JP2018514653A - 超微細リン酸塩化成結晶質コーティングを適用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Ag − 銀
Ca − カルシウム
Cd − カドミウム
PCC − リン酸塩化成コーティング
Fe − 鉄
Mn − マンガン
MOP − 金属酸化物粒子
Ni − ニッケル
PCCS − リン酸塩化成コーティング溶液
Sn − 錫
Ti − チタン
Zn − 亜鉛
ZnO − 酸化亜鉛
ZPCCC − リン酸亜鉛化成結晶質コーティング
a) 顧客に要求される厚さの超微細結晶質化成リン酸塩コーティング構造を形成することができ、コーティングは基板に対する接着率が高いこと。
b) 非金属の基板と同様、任意の金属あるいは合金上で化成リン酸塩コーティングを形成することができること。
c) リン酸塩化成コーティング作業温度を(標準から)下げること。例えば、ZPCCCの作業温度を40度−70度から30度以下に下げること、リン酸マンガンコーティングを約90−98度から70度以下に下げること。
d) 実際に化成リン酸塩コーティング作業をする前に必要な前処理作業の数を減らすこと。
e) 生成される廃水の量を著しく減らすこと。
f) 生成されるスラッジの量を著しく減らすこと。
g) コーティング作業のためにリン酸塩溶液の単純な組成物を使用すること。
本発明に係るリン酸塩化成コーティング処理の原理および作業は、図面および付随する詳細な説明を参照することで、さらによく理解され得る。
上述したように、一例として、ZPCCCは、処理された部分の基板表面上でリン酸イオンおよび亜鉛イオンを液相から固相に変換することによって、金属基板上に形成される。リン酸塩化成結晶質コーティングの処理は、水の結晶化、溶融金属結晶化などの他の周知の結晶化処理とは異なる。例えば、水の結晶化は、物理的変化のみに依存する。すなわち、温度が低下すると、水が凍結する。
(1) リン酸塩処理溶液中での基板金属の酸洗い。
(2) 基板表面上での多数の結晶化中心の同時形成。
(1) 例えば、温度を上昇させることによって、またはリン酸塩溶液の活性を増大させることによって(例えば、追加の化学物質を添加することによって)、またはより薄く希釈された基板金属をより酸洗いしたものに置換することによって、基板金属酸洗いを促進することができる。
(2) 処理された部分を非常に微細な固体粒子を含む懸濁水中に浸漬することによって、または、リン酸処理溶液の槽に直接そのような粒子を追加することによって、結晶化中心の生成が刺激されうる。
本革新的方法は、リン酸塩化成コーティング処理を開始する前(例えば、金属部分をコーティング槽に挿入する前、または標的部分上にコーティング溶液を噴霧する前)に、処理すべき表面に、酸化物、金属、合金または他の化学化合物の固体粒子を堆積させることを想定している。述べたように、粒子は、亜鉛、マンガンおよび/またはカルシウムの三置換リン酸塩の結晶化中心として機能する。
当該技術分野で知られている普通のリン酸塩化成コーティング液は、通常、(PO4)−3 陰イオンおよびZn+2(または類似の)陽イオンの他に、いくつかの追加の成分を含む。このような溶液の、当該技術分野においてかなり典型的である、1つの代表的な既知の化学組成は、以下の組成を有する。
a) リン酸塩溶液化学組成物を頻繁に臨床検査する必要性。
b) 頻繁にリン酸塩溶液の化学組成を修正する必要性。
c) 溶液が、Ni+2、Co+2、(NO3)−等のイオン、ならびに、汚染防止および廃棄物処理のための追加の高価な装置およびスタッフの安全規定を必要とする、毒性がありかつ/または有害な有機成分を含む。
d) 最大約97度でさえある、リン酸化成コーティング液槽の比較的高い作業温度。
そのような高い作業温度を維持するためには多大なエネルギーが必要であり、その結果、諸費用および安全規定のための追加費用が増大し、始終温室効果などを助長する。
e) 特有のよく知られた問題の1つは、膨大な量のスラッジである。
対照的に、金属酸化物粒子(MOP)で表面を前処理するための本革新的処理は、リン酸塩化成コーティングの形成に必要な作業温度を著しく低下させ、PCCSの化学組成を単純化する。
1. 流動床エアロゾル発生器が使用された。発生器の値は0.3m3までで、操作値は0.25m3までである。エアロゾル濃度を変化させるために、改質材料の量は0.1から3kgの範囲で変化した。処理されたサンプルの表面改質用の最適期は、3分であることが分かった。
2. 堆積されたエアロゾル粒子の濃度は、堆積の前後に処理されたサンプルの重さを量ることにより測定された。0.001gの精度を有するポーランドのRagway Companyによる準分析目盛りをサンプルの秤量に使用した。
3. 溶液の密度は0.01kg/lの精度を有する適切な湿度計で測定した。
4. 溶液の酸性度は、米国ノースカロライナ州 Rocky MountのMilwaukee Instruments,Inc.の、ガラス電極を備える、0.01の精度を有するMilwaukee pH−meter P−600を用いて測定した。
5. 処理されたサンプル上のリン酸塩コーティングの厚さは、コーティング後およびMIL−DTL−16232G仕様によるコーティング剥離後に、コーティングされたサンプルの重さを量ることによって、測定された。
6. 試験サンプルは、1020鋼、101銅、316ステンレス鋼、2014アルミニウム合金、ポリプロピレン、アニールガラスから製造した。
Claims (11)
- リン酸塩化成結晶質コーティングを提供する方法であって、該方法は、
基板上に金属酸化物粒子を堆積させることによって前記基板を前処理する工程と、
前記基板をリン酸塩コーティング溶液で処理する工程であって、結果としてリン酸塩化成結晶質コーティングを前記基板上に形成する工程と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記基板を前記リン酸塩コーティング溶液で処理するのに先立って、前記金属酸化物粒子が堆積した場所に結晶化中心が生じることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記金属酸化物粒子は、CaO、ZnO、MnO、NiOおよびそれらの組み合わせを含む群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記金属酸化物粒子は、前記基板上に0.5から100g/m2の量で堆積することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記金属酸化物粒子のいずれかの最大の寸法は2μm未満であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記リン酸塩コーティング溶液は、リン酸で希釈された酸化物を含み、前記酸化物は、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化マンガンおよびそれらの組み合わせを含む群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記リン酸塩コーティング溶液は、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カルシウムおよびそれらの組み合わせを含む群から選択されるリン酸塩を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- リン酸亜鉛を含む前記リン酸塩コーティング溶液は、最大35度までの温度で、前記金属酸化物粒子に反応することを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- リン酸マンガンを含む前記リン酸塩コーティング溶液は、最大70度までの温度で、前記金属酸化物粒子に反応することを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記リン酸塩コーティング溶液のpHは2.2と2.7の間の範囲にあることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- リン酸塩コーティング溶液のリン酸塩密度は、1.03と1.08kg/lの間であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
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