專利名稱：鋁及鋁合金材料的防腐蝕涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料的保護(hù)、表面處理及涂層，涉及作為溶液或者分散相使用的表面處理及涂層組合物，涉及使用這些組合物處理鋁、鋁合金以及涂鋁基質(zhì)材料的方法。這些涂于金屬表面的組合物在腐蝕性的環(huán)境內(nèi)提供了改善的抗腐蝕能力、堆涂(如油漆)時(shí)的粘合力以及保持低的電接觸阻抗的能力。尤其，本發(fā)明涉及一種新型的耐腐蝕組合物以及該組合物在鋁、鋁合金、涂鋁基質(zhì)上的使用工藝，所述組合物包括含有有效量的至少一種水溶性的三價(jià)鉻鹽、一種堿金屬的六氟鋯酸鹽、至少一種水溶性增稠劑以及水溶性表面活性劑的酸性水溶液。
背景技術(shù)：
當(dāng)前流行做法是利用初涂或者保護(hù)性膜處理金屬表面來改善耐腐蝕能力以及提高后繼涂層同金屬表面的粘結(jié)能力。涂層提高了未漆金屬表面的耐腐蝕能力，并且為末道涂層如油漆準(zhǔn)備表面。這類轉(zhuǎn)化涂層經(jīng)常通過使用含有六價(jià)鉻鹽的溶液來完成。雖然這類涂層提供了良好的耐腐蝕能力，因?yàn)槿找嬖鲩L的基于職業(yè)、安全、健康及環(huán)保方面的考慮，提供更為接受的無鉻酸鹽衍生涂層的嘗試已經(jīng)展開。六價(jià)鉻具有極高毒性而且已知具有致癌作用。那么制備這些保護(hù)性膜的溶液以及這些膜本身就具有致癌毒性。但是鉻膜提供了出色的油漆粘合力以及耐腐蝕能力，并且易于采用浸涂、噴涂或者揩涂等各種技術(shù)處理。環(huán)境法規(guī)以及OSH規(guī)定正強(qiáng)制軍事以及商業(yè)使用者們另覓其他無毒、無鉻酸鹽預(yù)處理劑。而且，鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂料的的使用由于規(guī)定在強(qiáng)化且成本受到美環(huán)境保護(hù)署強(qiáng)行規(guī)定的禁止而變得日漸昂貴。另外，一些工藝如鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂料的噴涂由于OSH規(guī)定是禁止的，導(dǎo)致強(qiáng)制改用一些效果不理想的其他方法。
尤其，已知鉻酸鹽的水溶液具有可以部分溶解金屬表面的化學(xué)物質(zhì)而形成已知為鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂層的不溶性膜。這類膜耐腐蝕而且保護(hù)金屬表面免受各種因素的侵蝕。雖然轉(zhuǎn)化涂層提高了耐腐蝕能力而且改善了油漆粘結(jié)性能，卻具有嚴(yán)重的缺陷，即制備這些膜的溶液的毒性以及膜層中六價(jià)鉻的存在。從處理這些溶液的操作者的角度出發(fā)這是個(gè)嚴(yán)重的問題，如鉻酸鹽廢液以及鉻酸鹽污染的清洗水的處理以及鉻酸鹽污染的涂膜系統(tǒng)。但這些問題可以從工藝中消除六價(jià)鉻而得以避免。但是這種方法代價(jià)高昂，可能構(gòu)成整個(gè)金屬處理工藝中的主要成本因子。因此迫切需要無六價(jià)鉻且同時(shí)可以賦予金屬堪與傳統(tǒng)的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂料媲美的耐腐蝕、良好的油漆粘結(jié)性能的工藝以及保護(hù)性涂料。鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂料在鋁合金例如大型物體如飛行器的表面涂層上的使用具有特別意義。使用相對(duì)無毒的化學(xué)試劑作為毒性六價(jià)鉻的代替物為鋁、鋁合金以及涂鋁基質(zhì)提供保護(hù)性涂層將會(huì)是迫切需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及三價(jià)鉻的酸性水溶液組成，即三價(jià)鉻鹽的溶液，涉及鋁、鋁合金、涂鋁基質(zhì)的抗腐蝕涂層的制備工藝，包括在常溫下使用有效量的酸性溶液處理、涂飾鋁材料在其表面形成耐腐蝕的涂層或膜。本發(fā)明的每升酸性水溶液包括3-22克的水溶性堿性三價(jià)鉻鹽，優(yōu)選為3-12克，如5-7克；大約1.5-11.5克堿金屬的六氟鋯酸鹽，優(yōu)選為3-9克，如6-8克；大約0-10克如0.5-2.0克的水溶性增稠劑以及大約0-10克如0.5-2.0克的水溶性表面活性劑。
