Композиция покрытия, премикс, подложка с покрытием, способ получения подложки, способ получения композиции покрытия

Композиция покрытия, премикс, подложка с покрытием, способ получения подложки, способ получения композиции покрытия

Реферат

 

Изобретение относится к диспергируемым в воде не содержащих хром композициям для покрытия с целью обеспечения защиты от коррозии металлической подложки, также к способу получения ее и покрытиям на ее основе. Композиция содержит кремнийорганический связующий агент - силан с эпоксифункциональной группой, металл в форме частиц, по меньшей мере, в количестве около 1,5 вес. % (металлический порошок и/или металлические чешуйки), выбранный из группы, включающей цинк, алюминий, их сплавы, загуститель, например, целлюлозный, модифицированные глины, водную среду и органический растворитель в количестве 1-30 вес. %, представляющий собой высококипящую органическую жидкость, например гликоли, простые эфиры гликолей, диацетоновый спирт. Готовят композицию путем приготовления предварительной смеси (премикс), содержащей, по меньшей мере, некоторые компоненты ее, и последующего перемешивания с другими компонентами композиции. Композицию используют для получения покрытия - получают металлическую подложку с покрытием из этой композиции, нанесенное при этом покрытие термообрабатывают. Подложка с таким покрытием может дополнительно иметь дополнительное верхнее покрытие (электроосаждаемое, автоосаждаемое, закалочное покрытие). Композиция имеет продолжительный срок службы, легко наносится обычными способами, защищает подложку на длительный срок от коррозии, имеет хорошую адгезию. 5 с. и 30 з.п. ф-лы.

Предшествующий уровень техники Известно множество по меньшей мере в сущности не содержащих смол композиций покрытий, в состав которых входит хром, для защиты железных подложек. Особенно интересны те из них, которые содержат порошковый металл. Типичные композиции этого типа, которые были разработаны вначале, могли быть вполне простыми, такими как составы, в основном содержащие хромовую кислоту и порошковый металл в спиртовой среде, как предложено в патенте США 3687738.

Более поздняя разработка, особенно эффективная для получения коррозийно-стойкого покрытия на металлических подложках, представляла собой более сложную композицию, такую как предложена в патенте США 3907608. Композиция состояла из хромовой кислоты или ее эквивалента, порошкового металла, в основном цинка или алюминия, смачивателя и жидкой среды, состоящей из воды и высококипящей органической жидкости. Композиция имела весьма желательные характеристики покрытия, когда включала такой модификатор вязкости, как водорастворимый простой эфир целлюлозы, как предложено в патенте США 3940280.

Покрытие могло бы быть особенно полезным в качестве грунтовки. Таким образом, было предложено использовать такой более сложный состав покрытия, как грунтовка на железных поверхностях. Затем к покрытию был добавлен состав для верхнего силикатного слоя, как предложено в патенте США 4365003. Другим верхним слоем покрытия, который можно использовать, является способная к сварке грунтовка, более предпочтительно грунтовка с высоким содержанием цинка, которая, как правило, может наноситься перед электросваркой подложки, как рассмотрено в вышеупомянутом патенте США 3940280.

Известно, что в тех случаях, когда составы покрытий могли содержать порошковый металл, такой как необработанные алюминиевые чешуйки, эти чешуйки могли вызывать нестабильность составов покрытий на водной основе. В таких составах покрытий на водной основе стандартные алюминиевые чешуйки будут реагировать с входящей в состав водой с выделением газообразного водорода. Одним из подходов для устранения этой проблемы является нанесение покрытия на алюминиевые чешуйки. Одним из таких покрытий является акриловое покрытие, образованное посредством взаимодействия моноэтилен-ненасыщенного силана с акриловыми мономерами, имеющими аминогидроксильную или эпоксильную группы, как предлагается в патенте США 4213886. Однако эти продукты являются особыми составляющими, предназначенными для придания покрытию превосходного внешнего вида, и не нашли широкого распространения.

Другой подход к улучшению состава покрытия состоит в необходимости учета содержания хромовой кислоты. Как обосновывается в патенте США 4266975, эта составляющая может быть частично заменена борной кислотой. Однако некоторая часть хромовой кислоты в составе остается.

