Высокотемпературное конверсионное покрытие на подложках из стали и железа

Высокотемпературное конверсионное покрытие на подложках из стали и железа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США №61/773393, поданной 6 марта 2013 года, озаглавленной "High Temperature Conversion Coating on Steel and Iron Substrates", включаемой в настоящий документ в качестве ссылки во всей своей полноте. Уровень техники

Значительные затраты при горячей обработке железа и стали составляют потери, связанные с непрерывным окислением поверхностей в способах формования или прокатки. На многих стадиях, при этих операциях, оксид железа (называемый также окалиной), сбивают намеренно, либо с помощью механических средств либо посредством воды высокого давления, для предотвращения дефектов "вдавленной окалины", либо "закатанной окалины". Потери готового продукта происходят не только при удалении окалины, но при условиях хранения. Во многих случаях, пластины, рулоны, трубные изделия, продукты большой длины и формованные продукты хранятся в незащищенной окружающей среде. Низкотемпературные оксиды железо (ржавчина) образуются, когда эти продукты остаются в окружающей среде, приводя к дополнительным потерям.

Один из способов уменьшения окалины и ржавчины на подложке, такой как железосодержащая подложка, заключается в формировании конверсионного покрытия, такого как покрытие на основе фосфата железа, на поверхности подложки. Низкотемпературные конверсионные покрытия часто формируют при 60°С посредством взаимодействия 5% раствора композиции конверсионного покрытия с образованием 25 мг/кв. фут (8 мг/кв. м) (после 30 секунд в ванне) фосфата железа, который защищает подложку от образования оксида железа и обеспечивает смазываемую поверхность для последующих операций и/или облегчает адгезию краски на поверхности. Такие наносимые при низкой температуре покрытия, как правило, должны формироваться с использованием системы емкости для погружения или распыления, включающей продолжительное прохождение зон распыления для образования эффективной величины покрытия.

Имеется необходимость в способах и композициях для эффективного формирования конверсионных покрытий на железосодержащих поверхностях при высоких температурах и высоких скоростях конверсии без необходимости в погружении.

Сущность изобретения

Соответственно, настоящее изобретение предлагает способы и композиции для формирования высокотемпературных конверсионных покрытий на железосодержащих подложках.

В одном из аспектов, настоящее изобретение предлагает способ формирования конверсионного покрытия на железосодержащей подложке, способ включает приведение в контакт поверхности железосодержащей подложки с жидкой композицией, содержащей соединение фосфора, где поверхность железосодержащей подложки находится при температуре по меньшей мере 400°F. В других вариантах осуществления, поверхность железосодержащей подложки находится при температуре по меньшей мере 1100°F. В других вариантах осуществления, поверхность железосодержащей подложки находится при температуре в пределах примерно от 400°F примерно до 1500°F. В других вариантах осуществления, поверхность железосодержащей подложки находится при температуре в пределах примерно от 600°F примерно до 1200°F.

В другом аспекте, и в соответствии с аспектами, указанными выше, настоящее изобретение включает способ, в котором конверсионное покрытие формируется меньше чем за 20 миллисекунд при приведении в контакт подложки с жидкой композицией, содержащей соединение фосфора.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, жидкая композиция, используемая для формирования конверсионного покрытия, содержит примерно 4,0-95,0% фосфорной кислоты.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, жидкая композиция дополнительно содержит примерно 0,0-10,0% натриевой соли сложного эфира фосфорной кислоты.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, жидкая композиция дополнительно содержит примерно 0,0-10,0% калиевой соли сложного эфира фосфорной кислоты.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, жидкая композиция дополнительно содержит одно или несколько из следующих соединений, в любом сочетании: (i) воду, 5,0-96,0%; (ii) гидроксид натрия, гидроксид калия или гидроксид аммония, 0,0-1,0%; (iii) хлорат натрия или фторид натрия, 0,01-5,0%; (iv) сульфонат натрия, сульфонат калия или сульфонат аммония, 0,01-5,0%; (v) простой аминовый эфир полигликоля или додецилсульфат аммония, натрия или калия, 0,0-1,0%; (vi) простой эфир полигликоля или простой монододециловый эфир пентаэтиленгликоля, 0,0-1,0%.

В других вариантах варианты осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, жидкая композиция дополнительно содержит ускоритель, анионное поверхностно-активное вещество, неионное поверхностно-активное вещество или их сочетание.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, жидкая композиция дополнительно содержит растворенные катионы двухвалентного марганца.

В другом аспекте и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, контакт между жидкой композицией и поверхностью железосодержащей подложки осуществляется посредством нанесения распылением жидкой композиции на поверхность указанной железосодержащей подложки.