那么本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用來制備耐腐蝕性的鋁、鋁合金以及涂鋁基質(zhì)的含有三價(jià)鉻鹽以及堿金屬六氟鋯酸鹽的溶液。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供含有三價(jià)鉻鹽而可以改善抗腐蝕能力、油漆粘結(jié)力以及在腐蝕性環(huán)境中賦予鋁基質(zhì)低的電接觸阻抗的水溶液或者分散相來處理鋁、鋁合金以及涂鋁基質(zhì)。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供在鋁以及鋁合金材料上制備耐腐蝕涂層用的含有水溶性三價(jià)鉻鹽結(jié)合堿金屬的六氟鋯酸鹽、水溶性增稠劑以及水溶性表面活性劑的酸性水溶液。
這些以及其他一些目的通過以下更進(jìn)一步、更詳細(xì)的描述對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將會(huì)十分明了。
具體實(shí)施例方式
尤其，本發(fā)明涉及具有pH范圍大約2-6如pH4-5的三價(jià)鉻鹽的酸性溶液以及使用該溶液制備鋁、鋁合金及涂鋁基質(zhì)的抗腐蝕涂層或者膜，該溶液含有大約3.0-22克/升溶液優(yōu)選為3-12克/升溶液如5-7克/升溶液的至少一種水溶性三價(jià)鉻鹽，大約1.5-11.5克/升溶液優(yōu)選為3-9克/升溶液如6-8克/升溶液的至少一種堿金屬的六氟鋯酸鹽，大約0-10克/升溶液優(yōu)先為0.5-2.0克/升溶液的至少一種水溶性或可分散性增稠劑如水溶性的有機(jī)增稠劑和大約0-10克/升溶液優(yōu)選為0.5-2.0克/升溶液的至少一種水溶性表面活性劑或選自非離子型、陽離子型及陰離子型表面活性劑類的潤濕劑。三價(jià)鉻可以任一水溶性的三價(jià)鉻化合物形式添加，優(yōu)選三價(jià)鉻鹽。雖然涂層使用水漂洗，理想的方式應(yīng)選用那些不會(huì)像氯化物那樣提供腐蝕性陰離子的那些鹽，包括選自硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽以及醋酸鹽的那類化合物提供的陰離子。
特別地，為簡(jiǎn)明闡明本發(fā)明的水溶性涂料，鉻可以以水溶性正3價(jià)形式方便的加入。優(yōu)選的鉻化合物歸納為具有如下形式Cr2(SO4)3、(NH4)Cr(SO4)2或KCr(SO4)2以及這些化合物的混合物。鋁的表面可為純鋁，鋁合金或者含有至少60％鋁的涂鋁基質(zhì)。三價(jià)鉻的最優(yōu)選濃度在5-7克/升溶液范圍內(nèi)。當(dāng)鉻濃度在此優(yōu)選范圍以內(nèi)時(shí)經(jīng)濟(jì)地得到了非常好的效果。金屬氟鋯酸鹽的最優(yōu)選濃度在6-8克/升溶液范圍內(nèi)。鋁表面的處理以及涂飾可以在不同的溫度下進(jìn)行，包括溶液的溫度可以從常溫如室溫到200°F。優(yōu)選室溫是因?yàn)檫@樣省去了加熱裝置。涂層可以任一已知方法風(fēng)干，如烘干、強(qiáng)制風(fēng)干、暴露于紅外燈下等方式。基于本發(fā)明的目的，術(shù)語“鋁”與“鋁合金”包括鋁的預(yù)處理過的或涂覆過的基質(zhì)以及鋁合金，包括利用名為離子真空沉積(Ion Vacuum Deposition，IVD)的工藝，該工藝中鋁合金基質(zhì)在利用本發(fā)明的三價(jià)鉻鹽溶液涂飾以前用鋁預(yù)處理或預(yù)涂過。
下述實(shí)施例1-3舉例說明了本發(fā)明的溶液以及使用該溶液制備耐腐蝕鋁及鋁合金基質(zhì)的方法。
實(shí)施例1處理鋁及鋁合金于其表面形成耐腐蝕涂層的酸性水溶液，包括(每升溶液)大約6.0克三價(jià)鉻的硫酸鹽、大約8.0克六氟鋯酸鉀以及大約1.0克纖維素增稠劑以及大約1.0克水溶性的非離子表面活性劑。
實(shí)施例2處理鋁及鋁合金于其表面形成耐腐蝕涂層的酸性水溶液，包括(每升溶液)大約3.0-12克三價(jià)硫酸鉻、大約3-9克六氟鋯酸鈉以及大約0.5-2.0克甲基纖維素增稠劑。
實(shí)施例3處理鋁及鋁合金形成耐腐蝕涂層的酸性水溶液，包括(每升溶液)大約5.0-7.0克的三價(jià)硫酸鉀一鉻化合物(KCr(SO4)2)、大約6-8克的六氟鋯酸鉀以及大約0.5-2.0克的甲基纖維素增稠劑。
在形成三價(jià)鉻涂層之前(由實(shí)施例1)，鋁材料在100-140°F溫度范圍內(nèi)使用堿性磷酸清潔器洗滌大約15分鐘，再在水龍頭下漂洗然后常態(tài)下浸入非鉻酸鹽還原劑內(nèi)約15-20分鐘然后再在水龍頭下漂洗。常態(tài)下潔凈的基質(zhì)浸入酸性的三價(jià)硫酸鉻溶液內(nèi)大約30秒至60分，然后水里頭下漂洗，靜置至干。另一處理工藝中，基質(zhì)在溫度120°F下浸入清潔器(Turco 4215)內(nèi)去油污15分鐘，然后熱水龍頭下漂洗，常態(tài)下再浸入清潔器(Turco Smut Go NC)內(nèi)大約15分鐘，經(jīng)過再一次水漂洗后，常溫下潔凈的基質(zhì)浸入含有有效量的六氟鋯酸鉀的三價(jià)硫酸鉻酸性溶液中，然后漂凈。