Когда составы покрытия предназначены для обеспечения сопротивления коррозии металлических подложек, такие составы представляют собой особый тип, на который ссылаются как на "травильную грунтовку" (праймер), которая обычно содержит в качестве пигмента хромат цинка. Предпринимались попытки получить с этими грунтовками антикоррозионные грунтовки без хрома, уменьшив, таким образом, возможные проблемы, связанные с загрязнениями. Был предложен, как описано в патенте США 4098749, состав покрытия, содержащий смолу поливинилбутираль, органофункциональный силан, соединение бората или полифосфата и фосфорную кислоту. Композиция может содержать металлический порошок в качестве необязательного полимера и обычно фенолоальдегидный полимер. Однако такие составы непригодны для замены вышеописанных комплексных композиций, к которым в качестве составной части к полимеру добавляется распыленный металлический порошок и хромсодержащее соединение.

Как упоминалось выше, коррозионностойкие покрытия могут представлять собой сочетания грунтовок и верхних слоев покрытия. Верхними покрытиями могут быть способные свариваться обогащенные цинком грунтовки на базе растворителя. Для верхних покрытий, таких как грунтовки, обогащенные цинком, предложено, как описано в патенте США 4476260, повышать сопротивление коррозии грунтовки посредством составления ее композиции, в которую входит цинковый пигмент, термопластичная или термореактивная смола, органосилан и, необязательно, тригидрат алюминия с одним или более диспергирующим агентом. Такие композиции, однако, не годятся для замены комплексных композиций грунтовок и были бы полезны в сочетании с такими покрытиями, как обогащенное цинком верхнее покрытие.

Таким образом, было бы желательно создать композицию покрытия, которая найдет широкое распространение для комплексных составов грунтовок. Кроме того, было бы желательно разработать такие композиции, которые могли бы устранить проблемы загрязнения, связанные с составами, в которых содержится шестивалентный хром, а также избежать композиции на основе растворителя.

Краткое описание изобретения В настоящем изобретении предложена диспергируемая в воде композиция покрытия, имеющая весьма желательные характеристики, такие как у коррозионно-стойких покрытий стальных деталей. Кроме сопротивления коррозии наносимый слой обладает необходимой адгезией покрытия по отношению к подложке. Для мелких деталей с резьбой, таких как резьбовые крепежные изделия, покрытие может наноситься целиком на все нерезьбовые части. Помимо того, что композиция является диспергируемой в воде, она не содержит хрома. Таким образом, оборудование для нанесения покрытий может быть легко очищено, а очищающая жидкость может быть легко и экономично утилизирована. Композиция покрытия по настоящему изобретению может быть фактически всегда готова к употреблению, будучи одноупаковочной композицией, наряду с легкостью изготовления, хранения и транспортировки, а также использования. Композиция обладает продолжительной стабильностью при хранении.

По одному из аспектов изобретения предложена не содержащая хрома, диспергируемая в воде композиция покрытия для нанесения на подложку и термообработки на ней, предназначенная для защиты ее от коррозии, при этом композиция вместе с водной средой включает: (A) высококипящую органическую жидкость; (B) порошковый металл; (C) загуститель; (D) силановый связывающий агент, составляющий приблизительно от 3 до 20 вес.% от полного веса композиции; (Е) смачивающий агент (поверхностно-активное вещество).

По другому аспекту назначение изобретения относится к композициям с вышеупомянутыми ингредиентами, причем одно или более из веществ (А), (С) и (Е) являются необязательными. Такие родственные композиции могут включать смеси, которые являются исходными веществами для получения готовой, диспергированной в воде композиции для покрытия. Это могут быть смеси, содержащие заместители, такие как (А), (D) и (Е), либо (А) плюс (В) плюс (D), либо водную среду с борной кислотой в качестве компонента и (D) как составной части с (Е) или без него в качестве заместителя.

Другой аспект изобретения направлен на получение подложки с покрытием, защищенной не содержащим хрома, коррозионно-стойким покрытием в виде нанесенной и термообработанной пленки из описанной здесь композиции. По другому аспекту изобретение направлено на создание способа получения коррозиестойкой подложки с покрытием посредством нанесения на подложку описанного здесь состава покрытия в количестве, равном по меньшей мере 500 миллиграммам на квадратный фут (мг/фут²) (5,38 г/м²) покрытия на подложку, с последующей термообработкой нанесенной на подложку композиции при температуре до около 650^o по Фаренгейту (343,33^oС) в течение по меньшей мере 5 минут.

