[發(fā)明專利]不含鉻的轉(zhuǎn)化涂料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410256417.4
• 申請(qǐng)日: 2007-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN104120420B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗朗西斯科·J·卡諾-艾蘭佐;尤克索·艾薩吉里-埃特謝伯里亞;奧伊哈納·朱比拉加-阿爾科塔;帕特里夏·桑塔科洛馬-莫佐;尼夫斯·萊佩納-雷伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): C23C22/34
• 分類號(hào): C23C22/34;C23C22/40;C23C22/44;C23C22/73;C09D5/08;C09D5/24
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民,張全信

本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2007年7月24日、申請(qǐng)?zhí)枮?00780036741.3、發(fā)明名稱為“不含鉻的轉(zhuǎn)化涂料”。

技術(shù)領(lǐng)域

總的來說，本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域以及對(duì)金屬的腐蝕控制，更具體地，本發(fā)明涉及用于飛行器應(yīng)用的不含鉻的轉(zhuǎn)化涂料。

背景技術(shù)

腐蝕定義為材料(通常為金屬)與導(dǎo)致該材料及其性質(zhì)劣化的環(huán)境之間的化學(xué)或者電化學(xué)反應(yīng)。

腐蝕侵襲在金屬的表面上開始。腐蝕過程包括兩種化學(xué)變化。被侵襲或者氧化的金屬經(jīng)歷陽極變化，并且腐蝕劑被還原并經(jīng)歷陰極變化。大多數(shù)金屬腐蝕的趨勢(shì)產(chǎn)生在飛行器的維護(hù)方面(尤其是在其中存在不利的環(huán)境或者氣候條件的地區(qū)中)的主要問題之一。

已經(jīng)證明，含有六價(jià)鉻化合物的基于鉻的防腐體系是廣泛用于飛行器金屬處理過程中的極為有用且多用途的化學(xué)品組。該體系將許多有用且必須的防腐特性賦予其上涂布有該體系的金屬基底，并且該體系已經(jīng)廣泛地用于金屬在涂布、粘結(jié)以及表面精加工之前的預(yù)處理。

在鋁和其合金的情況下，基于鉻的防腐體系已經(jīng)以化學(xué)方式包括六價(jià)鉻(即，CrO₃、CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-)和氫氟酸(HF)的組合。氫氟酸從金屬基底(即，鋁)的表面除去氧化物膜，并且六價(jià)鉻與所暴露的金屬反應(yīng)，沉淀出三價(jià)氧化鉻。使用鋁作為實(shí)例：

Cr₂O₇^2-+2Al⁰+2H⁺→Cr₂O₃·H₂O+Al₂O₃

氧化鉻(例如根據(jù)以上反應(yīng)產(chǎn)生的氧化鉻)在防腐應(yīng)用中十分有用。其在堿性環(huán)境中十分穩(wěn)定，其為憎水的(疏水的)并且可起到水的阻擋涂層的作用。最后，其呈現(xiàn)出“自復(fù)原效應(yīng)”-即存在于該涂層中的殘留六價(jià)鉻可與該涂層的受損區(qū)域反應(yīng)-從而在受損部位產(chǎn)生更多的三價(jià)氧化鉻并由此使其自身“復(fù)原”。

因此，基于鉻的體系(特別是基于六價(jià)鉻的體系)已經(jīng)廣泛用于飛行器工業(yè)中，這是因?yàn)椋炎C明該體系：在防止腐蝕和作為有機(jī)涂料和粘合劑的粘合促進(jìn)劑方面是高度有效的；由于涂覆/處理工藝對(duì)工藝條件的變化呈現(xiàn)出低的敏感性，從而該體系具有顯著的適應(yīng)性(resilient)；對(duì)大多數(shù)/全部鋁合金是極其有效的；和由于技術(shù)工人可以僅通過涂層的檢查(顏色)而判別基底表面上的鉻的量，從而可確保顯著的質(zhì)量控制特性。

由于對(duì)鉻-并且尤其是六價(jià)鉻-在環(huán)境方面的擔(dān)憂，已經(jīng)產(chǎn)生了替代基于鉻的體系的需要。六價(jià)鉻鹽被歸類為危險(xiǎn)物質(zhì)(有毒、致敏和致癌)，因此它們?cè)诃h(huán)境和毒理學(xué)上是不合乎需要的。歐洲共同體議會(huì)已經(jīng)公布了要求消除六價(jià)鉻的指令，例如對(duì)電氣和電子設(shè)備的指令2002/95/EC和對(duì)汽車部門的指令2000/53/EC。因此，非常需要“環(huán)境友好”且在商業(yè)上可接受的對(duì)于基于鉻的體系的替換物。

試圖提供不含鉻的涂料的現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)取得有限的成功。例如，R.J.Racicot和S.C.Yang在CORROSION97,paper531，pp.531/1-531/7,Houston,Tx.,1997的標(biāo)題為“CORROSION PROTECTION COMPARISON OF A CHROMATE CONVERSION COATING TO A NOVEL CONDUCTIVE POLYMER COATING ON ALUMINUM ALLOYS”的文章中描述了在兩種鋁合金上的基于聚苯胺的導(dǎo)電聚合物涂層以及鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂層的耐腐蝕性能并對(duì)它們進(jìn)行了對(duì)比。如該作者所公開的，在鹽水噴霧以及鹽和酸浸漬試驗(yàn)中，對(duì)于鋁合金AA2024-T3和AA7075-T6，雙股(strand)聚苯胺呈現(xiàn)出有限的腐蝕防護(hù)。

所使用的雙股聚苯胺為兩種聚合物即聚苯胺和第二聚陰離子的分子復(fù)合物。這兩種線型聚合物以并排方式非共價(jià)結(jié)合以形成穩(wěn)定的分子復(fù)合物。如該作者所述，這種雙股復(fù)合物的優(yōu)點(diǎn)為：1)聚合物的導(dǎo)電狀態(tài)是非常穩(wěn)定的；2)通過適當(dāng)?shù)剡x擇聚合物摻雜劑，導(dǎo)電聚合物可分散在溶劑中并用作涂層材料；和3)聚合物摻雜劑提供用于功能化的部位以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表面的良好粘附。