使用本發(fā)明的三價(jià)鉻溶液對(duì)基質(zhì)上涂可以通過噴涂、揩涂或浸涂來完成。接觸時(shí)間范圍大約為5-30秒，但在三價(jià)鉻濃度或者溶液溫度相對(duì)較低時(shí)可能需要更長一些的接觸時(shí)間，如5分鐘以上。涂以前，水溶液的溫度一般低于100℃，如在40-75°F范圍內(nèi)。金屬的溫度大約在40-60℃，一般在50℃左右。涂層用水漂洗，干燥然后上環(huán)氧底漆以及/或者油漆。
下述例I到V舉例說明了本發(fā)明的三價(jià)鉻的預(yù)處理溶液以及如表C、D、E及F所示的使用它們對(duì)鋁合金的涂飾。
例(TCPI)I用大約0.6克/升溶液的堿性三價(jià)硫酸鉻以及大約0.8克/升溶液的六氟鋯酸鉀制備三價(jià)鉻的預(yù)處理(TCP)酸性溶液。
例(TCP10)II用大約6克每升溶液的堿性三價(jià)硫酸鉻以及大約8克每升溶液的六氟鋯酸鉀制備三價(jià)鉻的預(yù)處理性(TCP)酸性溶液。
例(TCPIM4)III用大約0.6克/升溶液的堿性三價(jià)硫酸鉻、大約0.8克/升溶液的六氟鋯酸鉀以及大約0.4溶液重量％的纖維素化合物(Methocel F4M)制備三價(jià)鉻的預(yù)處理(TCP)酸性溶液。
例(TCP2M4以及TCP10M4)IV，和V例IV及例V除了0.4溶液重量％的增稠劑為羥甲基纖維素(MethocelF4M)外其他成分分別同酸性溶液TCP1及TCP10。
不同三價(jià)鉻預(yù)處理(TCP)溶液的pH隨時(shí)間變化見表E。
表EpH在10/28 pH pH pH pH組成(混和日期) 在11/4 在11/10 在11/22 在12/14TCP1 3.57 3.933.96 4.01TCP10 3.48 3.793.82 3.81 3.75TCP1m43.55 3.943.97 3.97TCP2M43.41 3.933.95 3.93TCP10M4 3.23 3.783.82 3.79 3.75三價(jià)鉻預(yù)處理涂層的裸腐蝕測(cè)試見表F。
表F組成 1天2天6天14天TCP1 5 4 4 0TCP10 10 10 10 9TCP1M4 7 6 5 3TCP2M4 9 8 7 6TCP10M410 10 10 9已涂過的鋁合金(2024-T3)樣品6℃下置于中性鹽霧(按ASTM-B-117)大約366小時(shí)。腐蝕等級(jí)的評(píng)定基于ASTM-D1654測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，分為0-10個(gè)等級(jí)，其中等級(jí)10為最優(yōu)。
本發(fā)明中的酸性預(yù)處理溶液使用增稠劑的必要性舉例說明見表C與表D。表C中鋁合金片材(coupons)使用例I(TCP-1)中不含增稠劑的溶液處理，表C表明其平均涂層的重量達(dá)24.65毫克/平方英尺。作為對(duì)照，表D中數(shù)據(jù)表明使用增稠劑(Methocel F4M)的溶液(例III-TCP1M4)的涂層重達(dá)28.56毫克/平方英尺。那么比較表C與表D中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)含有增稠劑(Methocel F4M)的溶液(例III-TCP1M4)在鋁合金上的涂層約16％重些。
表C片材編號(hào)(Coupon ID) 鋁合金涂層重量(mg/ft2)6A 6061-T623.046B 6061-T625.952A 2024-T324.962B 2024-T325.95平均涂重24.65表D片材編號(hào)(Coupon ID) 鋁合金涂層重量(mg/ft2)6A 6061-T627.846B 6061-T628.802A 2024-T327.842B 2024-T329.76
平均涂重28.56表G中鋁板編號(hào)7-1直到7-108表明利用水溶性三價(jià)鉻溶液(TCP-10/M2)處理的鋁片(7075-T6)，以使用Milspec油漆在各種鋁基質(zhì)上提供油漆粘結(jié)力的數(shù)據(jù)。油漆粘結(jié)力數(shù)據(jù)使用修訂的測(cè)試方法進(jìn)行(ASTD-3359方法A)。表G中列2-列5列出幾種不同的油漆包括作為自吸頂漆(TT-P-27561)的SPT，作為含鉻酸鹽的高固含量環(huán)氧底漆的23377，作為含鉻酸鹽的水基環(huán)氧底漆的85582，以及作為無鉻酸鹽的水基環(huán)氧底漆的85582N。
