Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/374,188, поданной 12 августа 2016г и озаглавленной “Герметизирующая композиция”, и по предварительной заявке на патент США № 62/431,454, поданной 8 декабря 2016г и озаглавленной “Система для обработки подложки”, которые обе включены в настоящее описание в полном объеме посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается композиций, систем и способов для обработки подложки. Настоящее изобретение касается также подложки, получаемой обработкой с помощью описанных систем и способов.
Уровень техники
Окисление и разрушение металлов, используемых в аэрокосмической отрасли, в коммерческих и частных областях применения, является серьезной проблемой, вызывающей большие финансовые потери. Для предотвращения окисления и разрушения металлов, используемых в этих областях применения, на поверхность металла можно наносить неорганические защитные покрытия. Такое неорганическое защитное покрытие, называемое также конверсионным покрытием, может являться единственным покрытием, нанесенным на металл, или такое покрытие может представлять собой промежуточное покрытие, на которое наносятся дополнительные покрытия.
Однако, по меньшей мере на некоторых из покрытий, полученных с применением таких композиций и способов, может наблюдаться коррозия и/или могут образовываться коррозионные язвины на поверхности. Кроме того, по меньшей мере некоторые из конверсионных композиций, известных в данной области техники, могут также иметь один или больше из следующих недостатков: (1) склонность ингредиентов выпадать в осадок в растворе без контакта с поверхностью металла в форме шламоподобного вещества; (2) трудность получения однородного покрытия, которое плохо покрывается последующими слоями покрытия и имеет плохую адгезию к подложке; (3) необходимость применения нескольких стадий и значительных периодов времени для нанесения покрытия; и (4) необходимость применения специальных предварительных обработок и растворов композиции для нанесения покрытия на многие сплавы, в особенности на алюминиевые сплавы 2024.
Таким образом, имеется потребность в конверсионной композиции и/или в системе для обработки, которая не имеет некоторых из указанных недостатков и нежелательных параметров известных конверсионных покрытий.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении описана система для обработки металлической подложки, содержащая: конверсионную композицию, содержащую водный носитель и катион трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л; и герметизирующую композицию, содержащую катион лития.
Также в настоящем изобретении описан способ обработки металлической подложки, включающий: контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с конверсионной композицией, содержащей катион трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л; и контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с герметизирующей композицией, содержащей катион лития.
Также описана подложка, получаемая обработкой описанной системой и/или получаемая описанным способом обработки.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показана схематическая иллюстрация толщины слоя герметизирующей композиции на поверхности подложки.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение касается системы для обработки металлической подложки, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из, или, в некоторых случаях, состоящей из: конверсионной композиции, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из, или, в некоторых случаях, состоящей из: водного носителя и катиона трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л; и герметизирующей композиции, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из, или, в некоторых случаях, состоящей из катиона лития. Настоящее изобретение касается также способа обработки металлической подложки, включающего, или, в некоторых случаях, состоящего по существу из, или, в некоторых случаях, состоящего из: контактирования по меньшей мере части поверхности подложки с конверсионной композицией, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из, или, в некоторых случаях, состоящей из катиона трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л; и контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с герметизирующей композицией, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из, или, в некоторых случаях, состоящей из катиона лития.
Подходящие подложки, которые можно использовать в настоящем изобретении, включают металлические подложки, подложки из металлических сплавов и/или подложки, подвергшиеся металлизации, такие как покрытый никелем пластик. Согласно настоящему изобретению, металл или металлический сплав может содержать или представлять собой сталь, алюминий, цинк, никель и/или магний. Например, стальная подложка может представлять собой холоднокатанную сталь, горячекатанную сталь, сталь с электролитически нанесенным покрытием и/или сталь горячего цинкования. Алюминиевые сплавы серий 1XXX, 2XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX, 6XXX или 7XXX, а также плакированные алюминиевые сплавы, также можно использовать в качестве подложки. Алюминиевые сплавы могут содержать от 0,01 мас.% меди до 10 мас.% меди. Алюминиевые сплавы, которые можно подвергать обработке, могут также включать литьё, такое как 1XX.X, 2XX.X, 3XX.X, 4XX.X, 5XX.X, 6XX.X, 7XX.X, 8XX.X или 9XX.X, например: A356.0). Магниевые сплавы серии AZ31B, AZ91C, AM60B или EV31A также можно использовать в качестве подложки. Подложка, используемая в настоящем изобретении, может также представлять собой титан и/или титановые сплавы, цинк и/или цинковые сплавы, и/или никель и/или никелевые сплавы. Согласно настоящему изобретению, подложка может представлять собой часть транспортного средства, такую как, например, корпус транспортного средства, например (но не ограничиваясь только ими) дверь, панель корпуса, крышку багажника, панель крыши, капот, крышу и/или стрингеры, заклепки, компонент шасси и/или обшивку самолета) и/или раму транспортного средства. При использовании в настоящем тексте, термин “транспортное средство” или его вариации включает (но не ограничивается только ими) гражданские, коммерческие и военные самолеты и/или наземные транспортные средства, такие как автомобили, мотоциклы и/или грузовые автомобили.
Как указано выше, конверсионная композиция по настоящему изобретению может представлять собой конверсионную композицию, содержащую катион трехвалентного хрома. Конверсионная композиция может дополнительно содержать анион, подходящий для образования соли с катионом трехвалентного хрома, включая, например, сульфат, нитрат, ацетат, карбонат, гидроксид или их комбинации.
Согласно настоящему изобретению, соль трехвалентного хрома может присутствовать в конверсионной композиции в количестве по меньшей мере 0,001 г/л, например по меньшей мере 0,1 г/л, например по меньшей мере 0,5 г/л, и в некоторых случаях не больше 20 г/л, например не больше 10 г/л, например не больше 5 г/л. Согласно настоящему изобретению, соль трехвалентного хрома может присутствовать в конверсионной композиции в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л, например от 0,1 г/л до 10 г/л, например от 0,5 г/л до 5 г/л.
При необходимости, согласно настоящему изобретению, конверсионная композиция может также содержать катион металла, такой как соль катиона металла Группы I и/или Группы II. В таких случаях, анион образующий соль с катионом металла Группы I и/или Группы II, может представлять собой, например, галоген, нитрат, сульфат, ацетат, фосфат, силикат (ортосиликаты и метасиликаты), карбонат, гидроксид и т.п..
При необходимости, согласно настоящему изобретению, конверсионная композиция может также содержать по меньшей мере один соингибитор. Например, соингибитор может представлять собой катион металла Группы IIA, катион переходного металла, катион семейства лантаноидов, азол или их комбинации. Согласно настоящему изобретению, катион семейства лантаноидов может представлять собой, например, церий, празеодим, тербий или их комбинации; катион металла Группы IIA может представлять собой магний; катион переходного металла может представлять собой катион металла Группы IIIB, такого как иттрий, скандий или их комбинацию, катион металла Группы IVB, такого как цирконий, титан, гафний или их комбинации, катион металла Группы VB, такого как ванадий, катион металла Группы VIB, такого как молибден, катион металла Группы VIIB, такого как марганец; и/или катион металла из Группы XII, такого как цинк.
Согласно настоящему изобретению, конверсионная композиция может дополнительно содержать анион, подходящий для образования соли с катионами металла соингибитора(-ов) конверсионной композиции, такой как галоген, нитрат, сульфат, фосфат, силикат (ортосиликаты и метасиликаты), карбонат, ацетат, гидроксид и т.п.
Согласно настоящему изобретению, соль соингибитора конверсионной композиции может присутствовать в конверсионной композиции в количестве по меньшей мере 0,001 г/л, например по меньшей мере 0,1 г/л, например по меньшей мере 0,5 г/л, и в некоторых случаях не больше 20 г/л, например не больше 10 г/л, например не больше 5 г/л. Согласно настоящему изобретению, соль соингибитора конверсионной композиции может присутствовать в конверсионной композиции в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л, например от 0,1 г/л до 10 г/л, например от 0,5 г/л до 5 г/л.
Согласно настоящему изобретению, конверсионная композиция может исключать шестивалентный хром или соединения, которые содержат шестивалентный хром. Неограничивающие примеры таких материалов включают хромовую кислоту, триоксид хрома, ангидрид хромовой кислоты, дихроматные соли, такие как аммония дихромат, натрия дихромат, калия дихромат, и кальция, бария, магния, цинка, кадмия и стронция дихромат. Когда конверсионная композиция и/или покрытие или слой, соответственно, сформированные из нее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат шестивалентного хрома, это касается шестивалентного хрома в любой форме, такой как (но не ограничиваясь только ими) шестивалентный хромсодержащие соединения, перечисленные выше.
Таким образом, при необходимости, согласно настоящему изобретению, конверсионные композиции и/или покрытия или слои, соответственно, сформированные из нее, могут практически не содержать, могут по существу не содержать и/или могут совсем не содержать одного или больше из любых из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце. Конверсионная композиция и/или покрытие или слой, соответственно, сформированные из нее, которые практически не содержат шестивалентного хрома или его производных – это означает, что шестивалентный хром или его производные не добавляются целенаправленно, но могут присутствовать в следовых количествах, например вследствие наличия примесей или из-за неизбежного загрязнения из окружающей среды. Другими словами, количество материала настолько мало, что оно не влияет на свойства конверсионной композиции; в случае шестивалентного хрома это может также означать, что элемент или его соединения не присутствуют в конверсионных композициях и/или покрытиях или слоях, соответственно, сформированных из них, в таком количестве, что они оказывают нагрузку на окружающую среду. Термин “практически не содержат” означает, что конверсионные композиции и/или покрытие или слои, соответственно, сформированные из нее, содержат меньше 10 ч./млн. любого или всех из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, относительно общей массы композиции или слоя, соответственно, если вообще их содержат. Термин “по существу не содержат” означает, что конверсионные композиции и/или покрытия или слои, соответственно, сформированные из них, содержат меньше 1 ч./млн. любого или всех из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, если вообще их содержат. Термин “совсем не содержат” означает, что конверсионные композиции и/или покрытия или слои, соответственно, сформированные из них, содержат меньше 1 частиц на миллиард (ч./млрд.) любого или всех из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, если вообще их содержат.
Согласно настоящему изобретению, конверсионная композиция может в некоторых случаях исключать фосфат-ионы или фосфатсодержащие соединения и/или формирование шлама, такого как алюминия фосфат, железа фосфат и/или цинка фосфат, формируемого в случае использования обрабатывающего агента на основе фосфата цинка. При использовании в настоящем тексте, “фосфатсодержащие соединения” включают соединения, содержащие элемент фосфор, такие как ортофосфат, пирофосфат, метафосфат, триполифосфат, органические фосфонаты и т.п., и могут включать (но не ограничиваются только ими) одновалентные, двухвалентные или трехвалентные катионы, такие как: натрий, калий, кальций, цинк, никель, марганец, алюминий и/или железо. Когда конверсионная композиция и/или слой или покрытие, содержащие ее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат фосфата, это касается фосфат- ионов или соединений, содержащих фосфат в любой форме.
Таким образом, согласно настоящему изобретению, конверсионная композиция и/или слои, осажденные из нее, могут практически не содержать, или в некоторых случаях могут по существу не содержать, или в некоторых случаях могут совсем не содержать одного или больше из любых из ионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце. Когда конверсионная композиция и/или слои, осажденные из нее, практически не содержат фосфата, это означает, что фосфат-ионы или соединения, содержащие фосфат, не добавляются целенаправленно, но могут присутствовать в следовых количествах, например вследствие наличия примесей или из-за неизбежного загрязнения из окружающей среды. Другими словами, количество материала настолько мало, что оно не влияет на свойства композиции; это может также означать, что фосфат не присутствует в конверсионных композициях и/или слоях, осажденных из нее, в количестве, которое может оказывать нагрузку на окружающую среду. Термин “практически не содержат” означает, что конверсионные композиции и/или слои, осажденные из них, содержат меньше 5 ч./млн. любого или всех из фосфатных анионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, относительно общей массы композиции или слоя, соответственно, если вообще их содержат. Термин “по существу не содержат” означает, что конверсионные композиции и/или слои, содержащие их, содержат меньше 1 ч./млн. любого или всех из фосфатных анионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце. Термин “совсем не содержат” означает, что конверсионные композиции и/или слои, содержащие их, содержат меньше 1 ч./млрд. любого или всех из фосфатных анионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, если вообще их содержат.
Согласно настоящему изобретению, pH конверсионной композиции может в некоторых случаях быть меньше 7, например меньше 5, например от 1,5 до 6,9, например от 2,0 до 6,0, например от 2,5 до 4,5. В других случаях, pH конверсионной композиции может быть больше 7, например больше 9, например больше 11, например от 7,1 до 13, например от 7,5 до 11, например от 8 до 10. Независимо от того, является ли конверсионная композиция кислой или основной, значение pH можно регулировать с помощью, например, любой кислоты и/или основания, при необходимости. Таким образом, согласно настоящему изобретению, pH конверсионной композиции можно поддерживать с помощью введения кислотного вещества, включая водорастворимые и/или диспергируемые в воде кислоты, такие как азотная кислота, серная кислота и/или фосфорная кислота. Кроме того, согласно настоящему изобретению, pH композиции можно поддерживать с помощью введения основного вещества, включая водорастворимые и/или диспергируемые в воде основания, такие как натрия гидроксид, натрия карбонат, калия карбонат, калия гидроксид, аммония гидроксид, аммиак и/или амины, такие как триэтиламин, метилэтиламин или их смеси.
Конверсионная композиция может содержать водную среду и может необязательно содержать другие вещества, такие как неионогенные поверхностно-активные вещества и вспомогательные вещества, обычно используемые при составлении конверсионных композиций. В водной среде могут присутствовать диспергируемые в воде органические растворители, например, спирты, содержащие примерно до 8 атомов углерода, такие как метанол, изопропанол и т.п.; или эфиры гликолей, такие как моноалкиловые эфиры этиленгликоля, диэтиленгликоля или пропиленгликоля, и т.п. В случае их присутствия, диспергируемые в воде органические растворители обычно используются в количествах примерно до десяти объемных процентов, относительно общего объема водного носителя. Кроме того, в водной среде могут присутствовать загустители, такие как целлюлозные, силикатные или акриловые загустители. В случае их присутствия, такие загустители обычно используются в количествах по меньшей мере 0,00001 мас.%, например по меньшей мере 0,5 мас.%, и в некоторых случаях не больше 5 мас.%, например не больше 1 мас.%. В случае их присутствия, такие загустители обычно используются в количествах от 0,00001 до 5 мас.%, например от 0,5 до 1 мас.%.
