каждого момента времени представлены ниже в таблице 8. Образцы композиции 162В в NSS отсутствуют. Для оценки покрытий с помощью описанных выше испытания погружением в воду Butler, Кливлендского испытания на влагостойкость и испытания на штабелирование были использованы дополнительные панели. Результаты проведенных испытаний представлены ниже в таблицах 9, 10 и 11 соответственно. As mentioned above, the advantage of the described coating lies in the fact that it easily allows the introduction of organic resins in order to further improve corrosion protection without requiring complex multi-stage processing or coating. The desired resin can simply be incorporated into the coating composition. In a second example of a compound of an inorganic coating composition with an organic resin, a thermoplastic emulsion based on a styrene-acrylic copolymer called Carboset® CR-760 is used as an organic resin. Carboset® CR-760 is available from Lubrizol Advanced Materials, Inc., Cleveland, Ohio. Carboset® CR-760 contains approximately 42% by weight. dry matter. In additional coatings, Carboset® CR-760 is also combined with PVDC, the use of which is described above. In additional compositions, the coating composition also includes an emulsion of carnauba wax to improve the formability of the coating composition. The carnauba wax emulsion is Michem®, Lube 160 manufactured by Michelman, Inc., Cincinnati, Ohio. A series of coating compositions was prepared, described in Table 7 below. Each composition was then applied to a series of HDG panels and a series of USS Galvalume® panels using the in-place drying method described above, with a coating weight of 175 to 180 milligrams per square meter. ft (175 to 180 milligrams per 929.03 square centimeters), and dried to a RMT of 210 ° F (98 ° C). In a first corrosion test, the panels are subjected to the NSS test described above and the percentage corrosion of several panels at a time is determined. The average results for each point in time are presented below in table 8. Samples of composition 162B in NSS are not available. Additional panels were used to evaluate coatings using the Butler water immersion tests described above, the Cleveland Moisture Test, and stacking tests. The results of the tests are presented below in tables 9, 10 and 11, respectively.
Результаты, полученные с использованием USS Galvalume®, показывают, что все покрытия согласно настоящему изобретению являются более эффективными, чем покрытие G342, результаты использования которого представлены выше в таблице 3. Покрытие, содержащее только Carboset® CR760, является очень эффективным даже на протяжении более 2016 часов. Сравнение композиции 162А с 162В показывает, что добавление карнаубского воска к данной композиции снижает эффективность покрытия как защищающего от коррозии покрытия. Полученные результаты также показывают, что соединение Carboset® CR760 с PVDC снижает эффективность композиции для покрытий по сравнению с использованием только Carboset® CR760, однако добавление карнаубского воска к данной смеси, по-видимому, повышает ее эффективность. Ни одно из покрытий не является высокоэффективным на HDG образцах, и присутствие карнаубского воска или PVDC, по-видимому, не влияет на эффективность одного только Carboset® CR760. The results obtained using USS Galvalume® show that all coatings according to the present invention are more effective than G342, the results of which are presented above in table 3. The coating containing only Carboset® CR760 is very effective even for more than 2016 hours. Comparison of composition 162A with 162B shows that the addition of carnauba wax to this composition reduces the effectiveness of the coating as a corrosion-resistant coating. The results also show that combining Carboset® CR760 with PVDC reduces the effectiveness of the coating composition compared to using only Carboset® CR760, however, adding carnauba wax to this mixture seems to increase its effectiveness. None of the coatings are highly effective on HDG samples, and the presence of Carnauba wax or PVDC does not appear to affect the effectiveness of Carboset® CR760 alone.
Результаты, полученные при использовании панелей из USS Galvalume®, показывают, что за исключением смеси Carboset® CR760 и PVDC, все покрытия являются более эффективными, чем покрытие G342 из таблицы 6. Испытание на BWI не показало снижения эффективности одного только Carboset® CR760. В отличие от испытания с NSS, комбинация Carboset® CR760 с PVDC и карнаубским воском оказалась наиболее эффективной в испытании на BWI. Опять же, как показывают результаты испытания с NSS, выгодно добавлять карнаубский воск, комбинируя Carboset® CR760 с PVDC. Результаты, полученные при использовании HDG панелей, также показывают, что все покрытия, полученные согласно настоящему изобретению, являются более эффективными, чем покрытие G342 из таблицы 6. Существенно более высокая эффективность была получена при использовании только Carboset® CR760 по сравнению с добавлением карнаубского воска, PVDC, или карнаубского воска и PVDC. The results obtained using USS Galvalume® panels show that with the exception of the Carboset® CR760 and PVDC mixtures, all coatings are more effective than the G342 coating of Table 6. The BWI test did not show a decrease in the effectiveness of Carboset® CR760 alone. Unlike the NSS test, the combination of Carboset® CR760 with PVDC and Carnauba Wax proved to be the most effective in the BWI test. Again, as NSS test results show, it is beneficial to add Carnauba wax by combining Carboset® CR760 with PVDC. The results obtained using HDG panels also show that all coatings obtained according to the present invention are more effective than the coating G342 from table 6. Significantly higher efficiency was obtained using only Carboset® CR760 compared to the addition of carnauba wax, PVDC, or Carnauba wax and PVDC.
Результаты, полученные при использовании как панелей из USS Galvalume®, так и HDG панелей, показывают, что в Кливлендском испытании на влагостойкость все покрытия согласно настоящему изобретению являются одинаково эффективными, независимо от подложки, и что все они превышают результаты, полученные при использовании контрольного покрытия G342, описанного в таблице 5.The results obtained using both USS Galvalume® panels and HDG panels show that in the Cleveland Moisture Test all coatings according to the present invention are equally effective, regardless of the substrate, and that they all exceed the results obtained using a control coating G342 described in table 5.
Результаты, полученные при использовании панелей из USS Galvalume®, показывают, что все покрытия согласно настоящему изобретению являются одинаково эффективными при испытании на штабелирование, и что они превышают результаты, полученные при использовании контрольного покрытия G342, описанного в таблице 4. Результаты использования HDG панелей являются различными, при этом покрытие только из Carboset® CR760, по-видимому, является наиболее эффективными, а другие покрытия являются менее эффективными. Ни одно из покрытий не было намного более эффективным, чем покрытие G342 из таблицы 4.The results obtained using USS Galvalume® panels show that all coatings according to the present invention are equally effective in stacking tests and that they exceed the results obtained using the control coating G342 described in Table 4. The results of using HDG panels are different, with only Carboset® CR760 coating appearing to be the most effective and other coatings being less effective. None of the coatings was much more effective than the coating G342 from table 4.
В другой серии испытаний варьируют содержание карбоната аммония циркония в покрытии с целью изменения количества ZrO2 в составе для покрытий и определяют влияние такого изменения на защиту от коррозии. Композиции покрытий приведены ниже в таблице 12. Кроме того, на контрольные панели наносят покрытие из G342 описанным выше способом. Покрытия наносят на панели из USS Galvalume®, при этом вес покрытия составляет приблизительно 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), и сушат до РМТ, составляющей 210°F (98°C). Затем панели подвергают испытанию с NSS, испытанию погружением в воду Butler и испытанию на штабелирование; полученные результаты представлены ниже в таблицах 13, 14 и 15 соответственно. In another series of tests, the content of zirconium ammonium carbonate in the coating is varied in order to change the amount of ZrO 2 in the coating composition and the effect of such a change on corrosion protection is determined. Coating compositions are shown in Table 12 below. In addition, control panels are coated with G342 as described above. Coatings are applied to USS Galvalume® panels, with a coating weight of approximately 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), and dried to a RMT of 210 ° F (98 ° C). The panels are then tested with NSS, a Butler water immersion test, and a stacking test; the results obtained are presented below in tables 13, 14 and 15, respectively.
Полученные результаты показывают, что все покрытия согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, так же эффективны, как и G342, а большая их часть является гораздо более эффективной. Полученные результаты также показывают, что повышение уровня содержания ZrO2 с 1,20% до 3,20% резко повышает эффективность покрытий, полученных согласно настоящему изобретению. The results show that all coatings according to the present invention are at least as effective as G342, and most of them are much more effective. The results also show that increasing the level of ZrO 2 from 1.20% to 3.20% dramatically increases the effectiveness of the coatings obtained according to the present invention.