表G中列6給出浸沒水中的濕帶式粘結(jié)力測(cè)試1、4及7天數(shù)目，繼以刮擦及帶拉。表G列7給出鋁片使用鉻預(yù)處理溶液的方法，“S”表噴涂，“W”表揩涂，“I”表浸涂。表G中列8指每片鋁(ASTMD-33)的油漆粘結(jié)力等級(jí)，5A為最好，列9給出的是油漆系統(tǒng)的起泡率(blistering)(ASTMD-714)。
表G例7-1至7-108列2-97075-TB 23 4 5 6 7 8 9板 SPT 23377 85582 85582N 測(cè)試 預(yù)處理粘結(jié)測(cè)試起泡7-1 X 1D WTAAccelagold-S4A無7-2 X 4D WTAAccelagold-S5A無7-3 X 7D WTAAccelagold-S5A無7-4 X 1D WTAAccelagold-S5A無7-5 X 4D WTAAccelagold-S5A無7-6 X 7D WTAAccelagold-S5A無7-7 X 1D WTAAccelagold-S5A無7-8 X 4D WTAAccelagold-S5A無7-9 X 7D WTAAccelagold-S5A無7-10 X1D WTAAccelagold-S5A無
7-11X 4D WTAAccelagold-S 5A 無7-12X 7D WTAAccelagold-S 5A 無7-13 X 1D WTAAlodine 1200S-W4A 無7-14 X 4D WTAAlodine 1200S-W4A ～50#8#10隨機(jī)點(diǎn)及邊處起泡7-15 X 7D WTAAlodine 1200S-W4A ～50#6#8一面及邊處起泡7-16 X 1D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-17 X 4D WTAAlodine 1200S-W5A ～15#8#10一角處起泡7-18 X 7D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-19 X 1D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-20 X 4D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-21 X 7D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-22X 1D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-23X 4D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-24X 7D WTAAlodine 1200S-W5A 無7-25 X 1D WTAAlodine 1200S-I4A 無7-26 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A 無7-27 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A 無7-28 X 1D WTAAlodine 1200S-I5A 無7-29 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A 無7-30 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A 無7-31 X 1D WTAAlodine 1200S-I5A 無7-32 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A 無
7-33 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A無7-34 X 1D WTAAlodine 1200S-I5A無7-35 X 4D WTAAlodine 1200S-I5A無7-36 X 7D WTAAlodine 1200S-I5A無7-37X 1D WTATCP10-W4A無7-38X 4D WTATCP10-W5A無7-39X 7D WTATCP10-W4A無7-40 X 1D WTATCP10-W5A無7-41 X 4D WTATCP10-W5A無7-42 X 7D WTATCP10-W5A極少的隨機(jī)#10起泡7-43 X 1D WTATCP10-W5A無7-44 X 4D WTATCP10-W5A無7-45 X 7D WTATCP10-W5A無7-46 X 1D WTATCP10-W5A無7-47 X 4D WTATCP10-W5A無7-48 X 7D WTATCP10-W5A無7-49X 1D WTATCP10-S4A無7-50X 4D WTATCP10-S5A無7-51X 7D WTATCP10-S5A無7-52 X 1D WTATCP10-S5A無7-53 X 4D WTATCP10-S5A無7-54 X 7D WTATCP10-S5A無7-55 X 1D WTATCP10-S5A無7-56 X 4D WTATCP10-S5A無7-57 X 7D WTATCP10-S5A無7-58 X 1D WTATCP10-S5A無7-59 X 4D WTATCP10-S5A無