В другом варианте осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, конверсионное покрытие формируется при удельной массе покрытия в пределах примерно между 50 и примерно 100 мг/кв. фут.

В другом аспекте, настоящее изобретение включает способ формирования конверсионного покрытия на железосодержащей подложке посредством приведения в контакт поверхности указанной железосодержащей подложки с жидкой композицией, содержащей соединение фосфора, где жидкая композиция наносится при температуре по меньшей мере 400°F или по меньшей мере 1100°F.

В другом аспекте, настоящее изобретение предлагает способ формирования конверсионного покрытия на подложке посредством приведения в контакт поверхности подложки с жидкой композицией, содержащей соединение фосфора, где поверхность подложки находится при температуре по меньшей мере 400°F.

Краткое описание нескольких видов чертежей

Изложенная выше сущность изобретения, а также следующее далее подробное описание определенных вариантов осуществления настоящего изобретения будут поняты лучше, если их рассматривать в сочетании со следующими далее иллюстративными вариантами осуществления и прилагаемыми чертежами.

Фиг. 1 представляет собой фотографию образцов стальных панелей, погруженных в растворы конверсионного покрытия.

Фиг. 2 показывает результаты EDS (энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии) для погруженных образцов стальных панелей.

Фиг. 3 показывает изображения SEM (сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа) образцов стальных панелей, погруженных в 100% раствор конверсионного покрытия.

Фиг. 4 показывает изображения SEM образцов стальных панелей, погруженных в 25% раствор конверсионного покрытия.

Фиг. 5 показывает изображения SEM образцов стальных панелей, погруженных в 5% раствор конверсионного покрытия.

Подробное описание изобретения

Отметим, что, как используется в настоящем документе и в прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа включают ссылки на множественное число, если только контекст не диктует четко иного. Так, например, ссылка на "полимеразу" относится к одному агенту или смесям таких агентов, а ссылка на "способ" включает ссылку на эквивалентные стадии и способы, известные специалистам в данной области, и так далее.

Если не определено иного, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, как обычно понимается специалистами в области, к которой принадлежит настоящее изобретение. Все публикации, упоминаемые в настоящем документе, включаются в настоящий документ в качестве ссылок для целей описания и объяснения устройств, композиций, препаратов и методологий, которые описаны в публикации и которые можно использовать в сочетании с изобретением, описываемым в настоящем документе.

Когда предлагается диапазон значений, понятно, что каждое промежуточное значение, до десятых долей единицы нижнего предела, если контекст четко не диктует иного, между верхним и нижним пределом этого диапазона и любое другое сформулированное или промежуточное значение указанного диапазона охватывается настоящим изобретением. Верхние и нижние пределы этих меньших диапазонов могут независимо включаться в меньшие диапазоны, и они также охватываются настоящим изобретением, за исключением любого конкретно исключаемого предела в указанном диапазоне. Когда указанный диапазон включает один предел или оба предела, диапазоны, исключающие один или оба эти включенных предела, также включаются в настоящее изобретение.

В следующем далее описании, приведены многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить более полное понимание настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено и без одной или нескольких из этих конкретных деталей. В других случаях, хорошо известные признаки и процедуры, хорошо известные специалистам в данной области, не будут описываться, чтобы исключить ненужного усложнения описания настоящего изобретения.

Как используется в настоящем документе, термин "содержащий" предназначен для обозначения того, что композиции и способы включают упомянутые элементы, но не исключают других. "Состоящий в основном из", когда используется для определения композиций и способов, должен обозначать исключение других элементов любой критической важности для композиции или способа. "Состоящий из" должен обозначать исключение более чем следовых количество элементов или других ингредиентов для заявляемых композиций и основных стадий способа. Варианты осуществления, определяемые с помощью каждого из этих переходных терминов, находятся в рамках настоящего изобретения. Соответственно, предполагается, что способы и композиции могут содержать дополнительные стадии и компоненты (содержащие) или альтернативно включать стадии и композиции, не представляющие важности (состоящие в основном из), или альтернативно, предполагают только указанные стадии способа или композиции (состоящие из).

Все численные обозначения, например, рН, температура, время, концентрация и молекулярная масса, включая их диапазоны, представляют собой приближения, которые изменяются (+) или (-) с шагом 0,1. Необходимо понять, хотя это не всегда утверждается в явном виде, что всем численным обозначениям предшествует термин "примерно". Термин "примерно" также включает точное значение "X" в дополнение к малым изменениям "X", таким как "Х+0,1" или "X-0,1". Также необходимо понять, хотя это не всегда утверждается в явном виде, что реагенты, описанные в настоящем документе, являются только иллюстративными, и что их эквиваленты известны в данной области.

I. Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на композиции и способы формирования конверсионных покрытий на поверхности подложки посредством приведения в контакт жидкой композиции на поверхности подложки при высокой температуре (то есть, 400°F или выше).

В некоторых аспектах, настоящее изобретение предлагает способы формирования конверсионных покрытий на железосодержащей или стальной подложке при высокой температуре. В других вариантах, конверсионное покрытие формируется посредством приведения в контакт поверхности подложки с жидкой композицией, содержащей соединение фосфора, так что на поверхности подложки формируется фосфатное покрытие. В конкретных вариантах осуществления, приведение в контакт формирует фосфатное покрытие моментально благодаря высокой температуре, при которой жидкая композиция наносится на поверхность подложки.

В других вариантах осуществления, подложка (или по меньшей мере поверхность подложки) находится при высокой температуре. В других вариантах осуществления, жидкая композиция находится при высокой температуре. В других вариантах осуществления, как поверхность подложки, так и жидкая композиция находятся при высокой температуре. В других вариантах осуществления, подложка и жидкая композиция находятся при одинаковой, по существу при одинаковой температуре или при различных высоких температурах, но при этом высокие температуры представляют собой температуру 400°F или выше.

Как будет обсуждаться более подробно в настоящем документе, жидкая композиция может дополнительно содержать поверхностно-активные вещества, ускорители и другие компоненты, пригодные для использования при формировании конверсионного покрытия.

II. Способы формирования конверсионных покрытий

В одном из аспектов, настоящее изобретение направлено на способы формирования конверсионного покрытия на подложке при температурах 400°F или выше. Хотя способы нанесения низкотемпературных конверсионных покрытий (то есть нанесения композиции конверсионного покрытия при температурах около 140-212°F (60-100°C)), часто используют для нанесения на поверхности конверсионных покрытий, такие способы нанесения

низкотемпературного конверсионного покрытия, как правило, требуют по меньшей мере 30 секунд в погружной ванне для образования эффективного защитного покрытия.

В противоположность этому, способы по настоящему изобретению формируют высокотемпературные конверсионные покрытия, приводя в результате моментальному формированию конверсионного покрытия на поверхности подложки при контакте с конверсионной композицией. Под "моментальным формированием" или формированием покрытия "моментально", как используется в настоящем документе, подразумевается, что конверсионное покрытие формируется в пределах миллисекунд контакта подложки с композицией покрытия. В иллюстративных вариантах осуществления, конверсионное покрытие формируется меньше чем за 20 миллисекунд после вступления в контакт подложки с композицией покрытия. В других иллюстративных вариантах осуществления, конверсионное покрытие формируется менее чем за 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 миллисекунды после вступления в контакт подложки с композицией покрытия. В других вариантах осуществления, конверсионное покрытие формируется в пределах 0,1-500, 0,5-450, 1-400, 5-350, 10-300, 20-250, 30-200, 40-150, 50-100, 25-90, 30-80, 35-70, 40-60, 45-50 миллисекунд после вступления в контакт подложки с композицией покрытия. Подложка может оставаться в контакте с конверсионным покрытием в течение любого отрезка времени, но обычно оно составляет 0,1-500 или примерно 0,5, 2,0, 5,0, 10,0, 20 секунд, 30 секунд, 60 секунд или находится в пределах между 10 и 60 секунд, или меньше чем 40 секунд, или меньше чем 60 секунд. В некоторых вариантах осуществления время контакта больше чем 1, 5, 10 или 20 секунд.