Полученные результаты вновь показывают, что все покрытия согласно настоящему изобретению являются гораздо более эффективными, чем G342. Кроме того, хотя и не так сильно, как в испытании с NSS, полученные результаты показывают, что повышение содержания ZrO2 повышает эффективность покрытия при защите от коррозии. The results obtained again show that all coatings according to the present invention are much more effective than G342. In addition, although not as much as in the NSS test, the results show that increasing the ZrO 2 content increases the effectiveness of the coating against corrosion.
Полученные результаты также показывают, что покрытия согласно настоящему изобретению являются более эффективными, чем контрольный G342, однако при повышении содержания ZrO2 не наблюдается такого же повышения эффективности, как в других испытаниях.The obtained results also show that the coatings according to the present invention are more effective than the control G342, however, with an increase in the ZrO 2 content, the same increase in efficiency is not observed as in other tests.
Как описано ниже, в следующей серии испытаний были получены две дополнительные смолы 3272-096 и 3272-103, после чего полученные смолы были использованы, как подробно описано ниже в таблице 16, для получения покрытий согласно настоящему изобретению.As described below, in the next series of tests, two additional resins 3272-096 and 3272-103 were obtained, after which the obtained resins were used, as described in detail in table 16 below, to obtain coatings according to the present invention.
Смола 3272-096Resin 3272-096
Смола 3272-096 включает в качестве мономеров: ацетоацетоксиэтилметакрилат (ААЕМ), н-бутилметакрилат, стирол, метилметакрилат, 2-этилгексилакрилат и ADD APT PolySurf HP, который представляет собой смесь метакрилированных сложных моно- и ди-фосфатных эфиров. Общее распределение мономеров в смоле является следующим: 20,00% ААЕМ, 12,50% н-бутилметакрилата, 15% стирола, 27,50% метилметакрилата, 20,00% 2-этилгексилакрилата и 5,00% ADD APT PolySurf HP. Реакцию полимеризации смолы осуществляют в атмосфере N2 с перемешиванием и температурой схватывания при нагреве, составляющей 80°С. Первоначальная загрузка в реактор составляет 241,10 грамм деионизированной (DI) воды, 2,62 грамм аммонийлаурилсульфата (Rhodapon L-22 EP) и 2,39 грамма гептагидрата сульфата железа (П) FeSO47H2O (3 ч./млн). После загрузки такой первоначальной смеси в реактор начинают отсчет времени до температуры схватывания. Через 30 минут в реактор добавляют затравку, включающую комбинацию 5,73 грамм DI воды, 0,90 грамм неионного поверхностно-активного вещества (Tergitol 15-S-20), 0,13 грамм аммонийлаурилсульфата (Rhodapon L-22 EP), 2,15 грамм н-бутилметакрилата, 2,57 грамм стирола, 4,74 грамм метилметакрилата, 3,48 грамм 2-этилгексилакрилата, 3,41 грамм ацетоацетоксиэтилметакрилат (ААЕМ) и 0,85 грамм ADD APT PolySurf HP и продолжают нагревание до температуры схватывания в течение еще 15 минут. Затем первоначальную инициирующую смесь загружают в реактор, содержащий 0,32 грамма НОСН2SO2Na, 4,68 грамм DI воды, 0,45 грамма трет-бутилгидропероксида и дополнительные 4,54 грамма DI воды, поддерживая температуру на уровне температуры схватывания в течение еще 30 минут. Затем мономер и инициирующие смеси загружают в реактор в течение трех часов, поддерживая температуру на уровне температуры схватывания. Загружаемый мономер включает 106,92 грамм DI воды, 17,10 грамм Tergitol 15-S-20, 2,49 грамм Rhodapon L-22 EP, 40,89 грамм н-бутилметакрилата, 48,83 грамм стирола, 89,97 грамм метилметакрилата, 66,10 грамм 2-этилгексилакрилата, 64,77 грамм ААЕМ и 16,19 грамм ADD APT PolySurf HP. Инициирующая, совместно загружаемая смесь включает 0,97 граммов НОСН2SO2Na, 14,03 грамма DI воды, 1,39 граммов трет-бутилгидропероксида и дополнительные 13,61 граммов DI воды. Через три часа в реактор в течение 30 минут добавляют окончательную смесь. Такая смесь содержит 0,32 грамма НОСН2SO2Na, 4,88 граммов DI воды, 0,46 грамма трет-бутилгидропероксида и дополнительные 4,54 граммов DI воды. Затем реактор выдерживают при температуре схватывания в течение полутора часов. После этого начинают охлаждение от температуры схватывания, продолжают его в течение двух часов до тех пор, пока температура не составит 38°С. Затем в реактор загружают буферную смесь. Буферная смесь содержит 5,19 грамм гидроксида аммония (28%) и 18,48 грамм DI воды. Для получения данной смолы и описанной ниже смолы 3272-103 другим потенциальным фосфатосодержащим мономером, который может быть использован вместо ADD APT PolySurf HP, является Ebecryl 168 от Radcure Corporation. Дополнительными неионными стабилизаторами поверхности, которые могут быть использованы вместо Tergitol 15-S-20, представляющего собой вторичный этоксилат спирта, являются другие неионные стабилизаторы, имеющие гидрофильный липофильный баланс, составляющий от 15 до 18. Примеры подобных стабилизаторов включают: другие вторичные этоксилаты спиртов, такие как Tergitol 15-S-20; смеси этоксилатов, такие как Abex 2515; простой эфир полигликоля, такой как Emulsogen LCN 118 или 258; этоксилат твердого жирного спирта, такой как Genapol Т 200 и Т 250; этоксилаты изотридецилового спирта, такие как Genapol X 158 и X 250; этоксилаты тридецилового спирта, такие как Rhodasurf BC-840, и этоксилаты олеилового спирта, такие как Rhodasurf ON-877.Resin 3272-096 includes, as monomers: acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM), n-butyl methacrylate, styrene, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate and ADD APT PolySurf HP, which is a mixture of methacrylated mono- and di-phosphate esters. The total monomer distribution in the resin is as follows: 20.00% AAEM, 12.50% n-butyl methacrylate, 15% styrene, 27.50% methyl methacrylate, 20.00% 2-ethylhexyl acrylate and 5.00% ADD APT PolySurf HP. The resin polymerization reaction is carried out in an atmosphere of N 2 with stirring and setting temperature during heating,
Смола 3272-103Resin 3272-103
Органическую смолу 3272-103 для покрытий получают следующим способом. Данная смола включает в качестве мономеров: ацетоацетоксиэтилметакрилат (ААЕМ), н-бутилметакрилат, стирол, метилметакрилат, 2-этилгексилакрилат и ADD APT PolySurf HP, который представляет собой смесь метакрилированных сложных моно- и ди-фосфатных эфиров. Общее распределение мономеров в смоле является следующим: 20,00% ААЕМ, 12,50% н-бутилметакрилата, 15% стирола, 27,50% метилметакрилата, 20,00% 2-этилгексилакрилата и 5,00% ADD APT PolySurf HP. Реакцию полимеризации смолы осуществляют в атмосфере N2 с перемешиванием и температурой схватывания при нагреве, составляющей 80°С. Первоначальная загрузка в реактор составляет 286,10 грамм DI воды, 2,47 грамм Rhodapon L-22 EP. После загрузки такой первоначальной смеси в реактор начинают отсчет времени до температуры схватывания. Через 30 минут в реактор добавляют затравку, включающую комбинацию 5,44 грамм DI воды, 0,85 грамм Tergitol 15-S-20, 0,12 грамм Rhodapon L-22 EP, 2,04 грамма н-бутилметакрилата, 2,44 грамма стирола, 4,49 грамм метилметакрилата, 3,30 грамм 2-этилгексилакрилата, 3,24 