经处理颗粒及基底制造技术

本发明专利技术涉及一种在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒。本发明专利技术进一步涉及一种经涂覆基底，其包括：(a)表面，已经与在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒接触，使得所述基底的至少某一部分用转化涂层处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经处理颗粒及基底本专利技术是在政府支持下，根据政府合同第W9132T-17-C-0021号进行的。美国政府对本专利技术拥有一定的权利。
本专利技术涉及具有化学转化涂层的颗粒、用此类颗粒处理的基底和具有转化涂层的基底。
技术介绍
室外结构，诸如风力涡轮机、桥梁、塔、罐、管和车队车辆诸如轨道车、公共汽车和卡车，经常暴露于自然环境中，并且必须设计成能够承受极端温度、风切变、降水和其他环境危害，而不会造成重大损坏，也不需要经常维护，这可能是耗时和昂贵的。同样，海洋结构，诸如船体及近海石油钻塔和风力涡轮机也暴露于海水以及极端天气和其他环境条件，使其容易受到腐蚀。化学品存储、运输或处理罐或管，诸如燃料罐和管内衬，也容易受到内部携带的腐蚀性化学品的腐蚀和/或涂层侵蚀。不断寻求更有效的处理和涂层系统来满足这些工业结构的规格要求。
技术实现思路
本专利技术涉及一种在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒。本专利技术进一步涉及一种基底，其包括表面，该表面已经与在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒接触，使得所述基底的至少一部分用转化涂层处理。本专利技术进一步涉及一种基底，其包括沉积在其至少一部分上的转化涂层，其中所述转化涂层基本上不含、本质上不含或完全不含氟，如通过x射线荧光(“XRF”)确定的。本专利技术进一步涉及一种基底，其包括沉积在其至少一部分上的转化涂层，其中所述转化涂层形成连续层、半连续层或半连续沉积物，并且其中所述转化涂层具有通过电化学阻抗谱确定的1.3×108至6.9×109Ω-cm(欧姆×面积/涂覆层厚度)的每涂覆层厚度阻隔性。本专利技术进一步涉及一种基底，其包括沉积在其至少一部分上的转化涂层，其中所述转化涂层具有破碎的结晶形态。包括此类基底的制品如同其制作方法一样也在本专利技术的范围内。附图说明图1是通过浸泡在ZIRCOBOND1.5中预处理的铝7075包层面板的SEM-EDX分析。图2是通过使用经ZIRCOBONDII预处理钢砂进行喷射而预处理的铝7075包层面板的SEM-EDX分析。具体实施方式本专利技术涉及在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒。“化学转化涂层”是经由与表面反应的化学工艺在表面上形成的结晶、非晶或半结晶层。换句话说，本专利技术涉及一种具有结晶、非晶或半结晶无机层的颗粒，所述无机层经由化学工艺在颗粒表面的至少一部分上发现，由此所述层被化学附着到颗粒表面。合适的颗粒包含但不限于金属、塑料、玻璃、生物基、聚合和/或碳基颗粒，其具体实例可包含由二氧化硅、沙子、氧化铝、氧化锆、锆酸盐、钛酸钡、钛酸钙、钛酸钠、氧化钛、玻璃、生物相容玻璃、金刚石、石榴石、煤渣、碳化硅、碳化硼、氮化硼、磷酸钙、碳酸钙、金属粉末、碳纤维复合材料、聚合物复合材料、钛、不锈钢、硬化钢、碳钢铬合金、镀锌钢、硅酸铁、表土角砾岩黑美人、星爆、石榴石、塑料或其任意组合制成的丸或砂砾。可排除使用玻璃颗粒。根据本专利技术，可以使用任何粒径，并且可以根据使用者的需要进行选择。例如，颗粒可以具有由SAE尺寸号、美国筛目尺寸和/或美国标准筛尺寸测量的平均粒径。使用美国筛目尺寸和/或美国标准筛尺寸，粒径可在0.050mm至3mm的范围内。颗粒在本文中可称为“砂砾”或“丸”。对颗粒进行处理，以便在颗粒表面的至少一部分上形成化学转化涂层。根据本专利技术，颗粒表面的至少一部分用转化涂层进行化学修饰；转化涂层化学附着到颗粒。化学附着可以例如通过共价键、离子键和/或氢键发生。由于转化涂层化学附着到颗粒表面的至少一部分，因此将理解，根据本专利技术的颗粒不同于其中金属、腐蚀抑制剂或其他材料机械或物理附着到颗粒表面的颗粒。机械或物理附着的实例包含将材料“胶粘”到颗粒，诸如用树脂、粘结剂或涂层，使用静电引力使材料和颗粒结合，等等。化学转化涂层可以通过自发的化学反应化学附着到颗粒，本领域技术人员将所述自发的化学反应理解为是指在给定的一组条件下发生的反应，而无需干预；如果反应的吉布斯自由能为负，则反应是自发的。根据本专利技术的颗粒可以例如通过以与用自发沉积的转化涂层预处理金属零件类似的方式处理颗粒来制成。例如，颗粒可以暴露于包括锌诸如磷酸锌、铁诸如磷酸铁、锆、钛、铬、铬酸盐、氟化物、镁、钼、铈、锶、钙和/或类金属诸如硅的溶液中。在暴露足够长的时间后，转化涂层化学修饰颗粒表面的至少一部分(应当理解，更长的暴露时间可以导致转化涂层的化学组合物更高浓度)。可以使用两种或更多种转化涂层来处理颗粒表面。可以具体排除使用脂肪酸处理颗粒。颗粒可以任选地冲洗，诸如用DI水，然后干燥，诸如在烘箱或其他强制空气干燥器中。根据化学转化涂层，可以使用活化剂来帮助转化涂层的形成。冲洗调节剂，诸如钛溶液、Jernstedt盐或磷酸锌分散体(可从PPGIndustries,Inc.购得，作为VERSABONDRC)可用于在用化学转化涂层修饰表面之前冲洗颗粒。例如，如果化学转化涂层是磷酸锌，则可以溶解磷酸锌晶体的活化剂，诸如Jernstedt盐，以制成水混合物。转化涂层也可以使用电流化学附着到颗粒。在这种方法中，相对的电极包含在含有颗粒和化学组合物的浴中，以产生转化涂层。使电流通过浴会导致颗粒表面被转化涂层化学修饰。有机或无机材料可以沉积在颗粒上。然后可以如上所述干燥颗粒。镁可以以这种方式有效地化学附着到颗粒。将理解，某些转化涂层将具有钝化性，而其他的可能不会。本文所用的“钝化”意指抑制进一步腐蚀的非反应性表面膜。钝化膜可以是例如形成在材料表面上的金属氧化物。等离子体沉积以及化学气相沉积也可用于对颗粒表面进行化学修饰。在等离子体增强化学气相沉积中，通过两个电极之间的DC放电生成等离子体，所述电极之间的空间充满反应气体。当使用高密度等离子体时，离子密度可以足够高以至于发生化学转化涂层的显著溅镀；此溅镀可用于帮助平坦化转化涂层并填充颗粒表面中的沟槽或孔。根据本专利技术，也可以使用颗粒混合物。例如，可以使用任何上述经处理颗粒的混合物。此外，一种或多种经处理颗粒的混合物可以与一种或多种未经处理颗粒结合使用。本专利技术进一步涉及一种基底，其包括表面，该表面已经与在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒接触，使得所述基底的至少一部分用转化涂层处理。在处理之后，基底表面可以具有例如1纳米至5微米，诸如1至100纳米或1至50纳米的涂覆层厚度。经处理基底可以进一步包括在经处理表面的至少一部分上的一个或多个成膜层。适用于本专利技术的基底包含刚性金属基底，诸如黑色金属、铝、铝合金、铜、黄铜以及其他金属和合金基底。用于本专利技术的实际使用中的黑色金属基底可包含铁、钢及其合金。有用的钢材料的非限制性实例包含热轧和冷轧钢、镀锌(锌涂覆)钢、电镀锌钢、不锈钢、酸洗钢及其组合。可以排除使用钛作为基底。异型金属诸如异型钢也是合适的。“异型”意指基底表面已经被物理修饰，诸如通过机械或化学蚀刻、磨削，诸如通过砂磨或喷射、雕刻、刷洗、锤击、冲压或冲孔，以影响金属表面的形貌。也可使用黑色金属和有色金属的组合材料或复合材料。为了清楚起见，本上下文所用的“异型”是指在与本文所述的颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒，在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181204 US 62/775,0491.一种颗粒，在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层。


