[发明专利]金属表面的指示剂涂层

说明书

本发明提供了处理基材的方法和组合物。所述组合物含有腐蚀抑制金属阳离子和共轭化合物。

技术领域

本发明涉及包含腐蚀抑制金属阳离子和共轭化合物的涂料组合物。使用该涂料的方法及用其涂覆的基材也在本发明的范围内。

技术背景

用于航空航天、商业及私营企业中的金属的氧化和劣化是严重且耗费巨大的问题。为了将用于这些应用中的金属的氧化和劣化最小化，可以在金属基材表面施涂一种无机保护层。该无机保护涂层(有时被称为转化涂层)可以是施涂到金属上的唯一涂层，或该涂层可以是后续施涂的涂层的中间涂层。

当涂覆金属基材表面以最小化腐蚀时，制造者所面对的问题之一是表面必须充分地进行涂覆以获得最优性能。尤其是当涂覆大的金属部件时，例如在航空航天应用中，确定所有区域都被充分涂覆是非常困难的。因此期望这样的涂料，所述涂料允许使用者确定涂覆的覆盖范围，以及有助于耐腐蚀性和/或其他的涂覆性能参数。

发明概述

本发明涉及一种组合物，包含：a)腐蚀抑制金属阳离子；和b)共轭化合物。使用这种组合物的方法及由其处理的基材也在本发明的范围之内。

发明详述

本发明涉及包含腐蚀抑制金属阳离子和共轭化合物的组合物。在某些实施方式中，该组合物进一步包含载体，如水性介质，以使得组合物是在载体中的金属阳离子、共轭化合物和/或其它组合物组分的溶液或分散液的形式。这些组合物在本文中有时可称为涂料，因为它们可以用来“涂覆”基材并在该基材上形成层；该层可以是连续的或不连续的。

根据本发明使用的金属阳离子可以是任何有助于耐腐蚀性的金属阳离子。例如，金属阳离子可以是稀土金属元素，如铈、钇、镨、钕或它们组合。其它金属阳离子包括锆、IA族金属阳离子，如锂、钠、钾、铷、铯和钫；或IIA族金属阳离子，如铍、镁、钙、锶、钡和镭；2B族金属阳离子例如锌；IVB族金属阳离子例如钛、和三价铬。本文使用的术语“稀土金属”指的是元素周期表的17种化学元素，其包括15种镧系(该15种元素的原子数为57到71，从镧到镥)，以及钪和钇。在适用的情况下，金属本身也可以使用。在某些实施方式中，稀土金属化合物用作稀土金属的源。本文使用的术语“稀土金属化合物”指的是包含以上限定的是稀土元素中的至少一种元素的化合物。根据本发明的尤其合适的金属阳离子包括铈、钇、镨、锆、锂和锌。

在某些实施方式中，本发明中使用的金属阳离子是金属盐的形式。术语“盐”指的是离子键合的无机化合物和/或一种或多种无机化合物在溶液中的离子化的阴离子和阳离子。合适的盐包括，例如，硝酸盐、盐酸盐、硫酸盐、以及碳酸盐和氢氧化物。例子包括氯化镨、硝酸镨、硫酸镨、氯化铈、硝酸铈(cerium nitrate)、硫酸铈、硝酸亚铈(cerousnitrate)、氯化钇、硝酸钇、硫酸钇、氟化锌、六氟锆酸盐、碳酸锂、氢氧化锂及其组合。

在某些实施方式中，金属阳离子以至少为10ppm金属，例如至少100ppm金属或150ppm金属(以金属元素的量来测量)，并且不多于5000ppm的金属，例如不多于300ppm的金属或不多于250ppm的金属的量存在于所述组合物中。金属阳离子的量可在任意这些引述的值的范围内，包括所引述的值。

本文使用的“共轭化合物”，且如本领域技术人员所理解的，指的是一种具有由单键隔开的两个双键的化合物，例如两个碳-碳键及在其之间的单个碳-碳键。任何共轭化合物都可以根据本发明来使用。某些“指示剂”或“指示剂化合物”(如此命名是由于它们指示，例如，化学物质(例如金属离子)的存在、化合物的pH值等)是共轭化合物。本文使用的“指示剂”，“指示化合物”，及类似的术语指的是一种响应于外部的刺激、参数、或条件(例如金属离子的存在)或根据具体的pH或pH范围而改变颜色的化合物。