КОМПОЗИЦИИ КОНВЕРСИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ПЕРМАНГАНАТА Российский патент 2017 года по МПК C23C22/56 C23C22/66 C23C22/68 C23C22/83 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Данная заявка испрашивает приоритет и преимущество предварительной заявки на патент США с серийным номером 61/823288, поданной в бюро Патентов и торговых марок США (United States Patent and Trademark Office) 14 мая 2013 года, полное содержание которой включено здесь посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Окисление и деградация металлов, применяющихся в авиакосмическом, коммерческом и частном секторах промышленности, являются серьезными и дорогостоящими проблемами. Для предотвращения или уменьшения окисления и деградации металлов, применяющихся в этих областях, на поверхность металла может быть нанесено защитное покрытие. Это защитное покрытие может быть единственным нанесенным на металл покрытием, или могут быть нанесены другие покрытия для дополнительной защиты металлической поверхности.

Коррозионно-стойкие покрытия известны в области металлообработки, и более старые технологии включают покрытия на основе хрома, которые обладают нежелательным воздействием на окружающую среду. Известны другие коррозионно-стойкие покрытия, в том числе некоторые покрытия, не содержащие хром, и/или покрытия, наносимые до обработки, которые могут предотвращать или уменьшать окисление и деградацию металлов, и содействовать коррозионной стойкости. Желательными являются покрытия на поверхности металла, которые обеспечивают коррозионную стойкость, а также содействуют предотвращению или уменьшению окисления и деградации.

Краткое описание изобретения

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения композиция, предназначенная для нанесения на субстрат, содержит носитель, источник перманганат-аниона и ингибитор коррозии, содержащий ион редкоземельного металла, ион щелочного металла, ион щелочноземельного металла и/или ион переходного металла. Способы применения композиции и изделий, покрытых указанной композицией, также находятся в объеме настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения композиция, предназначенная для нанесения на металлический субстрат, содержит носитель, источник перманганат-аниона и ингибитор коррозии, содержащий катион металла. В некоторых вариантах осуществления катион металла включает катионы редкоземельных металлов (например, катионы Се (церия) и/или Y (иттрия)), катионы переходных металлов (например, Zr (циркония), Zn (цинка) и/или Ti (титана), катион металла Группы IIA (или Группы 2) (например, Mg) и/или катион металла Группы IA (или Группы 1) (например, Li (лития)). В некоторых вариантах осуществления катион металла может представлять собой катион Cr (хрома). Однако в других вариантах осуществления композиция по существу не содержит хром. Используемый здесь термин «по существу» используется в качестве термина, который обозначает приблизительную величину, а не в качестве термина, который обозначает степень. Кроме того, термин «по существу не содержит хром» используется в качестве термина, который обозначает приблизительную величину, для указания того, что количество хрома в композиции является незначительным, то есть в случае присутствия хрома в композиции, он считается случайной примесью. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления катион металла содержится в композиции в форме соли, и соль может содержать, например, нитратные или карбонатные противоионы.

Используемые здесь следующие термины и их варианты имеют значения, представленные ниже, если другое значение явно не продиктовано контекстом, в котором такой термин используется.

Термины «а», «an» и «the», и подобные объекты ссылок, используемые здесь, должны толковаться как охватывающие единственное и множественное число, если иное явно не продиктовано контекстом.

Используемый в настоящем описании термин «содержат» и вариации термина, такие как «содержащий» и «содержит», не предназначены для исключения других добавок, компонентов, целых чисел или стадий.

Термин «субстрат», используемый здесь, относится к материалу, имеющему поверхность. В отношении нанесения конверсионного покрытия термин «субстрат» относится к металлическому субстрату, такому как алюминий, железо, медь, цинк, никель, магний, и/или сплаву любого из этих металлов, включая, но без ограничения, сталь. Некоторые иллюстративные субстраты включают алюминий и алюминиевые сплавы. Дополнительные иллюстративные субстраты включают алюминиевые субстраты с высоким содержанием меди (то есть субстраты, включающие сплав, содержащий алюминий и медь, при этом количество меди в сплаве является высоким, например, количество меди в сплаве составляет от 3 до 4%).

Термин «покрытие» и подобные термины, при использовании в качестве глагола в настоящем документе, относятся к процессу нанесения композиции, то есть приведению в контакт субстрата с композицией, например, приведению в контакт субстрата с конверсионным покрытием, грунтовочным и/или верхним покрытием. Термин «покрытие» можно использовать взаимозаменяемо с терминами «нанесение/наносить», «обработка/обрабатывать» или «предварительная обработка/предварительно обрабатывать», и для обозначения различных способов нанесения или обработки, таких как нанесение с помощью кисти, распыление и окунание (например, погружение, распыление или нанесение с помощью кисти, валика или тому подобное), при этом субстрат приводят в контакт с композицией с помощью таких средств нанесения. При нанесении путем распыления можно использовать стандартные (автоматические или ручные) методы распыления и оборудование для распыления на воздухе. Композицию можно наносить в форме пасты или геля. Композицию можно наносить до любой подходящей толщины в зависимости от требований к нанесению. Композицию покрытия можно наносить более одного раза. Весь субстрат или его часть может находиться в контакте. То есть композиции согласно настоящему изобретению можно наносить, по меньшей мере, на часть субстрата.

Термин «конверсионное покрытие», также называемое здесь как «конверсионная обработка» или «предварительная обработка», относится к обработке металлического субстрата, которая вызывает преобразование химического состава металлической поверхности в другой химический состав. Термины «конверсионная обработка» и «конверсионное покрытие» также относятся к нанесению или обработке металлической поверхности, при этом металлический субстрат приводят в контакт с водным раствором, содержащим металлический элемент, отличный от металлического элемента, содержащегося в субстрате. Кроме того, термины «конверсионное покрытие» и «конверсионная обработка» относятся к содержащему металлический элемент водному раствору, находящемуся в контакте с металлическим субстратом, состоящим из другого элемента, при этом поверхность субстрата частично растворяется в водном растворе, что приводит к осаждению покрытия на металлическом субстрате (необязательно с использованием внешней движущей силы для осаждения покрытия на металлический субстрат). Полученная пленка, таким образом, представляет собой комбинацию металла(ов) в растворе и металла(ов) металлического субстрата.

Используемый здесь термин «соль» относится к неорганическому соединению с ионной связью и/или ионизированному аниону и катиону одного или нескольких неорганических соединений в растворе.

Используемый здесь термин «перманганат» относится к соли, содержащей манганат-ион (VII) (MnO₄). Примеры перманганатных соединений включают перманганат аммония (NH₄MnO₄), перманганат калия (KMnO₄) и перманганат натрия (NaMnO₄).

Используемый здесь термин «редкоземельный элемент» относится к элементу в Группе IIIВ (или сериях лантанидов) периодической таблицы элементов или иттрию. Группа элементов, известная как редкоземельные элементы, включает, например, элементы 57-71 (то есть La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu) и иттрий. Однако в некоторых вариантах осуществления, как указано ниже, термин редкоземельный элемент относится к La, Се, Рг, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и Y.

Термин «ион металла Группы IA» или «ион металла Группы 1» и подобные термины, используемые здесь, относятся к иону или ионам элементов из первой колонки периодической таблицы (за исключением Н). Группа элементов, представленная Группой IA или Группой 1 (за исключением Н), также известна как щелочные металлы и включает, например, Li, Na, К, Rb, Cs и Fr.

Термин «ион металла Группы IIA» или «ион металла Группы 2» и подобные термины, используемые здесь, относятся к иону или ионам элементов из второй колонки периодической таблицы. Группа элементов, представленных Группой IIA или Группой 2, также известна как щелочноземельные металлы и включает, например, Be, Mg, Са, Sr, Ва и Ra.

Термин «раствор» относится к композиции, содержащей растворитель и растворенное вещество, и включает истинные растворы и суспензии. Примеры растворов включают растворенное в жидкости твердое вещество, жидкость или газ, или суспендированные в жидкости частицы или мицеллы.

Все количества, представленные в настоящем документе, если не указано иное, выражены в массовом проценте по отношению к общей массе композиции при 25°C и давлении, равном одной атмосфере. Перманганатсодержащие композиции

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения перманганатсодержащая композиция, предназначенная для нанесения на металлический субстрат (например, субстрат, содержащий алюминий, магний, железо, цинк, никель и/или их сплав), содержит источник перманганат-аниона, ингибитор коррозии, содержащий катион металла, и носитель. Перманганатсодержащие композиции, описанные здесь, можно использовать без боратов, галогенидов или при повышенных температурах. Кроме того, перманганатсодержащие композиции совместимы со щелочивши и кислотными раскисляющими веществами; они не требуют предварительного воздействия на субстрат, например, нитрата лития, а также и не требуют предварительной обработки путем погружения в воду при повышенной температуре.

Источник перманганата представляет собой перманганат или комбинацию перманганатов. Перманганат содержит катион любого щелочного металла (то есть Группы IA или Группы 1), катион щелочноземельного металла (то есть Группы IIA или Группы 2) или катион аммония дополнительно к манганат-аниону. Например, в некоторых вариантах осуществления катион щелочного или щелочноземельного металла включает Li, Na, К, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba и/или Ra. В некоторых вариантах осуществления катион щелочного или щелочноземельного металла представляет собой катион Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr и/или Ba. Например, в некоторых вариантах осуществления редкоземельный элемент представляет собой Na, К, Mg и/или Са. Некоторые неограничивающие примеры подходящих источников перманганата включают перманганаты, такие как перманганат калия, перманганат натрия и перманганат аммония.

