金属表面的指示剂涂层的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】金属表面的指示剂涂层
【技术领域】
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 发明概沐
[0005] 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。
[0006] 发明详沐
[0007] 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。
[0008] 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、铯和纺；或ΠΑ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。
[0009] 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、氯化铺、硝酸铺（cerium nitrate)、硫酸铺、硝酸亚铺（cerous nitrate)、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。
[0010] 在某些实施方式中，金属阳离子以至少为IOppm金属，例如至少IOOppm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。
[0011] 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。
[0012] 根据本发明中某些实施方式使用的指示剂组合物可以是任何本领域已知的指示 物质的存在或具体的PH值等的指示剂。例如，合适的指示剂可以是在和特定的金属离子形 成金属络和物后改变颜色的指示剂。金属离子指示剂通常是高度共轭的有机化合物。类似 地，指示剂化合物可以是其中PH值改变后颜色就改变的指示剂；例如，所述化合物在酸性 或中性PH值下可以是一种颜色并且在碱性pH值下改变颜色的指示剂，或反之亦然。此类 的指示剂是熟知的并且广泛地市售。当暴露于碱性PH值时改变颜色的指示剂因此具有当 暴露于酸性或中性pH值时的第一颜色（或无色），并且当暴露于碱性pH值时变成第二颜色 (或从无色变有色）。类似地，当暴露于酸性PH值时改变颜色的指示剂当pH值从碱性/中 性变为酸性时从第一颜色/无色变为第二颜色/有色。
[0013] 这种指示剂组合物的例子包括：甲基橙、二甲酚橙、邻苯二酚紫、溴酚蓝、绿紫 (green and purple)、羊毛络黑T、天青石蓝、苏木紫、1?镁指示剂、掊花青及其组合。根据 一种实施方式，指示剂组合物包含有机指示剂组合物，所述有机指示剂组合物是金属离子 指示剂。示例性的指示剂化合物包括如表I所示的那些。荧光指示剂（其在某些条件下发 光）也可以根据本发明来使用，但是在某些实施方式中荧光指示剂的使用被明确地排除。 即，在某些实施方式中，表现出荧光性的共轭化合物被明确地排除。本文所使用的"荧光指 示剂"等术语指的是能够发出荧光或以另一种方式在暴露于紫外线或可见光线后显示出颜 色的化合物、分子、颜料和/或染料。"发出荧光"可理解为发光，接着吸收光或其它电磁辐 射。这种指示剂的例子通常被称为"标签"，包括吖啶、蒽醌、香豆素、二苯甲烷、二苯萘甲烷、 喹啉、二苯乙稀、三苯甲烧、蒽（anthracine)和/或含有任何这些部分的分子和/或任意这 些的衍生物，如若丹明、菲啶、噁嗪、荧光酮、青色素和/或吖啶类。
[0014] 表 I.
[0015]
【权利要求】
1. 一种组合物，包含： a) 腐蚀抑制金属阳离子；和 b) 共轭化合物。
2. 如权利要求1所述的化合物，其中所述腐蚀抑制金属阳离子包括稀土金属盐。
3. 如权利要求2所述的组合物，其中所述稀土金属盐包括镨盐、铈盐和/或钇盐。
4. 如权利要求1所述的组合物，其中所述腐蚀抑制金属阳离子包括锂盐。
5. 如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物进一步包含唑类化合物。
6. 如权利要求1所述的组合物，其中所述共轭化合物包括指示剂化合物。
7. 如权利要求5所述的组合物，其中所述指示剂化合物当暴露于金属离子时改变颜 色。
8. 如权利要求6所述的组合物，其中所述指示剂化合物当暴露于碱性pH值时改变颜 色。
9. 如权利要求6所述的组合物，其中所述指示剂化合物当暴露于酸性pH值时改变颜 色。
10. 如权利要求6所述的组合物，其中所述共轭化合物包括邻苯二酚紫和/或二甲酚橙 和/或苏木精。
11. 如权利要求1所述的组合物，其中所述共轭化合物不包括荧光指示剂。
12. 如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物另外地包含氧化剂和/或聚乙烯基吡 咯烷酮。
13. 如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物基本不含铬酸盐和/或重金属磷酸 盐。
14. 如权利要求1所述的组合物，其中所述组合物完全不合铬酸盐和/或重金属磷酸 盐。
15. 处理基材的方法，包括： a)将权利要求1所述的组合物施涂到基材的至少一部分上。
16. 如权利要求15所述的方法，其中所述方法进一步包括在施涂权利要求1所述的组 合物之前对基材进行处理。
17. 如权利要求15所述的方法，其中在施涂权利要求1所述的组合物之前对基材进行 处理包括使基材的至少部分表面呈碱性。
18. 如权利要求15所述的方法，其中在施涂权利要求1所述的组合物之前对基材进行 处理包括使基材的至少部分表面呈酸性。
19. 如权利要求15所述的方法，其中在施涂权利要求1所述的组合物之前对基材进行 处理包括在基材上施涂转化涂层。
20. 如权利要求14所述的方法，其中所述基材包括金属。
21. 如权利要求14所述的方法，其中所述基材是非金属的。
22. 基材，所述基材是根据权利要求15所述的方法处理的。
23. 基材，包含： a) 由权利要求1所述的组合物沉积的层； b) 在其至少一部分上沉积的涂覆层。
24. 如权利要求23所述的基材，其中部分b的涂覆层包含环氧化物。
25. 如权利要求24所述的基材，其中部分b的涂覆层包含聚氨酯。
【文档编号】C23C22/83GK104487610SQ201380030202
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年6月10日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】E·L·莫里斯 申请人:Prc-迪索托国际公司