Скорость реакции при нанесении конверсионного покрытия удваивается при каждом увеличении температуры на 10°С, так что при рабочих температурах, используемых в способах по настоящему изобретению, реакция нанесения покрытия будет моментальной, как указано выше. В некоторых аспектах, высокая температура, при которой происходит реакция нанесения покрытия, составляет по меньшей мере 400°F, 500°F, 600°F, 700°F, 800°F, 900°F, 1000°F, 1100°F, 1200°F, 1300°F, 1400°F, 1500°F, 1600°F, 1700°F, 1800°F, 1900°F, 2000°F. В других вариантах осуществления, способы по настоящему изобретению включают формирование конверсионных покрытий при температурах в пределах 400°F-2500°F, 450-2400°F, 500°F-2300°F, 650°F-2200°F, 700°F-2100°F, 750°F-2000°F, 800°F-1900°F, 850°F-1800°F, 900°F-1700°F, 950°F-1600°F, 1000°F-1500°F, 1050°F-1400°F, 1100°F-1300°F, 1150°F-1200°F, 600°F-1300°F, 610°F-1250°F, 620°F-1200°F, 630°F-1150°F, 640°F-1100°F, 650°F-1050°F, 660°F-1000°F, 670°F-950°F, 680°F-900°F, 700°F-850°F, 650°F-800°F. В других вариантах осуществления, способы по настоящему изобретению включают формирование конверсионных покрытий примерно при 350°F, 375°F, 400°F, 425°F, 450°F, 475°F, 500°F, 525°F, 550°F, 575°F, 600°F, 625°F, 650°F, 675°F, 700°F, 725°F, 750°F, 775°F, 800°F, 825°F, 850°F, 875°F, 900°F, 925°F, 950°F, 975°F, 1000°F, 1025°F, 1050°F, 1075°F, 1100°F, 1125°F, 1150°F, 1175°F, 1200°F, 1225°F, 1250°F, 1275°F, 1300°F, 1325°F, 1350°F, 1375°F, 1400°F, 1425°F, 1450°F, 1475°F, 1500°F.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, способы по настоящему изобретению включают формирование конверсионных покрытий, в которых имеется подложка (или ее поверхность или часть подложки или ее поверхности), которая находится при любой температуре из высоких температур, обсуждаемых в настоящем документе, для реакции нанесения конверсионного покрытия. В некоторых аспектах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, имеется композиция, нанесенная на подложку или на поверхность подложки, которая находится при высоких температурах, обсуждаемых в настоящем документе, для реакции нанесения конверсионного покрытия. В других аспектах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, как подложка, так и композиция, нанесенная на подложку, находятся при высоких температурах, обсуждаемых в настоящем документе, для реакции нанесения конверсионного покрытия. Как будет очевидно, подложка и/или композиция, наносимая на подложку, для формирования конверсионного покрытия, обе они могут находиться при одинаковой температуре или при различных температурах.

В другом аспекте и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, подложка, используемая в способах по настоящему изобретению, может представлять собой любой материал, пригодный для нанесения покрытия посредством конверсии. Такие подложки включают, без ограничения, подложки из железа, цинка, кадмия и алюминия (и их сплавов). В иллюстративных вариантах осуществления, подложки для использования в настоящем изобретении представляют собой железосодержащие подложки (содержащие, производящие или дающие железо). В других вариантах осуществления, подложки, используемые в способах по настоящему изобретению, содержат железо или сплав железа, такой как сталь.

Как будет очевидно, подложки по настоящему изобретению могут иметь любую форму или размер, пригодный для приведения в контакт с композицией покрытия по настоящему изобретению. В неограничивающих иллюстративных вариантах осуществления, подложки по настоящему изобретению представляют собой плоские листы, пластины, трубы, сферические формы (включая без ограничения подвесы) или подложки нерегулярной формы, содержащие множество компонентов. Какую бы форму они не имели, все подложки для использования в настоящем изобретении или их часть являются пригодными для нанесения покрытия в соответствии с любым из способов, обсуждаемых в настоящем документе.

В другом аспекте и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, конверсионное покрытие, сформированное с помощью способов по настоящему изобретению, включает любое покрытие, которое обеспечивает стойкость к коррозии и ржавчине. В иллюстративных вариантах осуществления, такие конверсионные покрытия включают, без ограничения, хроматные конверсионные покрытия, фосфатные конверсионные покрытия, воронение, конверсионные покрытия, полученные оксидированием, перманганатные покрытия, конверсионные покрытия на основе станнатов, конверсионные покрытия на основе церия, лантановые, ванадиевые, празеодимовые конверсионные покрытия, обработку на основе олова, покрытия на органической (силановой) основе и анодирующие покрытия. Хотя для ясности обсуждение в настоящем документе направлено на фосфатные покрытия, будет очевидно, что способы, обсуждаемые в настоящем документе, могут применяться для формирования самых разнообразных конверсионных покрытий, известных в данной области.