В некоторых вариантах осуществления композиция может представлять собой композицию покрытия на водной основе, и композиция может, таким образом, дополнительно включать носитель на водной основе, который может необязательно содержать один или несколько органических растворителей. Неограничивающие примеры таких подходящих растворителей включают пропиленгликоль, этиленгликоль, глицерин, низкомолекулярные спирты и тому подобное. В случае использования, органический растворитель может присутствовать в композиции в количестве от 30 г растворителя на 12 литров композиции до 400 г растворителя на 12 литров композиции, при этом оставшаяся часть носителя представляет собой воду. Например, в некоторых вариантах осуществления органический растворитель может присутствовать в композиции в количестве от 100 г растворителя на 12 литров композиции до 200 г растворителя на 12 литров композиции, например, 107 г растворителя на 12 литров композиции, при этом оставшаяся часть носителя представляет собой воду. Однако в некоторых вариантах осуществления носитель на водной основе представляет собой главным образом воду, например, деионизированную воду. Носитель на водной основе содержится в количестве, достаточном для обеспечения композиции с концентрациями ионов металлов и источников перманганата, описанными здесь.

Концентрация источника перманганата в композиции может составлять 0,008 массовых процентов вплоть до предела растворимости источника перманганата в носителе. В некоторых вариантах осуществления источник перманганата может присутствовать в композиции при концентрации от 0,01 мас.% до 6,0 мас.%. Например, в некоторых вариантах осуществления источник перманганата может присутствовать в композиции при концентрации от 0,0375 мас.% до 0,15 мас.%.

Как указано выше, перманганатсодержащая композиция может дополнительно содержать ингибитор коррозии, содержащий катион металла. Катион металла может представлять собой один или несколько различных катионов металлов, которые обладают ингибирующими коррозию свойствами. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла может представлять собой катион редкоземельного элемента, такого как, например, La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. В некоторых вариантах осуществления редкоземельный элемент представляет собой La, Се, Рг, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и/или Y. Например, в некоторых вариантах осуществления редкоземельный элемент представляет собой Се, Y, Pr и/или Nd. Другие подходящие катионы металлов включат катионы металлов Группы IA (или Группы 1) или Группы IIA (или Группы 2) (то есть щелочных металлов и щелочноземельных металлов). Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла представляет собой катион щелочного металла, такого как, например, Li, Na, К, Rb, Cs и/или Fr, и/или щелочноземельного металла, такого как, например, Be, Mg, Ca, Sr, Ba и/или Ra. Другие подходящие катионы металлов представляют собой катионы переходных металлов (например, Zr и/или Zn). Также как описано выше, в некоторых вариантах осуществления катион металла представляет собой катион Cr (хрома). Однако в других вариантах осуществления композиция по существу не содержит хром. Используемый здесь термин «по существу» используется как термин, который обозначает приблизительную величину, а не как термин, который обозначает степень. Кроме того, термин «по существу не содержит хром» используется как термин, который обозначает приблизительную величину для указания того, что количество хрома в композиции является незначительным, таким, что если хром присутствует в композиции, он представляет собой случайную примесь. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла представляет собой катион Се, Y, Pr, Nd, Zr, Zn, Li, Na, К и/или Mg. В некоторых вариантах осуществления катион металла представляет собой катион щелочного металла, такого как, например, Li, Na, К, Rb и/или Cs, и/или щелочноземельного металла, такого как, например, Be, Mg, Ca, Sr и/или Ba. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла представляет собой катион лития, натрия, калия и/или магния. В других вариантах осуществления катион металла представляет собой катион Се, Y, Nd и/или Li или катионы переходных металлов (например, Zr и/или Zn). Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла представляет собой катион Се, Y, Pr, Nd, Zr, Zn, Li, Na, К и/или Mg.

Катион металла может присутствовать в композиции при концентрации 0,0008 и 0,2 процента по массе композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла может присутствовать в композиции при концентрации 0,002 и 0,004 процента по массе. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла может присутствовать в композиции при концентрации от 0,05 г на литр композиции до 25 г на литр композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла может присутствовать в композиции при концентрации от 0,05 г на литр композиции до 16 г на литр композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла может присутствовать в композиции при концентрации от 0,1 г на литр композиции до 10 г на литр композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла может присутствовать в композиции при концентрации от 1 г на литр композиции до 5 г на литр композиции. Например, когда катион металла представляет собой катион редкоземельного металла, катион редкоземельного металла может присутствовать при концентрации от 0,05 г на литр композиции до 25 г на литр композиции, или от 0,1 г на литр композиции до 10 г на литр композиции. Когда катион металла представляет собой катион щелочного или щелочноземельного металла, катион щелочного или щелочноземельного металла может присутствовать при концентрации от 0,05 г на литр композиции до 16 г на литр композиции, или от 1 г на литр композиции до 5 г на литр композиции. Как описано более подробно ниже, катион металла может присутствовать в композиции в форме соли металла, и в этом случае количества, указанные здесь, отражают количество соли в композиции.

Как указано выше, катион металла может присутствовать в композиции в форме соли (то есть соль металла может служить в качестве источника катиона металла в композиции), содержащей анион и катион металла в качестве катиона соли. Анион соли может представлять собой любой подходящий анион, способный образовывать соль с редкоземельными элементами, щелочными металлами, щелочноземельными металлами и/или переходными металлами. Неограничивающие примеры анионов, подходящих для образования соли со щелочными металлами, щелочноземельными металлами, переходными металлами и редкоземельными элементами, включают карбонаты, гидроксиды, нитраты, галогениды (например, Cl^-, Br^-, I^- или F^-), сульфаты, фосфаты и силикаты (например, ортосиликаты и метасиликаты). Например, соль металла может представлять собой карбонат, гидроксид, галогенид, нитрат, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликат или метасиликат) Cr, Li, Na, К, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Та, Db, Cr, Mo, W, Sg, Mn, Tc, Re, Bh, Fe, Ru, Os, Hs, Co, Rh, Ir, Mt, Ni, Pd, Pt, Ds, Cu, Ag, Au, Rg, Zn, Cd, Hg и/или Cn. В некоторых вариантах осуществления, например, соль металла может представлять собой карбонат, гидроксид, галогенид, нитрат, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликат или метасиликат) Cr, Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd и/или Hg. В некоторых вариантах осуществления, например, соль металла может представлять собой карбонат, гидроксид, галогенид, нитрат, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликат или метасиликат) Cr, Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Mo, W, Mn, Tc, Re, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Zn, Cd и/или Hg. Например, в некоторых вариантах осуществления соль металла может представлять собой карбонат, гидроксид, галогенид, нитрат, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликат или метасиликат) Cr, La, Се, Y, Pr, Nd, Zr, Zn, Li, Na, К и/или Mg. В некоторых вариантах осуществления, например, перманганатсодержащая композиция может включать гидроксид натрия. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления композиция может включать по меньшей мере две соли металлов, и по меньшей мере две соли металлов могут содержать отличающиеся друг от друга анионы и/или катионы. Например, по меньшей мере две соли металлов могут содержать различные анионы, но одинаковые катионы, или могут содержать различные катионы, но одинаковые анионы. В некоторых вариантах осуществления, например, катион металла присутствует в композиции в форме соли металла, такой как соль цинка, соль циркония, соль титана, соль хрома, соль лития и/или соль редкоземельного металла. Как указано выше, соль цинка, циркония, титана, хрома, лития и/или редкоземельного металла может присутствовать в перманганатсодержащей композиции при концентрации от 0,0008 до 0,2 процентов по массе композиции, например, от 0,002 до 0,004 процентов по массе композиции.

В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может дополнительно содержать соединение азола. Соединение азола может представлять собой циклические соединения, содержащие 1 атом азота, такие как пирролы, 2 или более атомов азота, такие как пиразолы, имидазолы, триазолы, тетразолы и пентазолы, 1 атом азота и 1 атом кислорода, такие как оксазолы и изоксазолы, и 1 атом азота и 1 атом серы, такие как тиазолы и изотиазолы. Неограничивающие примеры подходящих соединений азола включают 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол (CAS: 1072-71-5), 1Н-бензотриазол (CAS: 95-14-7), 1Н-1,2,3-триазол (CAS: 288-36-8), 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол (CAS: 2349-67-9), также называемый 5-амино-1,3,4-тиадиазол-2-тиол, и 2-амино-1,3,4-тиадиазол (CAS: 4005-51-0). В некоторых вариантах осуществления, например, соединение азола представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол.

Соединение азола может присутствовать в композиции при концентрации от 0,0005 г на литр композиции до 3 г на литр композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления соединение азола может присутствовать в композиции при концентрации от 0,004 г на литр композиции до 0,1 г на литр композиции. В некоторых вариантах осуществления соединение азола может присутствовать в композиции при концентрации от 0,0008 до 0,2 массовых процентов, например, от 0,002 до 0,004 массовых процентов.