грамма ацетоацетоксиэтилметакрилата (ААЕМ) и 0,81 грамм ADD APT PolySurf HP и продолжают нагревание до температуры схватывания в течение еще 15 минут. Затем первоначальную инициирующую смесь загружают в реактор, содержащий 4,79 грамм DI воды и 0,21 грамм (NН4)2S2O8, поддерживая температуру на уровне 80°C в течение еще 30 минут. Затем мономер и инициирующие смеси загружают в реактор в течение трех часов, поддерживая температуру на уровне температуры схватывания. Загружаемый мономер включает 103,36 грамм DI воды, 16,15 грамм Tergitol 15-S-20, 2,35 грамм Rhodapon L-22 EP, 38,81 грамм н-бутилметакрилата, 46,34 грамма стирола, 85,38 грамм метилметакрилата, 62,73 грамма 2-этилгексилакрилата, 61,47 грамм ААЕМ и 15,37 грамм ADD APT PolySurf HP. Инициирующая, совместно загружаемая смесь включает 14,36 грамм DI воды и 0,64 грамма (NН4)2S2O8. Через три часа в реактор в течение 30 минут добавляют окончательную смесь. Такая смесь содержит 0,35 грамма аскорбиновой кислоты, 4,65 грамм DI воды, 0,44 грамма трет-бутилгидропероксида, дополнительные 4,56 граммов DI воды и 2,39 грамма гептагидрата сульфата железа (II) FeSO47H2O (3 ч./млн). Затем реактор выдерживают при температуре схватывания в течение полутора часов. После этого начинают охлаждение от температуры схватывания и продолжают его в течение двух часов до тех пор, пока температура не составит 38°С. Затем в реактор загружают буферную смесь. Буферная смесь содержит 5,88 грамм гидроксида аммония (28%) и 18,48 грамм DI воды.Organic resin 3272-103 for coatings obtained in the following way. This resin includes, as monomers: acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM), n-butyl methacrylate, styrene, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate and ADD APT PolySurf HP, which is a mixture of methacrylated mono- and di-phosphate esters. The total monomer distribution in the resin is as follows: 20.00% AAEM, 12.50% n-butyl methacrylate, 15% styrene, 27.50% methyl methacrylate, 20.00% 2-ethylhexyl acrylate and 5.00% ADD APT PolySurf HP. The resin polymerization reaction is carried out in an atmosphere of N 2 with stirring and setting temperature during heating,
Используя вышеописанные смолы, получают ряд покрытий для того, чтобы определить действие щелочной обработки на покрытия и преимущества от введения в покрытие V2O5 плюс восстановитель - цистеин. Другие восстановители для V+5 могут включать Sn+2 или аскорбиновую кислоту, или тиоянтарную кислоту, либо можно начать с V+5 из ванадилсульфата или ванадилацетилацетоната. Затем на HDG панели наносят покрытия из таблицы 16, при этом вес покрытия на каждой панели составляет приблизительно 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), после чего сушат до РМТ, составляющей 200°F или 300°F (93 или 149°C), и либо сразу подвергают испытанию с NSS, либо вначале промывают щелочным очистителем PCI 338, а затем подвергают испытанию с NSS. Снижение защиты от коррозии после предварительной обработки PCI 338 означает, что покрытия не являются щелочестойкими. Результаты испытания с NSS представлены ниже в таблице 17. Using the resins described above, a number of coatings are obtained in order to determine the effect of alkaline treatment on the coatings and the benefits of introducing V 2 O 5 plus a reducing agent, cysteine, into the coating. Other reducing agents for V +5 may include Sn +2 or ascorbic acid, or thiosuccinic acid, or you can start with V +5 from vanadyl sulfate or vanadyl acetylacetonate. Then, coatings from Table 16 are applied to the HDG panels, with the coating weight on each panel being approximately 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), then dried to a PMT of 200 ° F or 300 ° F (93 or 149 ° C), and either immediately tested with NSS or washed first with an alkaline PCI 338 cleaner and then tested with NSS. The reduction in corrosion protection after pretreatment with PCI 338 means that the coatings are not alkali resistant. The test results with NSS are presented below in table 17.
Полученные результаты показывают, что в обеих смолах присутствие V2O5 и цистеина является в высшей степени благоприятным для способности защищать от коррозии. Покрытия, полученные согласно настоящему изобретению, предназначены для нанесения непосредственно на металлические подложки без покрытий без необходимости в какой-либо фосфатной или иной предварительной обработке, помимо очистки. Такие составы могут быть нанесены в любом количестве для получения желаемой массы покрытия, требуемой в определенной ситуации, однако их предпочтительно наносят в количестве, составляющем от 150 до 400 миллиграмм на кв. фут (от 150 до 400 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), более предпочтительно - в количестве, составляющем от 175 до 300 миллиграмм на кв. фут (от 175 до 300 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), а еще более предпочтительно - в количестве, составляющем от 175 до 250 миллиграмм на кв. фут (от 175 до 250 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров). Покрытия согласно настоящему изобретению представляют собой высушенные на месте (известными способами) конверсионные покрытия, предпочтительно высушенные нагреванием до пиковой температуры металла (РМТ), составляющей от 180 до 350°F (от 82 до 177°C), более предпочтительно - от 110 до 350°F (от 43 до 177°C), а еще более предпочтительно - до МРТ, составляющей от 200 до 325°F (от 93 до 163°C).The results show that in both resins the presence of V 2 O 5 and cysteine is highly favorable for the ability to protect against corrosion. The coatings obtained according to the present invention are intended to be applied directly to uncoated metal substrates without the need for any phosphate or other pretreatment other than cleaning. Such formulations can be applied in any quantity to obtain the desired coating mass required in a particular situation, but they are preferably applied in an amount of 150 to 400 milligrams per square meter. ft (150 to 400 milligrams per 929.03 square centimeters), more preferably in an amount of 175 to 300 milligrams per square meter. ft (from 175 to 300 milligrams per 929.03 square centimeters), and even more preferably in an amount of 175 to 250 milligrams per square meter. ft (from 175 to 250 milligrams per 929.03 square centimeters). The coatings of the present invention are in situ dried (by known methods) conversion coatings, preferably dried by heating to a peak metal temperature (PMT) of 180 to 350 ° F (82 to 177 ° C), more preferably 110 to 350 ° F (43 to 177 ° C), and even more preferably up to an MRI of 200 to 325 ° F (93 to 163 ° C).
Был получен другой ряд составов для покрытий с целью демонстрации необходимости введения элементов как из группы IVB, так и группы VB. Вначале описанным ниже способом была получена смола 3340-082 с использованием компонентов, перечисленных ниже в таблице 18. Another series of coating formulations was obtained in order to demonstrate the need to introduce elements from both group IVB and group VB. Initially, in the manner described below, resin 3340-082 was prepared using the components listed in table 18 below.