Другие необязательные вещества включают поверхностно-активные вещества, которые работают как пеногасители или смачивающие подложку вещества. Можно использовать анионные, катионные, амфотерные и/или неионогенные поверхностно-активные вещества. Пеногасящие поверхностно-активные вещества могут при необходимости присутствовать в количествах до 1 мас.%, например до 0,1 мас.%, и смачивающие вещества обычно присутствуют в количествах до 2 мас.%, например до 0,5 мас.%, из расчета на общую массу конверсионной композиции.
Как указано выше, конверсионная композиция может содержать носитель, часто водную среду, так что композиция находится в форме раствора или дисперсии катионов трехвалентного хрома и, необязательно, ионов других металлов и/или соингибиторов в этом носителе. Согласно настоящему изобретению, раствор или дисперсию можно вводить в контакт с подложкой любым из арсенала известных методов, например окунания или погружения, распыления, прерывистого распыления, погружения с последующим распылением, распыления с последующим погружением, нанесения кистью или валиком. Согласно настоящему изобретению, раствор или дисперсия, при нанесении на металлическую подложку, имеют температуру от 40°F до 160°F, например от 60°F до 110°F , например от 70°F до 90°F. Например, процесс конверсии можно осуществлять при температуре окружающей среды или при комнатной температуре. Время контакта часто составляет от 1 секунды до 30 минут, например от 30 секунд до 15 минут, например от 4 минут до 10 минут.
Согласно настоящему изобретению, после контакта с конверсионной композицией, подложку можно опционально сушить на воздухе при комнатной температуре или можно сушить горячим воздухом, например, с помощью воздушного ножа, путем удаления воды кратким нагреванием подложки до высокой температуры, например посредством сушки подложки в термошкафу при температуре от 15oC до 100oC, например от 20oC до 90oC, или в нагревательном устройстве с применением инфракрасного нагревателя, например в течение 10 минут при 70oC, или посредством пропускания подложки между отжимными роликами. Согласно настоящему изобретению, после контакта с конверсионной композицией, подложку опционально можно промывать водопроводной водой, деионизованной водой, водой, прошедшей очистку обратным осмосом и/или водным раствором промывающих средств, для удаления любых остатков, и затем можно опционально сушить, например на воздухе или с помощью горячего воздуха, как описано в предыдущем предложении.
Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере часть поверхности подложки может быть очищена и/или раскислена перед контактированием по меньшей мере части поверхности подложки с описанной выше конверсионной композицией, для удаления жира, грязи и/или других внешних загрязнений. По меньшей мере часть поверхности подложки может быть очищена физическими и/или химическими средствами, например механической абразивной обработкой поверхности и/или очисткой/обезжириванием поверхности щелочными или кислыми очищающими композициями. Таким очистителям часто предшествуют (или, наоборот, за ними следуют) промывки водой, такие как промывка водопроводной водой, дистиллированной водой, водой, прошедшей очистку обратным осмосом, или их комбинация. При использовании в настоящем тексте, “очищающие композиции”, включенные в системы для обработки и способы по настоящему изобретению, могут оказывать раскисляющее действие, в дополнение к обезжиривающим свойствам.
Как указано выше, согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может быть щелочной и может иметь pH больше 7, например больше 9, например больше 11. Согласно настоящему изобретению, pH очищающей композиции может составлять от 7 до 13, например от 9 до 12,7. В других случаях, согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может быть кислой и может иметь pH меньше 7, например меньше 6, например меньше 5,5. Согласно настоящему изобретению, pH очищающей композиции может составлять от 0,5 до 6, например от 1,5 до 4,5.
В примерах по настоящему изобретению, очищающая композиция может включать коммерчески доступные щелочные очистители, включая Chemkleen™ 163, 177, 611L, 490MX, 2010LP и 181ALP, Ultrax 32, Ultrax 97 и Ultrax 94D, каждый из которых коммерчески доступен от PPG Industries, Inc. (Cleveland, OH), и любые очистители из серии DFM, RECC 100 и 88X1002, коммерчески доступные от PRC-DeSoto International, Sylmar, CA), и Turco 4215-NCLT и Ridolene (коммерчески доступны от Henkel Technologies, Madison Heights, MI), и любые из серии очистителей SOCOCLEAN (коммерчески доступны от Socomore).
Согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может содержать гидроксид и/или фосфат и/или метасиликат. Согласно настоящему изобретению, гидроксид-ион, если вообще присутствует, может присутствовать в композиции в количестве от 0,05 до 25 г/1000г раствора, например от 18 до 20 г/1000г раствора. В композициях, содержащих фосфат, фосфат может представлять собой фосфат (PO4)3-, дигидрофосфат (H2PO4)- и/или пирофосфат (P2O7)4-, например фосфат (PO4)3- и/или пирофосфат (P2O7)4-. Фосфат может присутствовать в композиции в количестве от 50 г/1000г раствора до 10 г/1000г раствора, например от 70 г/1000г раствора до 90 г/1000г раствора. Другие неограничивающие примеры подходящих фосфатов включают органические фосфатфы, такие как Dequest®, доступный от Monsanto (St. Louis, Mo.).
Согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может содержать водород и/или неорганические элементы, такие как железо, калий и т.д.. Например, очищающая композиция может содержать фосфорную кислоту, уксусную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту, фтористоводородную кислоту, хлористоводородную кислоту и/или сульфат железа.
В примерах, очищающая композиция по настоящему изобретению может также необязательно содержать ингибитор коррозии, содержащий катион металла и/или азольное соединение. Согласно настоящему изобретению, катион металла в ингибиторе коррозии (в случае его присутствия) может представлять собой различные катионы металлов, которые обладают способностью ингибировать коррозию. Например, катион металла может представлять собой элемент семейства лантаноидов, металл Группы IA, металл Группы IIA и/или переходный металл.
Согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может содержать ингибитор коррозии, содержащий катион металла в концентрации по меньшей мере 0,01 г/л, например по меньшей мере 0,05 г/л, например по меньшей мере 0,1 г/л, например по меньшей мере 1 г/л, и в некоторых случаях может присутствовать в очищающей композиции в концентрации не больше 25 г/л, например не больше 16 г/л, например не больше 10 г/л, например не больше 5 г/л. Согласно настоящему изобретению, катион металла может присутствовать в очищающей композиции в концентрации от 0,01 г/л композиции до 25 г/л композиции, например от 0,05 г/л до 16 г/л, например от 0,1 г/л до 10 г/л, например от 1 г/л до 5 г/л. В некоторых случаях, верхний предел количества иона металла может зависеть от растворимости соли, используемой в качестве источника иона металла. Как подробнее обсуждается ниже, катион металла может присутствовать в композиции в форме соли металла, и в этом случае указанные в настоящем тексте количества отражают количество соли в композиции.
Как указано выше, катион металла может присутствовать в очищающей композиции в форме соли (т.е., соль металла может служить источником катиона металла в композиции), содержащей анион и катион металла в роли катиона в этой соли. Анион в соли может представлять собой любой подходящий анион, способный образовывать соль с элементом семейства лантаноидов, металлом Группы IA, металлом Группы IIA и/или с переходным металлом. Неограничивающие примеры таких анионов включают карбонат, гидроксид, нитрат, галоген, сульфат, фосфат и/или силикат (например, ортосиликаты и метасиликаты). Однако, очищающая композиция согласно настоящему изобретению может содержать по меньшей мере один гидроксид и/или фосфат. Опционально, согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может включать по меньшей мере две соли металлов, и эти по меньшей мере две соли металлов могут содержать разные анионы и/или катионы. Например, эти по меньшей мере две соли металлов могут содержать разные анионы, но одинаковые катионы, или могут содержать разные катионы, но одинаковые анионы.
Как указано выше, очищающая композиция по настоящему изобретению может содержать галоген. Галоген может содержаться в композиции в форме соли с описанными выше катионами металлов. Согласно настоящему изобретению, галоген может присутствовать в очищающей композиции (и, когда галоген присутствует в виде соли, соль может присутствовать в композиции) в количестве по меньшей мере 0,2 г/л очищающей композиции, и в некоторых случаях может присутствовать в количестве не больше 1,5 г/л очищающей композиции. Согласно настоящему изобретению, галоген может присутствовать в очищающей композиции в количестве от 0,2 г/л очищающей композиции до 1,5 г/л очищающей композиции.
Опционально, очищающая композиция по настоящему изобретению может дополнительно содержать азотсодержащее гетероциклическое соединение. Азотсодержащее гетероциклическое соединение может включать циклические соединения, содержащие 1 атом азота, такие как пирролы, и азольные соединения, содержащие 2 или больше атомов азота, такие как пиразолы, имидазолы, триазолы, тетразолы и пентазолы, 1 атом азота и 1 атом кислорода, такие как оксазолы и изоксазолы, или 1 атом азота и 1 атом серы, такие как тиазолы и изотиазолы. Неограничивающие примеры подходящих азольных соединений включают 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол (CAS: 1072-71-5), 1H-бензотриазол (CAS: 95-14-7), 1H-1,2,3-триазол (CAS: 288-36-8), 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол (CAS: 2349-67-9), называемый также 5-амино-1,3,4-тиадиазол-2-тиол, и 2-амино-1,3,4-тиадиазол (CAS: 4005-51-0). В некоторых вариантах осуществления, например, азольное соединение представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол. Кроме того, согласно настоящему изобретению, азотсодержащее гетероциклическое соединение может быть в форме соли, например в форме соли натрия.
Согласно настоящему изобретению, азотсодержащее гетероциклическое соединение может присутствовать в очищающей композиции в количестве по меньшей мере 0,5 г/л очищающей композиции, например по меньшей мере 1 г/л очищающей композиции, например по меньшей мере 5 г/л композиции, и в некоторых случаях может присутствовать в количестве не больше 15 г/л композиции, например не больше 12 г/л композиции, например не больше 10 г/л композиции. Согласно настоящему изобретению, азотсодержащее гетероциклическое соединение может присутствовать в очищающей композиции в количестве, эффективно ингибирующем коррозию, например, от 0,5 г/л композиции до 15 г/л композиции, например от 1 г/л композиции до 12 г/л композиции, например от 5 г/л композиции до 10 г/л композиции.
Согласно настоящему изобретению, очищающая композиция может содержать другие компоненты и/или добавки, такие как (но не ограничиваясь только ими) карбонаты, поверхностно-активные вещества, хелаторы, загустители, аллантоин, поливинилпирролидон, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, галогениды, промоторы адгезии, такие как усиливающие адгезию силаны (например, силаны, содержащие аминную и/или гидроксильную функциональную группу; или алкоксид циркония и/или силановый сочетающий агент) и спирты. Например, согласно настоящему изобретению, поверхностно-активное вещество (если вообще присутствует) может присутствовать в очищающей композиции в количестве от 0,015 г/1000г раствора до 60 г/1000г раствора. Поверхностно-активные вещества, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают поверхностно-активные вещества Dynol 604 и CarbowetTM DC01 (оба коммерчески доступны от Air Products, с офисом в Allentown, Pa.), и Triton X-100 (доступен от The Dow Chemical Company, Midland Mich.).
Кроме того, опционально, согласно настоящему изобретению, добавка может содержать поливинилпирролидон, который, если вообще присутствует, может присутствовать в очищающей композиции в количестве от 0,01 г/л очищающей композиции до 5 г/л очищающей композиции, например от 0,02 г/л очищающей композиции до примерно 1 г/л очищающей композиции.
Согласно настоящему изобретению, очищающая композиция по настоящему изобретению может содержать носитель, такой как вода, так что очищающая композиция имеет форму раствора или дисперсии. Согласно настоящему изобретению, раствор или дисперсию можно вводить в контакт с подложкой любым из арсенала известных методов, включая (но не ограничиваясь только ими) погружение, распыление, обмазывание или распределение кистью, валиком и т.п.. При нанесении распылением можно применять общеизвестные (автоматические или ручные) методики распыления и оборудование для пневматического распыления. Согласно настоящему изобретению, очищающую композицию можно наносить с помощью системы нанесения гальванического покрытия. Время пребывания, в течение которого очищающая композиция остается в контакте с металлической подложкой, может варьироваться от нескольких секунд до нескольких часов, например меньше 30 минут, или три минуты, или меньше.
Когда очищающую композицию наносят на металлическую подложку посредством погружения, время погружения может варьироваться от нескольких секунд до нескольких часов, например меньше 30 минут, или три минуты, или меньше, например 2 секунды. Когда очищающую композицию наносят на металлическую подложку посредством распыления, композицию можно вводить в контакт с по меньшей мере частью подложки с использованием известных методик распыления. Время пребывания, в течение которого очищающая композиция остается в контакте с металлической подложкой, может варьироваться от нескольких секунд до нескольких часов, например меньше 30 минут, или три минуты, или меньше, например 2 секунды.
После контакта металлической подложки с очищающей композицией, металлическую подложку можно опционально высушить на воздухе и затем промыть водопроводной водой, водой после обратного осмоса и/или дистилированной деионизованной водой. Альтернативно, после контакта металлической подложки с композицией, металлическую подложку можно промыть водопроводной водой, водой после обратного осмоса и/или дистилированной деионизованной водой, и затем высушить на воздухе (при необходимости). Однако подложка не обязательно требует сушки, и в некоторых случаях сушку не проводят. Кроме того, как указано выше, подложка не нуждается в промывке, и на металлическую подложку можно затем наносить конверсионные покрытия, грунтовки и/или наружный слой покрытия, получая подложку с законченным покрытием. Соответственно, в некоторых случаях последующую промывку можно опустить.