В некоторых вариантах осуществления композиция может дополнительно содержать окисляющий агент. Можно использовать любой окисляющий агент, неограничивающие примеры которого включают органические пероксиды, такие как пероксиды бензоила, озон и нитраты. Одним неограничивающим примером подходящего окисляющего агента является перекись водорода. В некоторых вариантах осуществления окисляющий агент может присутствовать в композиции в количестве от 0,001 мас.% до 15 мас.%. Например, в некоторых вариантах осуществления окисляющий агент может представлять собой 30% раствор перекиси водорода, присутствующий в количестве от 0,001 мас.% до 15 мас.%, например, от 0,002 мас.% до 0,006 мас.% или от 0,008 мас.%) до 0,08 мас.%. Добавление окисляющего агента, такого как перекись водорода, в перманганатсодержащую композицию может вызывать быстрое разложение перекиси водорода и, следовательно, необходимо соблюдать осторожность при добавлении окисляющего агента в перманганатсодержащую композицию.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения перманганатсодержащая композиция может дополнительно содержать одну или несколько добавок для содействия коррозионной стойкости, адгезии к металлическому субстрату, адгезии последующих покрытий и/или для обеспечения другого желательного эстетического или функционального эффекта. Добавка, в случае использования, может присутствовать в композиции в количестве от 0,0001 массового процента до 80 массовых процентов, исходя из общей массы композиции. Эти необязательные добавки могут быть выбраны исходя из желательной функции конечного покрытия и/или его применения или предполагаемого использования. Подходящие добавки могут включать твердый или жидкий компонент, добавленный в композицию для достижения одного или нескольких свойств композиции. Добавка может включать, например, поверхностно-активное вещество, которое может способствовать смачиваемости металлического субстрата, и/или другие добавки, которые содействуют улучшению конкретного свойства поверхности, такого как ровная или гладкая поверхность. Другие неограничивающие примеры подходящих добавок включают спирты, соингибиторы, соли лития, регулирующие поток агенты, тиксотропные агенты, такие как бентонитовая глина, желатины, целлюлозу, препятствующие образованию газа агенты, обезжиривающие вещества, противовспенивающие агенты, органические сорастворители, катализаторы, красители, аминокислоты, соединения на основе мочевины, комплексообразующие агенты, стабилизаторы валентных состояний и тому подобное, а также другие традиционные вспомогательные вещества. Подходящие добавки известны в области составления композиций для покрытий поверхностей и могут быть использованы в композициях в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, и будут очевидны специалисту в данной области при обращении к данному изобретению.

В некоторых вариантах осуществления композиция может дополнительно содержать поверхностно-активное вещество (такое как, например, анионное, неионное и/или катионное поверхностно-активное вещество), смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента. Неограничивающие примеры некоторых подходящих коммерчески доступных поверхностно-активных веществ включают Dynol 604 и Carbowet DC-01 (оба доступны от фирмы Air Products & Chemicals, Inc., Allentown, PA), и Triton X-100 (доступный от фирмы The Dow Chemical Company, Midland MI). Поверхностно-активное вещество, смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента может присутствовать в композиции в количестве от 0,0003 мас.% до 3 мас.%, например, от 0,000375 мас.% до 1 мас.%, или 0,02 мас.%. В одном варианте осуществления композицию, содержащую поверхностно-активное вещество, смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента, можно использовать для объединения в один процесс стадии очистки металлического субстрата и стадии нанесения конверсионного покрытия. В другом варианте осуществления композиция, содержащая поверхностно-активное вещество, смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента, может дополнительно содержать окисляющий агент, как описано здесь ранее.

Композиция может также содержать другие компоненты и добавки, такие как, но без ограничения, карбонаты, поверхностно-активные вещества, хелатирующие агенты, загустители, аллантоин, поливинилпирролидон, галогениды и/или промоторы адгезии. Например, в некоторых вариантах осуществления композиция может дополнительно содержать аллантоин, поливинилпирролидон, поверхностно-активные вещества и/или другие добавки и/или соингибиторы.

В некоторых вариантах осуществления композиция может также содержать соединение так называемого индикатора, который указывает, например, на присутствие химических веществ, таких как ион металла, рН композиции и тому подобное. «Индикатор», «соединение индикатора» и подобные термины, используемые здесь, относятся к соединению, которое изменяет цвет в ответ на некоторые внешние стимулы, параметры или условия, такие как присутствие иона металла, или в ответ на определенное значение рН или диапазон значений рН.

Соединение индикатора, используемое в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения, может представлять собой индикатор, известный в данной области, который указывает на присутствие веществ, конкретное значение рН и тому подобное. Например, подходящий индикатор может представлять собой индикатор, который изменяет цвет после формирования ионно-металлического комплекса с конкретным ионом металла. Как правило, индикатор иона металла представляет собой высоко конъюгированное органическое соединение. «Конъюгированное соединение», используемое здесь, и как понимается специалистами в данной области, относится к соединению, имеющему две двойные связи, разделенные одинарной связью, например, две углерод-углеродные двойные связи с одинарной углерод-углеродной связью между ними. Любое конъюгированное соединение можно использовать в соответствии с настоящим изобретением.

Сходным образом, соединение индикатора может представлять собой соединение, которое изменяет свой цвет в зависимости от значения рН; например, соединение может иметь один цвет при кислом или нейтральном значении рН и изменять цвет при щелочном значении рН, или наоборот. Такие индикаторы хорошо известны и доступны коммерчески. Таким образом, индикатор, который «изменяет цвет при воздействии щелочного значения рН», имеет первый цвет (или является бесцветным) при воздействии кислого или нейтрального значения рН, и изменяет цвет на второй (или превращается из бесцветного в окрашенный) при воздействии щелочного значения рН. Аналогичным образом, индикатор, который «изменяет цвет при воздействии кислого значения рН», изменяет цвет с первого цвета/бесцветного на второй цвет/окрашенный, когда значение рН изменяется со щелочного/нейтрального значения на кислое.

Неограничивающие примеры таких соединений индикаторов включают метиловый оранжевый, ксиленол оранжевый, катехол фиолетовый, бромфеноловый синий, зеленый и пурпурный, эриохром черный Т, целестин синий, гематоксилин, калмагит, галлоцианин и их комбинации. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления соединение индикатора представляет собой органическое соединение индикатора, а именно индикатор ионов металлов. Неограничивающие примеры соединений индикаторов включают соединения, представленные в таблице 1. Флуоресцентные индикаторы, которые излучают свет в определенных условиях, также могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, хотя в определенных вариантах осуществления использование флуоресцентного индикатора специально исключено. Другими словами, в определенных вариантах осуществления конъюгированные соединения, которые проявляют флуоресценцию, являются специально исключенными. Используемый здесь «флуоресцентный индикатор» и подобные термины относятся к соединениям, молекулам, пигментам и/или красителям, которые будут флуоресцировать или иным образом проявлять цвет при воздействии ультрафиолетового или видимого света. «Флуоресцировать» будет пониматься как излучение света после поглощения света или другого электромагнитного излучения. Примеры таких индикаторов, часто называемых здесь как «метки», включают акридин, антрахинон, кумарин, дифенилметан, дифенилнафтилметан, хинолин, стилбен, трифенилметан, антрацин и/или молекулы, содержащие любой из фрагментов и/или производных любого из них, такие как родамин, фенантридины, оксазины, флуороны, цианины и/или акридины.

В соответствии с одним вариантом осуществления конъюгированное соединение представляет собой катехол фиолетовый, как показано в таблице 1. Катехол фиолетовый (CV) представляет собой краситель сульфонфталеин, полученный в результате конденсации двух молей пирокатехола и одного моля ангидрида о-сульфобензойной кислоты. Было обнаружено, что CV обладает свойствами индикатора и при включении в коррозионно-стойкие композиции, содержащие ионы металлов, формирует комплексы, делая его полезным в качестве реагента для комплексонометрического титрования. Так как композиция, содержащая CV, хелатирует ионы металлов, обычно наблюдается цвет от синего до сине-фиолетового.

В соответствии с другим вариантом осуществления, ксиленол оранжевый, как показано в таблице 1, используют в композициях в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Было обнаружено, что ксиленол оранжевый обладает свойствами индикатора ионов металлов и при включении в коррозионно-стойкие композиции, содержащие ионы металлов, формирует комплексы, делая его полезным в качестве реагента для комплексонометрического титрования. Так как композиция, содержащая ксиленол оранжевый, хелатирует ионы металлов, раствор ксиленола оранжевого обычно изменяется с красного на синий.

Соединение индикатора может присутствовать в композиции в количестве от 0,01 г/1000 г раствора до 3 г/1000 г раствора, такое как от 0,05 г/1000 г раствора до 0,3 г/1000 г раствора.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения конъюгированное соединение, если оно изменяет цвет в ответ на определенный внешний стимул, обеспечивает преимущество при использовании композиций согласно настоящему изобретению, состоящее в том, что оно может служить в качестве визуального индикатора того, что субстрат обработан композицией. Например, композиция, содержащая индикатор, который изменяет цвет при подвергании воздействию иона металла, который присутствует в субстрате, будет изменять цвет при образовании комплекса с ионами металлов в этом субстрате; это позволяет пользователю наблюдать, что субстрат вступил в контакт с композицией. Аналогичные преимущества могут быть реализованы путем осаждения щелочного или кислотного слоя на субстрат и приведения в контакт субстрата с композицией согласно настоящему изобретению, которая изменяет цвет при подвергании воздействию щелочного или кислого значения рН.

Кроме того, использование определенных конъюгированных соединений в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может обеспечить субстрат с улучшенной адгезией к наносимым затем слоям покрытия. Это особенно актуально, если конъюгированное соединение содержит гидроксильную функциональную группу. Таким образом, некоторые варианты осуществления композиций согласно настоящему изобретению обеспечивают осаждение последующих слоев покрытия на субстрат, обработанный в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения без необходимости в грунтовочном слое. Такие слои покрытия могут включать уретановые покрытия и эпоксидные покрытия.

Перманганатсодержащая композиция может иметь щелочное, нейтральное или кислое значение рН. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может иметь значение рН от 2 до 14. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может иметь значение рН от 4 до 10.