В конкретных вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, настоящее изобретение направлено на формирование фосфатных конверсионных покрытий на железосодержащей подложке при высокой температуре. В других вариантах осуществления, настоящее изобретение направлено на формирование покрытия на основе фосфата железа на железосодержащей подложке при температуре, соответствующей любым из описаний, приведенных выше. В других вариантах осуществления, настоящее изобретение направлено на формирование покрытия из фосфата железа на железосодержащей подложке при температуре по меньшей мере 400°F-2500°F, 450-2400°F, 500°F-2300°F, 650°F-2200°F, 700°F-2100°F, 750°F-2000°F, 800°F-1900°F, 850°F-1800°F, 900°F-1700°F, 950°F-1600°F, 1000°F-1500°F, 1050°F-1400°F, 1100°F-1300°F и 1150°F-1200°F. В других вариантах осуществления, способы по настоящему изобретению включают способы формирования по меньшей мере при 400°F, 500°F, 600°F, 700°F, 800°F, 900°F, 1000°F, 1100°F, 1200°F, 1300°F, 1400°F, 1500°F, 1600°F, 1700°F, 1800°F, 1900°F, 2000°F. В других вариантах осуществления, способы по настоящему изобретению включают формирование покрытия из фосфата железа на железосодержащей подложке при температуре в пределах 400°F-2500°F, 450-2400°F, 500°F-2300°F, 650°F-2200°F, 700°F-2100°F, 750°F-2000°F, 800°F-1900°F, 850°F-1800°F, 900°F-1700°F, 950°F-1600°F, 1000°F-1500°F, 1050°F-1400°F, 1100°F-1300°F, 1150°F-1200°F, 600°F-1300°F, 610°F-1250°F, 620°F-1200°F, 630°F-1150°F, 640°F-1100°F, 650°F-1050°F, 660°F-1000°F, 670°F-950°F, 680°F-900°F, 700°F-850°F, 650°F-800°F. В других вариантах осуществления, способы по настоящему изобретению включают способы формирования покрытия из фосфата железа на железосодержащей подложке при температуре примерно 350°F, 375°F, 400°F, 425°F, 450°F, 475°F, 500°F, 525°F, 550°F, 575°F, 600°F, 625°F, 650°F, 675°F, 700°F, 725°F, 750°F, 775°F, 800°F, 825°F, 850°F, 875°F, 900°F, 925°F, 950°F, 975°F, 1000°F, 1025°F, 1050°F, 1075°F, 1100°F 1125°F, 1150°F, 1175°F, 1200°F, 1225°F, 1250°F, 1275°F, 1300°F, 1325°F, 1350°F, 1375°F, 1400°F, 1425°F, 1450°F, 1475°F, 1500°F или выше. Как обсуждается выше, при таких температурах, покрытия из фосфата железа формируются моментально. В иллюстративных вариантах осуществления, покрытие из фосфата железа формируется менее чем через 20 миллисекунд после приведения в контакт подложки с композицией покрытия. В других иллюстративных вариантах осуществления, конверсионное покрытие формируется менее чем за 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 миллисекунды после приведения в контакт подложки с композицией покрытия. В других вариантах осуществления, конверсионное покрытие формируется в пределах 0,1-500, 0,5-450, 1-400, 5-350, 10-300, 20-250, 30-200, 40-150, 50-100 миллисекунд после приведения в контакт подложки с композицией покрытия. Композиции покрытия для использования при формировании покрытий из фосфата железа включают любые композиции покрытия, известные в данной области и обсуждаемые более подробно в настоящем документе.

В других аспектах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, конверсионное покрытие формируется на подложке при высокой температуре посредством приведения в контакт подложки с жидкой композицией. Жидкая композиция может содержать ряд компонентов, как известно в данной области и как обсуждается более подробно в настоящем документе. В иллюстративных вариантах осуществления, жидкая композиция, наносимая подложку при высокой температуре, содержит соединение фосфора.

В других аспектах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, тип конверсионного покрытия, сформированного при высокой температуре, как обсуждается в настоящем документе, и масса покрытия будут зависеть от концентрации и композиции конверсионного покрытия, и от доступной поверхности подложки, доступной для реакции. В иллюстративных вариантах осуществления, конверсионное покрытие представляет собой покрытие из фосфата железа, сформированное на железосодержащей подложке при высокой температуре, с массой, которая находится в пределах примерно 50-100, 55-95, 60-90, 65-85, 70-80 мг/кв. фут. В других вариантах осуществления, покрытие, которое в определенных вариантах осуществления может представлять собой покрытие из фосфата железа, имеет массу, которая находится в пределах примерно 30-300, 35-250, 40-200, 45-150, 50-140, 55-130, 60-120, 65-110, 70-100, 75-90 мг/кв. фут.