В некоторых случаях, согласно настоящему изобретению, очищающую композицию можно наносить на металлическую подложку на период времени от 1 до 10 минут (например, от 3 до 5 минут), и поверхность металлической подложки можно поддерживать во влажном состоянии, повторно нанося композицию. Затем композиции опционально позволяют высохнуть, например при отсутствии нагрева выше комнатной температуры, в течение 5 - 10 минут (например, 7 минут) после последнего нанесения композиции. Однако подложка не нуждается в обеспечении высыхания, и в некоторых случаях сушку можно опустить. Например, согласно настоящему изобретению, можно использовать растворитель (например, спирт) для промывки подложки, что позволяет опустить стадию сушки.
После контакта металлической подложки с очищающей композицией, металлическую подложку можно опционально высушить на воздухе. Однако подложка не нуждается в сушке, и в некоторых случаях сушку опускают. Таким образом, сушку можно пропустить. Промывка не является необходимой, но при желании может проводиться.
Согласно настоящему изобретению, металлическая подложка опционально может быть кондиционирована перед контактом металлической подложки с описанной выше очищающей композицией. При использовании в настоящем тексте, термин "кондиционирование" означает модификацию поверхности подложки перед дальнейшей обработкой. Такая модификация поверхности может включать различные операции, включая (но не ограничиваясь только ими) очистку (для удаления примесей и/или грязи с поверхности), раскисление (удаление оксидных пленок) и/или нанесение раствора или покрытия, как известно в данной области техники. Кондиционирование может давать один или больше положительных эффектов, таких как создание более однородной исходной металлической поверхности, улучшение адгезии к покрытию, наносимому впоследствии на предварительно обработанную подложку, и/или модификация исходной поверхности таким образом, чтобы облегчить осаждение последующей композиции.
Согласно настоящему изобретению, металлическая подложка может быть предварительно обработана протиркой металла растворителем перед нанесением композиции на металлическую подложку. Неограничивающие примеры подходящих растворителей включают метилэтилкетон (МЭК), метилпропилкетон (МПК), ацетон и т.п.
Согласно настоящему изобретению, металлическая подложка опционально может быть подготовлена посредством первой обработки металлической подложки растворителем перед контактированием металлической подложки с очищающей композицией. При использовании в настоящем тексте, термин "обработка растворителем" означает промывку, протирание, распыление или погружение подложки в растворитель, который помогает удалить чернила, масла и т.д., которые могут находиться на поверхности металла. Альтернативно, металлическая подложка может быть подготовлена путем обезжиривания металлической подложки обычными методами обезжиривания перед контактированием металлической подложки с очищающей композицией.
Дополнительные опциональные процедуры подготовки металлической подложки включают использование усилителя яркости поверхности, например промывки кислотой или легкого травления кислотой, или использование удалителя угольной пыли.
Металлическая подложка может быть промыта водопроводной водой, деионизованной водой, водой, прошедшей очистку обратным осмосом, и/или дистиллированной/ деионизованной водой между стадиями предварительной обработки, и ее можно хорошо промывать дистиллированной/ деионизованной водой и/или спиртом после контакта с композицией по настоящему изобретению. Однако, как указано выше, согласно настоящему изобретению, некоторые из описанных выше процедур предварительной обработки и промывки могут не быть необходимыми до или после нанесения очищающей композиции.
Как указано выше, согласно настоящему изобретению, опционально, по меньшей мере часть поверхности очищенной подложки может быть раскислена механически и/или химически. При использовании в настоящем тексте, термин “раскислять” означает удаление оксидного слоя, находящегося на поверхности подложки, для промотирования однородного осаждения композиции предварительной обработки (описано ниже), а также для промотирования адгезии покрытия композиции предварительной обработки к поверхности подложки. Подходящие раскислители известны квалифицированным специалистам в данной области. Типичным методом механического удаления оксидных пленок может быть равномерное огрубление поверхности подложки, такое как применение шлифовки или обработки шкуркой. Типичные химические раскислители включают, например, кислотные раскислители, такие как фосфорная кислота, азотная кислота, фтороборная кислота, серная кислота, хромовая кислота, фтористоводородная кислота и бифторид аммония, или раскислители Amchem 7/17 (доступно от Henkel Technologies, Madison Heights, MI), раскислитель OAKITE DEOXIDIZER LNC (коммерчески доступен от Chemetall), раскислитель TURCO DEOXIDIZER 6 (коммерчески доступен от Henkel), или их комбинации. Часто химический раскислитель содержит носитель, часто водный носитель, так что раскислитель может иметь вид раствора или дисперсии в носителе, и в этом случае такой раствор или дисперсию можно вводить в контакт с подложкой любым из известного аресенала методик, такими как погружение, распыление, прерывистое распыление, погружение с последующим распылением, распыление с последующим погружением, обработка кистью или валиком. Согласно настоящему изобретению, квалифицированный специалист подберет диапазон температур раствора или дисперсии при нанесении на металлическую подложку, в соответствии со скоростью травления, например, диапазон температур от 50°F до 150°F (от 10°C до 66°C), например от 70°F до 130°F (от 21°C до 54°C), например от 80°F до 120°F (от 27°C до 49°C). Время контакта может составлять от 30 секунд до 20 минут, например от 1 минуты до 15 минут, например от 90 секунд до 12 минут, например от 3 минут до 9 минут.
Герметизирующая композиция может содержать катион лития. Катион лития может быть в форме соли лития. Кроме того, герметизирующая композиция также может дополнительно содержать по меньшей мере один катион металла Группы I, отличный от лития, катион металла Группы VB, и/или катион металла Группы VIB. Указанный по меньшей мере один катион металла Группы I, отличный от лития, катион металла Группы VB, и/или катион металла Группы VIB может быть в форме соли. Неограничивающие примеры анионов, подходящих для образования соли с литием, катионами Группы IA, отличными от лития, катионами Группы VB, и/или катионами из Группы VIB, включают карбонаты, гидроксиды, нитраты, галогены, сульфаты, фосфаты и силикаты (например, ортосиликаты и метасиликаты), так что соли металла могут представлять собой карбонат, гидроксид, нитрат, галогенид, сульфат, фосфат, силикат (например, ортосиликат или метасиликат), перманганат, хромат, ванадат, молибдат и/или перхлорат.
Согласно настоящему изобретению, соли металлов герметизирующей композиции (т.е., соли лития, металлов Группы IA, отличных от лития, Группы VB и/или Группы VIB) могут каждая присутствовать в герметизирующей композиции в количестве по меньшей мере 25 ч./млн., например по меньшей мере 150 ч./млн., например по меньшей мере 500 ч./млн. (при расчете на всё соединение) в расчете на общую массу герметизирующей композиции, и в некоторых случаях не больше 30000 ч./млн., например не больше 2000 ч./млн., например не больше 1500 ч./млн. (при расчете на всё соединение) в расчете на общую массу герметизирующей композиции. Согласно настоящему изобретению, соли металлов герметизирующей композиции (т.е., соли лития, металлов Группы IA, отличных от лития, Группы VB и/или Группы VIB) могут каждая присутствовать в герметизирующей композиции в количестве от 25 ч./млн. до 30000 ч./млн., например от 150 ч./млн. до 2000 ч./млн., например от 500 ч./млн. до 1500 (при расчете на всё соединение) в расчете на общую массу герметизирующей композиции.
Согласно настоящему изобретению, катион лития, катион металла Группы IA, отличного от лития, катион металла Группы VB, и катион металла Группы VIB могут каждый присутствовать в герметизирующей композиции в количестве по меньшей мере 5 ч./млн., например по меньшей мере 50 ч./млн., например по меньшей мере 150 ч./млн., например по меньшей мере 250 ч./млн. (при расчете на катион) в расчете на общую массу герметизирующей композиции, и в некоторых случаях могут присутствовать в количестве не больше 5500 ч./млн., например не больше 1200 ч./млн., например не больше 1000 ч./млн., например не больше 500 ч./млн., (при расчете на катион) в расчете на общую массу герметизирующей композиции. В некоторых случаях, согласно настоящему изобретению, катион лития, катион металла Группы IA, отличного от лития, катион металла Группы VB и катион металла Группы VIB могут каждый присутствовать в герметизирующей композиции в количестве от 5 ч./млн. до 5500 ч./млн., например от 50 ч./млн. до 1000 ч./млн. (при расчете на катион) в расчете на общую массу герметизирующей композиции, например от 150 ч./млн. до 500 ч./млн..
Согласно настоящему изобретению, соль лития по настоящему изобретению может представлять собой неорганическую соль лития, органическую соль лития или их комбинацию. Согласно настоящему изобретению, анион и катион соли лития оба могут быть растворимы в воде. Согласно настоящему изобретению, например, соль лития может иметь произведение растворимости в воде при температуре 25°C (K; 25°C) по меньшей мере 1x10-11, например по меньшей мере 1x10-4, и в некоторых случаях оно может быть не больше 5x10+2. Согласно настоящему изобретению, соль лития может иметь произведение растворимости в воде при температуре 25° C (K;25°C) от 1x10-11 до 5x10+2, например от 1x10-4 до 5x10+2. При использовании в настоящем тексте, “произведение растворимости” означает произведение равновесных концентраций ионов в насыщенном водном растворе соответствующей соли лития. Каждую концентрацию возводят в степень соответствующего коэффициента иона в уравнении равновесия. Произведение растворимости для различных солей можно найти в Handbook of Chemistry and Physics.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция по настоящему изобретению может содержать окислитель, такой как пероксид водорода, персульфаты, перхлораты, барботажный кислород, броматы, пероксибензоаты, озон и т.п., или их комбинации. Например, герметизирующая композиция может содержать от 0,1 мас.% до 15 мас.% окислителя, в расчете на общую массу герметизирующей композиции, например от 2 мас.% до 10 мас.%, например от 6 мас.% до 8 мас.%. Альтернативно, согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция может практически не содержать, или в некоторых случаях по существу не содержать, или в некоторых случаях совсем не содержать окислителя.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция может исключать катионы металлов Группы IIA или соединения, содержащие металлы Группы IIA, включая (но не ограничиваясь только ими) кальций. Неограничивающие примеры таких материалов включают гидроксиды металлов Группы IIA, нитраты металлов Группы IIA, галогениды металлов Группы IIA, сульфаматы металлов Группы IIA, сульфаты металлов Группы IIA, карбонаты металлов Группы IIA и/или карбоксилаты металлов Группы IIA. Когда герметизирующая композиция и/или покрытие или слой, соответственно, сформированные из нее, практически не содержат, по существу не содержат, или совсем не содержат катионов металлов Группы IIA, это включает катионы металлов Группы IIA в любой форме, такой как (но не ограничиваясь только ими) перечисленные выше соединения, содержащие металлы Группы IIA.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция может исключать хром или хромсодержащие соединения. При использовании в настоящем тексте, термин "хромсодержащее соединение" означает материалы, которые включают шестивалентный хром. Неограничивающие примеры таких материалов включают хромовую кислоту, триоксид хрома, ангидрид хромовой кислоты, дихроматные соли, такие как аммония дихромат, натрия дихромат, калия дихромат и кальция, бария, магния, цинка, кадмия и стронция дихромат. Когда герметизирующая композиция и/или покрытие или слой, соответственно, сформированные из нее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат хрома, это включает хром в любой форме, такой как (но не ограничиваясь только ими) перечисленные выше соединения, содержащие шестивалентный хром.
Таким образом, опционально, согласно настоящему изобретению, герметизирующие композиции и/или покрытия или слои, соответственно, осажденные из них, могут практически не содержать, могут по существу не содержать и/или могут совсем не содержать одного или больше из любых из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце. Герметизирующая композиция и/или покрытие или слой, соответственно, сформированные из нее, которые практически не содержат хрома или его производных, означают, что хром или его производные не добавляются целенаправленно, но могут присутствовать в следовых количествах, например вследствие наличия примесей или из-за неизбежного загрязнения из окружающей среды. Другими словами, количество материала настолько мало, что оно не влияет на свойства герметизирующей композиции; в случае хрома дополнительно охватывается случай, когда элемент или его соединения не присутствуют в герметизирующих композициях и/или покрытиях или слоях, соответственно, сформированных из них, в таком количестве, что они оказывают нагрузку на окружающую среду. Термин “практически не содержат” означает, что герметизирующие композиции и/или покрытие или слои, соответственно, сформированные из них, содержат меньше 10 ч./млн. любого или всех из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, относительно общей массы композиции или слоя, соответственно, если вообще их содержат. Термин “по существу не содержат” означает, что герметизирующие композиции и/или покрытия или слои, соответственно, сформированные из них, содержат меньше 1 ч./млн. любого или всех из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, если вообще их содержат. Термин “совсем не содержат” означает, что герметизирующие композиции и/или покрытия или слои, соответственно, сформированные из них, содержат меньше 1 ч./млрд. любого или всех из элементов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, если вообще их содержат.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция в некоторых случаях может исключать фосфат-ионы или фосфатсодержащие соединения и/или не образовывать шлам, такой как алюминия фосфат, железа фосфат и/или цинка фосфат, формируемый в случае использования обрабатывающего агента на основе фосфата цинка. При использовании в настоящем тексте, “фосфатсодержащие соединения” включают соединения, содержащие элемент фосфор, такие как ортофосфат, пирофосфат, метафосфат, триполифосфат, органические фосфонаты и т.п., и могут включать (но не ограничиваются только ими) одновалентные, двухвалентные или трехвалентные катионы, такие как: натрий, калий, кальций, цинк, никель, марганец, алюминий и/или железо. Когда композиция и/или слой или покрытие, содержащие ее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат фосфата, это касается фосфат-ионов или соединений, содержащих фосфат в любой форме.