В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата (например, К, Li, Na и т.п.) и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 2,5 г) перманганата и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

В других вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может дополнительно содержать соль переходного элемента (например, соль Zn, Zr, и/или Ti). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата (например, К, Na, Li и т.п.), от 0,008 г до 10 г соли переходного элемента и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 1,5 г) перманганата, от 0,02 г до 0,04 г соли переходного элемента и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать перманганат (например, К, Na, Li и т.п.) и окисляющий агент (например, раствор перекиси водорода с концентрацией 30 мас.%). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата, от 0,08 г до 0,8 г окислителя и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 1,5 г) перманганата, от 0,3 г до 0,5 г окислителя и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать перманганат (например, К, Na, Li и т.п.), соль переходного элемента (например, Zn, Zr и/или Ti) и окисляющий агент (например, раствор пероксида водорода с концентрацией 30 мас.%). В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата, от 0,008 г до 10 г соли переходного элемента, от 0,08 г до 0,8 г окисляющего агента и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 1,5 г) перманганата, от 0,02 г до 0,04 г соли переходного элемента, от 0,3 г до 0,5 г окисляющего агента и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать соединение азола. В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата (например, К, Na, Li и т.п.), от 0,0008 г до 2 г соединения азола (например, 1Н-бензотриазол) и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 1,5 г) перманганата, от 0,02 г до 0,8 г соединения азола и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать перманганат (например, К, Na, Li и т.п.), соль переходного элемента (например, Zn, Zr и/или Ti) и соединение азола (например, 1Н-бензотриазол). В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата, от 0,008 до 10 г соли переходного элемента, от 0,008 г до 2 г соединения азола и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 1,5 г) перманганата, от 0,02 г до 0,04 г соли переходного элемента, от 0,2 г до 0,8 г соединения азола и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать соль редкоземельного элемента. В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,1 г до 60 г перманганата (например, К, Ki, Na и т.п.), от 0,008 г до 10 г соли редкоземельного элемента (например, Се, Y, Pr и т.п.) и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащая композиция может содержать от 0,375 г до 7,5 г (например, от 0,375 г до 1,5 г) перманганата, от 0,02 г до 0,04 г соли редкоземельного элемента и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

Литийсодержащие композиции

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения литийсодержащая композиция, предназначенная для нанесения на металлический субстрат (например, субстрат, состоящий из алюминия, магния, железа, цинка, никеля и/или их сплава), содержит источник лития и носитель.

Источник лития может представлять собой соль лития, комбинацию солей лития или комбинацию соли лития с дополнительными солями элементов Группы IA или Группы 1. Соль элемента Группы IA или Группы 1 может содержать катион любого щелочного металла (то есть Группы IA или Группы 1), такого как, например, Li, Na, К, Rb, Cs и/или Fr. В некоторых вариантах осуществления катион щелочного металла представляет собой катион Li, Na, К, Rb и/или Cs. Например, в некоторых вариантах осуществления катион щелочного металла представляет собой катион Na, К и/или Mg. Кроме того, несмотря на то, что «источник лития» описан здесь как содержащий ион Li, весь или часть Li в источнике лития может быть замещен на Mg.

Соль лития и/или соли элементов Группы IA или Группы 1 могут содержать любой подходящий анион, способный образовывать соль с элементами Группы IA или Группы 1 и Mg (например, Li, Mg, Na, К, Rb, Cs и/или Fr). Неограничивающие примеры анионов, подходящих для образования соли с этими элементами, включают карбонаты, гидроксиды, нитраты, галогениды (например, Cl^-, Br^-, I^- или F^-), сульфаты, фосфаты и силикаты (например, ортосиликаты и метасиликаты). Например, соль металла может представлять собой карбонат, гидроксид, галогенид, нитрат, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликат или метасиликат) Li, Na, К, Rb, Cs, Fr и/или Mg. Например, в некоторых вариантах осуществления соль металла может представлять собой карбонат, гидроксид, галогенид, нитрат, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликат или метасиликат) Li, Mg, Na, К, Rb и/или Cs. Например, в некоторых вариантах осуществления соль металла может представлять собой гидроксид, галогенид и/или фосфат Li, Na, К, Rb, Cs, Fr и/или Mg. Например, в некоторых вариантах осуществления соль металла может представлять собой гидроксид, галогенид и/или фосфат Li, Na, К и/или Mg. Например, в некоторых вариантах осуществления соль металла может представлять собой гидроксид, галогенид и/или фосфат Li, Na и/или К.

В некоторых вариантах осуществления концентрация ионов лития в литийсодержащей композиции может составлять от 0,02 г до 12 г на 1000 г раствора. Например, концентрация лития в композиции может составлять от 1 г до 2 г на 1000 г раствора. Кроме того, когда присутствуют другие ионы Группы IA или Группы 1 (например, ионы натрия и/или калия), концентрация этих ионов в литийсодержащий композиции может составлять, например, от 0,2 г до 16 г на 1000 г раствора.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления композиция может содержать по меньшей мере две соли металлов, и по меньшей мере две соли металлов могут содержать анионы и/или катионы, отличающиеся друг от друга. Например, по меньшей мере две соли металлов могут содержать различные анионы, но одинаковые катионы, или могут содержать различные катионы, но одинаковые анионы. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать один и тот же анион, но по меньшей мере два различных аниона. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать гидроксид-ион и фосфат-ион и/или галогенид-ион.

В некоторых иллюстративных вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 0,09 г до примерно 16 г гидроксид-ионов на 1000 г раствора. В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 0,2 г до 16 г фосфат-ионов (например, фосфат-ионов (РО₄^3-), дигидрофосфат-ионов (Н₂РО₄^-) и/или пирофосфат-ионов (Р₂О₇^4-) или органических фосфатов, таких как выпускаемые под торговым названием Dequest фирмой Monsanto (St. Louis, Mo.)) на 1000 г раствора. В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 0,2 г до 1,5 г галогенид-ионов (например, ионов F, которые могут присутствовать в растворе, например, в виде NaF,) на 1000 г раствора. В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать гидроксид-ионы и галогенид-ионы или фосфат-ионы, и в других вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать гидроксид-ионы, галогенид-ионы и фосфат-ионы. В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может также содержать карбонат-ионы, например, от 0,05 г До 12 г карбонат-ионов на 1000 г раствора, или от 1 г до 2 г карбонат-ионов на 1000 г раствора.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать Li и другой элемент Группы IA или Группы 1, такой как, например, Na. Например, в некоторых вариантах осуществления катион металла содержится в композиции в форме соли металла, такой как соль Li, соль Mg, соль Na, соль К, соль Rb и/или соль Cs. В некоторых вариантах осуществления литийсодержащий раствор является щелочным. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать комбинацию гидроксида лития и пирофосфата натрия в водном растворе.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать источник переходного элемента. Источник переходного элемента может представлять собой переходный элемент, как определенный выше термин, и анион. Анион в источнике переходного элемента может представлять собой анион, описанный выше в отношении солей металлов в перманганатсодержащей композиции, или анион, описанный выше в отношении источника лития в литийсодержащей композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления источник переходного элемента может включать цинк, цирконий или тому подобное в качестве переходного элемента, и фосфат в качестве аниона. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция содержит от 0,1 г до 5 г на 4 литра (или от 0,025 г до 1,25 г на 1 л), например, 1 г на 4 литра (или 0,25 г на 1 л) источника переходного элемента, например, фосфата Zn. В некоторых вариантах осуществления, например, в вариантах осуществления, включающих Zn, литийсодержащая композиция может содержать меньшие количества источника переходного элемента, например, 0,08 г на 1 л.

В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может по существу не содержать переходных металлов, хроматов, других металлатов и окисляющих агентов. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может по существу не содержать металлов, отличных от металлов Группы IA или Группы 1, и в других вариантах осуществления литийсодержащая композиция может по существу не содержать металлов, отличных от металлов Группы IA или Группы 1 и Mg. Используемый здесь термин «по существу» используется в качестве термина, который обозначает приблизительную величину, и не в качестве термина, который означает степень. Таким образом, термин «по существу не содержит», используемый здесь, означает, что количество металлов (например, переходных металлов) в композиции является незначительным, таким, что если такие металлы присутствуют в композиции, они являются случайной примесью.

В некоторых вариантах осуществления композиция может представлять собой композицию покрытия на водной основе, и композиция может, таким образом, дополнительно содержать носитель на водной основе, который может представлять собой один или несколько органических растворителей. Неограничивающие примеры таких подходящих растворителей включают пропиленгликоль, этиленгликоль, глицерин, низкомолекулярные спирты и тому подобное. В случае использования, органический растворитель может присутствовать в композиции в количестве от 1 г до 20 г растворителя на литр композиции, при этом оставшаяся часть носителя представляет собой воду. Например, в некоторых вариантах осуществления органический растворитель может присутствовать в композиции в количестве 8,33 г растворителя на литр композиции, при этом оставшаяся часть носитель представляет собой воду. Например, в некоторых вариантах осуществления органический растворитель может присутствовать в композиции в количестве от 30 г до 400 г растворителя на 12 литров композиции, при этом оставшаяся часть носителя представляет собой воду. Например, в некоторых вариантах осуществления органический растворитель может присутствовать в композиции в количестве от 100 г до 200 г растворителя на 12 литров композиции, например, 107 г растворителя на 12 литров композиции, при этом оставшаяся часть носителя представляет собой воду. Однако в некоторых вариантах осуществления водный носитель преимущественно представляет собой воду, например, деионизированную воду. Водный носитель содержится в количестве, достаточном для обеспечения композиции с концентрациями ионов и анионов металлов, описанными здесь.