Далее в еще одном аспекте изобретение направлено на создание способа приготовления диспергированной в воде композиции покрытия посредством сначала смешивания с предварительно приготовленной смесью исходных веществ с высококипящей жидкостью, смачивающим агентом и порошковым металлом, затем подмешивания в смесь силанового смешивающего агента, который может быть в смеси с загустителем "Cellosize". Готовая композиция может быть разбавлена водной средой.

Далее по еще одному аспекту изобретение направлено на приготовление предварительной смеси композиции для покрытия из смачивающего агента, силанового связывающего агента и обычно необязательного компонента - борной кислоты, с жидкой средой из водной среды, либо из органической жидкости, либо с обеими средами - и водной и органической, а затем на выполнение следующей процедуры, включающей подмешивание порошкового металла к этой предварительно приготовленной смеси для получения готовой композиции для покрытия.

Описание предпочтительных вариантов изобретения Описанный здесь состав покрытия, когда он приготовлен в окончательной форме для нанесения на подложку, обычно будет упоминаться здесь, как "состав покрытия" или "готовый состав покрытия". Однако он может также упоминаться как "диспергируемый в воде состав покрытия". При приготовлении состава покрытия жидкая среда, иногда упоминаемая здесь как "водная среда", фактически всегда при использовании будет водой или комбинацией воды и высококипящей органической жидкости. С водой допустимо использовать другие жидкости или комбинации жидкостей, но предпочтительно, чтобы такая другая жидкая среда использовалась только в очень незначительных количествах. Как правило, вода присутствует в композиции в количестве от около 30 до 60 вес.% по отношению к полному весу композиции.

Высококипящая органическая жидкость жидкой среды в составе покрытия должна иметь точку кипения при атмосферном давлении свыше приблизительно 100^oС, при этом предпочтительно она должна быть растворимой в воде. Подходящие органические жидкости содержат углерод, кислород и водород и имеют по меньшей мере один содержащий кислород компонент, которым может быть гидроксильная, либо оксо-, либо группа простого эфира с низким молекулярным весом, т.е. С₁-С₄ эфирная группа, так что для удобства такие жидкости могут упоминаться как "оксогидрокси-жидкости". Поскольку необходима диспергируемость в воде, а предпочтительно растворимость в воде, полимерные углеводороды с высоким молекулярным весом не вполне подходят, а преимущественно подходящие углеводороды содержат приблизительно менее 15 атомов углерода и имеют молекулярный вес не более 400.

Некоторые из углеводородов, которые могут входить в структуру высококипящей органической жидкости, включают три- и тетраэтиленгликоль, ди- и трипропиленгликоль, монометиловый, диметиловый и этиловый простые эфиры этих гликолей, жидкие полипропиленгликоли с низким молекулярным весом, а также диацетоновый спирт, простые эфиры диэтиленгликоля с низким молекулярным весом и смеси вышеперечисленных соединений. Как правило, органическая жидкость должна присутствовать в количестве от около 1 до около 30 вес.% по отношению к полному весу композиции. Присутствие органической жидкости, особенно в количествах приблизительно свыше 10 вес.%, а именно от 15 до 25 вес.%, может повысить сопротивление коррозии покрытия, однако, использование свыше приблизительно 30 вес.% может стать неэкономичным. Для экономии, легкости приготовления композиции и уменьшения в ней количества летучих составляющих предпочтительным является дипропиленгликоль и особенно предпочтительно его содержание в количестве от около 1 до 4 вес.% от полного состава композиции. Должно быть понятно, что органическая жидкость, как правило, входит в композицию как отдельный компонент, причем некоторое количество и вплоть до всей жидкости может вводиться другим способом. Когда металлические частицы имеют форму чешуек, введенных в органическую жидкость, то в окончательном виде порошковый металл может быть в виде пасты. Когда такой металл используется в виде пасты, в нее можно ввести некоторую часть и вплоть до всей органической жидкости, входящей в состав покрытия. Например, паста из чешуек алюминия может содержать 25 вес. % дипропиленгликоля и может отдать один весовой процент такого гликоля во всю композицию покрытия. При введении порошкового алюминия использование пасты из алюминиевых чешуек может оказаться экономичным. Следовательно, можно ожидать, что для экономии те композиции, которые содержат алюминиевые чешуйки, должны включать комбинацию жидкой среды, состоящую из воды и высококипящей органической жидкости.