Таким образом, согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция и/или слои, осажденные из нее, могут практически не содержать, или в некоторых случаях могут по существу не содержать, или в некоторых случаях могут совсем не содержать одного или больше из любых из ионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце. Герметизирующая композиция и/или слои, осажденные из нее, которые практически не содержат фосфата – это означает, что фосфат-ионы или соединения, содержащие фосфат, не добавляются целенаправленно, но могут присутствовать в следовых количествах, например вследствие наличия примесей или из-за неизбежного загрязнения из окружающей среды. Другими словами, количество материала настолько мало, что оно не влияет на свойства композиции; это может также означать, что фосфат не присутствует в герметизирующих композициях и/или слоях, соответственно, осажденных из них, в таком количестве, что они оказывают нагрузку на окружающую среду. Термин “практически не содержат” означает, что герметизирующие композиции и/или слои, осажденные из них, содержат меньше 5 ч./млн. любого или всех из фосфат-анионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, относительно общей массы композиции или слоя, соответственно, если вообще их содержат. Термин “по существу не содержат” означает, что герметизирующие композиции и/или слои, содержащие их, содержат меньше 1 ч./млн. любого или всех из фосфат-анионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце. Термин “совсем не содержат” означает, что герметизирующие композиции и/или слои, содержащие их, содержат меньше 1 ч./млрд. любого или всех из фосфат-анионов или соединений, перечисленных в предыдущем абзаце, если вообще их содержат.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция может в некоторых случаях исключать фторид или источники фторида. При использовании в настоящем тексте, “источники фторида” включают монофториды, бифториды, фторидные комплексы и их смеси, известные как генерирующие фторид-ионы. Когда композиция и/или слой или покрытие, содержащие ее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат фторида, это охватывает фторид-ионы или источники фторида в любой форме, но не включает ненамеренно попавший фторид, который может присутствовать в ванне как результат, например, переноса из предшествующих ванн обработки на производственной линии, муниципальных источников воды (например: фторид, добавляемый в источники воды для предотвращения кариеса), фторид из предварительно обработанной подложки и т.п. То есть, ванна, которая практически не содержит, по существу не содержит или совсем не содержит фторид, может содержать ненамеренно попавший фторид из перечисленных внешних источников, даже композиция, несмотня на то, что использованная для приготовления ванны перед использованием на производственной линии, практически не содержала, по существу не содержала или совсем не содержала фторида.
Например, герметизирующая композиция может практически не содержать никаких источников фторида, таких как фториды аммония и щелочных металлов, фториды кислот, фторборная, кремнийфторная, фтортитановая и фторциркониевая кислоты, и их соли с аммиаком и щелочными металлами, и другие неорганические фториды, неисключающими примерами которых являются: цинка фторид, цинка- алюминия фторид, титана фторид, циркония фторид, никеля фторид, аммония фторид, натрия фторид, калия фторид и фтористоводородная кислота, а также другие похожие вещества, известные квалифицированным специалистам в данной области.
Фторид, присутствующий в герметизирующей композиции, не связанный с ионами металлов, такими как ионы металов Группы IVB, или с ионом водорода, в настоящем тексте именуемый “свободный фторид”, можно измерить как операционный параметр в ванне с герметизирующей композицией, например, с помощью прибора Orion Dual Star Dual Channel Benchtop Meter, оснащенного селективным в отношении фторид-ионов электродом (“ISE”) доступным от Thermoscientific, селективным в отношении фторид-ионов комбинированным электродом symphony® от VWR International, или похожими электродами. См, например, Light and Cappuccino, Determination of fluoride in toothpaste using an ion-selective electrode, J. Chem. Educ., 52:4, 247-250, April 1975. Селективный в отношении фторид-ионов электрод можно откалибровать, погружая электрод в растворы с известной концентрацией фторида и регистрируя показания в милливольтах, затем строя по этим значениям в милливольтах логарифмический график. Затем показание в милливольтах для неизвестного образца можно сравнить с калибровочным графиком и определить концентрацию фторида. Альтернативно, селективный в отношении фторид-ионов электрод можно использовать с датчиком, который проводит внутренние калибровочные вычисления и, таким образом, после калибровки можно напрямую считывать концентрацию для неизвестного образца.
Фторид-ион представляет собой маленький отрицательно заряженный ион с большой плотностью заряда, поэтому в водном растворе он часто образует комплексы с ионами металлов, имеющими высокую плотность положительного заряда, такими как ионы металлов Группы IVB или ион водорода. Фторидные анионы в растворе, которые ионно или ковалентно связаны с катионами металлов или ионом водорода, определяются в настоящем тексте как “связанный фторид”. Фторид-ионы, которые образовали такие комплексы, не регистрируются электродом, если только раствор, в котором они присутствуют, не смешан с буфером, регулирующим ионную силу раствора (например: цитратный анион или ЭДТА), который высвобождает фторид-ионы из таких комплексов. В таком случае (все) фторид-ионы регистрируются селективным в отношении фторид-ионов электродом, и такое измерение дает значение, известное как “общий фторид”. Альтернативно, общий фторид можно вычислить сравнением массы фторида, содержащегося в герметизирующей композиции, с общим весом композиции.
Согласно настоящему изобретению, обрабатывающая композиция может, в некоторых случаях, практически не содержать, или, в некоторых случаях, по существу не содержать, или, в некоторых случаях, совсем не содержать ионов кобальта или кобальтсодержащих соединений. При использовании в настоящем тексте, “кобальтсодержащие соединения” включают соединения, комплексы или соли, содержащие элемент кобальт, такие как, например, кобальта сульфат, кобальта нитрат, кобальта карбонат и кобальта ацетат. Когда композиция и/или слой или покрытие, содержащие ее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат кобальта, это охватывает ионы кобальта или соединения, содержащие кобальт в любой форме.
Согласно настоящему изобретению, обрабатывающая композиция может, в некоторых случаях, практически не содержать, или, в некоторых случаях, по существу не содержать, или, в некоторых случаях, совсем не содержать ионов ванадия или ванадийсодержащих соединений. При использовании в настоящем тексте, “ванадийсодержащие соединения” включают соединения, комплексы или соли, содержащие элемент ванадий, такие как, например, ванадаты и декаванадаты, которые включают противоионы в виде катионов щелочных металлов или аммония, включая, например, натрия-аммония декаванадат. Когда композиция и/или слой или покрытие, содержащие ее, практически не содержат, по существу не содержат или совсем не содержат ванадий, это включает ионы ванадия или соединения, содержащие ванадий в любой форме.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция может при необходимости содержать индикаторное соединение, называемое так потому, что оно показывает, например, присутствие химических веществ, таких как ион металла, pH композиции и т.п.. “Индикатор”, “индикаторное соединение” и аналогичные термины при использовании в настоящем тексте означают соединение, которое изменяет цвет в ответ на некоторые внешние стимулы, параметр или условие, такие как присутствие иона металла, или в ответ на определенное значение рН или диапазон рН.
Индикаторное соединение, используемое согласно настоящему изобретению, может представлять собой любой индикатор, известный в данной области, который показывает присутствие веществ, определенное значение рН и т.п.. Например, подходящим индикатором может быть такой, который изменяет цвет после образования комплекса иона металла с определенным ионом металла. Индикатор на ион металла обычно представляет собой высокосопряженное органическое соединение. Термин «сопряженное соединение», при использовании в настоящем тексте, как будет понятно квалифицированным специалистам в данной области, означает соединение, содержащее две двойные связи, разделенные простой связью, например две углерод-углеродные двойные связи с простой углерод-углеродной связью, расположенной между ними. Любое сопряженное соединение можно использовать согласно настоящему изобретению.
Аналогично, индикаторное соединение может быть таким, в котором цвет изменяется при изменении значения рН; например, соединение может иметь один цвет при кислом или нейтральном значении рН и изменять цвет при щелочном рН, или наоборот. Такие индикаторы хорошо известны и коммерчески доступны. Индикатор, который «изменяет цвет при переходе от первого значения рН ко второму значению рН» (т.е. от первого значения рН ко второму значению рН, которое более или менее кислое или щелочное), имеет первый цвет (или является бесцветным) при первом значении рН и изменяет цвет на второй цвет (или меняется от бесцветного на окрашенное) при переходе ко второму значению рН (т.е. к тому, которое более кислое или щелочное, или менее кислое или щелочное, чем первое значение рН). Например, индикатор, который “изменяет цвет при переходе к более щелочному pH (или менее кислому pH), переходит от первого цвета/бесцветного ко второму цвету/окрашенному состоянию, когда pH меняется с кислого/нейтрального на щелочной. Например, индикатор который “изменяет цвет при переходе к более кислому pH (или менее щелочному pH) переходит от первого цвета/бесцветного ко второму цвету/окрашенному состоянию, когда pH меняется с щелочного/нейтрального на кислый.
Неограничивающие примеры таких индикаторных соединений включают метиловый оранжевый, ксиленоловый оранжевый, катехиновый фиолетовый, бромфеноловый синий, зеленый и лиловый, эриохром черный Т, целестин синий, гематоксилин, калмагит, галлоцианин и их комбинации. Опционально, индикаторное соединение может представлять собой органическое индикаторное соединение, являющееся индикатором иона металла. Неограничивающие примеры индикаторных соединений включают приведенные в Таблице 1. Флуоресцентные индикаторы, которые испускают свет в определенных условиях, также можно использовать согласно настоящему изобретению, хотя использование флуоресцентного индикатора может быть также специально исключено. То есть, альтернативно, сопряженные соединения, которые обладают флуоресценцией, специально исключены. При использовании в настоящем тексте, “флуоресцентный индикатор” и аналогичные термины означают соединения, молекулы, пигменты и/или красители, которые флуоресцируют или каким-либо иным образом проявляют цвет при воздействии ультрафиолетового или видимого света. Термин “флуоресцируют” следует понимать как испускание света после поглощения света с более короткой длиной волны или другого электромагнитного излучения. Примеры таких индикаторов, часто называемых “метками”, включают акридин, антрахинон, кумарин, дифенилметан, дифенилнафтилметан, хинолин, стильбен, трифенилметан, антрацин и/или молекулы, содержащие любые из перечисленных фрагментов и/или производные любых из перечисленных, такие как родамины, фенантридины, оксазины, флуороны, цианины и/или акридины.
Таблица 1
Синонимы:
Катехинсульфонфталеин; Пирокатехинсульфонфталеин;
Пирокатехиновый фиолетовый
Синоним:
3,3′-Бис[N,N-бис(карбоксиметил) аминометил]-o-крезол-сульфонфталеина тетранатриевая соль
Согласно настоящему изобретению, сопряженное соединение, пригодное в качестве индикатора, может, например, представлять собой катехиновый фиолетовый, изображенный в Таблице 1. Катехиновый фиолетовый (КФ) представляет собой сульфонфталеиновый краситель, полученный конденсацией двух молей пирокатехина с одним молем ангидрида о-сульфобензойной кислоты. Было обнаружено, что КФ имеет свойства индикатора и при включении в композиции, содержащие ионы металлов, он образует комплексы, что делает его пригодным для использования в качестве комплексометрического реагента. Когда композиция, содержащая КФ, хелатирует ионы металла из металлической подложки (т.е. ионы, имеющие валентность 2 или больше), обычно наблюдается окрашивание от синего до сине-фиолетового.
Ксиленовый оранжевый, изображенный в Таблице 1, также может использоваться в композициях по настоящему изобретению. Было обнаружено, что ксиленовый оранжевый обладает свойствами индикатора ионов металлов (имеющих валентность 2 или больше), и при включении в композиции, содержащие ионы металлов, он образует комплексы, что делает его пригодным для использования в качестве комплексометрического реагента. Когда композиция, содержащая ксиленовый оранжевый, хелатирует ионы металла, раствор ксиленового оранжевого изменяет цвет с красного обычно на синий.
Согласно настоящему изобретению, индикаторное соединение может присутствовать в герметизирующей композиции в количестве по меньшей мере 0,01 г/1000 г герметизирующей композиции, например по меньшей мере 0,05 г/1000 г герметизирующей композиции, и в некоторых случаях не больше 3 г/1000 г герметизирующей композиции, например не больше 0,3 г/1000 г герметизирующей композиции. Согласно настоящему изобретению, индикаторное соединение может присутствовать в герметизирующей композиции в количестве от 0,01 г/1000 г герметизирующей композиции до 3 г/1000 г герметизирующей композиции, например от 0,05 г/1000 г герметизирующей композиции до 0,3 г/1000 г герметизирующей композиции.
Согласно настоящему изобретению, индикаторное соединение, изменяющее цвет в ответ на определенный внешний стимул, обеспечивает преимущество при использовании герметизирующей композиции, в котором оно может служить, например, визуальным индикатором того, что подложка была обработана композицией. Например, герметизирующая композиция, содержащая индикатор, который изменяет цвет при взаимодействии с ионом металла, присутствующим в подложке, будет менять цвет при комплексообразовании с ионами металла в этой подложке; это позволяет пользователю видеть, что подложка проконтактировала с композицией. Аналогичные преимущества можно получить, осаждая щелочной или кислотный слой на подложку и осуществляя контакт подложки с композицией по настоящему изобретению, которая изменяет цвет при воздействии щелочного или кислого рН.
Опционально, герметизирующая композиция по настоящему изобретению может дополнительно содержать азотсодержащее гетероциклическое соединение. Азотсодержащее гетероциклическое соединение может включать циклические соединения, содержащие 1 атом азота, такие как пирролы, и азольные соединения, содержащие 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, или 1 атом азота и 1 атом серы, такие как тиазолы и изотиазолы. Неограничивающие примеры подходящих азольных соединений включают 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол (CAS:l072-71-5), lH-бензотриазол (CAS: 95-14-7), lH-1,2,3-триазол (CAS: 288-36-8), 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол (CAS: 2349-67-9), называемый также 5-амино-1,3,4-тиадиазол-2-тиолом, и 2-амино-1,3,4-тиадиазол (CAS: 4005-51-0). В некоторых вариантах осуществления, например, азольное соединение представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол. Кроме того, согласно настоящему изобретению, азотсодержащее гетероциклическое соединение может быть в форме соли, такой как натриевая соль.
Азотсодержащее гетероциклическое соединение может присутствовать в герметизирующей композиции в концентрации по меньшей мере 0,0005 грамм на литр композиции, например по меньшей мере 0,0008 грамм на литр композиции, например по меньшей мере 0,002 грамм на литр композиции, и в некоторых случаях может присутствовать в герметизирующей композиции в количестве не больше 3 грамм на литр композиции, например не больше 0,2 грамм на литр композиции, например не больше 0,1 грамм на литр композиции. Согласно настоящему изобретению, азотсодержащее гетероциклическое соединение может присутствовать в герметизирующей композиции (если вообще присутствует) в концентрации от 0,0005 грамм на литр композиции до 3 грамм на литр композиции, например от 0,0008 грамм на литр композиции до 0,2 грамм на литр композиции, например от 0,002 грамм на литр композиции до 0,1 грамм на литр композиции.