Часть А помещают в четырехгорлую 3-хлитровую колбу, оборудованную мешалкой, конденсатором, термопарой и впускным отверстием для азота. Содержимое колбы нагревают до 80°С и поддерживают при данной температуре в атмосфере азота. Части В1 и В2 смешивают по отдельности, получая однородные прозрачные составы. Части В1 и В2 смешивают вместе, получая предварительную эмульсию В. 5% предварительной эмульсии В и 25% части С загружают в колбу, температуру в которой поддерживают на уровне 80°С. Через 40 минут остаток предварительной эмульсии В и части С добавляют с постоянной скоростью в колбу в течение 3 часов, после чего часть Н используют для промывания насоса для подачи предварительной эмульсии в колбу. Содержимое колбы охлаждают до 70°С, одновременно добавляя в колбу часть F. Части D и Е добавляют в колбу в течение 30 минут, после чего температуру смеси поддерживают на уровне 70°С в течение часа. Затем смесь охлаждают до 40°С, одновременно добавляя часть G. Содержание твердых веществ в полученном латексе составляет 37,2%, рН-6,9, а размер частиц - 123 нанометра. Затем смоле придают функцию дигидропиридина, получая смолу 3340-83 в результате соединения 300 весовых частей смолы 3340-082 с 0,79 части весовой пропиональдегида. Смесь загружают в герметический контейнер и помещают в печь при 40°С на 24 часа, получая в результате смолу 3340-083. Как описано ниже в таблице 19, получают ряд составов для покрытий. Состав для покрытий 164Q является единственным, полученным согласно настоящему изобретению, отличающимся тем, что он включает элементы из групп IVB и VB. Составы для покрытий 164R и 164S, соответственно, не содержат элементов группы IVB или VB. Затем каждый состав для покрытий наносят на HDG панели или панели из Galvalume (Gal) с плотностью покрытия, составляющей приблизительно 200 миллиграмм на кв. фут (200 миллиграмм на 929,03 кв. сантиметров), после чего сушат до пиковой температуры металла, составляющей 93°C. Затем по нескольку панелей при всех условиях подвергают описанному выше испытанию с NSS; полученные средние результаты для нескольких панелей в каждый момент времени и условия описаны ниже в таблице 20. Part A is placed in a four-necked 3-liter flask equipped with a stirrer, condenser, thermocouple and nitrogen inlet. The contents of the flask are heated to 80 ° C and maintained at this temperature in a nitrogen atmosphere. Parts B1 and B2 are mixed separately to obtain uniform transparent formulations. Parts B1 and B2 are mixed together to obtain pre-emulsion B. 5% of pre-emulsion B and 25% of part C are loaded into a flask, the temperature of which is maintained at 80 ° C. After 40 minutes, the remainder of pre-emulsion B and part C are added at a constant speed to the flask for 3 hours, after which part H is used to flush the pump to supply the pre-emulsion to the flask. The contents of the flask are cooled to 70 ° C, while part F is added to the flask. Parts D and E are added to the flask for 30 minutes, after which the temperature of the mixture is maintained at 70 ° C for one hour. Then the mixture is cooled to 40 ° C, while adding part G. The solids content in the obtained latex is 37.2%, pH-6.9, and the particle size is 123 nanometers. The resin is then given the function of dihydropyridine to obtain resin 3340-83 by combining 300 parts by weight of resin 3340-082 with 0.79 parts by weight of propionaldehyde. The mixture is loaded into an airtight container and placed in an oven at 40 ° C for 24 hours, resulting in a resin 3340-083. As described below in table 19, receive a number of compositions for coatings. Composition for coating 164Q is the only one obtained according to the present invention, characterized in that it includes elements from groups IVB and VB. Compositions for coatings 164R and 164S, respectively, do not contain elements of group IVB or VB. Each coating composition is then applied to an HDG panel or Galvalume (Gal) panel with a coating density of approximately 200 milligrams per square meter. ft (200 milligrams per 929.03 square centimeters), after which it is dried to a peak metal temperature of 93 ° C. Then, several panels under all conditions are subjected to the above test with NSS; the obtained average results for several panels at each point in time and conditions are described below in table 20.
HDG164S
Результаты, приведенные в таблице 20, ясно показывают преимущества использования комбинации элементов IVB и VB. При наличии только одного элемента состав для покрытий обладает минимальной защитой от коррозии.The results shown in table 20 clearly show the advantages of using a combination of elements IVB and VB. If there is only one element, the coating composition has minimal corrosion protection.
В другом варианте осуществления составы для покрытий, полученные согласно настоящему изобретению, включают неорганическую часть, содержащую источник, по меньшей мере, одного из переходных металлов группы IVB Периодической таблицы, а именно циркония, титана и гафния, и либо, по меньшей мере, один элемент группы VB Периодической таблицы, либо источник хрома. Составы для покрытий дополнительно включают органический полимер. В данном варианте осуществления состав для покрытий предпочтительно включает от 9% до 73% вес. элемента группы IVB в расчете на общий вес сухих веществ покрытия. Предпочтительным элементом группы IVB является цирконий, предпочтительно добавляемый в виде карбоната аммония циркония. В данном варианте осуществления состав для покрытий также содержит либо источник хрома, такой как триоксид хрома, либо элемент группы VB, такой как ванадий, ниобий или тантал. Состав для покрытий согласно данному варианту осуществления также представляет собой высушенное на месте конверсионное покрытие. Такое покрытие также включает, по меньшей мере, один из широкого ряда органических полимеров на основе смолы, которые могут быть добавлены непосредственно к составу для покрытий, тем самым сокращая многостадийные процессы нанесения покрытий. Процентное содержание по массе активных твердых веществ органического полимера в расчете на общую массу сухих веществ покрытия предпочтительно составляет от 1% до 75%, более предпочтительно - от 25% до 73%, а еще более предпочтительно - от 40% до 70%. Применимые органические полимеры на основе смолы могут быть самых различных видов, включая, только в качестве примера: эпоксидные смолы, поливинилдихлориды, смолы на основе акрила, смолы на основе метакрилата, смолы на основе стирола, дисперсии полиуретана и гибриды дисперсий полиуретана. Примеры таких полимеров на основе смолы включают Carboset® CR760, Hauthane HD-2120, Hauthane L-2989, MaincoteTM PR-15, MaincoteTM PR-71, Avanse MV-100, Rhoplex AC 337N и Alberdingk-Boley LV-51136 и M-2959. Подобное покрытие также позволяет добавлять восстановители, такие как цистеин, Sn2+, аскорбиновая кислота или тиоянтарная кислота и продукты их окисления. Состав для покрытий может также необязательно включать технологические добавки, такие как различные виды воска, способствующие формуемости подложек с покрытием. Введение таких необязательных агентов обсуждалось выше. Будучи конверсионным покрытием, как этот термин толкуется в данной области техники, компоненты в составе для покрытий взаимодействуют с металлической подложкой во время процесса нанесения покрытия с получением конечного, высушенного на месте покрытия.In another embodiment, the coating compositions obtained according to the present invention include an inorganic part containing a source of at least one of the transition metals of Group IVB of the Periodic Table, namely zirconium, titanium and hafnium, and either at least one element Group VB of the Periodic Table, or a source of chromium. Coating compositions further include an organic polymer. In this embodiment, the coating composition preferably comprises from 9% to 73% by weight. element of group IVB calculated on the total weight of the solids of the coating. A preferred element of group IVB is zirconium, preferably added as zirconium ammonium carbonate. In this embodiment, the coating composition also contains either a chromium source, such as chromium trioxide, or an element of group VB, such as vanadium, niobium or tantalum. The coating composition of this embodiment is also an in situ dried conversion coating. Such a coating also includes at least one of a wide variety of resin-based organic polymers that can be added directly to the coating composition, thereby reducing multi-stage coating processes. The percentage by weight of active solids of the organic polymer, based on the total dry solids of the coating, is preferably from 1% to 75%, more preferably from 25% to 73%, and even more preferably from 40% to 70%. Applicable resin-based organic polymers can be of a wide variety of types, including, by way of example only: epoxy resins, polyvinyl dichlorides, acrylic resins, methacrylate resins, styrene resins, polyurethane dispersions, and polyurethane dispersion hybrids. Examples of such resin-based polymers include Carboset® CR760, Hauthane HD-2120, Hauthane L-2989, Maincote TM PR-15, Maincote TM PR-71, Avanse MV-100, Rhoplex AC 337N and Alberdingk-Boley LV-51136 and M -2959. Such a coating also allows the addition of reducing agents, such as cysteine, Sn 2+ , ascorbic acid or thiojuccinic acid and their oxidation products. The coating composition may also optionally include processing aids, such as various types of waxes, which contribute to the formability of the coated substrates. The introduction of such optional agents has been discussed above. Being a conversion coating, as the term is understood in the art, the components in the coating composition interact with the metal substrate during the coating process to produce a final, in situ dried coating.
