本申請是中國專利申請201480023479.9的分案申請。本申請要求2013年3月16日向美國專利商標(biāo)局提交的申請?zhí)枮?1/802,613的美國臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)以及權(quán)益，其中全部內(nèi)容引入本文作為參考。
背景技術(shù)：
用于航天、工業(yè)、以及民間行業(yè)的金屬的氧化以及降解是嚴(yán)重的以及要花很多錢才能解決的問題。為防止或者減少用于這些應(yīng)用的金屬的氧化以及降解，防護(hù)涂層可以涂布于金屬表面。這些防護(hù)涂層可以是僅有的涂布金屬的涂層，或者其它的涂層可以進(jìn)一步涂布以保護(hù)金屬表面。當(dāng)涂布金屬表面防止腐蝕時(shí)廠商面對的一個(gè)問題是為了獲得要求的效能級(jí)別要提供足夠覆蓋率。這是困難的、特別當(dāng)涂布大型的金屬部件、比如在航天應(yīng)用中，確定是否金屬基材已經(jīng)在全部要求區(qū)域中被充分涂布。
防腐涂層是金屬表面處理領(lǐng)域已知的,以及過去的技術(shù)包括鉻基涂料，其對環(huán)境影響不合要求。其它的防腐涂層也是已知的，包括一些無鉻涂料和/或預(yù)處理涂料，其可防止或者減少金屬氧化以及降解以及有助于耐腐蝕性。需要可以提供耐腐蝕性以及有助于防止或者減少氧化以及降解的金屬表面涂料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
按照本發(fā)明所述的實(shí)施方案，涂布金屬基材組合物包含唑類化合物、金屬陽離子、以及含水載體。
按照本發(fā)明所述的其它的實(shí)施方案，涂布基材的組合物包含載體及唑類化合物，該載體包含環(huán)氧載體、尿烷載體、或者氟化尿烷載體。
本發(fā)明還涉及如下實(shí)施方案：
1.涂布金屬基材的組合物，該組合物包含：
唑類化合物；
金屬陽離子；以及
含水載體。
2.實(shí)施方案1的組合物，其中該金屬陽離子包含稀土元素陽離子、堿金屬陽離子、和/或堿土金屬陽離子。
3.實(shí)施方案1的組合物，其中該組合物還包含能夠與金屬陽離子形成鹽的陰離子。
4.實(shí)施方案3的組合物，其中該陰離子包含碳酸根離子、硅酸根離子、硝酸根離子、鹵素離子、磷酸根離子、硫酸根離子、和/或氫氧根離子。
5.實(shí)施方案1的組合物，其中該金屬陽離子包含Ce，Y和/或Li。
6.實(shí)施方案1的組合物，其中該唑類化合物包含具有1個(gè)氮原子的環(huán)狀化合物、具有2個(gè)或更多個(gè)氮原子的環(huán)狀化合物、具有1個(gè)氮原子以及1個(gè)氧原子的環(huán)狀化合物、和/或具有1個(gè)氮原子以及1個(gè)硫原子的環(huán)狀化合物。
7.實(shí)施方案1的組合物，其中該唑類化合物包含吡咯、吡唑、咪唑、三唑、四唑、五唑、噁唑、異噁唑、噻唑和/或異噻唑。
8.實(shí)施方案1的組合物，其中該唑類化合物包含2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑、lH-苯并三唑、lH-1,2,3-三唑、2-氨基-5-巰基-1,3,4-噻二唑、和/或2-氨基-1,3,4-噻二唑。
9.涂布基材的組合物，該組合物包含：
含環(huán)氧基、尿烷、和/或氟化尿烷的粘結(jié)劑；以及唑類化合物。
10.實(shí)施方案9的組合物，其中該唑類化合物包含具有1個(gè)氮原子的環(huán)狀化合物、具有2個(gè)或更多個(gè)氮原子的環(huán)狀化合物、具有1個(gè)氮原子以及1個(gè)氧原子的環(huán)狀化合物、和/或具有1個(gè)氮原子以及1個(gè)硫原子的環(huán)狀化合物。
11.實(shí)施方案9的組合物，其中該唑類化合物包含吡咯、吡唑、咪唑、三唑、四唑、五唑、噁唑、異噁唑、噻唑和/或異噻唑。
12.實(shí)施方案9的組合物，其中該唑類化合物包含2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑、lH-苯并三唑、lH-1,2,3-三唑、2-氨基-5-巰基-1,3,4-噻二唑、和/或2-氨基-1,3,4-噻二唑。
13.一種制品，包含：
基材；以及
在該基材至少一部分之上的實(shí)施方案1的組合物。
14.實(shí)施方案12的制品，其中該基材包含鋁。
15.實(shí)施方案12的制品，還包含在該組合物之上的涂層。
16.制備制品的方法，該方法包括：
向基材的至少一部分涂布實(shí)施方案1的組合物。
17.實(shí)施方案16的方法，還包括在涂布該組合物之前預(yù)處理該基材。
18.實(shí)施方案16的方法，還包含在轉(zhuǎn)化涂層至少一部分之上涂布涂層。
發(fā)明詳述
按照本發(fā)明所述的實(shí)施方案,用于涂布金屬基材的組合物包含含水載體，唑類化合物、以及金屬陽離子緩蝕劑。在一些實(shí)施方案中，例如，金屬陽離子緩蝕劑可以包含稀土陽離子(比如，例如Ce，Y,或者Nd)，和/或第IA族金屬陽離子(比如，例如Li)。在該組合物中，金屬陽離子可以采用金屬鹽的形式提供。例如，在一些實(shí)施方案中，用作陽離子源的金屬鹽可以包含硝酸釔、硝酸鈰、氯化鈰和/或鋰鹽(比如、例如碳酸鋰)。
在一些實(shí)施方案中，在底漆或者面漆配方中，該唑類化合物可以結(jié)合進(jìn)入環(huán)氧化物、尿烷、或者氟化尿烷中，帶有可選的附加緩蝕劑，例如，CaSO4。
如本文所用，下列術(shù)語具有以下意思。
術(shù)語"鹽"，如本文所用，指離子鍵合的無機(jī)化合物和/或溶液中一種或多種無機(jī)化合物的離子化陰離子以及陽離子。