7-60 X 7D WTATCP10-S 5A無7-61X1D WTATCP10-I 4A無7-62X4D WTATCP10-I 5A無7-63X7D WTATCP10-I 4A無7-64 X 1D WTATCP10-I 5A無7-65 X 4D WTATCP10-I 5A～15#8沿一邊起泡7-66 X 7D WTATCP10-I 5A無7-67X1D WTATCP10-I 5A無7-68X4D WTATCP10-I 5A無7-69X7D WTATCP10-I 5A無7-70 X 1D WTATCP10-I 5A無7-71 X 4D WTATCP10-I 5A無7-72 X 7D WTATCP10-I 5A無7-73X1D WTATCP10M2-W0A無7-74X4D WTATCP10M2-W5A～15#8兩塊小面積內(nèi)起泡7-75 X 7D WTATCP10M2-W5A～50#8#10材質(zhì)邊緣條區(qū)內(nèi)起泡7-76X1D WTATCP10M2-W2A無7-77X4D WTATCP10M2-W4A～10％板面內(nèi)條區(qū)#8#10
泡7-78 X7D WTATCP10M2-W3A ～75％板面內(nèi)條區(qū)#8#10泡7-79 X 1D WTATCP10M2-W5A 無7-80 X 4D WTATCP10M2-W5A 無7-81 X 7D WTATCP10M2-W5A 無7-82 X 1D WTATCP10M2-W5A 無7-83 X 4D WTATCP10M2-W5A 無7-84 X 7D WTATCP10M2-W5A 無7-85X 1D WTATCP10M2-S4A 無7-86X 4D WTATCP10M2-S4A 無7-87X 7D WTATCP10M2-S4A 無7-88 X1D WTATCP10M2-S5A 無7-89 X4D WTATCP10M2-S5A 沿一邊成排(條)#10泡7-90 X7D WTATCP10M2-S5A 無7-91X 1D WTATCP10M2-S5A 無7-92X 4D WTATCP10M2-S5A 無7-93X 7D WTATCP10M2-S5A 無7-94 X 1D WTATCP10M2-S5A 無7-95 X 4D WTATCP10M2-S5A 無7-96 X 7D WTATCP10M2-S5A 無7-97X 1D WTATCP10M2-I5A 無7-98X 4D WTATCP10M2-I4A 無7-99X 7D WTATCP10M2-I5A 無
7-100 X1D WTATCP10M2-I3A 無7-101 X4D WTATCP10M2-I3A 沿材質(zhì)中心及邊緣線#10泡7-102 X7D WTATCP10M2-I3A 無7-103X 1D WTATCP10M2-I5A 無7-104X 4D WTATCP10M2-I5A 無7-105X 7D WTATCP10M2-I5A 無7-106 X 1D WTATCP10M2-I5A 無7-107 X 4D WTATCP10M2-I5A 無7-108 X 7D WTATCP10M2-I5A表H中數(shù)據(jù)給出使用本發(fā)明的三價(jià)鉻涂料(TCP-10M2)預(yù)處理過的鋁材(7075-T6)。
表H例(7-1至7-80)中列1-列4給出幾種油漆包括作為自吸(self-priming)頂漆(TT-P-27561)的SPT，作為含鉻酸鹽的高固含量環(huán)氧底漆的23377，作為含鉻酸鹽的水基環(huán)氧底漆的85582，以及作為無鉻酸鹽的水基環(huán)氧底漆的85582N。列5給出利用本發(fā)明的鉻預(yù)處理劑(列6-Accelagold以及TCP10M2-S)處理過后在中性鹽霧中500與2000小時(shí)的測(cè)試結(jié)果。列7給出腐蝕測(cè)試結(jié)果，其中等級(jí)一表征劃線區(qū)域，等級(jí)二表征未劃區(qū)域，等級(jí)三表征起泡區(qū)域，每級(jí)數(shù)字從1至10，其中數(shù)字10為最優(yōu)或最好。表H中術(shù)語“N.E.C”表示沒有腐蝕證據(jù)而“S.C”表示劃線的表面腐蝕，但是無蝕槽。