Концентрация источника лития в композиции может представлять собой любое количество, подходящее для обеспечения описанных выше концентраций анионов. Например, в некоторых вариантах осуществления концентрация источника лития в композиции может составлять от 0,008 массовых процентов вплоть до предела растворимости источника лития в носителе. Например, в некоторых вариантах осуществления источник лития может присутствовать в композиции в концентрации от 1 г до 2 г на 1000 г композиции. В некоторых вариантах осуществления источник лития может присутствовать в композиции в концентрации от 0,05 г до 12 г на 1000 г композиции.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения литийсодержащая композиция может дополнительно содержать одну или несколько добавок для содействия коррозионной стойкости, адгезии к металлическому субстрату, адгезии последующих покрытий, и/или для обеспечения другого желательного эстетического или функционального эффекта. В случае использования, добавка может присутствовать в композиции в количестве от 0,01 массового процента до 80 массовых процентов по отношению к общей массе композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления добавка (например, поверхностно-активное вещество) может присутствовать в литийсодержащей композиции при концентрации от 0,015 г до 5 г на 1000 г раствора. В некоторых вариантах осуществления добавка (например, поверхностно-активное вещество и/или поливинилпирролидон) может присутствовать в литийсодержащей композиции при концентрации от 0,15 г до 1 г на 1000 г раствора.

Подходящие добавки могут включать твердый или жидкий компонент, смешанный с композицией для достижения одного или нескольких свойств композиции. Добавка может включать, например, соединение азола (такое как соединение, описанное выше в отношении перманганатсодержащей композиции), поверхностно-активное вещество, которое может способствовать смачиваемости металлического субстрата, и/или другие добавки, которые могут способствовать улучшению конкретного свойства поверхности, такого как ровная или гладкая поверхность. Другие неограничивающие примеры подходящих добавок включают спирты, соингибиторы, соли лития, регулирующие поток агенты, тиксотропные агенты, такие как бентонитовая глина, желатины, целлюлозу, препятствующие образованию газа агенты, обезжиривающие вещества, противовспенивающие агенты, органические сорастворители, катализаторы, красители, аминокислоты, соединения на основе мочевины, комплексообразующие агенты, стабилизаторы валентных состояний и тому подобное, а также другие традиционные вспомогательные вещества. Подходящие добавки известны в области составления композиций для покрытий поверхностей и могут быть использованы в композициях в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, и будут очевидны специалисту в данной области при обращении к данному изобретению.

Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может дополнительно содержать поверхностно-активное вещество (такое как, например, анионное, неионное и/или катионное поверхностно-активное вещество), смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента. Неограничивающие примеры некоторых подходящих коммерчески доступных поверхностно-активных веществ включают Dynol 604 и Carbowet DC-01 (оба доступны от фирмы Air Products & Chemicals, Inc., Allentown, PA), и Triton X-100 (доступный от фирмы The Dow Chemical Company, Midland MI). Поверхностно-активное вещество, смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента может присутствовать в композиции в количестве от 0,015 г до 5 г на 1000 г раствора. Например, поверхностно-активное вещество, смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента может присутствовать в композиции в количестве от 0,015 г до 1 г на 1000 г раствора. В одном варианте осуществления композицию, содержащую поверхностно-активное вещество, смесь поверхностно-активных веществ или водный раствор детергента, можно использовать для объединения в один процесс стадии очистки металлического субстрата и стадии нанесения конверсионного покрытия.

Кроме того, как описано выше, литийсодержащая композиция может также содержать другие компоненты и добавки, такие как, но без ограничения, карбонаты, поверхностно-активные вещества, хелатирующие агенты, загустители, аллантоин, поливинилпирролидон, галогениды, соединения азола (такие как соединения, описанные выше, например, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол) и/или промоторы адгезии. Например, в некоторых вариантах осуществления композиция может дополнительно содержать аллантоин, поливинилпирролидон, поверхностно-активные вещества и/или другие добавки и/или соингибиторы.

В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может дополнительно содержать соединение индикатора, такое как соединения, описанные выше в отношении перманганатсодержащего соединения. Соединение индикатора может присутствовать в композиции в количестве примерно от 0,0001 г до 3 г на литр композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления соединение индикатора может присутствовать в композиции в количестве от 0,0001 г до 1 г на литр композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления соединение индикатора может присутствовать в композиции в количестве от 0,082 г до 0,0132 г на литр композиции.

Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения литийсодержащая композиция может представлять собой водный раствор, включающий гидроксид лития (LiOH), дигидрофосфат лития (LiH₂PO₄) и поверхностно-активное вещество. В других иллюстративных вариантах осуществления литийсодержащая композиция может представлять собой водный раствор, включающий гидроксид лития (LiOH), фосфат или пирофосфат натрия (Na₃PO₄ или Na₄P₂O₇) и поверхностно-активное вещество.

В еще другом иллюстративном варианте осуществления литийсодержащая композиция может содержать щелочной носитель на водной основе, ион лития, ион другого элемента Группы IA или Группы 1, карбонат-ион, гидроксид-ион, фосфат-ион и необязательно добавку (например, поверхностно-активное вещество, хелатирующий агент, загуститель, аллантоин, поливинилпирролидон, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, галогенид (например, F), содействующий адгезии силан и/или спирт). Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может представлять собой водный раствор, включающий карбонат лития (Li₂CO₃), гидроксид натрия (NaOH), фосфат натрия (Na₃PO₄), поверхностно-активное вещество и необязательно поливинилпирролидон.

В другом иллюстративном варианте осуществления литийсодержащая композиция может содержать щелочной носитель на водной основе, ион лития, гидроксид-ион, галогенид-ион (например, F) и необязательно добавку (например, карбонат, поверхностно-активное вещество, хелатирующий агент, загуститель, аллантоин, поливинилпирролидон, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, галогенид (например, F), способствующий адгезии силан и/или спирт). Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может представлять собой водный раствор, включающий гидроксид лития (LiOH), фторид натрия (NaF) и поверхностно-активное вещество.

В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 0,05 г до 12 г Li₂CO₃ и воду в количестве, достаточном для получения 1 л композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может включать от 1 г до 2 г Li₂CO₃ и воду в количестве, достаточном для получения 1 л композиции.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 0,05 г до 12 г Li₂CO₃, от 1 г до 20 г этанола и воду в количестве, достаточном для получения 1 л композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 1 г до 2 г Li₂CO₃, 8,33 г этанола и воду в количестве, достаточном для получения 1 л композиции.

В некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 0,05 г до 12 г Li₂CO₃, от 0,0001 г до 1 г соединения индикатора и воду в количестве, достаточном для получения 1 л композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может содержать от 1 г до 2 г Li₂CO₃, от 0,082 г до 0,0132 г соединения индикатора и воду в количестве, достаточном для получения 1 л композиции.

Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может быть щелочной, то есть иметь рН выше 7. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция может иметь значение рН выше 10. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления температура композиции при нанесении на субстрат может составлять от 15°C до 120°C, например, от 15°C до 25°C (или комнатную температуру).

Литийсодержащие композиции, описанные здесь, можно использовать в сочетании с перманганатсодержащими композициями для покрытия металлических субстратов для ингибирования коррозии. Например, металлический субстрат может быть сначала покрыт или обработан перманганатсодержащими композициями, и затем покрыт или обработан литийсодержащим соединением. Варианты осуществления способов покрытия металлического субстрата описаны более подробно ниже.

Субстраты

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения металлический субстрат (например, субстрат из алюминия или алюминиевого сплава) может иметь поверхность, которая находится в контакте с перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Неограничивающие примеры подходящих субстратов включают субстраты на основе алюминия, цинка, железа и/или магния. Дополнительные неограничивающие примеры подходящих металлических субстратов включают алюминиевые сплавы с высоким содержанием меди, такие как Алюминий 2024.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления металлический субстрат может быть предварительно обработан до приведения в контакт с перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией, описанной выше. Используемый здесь термин «предварительная обработка» относится к модифицированию поверхности субстрата перед последующей обработкой. Такое модифицирование поверхности может включать различные операции, включая, но без ограничения, очистку (удаление примесей и/или загрязнения с поверхности), раскисление и/или нанесение раствора или покрытия, как известно в данной области. Предварительная обработка может иметь одно или несколько преимуществ, таких как создание более однородной исходной поверхности металла, улучшенная адгезия к последующему покрытию, нанесенному на предварительно обработанный субстрат, и/или модифицирование исходной поверхности таким образом, чтобы содействовать осаждению последующей композиции.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления металлический субстрат может быть получен путем обработки первым растворителем до приведения в контакт металлического субстрата с перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией. Используемый здесь термин «обработка растворителем» относится к промывке, смачиванию, распылению или погружению субстрата в растворитель, что способствует удалению чернил, масел и т.д., которые могут присутствовать на металлическом субстрате. Альтернативно, металлический субстрат может быть получен путем обезжиривания металлического субстрата с использованием стандартных способов обезжиривания до приведения в контакт с перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией.

Металлический субстрат может быть предварительно обработан растворителем. Затем, металлический субстрат может быть предварительно обработан путем очистки щелочным очищающим или обезжиривающим веществом. Некоторые неограничивающие примеры подходящих щелочных очищающих/обезжиривающих веществ включают линию продуктов «DFM Series», доступную от фирмы PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, CA. Эти продукты представляют собой средства для щелочного травления или обезжиривания, и некоторые иллюстративные продукты включают DFM4 и DFM10 (оба выпускаются фирмой PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, CA). Другие неограничивающие примеры подходящих обезжиривающих композиций включают RECC 1001 и 88X002 (оба выпускаются фирмой PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, California).

Металлический субстрат необязательно подвергают раскислению после обезжиривания субстрата. Альтернативно, металлический субстрат не обязательно должен быть обезжирен, но может быть подвергнут раскислению до нанесения перманганат-содержащей композиции и/или литийсодержащей композиции. Иллюстративная раскисляющая композиция может содержать кислоту (например, азотную кислоту), хелатирующий агент и носитель. В одном варианте осуществления хелатирующий агент может представлять собой аскорбиновую кислоту. В другом варианте осуществления может быть использовано кислое раскисляющее вещество на основе фосфорной кислоты/изопропилового спирта.