術(shù)語"基材"，如本文所用，指具有表面的材料。就涂布轉(zhuǎn)化涂層(conversion coating)而言，術(shù)語"基材"指金屬基材比如鋁、鐵、銅、鋅、鎳、鎂、和/或這些金屬任一合金，包括而不限于鋼。一些作例證的基材包括鋁以及鋁合金。額外的作例證的基材包括高含銅量鋁基材(即，包括合金的基材，合金包含鋁以及銅二者，其中在該合金里銅的數(shù)量多，例如銅在該合金里的量是3-4％)。
術(shù)語"轉(zhuǎn)化涂覆",在本申請中也稱為"轉(zhuǎn)化處理"或者"預(yù)處理"，指金屬基材處理，其引起金屬表面化學(xué)性質(zhì)改變?yōu)椴煌谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)。術(shù)語"轉(zhuǎn)化處理"以及"轉(zhuǎn)化涂覆"也指涂布或者處理金屬表面，其中金屬基材和具有與在基材內(nèi)所包含金屬不同的元素金屬的水溶液接觸。另外，術(shù)語"轉(zhuǎn)化涂覆"以及"轉(zhuǎn)化處理"指具有金屬元素的水溶液與不同元素的金屬基材接觸，其中該基材表面部分溶于該水溶液，從而導(dǎo)致涂料沉淀在金屬基材上(任選利用外部的驅(qū)動(dòng)力將該涂料沉積在金屬基材上)。
術(shù)語"稀土元素"，如本文所用，指元素周期表IIIB族元素(或者鑭系)或者釔。被稱為稀土元素的元素族包括，例如元素57-71(即，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb以及Lu)以及釔。在一些實(shí)施方案中，然而，如下記載，術(shù)語稀土元素可以指La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu以及Y。在一些實(shí)施方案中，該組合物基本上無鉻。如本文所用，術(shù)語"基本上"作為近似化術(shù)語使用而不作為程度術(shù)語使用。另外，術(shù)語"基本上無鉻"作為近似化術(shù)語使用以表示在該組合物中鉻的數(shù)量可以忽略不計(jì),以至于如果鉻在組合物中真的存在的話，則它是附帶的雜質(zhì)。
術(shù)語"IA族金屬離子"或者"1族金屬離子"如本文所用，指該周期表第一列元素的離子或者多個(gè)離子(H除外)。通過IA族或者1族確定的元素組(除氫外)又名堿金屬，并且包括，例如，Li，Na，K，Rb，Cs,以及Fr。
術(shù)語"IIA族金屬離子"或者"2族金屬離子"如本文所用，指來自周期表第二列元素的離子或者多個(gè)離子。標(biāo)識(shí)為IIA族或2族的元素族或者又名堿土金屬，以及包括，例如，Be，Mg，Ca，Sr，Ba以及Ra。
如本說明書所用，術(shù)語"包含"以及術(shù)語變體,比如"包含"以及"包含"不是要把其它的添加劑、組分、整體成分(integers ingredients)或者步驟排除。
本申請公開的全部數(shù)量是按在25℃以及一個(gè)大氣壓壓力下占該組合物總重量的重量百分?jǐn)?shù)給出，除非另有說明。
按照一些實(shí)施方案，用于涂布金屬基材的組合物包含緩蝕劑以及金屬陽離子，該緩蝕劑包含唑類化合物。該唑類化合物可以包括諸如吡咯之類的具有1個(gè)氮原子的環(huán)狀化合物、諸如吡唑、咪唑、三唑、四唑以及五唑之類的具有兩個(gè)或更多個(gè)氮原子的環(huán)狀化合物、諸如噁唑以及異噁唑之類的具有1個(gè)氮原子以及1個(gè)氧原子的環(huán)狀化合物、以及諸如噻唑以及異噻唑之類的具有1個(gè)氮原子和1個(gè)硫原子的環(huán)狀化合物。適合的唑類化合物的非限制性實(shí)例包括2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑(CAS:l072-71-5)，lH-苯并三唑(CAS:95-14-7)，lH-1,2,3-三唑(CAS:288-36-8)，2-氨基-5-巰基-1,3,4-噻二唑(CAS:2349-67-9),也稱為5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇,以及2-氨基-1,3,4-噻二唑(CAS:4005-51-0)。在一些實(shí)施方案中，例如，該唑類化合物包含2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑。
該唑類化合物在組合物中存在濃度為0.0005g/L組合物至3g/L組合物。例如，在一些實(shí)施方案中，在該組合物中該唑類化合物含量可以為0.004g/L組合物至0.1g/L組合物。
該金屬陽離子可以包含一個(gè)或多個(gè)不同的具有緩蝕特性的金屬陽離子。例如，在一些實(shí)施方案中，該金屬陽離子可以包含稀土元素、比如，舉例來說，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu。在一些實(shí)施方案中，該稀土元素包含La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu和/或Y。例如，在一些實(shí)施方案中，該稀土元素包含Ce，Y，Pr和/或Nd。其它的合適的金屬陽離子包括IA族或者IIA族金屬陽離子(即，堿金屬以及堿土金屬)。例如，在一些實(shí)施方案中，該金屬陽離子可以包含堿金屬、比如，舉例來說，Li，Na，K，Rb，Cs和/或Fr，和/或堿土金屬，比如，舉例來說，Be，Mg，Ca，Sr，Ba和/或Ra。在一些實(shí)施方案中，例如，該金屬陽離子可以包含堿金屬、比如，舉例來說，Li，Na，K，Rb和/或Cs,和/或堿土金屬、比如，舉例來說、Be，Mg，Ca，Sr和/或Ba。在一些實(shí)施方案中，金屬陽離子包含鋰、鈉、鉀、和/或鎂。例如，在一些實(shí)施方案中，金屬陽離子包含Ce，Y，Nd和/或Li。
