不含铬的转化涂料制造技术

一种不含铬的转化涂层，其如下制备：将无机盐添加到导电聚合物的分散体中，然后将所述分散体暴露于铝或者其它金属的合金。有利地，对于许多在飞行器制造中具有特别意义的铝合金，本发明专利技术涂层的性能可与常规基于Cr的方法的涂层的性能相比。

【技术实现步骤摘要】
不含铬的转化涂料本申请是分案申请，原申请的申请日为2007年7月24日、申请号为200780036741.3、专利技术名称为“不含铬的转化涂料”。
总的来说，本专利技术涉及涂料领域以及对金属的腐蚀控制，更具体地，本专利技术涉及用于飞行器应用的不含铬的转化涂料。
技术介绍
腐蚀定义为材料(通常为金属)与导致该材料及其性质劣化的环境之间的化学或者电化学反应。腐蚀侵袭在金属的表面上开始。腐蚀过程包括两种化学变化。被侵袭或者氧化的金属经历阳极变化，并且腐蚀剂被还原并经历阴极变化。大多数金属腐蚀的趋势产生在飞行器的维护方面(尤其是在其中存在不利的环境或者气候条件的地区中)的主要问题之一。已经证明，含有六价铬化合物的基于铬的防腐体系是广泛用于飞行器金属处理过程中的极为有用且多用途的化学品组。该体系将许多有用且必须的防腐特性赋予其上涂布有该体系的金属基底，并且该体系已经广泛地用于金属在涂布、粘结以及表面精加工之前的预处理。在铝和其合金的情况下，基于铬的防腐体系已经以化学方式包括六价铬(即，CrO3、CrO42-、Cr2O72-)和氢氟酸(HF)的组合。氢氟酸从金属基底(即，铝)的表面除去氧化物膜，并且六价铬与所暴露的金属反应，沉淀出三价氧化铬。使用铝作为实例：Cr2O72-+2Al0+2H+→Cr2O3·H2O+Al2O3氧化铬(例如根据以上反应产生的氧化铬)在防腐应用中十分有用。其在碱性环境中十分稳定，其为憎水的(疏水的)并且可起到水的阻挡涂层的作用。最后，其呈现出“自复原效应”-即存在于该涂层中的残留六价铬可与该涂层的受损区域反应-从而在受损部位产生更多的三价氧化铬并由此使其自身“复原”。因此，基于铬的体系(特别是基于六价铬的体系)已经广泛用于飞行器工业中，这是因为，已证明该体系：在防止腐蚀和作为有机涂料和粘合剂的粘合促进剂方面是高度有效的；由于涂覆/处理工艺对工艺条件的变化呈现出低的敏感性，从而该体系具有显著的适应性(resilient)；对大多数/全部铝合金是极其有效的；和由于技术工人可以仅通过涂层的检查(颜色)而判别基底表面上的铬的量，从而可确保显著的质量控制特性。由于对铬-并且尤其是六价铬-在环境方面的担忧，已经产生了替代基于铬的体系的需要。六价铬盐被归类为危险物质(有毒、致敏和致癌)，因此它们在环境和毒理学上是不合乎需要的。欧洲共同体议会已经公布了要求消除六价铬的指令，例如对电气和电子设备的指令2002/95/EC和对汽车部门的指令2000/53/EC。因此，非常需要“环境友好”且在商业上可接受的对于基于铬的体系的替换物。试图提供不含铬的涂料的现有技术已经取得有限的成功。例如，R.J.Racicot和S.C.Yang在CORROSION97,paper531，pp.531/1-531/7,Houston,Tx.,1997的标题为“CORROSIONPROTECTIONCOMPARISONOFACHROMATECONVERSIONCOATINGTOANOVELCONDUCTIVEPOLYMERCOATINGONALUMINUMALLOYS”的文章中描述了在两种铝合金上的基于聚苯胺的导电聚合物涂层以及铬酸盐转化涂层的耐腐蚀性能并对它们进行了对比。如该作者所公开的，在盐水喷雾以及盐和酸浸渍试验中，对于铝合金AA2024-T3和AA7075-T6，双股(strand)聚苯胺呈现出有限的腐蚀防护。所使用的双股聚苯胺为两种聚合物即聚苯胺和第二聚阴离子的分子复合物。这两种线型聚合物以并排方式非共价结合以形成稳定的分子复合物。如该作者所述，这种双股复合物的优点为：1)聚合物的导电状态是非常稳定的；2)通过适当地选择聚合物掺杂剂，导电聚合物可分散在溶剂中并用作涂层材料；和3)聚合物掺杂剂提供用于功能化的部位以实现对金属表面的良好粘附。I.Paloumpa、A.Yfantis、P.Hoffmann、Y.Burkov、D.Yfantis和D.Schmeiber在SurfaceandCoatingsTechnology,180-181,pp.308-312,2004中标题为MECHANISMSTOINHIBITCORROSIONOFAlALLOYSBYPOLYMERICCONVERSIONCOATINGS的文章中描述了基于聚吡咯的涂层，其可由化学吸附在钛和锌氧化物上的含水聚吡咯(PPY)而形成在铝表面上、并且呈现出先进的耐腐蚀性。在1994年8月30日授权给Doaln的美国专利No.5,342,456中描述了一种涂覆金属表面以避免腐蚀的方法，其中，可通过对含水酸性液体进行原位干燥而在金属-尤其是镀锌钢上形成不含铬的转化涂层。该液体包含：阴离子组分，所述阴离子组分特别是至少4个氟原子和至少一个选自钛、锆、铪、硅和硼的原子以及任选的一个或者多个氧原子；选自钴、镁、锰、锌、镍、锡、锆、铁、铝和铜的另外的阳离子；用以提供0.5～5.0的pH值的足够的游离酸和任选的在原位干燥时形成有机树脂膜的化合物。在1999年7月27日授权给Spellane等人的美国专利No.5,928,795中描述了涂覆有翠绿亚胺碱聚苯胺的防腐铝制品。用作涂料的聚苯胺是公知的翠绿亚胺碱形式并且容易通过如下形成：苯胺在过量盐酸中通过过硫酸铵进行氧化聚合，然后用氢氧化铵处理。在1999年11月9日授权给Runge-Marchese等人的美国专利No.5,980,723描述了复合聚合物金属氧化物的电化学沉积，其为通过使用含有导电聚合物的电解质的电化学技术形成聚合物膜的方法。所描述的所得聚合物膜是导电的并且耐腐蚀和耐磨损。示例性的聚合物膜包括聚氨基苯(聚苯胺)。在2000年11月28日授权给Yoshida的美国专利No.6,153,022中描述了具有不超过6.5的pH值并且含有磷酸离子、缩合磷酸离子、氧化剂和水溶性聚合物的含水液体表面处理组合物。该专利权人在其中报道了如下内容：这种涂料在金属表面上迅速形成具有良好耐腐蚀性且对随后涂布的有机涂料如油漆具有良好粘附性并且与现有技术转化涂层相比不易被机械应力所破坏的转化涂层。在2000年11月21日授权给Yang等人的美国专利No.6,150,032中描述了用于控制腐蚀的电活性聚合物涂料。在该专利中，该专利权人描述了一种防腐聚合物复合物，其含有包括导电聚合物和一股共聚物的多种双股分子复合物。该聚合物复合物的各股沿着所述股的轮廓彼此非共价结合以形成并排、扭型、双股构型。在2001年12月11日授权给Kinlen等人的美国专利No.6,328,874“ANODICALLYFORMEDINTRINSICALLYCONDUCTIVEPOLYMER-ALUMINUMOXIDECOMPOSITEASACOATINGONALUMINUM”描述了通过将铝与水、至少一种多官能的聚合物有机酸、本征导电聚合物(ICP)的单体接触并使ICP单体聚合而在铝上形成涂层并且通过将电位强加在作为阳极的铝表面和阴极之间而形成氧化铝。本征导电聚合物盐和所形成的氧化铝涂层耐腐蚀并且在热水中的浸渍期间对于去掺杂具有耐受性。在2002年7月16日授权给Inbe等人的美国专利No.6,419,731中描述了用于铝的非铬酸盐防锈剂、防锈的方法以及防锈铝制品。该专利权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理金属表面的方法，所述方法由如下步骤组成：预处理所述表面；通过使所述表面与导电聚合物分散体接触而使所述金属表面涂布有转化涂料，所述导电聚合物分散体包括选自钼、镁、锆、钛、钒、铈、铪、硅、铝、硼、钴和锌中的至少一种的无机金属盐，并且所述金属盐浓度为2.0～8.0g/L且pH值为1～6.0，其中所述无机金属盐为锆的盐或包括锆的盐，锆的无机金属盐的浓度用K2ZrF6产生/调节；以及干燥所述表面。

