[發明專利]用于在金屬基底上制備鉻－鋯涂層的組合物和方法

有效

• 申請號: 200580048347.2
• 申請日: 2005-11-14
• 公開（公告）號: CN101189073A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 克雷格·A·馬佐多夫;小威廉·C·尼克森;詹姆斯·L·格林
• 申請（專利權）人: 美國海軍部
• 主分類號: B05D3/00
• 分類號: B05D3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王旭

發明由來

此處描述的發明是美國政府雇員作出的，因此，為政府目的而由政府或為政府制造和使用本發明不需要支付任何使用費。

繼續申請

本申請是2005年2月15日提出的同時待審申請序列號NC-96,346的繼續部分。

發明背景

發明領域

本發明涉及組合物，以及涉及一種使用所述組合物在各種金屬基底上制備鉻-鋯涂層的方法。該方法包括用有效量的酸性水溶液處理金屬基底，該酸性水溶液包含至少一種三價鉻化合物、至少一種氟鋯酸鹽、至少一種羧基化合物，和/或至少一種多羥基化合物，和任選的有效量的包含化合物例如氟鈦酸鹽、氟鉭酸鹽、氟硼酸鹽、氟硅酸鹽的氟金屬化合物、二價鋅化合物、表面活性劑、濕潤劑和/或增稠劑。更具體而言，本發明涉及穩定的酸性水溶液，和用于處理各種金屬基底以改善基底的粘合連接(adhesionbonding)和抗腐蝕性質的方法，所述金屬基底包括預涂布金屬基底。該方法包括用穩定的酸性水溶液處理金屬基底，該穩定的酸性水溶液包含有效量的至少一種水溶性三價鉻鹽、至少一種水溶性氟鋯酸鹽和至少一種水溶性羧基化合物和/或多羥基化合物。另外，可以以少而有效的量加入的其它化合物包括：至少一種水溶性氟金屬化合物、二價鋅化合物，和有效量的水溶性增稠劑和/或水溶性表面活性劑。

本發明包括特定化學藥品的一系列水溶液或組合物，以及將來源于這些化學藥品的涂層沉積到各種金屬基底上的方法，所述各種金屬基底包括預先存在金屬涂布的基底。例如，該組合物或溶液可以用于：涂布鋁和鋁合金轉化涂層以增強腐蝕保護和涂料粘合；密封陽極涂層以增強其腐蝕保護；處理鈦或鈦合金以增強涂料粘合；處理鎂合金以增強涂料粘合和腐蝕保護；涂布鋼以增強涂料粘合和防銹作用；和后處理在鐵合金和其它的金屬基底例如鋼上的磷酸鹽涂層、鋁、鋅、鋅-鎳、錫-鋅、鈦和鎘犧牲涂層，以增強涂料粘合和腐蝕保護。

許多通用的預處理、后處理和密封劑溶液(sealer?solutions)都是基于六價鉻化學的應用的。六價鉻是高度有毒的，并且是已知的致癌物。因此，用于沉積這些涂層的溶液和涂層本身是有毒的。然而，這些膜或涂層的確產生杰出的涂料粘合、良好的耐腐蝕性、低的電阻，并且可以容易地通過浸漬、噴涂或擦涂技術(wipe-on?technique)進行涂敷。然而，環境法、行政命令和局部職業、安全與健康(OSH)規章正在推進軍事和商業用戶尋找備選物。此外，由于規章變嚴，使六價鉻涂層的使用正在變得更加昂貴，并且由于EPA和OSHA施加的進一步的PEL限制，而使成本變得非常高。另外，由于OSH危險，某些方法例如噴涂鉻酸鹽溶液在一些設備上是禁止的，從而強迫使用沒有達到最佳的備選溶液?？傊?，六價鉻酸鹽涂層在技術上是杰出的，但是從生命周期成本、環境和OSH前景來看，備選物是高度需要的。因此，正在進行研究，以開發出在技術上等于或勝過六價鉻酸鹽涂層而沒有環境和健康缺點的用于金屬涂飾(metal?finishing)的備選方法。

然而，不管應用的組合物和方法如何，許多的這些備選物具有從溶液沉淀固體物質的趨勢，特別是在大量使用以后。隨著時間的過去，這種沉淀作用可以削弱涂布溶液的效果，因為該活性化合物作為不溶固體被沉淀出來。另外，對于浸漬和噴涂涂敷，該固體沉淀都具有阻塞過濾器、管線和泵的可能。因此，需要更好的組合物，它使儲存和處理涂敷用的酸性溶液穩定，不受沉積過程或隨后沉積涂層性能干擾。

發明概述