В некоторых вариантах осуществления композиция обезжиривающего /раскисляющего вещества может содержать от 0,5 г до 5 г NaOH, от 0,5 г до 20 г фосфата натрия, от 0,001 г до 5 г поливинилпирролидона, от 0,001 г до 5 г аллантоина, от 0,05 г до 10 г 1-[2-(диметиламино)этил]-1Н-тетразол-5-тиола (DMTZ), от 0,01 г до 20 г Carbowet® DC01 Surfactant от фирмы Air Products и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. В другом варианте осуществления композиция обезжиривающего /раскисляющего в ещества может содержать от 0,5 г до 20 г гидроксида калия, от 0,05 г до 10 г полифосфата калия, от 0,5 г до 25 г силиката калия, от 0,5 г до 20 г DCOI и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. В еще другом варианте осуществления композиция обезжиривающего/раскисляющего вещества может содержать от 0,5 г до 20 г гидроксида натрия, от 0,05 г до 20 г фосфата натрия, от 0,0005 г до 5 г Start Right® (водоулучшающее средство от фирмы United Pet Group, Inc., Madison, WI), от 0,5 г до 20 г Carbowet® DC01 Surfactant от фирмы Air Products и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления композиция обезжиривающего/раскисляющего вещества может содержать от 50 мл до 500 мл бутанола, от 50 мл до 500 мл изопропанола, от 0,01 мл до 5 мл фосфорной кислоты и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления композиция обезжиривающего/раскисляющего вещества может содержать от 0,05 г до 5 г аскорбиновой кислоты, от 5 мл до 200 мл азотной кислоты и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Одним неограничивающим примером подходящей композиции обезжиривающего/раскисляющего вещества является Deft Clean 4000, доступный от фирмы PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, CA.

В одном варианте осуществления металлический субстрат может быть обработан образующим оксид агентом до обработки перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией. Иллюстративные образующие оксид агенты могут включать соли лития и/или алюминия. В некоторых вариантах осуществления обработка образующим оксид агентом может включать погружение металлического субстрата в кипящую воду.

В некоторых вариантах осуществления металлический субстрат может быть предварительно обработан путем механического раскисления металла до нанесения композиции на металлический субстрат. Неограничивающим примером типичного механического раскисления является выравнивание поверхности с использованием губки Scotch-Brite или сходного устройства.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления металлический субстрат может быть предварительно обработан путем протирки растворителем до нанесения перманганатсодержащей композиции и/или литийсодержащей композиции на металлический субстрат. Неограничивающие примеры подходящих растворителей включают метилэтилкетон (МЕК), метилпропилкетон (МРК), ацетон и тому подобное.

Дополнительные необязательные процедуры для подготовки металлического субстрата включают использование средства для полировки поверхности, такого как кислотный травитель или легкий кислотный травитель, или состав для удаления грязи.

Металлический субстрат можно промывать водопроводной водой или дистиллированной/деионизированной водой между стадиями предварительной обработки, и хорошо промывать дистиллированной/деионизированной водой и/или спиртом после приведения контакт с перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Однако в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения некоторые из описанных выше процедур предварительной обработки и промывок могут быть необязательными до или после нанесения композиции в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Например, в некоторых вариантах осуществления металлический субстрат может быть обработан обезжиривающим веществом и затем промыт. В других вариантах осуществления металлический субстрат может быть обработан раскисляющим веществом (например, кислым раскисляющим веществом) и затем промыт. В еще других вариантах осуществления металлический субстрат может быть обработан обезжиривающим веществом и затем промыт, после чего обработан раскисляющим веществом и затем промыт. Кроме того, этот процесс очистки может быть выполнен в ходе одного объединенного процесса, или может быть выполнен в ходе множества процессов. Например, в некоторых вариантах осуществления металлический субстрат может быть обработан щелочным обезжиривающим веществом с последующей промывкой, и затем обработан кислым раскисляющим веществом до обработки перманганатсодержащей композицией и/или литийсодержащей композицией, описанной выше.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения металлический субстрат может быть обработан кислым раскисляющим веществом, содержащим кислоту (например, азотную кислоту), и металлохелатом до обработки перманганатсодержащей композицией. Примером металлохелата является витамин С. Например, в некоторых вариантах осуществления кислое раскисляющее вещество может содержать от 10 г до 500 г кислоты (например, азотной кислоты), от 0,1 г до 15 г хелатирующего агента (например, аскорбиновой кислоты) и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора. Например, в некоторых вариантах осуществления кислое раскисляющее вещество может содержать от 70 г до 200 г кислоты, от 0,5 г до 3 г хелатирующего агента и воду в количестве, достаточном для получения 1 л раствора.

После предварительной соответствующей обработки металлического субстрата, перманганатсодержащую композицию в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, по желанию, можно затем привести в контакт по меньшей мере с частью поверхности металлического субстрата. Приведение в контакт металлического субстрата с композицией можно осуществить с использованием любого традиционного способа, такого как погружение, распыление или нанесение кистью, валиком, или т.п. В случае нанесения путем распыления, можно использовать традиционные (автоматические или ручные) способы распыления и оборудование для распыления на воздухе. В других вариантах осуществления композицию можно наносить с использованием системы электролитического осаждения покрытий.

После приведения в контакт металлического субстрата с перманганатсодержащей композицией металлический субстрат можно подвергнуть сушке на воздухе. Однако субстрат не обязательно подвергают сушке, и в некоторых вариантах осуществления сушку пропускают. Промывка также не требуется, но при необходимости может быть выполнена.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления металлический субстрат сначала подготавливают путем механической абразивной обработки и затем влажной салфеткой удаляют металлическую пыль. После этого субстрат подвергают сушке на воздухе перед нанесением покрытия. Однако субстрат необязательно подвергают сушке, и в некоторых вариантах осуществления сушку пропускают. Далее на металлический субстрат наносят перманганатсодержащую композицию и необязательно оставляют для сушки, например, в отсутствии нагрева до температуры выше комнатной. Однако сушка не требуется, и в некоторых вариантах осуществления сушку пропускают. Промывка субстрата не требуется, и металлический субстрат затем покрывают литийсодержащей композицией, описанной выше, конверсионными покрытиями, грунтовочными и/или верхними покрытиями с получением субстрата с конечным покрытием.

При нанесении композиции на металлический субстрат путем погружения, время погружения может составлять от нескольких секунд до нескольких часов, например, менее чем 30 минут или три минуты, или меньше. Например, в некоторых вариантах осуществления время погружения может составлять от 2 до 10 минут, или от 2 до 5 минут. При нанесении композиции на металлический субстрат путем распыления, композицию приводят в контакт по меньшей мере с частью субстрата с использованием традиционных способов нанесения путем распыления. Период выдержки, за время которого композиция находится в контакте с металлическим субстратом, может составлять от нескольких секунд до нескольких часов, например, менее чем 30 минут или три минуты, или меньше. Например, в некоторых вариантах осуществления период выдержки может составлять от 2 до 10 минут, или от 2 до 5 минут. Как описано выше, перманганатсодержащая композиция может иметь рН от 2 до 14, например, от 4 до 10.

Перманганатсодержащие композиции можно также наносить с использованием других способов, известных в данной области, таких как нанесение кистью. Вновь, время нанесения, в течение которого композиция находится в контакте с металлическим субстратом, может составлять от нескольких секунд до нескольких часов, например, менее чем 30 минут или три минуты, или меньше. Например, в некоторых вариантах осуществления время нанесения может составлять от 2 до 10 минут или от 2 до 5 минут.

После приведения в контакт металлического субстрата с перманганатсодержащей композицией металлический субстрат можно подвергнуть сушке на воздухе и затем промыть водопроводной водой или дистиллированной/деионизированной водой. Альтернативно, после приведения в контакт металлического субстрата с перманганатсодержащей композицией металлический субстрат можно промыть водопроводной водой или дистиллированной/деионизированной водой, и затем подвергнуть сушке на воздухе (по желанию). Однако сушка субстрата не требуется, и в некоторых вариантах осуществления сушку пропускают. Кроме того, как указано выше, промывка субстрата не требуется, и металлический субстрат затем покрывают литийсодержащей композицией, описанной выше, конверсионными покрытиями, грунтовочными и/или верхними покрытиями с получением субстрата с конечным покрытием. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления эта последующая промывка может быть пропущена.

В некоторых вариантах осуществления перманганатсодержащую композицию в соответствии с вариантами осуществления изобретения наносят на металлический субстрат в течение от 1 до 10 минут (например, в течение от 2 до 5 минут), и поверхность металлического субстрата поддерживаются влажной путем повторного нанесения композиции. Затем композицию можно оставить для сушки, например, в отсутствии нагрева выше комнатной температуры в течение от 5 до 10 минут (например, 7 минут) после последнего нанесения композиции. Однако сушка субстрата не является обязательной, и в некоторых вариантах осуществления сушку пропускают. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления для промывки субстрата можно использовать растворитель (например, спирт), что позволяет пропустить стадию сушки. Альтернативно, металлический субстрат промывают деионизированной водой (например, в течение 2 минут) и необязательно оставляют для сушки.

После стадии сушки (в случае выполнения) металлический субстрат приводят в контакт с литийсодержащей композицией, описанной выше, в течение от 2 до 10 минут, например, от 2 до 3 минут. Например, в некоторых вариантах осуществления литийсодержащая композиция включает источник лития, носитель и соединение азола. В результате обработки металлического субстрата сначала перманганатсодержащей композицией с последующим нанесением литийсодержащей композиции, включающей соединение азола, получают благоприятную реакцию на субстрате, обработанном перманганатом металла. Затем литийсодержащую композицию можно подвергнуть сушке на субстрате (по желанию) или смыть с субстрата.