В других вариантах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, настоящее изобретение предлагает способы нанесения жидкой композиции на подложку с формированием конверсионного покрытия на одной или нескольких поверхностях этой подложки при высокой температуре. В некоторых вариантах осуществления, композицию наносят с помощью нанесения в ванне посредством погружения подложки в жидкую композицию. В некоторых вариантах осуществления, подложку заливают жидкой композицией. В некоторых вариантах осуществления, композицию распыляют на подложку (или на часть подложки) с использованием способов, известных в данной области, например, с помощью традиционной распылительной головки или с помощью нанесения с воздушной атомизацией. Избыток напыления может устраняться с помощью конструкций головок, известных в данной области. В вариантах осуществления, в которых подложка находится при высоких температурах, описанных в настоящем документе, способы по настоящему изобретению могут осуществляться с использованием нанесения распылением, в противоположность способам низкотемпературной конверсии, поскольку способы низкотемпературной конверсии, как правило, основываются на температуре раствора для определения температуры, при которой формируется конверсионное покрытие, и нанесение распылением, как правило, не является возможным при температурах выше температуры кипения воды. Таким образом, способы по настоящему изобретению обеспечивают преимущества по сравнению со способами низкотемпературной конверсии, в частности, для нанесения покрытий на подложки с нерегулярными поверхностями или с формами, которые не так легко размещать сами по себе для традиционного нанесения с помощью погружного ванны или распылителя-омывателя. В других вариантах осуществления, композиции покрытия по настоящему изобретению наносятся на подложку, включая железосодержащую подложку, при температуре в соответствии с любой температурой из температур, обсуждаемых в настоящем документе, где нанесение композиции покрытия осуществляют с помощью одной установки распылителей с одинарными головками для верхней части и нижней части.

В других аспектах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, композиции покрытия могут наноситься в любой момент разнообразных производственных способов, в частности, в те моменты производственных способов, в которые подложка является настолько свободной от окалины, насколько это возможно. Такие моменты могут включать, без ограничения: момент после того как биллет, блюмная заготовка или сляб покидает форму для формования; после того как полоса покидает установку для непрерывного литья; после первого прохождения через обжимной стан; после последнего прохождения по реверсивной черновой клети, реверсивного прокатного стана или стана Стеккеля; после любой операции удаления окалины, включая коробку разматывателя; после последней станины чистовой группы клетей.

Как будет очевидно, способы, обсуждаемые в настоящем документе, можно использовать для формирования одинарного конверсионного покрытия на подложке, или эти способы могут повторяться много раз при идентичных или изменяющихся условиях как для композиции покрытия, так и для температуры, для изменения характеристик наносимого конверсионного покрытия и/или для добавления множества покрытий на одну и туже подложку.

В других вариантах осуществления и в соответствии с любым из вариантов осуществления, указанных выше, композиции покрытия по настоящему изобретению наносятся на подложку после того как одна или несколько поверхностей подложки предварительно очищаются или обрабатываются иным образом для удаления окалины с использованием способов, известных в данной области.

В конкретных вариантах осуществления, настоящее изобретение предлагает способы формирования конверсионного покрытия на поверхности, где эти способы не являются способами нанесения покрытий при низкой температуре (например, при 140-212°F). В других вариантах осуществления, способы по настоящему изобретению включают формирование покрытий из фосфата железа на железосодержащей подложке с использованием способов, которые не являются способами нанесения покрытия при низкой температуре (например, при 140-212°F).

В других вариантах осуществления, способы и композиции для формирования конверсионных покрытий, известные в данной области, адаптируются и используются для формирования конверсионных покрытий при температурах по меньшей мере 400°F-2500°F, 450-2400°F, 500°F-2300°F, 650°F-2200°F, 700°F-2100°F, 750°F-2000°F, 800°F-1900°F, 850°F-1800°F, 900°F-1700°F, 950°F-1600°F, 1000°F-1500°F, 1050°F-1400°F, 1100°F-1300°F и 1150°F-1200°F. Такие способы включают, без ограничения, такие способы, как описано в US 3458364; US 4950339; US 7294210; WO 1984002722; US 20040062873; US 2856322; US 4865653; US 20060237098; US 5891268; US 5976272; US 6638370; US 20030104228; US 7294211; US 20020142178; US 20030066632; US 2257313A; Lin, C.S. et al. ((2006) Journal of Electrochemical Society, 153(3): B90-B96; Sudagar, J.; et al. ((2012) Transactions of Institute of Металл Finishing, 90(3):129-136); Yang et al ((2007) Materials Chemistry and Physics, 101, 2-3, 480-485), каждый из которых тем самым включается в качестве ссылки во всей его полноте для всех целей, и в частности, для всех концепций, связанных со способами и композициями для формирования конверсионных покрытий на подложках.

III. Композиции покрытий

Как указано выше, настоящее изобретение предлагает способы формирования конверсионного покрытия на подложке при высоких температурах. Как будет очевидно, тип формируемого конверсионного покрытия не зависит от компонентов композиции, наносимой на подложку. Композиции, используемые для формирования конверсионных покрытий по настоящему изобретению, упоминаются в настоящем документе как "конверсионные композиции", "композиции покрытий", "конверсионные соединения", "конверсионные композиции" и их грамматические эквиваленты.