Имеется в виду, что состав покрытия будет, как правило, содержать закуститель. Должно быть от около 0,05 до около 2,0 вес.% загустителя. Это может быть водорастворимый простой эфир целлюлозы, включающий загустители "Cellosize" (торговая марка). Подходящими загустителями являются простые эфиры гидроксиэтилцеллюлозы, метилцеллюлозы, метилгидроксипропилцеллюлозы, этилгидроксиэтилцеллюлозы, метилэтилцеллюлозы или смеси этих веществ. Хотя необходимо, чтобы простой эфир целлюлозы был водорастворимым, для повышения действия загустителя нет необходимости, чтобы он обладал растворимостью в высококипящей органической жидкости. Менее около 0,05 вес.% загустителя будет недостаточно для придания вязкости композиции, тогда как свыше около 2 вес.% загустителя в составе может привести к повышенной вязкости композиции, что затрудняет работу с ней. Для лучшего загустителя без неконтролируемого повышения вязкости предпочтительно, чтобы вся композиция содержала приблизительно от 0,2 до 1,2 вес.% загустителя. Следует понимать, что хотя предполагается использовать целлюлозный загуститель, и, таким образом, загуститель здесь может упоминаться как целлюлозный загуститель, некоторые из всех загустителей могут представлять собой другие ингредиенты загустителя. Такие другие загущающие агенты включают ксантановую смолу, связующие загустители, такие как уретановые связующие загустители и не содержащие уретана неионные связующие загустители, которые, как правило, представляют собой непрозрачные высококипящие жидкости, например, с температурой кипения выше 100^oС. Другие подходящие загустители включают модифицированные глины, такие как очень выгодная гекторитовая глина и модифицированная органически и активированная смектитовая глина, хотя эта не является предпочтительной. Когда используется загуститель, он обычно является последним ингредиентом, который добавляется в состав.

Порошковым металлом в композиции для покрытия может быть в общем любой металлический пигмент, такой как мелкодисперсный алюминий, марганец, кадмий, никель, нержавеющая сталь, олово, сплавы железа, магний или цинк. Наиболее предпочтительными порошковыми металлами является порошок цинка или чешуйки цинка, либо порошок алюминия или чешуйки алюминия. Порошковый металл может быть смесью любых из упомянутых выше, а также представлять собой их сплавы и смеси интерметаллидов. Чешуйки можно смешивать с распылением металлическим порошком, но, как правило, при минимальном количестве порошка. Как правило, металлические порошки имеют такой размер частиц, чтобы все частицы проходили через сетку размером 100 меш, а основное количество - через сетку размером 325 меш (используемый здесь термин "меш" обозначает размер из комплекта сит по Стандарту США) (число меш соответствует числу ячеек на линейной длине 25,4 мм). Порошки обычно являются сферическими в отличие от листовидной формы чешуек.

Когда в состав входит смесь порошкового цинка с алюминием, то алюминий может присутствовать в самом минимальном количестве, например, не более приблизительно от 2 до 5 вес.% порошкового металла, и при этом еще придавать покрытию блестящий внешний вид. Обычно количество алюминия будет составлять по меньшей мере 10 вес.% порошкового металла. Следовательно, весовое отношение алюминия к цинку в такой композиции составляет часто по меньшей мере около 1: 9. С другой стороны, с целью экономии не следует вводить алюминий в количестве, превышающем 50 вес.% от всего содержания цинка и алюминия, так что весовое отношение алюминия к цинку может достигать 1:1. Содержание порошкового металла в составе покрытия не должно превышать более приблизительно 35 вес.% от полного веса композиции, чтобы обеспечить наилучший внешний вид покрытия, но, как правило, вводят по меньшей мере около 10 вес.% для надежного достижения желаемого блестящего внешнего вида покрытия. Если в состав входит алюминий и особенно если он присутствует без другого порошкового металла, предпочтительно, чтобы его количество составляло от около 1,5 до около 35 вес.% от всего веса композиции. Когда в композиции присутствует порошковый цинк, то его количество, как правило, составит от около 10 до около 35 вес. % от веса всей композиции. Как упоминалось выше, в частности, когда металл используется в виде чешуек в жидкой среде, то металл может содержать некоторые жидкости в малых количествах, например дипропиленгликоль или уайт-спирты, либо даже следы некоторых жидкостей. Порошковые металлы, содержащие жидкость, обычно используются в виде паст, и эти пасты могут использоваться непосредственно с другими составляющими композиции. Однако должно быть понятно, что порошковые металлы можно применять в составе покрытия и в сухом виде.