該金屬陽離子在組合物中的濃度可以為0.05g每升組合物至25g每升組合物。例如，在一些實(shí)施方案中，該金屬陽離子在組合物中的濃度可以為0.05g每升組合物至16g每升組合物。在一些實(shí)施方案中，例如，該金屬陽離子在組合物中的濃度可以為0.1g每升組合物至10g每升組合物。例如，在一些實(shí)施方案中，該金屬陽離子在組合物中的濃度可以為1g每升組合物至5g每升組合物。例如，如果金屬陽離子包括稀土陽離子,則該稀土陽離子存在濃度可以是0.05g每升組合物至25g每升組合物，或者0.1g每升組合物至10g每升組合物。如果該金屬陽離子包括堿金屬或者堿土金屬陽離子,則則該堿金屬或者堿土金屬陽離子存在濃度可以是0.05g每升組合物至16g每升組合物，或者1g每升組合物至5g每升組合物。如以下進(jìn)一步詳述的，在該組合物中，金屬陽離子可以以金屬鹽形式提供，而在這樣情況下，本文列舉數(shù)量反映在該組合物中鹽的數(shù)量。
如上所述，在該溶液中，金屬陽離子可以采用金屬鹽的形式提供(即，在該組合物中金屬鹽作為金屬陽離子來源)，該金屬鹽具有陰離子以及該金屬陽離子作為鹽的陽離子。該鹽的陰離子可以是能夠與稀土元素、堿金屬、和/或堿土金屬形成鹽的任何合適的陰離子。適于與堿金屬、堿土金屬、以及稀土元素形成鹽的陰離子非限制性實(shí)例包括碳酸根、氫氧根、硝酸根、鹵素(例如，Cl-，Br-，I-或者F-)、硫酸根、磷酸根以及硅酸根(例如原硅酸根以及偏硅酸根)。例如，該金屬鹽可以包含Li，Na，K，Rb，Cs，F(xiàn)r，Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Ra，Y，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb和/或Lu的碳酸鹽、氫氧化物、鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽和/或硅酸鹽(例如，原硅酸鹽或者偏硅酸鹽)。舉例來說，在一些實(shí)施方案中，該金屬鹽可以包含Li，Na，K，Rb，Cs，Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb和/或Lu的碳酸鹽、氫氧化物、鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽和/或硅酸鹽(例如，原硅酸鹽或者偏硅酸鹽)。例如，在一些實(shí)施方案中，該金屬鹽可以包含Ce，Y，Nd和/或Li的碳酸鹽、氫氧化物、鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽和/或硅酸鹽(例如，原硅酸鹽或者偏硅酸鹽)。另外,在一些實(shí)施方案中，該組合物可以包括至少兩種金屬鹽，并且該至少兩種金屬鹽可以包含互不相同的陰離子和/或陽離子。例如，至少兩種金屬鹽可以包含不相同的陰離子但是相同陽離子、或者可以包含不同的陽離子但是相同陰離子。
在一些實(shí)施方案中，該組合物可以進(jìn)一步包含氧化劑?？梢允褂萌魏魏线m的氧化劑，其非限制實(shí)例包括，有機(jī)過氧化物、比如過氧化苯甲酰、臭氧以及硝酸鹽。合適氧化劑的一個(gè)非限制實(shí)例是氫過氧化物。在一些實(shí)施方案中，該氧化劑在該組合物中含量可以為0.001重量％至15重量％。例如，在一些實(shí)施方案中該氧化劑可以包含30％過氧化氫溶液，含量為0.001wt％-15wt％，例如0.002wt％-0.006wt％。
在一些實(shí)施方案中，該組合物可以是含水涂料組合物,以及該組合物可以因此進(jìn)一步地包括含水載體，該含水載體可以任選包含一種或多種有機(jī)溶劑。上述溶劑的非限制性適合實(shí)例包括丙二醇、乙二醇、甘油、低分子量醇等。如果使用，則該有機(jī)溶劑在該組合物中的含量可以為30克溶劑每12公升組合物至400克溶劑每12公升組合物,該載體其余是水。例如，在一些實(shí)施方案中，該有機(jī)溶劑在該組合物含量可以為100克溶劑每12公升的組合物至200克溶劑每12公升的組合物,例如107克溶劑每12公升組合物，該載體其余是水。然而,在一些實(shí)施方案中，該含水載體主要是水，例如，去離子水。該含水載體提供的數(shù)量足夠以為該組合物提供如上所述金屬離子以及唑類化合物濃度。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，組合物可以進(jìn)一步包含一種或多種添加劑，該一種或多種添加劑用于提高耐腐蝕性、對金屬基材粘附力、隨后涂層的粘附力、或者提供另外要求的美學(xué)或者功能效果。如果使用添加劑，則在該組合物中含量可以為0.01重量％直到80重量％，基于該組合物總重量。這些可選添加劑可以基于所得到涂層的期望功能和/或它的應(yīng)用或者預(yù)定用途來選擇。合適的添加劑可以包括與該組合物混合以便影響該組合物一種或多種性能的固體或者液體組分。該添加劑可以包括、例如，可以幫助濕潤金屬基材的表面活性劑、和/或可以幫助開發(fā)特定表面性質(zhì)、比如粗糙或者光滑表面的其它添加劑。其它添加劑非限制性的適合實(shí)例包括流動(dòng)調(diào)節(jié)劑、觸變劑比如膨潤土、明膠、纖維素、防氣化劑、脫脂劑、防沫劑、有機(jī)共溶劑、催化劑、染料、氨基酸、脲基化合物、絡(luò)合劑、化合價(jià)穩(wěn)定劑等以及其它通常的助劑。合適的添加劑是配制組合物用于表面涂層領(lǐng)域已知的以及可被用于按照本發(fā)明的實(shí)施方案所述的組合物，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員參考本說明書能理解的。