Согласно настоящему изобретению, герметизирующая композиция может содержать водную среду и необязательно может содержать другие вещества, например по меньшей мере один органический растворитель. Неограничивающие примеры таких подходящих растворителей включают пропиленгликоль, этиленгликоль, глицерин, низкомолекулярные спирты и т.п.. В случае присутствия, если он вообще присутствует, органический растворитель может содержаться в герметизирующей композиции в количестве по меньшей мере 1 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции, например по меньшей мере около 2 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции, и в некоторых случаях он может присутствовать в количестве не больше 40 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции, например не больше 20 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции. Согласно настоящему изобретению, органический растворитель может присутствовать в герметизирующей композиции, если он вообще присутствует, в количестве от 1 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции до 40 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции, например от 2 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции до 20 грамм растворителя на литр герметизирующей композиции.
Согласно настоящему изобретению, pH герметизирующей композиции может составлять по меньшей мере 9,5, например по меньшей мере 10, например по меньшей мере 11, и в некоторых случаях он может быть не выше 12,5, например не выше 12, например не выше 11,5. Согласно настоящему изобретению, pH герметизирующей композиции может составлять от 9,5 до 12,5, например от 10 до 12, например от 11 до 11,5. Значение pH герметизирующей композиции можно регулировать с использованием, например, любой кислоты и/или основания, в случае необходимости. Согласно настоящему изобретению, значение pH герметизирующей композиции можно поддерживать путем включения кислого вещества, включая диоксид углерода, водорастворимые и/или диспергируемые в воде кислоты, такие как азотная кислота, серная кислота и/или фосфорная кислота. Согласно настоящему изобретению, значение pH герметизирующей композиции можно поддерживать путем включения основного вещества, включая водорастворимые и/или диспергируемые в воде основания, включая карбонаты, такие как карбонаты металлов Группы I, карбонаты металлов Группы II, гидроксиды, такие как натрия гидроксид, калия гидроксид или аммония гидроксид, аммиак и/или амины, такие как триэтиламин, метилэтиламин или их смеси.
Как указано выше, герметизирующая композиция может содержать носитель, часто водную среду, так что композиция находится в форме раствора или дисперсии катионов лития в этом носителе. Согласно настоящему изобретению, раствор или дисперсию можно вводить в контакт с подложкой любым из арсенала известных методов, например окунания или погружения, распыления, прерывистого распыления, погружения с последующим распылением, распыления с последующим погружением, нанесения кистью или валиком. Согласно настоящему изобретению, раствор или дисперсия, при нанесении на металлическую подложку, имеют температуру от 40°F до примерно 160°F, например от 60oF до 110oF. Например, процесс контактирования металлической подложки с герметизирующей композицией можно осуществлять при температуре окружающей среды или при комнатной температуре. Время контакта часто составляет от 1 секунды до примерно 15 минут, например от 5 секунд до примерно 2 минут.
Согласно настоящему изобретению, после контакта с герметизирующей композицией подложку опционально можно сушить на воздухе при комнатной температуре или можно сушить горячим воздухом, например, с помощью воздушного ножа, путем удаления воды кратким нагреванием подложки до высокой температуры, например посредством сушки подложки в термошкафу при температуре от 15oC до 100oC, например от 20oC до 90oC, или в нагревательном устройстве с применением инфракрасного нагревателя, например в течение 10 минут при 70oC, или посредством пропускания подложки между отжимными роликами. Согласно настоящему изобретению, поверхность подложки может быть частично или, в некоторых случаях, полностью высушена перед любым последующим контактом поверхности подложки с водой, какими-либо растворами, композициями и т.п.. При использовании в настоящем тексте, термины “полностью сухой” или “полностью высушенный” в отношении поверхности подложки означают, что на поверхности подложки нет влаги, видимой человеческим глазом.
Опционально, согласно настоящему изобретению, после контакта с герметизирующей композицией подложку опционально не промывают и не вводят в контакт ни с какими водными растворами перед контактированием по меньшей мере части поверхности подложки с последующими обрабатывающими композициями для образования пленок, слоев и/или покрытий на них (описано ниже).
Опционально, согласно настоящему изобретению, после контакта с герметизирующей композицией подложка опционально может быть введена в контакт с водопроводной водой, деионизованной водой, водой, прошедшей обработку методом обратного осмоса, и/или с любым водным раствором, известным квалифицированным специалистам в области обработки подложки, где такая вода или водный раствор могут иметь температуру от комнатной (60oF) до 212oF. Подложка затем может быть опционально высушена, например высушена на воздухе или высушена горячим воздухом, как описано в предыдущем абзаце, так что поверхность подложки может быть частично или, в некоторых случаях, полностью высушена перед любым последующим контактом поверхности подложки с водой, какими-либо растворами, композициями и т.п.
Согласно настоящему изобретению, толщина слоя, образованного обрабатывающей композицией, может составлять, например, до 550 нм, например от 5 нм до 550 нм, например от 10 нм до 400 нм, например от 25 нм до 250 нм. Толщину слоя, образованного обрабатывающей композицией, можно определить с использованием набора аналитических методик, включая (но не ограничиваясь только ими) определение профиля глубины методом XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия) или TEM (просвечивающая электронная микроскопия). При использовании в настоящем тексте, термин “толщина” в отношении слоя, образованного обрабатывающей композицией по настоящему изобретению, означает либо (a) слой, сформированный поверх изначальной поверхности раздела воздух/подложка, (b) модифицированный слой, образованный ниже поверхности раздела предварительная обработка/подложка, или (c) комбинацию (a) и (b), как проиллюстрировано на Фиг. 1. Хотя модифицированный слой (b) показан как тянущийся до поверхности раздела предварительная обработка/подложка на Фиг. 1, может присутствовать промежуточный слой между модифицированным слоем (b) и поверхностью раздела предварительная обработка/подложка. Сходным образом, (c) комбинация (a) и (b) не ограничивается непрерывным слоем и может включать несколько слоев с промежуточными слоями между ними, и измерение толщины слоя (c) может не включать промежуточные слои.
Согласно настоящему изобретению, в настоящем изобретении описана подложка, содержащая, или, в некоторых случаях, состоящая по существу из, или, в некоторых случаях, состоящая из: пленки, образованной из конверсионной композиции, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей из, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из трехвалентного хрома.
Согласно настоящему изобретению, в настоящем изобретении описана подложка, содержащая, или в некоторых случаях, состоящая по существу из, или, в некоторых случаях, состоящая из: пленки, образованной из конверсионной композиции, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей из, или, в некоторых случаях, состоящей по существу из трехвалентного хрома; и слоя, имеющего толщину от 5 нм до 550 нм, например от 10 нм до 400 нм, например от 25 нм до 250 нм, образованного из герметизирующей композиции.
Согласно настоящему изобретению, в настоящем изобретении описан способ обработки подложки, включающий, или в некоторых случаях, состоящий по существу из, или, в некоторых случаях, состоящий из контактирования по меньшей мере части поверхности подложки с конверсионной композицией, содержащей, или, в некоторых случаях, состоящей из, или, в некоторых случаях состоящей по существу из трехвалентного хрома.
Согласно настоящему изобретению, в настоящем изобретении описан способ обработки подложки, содержащий, или, в некоторых случаях, состоящий по существу из, или, в некоторых случаях, состоящий из контактирования по меньшей мере части поверхности подложки с конверсионной композицией, содержащей или, в некоторых случаях, состоящей из, или, в некоторых случаях состоящей по существу из трехвалентного хрома; и контактирования поверхности, проконтактировавшей с конверсионной композицией, с герметизирующей композицией.
Неожиданно было обнаружено, что коррозионные характеристики были улучшены, когда подложка была обработана литийсодержащей герметизирующей композицией (т.е., не содержащей пероксида водорода) с последующей обычной очисткой и раскислением, и обработкой конверсионной композицией с трехвалентным хромом, по сравнению с подложкой, обработанной герметизирующей композицией, содержащей пероксид водорода. Эти результаты были неожиданными.
Согласно настоящему изобретению, после контакта подложки с герметизирующей композицией, композицию покрытия, содержащую пленкообразующий полимер, можно наносить на по меньшей мере часть поверхности подложки, которая проконтактировала с герметизирующей композицией. Можно использовать любой подходящий способ нанесения такой композиции покрытия на подложку, включая, например, нанесение кистью, погружение, нанесение покрытия струйным обливом, распыление и т.п.. В некоторых случаях, однако, как подробнее описано ниже, такое нанесение композиции покрытия может включать стадию электростатического нанесения покрытия, на которой электроосаждаемую композицию наносят на металлическую подложку методом электролитического осаждения. В некоторых других случаях, как подробнее описано ниже, такое нанесение композиции покрытия включает стадию порошкового покрытия. В других случаях, композиция покрытия может представлять собой жидкую композицию покрытия.
Согласно настоящему изобретению, композиция покрытия может содержать термоотверждаемый пленкообразующий полимер или термопластичный пленкообразующий полимер. При использовании в настоящем тексте, термин “пленкообразующий полимер” относится к смолам, которые могут формировать самоподдерживающую непрерывную пленку на по меньшей мере горизонтальной поверхности подложки после удаления всех разбавителей или носителей, присутствующих в композиции, или после отверждения при нормальной или повышенной температуре. Общеизвестные пленкообразующие полимеры, которые можно использовать для этой цели, включают (не ограничиваясь только ими) полимеры, которые обычно используют в композициях автомобильных покрытий, композициях финишных автомобильных покрытий, композициях промышленных покрытий, композициях архитектурных покрытий, композициях ленточных покрытий, и в композициях аэрокосмических покрытий, среди прочих. При использовании в настоящем тексте, термин "термоотверждаемый" относится к полимерам, которые необратимо отверждаются при отверждении или сшивании, где полимерные цепи полимерных компонентов соединяются между собой ковалентными связями. Это свойство обычно связано с реакцией сшивания компонентов композиции, которую часто вызывают, например, нагрев или облучение. Отверждение или реакции сшивания можно также проводить при условиях окружающей среды. После отверждения или сшивки, термоотверждаемый полимер не плавится при нагреве и не растворяется в растворителях. При использовании в настоящем тексте, термин "термопластичный" относится к полимерам, содержащим полимерные компоненты, которые не соединены ковалентными связями и поэтому могут течь как жидкость при нагревании и растворяются в растворителях.
Как указано ранее, в настоящем изобретении описана композиция электроосаждаемого покрытия, содержащая диспергируемый в воде пленкообразующий полимер, содержащий ионную солевую группу, который может быть осажден на подложку в ходе стадии электроосаждения, когда композицию электроосаждаемого покрытия осаждают на металлическую подложку методом электролитического осаждения.
Пленкообразующий полимер, содержащий ионную солевую группу, может представлять собой пленкообразующий полимер, содержащий катионную солевую группу, для использования в композиции катионного электроосаждаемого покрытия. При использовании в настоящем тексте, термин “пленкообразующий полимер, содержащий катионную солевую группу” относится к полимерам, которые содержат по меньшей мере частично нейтрализованные катионные функциональные группы, такие как сульфониевые группы и аммонийные группы, придающие молекуле положительный заряд. Пленкообразующий полимер, содержащий катионную солевую группу, может содержать функциональные группы с активным водородом, включая, например, гидроксильные группы, первичные или вторичные аминные группы и тиольные группы. Пленкообразующие полимеры, содержащие катионную солевую группу, которые содержат функциональные группы с активным водородом, могут именоваться пленкообразующими полимерами, содержащими катионную солевую группу с активным водородом. Примеры полимеров, которые подходят для использования в качестве пленкообразующего полимера, содержащего катионную солевую группу, среди прочих включают (но не ограничиваются только ими) алкидные полимеры, акриловые смолы, полиэпоксиды, полиамиды, полиуретаны, полимочевины, полимерные простые эфиры и полимерные сложные эфиры.
Пленкообразующий полимер, содержащий катионную солевую группу, может присутствовать в композиции катионного электроосаждаемого покрытия в количестве от 40 до 90 мас.%, например от 50 до 80 мас.%, например от 60 до 75 мас.%, в расчете на общую массу твердых веществ смолы композиции электроосаждаемого покрытия. При использовании в настоящем тексте, “твердые вещества смолы” включают пленкообразующий полимер, содержащий ионную солевую группу, отвердитель и любые дополнительные диспергируемые в воде непигментированные компоненты, присутствующие в композиции электроосаждаемого покрытия.
Альтернативно, пленкообразующий полимер, содержащий ионную солевую группу, может представлять собой пленкообразующий полимер, содержащий анионную солевую группу, для использования в композиции анионного электроосаждаемого покрытия. При использовании в настоящем тексте, термин “пленкообразующий полимер, содержащий анионную солевую группу” относится к полимерам, которые содержат по меньшей мере частично нейтрализованные анионные функциональные группы, такие как карбоксильная группа и группа-остаток фосфорной кислоты, придающие молекуле отрицательный заряд. Пленкообразующий полимер, содержащий анионную солевую группу, может содержать функциональные группы с активным водородом. Пленкообразующие полимеры, содержащие анионную солевую группу, которые содержат функциональные группы с активным водородом, могут именоваться пленкообразующими полимерами, содержащими анионную солевую группу с активным водородом.
Пленкообразующий полимер, содержащий анионную солевую группу, может представлять собой солюбилизированные основанием пленкообразующие полимеры, содержащие карбоксильную группу, такие как продукт реакции или аддукт высыхающего масла или полувысыхающего сложного эфира жирной кислоты с дикарбоновой кислотой или ангидридом; и продукт реакции сложного эфира жирной кислоты, ненасыщенной кислоты или ангидрида и любого дополнительного ненасыщенного модифицирующего вещества, который затем прореагировал с полиолом. Также можно использовать по меньшей мере частично нейтрализованные интерполимеры гидрокси-алкильных сложных эфиров ненасыщенных карбоновых кислот, ненасыщенных карбоновых кислот и по меньшей мере одного ненасыщенного по этиленовому типу мономера. Другой подходящий анионный электроосаждаемый полимер содержит алкид-аминопластный носитель, т.е. носитель, содержащий алкидную смолу и аминоальдегидную смолу. Другая подходящая композиция анионного электроосаждаемого полимера содержит смешанные эфиры смолистого полиола. Можно использовать также другие полимеры с кислотной функциональной группой, такие как фосфатированные полиэпоксиды или фосфатированные акриловые полимеры. Примеры фосфатированных полиэпоксидов описаны в заявке на патент США № 2009-0045071 в абзацах [0004]-[0015] и в заявке на патент США № 13/232,093 в абзацах [0014]-[0040], процитированные фрагменты каждой из этих заявок включены в настоящее описание посредством ссылки.