Кроме порошкового металла другим необходимым ингредиентом в диспергированной в воде композиции покрытия является силан. Используемые здесь слово "силан" или термин "силановый связывающий агент" означают диспергируемый в воде, органофункциональный силан. Органофункциональность может быть представлена виниловой, метакрилокси- и амино-, но предпочтительно эпоксифункциональной группой, с целью увеличения эксплуатационных характеристик, а также стабильности композиции. Агент обычно содержит -Si(ОСН₃)₃-функциональную группу. Используемые, как здесь описано, силаны обычно применяют как подготавливающие поверхность агенты. Неожиданно было обнаружено, что в композициях по настоящему изобретению они служат в качестве связывающих агентов. В связи с этим они часто упоминаются здесь как силановые связывающие агенты. Они могут служить также для стабилизации раствора покрытия по отношению к самопроизвольным, наносящим вред реакциям. Оказалось, что силан связывает и пассивирует порошковый металл, в результате чего возрастает стабильность раствора состава покрытия. Более того, у наносимого покрытия улучшаются адгезия и сопротивление коррозии. Для получения этих характеристик силан следует вводить в количестве приблизительно от 3 до 20 вес.% от всего веса композиции. Менее приблизительно 3 вес.% будет недостаточно для желаемого повышения стабильности состава в растворе, а также адгезии покрытия. С другой стороны, свыше приблизительно 20 вес.% силана окажется неэкономичным. Обычно для повышения стабильности раствора наряду с достижением желаемой экономии силан следует вводить в количестве от около 5 до около 12 вес.% от всего веса композиции. Выгодно, чтобы силан являлся легко диспергируемым в водной среде, и предпочтительно, чтобы он был растворимым в такой среде. Предпочтительным силаном является силан с эпоксифункциональной группой, такой как бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан, 4(триметоксисилил)бутан-1,2эпоксид или гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан.

Как альтернативу непосредственному использованию концентрированного силана можно использовать предварительно приготовленную разбавленную смесь силана, такую как смесь с разбавителем. Полученную содержащую силан предварительно приготовленную смесь, содержащую по меньшей мере 10 вес.% силана, можно смешать с другими ингредиентами состава.

Например, когда приготавливают смесь предшественников из высококипящей жидкости и смачивающего агента, о котором более подробно описано ниже, с последующим введением порошкового металла, силан можно подмешивать прямо в такую смесь предшественников обычно как концентрированную жидкость, содержащую свыше 95 вес. % силана. Такая смесь предшественников, которая обычно готовится посредством умеренного перемешивания, как правило, содержит от около 25 до 40 весовых частей органической жидкости, приблизительно от 4 до 8 весовых частей смачивающего агента и остальное порошковый металл, исходя из 100 весовых частей смеси предшественников. К 100 весовым частям этой смеси можно добавить достаточное количество силанового связывающего агента для получения приблизительно от 3 до 20 вес.% агента на основе веса готовой композиции покрытия. Затем может последовать добавление загустителя с получением обычно от 0,05 до около 2 вес.% загустителя также по отношению к полному весу готовой композиции покрытия. Имеется в виду, что загуститель можно добавлять при добавлении смеси с силаном. После добавления связывающего агента композиция далее может быть разбавлена до содержания приблизительно от 30 до 60 вес.% водной среды по отношению к весу готовой композиции покрытия.

Кроме того, предполагается, что силановый связывающий агент сначала можно смешать с любым из других необходимых компонентов композиции, однако, он в основном всегда будет присутствовать в любой композиции до добавления к этой композиции порошкового металла. Например, его можно смешивать с жидким ингредиентом композиции или, как рассматривается ниже, смешивать как предварительную смесь ингредиентов. Также можно смешивать силан в жидкой форме, такой как разбавитель, с другими ингредиентами композиции, которые имеют либо твердую, либо жидкую форму.