在一些實(shí)施方案中，該組合物可以另外包含表面活性劑(比如，舉例來說、陰離子、非離子和/或陽離子表面活性劑)，表面活性劑混合物、或者清潔劑-類型水溶液。一些可商購的合適的表面活性劑非限制實(shí)例包括Dynol 604以及Carbowet DC-01(二者均從Air Products&Chemicals，Inc.，Allentown，PA)獲得,以及Triton X-100(獲得自The Dow Chemical Company，Midland，MI)。該表面活性劑、表面活性劑混合物、或者清潔劑-類型水溶液可以在該組合物中含量為0.0003wt％-3wt％，例如，0.000375wt％-1wt％,或者0.02wt％。在一種實(shí)施方案中，可以使用具有表面活性劑、表面活性劑混合物、或者清潔劑-類型水溶液的該組合物以將組合金屬基材清洗步驟以及轉(zhuǎn)化涂覆步驟合為一個(gè)過程。在另一個(gè)實(shí)施方案中，具有表面活性劑、表面活性劑混合物、或者清潔劑類型水溶液的該組合物可以另外包含氧化劑，如本申請先前描述。
該組合物還可包含其它組分以及添加劑，比如，但不限于,碳酸鹽、表面活性劑、螯合劑、增稠劑、尿囊素、聚乙烯吡咯烷酮、鹵化物、和/或增粘劑。例如，在一些實(shí)施方案中，該組合物可以進(jìn)一步包含尿囊素、聚乙烯吡咯烷酮、表面活性劑、諸如EDTA、TEA、檸檬酸、六亞甲基四胺(另一種螯合劑)，硫脲(另一種螯合劑)之類的螯合劑、和/或諸如乙醇、異丙醇等之類的醇和/或其它的添加劑和/或輔助緩蝕劑。
在一些實(shí)施方案中，該組合物也可包含指示劑化合物,因?yàn)樗鼈冎甘咀饔枚妹?例如，存在化學(xué)物質(zhì)，比如金屬離子，組合物pH等。"指示劑"、"指示劑化合物"、以及類似術(shù)語如本文所用指根據(jù)諸如存在金屬離子之類的一些外界刺激、參數(shù)、或者條件、或者響應(yīng)具體的pH或者pH范圍而變色的化合物。
按照本發(fā)明某些實(shí)施方案所使用指示劑化合物可以是本領(lǐng)域已知的指示劑，其指示物質(zhì)、特定pH等的存在。例如，合適的指示劑可以是在形成具有特定金屬離子的金屬離子配合物之后變色的一種。該金屬離子指示劑通常是一種高度共軛有機(jī)化合物。"共軛化合物"如本文所用，以及正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣,指一種化合物具有通過單鍵分隔的兩個(gè)雙鍵，例如兩個(gè)碳-碳雙鍵在它們之間具有單一碳-碳鍵。根據(jù)本發(fā)明所述可以使用任何共軛化合物。
同樣,該指示劑化合物可以是一種pH變化顏色變化的化合物；例如，該化合物在酸性或者中性pH下可以是一種顏色以及在堿性pH中改變顏色，或者反之亦然。上述的指示劑為大家所熟知以及普遍可商購。因此"當(dāng)曝露于堿性pH下就變色"的指示劑當(dāng)處于酸性或者中性pH的條件下具有第一顏色(或者是無色)以及當(dāng)曝露于堿性pH下時(shí)變?yōu)榈诙伾?或者從無色變到有色)。同樣,當(dāng)該pH從堿性/中性變到酸性時(shí)，"當(dāng)曝露于酸性pH下就變色"的指示劑從第一顏色/無色變?yōu)榈诙伾?有色。
上述指示劑化合物的非限制性實(shí)例包括甲基橙、二甲酚橙、鄰苯二酚紫、溴酚藍(lán)、綠色顏料以及紫色顏料、羊毛鉻黑T、天青石藍(lán)、蘇木精、鈣鎂指示劑、沒食子花青、及其組合。按照一些實(shí)施方案所述，該指示劑化合物包含有機(jī)指示劑化合物，其屬于金屬離子指示劑。指示劑化合物非限制性實(shí)例包括在表中1那些。在某些條件下發(fā)光的熒光指示劑也可以根據(jù)本發(fā)明所述使用，盡管在某些實(shí)施方案中特別把利用熒光指示劑排除在外。換言之，在某些實(shí)施方案中，特別把顯示熒光的共軛化合物排除在外。如本文所用，"熒光指示劑"以及類似術(shù)語指剛一對紫外線或者可見光暴露就發(fā)熒光或者以另外方式顯示出顏色的化合物、分子、顏料和/或染料。"發(fā)熒光"被理解為緊接著吸收光或者其它電磁輻射之后發(fā)射光。上述指示劑的實(shí)例，常常稱為"標(biāo)記物",包括吖啶、蒽醌、香豆素、二苯甲烷、聯(lián)苯萘基甲烷、喹啉、1,2-二苯乙烯、三苯甲烷、炭疽菌素和/或包含這些中任一項(xiàng)的任何組成部分和/或衍生物的分子比如玫瑰精、菲啶、噁嗪、熒光酮、花青和/或吖啶。
表1
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該共軛化合物包含鄰苯二酚紫，如表1所示。鄰苯二酚紫(CV)是一種磺酞染料，由兩摩爾焦兒茶酚與一摩爾鄰-磺基苯酸酸酐縮合制得。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CV具有指示劑性能以及當(dāng)結(jié)合進(jìn)具有金屬離子的耐腐蝕組合物時(shí)，其形成配合物，使其用作螯合滴定(chelometric)反應(yīng)物。由于該組合物包含該CV螯合金屬離子,觀察到普藍(lán)色至藍(lán)-紫色。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，二甲酚橙，如表1所示用于本發(fā)明實(shí)施方案的組合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二甲酚橙具有金屬離子指示性能以及當(dāng)結(jié)合進(jìn)具有金屬離子的耐腐蝕組合物時(shí)，其形成配合物，使其用作螯合滴定反應(yīng)物。由于該組合物包含該二甲酚橙螯合金屬離子，二甲酚橙溶液從紅色轉(zhuǎn)變至一般普藍(lán)色。