Составы для покрытий, полученные согласно настоящему изобретению, позволяют получить высушенное на месте покрытие, имеющее уникальную морфологию. Полученная морфология высушенного на месте покрытия имеет две фазы: неожиданно неорганическая часть состава для покрытий представляет собой непрерывную фазу, в то время как прерывная фаза включает органический полимер. В этом заключается неожиданное отличие от традиционных покрытий. Ряд составов для покрытий на основе хрома, полученных согласно настоящему изобретению, и ряд сравнительных составов для покрытий получают в соответствии с формулами, приведенными ниже в таблице 21. Составы для покрытий получают, соединяя вместе компоненты в порядке, указанном для смешивания. Все составы подвергают старению в течение 24 часов после смешивания до их использования в описанных ниже испытаниях. В данных примерах Bacote® 20 служит в качестве источника элемента группы VB. Процентное содержание по массе активных твердых веществ органического полимера в расчете на общий вес сухих веществ покрытия предпочтительно составляет от 1% до 75%, более предпочтительно - от 25% до 73%, а еще более предпочтительно - от 40% до 70%. Применимые органические полимеры были описаны в предыдущих примерах. Органические полимеры во всех составах в данном примере представляют собой латекс на основе сополимера стирола-акрила Carboset® CR760. Размер частиц латекса определяют с помощью лазерного рассеивания света, измеряемого Zetasizer 3000HSA, выпускаемого Malvern Instruments. Средний размер частиц составляет 111 нанометров, а диапазон - от 62 до 116 нанометров. Содержание хрома в расчете на активные твердые вещества покрытия составов 21А и 21В такое же, как и содержание хрома составов 21С и 21D. В составах 21В и 21D из сравнительных примеров Bacote® 20 не используют, однако расчетное содержание аммония из Bacote® 20 получают с помощью аммиака. Составы 21А и 21В имеют ярко-желтый цвет, соответствующий характерному цвету шестивалентного хрома. Составы 21С и 21D, включающие такой восстановитель, как аскорбиновая кислота, напротив, имеют зелено-коричневый цвет, соответствующий характерному цвету состава, в основном содержащего трехвалентный хром. Весовое процентное содержание активных твердых веществ полимера на основе латекса в примере 21А составляет 44% в расчете на общий вес сухих веществ покрытия, в то время как оно составляет 41% в примере 21С. Весовое процентное содержание элемента группы IVB в расчете на общий вес сухих веществ покрытия составляет 37,00% в примере 21А и 34,50% в примере 21С. The coating compositions obtained according to the present invention, allow to obtain dried in place coating having a unique morphology. The resulting morphology of the in situ dried coating has two phases: unexpectedly, the inorganic part of the coating composition is a continuous phase, while the discontinuous phase comprises an organic polymer. This is an unexpected difference from traditional coatings. A number of chromium-based coating compositions prepared according to the present invention and a number of comparative coating compositions are prepared in accordance with the formulas given in Table 21. The coating compositions are prepared by combining the components together in the order indicated for mixing. All formulations are aged for 24 hours after mixing before being used in the tests described below. In these examples, Bacote® 20 serves as a source for a member of the VB group. The percentage by weight of active solids of the organic polymer, based on the total dry solids of the coating, is preferably from 1% to 75%, more preferably from 25% to 73%, and even more preferably from 40% to 70%. Applicable organic polymers have been described in the previous examples. The organic polymers in all formulations in this example are Carboset® CR760 styrene-acrylic copolymer latex. The latex particle size is determined using laser light scattering measured by Zetasizer 3000HSA manufactured by Malvern Instruments. The average particle size is 111 nanometers, and the range is from 62 to 116 nanometers. The chromium content calculated on the active solids of the coating of compositions 21A and 21B is the same as the chromium content of compositions 21C and 21D. In compositions 21B and 21D of comparative examples, Bacote® 20 is not used, however, the calculated ammonium content of Bacote® 20 is obtained using ammonia. Compositions 21A and 21B have a bright yellow color corresponding to the characteristic color of hexavalent chromium. Compounds 21C and 21D, including a reducing agent such as ascorbic acid, on the contrary, have a green-brown color corresponding to the characteristic color of the composition, mainly containing trivalent chromium. The weight percentage of active solids of the latex-based polymer in Example 21A is 44% based on the total weight of the solids of the coating, while it is 41% in Example 21C. The weight percentage of an element of group IVB, calculated on the total weight of the dry solids of the coating, is 37.00% in Example 21A and 34.50% in Example 21C.
Другой ряд покрытий получают, используя в качестве органического полимера другой полимер на основе акрилового латекса Avanse® MV100 от Rohm and Haas. Опять же, составы получают, смешивая компоненты в порядке, указанном в таблице 22, а затем каждый состав перед использованием подвергают старению в течение 24 часов.Another series of coatings is prepared using another polymer based on acrylic latex Avanse® MV100 from Rohm and Haas as an organic polymer. Again, the compositions are prepared by mixing the components in the order shown in table 22, and then each composition is aged for 24 hours before use.
Органические полимеры во всех составах в данном примере представляют собой латекс Avanse® MV100. Размер частиц латекса определяют с помощью лазерного рассеивания света, измеряемого Zetasizer 3000HSA, выпускаемого Malvern Instruments. Средний размер частиц составляет 137 нанометров, а диапазон - от 90 до 207 нанометров. Содержание хрома в расчете на активные твердые вещества покрытия составов 22А и 22В такое же, как и содержание хрома составов 22С и 22D. В составах 22В и 22D из сравнительных примеров Bacote® 20 не используют, однако расчетное содержание аммония из Bacote® 20 получают с помощью аммиака. Составы 22А и 22В имеют ярко-желтый цвет, соответствующий характерному цвету шестивалентного хрома. Составы 22С и 22D, включающие такой восстановитель, как аскорбиновая кислота, напротив, имеют зелено-коричневый цвет, соответствующий характерному цвету состава, в основном, содержащего трехвалентный хром. Пример 22Е иллюстрирует покрытие, не содержащее хрома, полученное согласно настоящему изобретению. Данный пример иллюстрирует вариант осуществления, согласно которому неорганическая часть включает, по меньшей мере, один элемент из группы IVB Периодической таблицы и, по меньшей мере, один элемент из группы VB Периодической таблицы. В качестве органического полимера он включает Avanse® MV100. Процентное содержание по массе активных твердых веществ полимера на основе латекса в примере 22А составляет 67% в расчете на общую массу сухих веществ покрытия, в то время как оно составляет 65% в примере 22С и 65,9% в примере 22Е. Весовое процентное содержание элемента группы IVB в расчете на общий вес сухих веществ покрытия в примере 22А составляет 21,40%, в примере 22С - 20,50%, а в примере 22Е - 20,80%.The organic polymers in all formulations in this example are Avanse® MV100 latex. The latex particle size is determined using laser light scattering measured by Zetasizer 3000HSA manufactured by Malvern Instruments. The average particle size is 137 nanometers, and the range is from 90 to 207 nanometers. The chromium content calculated on the active solids of the coating of formulations 22A and 22B is the same as the chromium content of formulations 22C and 22D. In compositions 22B and 22D of comparative examples, Bacote® 20 is not used, however, the calculated ammonium content of Bacote® 20 is obtained using ammonia. Compositions 22A and 22B have a bright yellow color corresponding to the characteristic color of hexavalent chromium. Compounds 22C and 22D, including a reducing agent such as ascorbic acid, on the contrary, have a green-brown color corresponding to the characteristic color of the composition, mainly containing trivalent chromium. Example 22E illustrates a chromium-free coating prepared according to the present invention. This example illustrates an embodiment according to which the inorganic part comprises at least one element from group IVB of the periodic table and at least one element from group VB of the periodic table. As an organic polymer, it includes Avanse® MV100. The percentage by weight of active solids of the latex-based polymer in Example 22A is 67% based on the total dry solids of the coating, while it is 65% in Example 22C and 65.9% in Example 22E. The weight percentage of the element of group IVB calculated on the total weight of the dry solids of the coating in example 22A is 21.40%, in example 22C - 20.50%, and in example 22E - 20.80%.
В сравнительном примере 23 используют органический раствор для покрытий на основе коммерческого шестивалентного хрома Р3000В, выпускаемого Henkel Corporation.In comparative example 23, an organic coating solution based on commercial hexavalent chromium P3000B manufactured by Henkel Corporation was used.
