[发明专利]抑制腐蚀的溶胶-凝胶组合物

说明书

一种施用于金属基材的组合物，其包括溶胶‑凝胶或硅烷以及缓蚀剂。该缓蚀剂包括锂离子和/或唑类化合物。一种涂覆的基材，其包括施用于金属基材的组合物和该组合物上的涂层。一种制造涂覆的基材的方法，其包括将组合物施用于基材，固化该组合物以形成转化涂层，并且将涂料施用于该转化涂层上。

相关申请的交叉引用

本申请要求了2013年03月16日向美国专利和商标局提交的U.S.在先申请系列No.61/802,606的优先权并有益于该在先申请系列，其全部内容通过参考文献并入本发明。

发明背景

金属例如铝和它们的合金在航天、商业和私营工业中具有许多用途。然而，这些金属在水的存在下由于它们低的氧化-还原(氧化还原作用)电势而具有快速腐蚀的倾向，由此显著的限制了由这些金属制备的物品的使用寿命和/活增加了维护成本。这些金属还具有使用尤其附着作为金属表面，当形成物品时，该表面通常非常光滑的问题。

用于航天和汽车、商业以及私营工业的金属氧化和降解是严重的且昂贵的问题。为了防止或使金属的氧化和降解最小化，将耐腐蚀涂料施用于金属表面。一些涂料还通过在金属和涂料顶层之间使用溶胶-凝胶薄膜改进了粘附性。涂料为金属基材提供耐腐蚀性，而提供必要的粘附性则因此是期望的。

发明概述

根据本发明的实施方案，一种施用于金属基材的组合物包括溶胶-凝胶和包括锂离子和/或唑类化合物的缓蚀剂。

在一些实施方案中，例如，一种施用于金属基材的组合物包括缓蚀剂和硅烷，该缓蚀剂包括锂离子和/或唑类化合物。

在其他的实施方案中，一种施用于金属基材的组合物包括涂料组合物，所述涂料组合物包含溶胶-凝胶或硅烷和缓蚀剂，所述缓蚀剂包括锂离子和/或唑类化合物。

发明详述

根据本发明的实施方案，用于涂覆金属表面(本发明也称为金属基材)的耐腐蚀涂料组合物包括含溶胶-凝胶或其他硅烷的涂料组合物，且其包括锂离子和/或唑类化合物。该耐腐蚀涂料组合物可以进一步包括额外的第IA族金属离子。如本发明所述，具有锂离子和/或唑类化合物的溶胶-凝胶基组合物或含硅烷的涂料组合物可以最小化或克服与已知的溶胶-凝胶和硅烷基涂料组合物相关的问题，特别是对于较高强度的Al合金，例如已知具有差的耐腐蚀性的铝2024。此外，根据本发明实施方案的溶胶-凝胶和硅烷基涂料组合物可以获得与后续施用的油漆和底漆之间合适的粘附性。

正如本发明中使用的，以下术语具有以下含义。

正如本发明中使用的，术语“基材”指的是具有表面的材料。与施用转化涂料相关，术语“基材”指的是金属基材，例如铝、铁、铜、锌、镍、镁和/或任何这些金属的合金，包括但不限于钢。一些示例性的基材包括铝和铝合金。其他示例性的基材包括高铜铝基材(即包括含有铝和铜两者的合金的基材，其中合金中铜的含量较高，例如合金中3到4％的铜含量)。

术语“涂布”以及类似术语，当在本发明中用作动词时，其指的是施用组合物的过程，即基材与组合物接触，例如使基材与转化涂料、底漆和/或面漆接触。术语“涂布”可以与术语“施用”、“处理”或“预处理”互换使用，并且还可以用于指代施用或处理的多种形式，例如涂抹、喷雾和浸渍，其中基材通过这种施用手段与组合物接触。基材的全部或一部分可以与其接触。即，本发明的组合物可以至少施用于基材的一部分。

术语“转化涂布”在本发明中还指的是“转化处理”或“预处理”，其指的是对金属基材进行的导致金属表面的化学转化为不同表面化学的处理。术语“转化处理”和“转化涂布”还指的是对金属表面进行的施用或处理，其中金属基材与具有不同元素的金属而不是基材中包含的金属的水溶液接触。此外，术语“转化涂布”和“转化处理”指的是具有金属元素的水溶液与不同元素的金属基材接触，其中基材的表面部分地溶解于水溶液中，这导致涂料在金属基材上沉淀(任选施加外部驱动力以便使涂料在金属基材上沉积)。