Пленкообразующий полимер, содержащий анионную солевую группу, может присутствовать в композиции анионного электроосаждаемого покрытия в количестве от 50 до 90 мас.%, например от 55 до 80 мас.%, например от 60 до 75 мас.%, в расчете на общую массу твердых веществ смолы композиции электроосаждаемого покрытия.
Композиция электроосаждаемого покрытия может дополнительно содержать отвердитель. Отвердитель может реагировать с реакционноспособными группами, такими как группы с активным водородом, в пленкообразующем полимере, содержащем ионную солевую группу, осуществляя отверждение композиции покрытия с образованием покрытия. Неограничивающие примеры подходящих отвердителей представляют собой по меньшей мере частично блокированные полиизоцианаты, аминопластные смолы и фенопластные смолы, такие как фенолформальдегидные конденсаты, включая их производные в виде аллилового эфира.
Отвердитель может присутствовать в композиции катионного электроосаждаемого покрытия в количестве от 10 до 60 мас.%, например от 20 до 50 мас.%, например от 25 до 40 мас.%, в расчете на общую массу твердых веществ смолы композиции электроосаждаемого покрытия. Альтернативно, отвердитель может присутствовать в композиции анионного электроосаждаемого покрытия в количестве от 10 до 50 мас.%, например от 20 до 45 мас.%, например от 25 до 40 мас.%, в расчете на общую массу твердых веществ смолы композиции электроосаждаемого покрытия.
Композиция электроосаждаемого покрытия может дополнительно содержать другие опциональные ингредиенты, такие как пигментная композиция и, при необходимости, различные добавки, такие как наполнители, пластификаторы, антиоксиданты, биоциды, поглотители УФ-излучения и стабилизаторы, фотостабилизаторы в виде затрудненных аминов, пеногасители, фунгициды, диспергирующие добавки, регуляторы текучести, поверхностно-активные вещества, смачивающие добавки, или их комбинации.
Композиция электроосаждаемого покрытия может содержать воду и/или один или больше органических растворителей. Вода, например, может присутствовать в количестве от 40 до 90 мас.%, например от 50 до 75 мас.%, в расчете на общую массу композиции электроосаждаемого покрытия. В случае их использования, органические растворители могут присутствовать в количестве меньше 10 мас.%, например меньше 5 мас.%, в расчете на общую массу композици электроосаждаемого покрытия. Композиция электроосаждаемого покрытия может, в частности, быть обеспечена в виде водной дисперсии. Общее содержание твердых веществ в композиции электроосаждаемого покрытия может составлять от 1 до 50 мас.%, например от 5 до 40 мас.%, например от 5 до 20 мас.%, в расчете на общую массу композици электроосаждаемого покрытия. При использовании в настоящем тексте, “общее содержание твердых веществ” означает нелетучее содержимое композиции электроосаждаемого покрытия, т.е., вещества, которые не испаряются при нагревании до 110°C в течение 15 минут.
Композиция катионного электроосаждаемого покрытия может быть осаждена на электропроводящую подложку путем помещения композиции в контакт с электропроводящим катодом и электропроводящим анодом, при этом поверхность, на которую надлежит нанести покрытие, является катодом. Альтернативно, композиция анионного электроосаждаемого покрытия может быть нанесена на электропроводящую подложку путем помещения композиции в контакт с электропроводящим катодом и электропроводящим анодом, при этом поверхность, на которую надлежит нанести покрытие, является анодом. Сцепленная пленка композиции электроосаждаемого покрытия осаждается по существу непрерывно на катод или анод, соответственно, соответственно, когда между электродами создается достаточное напряжение. Прикладываемое напряжение может варьироваться и может составлять, например, от всего одного вольта до нескольких тясяч вольт, например от 50 до 500 вольт. Плотность тока обычно составляет от 1,0 до 15 ампер на квадратный фут (от 10,8 до 161,5 ампер на квадратный метр) и имет тенденцию к быстрому снижению во время процесса электролитического осаждения, указывая на формирование непрерывной самоизолирующей пленки.
После того, как композицию катионного или анионного электроосаждаемого покрытия нанесли методом электроосаждения на по меньшей мере часть электропроводящей подложки, подложку нагревают до температуры и в течение периода времени, достаточных для отверждения электроосажденного покрытия на подложке. В случае катионного электролитического осаждения, подложку с покрытием можно нагревать до температуры в диапазоне от 250°F до 450°F (от 121,1°C до 232,2°C), например от 275°F до 400°F (от 135°C до 204,4°C), например от 300°F до 360°F (от 149°C до 180°C). В случае анионного электролитического осаждения, подложку с покрытием можно нагревать до температуры в диапазоне от 200°F до 450°F (от 93°C до 232,2°C), например от 275°F до 400°F (от 135°C до 204,4°C), например от 300°F до 360°F (от 149°C до 180°C), например от 200°F до 210,2°F (от 93°C до 99°C). Время отверждения может зависеть от температуры отверждения, а также от других переменных, например, толщины пленки электроосажденного покрытия, содержание и тип катализатора в композиции и т.п. Например, время отверждения может составлять от 10 минут до 60 минут, например от 20 до 40 минут. Толщина плекни электроосажденного покрытия может варьировать от 2 до 50 микрон.
Альтернативно, как указано выше, согласно настоящему изобретению, после того как подложка проконтактировала с герметизирующей композицией, можно затем наносить композицию порошкового покрытия на по меньшей мере часть поверхности подложки. При использовании в настоящем тексте, “композиция порошкового покрытия” означает композицию покрытия, которая совсем не содержат воды и/или растворителя. Соответственно, композиция порошкового покрытия в настоящем изобретении описана не как синоним известных в данной области композиций покрытия на водной основе и/или на основе растворителей.
Согласно настоящему изобретению, композиция порошкового покрытия может содержать (a) пленкообразующий полимер, имеющий реакционноспособную функциональную группу; и (b) отвердитель, способный реагировать с этой функциональной группой. Примеры композиций порошкового покрытия, которые можно использовать в настоящем изобретении, включают полиэфирные композиции порошкового покрытия ENVIROCRON (коммерчески доступны от PPG Industries, Inc.) или эпокси-полиэфирные гибридные композиции порошкового покрытия. Альтернативные примеры композиций порошкового покрытия, которые можно использовать в настоящем изобретении, включают отверждаемые при низкой температуре термоотверждаемые композиции порошкового покрытия, содержащие (a) по меньшей мере одно третийное амино-мочевинное соединение, по меньшей мере одно третийное амино-уретановое соединение, или их смеси, и (b) по меньшей мере одну пленкообразующую эпоксисодержащую смолу и/или по меньшей мере одну силоксансодержащую смолу (такие как описаны в патенте США № 7,470,752, выданном PPG Industries, Inc. и включенном в настоящее описание посредством ссылки); отверждаемые композиции порошкового покрытия, обычно содержащие (a) по меньшей мере одно третийное амино-мочевинное соединение, по меньшей мере одно третийное амино-уретановое соединение, или их смеси, и (b) по меньшей мере одну пленкообразующую эпоксисодержащую смолу и/или по меньшей мере одну силоксансодержащую смолу (такие как описаны в патенте США №7,432,333, выданном PPG Industries, Inc. и включенном в настоящее описание посредством ссылки); и композиции, содержащие твердую смесь частиц полимера, содержащего реакционноспособные группы, имеющего Tg по меньшей мере 30oC (такие как описаны в патенте США №6,797,387, выданном PPG Industries, Inc. и включенном в настоящее описание посредством ссылки).
После нанесения композиции порошкового покрытия, это покрытие часто нагревают для отверждения нанесенной композиции. Операцию нагрева или отверждения часто проводят при температуре в интервале от 150°C до 200°C, например от 170°C до 190°C, в течение периода времени от 10 до 20 минут. Согласно настоящему изобретению, толщина результирующей пленки составляет от 50 микрон до 125 микрон.
Как указано выше, согласно настоящему изобретению, композиция покрытия может представлять собой жидкую композицию покрытия. При использовании в настоящем тексте, “жидкая композиция покрытия” означает композиция покрытия, которая содержит определенную долю воды и/или растворителя. Соответственно, жидкая композиция покрытия в настоящем изобретении является синонимом известных в данной области композиций покрытия на водной основе и/или на основе растворителей.
Согласно настоящему изобретению, жидкая композиция покрытия может содержать, например, (a) пленкообразующий полимер, имеющий реакционноспособную функциональную группу; и (b) отвердитель, способный реагировать с этой функциональной группой. В других примерах, жидкое покрытие может содержать пленкообразующий полимер, который может реагировать с кислородом воздуха или коалесцировать с образованием пленки при испарении воды и/или растворителей. Эти механизмы формирования пленки могут требовать или ускоряться при воздействии тепла или какого-либо типа излучения, такого как ультрафиолетовое или инфракрасное излучение. Примеры жидких композиций покрытия, которые можно использовать в настоящем изобретении, включают линейку композиций покрытия SPECTRACRON® на основе растворителей, линейку композиций покрытия AQUACRON® на водной основе, и линейку УФ-отверждаемых покрытий RAYCRON® (все коммерчески доступны от PPG Industries, Inc.).
Подходящие пленкообразующие полимеры, которые можно использовать в жидкой композиции покрытия по настоящему изобретению, могут представлять собой полимерный сложный эфир, алкидную смолу, полиуретан, изоцианурат, полимочевину, полиэпоксид, ангидрид, акрилат, полимерный простой эфир, полисульфид, полиамин, полиамид, поливинилхлорид, полиолефин, поливинилиденфторид, полисилоксан, или их комбинации.
Согласно настоящему изобретению, подложку, которая проконтактировала с герметизирующей композицией, может также быть проконтактировавшей с грунтовочной композицией и/или композицией отделочного покрытия. Грунтовочное покрытие может представлять собой, например, грунтовки на основе хроматов. Согласно настоящему изобретению, грунтовочное покрытие может представлять собой распространенное грунтовочное покрытие на основе хроматов, такое как доступное от PPG Industries, Inc. (код продукта 44GN072), или грунтовку без хрома, такую как доступные от PPG (DESOPRIME CA7502, DESOPRIME CA7521, Deft 02GN083, Deft 02GN084). Альтернативно, грунтовочное покрытие может представлять собой грунтовку без хрома, такую как композиции покрытия, описанные в заявке на патент США № 10/758,973, озаглавленной "CORROSION RESISTANT COATINGS CONTAINING CARBON", и в заявках на патент США № 10/758,972 и 10/758,972, которые обе имеют название "CORROSION RESISTANT COATINGS", они все включены в настоящее описание посредством ссылки, а также в настоящем изобретении могут использоваться другие грунтовки без хрома, известные в данной области техники, которые соответствуют армейским требованиям MIL-PRF-85582 Class N или MIL-PRF-23377 Class N.
Как указано выше, подложка по настоящему изобретению может также содержать отделочное покрытие. При использовании в настоящем тексте, термин “отделочное покрытие” означает смесь связующих веществ, которые могут представлять собой органический или неорганический полимер или смесь полимеров, в типичном случае по меньшей мере один пигмент, могут опционально содержать по меньшей мере один растворитель или смесь растворителей, и опционально могут содержать по меньшей мере один отвердитель. Отделочное покрытие – это обычно слой покрытия в однослойной или многослойной системе покрытия, наружная поверхность которого открыта воздействию атмосферы или окружающей среды, а его внутренняя поверхность находится в контакте с другим слоем покрытия или полимерной подложкой. Примеры подходящих отделочных покрытий включают соответствующие требованиям MIL-PRF-85285D, такие как доступные от PPG (Deft 03W127A и Deft 03GY292). Согласно настоящему изобретению, отделочное покрытие может представлять собой высокоэффективное отделочное покрытие, такое как доступные от PPG (Defthane® ELT.TM. 99GY001 и 99W009). Однако, другие отделочные покрытия и высокоэффективные отделочные покрытия могут использоваться в настоящем изобретении, как будет понятно квалифицированным специалистам в данной области на основе настоящего описания.
Согласно настоящему изобретению, металлическая подложка может также содержать самогрунтующее отделочное покрытие или улучшенное самогрунтующее отделочное покрытие. Термин "самогрунтующее отделочное покрытие", который иногда заменяют также на "покрытие прямо на подложку" или "покрытие прямо на металл", означает смесь связующих веществ, которые могут представлять собой органический или неорганический полимер или смесь полимеров, в типичном случае по меньшей мере один пигмент, могут опционально содержать по меньшей мере один растворитель или смесь растворителей, и опционально могут содержать по меньшей мере один отвердитель. Термин "улучшенное самогрунтующее отделочное покрытие", который иногда заменяют также на "улучшенное покрытие прямо на подложку" означает смесь функционализированных фторированных связующих веществ, таких как фторэтилен-алкилвиниловый эфир, в чистом виде или в смеси с другим(и) связующим(и) веществом(-ами), которые могут представлять собой органический или неорганический полимер или смесь полимеров, в типичном случае по меньшей мере один пигмент, могут опционально содержать по меньшей мере один растворитель или смесь растворителей, и опционально могут содержать по меньшей мере один отвердитель. Примеры самогрунтующих отделочных покрытий включают соответствующие требованиям TT-P-2756A. Примеры самогрунтующих отделочных покрытий включают доступные от PPG (03W169 и 03GY369), и примеры улучшенных самогрунтующих отделочных покрытий включают Defthane® ELTTM/ESPT и продукт с кодом 97GY121, доступный от PPG. Однако, другие самогрунтующие отделочные покрытия и улучшенные отделочные покрытия могут использоваться в системе покрытия по настоящему изобретению, как будет понятно квалифицированным специалистам в данной области на основе настоящего описания.