表H例7-1至7-807075-TB 12 3 4 5 6 7板 SPT 23377 85582 85582N 測(cè)試 預(yù)處理 結(jié)果7-1 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-2 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-3 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-4 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-5 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-6 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-7 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-8 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-9 X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-10X 500hr SO2Accelagold-S10，10，107-11 X2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-12 X2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-13 X2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-14 X2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-15 X2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-16 X500hr SO2Accelagold-SNA7-17 X500hr SO2Accelagold-SNA7-18 X500hr SO2Accelagold-SNA7-19 X500hr SO2Accelagold-SNA7-20 X500hr SO2Accelagold-SNA7-21X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-22X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-23X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(s.c.)，10，107-24X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，107-25X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S10(n.e.c.)，10，10
7-26X 500hr SO2Accelagold-S NA7-27X 500hr SO2Accelagold-S NA7-28X 500hr SO2Accelagold-S NA7-29X 500hr SO2Accelagold-S NA7-30X 500hr SO2Accelagold-S NA7-31 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-32 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-33 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-34 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-35 X 2000hr中性鹽霧Accelagold-S 10(s.c.)，10，107-36 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-37 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-38 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-39 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-40 X 500hr SO2Accelagold-S NA7-41X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-42X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-43X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-44X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-45X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(50％n.e.c.)，10，107-46X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-47X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-48X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-49X500hr SO2TCP10M2-S4，10，107-50X500hr SO2TCP10M2-S4，10，10