После стадии сушки (в случае выполнения) после нанесения литийсодержащей композиции металлический субстрат покрывают конверсионным покрытием, например, конверсионным покрытием на основе редкоземельного элемента, такого как церий или иттрий. Примеры таких покрытий включают покрытия, содержащие соли церия и/или иттрия. Дополнительно к покрытиям на основе редкоземельных элементов можно использовать конверсионное покрытие с любым подходящим химическим составом, например составом, способным образовывать осадок при изменении рН. Неограничивающими примерами таких химических составов для покрытий являются трехвалентный хром, такой как Alodine 5900 (доступный от фирмы Henkel Technologies, Madison Heights, MI), цирконий, такой как Alodine 5900 (доступный от фирмы Henkel Technologies, Madison Heights, MI), золь-гель покрытия, такие как покрытия под торговым названием DesoGel™ (доступные от фирмы PRC-DeSoto International, Inc. of Sylmar, CA), кобальтовые покрытия, ванадатные покрытия, молибдатные покрытия, перманганатные покрытия и тому подобное, а также комбинации, такие как, но без ограничения, Y и Zr. Конверсионное покрытие (например, конверсионное покрытие на основе редкоземельного элемента) можно наносить на металлический субстрат в течение 5 минут. Промывка субстрата не является обязательной, и металлический субстрат можно затем покрыть грунтовочными и/или верхними покрытиями с получением субстрата с конечным покрытием.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ обработки субстрата включает очистку субстрата путем нанесения на субстрат очищающей композиции. Очищающая композиция может быть кислотной или щелочной. Например, в некоторых вариантах осуществления очистка субстрата может включать нанесение на субстрат кислотной очищающей композиции и/или нанесение на субстрат щелочной очищающей композиции. Кислотная очищающая композиция может включать, например, кислое раскисляющее вещество, такое как раскисляющие вещества, описанные выше. Кроме того, щелочная очищающая композиция может включать, например, щелочное обезжиривающее вещество, такое как обезжиривающие вещества, описанные выше. Кислотную и/или щелочную очищающую композицию можно наносить на субстрат в течение времени и в условиях, описанных выше в отношении раскисляющих веществ и обезжиривающих веществ.

Способ может дополнительно включать промывку субстрата после очистки кислотной композицией и/или щелочной композицией. Промывка может быть выполнена один раз или несколько раз. Например, в некоторых вариантах осуществления промывку выполняют два раза. Каждая промывка включает, например, промывку деионизированной водой.

Кроме того, способ может включать нанесение первой композиции, содержащей источник перманганата и первый носитель, на очищенный субстрат. Первая композиция может включать источник перманганата и носитель в количествах и концентрациях, описанных выше в отношении перманганатсодержащей композиции. Также, первая композиция может представлять собой перманганатсодержащие композиции, описанные выше. Однако первая композиция необязательно содержит все компоненты, описанные выше в отношении перманганатсодержащей композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления первая композиция содержит источник перманганата и носитель, но не содержит дополнительную соль металла в качестве ингибитора коррозии. Разумеется, в некоторых вариантах осуществления первая композиция «состоит из» или «состоит преимущественно из» источника перманганата и носителя. Используемый здесь термин «состоит из» используется для обозначения включения всех не указанных компонентов, за исключением обычных или природных примесей, и термин «состоит преимущественно из» используется для включения всех не указанных компонентов, которые существенно влияют на характеристики первой композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления термин «состоит преимущественно из» в отношении первой композиции включает компоненты, такие как дополнительные соли металла (то есть отличные от источника перманганата), соединения азола и другие добавки. Первую композицию можно наносить на субстрат в течение времени и в условиях, описанных выше в отношении перманганатсодержащей композиции.

Способ может также включать промывку субстрата после нанесения первой композиции. Можно выполнить однократную промывку или несколько промывок. Например, в некоторых вариантах осуществления можно выполнить две промывки. Каждая промывка может включать, например, промывку деионизированной водой.

Кроме того, способ может включать нанесение второй композиции, содержащей источник лития и второй носитель, на обработанный перманганатом субстрат. Вторая композиция может включать источник лития и второй носитель в количестве и концентрациях, описанных выше в отношении литийсодержащей композиции. Также, вторая композиция может представлять собой описанные выше литийсодержащие композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления вторая композиция может включать источник лития, второй носитель и соединение индикатора (например, катехол фиолетовый) и/или соединение азола (например, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, 1Н-бензотриазол, 1Н-1,2,3-триазол, 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол и/или 2-амино-1,3,4-тиадиазол). При включении во вторую композицию соединение индикатора и/или соединение азола может присутствовать в количествах и концентрациях, описанных выше в отношении компонентов литийсодержащей композиции.

Следующие примеры представлены только в иллюстративных целях и не ограничивают объем настоящего изобретения.

Пример 1 - Перманганатсодержащая композиция

Раствор (Раствор 0) готовили путем смешивания 4,5 г перманганата калия (KMnO₄) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 2 - Перманганатсодержащая композиция

Раствор (Раствор 1) готовили путем смешивания 4,5 г перманганата калия (KMnO₄) и 0,5 г нитрата церия (Се(NO₃)₃) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 3 - Перманганатсодержащая композиция

Раствор (Раствор 2) готовили путем смешивания 4,5 г перманганата калия (KMnO₄) и 0,5 г 1Н-бензотриазола (ВТА) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 4 - Перманганатсодержащая композиция

Раствор (Раствор 3) готовили путем смешивания 4,5 г перманганата калия (KMnO₄) и 0,5 г перекиси водород (Н₂О₂) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 5 - Перманганатсодержащая композиция

Раствор (Раствор 4) готовили путем смешивания 30 г перманганата калия (KMnO₄) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 6 - Литийсодержащая композиция

Раствор (SIB) готовили путем смешивания 12 г карбоната лития (Li₂CO₃) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 7 - Литийсодержащая композиция

Раствор (SIB-CV) готовили путем смешивания 4,5 г карбоната лития (Li₂CO₃) и 0,158 г катехола фиолетового в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 8 - Литийсодержащая композиция

Раствор (SIC) готовили путем смешивания 18,4 г карбоната лития (Li₂CO₃) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 9 - Литийсодержащая композиция

Раствор (SIC-BTA) готовили путем смешивания 18,4 г карбоната лития (Li₂CO₃) и 1 г 1Н-бензотриазола (ВТА) в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 10 - Литийсодержащая композиция

Раствор (SIC-CV) готовили путем смешивания 18,4 г карбоната лития (Li₂CO₃) и 0,158 г катехола фиолетового в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 11 - Литийсодержащая композиция

Раствор (S2B) готовили путем смешивания 12 г карбоната лития (Li₂CO₃) и 100 г этанола в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Пример 12 - Литийсодержащая композиция

Раствор (S2C) готовили путем смешивания 18,4 г карбоната лития (Li₂CO₃) и 100 г этанола в деионизированной воде в количестве, достаточном для получения 12 литров.

Композиции, приготовленные в соответствии с Примерами 1-12, наносили на алюминиевые панели и тестировали. В частности, панели в трех повторах (панели А, В и С) Ваге Аl2024-Т3 (доступные от фирмы Continental Steel & Tube Company, Fort Lauderdale, Florida) обрабатывали способом, описанным ниже и представленным в следующей таблице 1. Панели обрабатывали при комнатной температуре, то есть приблизительно при 25°C. Обозначения для композиций в таблице 1 содержатся выше в описаниях примеров. Сначала на панели наносили обезжиривающее вещество в течение 3,5 минут. В качестве обезжиривающего вещества использовали DFM 4 (панели 1-4), RECC 1001 (панели 5-8), 88X002 (панели 9-12 и 21) или DFM 10 (панели 13-20), все из которых выпускаются фирмой PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, С А. После нанесения обезжиривающего вещества каждую панель дважды промывали деионизированной водой в течение 2 минут на каждую промывку. Затем перманганатсодержащую композицию, указанную в таблице (то есть Раствор 0, Раствор 1, Раствор 2, Раствор 3 или Раствор 4), или RECC 3070 (композиция конверсионного покрытия на основе редкоземельного элемента от фирмы PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, CA) наносили на каждую панель в течение 2 минут или 5 минут (как указано в таблице).

Затем каждую панель промывали деионизированной водой в течение 2 минут. После промывки на каждую панель наносили литийсодержащую композицию, указанную в таблице (то есть SIB, SIB-CV, SIC, SIC-BTA, SIC-CV, S2B или S2C), в течение 2 минут.

После обработки характеристики каждой из обработанных панелей измеряли с помощью теста распыления нейтральной соли согласно ASTM В-117 в течение 4 дней. Тестируемые панели оценивали по шкале ELM Scale, которая имеет следующие оценочные параметры:

10 По существу идентичная параметрам до тестирования

9 Проходит MIL-C-5541 с 3 ямками или менее (с «хвостами» или без них) на панель 3"×6"

8 Проходит MIL-C-5541 с 3 ямками или менее с белыми коррозионными «хвостами» (обесцвечивание «хвостов» является приемлемым) на панель 3"×6"

7 >3 ямок с «хвостами», но всего не более 15 ямок

6 всего >15 ямок, но <40 ямок

5 30% подложки корродировано

4 50% подложки корродировано

5 70% подложки корродировано

2 85% подложки корродировано

1 100% подложки корродировано

Оценка ELM для каждой панели, представленная как средняя оценка панелей в трех повторах (А-С) для каждой указанной панели показана в таблице 2 ниже.

Как видно в таблице 2, панели, обработанные перманганат- и литийсодержащими композициями в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, проявляют хорошую коррозионную стойкость.