Согласно настоящему изобретению, самогрунтующее отделочное покрытие и улучшенное самогрунтующее отделочное покрытие можно наносить непосредственно на загерметизированную подложку. Самогрунтующее отделочное покрытие и улучшенное самогрунтующее отделочное покрытие опционально можно наносить на органическое или неорганическое полимерное покрытие, такое как пленка грунтовки или краски. Самогрунтующее отделочное покрытие и улучшенное самогрунтующее отделочное покрытие обычно представляет собой слой покрытия в однослойной или многослойной системе покрытия, наружная поверхность которого открыта воздействию атмосферы или окружающей среды, а его внутренняя поверхность находится в контакте с подложкой или опциональным полимерным покрытием или грунтовкой.
Согласно настоящему изобретению, отделочное покрытие, самогрунтующее отделочное покрытие и улучшенное самогрунтующее отделочное покрытие можно наносить на загерметизированную подложку, во влажном или "неполностью отвержденном" состоянии, которое сохнет или отверждается с течением времени, то есть происходит испарение растворителя и/или проходит химическая реакция. Покрытие может сохнуть или отверждаться, либо естественным образом, либо с ускорением, например, под действием систем отверждения ультрафиолетовым светом, с образованием пленки или "отвержденной" краски. Такие покрытия можно также наносить в полуотвержденном или полностью отвержденном состоянии, например как адгезив.
Кроме того, окрашивающее вещество и, при необходимости, различные добавки, такие как поверхностно-активные вещества, смачивающие агенты или катализатор, также могут быть включены в композицию покрытия (электроосаждаемую, порошковую или жидкую). При использовании в настоящем тексте, термин “окрашивающее вещество” означает любое вещество, которое придает композиции цвет и/или другую непрозрачность и/или другой визуальный эффект. Примеры окрашивающих веществ включают пигменты, красители и оттенки, такие как используемые в лакокрасочной промышленности и/или перечисленные в списках DCMA (Международная ассоциация производителей пигментов), а также добавки для придания композициям специальных эффектов.
115. В целом, окрашивающее вещество может присутствовать в композиции покрытия в любом количестве, достаточном для придания желаемого визуального и\или колористического эффекта. Окрашивающее вещество может составлять от 1 до 65 мас.%, например от 3 до 40 мас.%, или от 5 до 35 мас.%, где массовые проценты рассчитаны относительно общей массы композиции.
В контексте последующего подробного обсуждения, следует понимать, что настоящее изобретение может допускать различные альтернативные вариации и последовательности стадий, за исключением случаев, когда явным образом указано иное. Кроме того, за исключением случаев описания рабочих примеров или когда явным образом указано иное, все числа, такие как выражающие значения, количества, проценты, интервалы, подинтервалы и доли, можно читать как если бы им предшествовало слово «около», даже если этот термин не присутствует в явном виде. Соответственно, если не указано обратное, числовые параметры, приведенные в следующем далее описании и формуле изобретения, являются приближениями, которые могут варьироваться в зависимости от целевых свойств, которых необходимо достичь по настоящему изобретению. По меньшей мере, и не как ограничение доктрины эквивалентов применительно к объему притязаний, каждый числовой параметр следует толковать по меньшей мере в свете числа приведенных значащих цифр и с применением обычных методик округления. В случае указания в настоящем тексте закрытых или открытых числовых интервалов, все числа, значения, количества, проценты, подинтервалы и доли, входящие в числовой интервал или охватываемые им, следует рассматривать как явным образом включенные и входящие в первоначальное описание настоящей заявки, как если бы эти числа, значения, количества, проценты, подинтервалы и доли были явным образом прописаны во всей своей полноте.
Несмотря на то, что числовые интервалы и параметры, очерчивающие широкий объем притязаний настоящего изобретения, представляют собой приближенные значения, все числовые параметры в частных примерах указаны с максимально возможной точностью. Однако, любое числовое значение неизбежно несет некоторую ошибку, являющуюся следствием стандартного отклонения, имеющего место в соответствующем оборудовании для тестирования.
При использовании в настоящем тексте, если не указано иное, множественное число может охватывать его вариант в единственном числе и наоборот, если не указано иное. Например, несмотря на то, что в настоящем изобретении упоминается “чистящая композиция”, “конверсионная композиция” и “герметизирующая композиция”, можно использовать комбинацию (т.е. множество) таких компонентов. Кроме того, в данной заявке применение союза "и" означает "и/или", если специально не указано иное, несмотря на то, что "и/или" также может применяться в явном виде в некоторых случаях.
При использовании в настоящем тексте, термин “включающий” и подобные ему термины понимаются в контексте настоящей заявки как синонимы термина “содержащий”, и поэтому является открытым и не исключает присутствия дополнительных неуказанных и/или неперечисленных элементов, материалов, ингредиентов и/или стадий способа. При использовании в настоящем тексте, оборот “состоящий из” понимается в контексте настоящей заявки как исключающий присутствие неуказанных элементов, ингредиентов и/или стадий способа. При использовании в настоящем тексте, оборот “состоящий по существу из” понимается в контексте настоящей заявки как включающий указанные элементы, материалы, ингредиенты и/или стадии способа “и те, которые не влияют в заметной степени на основные и новые характеристики” описываемого объекта.
При использовании в настоящем тексте, термины “на”, “наносить на”, “нанесенный на”, “сформированный на” означают сформированный, покрывающий и\или нанесенный на поверхность, но необязательно находящийся в контакте с поверхностью. Например, слой покрытия, “сформированный на” подложке, не исключает наличия одного или больше других промежуточных слоев покрытия из той же или другой композиции, расположенных между сформированным слоем покрытия и подложкой.
Если иное не указано в тексте, термин “практически не содержит” при обозначении отсутствия определенного вещества означает, что такое вещество, если вообще присутствует в композиции, в ванне, содержащей композицию, и/или в слоях, сформированных из композиции или содержащих композицию, присутствует только в следовых количествах 5 ч./млн. или меньше, относительно общей массы композиции или слоя(-ев), за исключением тех количеств такого вещества, которые могут присутствовать вследствие переноса из подложки(ек) и/или растворения элементов оборудования). Если иное не указано в тексте, термин “по существу не содержит” при обозначении отсутствия определенного вещества означает, что такое вещество, если вообще присутствует в композиции, в ванне, содержащей композицию, и/или в слоях, сформированных из композиции или содержащих композицию, присутствует только в следовых количествах 1 ч./млн. или меньше, относительно общей массы композиции или слоя(ев). Если иное не указано в тексте, термин “совсем не содержит” при обозначении отсутствия определенного вещества означает, что такое вещество, если вообще присутствует в композиции, в ванне, содержащей композицию, и/или в слоях, сформированных из композиции или содержащих композицию, отсутствует в композиции, в ванне, содержащей композицию, и/или в слоях, сформированных из композиции или содержащих композицию (т.е. композиция, ванна, содержащая композицию, и/или слои, сформированные из композиции или содержащие композицию, содержат 0 ч./млн. такого вещества).
При использовании в настоящем тексте, термин “соль” относится к ионному соединению, состоящему из катионов металла и неметаллических анионов и имеющему общий электрический заряд 0. Соли могут быть гидратированными или безводными.
При использовании в настоящем тексте, “водная композиция” означает раствор или дисперсию в среде, содержащей преимущественно воду. Например, водная среда может содержать воду в количестве больше 50 мас.%, или больше 70 мас.%, или больше 80 мас.%, или больше 90 мас.%, или больше 95 мас.%, при расчете на общую массу среды. Водная среда может, например, состоять практически только из воды.
При использовании в настоящем тексте, термин “конверсионная композиция” относится к композиции, которая способна реагировать с поверхностью подложки и химически изменять ее, и связываться с ней, образуя пленку, которая обеспечивает защиту от коррозии.
При использовании в настоящем тексте, термин “герметизирующая композиция” относится к композиции, например к раствору или дисперсии, которая воздействует на поверхность подложки или на материал, нанесенный на поверхность подложки, таким образом, что изменяются физические и/или химические свойства поверхности подложки (т.е. композиция обеспечивает защиту от коррозии).
При использовании в настоящем тексте, термин “окислитель”, используемый в отношении компонента герметизирующей композиции, означает химическое вещество, которое способно окислять по меньшей мере одно из следующих: металл, присутствующий в подложке, которая контактирует с герметизирующей композицией, и/или металлокомплексный агент, присутствующий в герметизирующей композиции. При использовании в настоящем тексте в отношении “окислителя”, выражение “способный окислять” означает способность удалять электроны от атома или молекулы, присутствующих в подложке или в герметизирующей композиции, тем самым уменьшая количество электронов.
При использовании в настоящем тексте, термин “переходный металл” означает элемент, который находится в любой из Групп IIIB - XIIB Периодической таблицы элементов по версии CAS, за исключением элементов семейства лантаноидов и элементов с номерами 89-103, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующих Группам 3 - 12 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение переходного металла” означает соединения, которые включают по меньшей мере один элемент, являющийся переходным металлом из Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы IA” означает элемент, находящийся в Группе IA Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 1 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы IA” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы IA Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы IIA” означает элемент, находящийся в Группе IA Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 2 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы IIA” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы IIA Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы IIIB” относится к иттрию и скандию из Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 3 в актуальной нумерации ИЮПАК. Для ясности, термин “металл Группы IIIB” в явном виде исключает элементы семейства лантаноидов.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы IIIB” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы IIIB Периодической таблицы элементов по указанной выше версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы IVB” означает элемент, находящийся в Группе IVB Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 4 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы IVB” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы IVB Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы VB” означает элемент, находящийся в Группе VB Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 5 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы VB” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы VB Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы VIB” означает элемент, находящийся в Группе VIB Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 6 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы VIB” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы VIB Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы VIIB” означает элемент, находящийся в Группе VIB Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 7 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы VIIB” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы VIIB Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “металл Группы XII” означает элемент, находящийся в Группе VIB Периодической таблицы элементов по версии CAS, приведенной, например, в Handbook of Chemistry and Physics, 63rd edition (1983), соответствующей Группе 12 в актуальной нумерации ИЮПАК.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение металла Группы XII” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один элемент из Группы XII Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “элементы семейства лантаноидов” относится к элементам под номерами 57-71 Периодической таблицы элементов по версии CAS и включает элементные версии элементов семейства лантаноидов. Согласно настоящему изобретению, элементы семейства лантаноидов могут представлять собой те, которые обычно имеют степени окисления +3 и +4, которые в настоящем тексте именуют степенями окисления +3/+4.
При использовании в настоящем тексте, термин “соединение лантаноида” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один из элементов под номерами 57-71 Периодической таблицы элементов по версии CAS.
При использовании в настоящем тексте, термин “галоген” относится к любому из следующих элементов: фтор, хлор, бром, иод и астат, из Периодической таблицы элементов по версии CAS, соответствующей Группе VIIA периодической таблицы.
При использовании в настоящем тексте, термин “галогенид” относится к соединениям, которые включают по меньшей мере один галоген.
При использовании в настоящем тексте, термин “алюминий” при использовании в отношении подложки относится к подложкам, изготовленным из алюминия или содержащим алюминий и/или к алюминиевым сплавам, и к подложкам, плакированным алюминием.
Коррозия в виде коррозионных язв – это локализованное образование коррозии, при которой на подложке образуются полости или отверстия. Термин “язвина” при использовании в настоящем тексте относится к таким полостям или отверстиям, являющимся результатами коррозии в виде коррозионных язв, и характеризуемым (1) округлой, продолговатой или неправильной формой при взгляде по нормали к поверхности тестируемой подложки, (2) вытеканием из коррозионной язвы в форме «хвоста кометы», «линии» или «ореола» (т.е. цвет побежалости), и (3) наличием побочного продукта коррозии, например белого, серого или черного гранулярного, порошкового или аморфного материала, внутри или непосредственно вокруг коррозионной язвины. Наблюдаемая полость или отверстие в поверхности должна обладать по меньшей мере двумя из приведенных выше характеристик, чтобы считаться коррозионной язвиной. Полости или отверстия в поверхности, у которых наблюдается только одна из перечисленных характеристик, может потребовать дополнительного анализа перед тем, как быть признанной коррозионной язвиной. Применяют визуальное обследование с помощью микроскопа с 10-кратным увеличением для определения присутствия побочных продуктов коррозии, когда побочные продукты коррозии не видны невооруженным глазом.
Если в тексте не указано иное, при использовании в настоящем тексте термины “общая масса композиции” или схожие с ним термины означают общую массу всех ингредиентов, присутствующих в соответствующей композиции, включая любые носители и растворители.
В свете представленного выше описания, настоящее изобретение касается, в частности (но не ограничивается только ими) следующих Аспектов 1-26:
Аспекты
Аспект 1. Конверсионная композиция, содержащая:
водный носитель; и
соль трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л.
Аспект 2. Конверсионная композиция согласно Аспекту 1, дополнительно содержащая анион, подходящий для образования соли с трехвалентным хромом.
Аспект 3. Конверсионная композиция согласно Аспекту 1 или Аспекту 2, дополнительно содержащая соингибитор.
Аспект 4. Конверсионная композиция согласно Аспекту 3, дополнительно содержащая анион, подходящий для образования соли с соингибитором.
Аспект 5. Конверсионная композиция согласно любому из предыдущих Аспектов, где pH меньше 7.
Аспект 6. Конверсионная композиция согласно любому из Аспектов 1 - 4, где pH больше 6.
Аспект 7. Конверсионная композиция согласно любому из Аспектов 1 - 4, где pH больше 7.
Аспект 8. Система для обработки металлической подложки, содержащая:
очищающую композицию; и
конверсионную композицию согласно любому из предыдущих Аспектов.
Аспект 9. Система согласно Аспекту 8, в которой очищающая композиция содержит источник гидроксида и/или источник фосфата.
Аспект 10. Система согласно Аспекту 8 или Аспекту 9, в которой очищающая композиция имеет значение pH меньше 7.
Аспект 11. Система согласно любому из Аспектов 8 - 10, в которой очищающая композиция имеет значение pH больше 7.
Аспект 12. Система согласно любому из Аспектов 8 - 11, в которой очищающая композиция дополнительно содержит ингибитор коррозии, содержащий катион металла и/или азол.
Аспект 13. Система согласно Аспекту 12, в которой катион металла включает редкоземельный металл, металл Группы IA, металл Группы IIA, металл Группы IIIB и/или металл Группы IVB.