В примере 24 состав 21А для покрытий наносят на очищенную алюминиевую панель проволочным тяговым стержнем и сушат до РМТ, равной 93°С, получая покрытие, сухой вес которого составляет 150±25 миллиграмм/кв. фут. Затем на металл с покрытием наносят тонкий слой золота и тонкий слой платины для того, чтобы облегчить поперечный разрез. После этого делают поперечный разрез, используя сфокусированный ионный пучок для получения очень тонкого слоя поперечного разреза подложки с покрытием. Затем полученный поперечный разрез исследуют с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии на темном фоне. Новая морфология состава для покрытий, полученного согласно настоящему изобретению, показана на изображении, полученном данным способом, проиллюстрированном на фигурах 1А и 1В. Согласно данному способу относительная яркость по сравнению с темнотой участков на изображении показывает среднее атомное число (Z) компонентов состава. Светлые участки показывают присутствие компонентов с более высоким средним Z, в то время как более темные участки показательны для компонентов с более низким средним Z. Для того, чтобы определить элементный состав на данных участках, осуществляют рентгеновский анализ на основе метода энергетической дисперсии. Проведенный анализ показывает, что непрерывная фаза представляет собой неорганическую фазу, включающую хром, цирконий и кислород. Данный способ включает просвечивание через тонкий слой сухого покрытия, содержащего как непрерывную, так и диспергированную фазы материала, средний Z которых существенно различается. В результате, изображение получают в 3-мерном виде, раскрывающем новую морфологию настоящего изобретения. После сушки нанесенного покрытия из примера 21А остатки карбоната аммония циркония, Bacote® 20 способствуют появлению светлых участков. Акриловый латексный полимер, основу которого преимущественно составляют углерод и кислород, представлен более темными участками. Полимерные шарики, накладывающиеся на различных глубинах в данном слое, приводят к появлению самых темных участков изображения. Как показывает полученное изображение, настоящее изобретение позволяет получить покрытие с непрерывной неорганической матрицей, внутри которой располагаются дискретные диспергированные полимерные шарики. Размер дискретных полимерных шариков на изображении соответствует результатам измерения частиц акрилового латекса из примера 21. Удлинение полимерных шариков объясняется действием усадки во время сушки структуры композита. На фигуре 1А платиновый/золотой верхний слой обозначен цифрой 10, состав 21А покрытия обозначен цифрой 20, диспергированные полимерные шарики обозначены цифрой 22, а непрерывная неорганическая фаза обозначена цифрой 24. Алюминий подложки обозначен цифрой 30. Фигура 1В представляет собой более сильное увеличение участка фигуры 1А, ясно показывающего непрерывную неорганическую фазу 24 и диспергированные полимерные шарики 22. Очевидно, что вопреки ожиданиям, в соответствии с настоящим изобретением полимерный латекс не слипается, а остается в виде диспергированной фазы в непрерывной неорганической фазе.In example 24, the composition 21A for coatings is applied to a cleaned aluminum panel with a wire pull rod and dried to a PMT of 93 ° C to obtain a coating whose dry weight is 150 ± 25 milligrams / sq. foot. A thin layer of gold and a thin layer of platinum are then applied to the coated metal in order to facilitate cross-section. After this, a cross section is made using a focused ion beam to obtain a very thin layer of a cross section of the coated substrate. Then, the obtained cross-section is examined using scanning transmission electron microscopy on a dark background. A new morphology of the coating composition obtained according to the present invention is shown in the image obtained by this method, illustrated in figures 1A and 1B. According to this method, the relative brightness compared with the dark areas in the image shows the average atomic number (Z) of the components of the composition. Light areas indicate the presence of components with a higher average Z, while darker areas are indicative of components with a lower average Z. In order to determine the elemental composition in these areas, an X-ray analysis is performed based on the energy dispersion method. The analysis shows that the continuous phase is an inorganic phase, including chromium, zirconium and oxygen. This method involves scanning through a thin layer of a dry coating containing both continuous and dispersed phases of the material, the average Z of which varies significantly. As a result, the image is obtained in 3-dimensional form, revealing a new morphology of the present invention. After drying the coating of Example 21A, residues of zirconium ammonium carbonate, Bacote® 20, produce bright spots. The acrylic latex polymer, which is mainly based on carbon and oxygen, is represented by darker areas. Polymer balls superimposed at various depths in this layer lead to the appearance of the darkest parts of the image. As the obtained image shows, the present invention allows to obtain a coating with a continuous inorganic matrix, inside of which discrete dispersed polymer balls are located. The size of the discrete polymer balls in the image corresponds to the measurement results of the particles of acrylic latex from example 21. The elongation of the polymer balls is explained by the action of shrinkage during drying of the composite structure. In Figure 1A, the platinum / gold topcoat is indicated by the number 10, the coating composition 21A is indicated by the number 20, the dispersed polymer balls are indicated by the
В примере 25 состав 22Е, не содержащий хрома состав для покрытий согласно настоящему изобретению, наносят на очищенную панель из Galvalume® проволочным тяговым стержнем и сушат до РМТ, равной 93°С, получая покрытие, сухой вес которого составляет 200±25 миллиграмм/кв. фут. Осуществляют поперечный разрез металла с покрытием, сфокусированным ионным пучком, получая тонкий слой, который исследуют с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии на темном фоне согласно описанию, приведенному в примере 24. Выявляется новая характерная морфология состава для покрытий согласно настоящему изобретению, непрерывная неорганическая фаза в основном с дискретной диспергированной полимерной фазой. Для того, чтобы определить элементный состав непрерывной и диспергированной фаз, осуществляют рентгеновский анализ на основе метода энергетической дисперсии. И вновь, непрерывная фаза является неорганической и включает цирконий, ванадий и кислород. Размер наблюдаемых полимерных шариков в покрытии 22Е соответствует результатам измерения частиц латекса, используемого в составе из примера 22Е. Что касается примера 24, наблюдается более высокая плотность полимерных сфер в покрытии, которая соответствует разнице в содержании акрила в составах из примера 21А и примера 22Е. Полученные результаты показаны на фигурах 2А и 2В, представляющих собой более сильное увеличение участка, показанного на фигуре 2А. Платиновый/золотой верхний слой обозначен цифрой 60, состав 50 для покрытий включает полимерные шарики 54 и непрерывную неорганическую фазу 52, а подложка обозначена цифрой 40.In Example 25, composition 22E, a chromium-free coating composition according to the present invention, is applied to a cleaned Galvalume® panel with a wire pull rod and dried to a PMT of 93 ° C. to obtain a coating whose dry weight is 200 ± 25 milligrams / sq. foot. A transverse section of the metal with the coating focused by the ion beam is carried out, obtaining a thin layer, which is examined using scanning transmission electron microscopy on a dark background as described in Example 24. A new characteristic morphology of the coating composition of the present invention is revealed, the continuous inorganic phase is mainly with a discrete dispersed polymer phase. In order to determine the elemental composition of the continuous and dispersed phases, an X-ray analysis is performed based on the energy dispersion method. Again, the continuous phase is inorganic and includes zirconium, vanadium and oxygen. The size of the observed polymer beads in the coating 22E corresponds to the measurement results of the latex particles used in the composition of example 22E. As for example 24, there is a higher density of polymer spheres in the coating, which corresponds to the difference in acrylic content in the compositions of example 21A and example 22E. The results are shown in figures 2A and 2B, representing a stronger increase in the area shown in figure 2A. The platinum / gold top layer is indicated by the
В примере 26 сравнительный состав 23 наносят на очищенную алюминиевую панель проволочным тяговым стержнем и сушат до РМТ, равной 93°С, получая покрытие, сухой вес которого составляет 150±25 миллиграмм/кв. фут. Осуществляют поперечный разрез металла с покрытием, сфокусированным ионным пучком, получая тонкий слой, который исследуют с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии на темном фоне согласно описанию, приведенному в примере 24. Изображение, полученное таким способом, показывает, что новая морфология покрытий, полученных согласно настоящему изобретению, отсутствует в коммерческом составе для покрытий на основе хрома. Наблюдается пленка, включающая непрерывную органическую фазу, образующуюся из слипшегося полимера, характерную для традиционных полимерных покрытий. Для того, чтобы определить элементный состав непрерывной фазы, осуществляют рентгеновский анализ на основе метода энергетической дисперсии. На фигуре 3 подложка обозначена цифрой 80, слипшийся полимер - цифрой 90, а платиновый/золотой верхний слой - цифрой 100.In example 26, comparative composition 23 is applied to a cleaned aluminum panel with a wire pull rod and dried to a PMT of 93 ° C. to obtain a coating whose dry weight is 150 ± 25 milligrams / sq. foot. A cross section of the metal with the coating focused by the ion beam is carried out, obtaining a thin layer, which is examined using scanning transmission electron microscopy on a dark background as described in Example 24. The image obtained in this way shows that the new morphology of the coatings obtained according to the present the invention is not in the commercial composition for coatings based on chromium. A film is observed comprising a continuous organic phase formed from an adhered polymer characteristic of traditional polymer coatings. In order to determine the elemental composition of the continuous phase, an X-ray analysis is performed based on the energy dispersion method. In figure 3, the substrate is indicated by the