Дополнительные панели тестировали способом, аналогичным способу, описанному выше. В частности, панели в трех повторах (панели А, В и С) Bare Аl2024-Т3 (доступные от фирмы Continental Steel & Tube Company, Fort Lauderdale, Florida) тестировали способом, представленным ниже и показанным в следующей таблице 3. Панели обрабатывали при комнатной температуре, то есть приблизительно при 25°C. Обозначения композиций в таблице 3 содержатся выше в описании примеров.

Сначала на панели наносили обезжиривающее вещество в течение 3,5 минут. В качестве обезжиривающего вещества использовали RECC 1001 (панели 22-29), 88X002 (панели 38) или DFM 10 (панели 30-37), все из которых доступны от фирмы PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar, CA. После применения обезжиривающего вещества каждую панель промывали деионизированной водой в течение 2 минут. Затем на панели наносили композицию раскисляющего вещества (то есть раствор, содержащий 1,25 г аскорбиновой кислоты, 83 мл азотной кислоты и деионизированную воду в количестве, достаточном для получения 1 литра) в течение 2,5 минут, после чего промывали в течение 2 минут деионизированной водой. Затем на каждую панель наносили перманганатсодержащую композицию в соответствии с примером 2 (то есть Раствор 1) в течение 2-10 минут (как указано в таблице), после чего промывали деионизированной водой в течение 2 минут. После промывки на каждую панель наносили литийсодержащую композицию, указанную в таблице (как указано в таблице) в течение 2-3 минут.

После обработки характеристики каждой тестируемой панели измеряли с помощью теста распыления нейтральной соли согласно ASTM В 117 в течение 4 дней. Тестируемые панели оценивали по шкале ELM, описанной выше. Оценку ELM для каждой панели, представленную как средняя оценка панелей в трех повторах (А-С) для каждой указанной панели, показана в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, способ обработки может влиять на характеристики обработанного субстрата. Например, определенные комбинации обезжиривающего вещества или раскисляющего вещества, перманганатных растворов и литиевых растворов показывают улучшенные характеристики коррозионной стойкости по сравнению с другими комбинациями. Кроме того, несмотря на то, что определенные панели (например, панели 32 и 33), которые были обработаны сходным образом, могут показывать различные оценки ELM, можно видеть, что некоторые из этих панелей показали сравнительно высокие оценки ELM. Это указывает на то, что процедура нанесения и композиции, используемые на этих панелях, могут обеспечить желательные результаты, и что возможно имелся дефект или ошибка в испытываемой панели, не связанная со способом или последовательностью нанесения, или композициями.

Хотя конкретные варианты осуществления настоящего изобретения описаны выше в целях иллюстрации, специалистам в данной области будет понятно, что могут быть сделаны многочисленные варианты деталей настоящего изобретения без отступления от изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения, и его эквивалентах. Например, хотя варианты осуществления описаны здесь в отношении перманганата и т.п., один или нескольких перманганатов или любой из других указанных компонентов может быть использован в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

Хотя различные варианты настоящего изобретения описаны в терминах «содержащие» или «включающие», варианты осуществления, «состоящие по существу из» или «состоящие из», также находятся в объеме настоящего изобретения. Например, хотя настоящее изобретение описывает композицию, содержащую источник перманганата и носитель, композиция и/или раствор, состоящий по существу или состоящий из источника перманганата и носителя, также находится в объеме настоящего изобретения. Аналогично, хотя описан источник перманганата, содержащий или включающий соль перманганата, источники перманганата, состоящие по существу или состоящие из соли перманганата, также находятся в объеме настоящего изобретения. Таким образом, как описано выше, композиция может состоять по существу из источника перманганата и носителя. В этом контексте «состоящая по существу из» означает, что любые дополнительные компоненты в композиции не будут значительно влиять на коррозионную стойкость металлического субстрата, включая композицию. Например, композиция, состоящая по существу из источника перманганата и носителя, не содержит анионов, отличных от перманганата.

Используемые в данном описании все числа, такие как числа, выражающие величины, интервалы, количества или проценты, если специально не оговорено иное, могут читаться так, как если бы им предшествовало слово «примерно», даже если термин намеренно не появляется. Кроме того, использование слова «примерно» отражает область отклонения, связанную с измерением, значительными фигурами и взаимозаменяемостью, как это понимается специалистом в данной области, к которой относится изобретение. Предполагается, что любой числовой диапазон, указанный в данном описании, включает все подинтервалы, включенные в него. Множественное число охватывает единственное и наоборот. Например, хотя в настоящем изобретении описан источник перманганата, можно использовать смесь таких источников перманганата. Когда представлены диапазоны, любые конечные точки этих диапазонов и/или числа внутри этих диапазонов могут быть комбинированы в объеме настоящего изобретения. Термины «включая» и подобные термины означают «включая, но без ограничения». Аналогично, используемые здесь термины «на», «наносимые на» и «образованные на» означают на, наносимые на, образованные на, но необязательно в контакте с поверхностью. Например, композиция, «наносимая на» субстрат, не исключает присутствия одного или нескольких других слоев покрытия или композиций той же самой или другой композиции, расположенной между нанесенной композицией и субстратом.

Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, указанные здесь, являются приближениями, числовые значения, приведенные выше в конкретных примерах, представлены настолько точно, насколько возможно. Однако любое численное значение содержит определенные ошибки, непременно следующие из стандартного отклонения, определяемого при соответствующих измерениях. Слово «содержащий» и его вариации, используемые в этом описании и в формуле изобретения, не призваны исключать наличия любых вариантов или добавок.

Изобретение относится к композиции для нанесения на металлический субстрат. Композиция содержит носитель, источник перманганат-аниона и ингибитор коррозии, содержащий катион металла, включающий ион редкоземельного металла, ион щелочного металла, ион щелочноземельного металла и/или ион переходного металла, присутствующий в количестве от 0,0008 до 0,004 мас.% в расчете на массу композиции. Также предложены изделие, содержащее металлический субстрат с нанесенной композицией, и варианты способа обработки металлического субстрата, включающего нанесение композиции на субстрат с получением обработанной перманганатом поверхности субстрата. Изобретение позволяет получить на поверхности металлического субстрата покрытие, обеспечивающее коррозионную стойкость и содействующее предотвращению или уменьшению окисления и деградации металла. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Композиция для нанесения на металлический субстрат, содержащая

носитель,

источник перманганат-аниона и

ингибитор коррозии, содержащий катион металла, включающий ион редкоземельного металла, ион щелочного металла, ион щелочноземельного металла и/или ион переходного металла, присутствующий в количестве от 0,0008 до 0,004 мас.% в расчете на массу композиции.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что источник перманганат-аниона представляет собой перманганат щелочного металла и/или перманганат щелочноземельного металла.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что источник перманганат-аниона представляет собой перманганат калия.

4. Композиция по п.1, дополнительно содержащая окисляющий агент.

5. Композиция по п.4, отличающаяся тем, что окисляющий агент представляет собой перекись водорода.

6. Композиция по п.1, дополнительно содержащая соединение азола.

7. Композиция по п.6, отличающаяся тем, что соединение азола представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, 1Н-бензотриазол, 1Н-1,2,3-триазол, 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол и/или 2-амино-1,3,4-тиадиазол.

8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что носитель представляет собой носитель на водной основе.

9. Изделие, содержащее металлический субстрат и композицию по п.1 по меньшей мере на части субстрата.

10. Изделие по п.9, отличающееся тем, что субстрат представляет собой алюминий.

11. Изделие по п.9, дополнительно содержащее покрытие по меньшей мере на части композиции.

12. Способ обработки металлического субстрата, включающий

нанесение первой композиции, содержащей композицию по п.1, на субстрат с формированием обработанной перманганатом поверхности и

нанесение второй композиции на обработанную перманганатом поверхность, при этом вторая композиция содержит источник лития и второй носитель.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что источник перманганат-аниона представляет собой соль перманганат щелочного металла и/или соль перманганат щелочноземельного металла.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что перманганат представляет собой перманганат калия.

15. Способ по п.12, отличающийся тем, что источник лития представляет собой карбонат лития, гидроксид лития и/или фосфат лития.

16. Способ по п.12, отличающийся тем, что второй носитель представляет собой носитель на водной основе.

17. Способ по п.12, дополнительно включающий нанесение обезжиривающей композиции и/или раскисляющей композиции на субстрат до нанесения первой композиции на субстрат.

18. Способ по п.12, отличающийся тем, что литийсодержащая композиция дополнительно содержит соединение азола.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что соединение азола представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, 1H-бензотриазол, 1Н-1,2,3-триазол, 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол и/или 2-амино-1,3,4-тиадиазол.

20. Способ обработки металлического субстрата, включающий

нанесение очищающей композиции на субстрат с получением очищенного субстрата,

нанесение первой композиции, содержащей композицию по п.1, на очищенный субстрат с получением обработанного перманганатом субстрата и

нанесение второй композиции на обработанный перманганатом субстрат, при этом вторая композиция содержит источник лития и второй носитель.

21. Способ по п.20, дополнительно включающий промывку очищенного субстрата до нанесения первой композиции.

22. Способ по п.20, дополнительно включающий промывку обработанного перманганатом субстрата до нанесения второй композиции.

23. Способ по п.20, отличающийся тем, что вторая композиция дополнительно содержит соединение индикатора и/или соединение азола.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что соединение азола представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, 1Н-бензотриазол, 1Н-1,2,3-триазол, 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол и/или 2-амино-1,3,4-тиадиазол.

25. Способ по п.20, отличающийся тем, что нанесение очищающей композиции на субстрат включает нанесение кислотной очищающей композиции на субстрат и/или нанесение щелочной очищающей композиции на субстрат.