Такие дополнительные ингредиенты для предварительных смесей могут включать, например, смачивающий агент, либо смачивающий агент плюс загуститель, либо смачивающий агент плюс борсодержащее соединение, либо водная среда плюс борсодержащее соединение, которое более подробно будет описано ниже. Такая предварительная смесь может быть приготовлена с жидкостью, которая может содержать или не содержать водную среду и может содержать или не содержать органическую жидкость, например вышеупомянутые высококипящие органические жидкости. Типовые предварительные смеси более подробно будут описаны ниже при рассмотрении упаковки. Предполагается, что предварительно составленные смеси можно смешивать с вышеупомянутой смесью предшественников органической жидкости, смачивающего агента и порошкового металла. В частности, когда вышеупомянутая смесь предшественников и предварительно составленная смесь не содержат загущающего агента, они не содержат смол. На такие не содержащие смол предварительно составленные смеси в дальнейшем здесь могут быть ссылки для удобства как на "предварительные премиксы".

В предпочтительный полный состав покрытия с целью облегчения диспергирования порошкового металла вводится диспергирующий агент, т.е. поверхностно-активное вещество, выполняющее функцию смачивающего агента. Такие подходящие смачивающие агенты включают неионные алкилфенол-полиэтокси аддукты, например. Могут быть использованы также анионные органические сложные эфиры фосфорной кислоты. Количество такого поверхностно-активного вещества составляет, как правило, приблизительно от 0,01 до 3 вес.% по отношению к готовой смеси.

Состав покрытия может также содержать то, что обычно здесь упоминается как "компонент борной кислоты". С терминами "компонент" или "соединение" удобно использовать здесь ортоборную кислоту, именуемую в торговле как "борная кислота", хотя можно также использовать разные продукты, получаемые посредством нагрева и дегидратации ортоборной кислоты, такие как метаборная кислота, тетраборная кислота и окись бора. Кроме того, обычно лишь в минимальных количествах, хотя можно и в больших, можно использовать соли, например, вплоть до 40 вес.% или больше борной кислоты как компонента можно заменить бурой, боратом цинка и т.п. Компонент борной кислоты должен присутствовать в количестве по меньшей мере около 0,1 вес.% для получения заметного увеличения сопротивления коррозии покрытия. Такой компонент может присутствовать в количестве вплоть до 10 вес.% или более в композиции. Для эффективного сопротивления коррозии композиция преимущественно должна содержать от около 0,2 до около 5 вес.% компонента борной кислоты, причем предпочтительно приблизительно от 0,4 до 0,8 вес.% Предполагается, что композиция может содержать модификатор рН, который способен регулировать рН готовой композиции. Обычно композиция должна иметь рН в диапазоне приблизительно от 6 до 7, но может быть и выше 7. Модификатор рН обычно выбирают из оксидов или гидроокисей щелочных металлов, причем предпочтительными щелочными металлами для увеличения сцепления покрытия являются литий и натрий; или его выбирают обычно из металлов, относящихся к группам ПА и ПВ Периодической таблицы элементов, соединения которых растворимы в водных растворах, такие как соединения стронция, кальция, бария, магния, цинка и кадмия. Модификатор рН также может быть другим соединением, например, карбонатом или нитратом вышеперечисленных металлов.

В состав покрытия могут входить дополнительные ингредиенты. Этими дополнительными ингредиентами помимо всего являются фосфаты. Следует понимать, что фосфорсодержащие заместители даже в слаборастворимой или нерастворимой форме могут присутствовать, например, в качестве такого пигмента, как феррофосфор. Дополнительные ингредиенты часто представляют собой неорганические соли, используемые, как правило, в области металлических покрытий для придания определенного сопротивления коррозии или повышения сопротивления коррозии металлических поверхностей. К таким материалам относятся нитрат кальция, двухосновный фосфат аммония, сульфонат кальция, карбонат лития (полезный также как модификатор рН) и т.п., и они чаще всего используются в составе покрытий в целом в количестве приблизительно от 0,1 до 2 вес.%. В количестве свыше приблизительно 2 вес. % такой дополнительный ингредиент может быть использован, когда он выполняет несколько функций, как, например, карбонат лития, используемый как ингибитор коррозии, а также как регулирующий рН агент.