在該組合物中含量中該指示劑化合物可以為0.01g/1000g溶液至3g/1000g溶液，比如0.05g/1000g溶液至0.3g/1000克溶液。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，該共軛化合物，如果它響應(yīng)某一外界刺激變色,則當(dāng)使用本組合物提供益處，因?yàn)樗梢宰鳛榛囊呀?jīng)用該組合物處理的目測指示。例如，該組合物包含的指示劑當(dāng)暴露于存在于該基材之中的金屬離子時(shí)變色，該組合物剛一與基材之中的金屬離子配合就會(huì)變色；這使得使用者清楚基材已經(jīng)與該組合物接觸。通過在基材上沉積堿性或者酸性層以及使該基材接觸當(dāng)處于堿性或者酸性pH下變色的本發(fā)明組合物可以實(shí)現(xiàn)相似益處。
另外,根據(jù)本發(fā)明所述應(yīng)用某些共軛化合物可以改善該基材提供對于隨后涂布涂層的粘附力。如果該共軛化合物具有羥基官能的話，則這是特別確實(shí)的。因此,本發(fā)明的組合物的一些實(shí)施方案允許隨后涂層沉積在根據(jù)本發(fā)明所述處理基材上而無需底漆。上述涂層可以包括尿烷涂層以及環(huán)氧樹脂涂層。
在一些實(shí)施方案中，該組合物可以包括唑類化合物、稀土鹽以及水。在此組合物中該唑類化合物含量可以為0.0005g每升組合物至3g每1000g組合物、或者0.004g每1000g組合物至0.1g每升組合物。在此組合物中該稀土鹽含量可以為0.05g每1000g組合物至25g每1000g組合物、或者0.1g每1000g組合物至10g每1000g組合物。水可以組成1000g溶液余量(即，所提供水?dāng)?shù)量足夠提供本文所公開的該唑類化合物以及稀土鹽的濃度)。
按照一些實(shí)施方案，該組合物可以包括唑類化合物、釔鹽以及水。在此組合物中該唑類化合物含量可以為0.0005g每升組合物至3g每1000g組合物，或者0.004g每1000g組合物至0.1g每升組合物。在此組合物中該釔鹽含量可以為0.05g每1000g組合物至25g每1000g組合物，或者0.1g每1000g組合物至10g每1000g組合物。水可以組成1000g溶液余量(即，所提供水?dāng)?shù)量足夠提供本文所公開的該唑類化合物以及釔鹽的濃度)。
在一些實(shí)施方案中，該組合物可以包括唑類化合物、鋰鹽以及水。在此組合物中該唑類化合物含量可以為0.0005g每升組合物至3g每1000g組合物、或者0.004g每1000g組合物至0.1g每升組合物。在此組合物中該鋰鹽含量可以為0.05g每1000g組合物至16g每1000g組合物、或者1g每1000g組合物至5g每1000g組合物。水可以組成1000g溶液余量(即，水提供數(shù)量足夠提供本文所公開的該唑類化合物以及稀土鹽的濃度)。
按照一些實(shí)施方案，該組合物可以包含唑類化合物以及一種或多種稀土元素離子。例如，該組合物可以包含含水載體、唑類化合物、以及稀土元素鹽。在一些實(shí)施方案中，例如，該稀土元素鹽包含第一和第二稀土元素鹽,每種鹽包含陰離子以及陽離子,第一種鹽以及第二種鹽的陰離子不同,以及該第一種鹽以及第二種鹽陽離子相同或者不同，其中每種陽離子分別是稀土元素。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)稀土元素鹽(比如鐠、鈰、釹、釤、以及鋱的鹽)包括多陰離子混合物(舉例來說，比如鹵素以及硝酸根)，當(dāng)結(jié)合進(jìn)轉(zhuǎn)化涂料組合物可以影響所得到的稀土元素涂層的沉積參數(shù)，包括，例如所得到的涂層的形態(tài)以及性能。在一些實(shí)施方案中，例如，該組合物可以包含唑類化合物、至少一種稀土元素陽離子(比如鈰或者鈰以及釔二者),硝酸根和鹵素陰離子組合,以及任選氧化劑(舉例來說，比如H2O2)。在一些實(shí)施方案中，該組合物具有中性pH。在一些實(shí)施方案中，例如，該組合物可以包括硝酸釔(YNO3)、硝酸鈰(CeNO3)、氯化鈰(CeCl3)、過氧化氫(H2O2)、唑類化合物、以及含水載體(比如水)。所包括硝酸釔數(shù)量為0.06g/L至0.3g/L,所包括硝酸鈰數(shù)量為0.06g/L至0.3g/L，所包括氯化鈰數(shù)量為0.006g/L至0.03g/L,可以使用一滴(即,0.478g)30％過氧化氫溶液，所包括唑類化合物數(shù)量為0.01g/L至1g/L,以及含水載體(例如水)加入數(shù)量足夠產(chǎn)生一公升溶液和/或提供本文公開的硝酸釔、硝酸鈰、氯化鈰以及唑類化合物濃度。包括以上濃度范圍的硝酸釔、硝酸鈰、氯化鈰以及唑類化合物的組合物可以具有酸性的pH，也就是說pH小于7。
按照本發(fā)明一些其它實(shí)施方案，該組合物可以包含含水載體、唑類化合物、第IA族(或者第1族)金屬陽離子、以及陰離子。在一些實(shí)施方案中，第IA族(或者第1族)金屬離子可以包含鋰、鈉和/或鉀。該陰離子可以包含氫氧根、鹵素、磷酸根、和/或碳酸根陰離子。在一些實(shí)施方案中，例如，該組合物包含含水載體、唑類化合物、鋰離子、以及諸如碳酸根之類的陰離子(即鋰離子可以通過碳酸鋰來源提供)。在一些實(shí)施方案中，該組合物可以進(jìn)一步包括鹵素來源、舉例來說，諸如氟化鋅之類的氟化物來源。例如，在一些實(shí)施方案中，該組合物可以包括碳酸鋰、唑類化合物、以及含水載體(例如水)。所包括碳酸鋰數(shù)量為1.6g/L，所包括唑類化合物數(shù)量為0.01g/L至1g/L,以及含水載體(例如水)所提供數(shù)量可以足夠提供總重量800g的組合物(例如，該含水載體所提供數(shù)量足夠提供最終組合物具有本文公開的碳酸鋰以及唑類化合物濃度)。包括以上濃度范圍的碳酸鋰以及唑類化合物的組合物可以具有堿性pH，也就是說pH為7以上。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，制備金屬基材方法任選地包含金屬基材脫脂。然后該金屬基材可浸漬或者噴射涂布1至10分鐘、例如3分鐘的堿性脫氧劑，例如，含鋰堿性脫氧劑。然后可以任選為該金屬基材提供在環(huán)境溫度下干燥。然而，該基材不需要考慮干燥、以及在一些實(shí)施方案中省略干燥。然后，包含唑類化合物以及諸如稀土離子、堿金屬離子和/或堿土金屬離子之類的抑制腐蝕金屬離子(例如鋰離子)的按照本發(fā)明實(shí)施方案的組合物可以施加于金屬基材。在涂布之前和或之后，可以不清洗該基材就涂布該組合物，但是，如果要求的話，可以進(jìn)行清洗。