7-51 X2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-52 X2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-53 X2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-54 X2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-55 X2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-56 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-57 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-58 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-59 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-60 X500hr SO2TCP10M2-SNA7-61X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-62X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-63X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(n.e.c.)，10，107-64X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-65X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-66X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-67X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-68X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-69X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-70 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-71 X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-72 X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-73 X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-74 X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-75 X 2000hr中性鹽霧TCP10M2-S10(s.c.)，10，107-76 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-77 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-78 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-79 X 500hr SO2TCP10M2-SNA7-80 X 500hr SO2TCP10M2-SNA
基于本發(fā)明的目的，每升三價(jià)鉻溶液使用約0.0-10克優(yōu)選為約0.5-2.0克的水溶性表面活性劑。水溶性組成內(nèi)加入表面活性劑通過降低表面張力提供更好的潤濕效果以此達(dá)到在基質(zhì)上形成完美覆蓋效果及更均一的涂層。表面活性劑包括至少一種選自非離子型、陰離子及陽離子表面活性劑類的水溶性化合物。水溶性表面活性劑包括單羧基亞氨基吡咯啉(imidoazoline)，烷基硫酸鈉鹽(DUPONOL)、三癸氧基聚亞烷基氧基乙醇、乙氧基化或者丙氧基化烷基苯酚(IGEPAL))、烷基磺酰胺、烷芳基磺酸鹽、棕櫚烷醇酰胺(CENTROL)、辛基苯基聚乙氧基乙醇(TRITON)、山梨糖單棕櫚酸酯(SPAN)、十二烷基苯基聚乙二醇醚(如TERGITROL)、烷基吡咯烷酮、聚烷氧基脂肪酸酯、烷基苯磺酸鹽以及它們的混合物。其它已知水溶性的表面活性劑列于Kirk-Othmer的化工技術(shù)百科全書(第三版)中的由John Wiley & Sons出版社出版發(fā)行的“表面活性劑以及清潔劑體系”中。
當(dāng)大的表面或者基質(zhì)不能進(jìn)行浸涂時(shí)，或者遇到需要噴涂的垂直表面時(shí)，使用增稠劑使水溶性組成在基質(zhì)表面保持足夠的接觸時(shí)間。增稠劑一般采用現(xiàn)存的水溶性或者分散性增稠劑，加入本發(fā)明的三價(jià)鉻溶液中，用量一般為0.0-10克/升溶液優(yōu)選為0.5-2.0克/升溶液。這些添加劑的特例包括纖維素增稠劑如羥丙基纖維素(如Klucel)、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素、甲基纖維素以及一些水溶性無機(jī)增稠劑如膠體硅酸、粘土如斑脫土、面粉、膠體鋁、阿拉伯膠、黃芪膠、瓊脂以及它們的任意組合。
雖然使用了一定數(shù)目的特例對(duì)發(fā)明進(jìn)行了解釋，很明顯在不遠(yuǎn)離本發(fā)明的精神與范圍的前提下可以按照附加權(quán)利要求而作出的其他變化和修改。
權(quán)利要求
1.用于在鋁、鋁合金和涂覆的鋁基質(zhì)上制備抗腐蝕涂層的酸性水溶液，其每升溶液中包括，約3.0g-22g水溶性三價(jià)鉻鹽，約1.5g-11.5g堿金屬六氟鋯酸鹽、0g-10g至少一種水溶性增稠劑和0-10g至少一種水溶性表面活性劑。
2.權(quán)利要求1的酸性水溶液，其中所述堿金屬鋯酸鹽是六氟鋯酸鉀。
3.權(quán)利要求1的酸性水溶液，其中所述堿金屬鋯酸鹽是六氟鋯酸鈉。
4.權(quán)利要求1的酸性水溶液，其中所述水溶性增稠劑是纖維素化合物。
5.權(quán)利要求1的酸性水溶液，其中所述水溶性增稠劑是非離子表面活性劑。
6.權(quán)利要求1的酸性水溶液，其中所述增稠劑含量為每升溶液約0.5-20g，且所述表面活性劑的用量約為每升溶液0.5-20g。
7.權(quán)利要求2的酸性水溶液，其中所述三價(jià)鉻鹽是三價(jià)硫酸鉻。
8.權(quán)利要求7的酸性水溶液，其中所述三價(jià)硫酸鉻含量為每升溶液約3.0-12g，且所述六氟鋯酸鉀的用量約為每升溶液3.0-9g。
9.一種在鋁、鋁合金和鋁基質(zhì)上制備抗腐蝕涂層的方法，包括在室溫下用酸性水溶液處理所述基質(zhì)，所述溶液包括每升水約3.0-22g的水溶性三價(jià)鉻鹽、約1.5-11.5g的堿金屬六氟鋯酸鹽、約0-10g的至少一種水溶性增稠劑和0-10g的至少一種水溶性表面活性劑。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述三價(jià)鉻鹽是三價(jià)硫酸鉻。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述堿金屬鋯酸鹽是六氟鋯酸鉀。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述增稠劑的用量為每升水溶液約0.5-2.0g，并且所述表面活性劑的用量為每升水溶液約0.5-2.0g。
13.權(quán)利要求10的方法，其中所述三價(jià)硫酸鉻的用量為每升水溶液約3.0-12g，且所述堿金屬六氟鋯酸鹽的用量為每升水溶液約3.0-9g。
14.權(quán)利要求10的方法，其中所述堿金屬鋯酸鹽是六氟鋯酸鈉。
15.權(quán)利要求11的方法，其中所述酸性水溶液的pH值為3-4。
全文摘要
本發(fā)明的目的是對(duì)鋁、鋁合金和涂覆的鋁基質(zhì)進(jìn)行防腐保護(hù)和表面處理。鋁基質(zhì)用酸性水溶液處理，所述溶液含少量但有效的至少一種三價(jià)鉻鹽如三價(jià)硫酸鉻、至少一種堿金屬六氟鋯酸鹽如六氟鋯酸鉀并結(jié)合使用少量但有效的至少一種水溶性或可分散的增稠劑如纖維素化合物和至少一種水溶性表面活性劑。本發(fā)明的抗腐蝕鋁基質(zhì)具有改進(jìn)的用于層疊涂層如油漆的粘合力和較低的電阻接觸。
文檔編號(hào)B05D7/14GK1520467SQ01818364
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者C·A·馬佐多夫, M·J·凱恩, J·L·格林, C A 馬佐多夫, 凱恩, 格林 申請(qǐng)人:美國海軍部