【技术特征摘要】
2006.08.08 EP 06380228.41.一种处理金属表面的方法，所述方法由如下步骤组成：预处理所述金属表面；通过使所述金属表面与导电聚合物分散体接触而使所述金属表面涂布有转化涂料，所述导电聚合物分散体由选自聚苯胺(PANI)、聚亚乙基二氧噻吩(PEDOT)和聚吡咯(PPY)的导电聚合物和选自钼、镁、锆、钛、钒、铈、铪、硅、铝、硼、钴和锌中的至少一种的无机金属盐组成，并且所述金属盐浓度为2.0～20g/L且pH值为1～6.0；以及干燥所述金属表面。2.权利要求1的方法，其中所述涂布步骤通过喷涂或者浸渍而应用于所述金属表面。3.权利要求2的方法，其中所述涂布步骤为浸渍并且在处理浴中进行。4.权利要求1的方法，其中所述干燥步骤在室温下进行。5.权利要求1的方法，其中所述预处理步骤进一步包括如下步骤：使所述金属表面脱脂；清洗所述金属表面；和使所述金属表面脱氧。6.权利要求5的方法，其进一步包括如下步骤：在清洗步骤后漂洗所述金属表面；在脱氧步骤后漂洗所述金属表面；和在涂布步骤后不漂洗所述金属表面。7.权利要求1的方法，其中所述无机金属盐中至少一种为锆盐，锆的至少一种无机金属盐的浓度用K2ZrF6(六氟锆酸钾)产生和pH值用H2ZrF6(氟锆酸)和/或NH4OH(氢氧化铵)调节。8.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科·J·卡诺艾兰佐，尤克索·艾萨吉里埃特谢伯里亚，奥伊哈纳·朱比拉加阿尔科塔，帕特里夏·桑塔科洛马莫佐，尼夫斯·莱佩纳雷伊，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US