按照一些實(shí)施方案，涂布金屬基材方法包含用該本發(fā)明實(shí)施方案的含堿金屬離子組合物(例如基于鋰組合物)涂布金屬基材，任選容許在金屬基材上該含堿金屬離子組合物在室溫下干燥或者部分干燥，并且任選在干燥或者部分干燥(如果實(shí)施)之后清洗該基材。然后可以向金屬基材涂布按照本發(fā)明實(shí)施方案的含唑類組合物，其包含唑類化合物以及稀土元素離子。然而，也可以使用其它提供耐腐蝕性以及能依據(jù)pH變化形成沉淀物的金屬離子、以及金屬離子組合比如，但不限于，Zn以及Zr。在隨后涂面漆或者底漆之前，不需要最終清洗。由于該鋰基涂料組合物是堿性，不需要在先的脫氧和/或脫脂，但是如果要求也可以進(jìn)行。此外，按照本發(fā)明實(shí)施方案組合物不需要在高溫下涂布和/或在高溫下干燥涂布后的基材。此外，不需要為獲得在該基材上耐腐蝕性而最終清洗該基材。
按照本發(fā)明其它實(shí)施方案，基材包含金屬表面，在至少一部分金屬表面上具有如上所述任一項(xiàng)組合物。例如，在一些實(shí)施方案中，該基材包含鋁或者鋁合金表面，在該表面上至少一部分具有該組合物。然后該基材可以涂布底漆和/或面漆，即,按照本發(fā)明實(shí)施方案的組合物可以涂布至金屬基材、任選繼之用底漆、和/或面漆涂布。
按照本發(fā)明實(shí)施方案的包含金屬配位劑以及包含金屬離子緩蝕劑的組合物與常規(guī)的鉻酸鹽基底漆相容，比如銷售產(chǎn)品代碼Deft44GN072的底漆,獲得自PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA。可替換的是,該底漆可以是無鉻酸鹽-底漆，無鉻酸鹽底漆是本領(lǐng)域已知的。其它的合適的無鉻-底漆包括可以通過軍事要求MIL-PRF-85582類別N或MIL-PRF-23377類別N的那些。其它非限制性的底漆適合實(shí)例包括可以從PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA獲得的那些，產(chǎn)品代碼號(hào)Deft 02GN083以及Deft 02GN084。
按照其它實(shí)施方案，在該金屬基材與如上所述組合物接觸之前，金屬基材可以預(yù)處理。如本文所用，術(shù)語"預(yù)處理"指在后續(xù)加工之前，基材表面改性。上述表面改性可以包括各種的操作、包括但不限于清洗(從該表面除去雜質(zhì)和/或污垢)、脫氧化膜、和/或涂覆溶液或者涂料，如本領(lǐng)域已知的那樣。預(yù)處理可以具有一種或多種益處，比如產(chǎn)生更均勻的初始金屬表面，改善隨后涂層對于預(yù)處理基材粘附力，和/或改性初始表面以至促進(jìn)隨后轉(zhuǎn)化涂層的沉積。
按照一些實(shí)施方案，在該金屬基材與如上所述組合物接觸之前，金屬基材可以通過第一溶劑處理該金屬基材而得到。如本文所用，術(shù)語"溶劑處理"指在溶劑中漂洗、擦拭、噴射、或者浸漬該基材，該溶劑輔助除去在金屬表面上的油墨、油類等?？商鎿Q的是，在該金屬基材與組合物接觸之前，可以通過利用常規(guī)的脫脂方法使該金屬基材脫脂而準(zhǔn)備金屬基材。
該金屬基材可以通過溶劑處理金屬基材而預(yù)處理。然后，在涂布該轉(zhuǎn)化涂料組合物之前，可以通過用堿性清洗劑清洗金屬基材而預(yù)處理金屬基材。合適的預(yù)清洗劑的一個(gè)實(shí)例是堿性的(堿性)預(yù)處理清洗劑。然而，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中(例如，當(dāng)鋰基組合物首先涂布在該基材上繼之以涂布唑類基組合物時(shí)),上述在先清洗過程不是必需的(例如，因?yàn)樵撲嚮M合物是堿性)。該預(yù)清洗劑也可包括緩蝕劑，其中一些可以在清洗過程期間與該緩蝕劑一起"播種"該金屬基材表面以使金屬表面腐蝕減到最少，和/或促成隨后的轉(zhuǎn)化涂層。其它合適的、但是非限制性預(yù)清潔劑包括除油劑以及脫氧劑、比如Turco4215-NCLT，獲得自Telford Industries，Kewdale，Western Australia，Arnchern 7/17脫氧劑，獲得自Henkel Technologies，Madison Heights，MI,以及磷酸-基脫氧劑,獲得自PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA。
在一些實(shí)施方案中，通過在該金屬基材之上涂布該組合物之前為該金屬機(jī)械脫氧化膜而預(yù)處理。典型的機(jī)械脫氧化膜器的非限制實(shí)例是使用Scotch-Brite墊、或者類似裝置將該表面均勻打磨。
按照一些實(shí)施方案,在該金屬基材涂布該組合物之前通過溶劑擦拭該金屬而預(yù)處理金屬基材。適合的溶劑的非限制性實(shí)例包括甲基乙基酮(MEK)、甲基丙基酮(MPK)、丙酮等。