В одном из аспектов, конверсионные композиции по настоящему изобретению содержат любой компонент, используемый при формировании покрытия на подложке, где это покрытие предотвращает коррозию, предотвращает появление ржавчины, увеличивает твердость поверхности и улучшает возможность адгезии краски на поверхности. В других вариантах, конверсионные композиции по настоящему изобретению содержат, без ограничения, порошкообразные металлы, оксиды металлов, хромат, фосфат, цинк, титан, магний, перманганат, станнат, цезий, лантан, ниобий, цирконий, гафний, селен и тантал. Конверсионные композиции по настоящему изобретению могут дополнительно включать ускорители и/или поверхностно-активные вещества. Ускорители для использования в настоящем изобретении могут включать, без ограничения, нитрат, нитрит, хлорат, нитробензолсульфоновую кислоту, гидроксиламин и перекись водорода.

В одном из аспектов и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, конверсионные композиции по настоящему изобретению представляют собой жидкие композиции, содержащие соединения фосфора. В иллюстративных вариантах осуществления, жидкие конверсионные композиции по настоящему изобретению содержат, без ограничения, фосфорную кислоту, натриевую соль сложного эфира фосфорной кислоты, калиевую соль сложного эфира фосфорной кислоты или их сочетание. В других вариантах осуществления, жидкие конверсионные композиции дополнительно включают, без ограничения, воду, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, хлорат натрия, фторид натрия, сульфонат калия, сульфонат натрия, сульфонат аммония, простой аминовый эфир полигликоля, простой монододециловый эфир пентаэтиленгликоля или их сочетание. Конверсионные композиции по настоящему изобретению могут дополнительно содержать ускоритель, анионное поверхностно-активное вещество, неионное поверхностно-активное вещество, растворенные катионы двухвалентного марганца, пассивирующий агент (включая, без ограничения, нитриты металлов и дихроматы металлов), вспомогательные ионы (включая, без ограничения, натрий, цинк, кадмий, железо, медь, свинец, никель, кобальт, сурьму, аммоний, хлорид, бромид, нитрат и хлорат), растворители (включая, без ограничения, воду, спирты, кетоны или некоторую смесь одного или нескольких растворителей) или некоторое их сочетание.

В других аспектах и в соответствии с любым из аспектов, указанных выше, конверсионные композиции по настоящему изобретению включают один или несколько из следующих компонентов при указанных концентрациях в любом сочетании:

(a) фосфорная кислота, 4,0-95,0%

(b) натриевая соль сложного эфира фосфорной кислоты, 0,0-10,0%

(c) калиевая соли сложного эфира фосфорной кислоты, 0,0-10,0%

(d) вода, 5,0-96,0%

(e) гидроксид натрия, гидроксид калия или гидроксид аммония, 0,0-1,0%

(f) хлорат натрия или фторид натрия, 0,01-5,0%

(g) сульфонат натрия, сульфонат калия или сульфонат аммония, 0,01-5,0%

(h) простой аминовый эфир полигликоля или додецилсульфат аммония, натрия или калия, 0,0-1,0%

(i) простой эфир полигликоля или простой монододециловый эфир пентаэтиленгликоля, 0,0-1,0%.

Следующие далее разделы приводят дополнительные подробности относительно компонентов, перечисленных выше. Как будет очевидно, один или несколько из этих компонентов могут включаться в композиции покрытий по настоящему изобретению в любом сочетании и наноситься на подложку в соответствии с любым из способов, описанных в настоящем документе.

В соответствии с любым из указанных выше способов, композиции покрытий по настоящему изобретению могут включать компонент (а) фосфорную кислоту при концентрации примерно 2,0-98,0, 4,0-95,0, 6,0-90,0, 8,0-80,0, 10,0-70,0, 15,0-60,0, 20,0-50,0, 25,0-40,0%. Композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать фосфорную кислоту при концентрации по меньшей мере 2,0, 5,0, 10,0, 15,0, 20,0, 25,0, 30,0, 35,0, 40,0, 45,0, 50,0, 55,0, 60,0, 65,0, 70,0, 75,0, 80,0, 85,0, 90,0, 95,0%.