Как упомянуто выше, один из недостатков описываемых составов для покрытий на основе хрома проявляется в тенденции хрома выщелачиваться из состава для покрытий после его нанесения на подложку. Поэтому выщелачивание в примерах, иллюстрирующих настоящее изобретение, сравнивают с выщелачиванием сравнительных образцов в примере 27. В примере 27 каждый из содержащих хром составов для покрытий из примеров 21 и 22 наносят на чистые, оцинкованные горячим способом (HDG) панели из стали и Galvalume® проволочным тяговым стержнем и сушат до РМТ, равной 93°С. Сухая масса покрытий на HDG панелях составляет 175±25 миллиграмм/кв. фут. Сухой вес покрытий на панелях из Galvalume® составляет 150±25 миллиграмм/кв. фут. После нанесения покрытий панели подвергают испытаниям согласно протоколу, для того, чтобы определить тенденцию каждого из них выщелачивать хром под воздействием воды. Панели погружают в 1,5 литра теплой деионизированной воды на 30 секунд, после чего их промывают в течение 30 секунд холодной водой и сушат. Содержание хрома в панелях с покрытием определяют до и после их испытаний согласно протоколу, используя рентгеновский спектрограф Portspec, модель 2501, выпускаемый Cianflone Scientific Instruments Corporation. Определяют разницу в содержании хрома после погружения согласно протоколу. Процентную величину потери хрома оценивают в цифрах от 0 до 5 следующим образом: 0=<5%; 1 = от 5% до 19,99%; 2 = от 20,00% до 39,99%; 3 = от 40,00% до 59,99%; 4 = от 60,00% до 79,99%; и 5 = от 80% до 100,00%. Полученные результаты приведены ниже в таблице 28. Данные результаты показывают несколько существенных тенденций. Во-первых, ни одно из покрытий, полученных согласно настоящему изобретению, не имело существенного выщелачивания ни из одной подложки. Во-вторых, практически во всех сравнительных примерах произошло выщелачивание из всех подложек. В-третьих, преимущественно в сравнительных примерах с использованием трехвалентного хрома наблюдается существенно более высокий уровень выщелачивания, чем преимущественно в сравнительных примерах с использованием шестивалентных соединений. И, наконец, эффективность всех сравнительных составов является более высокой на HDG подложках, чем на подложках из Galvalume®. As mentioned above, one of the disadvantages of the described compositions for coatings based on chromium is manifested in the tendency of chromium to leach out of the composition for coatings after its application to the substrate. Therefore, the leaching in the examples illustrating the present invention is compared with the leaching of the comparative samples in example 27. In example 27, each of the chromium-containing coating compositions of examples 21 and 22 is applied to clean, hot-dip galvanized (HDG) steel panels and Galvalume® wire traction rod and dried to a PMT equal to 93 ° C. The dry weight of coatings on HDG panels is 175 ± 25 milligrams / sq. foot. The dry weight of the coatings on Galvalume® panels is 150 ± 25 milligrams / sq. foot. After coating, the panels are tested according to the protocol in order to determine the tendency of each of them to leach chromium under the influence of water. The panels are immersed in 1.5 liters of warm deionized water for 30 seconds, after which they are washed for 30 seconds with cold water and dried. The chromium content of the coated panels is determined before and after testing according to the protocol using a Portspec Model 2501 X-ray Spectrograph manufactured by Cianflone Scientific Instruments Corporation. The difference in chromium content after immersion is determined according to the protocol. The percentage loss of chromium is estimated in numbers from 0 to 5 as follows: 0 = <5%; 1 = 5% to 19.99%; 2 = from 20.00% to 39.99%; 3 = from 40.00% to 59.99%; 4 = from 60.00% to 79.99%; and 5 = from 80% to 100.00%. The results are shown below in table 28. These results show several significant trends. Firstly, none of the coatings obtained according to the present invention, did not significantly leach from any substrate. Secondly, in almost all comparative examples, leaching from all substrates occurred. Thirdly, mainly in comparative examples using trivalent chromium, a significantly higher level of leaching is observed than mainly in comparative examples using hexavalent compounds. And finally, the effectiveness of all comparative compositions is higher on HDG substrates than on Galvalume® substrates.
В примере 29 составы 21А, 21С и сравнительный коммерческий состав из примера 23 наносят на чистые, оцинкованные горячим способом панели из стали и Galvalume® проволочным тяговым стержнем и сушат до РМТ, равной 93°С. Сухой вес покрытий на HDG панелях составляет 200±25 миллиграмм/кв. фут, а на панелях из Galvalume® - 150±25 миллиграмм/кв. фут. Затем 3 дополнительные панели с покрытием из каждого состава подвергают испытанию с распылением нейтральной соли согласно ASTM-B117-07A и осматривают через одинаковые промежутки времени. После каждого промежутка времени коррозию оценивают в виде процентной величины поверхностной ржавчины. После первых 168 часов воздействия распыляемой соли оценку производят каждые 24 часа, после чего оценку производят с интервалом в 168 часов. Записывают продолжительность воздействия в часах на каждую из трех дополнительных панелей, при котором процентная величина поверхностной ржавчины достигает или выходит за рамки пределов, равных 10% и 25%. Средняя продолжительность воздействия, при котором достигаются или превышаются указанные пределы, указана ниже в таблице 29. Результаты ясно показывают, что составы для покрытий, полученные согласно настоящему изобретению, существенно лучше, чем подвергнутый испытанию коммерческий состав для покрытий на основе хрома. Кроме того, эффективность всех составов является более высокой на подложках из Galvalume®, чем на HDG подложках. In Example 29, formulations 21A, 21C and the comparative commercial composition of Example 23 are applied onto clean, hot-dip galvanized steel and Galvalume® panels with a wire pull rod and dried to a PMT of 93 ° C. The dry weight of coatings on HDG panels is 200 ± 25 milligrams / sq. ft, and on Galvalume® panels, 150 ± 25 milligrams / sq. foot. Then 3 additional coated panels from each composition are subjected to a neutral salt spray test according to ASTM-B117-07A and inspected at regular intervals. After each period of time, corrosion is evaluated as a percentage of surface rust. After the first 168 hours of exposure to the sprayed salt, the assessment is done every 24 hours, after which the assessment is carried out at intervals of 168 hours. Record the exposure time in hours for each of the three additional panels at which the percentage of surface rust reaches or falls outside the range of 10% and 25%. The average exposure time at which the specified limits are reached or exceeded is shown in Table 29 below. The results clearly show that the coating compositions prepared according to the present invention are significantly better than the tested commercial chromium-based coating composition. In addition, the effectiveness of all formulations is higher on Galvalume® substrates than on HDG substrates.
В примере 30 составы для покрытий из примера 22 сравнивают с составом для покрытий из сравнительного примера 23. Составы для покрытий из примеров 22А, 22С и сравнительного примера 23 наносят на чистые, оцинкованные горячим способом панели из стали и Galvalume® проволочным тяговым стержнем и сушат до РМТ, равной 93°С. Сухая масса покрытий составляет 200±25 миллиграмм/кв. фут на HDG панелях и 150±25 миллиграмм/кв. фут на панелях из Galvalume®. Затем на 3 дополнительные панели с покрытием из каждого состава распыляют нейтральную соль и осматривают с интервалом 168 часов на протяжении всего периода испытаний, за исключением двух интервалов, составляющих 192 часа и 144 часа. После каждого интервала коррозию оценивают в виде процентной величины поверхностной ржавчины. Записывают продолжительность воздействия в часах на каждую из трех дополнительных панелей, при котором процентная величина поверхностной ржавчины достигает или выходит за предел, равный 3%. Средняя продолжительность воздействия указана ниже в таблице 30. И вновь, составы для покрытий согласно настоящему изобретению превосходят состав для покрытий из сравнительного примера, при этом эффективность всех составов согласно настоящему изобретению является более высокой на подложках из Galvalume®, чем на HDG подложках. In example 30, the coating compositions of example 22 are compared with the coating composition of comparative example 23. The coating compositions of examples 22A, 22C and comparative example 23 are applied to clean, hot-dip galvanized steel panels and Galvalume® with a wire rod and dried to RMT equal to 93 ° C. The dry weight of the coatings is 200 ± 25 milligrams / sq. foot on HDG panels and 150 ± 25 milligrams / sq. foot on Galvalume® panels. Then, neutral salt is sprayed onto 3 additional coated panels from each composition and examined at intervals of 168 hours throughout the test period, with the exception of two intervals of 192 hours and 144 hours. After each interval, corrosion is evaluated as a percentage of surface rust. Record the exposure time in hours for each of the three additional panels at which the percentage of surface rust reaches or exceeds a limit of 3%. The average exposure times are shown in Table 30 below. Again, the coating compositions of the present invention are superior to the coating composition of the comparative example, and the effectiveness of all the compositions of the present invention is higher on Galvalume® substrates than on HDG substrates.