Аспект 14. Система согласно Аспекту 12, в которой азол представляет собой 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, 1H-бензотриазол, 1H-1,2,3-триазол, 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазол и/или 2-амино-1,3,4-тиадиазол.
Аспект 15. Система согласно любому из Аспектов 8 - 14, в которой очищающая композиция содержит раскислитель.
Аспект 16. Система согласно любому из Аспектов 8 - 15, дополнительно содержащая химический раскислитель и/или механический раскислитель.
Аспект 17. Система согласно любому из Аспектов 8 - 16, дополнительно содержащая герметизирующую композицию.
Аспект 18. Система согласно Аспекту 17, в которой герметизирующая композиция содержит источник лития.
Аспект 19. Система согласно Аспекту 18, в которой источник лития представляет собой соль лития, присутствующую в герметизирующей композиции в количестве от 50 ч./млн. до 30000 ч./млн. (соединение) в расчете на общую массу герметизирующей композиции.
Аспект 20. Система согласно любому из Аспектов 17 - 19, в которой герметизирующая композиция дополнительно содержит источник карбоната, источник гидроксида или их комбинации.
Аспект 21. Система согласно любому из Аспектов 17 - 20, в которой герметизирующая композиция дополнительно содержит источник металла Группы IA, отличного от лития, источник металла Группы VB, источник металла Группы VIB, ингибитор коррозии, индикаторное соединение или их комбинации.
Аспект 22. Система согласно любому из Аспектов 17 - 21, в которой pH герметизирующей композиции составляет от 9,5 до 12,5.
Аспект 23. Способ обработки подложки, включающий:
контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с очищающей композицией; и
контактирование по меньшей мере части поверхности, которая проконтактировала с очищающей композицией, с конверсионной композицией согласно любому из Аспектов 1 - 7.
Аспект 24. Способ по Аспекту 23, в котором подложка обработана системой согласно любому из Аспектов 8 - 22.
Аспект 25. Подложка, обработанная системой согласно любому из Аспектов 8 - 22, предпочтительно способом согласно Аспекту 23 или 24.
Аспект 26. Подложка согласно Аспекту 25, которая дополнительно содержит грунтовочный слой и/или слой отделочного покрытия.
Хотя выше в иллюстративных целях были описаны частные признаки настоящего изобретения, квалифицированному специалисту в данной области будет понятно, что возможны многочисленные вариации деталей композиции покрытия, покрытия и способов, описанных в настоящем тексте, без выхода за рамки объема формулы изобретения.
Приведенные далее примеры иллюстрируют настоящее изобретение, но не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение только описанными в них деталями. Все доли и проценты в примерах и в остальном тексте заявки приведены по массе, если специально не указано иное.
Примеры
Очищающая композиция из Примера A была приготовлена из ингредиентов, перечисленных в Таблице 2, путем растворения ингредиентов в деионизованной воде при небольшом перемешивании на магнитной мешалке.
Герметизирующая композиция из Примера B была приготовлена из ингредиентов, перечисленных в Таблице 2, путем растворения карбоната лития в деионизованной воде при небольшом перемешивании на магнитной мешалке.
Герметизирующая композиция из Примера C была приготовлена из ингредиентов, перечисленных в Таблице 2, путем растворения карбоната лития в деионизованной воде при небольшом перемешивании на магнитной мешалке. Затем добавляли 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол и затем катехиновый фиолетовый, и растворяли при небольшом перемешивании как описано выше.
Таблица 2. Композиции
(%, мас/мас)
(%, мас/мас)
(%, мас/мас)
Для Примеров 1-7, если не указано иное, каждая ванна имела объем 12 л.
ПРИМЕР 1
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распыленим деионизованной водой30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF Al858-Al806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 50°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 2
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF Al858-Al806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 50°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF PACS (герметизирующая композиция, содержащая H202, коммерчески доступна от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 25°C при перемешивании. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 3
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF Al858-Al806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 50°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую герметизирующую композицию из Примера B, на 2 минуты при комнатной температуре без перемешивания. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 4
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF A1858-A1806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 50°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую герметизирующую композицию из Примера C, на 2 минуты при комнатной температуре без перемешивания. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 5
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую очищающую композицию из Примера A, на 4.5 минуты при комнатной температуре при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую герметизирующую композицию из Примера B, на 2 минуты при комнатной температуре без перемешивания.
Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 6
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую очищающую композицию из Примера A, на 4.5 минуты при комнатной температуре при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую герметизирующую композицию из Примера C, на 2 минуты при комнатной температуре без перемешивания.
Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 7
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую очищающую композицию из Примера A, на 4.5 минуты при комнатной температуре при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF TCS (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 40°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали распылением деионизованной водой 2 минуты, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 8
Одну подложку из алюминия 2024T3 без покрытия, имеющую размер 3" x 10" x 0.032", вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Пластину погружали в ванну объемом 5 галлонов, содержащую чистящий раствор Ridonlene 298 (коммерчески доступен от Henkel AG & Co., приготовлен согласно инструкциям производителя смешиванием 1 части концентрата и 9 частей водопроводной воды, по объему) на 2 минуты при 55°C при небольшом перемешивании. Затем пластину погружали в промывную ванну с водопроводной водой на 1 минуту при комнатной температуре при небольшом перемешивании, и затем 10 секунд каскадно промывали водопроводной водой. Пластину погружали в ванну объемом 5 галлонов, содержащую раскислитель Turco Deoxidizer 6/16 (коммерчески доступен от Henkel AG & Co., приготовлен согласно инструкциям производителя как 5 частей 6/16 к 10 частям азотной кислоты к 85 частям водопроводной воды, по объему) на 2,5 минуты при комнатной температуре, затем промывали погружением на одну минуту в водопроводную воду при комнатной температуре при небольшом перемешивании, с последующей 10-секундной каскадной промывкой. Затем пластину погружали в ванну, содержащую Alodine 1200 (конверсионная композиция, содержащая шестивалентный хром, коммерчески доступна от Henkel AG & Co., приготовлена согласно инструкциям производителя), на 2,5 минуты при комнатной температуре и без перемешивания. После погружения в ванну с конверсионной композицией, пластину промывали в дистиллированной воде 1 минуту при комнатной температуре при небольшом перемешивании, и затем 10 секунд каскадно промывали деионизованной водой. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
Испытание воздействием нейтрального солевого тумана (NSS)
Пластины помещали на 7 дней в камеру для воздействия нейтрального солевого тумана согласно ASTM Bl 17. Коррозионную усточивость оценивали согласно MIL-C-5541, где коррозионные язвины около ребер, царапин, дефектов металла и областей крепления рабочих зажимов не учитывались/не подсчитывались. Полученные результаты приведены в Таблице 3. Для Примеров 1-7, указанное число коррозионных язвин представляет собой среднее для трех пластин. Для Примера 8 число коррозионных язвин указано для одной пластины.
ПРИМЕР 9
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF Al858-Al806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 6 минут при 30°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 27°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 10
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF Al858-Al806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 6 минут при 30°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего немедленно погружали в ванну, содержащую SOCOSURF PACS (герметизирующая композиция, содержащая H202, коммерчески доступна от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 30°C при перемешивании. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 11
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SOCOSURF Al858-Al806 (раскислитель, коммерчески доступный от Socomore, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 6 минут при 30°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего немедленно погружали в ванну, содержащую герметизирующую композицию из Примера B, на 1 минуту при комнатной температуре без перемешивания. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 12
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую очищающую композицию из Примера A, на 1 минуту при комнатной температуре при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 6 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего для промывки немедленно еще раз погружали в деионизованную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 13
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую очищающую композицию из Примера A, на 3 минуты при комнатной температуре при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 6 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего для промывки немедленно еще раз погружали в деионизованную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 14
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую очищающую композицию из Примера A, на 6 минут при комнатной температуре при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 6 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего для промывки немедленно еще раз погружали в деионизованную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 15
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SMUTGO (раскислитель, коммерчески доступный от Henkel, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 1 минуту при 27°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 27°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего для промывки немедленно еще раз погружали в деионизованную воду на две минуты. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 16
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0.032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SMUTGO (раскислитель, коммерчески доступный от Henkel, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 1 минуту при 27°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего немедленно погружали в ванну, содержащую SOCOSURF PACS (герметизирующая композиция, содержащая H202, коммерчески доступный от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 30°C при перемешивании. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
ПРИМЕР 17
Три подложки из алюминия 2024T3 без покрытия (Priority Metals, Orange County, CA), каждая размером 3” x 10” x 0,032”, вручную протирали метилэтилкетоном (100%) и одноразовой салфеткой, затем сушили на воздухе перед химической очисткой. Каждую пластину погружали в ванну, содержащую SOCOCLEAN A3432 (очищающая композиция, коммерчески доступная от Socomore, приготовлена согласно инструкциям производителя) на 10 минут при 55°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SMUTGO (раскислитель, коммерчески доступный от Henkel, приготовлен согласно инструкциям производителя), на 1 минуту при 27°C при перемешивании. Каждую пластину промывали распылением деионизованной водой 30 секунд, после чего немедленно промывали, погружая в дистиллированную воду на две минуты. После промывки погружением, каждую пластину затем погружали в ванну, содержащую SURTEC 650 (конверсионная композиция, содержащая трехвалентный хром, коммерчески доступная от Surtec, приготовлена согласно инструкциям производителя), на 5 минут при 30°C без перемешивания. Каждую пластину затем промывали погружением на 2 минуты в деионизованную воду, после чего немедленно погружали в ванну, содержащую герметизирующую композицию из Примера B, на 1 минуту при комнатной температуре без перемешивания. Пластину сушили на воздухе при комнатной температуре в течение ночи перед проведением теста.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ДВУХСТАДИЙНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ | 2018 |
|
RU2744461C1 |
| ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2017 |
|
RU2722953C1 |
| СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ | 2019 |
|
RU2758664C1 |
| ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ КОМПОЗИЦИИ И СИСТЕМА И СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ВАННЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ, ОБРАЗОВАННОЙ ИЗ НЕЁ | 2017 |
|
RU2721259C1 |
| КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ | 2017 |
|
RU2751038C2 |
| СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ ПОСРЕДСТВОМ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ КОМПОЗИЦИИ | 2017 |
|
RU2734961C2 |
| ОЧИЩАЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ | 2014 |
|
RU2634808C2 |
| ПОКРЫТИЯ, ИМЕЮЩИЕ ВНЕШНИЙ ВИД, ПРИСУЩИЙ ПОКРЫТИЯМ TRI-COAT, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ И ПОДЛОЖКИ | 2014 |
|
RU2621778C2 |
| КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ И СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖКИ | 2016 |
|
RU2698031C1 |
| ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ МОДИФИЦИРУЮЩАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КРОЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ | 2015 |
|
RU2666807C2 |
Изобретение относится к группе изобретений, содержащей систему композиций для обработки металлической подложки, способ обработки указанной подложки и упомянутую подложку, получаемую с использованием указанной системы и указанного способа. Предложенная система композиций содержит конверсионную композицию, содержащую катион трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л, и герметизирующую композицию, содержащую катион лития в количестве от 5 ч./млн. до 5500 ч./млн. в расчете на общую массу герметизирующей композиции. Упомянутый способ обработки подложки включает контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с конверсионной композицией, содержащей катион трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л, и контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с герметизирующей композицией, содержащей катион лития в количестве от 5 ч./млн. до 5500 ч./млн. в расчете на общую массу герметизирующей композиции. Обеспечивается создание системы композиций для защиты металлической подложки от коррозии. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 17 пр.
1. Система композиций для обработки металлической подложки, содержащая:
конверсионную композицию, содержащую катион трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л; и
герметизирующую композицию, содержащую катион лития в количестве от 5 ч./млн. до 5500 ч./млн., как катион металла, в расчете на общую массу герметизирующей композиции.
2. Система по п. 1, в которой конверсионная композиция дополнительно содержит анион, подходящий для образования соли с катионом трехвалентного хрома.
3. Система по п. 1, в которой конверсионная композиция дополнительно содержит по меньшей мере один соингибитор.
4. Система по п. 1, в которой герметизирующая композиция имеет значение pH от 9,5 до 12,5.
5. Система по п. 1, дополнительно содержащая карбонат, гидроксид или их комбинацию.
6. Система по п. 1, в которой герметизирующая композиция дополнительно содержит азол, индикаторное соединение или их комбинации.
7. Система по п. 1, дополнительно содержащая очищающую композицию.
8. Система по п. 7, в которой очищающая композиция содержит источник гидроксида и/или источник фосфата.
9. Система по п. 7, в которой очищающая композиция имеет значение pH от 7 до 13.
10. Система по п. 7, в которой очищающая композиция имеет значение pH от 0,5 до 6.
11. Система по п. 7, в которой очищающая композиция дополнительно содержит ингибитор коррозии, содержащий катион металла и/или азол.
12. Система по п. 7, в которой очищающая композиция содержит раскислитель.
13. Система по п. 1, которая дополнительно содержит химический раскислитель.
14. Подложка, полученная с использованием системы по п. 1.
15. Способ обработки подложки, включающий:
контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с конверсионной композицией, содержащей катион трехвалентного хрома в количестве от 0,001 г/л до 20 г/л; и
контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с герметизирующей композицией, содержащей катион лития в количестве от 5 ч./млн. до 5500 ч./млн., как катион металла, в расчете на общую массу герметизирующей композиции.
16. Способ по п. 15, в котором герметизирующая композиция имеет значение pH от 9,5 до 12,5.
17. Способ по п. 15, дополнительно включающий контактирование по меньшей мере части поверхности подложки с очищающей композицией; причем контакт с очищающей композицией происходит до контакта с конверсионной композицией.
18. Подложка, полученная способом по п. 15.
19. Подложка по п. 18, которая подвергнута контакту с герметизирующей композицией и имеет по меньшей мере 40%-ное уменьшение числа коррозионных язвин на поверхности подложки, по сравнению с подложкой, не обработанной указанной герметизирующей композицией, после 7 дней в камере с нейтральным солевым туманом, функционирующей согласно ASTM B117.
| US 2006054248 A1, 16.03.2006 | |||
| WO 2013185131 A1, 12.12.2013 | |||
| WO 2014151617 A1, 25.09.2014. |