2.根据权利要求1所述的颗粒，其中所述化学转化涂层包括磷酸盐，诸如磷酸锌。


3.根据任一前述权利要求所述的颗粒，其中所述化学转化涂层包括氧化物，诸如氧化锆。


4.根据任一前述权利要求所述的颗粒，其中所述化学转化涂层使用电流化学附着到所述颗粒。


5.一种基底，包括：
(a)表面，已经与在颗粒表面的至少一部分上具有化学转化涂层的颗粒接触，使得所述基底的至少某一部分用所述转化涂层处理。


6.根据权利要求5所述的基底，其中所述基底上的所述转化涂层形成连续层或半连续层，所述层的至少一部分具有由TEM确定的1至50纳米的厚度。


7.一种基底，包括沉积在其至少一部分上的转化涂层，其中所述转化涂层形成连续层或半连续层，并且其中所述层基本上不含氟、本质上不含氟或完全不含氟，如由XRF所确定的。


8.一种基底，包括沉积在其至少一部分上的转化涂层，其中所述转化涂层形成连续层、半连续层或半连续沉积物，并且其中所述转化涂层具有通过电化学阻抗谱确定的1.3×108至6.9×109Ω-cm(欧姆×面积/涂覆层厚度)的每厚度阻隔性。


9.一种基底，包括沉积在其至少一部分上的转化涂层，其中所述转化涂层具有破碎的结晶形态。

【专利技术属性】
技术研发人员：J·黑格尔，N·L·雷克斯，M·W·麦克米伦，K·范德尔柯尔克，A·穆巴罗克，D·康诺尔，M·J·希勒，M·L·利姆，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US