Как упоминалось выше, композиция не должна содержать хрома, что может также упоминаться, как "не содержащая хрома" композиция. При упоминании "не содержащая хрома" это означает, что композиция предпочтительно не содержит шестивалентного хрома, который мог бы попасть при введении хромовой кислоты или солей двухромовой кислоты. Если присутствует любой шестивалентный хром, его количество не должно превышать, преимущественно, следов, например, его содержание не должно превышать 0,1 миллиграмма на квадратный фут покрытия (1,08 мг/м²) для улучшения состояния окружающей среды. Должно быть понятно, что композиция может содержать хром в нерастворимой форме, как, например, металлический хром, вводимый как часть порошкового металла, который может быть в виде сплава или присутствовать как смесь интерметаллидов. Когда композиции упоминаются здесь как не содержащие смол, то таковые предпочтительно полностью являются не содержащими смол, но такое означает исключение всех, даже самые минимальных количеств, например, следов смолы. Под смолой обычно понимаются синтетические, полимерные смолы, которые, как правило, используют в качестве связующих веществ в составах красителей.

Даже с расчетом на стабильность при хранении композиция всегда представляет собой одноупаковочный состав. Однако нужно понимать, что, как упоминалось выше, смесь предшественников, содержащая такие ингредиенты, как порошковый металл, органическую жидкость и смачивающий агент, может готовиться особо. Она может упаковываться отдельно. Другие ингредиенты также могут быть в виде упаковок с предварительно смешанными ингредиентами, например, силановый связывающий агент с одним или обоими - увлажняющим компонентом и борной кислотой, с загустителем или без него, которые все могут находиться в жидкой среде. Такая упаковка может быть и с вышеупомянутой предварительно составленной смесью. Кроме того, она может вмещать и неорганические соли, способные повысить сопротивление коррозии наносимого покрытия. Такая упаковка, когда в ней присутствует смачиватель, а борная кислота может присутствовать или отсутствовать, может содержать такие ингредиенты в следующих весовых процентах, все из расчета на основе 100% полного веса упаковки: от 0 до около 15% загустителя, от около 15 до около 60% силана, от 0 до около 10% (как правило, от около 2 до около 6%) компонента борной кислоты, от 0 до около 5% ингибитора коррозии, от около 10 до около 30% смачивающего агента и остальное, например от около 20 до около 30%, - жидкость, такая как высококипящая органическая жидкость. В упаковке может находиться достаточно воды, добавляемой туда для получения по меньшей мере 50 или более, но чаще вплоть до 30 вес.% водной среды по отношению к весу упаковки, содержащей воду.

Готовый состав покрытия, как весь целиком, так и в отдельных упаковках, может быть приготовлен в концентрированном виде. Например, вышеупомянутый состав упаковки может содержать от 5 до 20 вес.% воды, затем содержимое упаковки может быть смешано с дополнительным количеством воды для получения вплоть до около 60 весовых частей воды в готовом составе покрытия. Типичным концентратом в этом отношении представляет собой упаковка, в которой имеется борная кислота, но без смачивателя. Такая упаковка может содержать приблизительно от 40 до 80% силана, приблизительно от 1 до 4% компонента борной кислоты и остальное - вода. Если в упаковке присутствует смачиватель, его количество обычно составляет по меньшей мере около 2 вес.%, а если присутствует ингибитор коррозии, его количество, как правило, составляет по меньшей мере около 0,5 вес.%, оба по отношению к полному весу упаковки.

Если в составе покрытия должен использоваться порошковый алюминий, а особенно, если должны использоваться и порошковый цинк и порошковый алюминий, то можно применить вышеприведенные расчеты состава упаковок. Наиболее предпочтительно использовать такую комбинацию цинка и алюминия и начинать со смеси, чувствительной к процессу упаковки, приблизительно от 10 до 15 вес.% смачивающего агента, приблизительно от 2 до 5% компонента борной кислоты, приблизительно от 15 до 35% силанового связывающего агента и остальное - водная среда до получения 100 вес.% полного веса смеси. В этой смеси затем можно диспергировать порошковый металл, обычно в виде чешуек, например чешуек цинка. Водная среда может быть добавлена дополнительно, после чего полученная содержащая металл дисперсионная смесь может содержать приблизительно от 25 до 45 вес.% порошкового металла, а также приблизительно от 40 вплоть до около 60 вес.% водной среды, то и другое по отношению ко всему весу полученной дисперсионной смеси.