用于準(zhǔn)備金屬基材的另外可選的工序包括使用諸如酸洗液或者輕度酸刻蝕、污跡清除劑之類的表面光亮劑以及浸漬在堿性溶液中。
在每一預(yù)處理步驟之間金屬基材可以用自來水、或者蒸餾/去-離子水清洗，以及可以在與該轉(zhuǎn)化涂料組合物接觸之后用蒸餾/去離子水和/或醇充分清洗。然而，如上所述,按照本發(fā)明的一些實(shí)施方案，在涂布該組合物之前，以上公開的一些預(yù)處理工序以及清洗中的一些不是必需的。
一旦金屬基材已經(jīng)適當(dāng)預(yù)處理、如果需要,然后可使該組合物接觸金屬基材至少一部分表面。利用任何常規(guī)方法、比如浸漬浸沒、噴射、或者使用刷、輥等涂抹，使金屬基材可以與該組合物接觸。對于經(jīng)由噴射涂布而言，可以使用用于氣壓噴射的常規(guī)的(自動(dòng)的或者手工的)噴射技術(shù)以及設(shè)備。在其它的實(shí)施方案中，該組合物可以使用電解涂布系統(tǒng)涂布。
在用該組合物接觸金屬基材以后，該金屬基材可以任選風(fēng)干。然而,該基材不需要考慮干燥、以及在一些實(shí)施方案中省略干燥。不要求清洗，但是如果需要,可以進(jìn)行清洗。
按照一些實(shí)施方案,金屬基材可以首先通過機(jī)械磨蝕然后濕-擦拭以除去污漬。在涂布之前，該基材可任選風(fēng)干。緊接著，該組合物可以涂布至金屬基材以及任選提供干燥、例如在沒有高于室溫的加熱中。然而，該基材不需要考慮干燥，以及在一些實(shí)施方案中省略干燥。該基材不需要干燥，以及金屬基材然后可進(jìn)一步涂布底漆和/或面漆以獲得具有修飾涂層的基材。
在一些實(shí)施方案中，金屬基材包含在基材至少一部分之上的本發(fā)明實(shí)施方案的組合物以及在該組合物至少一部分之上的底漆和/或面漆。本發(fā)明實(shí)施方案的該唑類組合物與常規(guī)的鉻酸鹽基底漆兼容?？商鎿Q的是，該底漆可以是無鉻酸鹽-底漆，無鉻酸鹽底漆是本領(lǐng)域已知的。能夠通過軍用要求MIL-PRF-85582類別N或者M(jìn)IL-PRF-23377類別N的底漆也可以與本發(fā)明的實(shí)施方案轉(zhuǎn)化涂料一起使用。按照本發(fā)明實(shí)施方案的包含唑類化合物以及包含金屬離子緩蝕劑的組合物與常規(guī)的鉻酸鹽基底漆相容，比如底漆銷售產(chǎn)品代碼Deft 44GN072，獲得自PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA?？商鎿Q的是，該底漆可以是無鉻酸鹽-底漆，無鉻酸鹽底漆是本領(lǐng)域已知的。其它的合適的無鉻-底漆包括那些可以通過軍用要求的MIL-PRF-85582類別N或者M(jìn)IL-PRF-23377類別N。其它非限制性的底漆適合實(shí)例包括可以從PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA獲得，產(chǎn)品代碼號(hào)為Deft 02GN083以及Deft 02GN084的那些。該面漆可以任何合適的面漆、例如聚氨酯或者氟化聚氨酯面漆，其是本領(lǐng)域已知的。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本申請公開唑類化合物可結(jié)合進(jìn)入環(huán)氧化物、尿烷、和/或氟化尿烷基底漆和/或面漆配方或者組合物中。在特別合適的實(shí)施方案中，該唑類可以包含苯并三唑，其可以加到配方中，數(shù)量按1g苯并三唑加到300g環(huán)氧基體。為了制備包含該唑類的底漆和/或面漆配方，該唑類化合物可以首先溶于溶劑、比如醇(例如異丙醇、或者仲丁醇)，例如，其可以幫助向底漆和/或面漆配方加料。
如果在底漆和/或面漆配方或者組合物中使用，則該唑類化合物在該底漆和/或面漆配方或者組合物中含量為0.05g/1000L組合物至70g/1000L組合物。該底漆和/或面漆組合物可以具有一種或多種腐蝕輔助阻抑劑、比如稀土氧化物、和/或硫酸鹽增充劑(sulfate extenders)。
術(shù)語"面漆"指可以包括有機(jī)或者無機(jī)基聚合物或者聚合物摻混物的粘結(jié)劑、任選顏料、任選溶劑或者溶劑混合物、以及任選固化劑的混合物。面漆一般是單一或者多層涂層系統(tǒng)的涂層，其外表面暴露于大氣或者環(huán)境、以及它的內(nèi)表面接觸另一涂層或者聚合物型基材。本發(fā)明實(shí)施方案所用面漆及包括聚氨酯基面漆。然而，其它面漆和高級(jí)性能面漆可用于本發(fā)明的實(shí)施方案涂層系統(tǒng)，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員參考本說明書能理解的。面漆的一些非限制性適合實(shí)例包括符合MIL-PRF-85285D的那些，比如產(chǎn)品代碼號(hào)Deft 03W127A和Deft03GY292，獲得自PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA。高級(jí)性能面漆一些非限制性適合實(shí)例包括產(chǎn)品代碼號(hào)ELTTM 99GY001和99W009,獲得自PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA。