Настоящее изобретение было описано согласно соответствующим правовым стандартам, поэтому данное описание является иллюстративным, а не ограничивающим по своей природе. Варианты и модификации описанного варианта осуществления очевидны для специалистов в данной области техники и входят в объем настоящего изобретения. Соответственно, объем правовой защиты, обеспечиваемый настоящим изобретением, определяется только следующей формулой изобретения.The present invention has been described in accordance with relevant legal standards, therefore, this description is illustrative and not limiting in nature. Variants and modifications of the described embodiment are obvious to those skilled in the art and are within the scope of the present invention. Accordingly, the scope of legal protection provided by the present invention is determined only by the following claims.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US2009/044504 WO2009143144A1 (en) | 2008-05-19 | 2009-05-19 | Midly alkaline thin inorganic corrosion protective coating for metal substrates |
USPCT/US2009/004450 | 2009-05-19 | ||
PCT/US2009/065663 WO2010134936A1 (en) | 2009-05-19 | 2009-11-24 | Mildly alkaline thin inorganic corrosion protective coating for metal substrates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011151717A RU2011151717A (en) | 2013-06-27 |
RU2533388C2 true RU2533388C2 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=41531501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011151717/02A RU2533388C2 (en) | 2009-05-19 | 2009-11-24 | Moderately alkaline, thin, inorganic, anti-corrosion coating for metal substrates |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2432918A1 (en) |
KR (1) | KR101700230B1 (en) |
CN (1) | CN102459700B (en) |
AU (1) | AU2009346389B2 (en) |
CA (1) | CA2762644C (en) |
MX (1) | MX2011012377A (en) |
RU (1) | RU2533388C2 (en) |
WO (1) | WO2010134936A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4954372A (en) * | 1988-04-20 | 1990-09-04 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Metal surface hydrophilicizing process and composition |
EP0937757A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-25 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Composition and method for hydrophilic treatment of aluminium or aluminium alloy, and use of the composition |
RU2216559C2 (en) * | 1997-11-19 | 2003-11-20 | Хенкель Коммандитгезелльшафт ауф Акциен | Polymerizable compositions for application of organic coating on metallic materials |
WO2008110480A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-18 | Chemetall Gmbh | Method for coating metal surfaces using an aqueous compound having polymers, the aqueous compound, and use of the coated substrates |
WO2009004684A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Aqueous fluid for surface treatment of zinc-plated steel sheets and zinc-plated steel sheets |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6333578A (en) * | 1986-07-25 | 1988-02-13 | Nisshin Steel Co Ltd | Electrical steel sheet insulating film composition and method for forming insulating film |
WO2007069783A1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-06-21 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Surface treatment for metal materials, surface treatment process, and surface-treated metal materials |
BRPI0707550B1 (en) * | 2006-02-14 | 2021-07-27 | Henkel Ag & Co. Kgaa | COMPOSITION AND PROCESS FOR COATING OR RETOUCHING OR BOTH FOR COATING AND RETOUCHING A METAL SURFACE, AND, ARTICLE FOR MANUFACTURING |
ES2391988T3 (en) * | 2006-04-20 | 2012-12-03 | Nippon Steel Corporation | Zinc plated steel material that contains zinc coated with composite material that has excellent characteristics of corrosion resistance, blackening resistance, coating adhesion and alkali resistance |
CN102066613A (en) * | 2008-05-19 | 2011-05-18 | 汉高股份及两合公司 | Midly alkaline thin inorganic corrosion protective coating for metal substrates |
-
2009
- 2009-11-24 EP EP09768267A patent/EP2432918A1/en not_active Withdrawn
- 2009-11-24 CN CN200980160497.0A patent/CN102459700B/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-24 WO PCT/US2009/065663 patent/WO2010134936A1/en active Application Filing
- 2009-11-24 MX MX2011012377A patent/MX2011012377A/en unknown
- 2009-11-24 KR KR1020117030173A patent/KR101700230B1/en active IP Right Grant
- 2009-11-24 CA CA2762644A patent/CA2762644C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-24 AU AU2009346389A patent/AU2009346389B2/en not_active Ceased
- 2009-11-24 RU RU2011151717/02A patent/RU2533388C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4954372A (en) * | 1988-04-20 | 1990-09-04 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Metal surface hydrophilicizing process and composition |
RU2216559C2 (en) * | 1997-11-19 | 2003-11-20 | Хенкель Коммандитгезелльшафт ауф Акциен | Polymerizable compositions for application of organic coating on metallic materials |
EP0937757A1 (en) * | 1998-02-19 | 1999-08-25 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Composition and method for hydrophilic treatment of aluminium or aluminium alloy, and use of the composition |
WO2008110480A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-18 | Chemetall Gmbh | Method for coating metal surfaces using an aqueous compound having polymers, the aqueous compound, and use of the coated substrates |
WO2009004684A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Aqueous fluid for surface treatment of zinc-plated steel sheets and zinc-plated steel sheets |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2009346389A1 (en) | 2011-12-08 |
CN102459700A (en) | 2012-05-16 |
MX2011012377A (en) | 2011-12-08 |
AU2009346389B2 (en) | 2016-08-18 |
RU2011151717A (en) | 2013-06-27 |
WO2010134936A1 (en) | 2010-11-25 |
KR20120044938A (en) | 2012-05-08 |
EP2432918A1 (en) | 2012-03-28 |
KR101700230B1 (en) | 2017-01-26 |
CN102459700B (en) | 2016-11-16 |
CA2762644C (en) | 2017-04-25 |
CA2762644A1 (en) | 2010-11-25 |
WO2010134936A8 (en) | 2011-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9469903B2 (en) | Mildly alkaline thin inorganic corrosion protective coating for metal substrates | |
CN102666920B (en) | Surface-treating composition, and surface-treated steel sheet | |
JP2002275648A (en) | Metal surface treating agent | |
CA2594899A1 (en) | Stable, non-chrome, thin-film organic passivates | |
EA028053B1 (en) | Method for treating surface of zinc-aluminum-magnesium alloy-plated steel sheet | |
Banjo et al. | Microstructural origin of adhesion and corrosion properties of Ti-based conversion coatings on A6063 alloy | |
JP2006052462A (en) | Surface-treated plated steel plate having excellent corrosion resistance of worked portion | |
US5843338A (en) | Water-soluble composition for water-repellent treatments of zinc and zinc alloy and method for water repellent treatment | |
JP5099732B2 (en) | Water-based metal surface treatment agent | |
EP2294146A1 (en) | Cross linking thin organic coating resins to substrates through polyfunctional bridging molecules | |
RU2533388C2 (en) | Moderately alkaline, thin, inorganic, anti-corrosion coating for metal substrates | |
KR101362990B1 (en) | Surface treatment agent for use on a pre-coated metal sheet, coated and surface treated metal sheet whereon the surface treatment agent has been applied, and pre-coated metal sheet with excellent film adhesion during processing and which uses the surface treatment agent | |
JP6195711B6 (en) | Weak alkaline thin inorganic corrosion protection coating for metal substrates | |
WO1996003534A1 (en) | Process for treating the surface of aluminum sheet for cap manufacturing | |
JP2000219974A (en) | Surface treating agent and surface treated steel sheet | |
JP2004197165A (en) | Method for manufacturing chromium-free surface-treated galvanized steel sheet | |
BRPI0924582A2 (en) | MODERATELY ALKALINE FINE INORGANIC PROTECTIVE COATING FOR METAL SUBSTRATES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161125 |