В соответствии с любым из указанных выше способов, композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать компонент (b) натриевая соль сложного эфира фосфорной кислоты при концентрации примерно 0,0-20,0, 0,2-19,0, 0,4-18,0, 0,6-17,0, 0,8-16,0, 1,0-15,0, 1,5-14,4, 2,0-14,0, 2,5-13,4, 3,0-13,0, 3,5-12,4, 4,0-12,0, 4,5-11,6, 5,0-11,0, 6,0-10,0, 7,0-9,0%. Композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать натриевую соль сложного эфира фосфорной кислоты при концентрации по меньшей мере 0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2,0, 2,2, 2,4, 2,6, 2,8, 3,0, 3,2, 3,4, 3,6, 3,8, 4,0, 4,2, 4,4, 4,6, 4,8, 5,0, 5,2, 5,4, 5,6, 5,8, 6,0, 6,2, 6,4, 6,6, 6,8, 7,0, 7,2, 7,4, 7,6, 7,8, 8,0, 8,2, 8,4, 8,6, 8,8, 9,0, 9,2, 9,4, 9,6, 9,8, 10,0, 10,2, 10,4, 10,6, 10,8, 11,0, 11,2, 11,4, 11,6, 11,8, 12,0, 12,2, 12,4, 12,6, 12,8, 13,0, 13,2, 13,4, 13,6, 13,8, 14,0, 14,2, 14,4, 14,6, 14,8, 15,0, 15,2, 15,4, 15,6, 15,8, 16,0, 16,2, 16,4, 16,6, 16,8, 17,0, 17,2, 17,4, 17,6, 17,8, 18,0, 18,2, 18,4, 18,6, 18,8, 19,0, 19,2, 19,4, 19,6, 19,8, 20,0%.

В соответствии с любым из указанных выше способов, композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать компонент (с) калиевую соль сложного эфира фосфорной кислоты при концентрации примерно 0,0-20,0, 0,2-19,0, 0,4-18,0, 0,6-17,0, 0,8-16,0, 1,0-15,0, 1,5-14,4, 2,0-14,0, 2,5-13,4, 3,0-13,0, 3,5-12,4, 4,0-12,0, 4,5-11,6, 5,0-11,0, 6,0-10,0, 7,0-9,0%. Композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать калиевую соль сложного эфира фосфорной кислоты при концентрации по меньшей мере 0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2,0, 2,2, 2,4, 2,6, 2,8, 3,0, 3,2, 3,4, 3,6, 3,8, 4,0, 4,2, 4,4, 4,6, 4,8, 5,0, 5,2, 5,4, 5,6, 5,8, 6,0, 6,2, 6,4, 6,6, 6,8, 7,0, 7,2, 7,4, 7,6, 7,8, 8,0, 8,2, 8,4, 8,6, 8,8, 9,0, 9,2, 9,4, 9,6, 9,8, 10,0, 10,2, 10,4, 10,6, 10,8, 11,0, 11,2, 11,4, 11,6, 11,8, 12,0, 12,2, 12,4, 12,6, 12,8, 13,0, 13,2, 13,4, 13,6, 13,8, 14,0, 14,2, 14,4, 14,6, 14,8, 15,0, 15,2, 15,4, 15,6, 15,8, 16,0, 16,2, 16,4, 16,6, 16,8, 17,0, 17,2, 17,4, 17,6, 17,8, 18,0, 18,2, 18,4, 18,6, 18,8, 19,0, 19,2, 19,4, 19,6, 19,8, 20,0%

В соответствии с любым из указанных выше способов, композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать компонент (d) воду при концентрации примерно 5,0-96,0, 3,0-98,0, 3,5-93,0, 4,0-88,0, 4,5-83,0, 5,0-78,0, 5,5-73,0, 6,0-68,0, 6,5-63,0, 7,0-58,0, 7,5-53,0, 8,0-48,0, 8,5-43,0, 9,0-38,0, 9,5-33,0, 10,0-28,0, 10,5-23,0, 11,0-18,0, 11,5-13,0%. Композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать воду при концентрации по меньшей мере 5,0, 10,0, 15,0, 20,0, 25,0, 30,0, 35,0, 40,0, 45,0, 50,0, 55,0, 60,0, 65,0, 70,0, 75,0, 80,0, 85,0, 90,0, 95,0%.

В соответствии с любым из указанных выше способов, композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать компонент (е) гидроксид натрия, гидроксид калия или гидроксид аммония при концентрации примерно 0,0-1,0, 0,0-2,0, 0,2-1,9, 0,4-1,8, 0,6-1,7, 0,8-1,6, 1,0-1,5, и 1,2-1,4%. Композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать компонент (е) при концентрации по меньшей мере 0,0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0%.

В соответствии с любым из указанных выше способов, композиции покрытий по настоящему изобретению могут дополнительно включать компонент (f) хлорат натрия или фторид натрия при концентрации примерно 0,01-5,0, 0,00-10,0, 0,05-9,5, 0,25-9,0, 0,45-8,5, 0,65-8,0, 0,85-7,5, 1,05-7,0, 1,25-6,5, 1,45-6,0, 1,65-5,5, 1,85-5,0, 2,05-4,5,