Как правило, затем отдельно готовиться состав упаковки с дополнительной смесью предшественников для введения порошкового алюминия в готовый состав покрытия. Этот порошковый алюминий обычно должен иметь форму алюминиевых чешуек, однако, должно быть понятно, что в этой смеси предшественников могут присутствовать также вместе с алюминием другие металлы в форме чешуек, например чешуйки цинка. Эта дополнительная упаковка может содержать приблизительно от 20 до 35% (как правило, приблизительно от 25 до 30%) силанового связующего агента, приблизительно от 20 до 35% (как правило, приблизительно от 25 до 30%) высококипящей органической жидкости и приблизительно от 30 до 50% (как правило, приблизительно от 35 до 45%) порошкового алюминия, например алюминия в форме чешуек, с получением в целом 100 вес.% для этой дополнительной упаковки. Затем обычно приблизительно от 5 до 20 вес.% смеси из этой дополнительной упаковки соединяется с приблизительно от около 80 до около 95 вес.% металлосодержащей дисперсии для приготовления готового состава покрытия, как правило, с порошковым цинком и чешуйками алюминия.

Композиция имеет очень высокую стабильность при хранении, даже когда она приготовлена как одноупаковочный состав. Это обеспечивается связывающей способностью силана защищать порошковый металл от разрушающего взаимодействия с другими ингредиентами композиции в процессе длительного хранения. Такая длительная стабильность при хранении оказалась неожиданной с учетом известных проблем взаимодействия порошкового металла в водных диспергированных системах, например газовыделение в водных композициях, содержащих порошковый цинк. Однако даже после многих месяцев хранения в одноупаковочном виде композиции по настоящему изобретению могут быть распакованы, подготовлены к нанесению покрытия посредством быстрого взбалтывания, после чего они готовы к употреблению. Полученные в результате покрытия могут иметь такое же требуемое сопротивление коррозии и часто другие характеристики покрытий сравнительно с покрытиями, полученными из свежеприготовленных композиций.

Было обнаружено, что желательно выдерживать смесь, когда используют предварительно смешиваемый премикс при приготовлении состава, например смеси ингредиентов, включающий силановый связывающий агент, воду, смачиватель и высококипящую органическую жидкость, с компонентом борной кислоты или без него. Выдерживание осуществляют перед подмешиванием порошкового металла. Выдерживание может помочь получению более высоких эксплуатационных характеристик покрытия. Обычно выдерживание смеси должно продолжаться по меньшей мере в течение 1 часа, а предпочтительно в течение по меньшей мере от 2 часов до около 7 дней. Выдерживание в течение менее 1 часа может оказаться недостаточным для достижения желательных характеристик состава, тогда как выдерживание свыше 7 дней может быть неэкономичным. Предпочтительно выдерживать смесь премиксов в течение приблизительно от 1 до 5 дней.

Композиция для покрытия, будь то свежеприготовленная или взятая после хранения, может наноситься с использованием различных методик, таких как методы погружения, включающие процедуры погружения со стеканием и погружения с вращением. Когда детали почти одинаковы, покрытие может наноситься посредством распыления, нанесения кистью или валиком, и включая сочетание вышеупомянутых способов. Предполагается также использовать метод распыления наряду с сочетанием, например, методов распыления с вращением и распылением с нанесением кистью. На изделия, температура которых является повышенной, покрытие может наноситься без продолжительного охлаждения, с использованием такой процедуры, как погружение, погружение с вращением или покрытие распылением.

Защищаемая подложка может быть любой, например керамическая подложка или ей подобные, но более предпочтительна металлическая подложка, такая как цинковая или железная, например стальная подложка, причем важно иметь в виду, что любая такая подложка способна выдержать режимы термообработки, которой подвергается покрытие. С помощью понятия "цинковая" подложка обозначают подложку из цинка или цинкового сплава, либо такой мета