[發(fā)明專利]耐高溫涂覆組合物

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980111152.6
• 申請日: 2009-03-23
• 公開（公告）號: CN101981229A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·F·莫塞爾;K·艾丁格;E·福克斯;T·F·路易斯
• 申請（專利權(quán)）人: 普萊克斯S.T.技術(shù)有限公司
• 主分類號: C23C22/74
• 分類號: C23C22/74;C04B28/34;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉鍇;林毅斌

背景技術(shù)

包括磷酸和金屬鋁的組合物用于金屬表面的防護(hù)，例如含鐵表面的防腐是眾所周知的。在該涂覆組合物中，顆粒金屬材料，例如鋁薄片和/或粉末，與磷酸結(jié)合溶液混合形成涂覆組合物，然后涂覆到待處理的金屬表面。基體上涂覆涂層后，可在通常高于500°F(260℃)的第一溫度下加熱，直到涂層變得基本不溶于水。接著涂覆的表面可在通常高于1000°F(538℃)的第二溫度下固化以形成最終的保護(hù)涂層。

該涂覆工藝中出現(xiàn)的一個問題是當(dāng)顆粒金屬材料與磷酸結(jié)合溶液混合的時候，酸性的結(jié)合溶液能與金屬材料反應(yīng)。該反應(yīng)可能非常劇烈，造成薄片和/或粉末燃燒或者甚至爆炸，或者不那么劇烈只是導(dǎo)致金屬材料轉(zhuǎn)變成各種鹽。二者中的任一種情況，該反應(yīng)都妨礙形成合適的保護(hù)涂層。

Allen在美國專利3,248,251中記載了基本由處于包含溶解的金屬鉻酸鹽、重鉻酸鹽或者鉬酸鹽，和磷酸鹽的含水酸結(jié)合溶液中的固體無機(jī)顆粒材料(例如鋁)漿料組成的涂覆組合物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加鉻酸鹽或鉬酸鹽到酸性結(jié)合溶液有效的減弱了溶液對鋁的活性并且抑制了金屬鋁的氧化，使得鋁顆粒與結(jié)合溶液混合而酸溶液和鋁之間沒有不期望的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。這種所謂的Allen涂層已經(jīng)成功的用來提供高質(zhì)量的涂層，它能夠防止氧化和腐蝕鐵類金屬合金表面，尤其是在高溫下。

雖然鉻酸鹽和鉬酸鹽已經(jīng)成功的用于減弱鋁在該涂覆組合物中的反應(yīng)活性，但因?yàn)榄h(huán)境因素鉻酸鹽和鉬酸鹽的使用已經(jīng)成為一個問題。鉻酸鹽和鉬酸鹽通常認(rèn)為是有毒物質(zhì)。六價(jià)鉻被認(rèn)定為致癌物質(zhì)。因而期望的是避免含該鹽的溶液的使用，或者至少是減少它們的使用。為此，期望開發(fā)一種需要添加很少或者不含用來控制酸性磷酸結(jié)合溶液和鋁顆粒之間活性的鉻酸鹽或鉬酸鹽的磷酸/鋁涂覆組合物。該涂覆組合物應(yīng)能防止在環(huán)境條件下尤其是在高溫下，鐵類金屬合金表面的氧化和腐蝕，至少同Allen類型的涂層一樣好。

為了克服有關(guān)鉻酸鹽和鉬酸鹽的環(huán)境問題，已經(jīng)做出了一些努力。Stetson等在美國專利5,242,488中記載了一種用于鐵類合金的涂覆組合物，它既不需要鉻酸鹽也不需要鉬酸鹽來控制結(jié)合溶液和鋁粉末之間的反應(yīng)。該組合物基本由結(jié)合溶液和鋁粉末的漿料混合物組成。結(jié)合溶液基本由水、磷酸(H₃PO₄)和鋁離子組成，溶液中的鋁離子，其含量足以基本上平衡結(jié)合溶液中的鋁金屬顏料。涂覆組合物中的結(jié)合溶液組分需要在溶液有足夠的鋁離子，從而使得其與鋁金屬顏料基本平衡，即，溶液中的鋁離子的含量基本上達(dá)到飽和點(diǎn)，因而對接著添加的鋁金屬顏料基本上無活性。

Stetson公開在用鋁平衡混合物之前或之后，使用鎂(MgO或MgCO₃)來至少部分中和含水磷酸混合物。Stetson等在最近的專利US5,279,649中記載了基本相同的組合物，其中添加了V₂O₅來生成釩離子，從而在鋁平衡的混合物中添加了另一種抑制劑。此外，Stetson等在US5,279,650公開了一種用于‘649號專利公開的涂層的封閉涂覆組合物，其中還含有氧化鐵(Fe₂O₃)顆粒。設(shè)計(jì)的所有三種涂覆組合物都用于避免鉻和鉬離子的使用，并且需要相對于額外添加的鋁來平衡結(jié)合溶液。V₂O₅的添加證實(shí)是有毒物質(zhì)的添加，被列在OSHA極端危險(xiǎn)物質(zhì)名單中。

Mosser等普通轉(zhuǎn)讓的US5,478,413記載了一種環(huán)境友好的涂覆組合物，其中公開了一種由磷酸、一種或多種鎂離子源，和一種鋁離子源和/或鋅和硼離子源組成的水溶液。溶液中鋁的含量低于需要達(dá)到飽和度的含量，進(jìn)而低于相對于額外添加的鋁來平衡結(jié)合溶液所需的量。至少一個小時內(nèi)該結(jié)合溶液相對鋁顆粒沒有反應(yīng)活性。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，一種用于形成鐵類合金(ferrous?alloy)涂覆組合物的結(jié)合溶液，其基本由磷酸、鎂離子源和可濾取的腐蝕抑制劑組成。結(jié)合溶液的pH值在約2-約4.5的范圍，通常在約2.5-約3.5，并且經(jīng)常在約2.7-約3.3。為了獲得所需的pH值，可以按照需要添加額外含量的酸或堿到組合物中。為了降低pH值，例如，可添加水溶性的磷酸或磷酸鹽，例如磷酸二氫鎂。

另一方面，一種涂覆組合物，其包括結(jié)合溶液和顆粒金屬材料，例如鋁。顆粒金屬材料可以是任何合適的形式，例如粉末、薄片或粉末和薄片的混合。

另一方面，防護(hù)基體的方法，包括施加涂覆組合物到基體的金屬表面，并且加熱已涂覆的基體來固化該涂覆組合物。