在可供選擇的實(shí)施方案中，金屬基材包含在基材之上的本發(fā)明實(shí)施方案的組合物以及在該組合物上的含唑類的自打底的面漆(self-priming topcoat)、或者增強(qiáng)自打底的面漆。術(shù)語"自打底的面漆"也稱為"直接至基材"或者"直接至金屬"涂層,指可以是有機(jī)或者無機(jī)基聚合物或者聚合物摻混物的粘結(jié)劑、任選顏料、任選溶劑或者溶劑混合物、以及任選固化劑的混合物。術(shù)語"增強(qiáng)自打底的面漆"，也稱為"增強(qiáng)直接至基材涂層"指完全或者部分包含諸如氟代乙烯-烷基乙烯醚之類的官能化氟化粘結(jié)劑與其它的粘結(jié)劑、任選顏料、任選溶劑或者溶劑混合物、以及任選固化劑的混合物，其中其它的粘結(jié)劑可以包括有機(jī)或者無機(jī)基聚合物或者聚合物摻混物。參考本說明書，用于本發(fā)明實(shí)施方案涂層系統(tǒng)的自啟作用面漆以及增強(qiáng)自打底的面漆為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知。自啟作用面漆非限制性實(shí)例包括與、產(chǎn)品代碼號(hào)Deft 03Wl69和03GY369從PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA獲得TT-P-2756A一致那些。增強(qiáng)自打底的面漆非限制實(shí)例包括ELTTM/ESPT，獲得自PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA。自啟作用面漆另一非限制實(shí)例的產(chǎn)品代碼號(hào)為Deft97GY121從PRC-DeSoto International，Inc.，Sylmar，CA獲得。
含唑類的自打底的面漆以及增強(qiáng)自打底的面漆可以直接涂布至該基材。含唑類的自打底的面漆以及增強(qiáng)自打底的面漆可以任選涂布于有機(jī)的或者無機(jī)的聚合物型涂層、比如底漆和/或面漆。該自打底的面漆以及增強(qiáng)自打底的面漆可以是單一或者多層涂層系統(tǒng)中涂層，其中該涂層外表面的暴露于該大氣或者環(huán)境、以及該涂層的內(nèi)表面可以和該轉(zhuǎn)化涂覆的基材或者可選聚合物涂層或者底漆接觸。
在或者濕潤或者“未全部固化”條件下，包含唑類化合物的底漆、面漆、自打底的面漆、以及增強(qiáng)自打底的面漆可以涂布至該基材，其隨著時(shí)間的過去而干燥或者固化，也就是說，溶劑蒸發(fā)和/或有化學(xué)反應(yīng)。該涂層可以或者自然或者通過加速方式、例如紫外光固化體系干燥或者固化以形成膜或者"固化"涂層。該涂料還可以以半或者全部固化狀態(tài)涂布，比如粘合劑。
盡管本說明書特定的實(shí)施方案已經(jīng)如上所述進(jìn)行了舉例說明,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解本說明書細(xì)節(jié)可以進(jìn)行很多變化而不背離本發(fā)明，如附加權(quán)利要求書及其等同物所限定那樣。例如，盡管本申請實(shí)施方案已經(jīng)公開與"一種"唑類化合物等有關(guān)，但是按照本說明書可以使用這些組分的一種或多種或者其它列舉組分任一項(xiàng)。
盡管本說明書許多的實(shí)施方案已經(jīng)按術(shù)語"包含"或者"包括"公開，實(shí)施方案"基本上由...組成"或者"由...組成"也在該本說明書范圍內(nèi)。例如，盡管本說明書公開組合物包括金屬離子以及唑類化合物，但是基本上組成為或者組成為金屬離子以及唑類化合物的組合物和/或溶液也在本說明書范圍內(nèi)。同樣，盡管所公開緩蝕劑包含或者包括金屬離子以及唑類化合物，但是基本上組成為或者組成為金屬離子以及唑類化合物的緩蝕劑也在本說明書范圍內(nèi)。因此，如上所述，該組合物可以實(shí)質(zhì)上由金屬離子以及該唑類化合物組成。在本上下文中，"組成基本上為"意指在該組合物中任何另外的組分不會(huì)實(shí)質(zhì)上影響涂布該組合物的金屬基材耐腐蝕性。例如，實(shí)質(zhì)上由稀土離子以及化合物組成組合物不含IA族(或者第1族，即堿金屬)以及第IIA族(或者第2族,即,堿土金屬)金屬離子。此外,實(shí)質(zhì)上由堿或者堿土金屬離子以及唑類化合物組成組合物不含稀土元素離子。
如本文所用，除非以另外方式清楚地說明，諸如那些表示數(shù)值、范圍、數(shù)量或者百分比之類的所有數(shù)字都讀作如由措詞"約"開頭一樣，即使術(shù)語未清楚地出現(xiàn)。此外，使用措詞"約"反映的是與測量法、有效數(shù)字、以及互換性有關(guān)偏差邊緣部分，完全如本說明書所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的。本申請列舉任何數(shù)值范圍意指包括包含在其中的全部子區(qū)間。復(fù)數(shù)包含單數(shù)，反之亦然。例如，盡管本說明書公開"一種"唑類化合物，但是可以使用上述唑類化合物的混合物。當(dāng)范圍給定時(shí)，那些范圍的任何邊界點(diǎn)和/或那些范圍之內(nèi)的數(shù)字可以在本說明書范疇內(nèi)組合。術(shù)語"包括"以及類似術(shù)語意指"包括而不是限于"。同樣，如本文所用，術(shù)語"在...之上"、"涂布在...之上"以及"形成在...之上"意指在...之上、涂布在...之上或者形成在...之上，但是未必和該表面接觸。例如，涂層"形成在基材之上"不排除存在相同或者不同組成的其它涂層位于所形成涂層以及該基材之間。
盡管本申請所述數(shù)值范圍以及參數(shù)可以是近似值，但是在具體實(shí)施例中所述數(shù)值是按實(shí)際準(zhǔn)確公開的。然而，任何數(shù)值，固有地包含某些由它們的各自的試驗(yàn)測定中的標(biāo)準(zhǔn)偏差而必然產(chǎn)生的誤差。該措詞"包含"及其變體如本說明書以及權(quán)利要求書所用沒有限制公開內(nèi)容把任何變化或者附加物排除在外。