(57)【要約】　　　（修正有）【課題】鉄や鉄合金上の保護コーティングとして特に有用な非クロメート保護コーティングを提供する。【解決手段】鉄および鉄合金、特にスチールへのコーティングに有用な非クロメート保護コーティングおよびコーティング溶液であり、Ｈ２Ｏ（水）、Ｈ３ＰＯ４（リン酸），ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、およびＶ２Ｏ５、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３またはＳｒＷＯ４を腐食防止成分として含んでおり、ｐＨが２．５から５．０の間の値を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　２５から７５重量％までのＨ２Ｏ、
　５から２０重量％までのＨ３ＰＯ４、
　２から１０重量％までのＭｇO、
　１０から５０重量％までのＡｌ、および
　Ｖ２Ｏ５、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４からなる群より選択される０．５から１０重量％までの金属酸化物、を有してなる非クロメート保護コーティング溶液。
【請求項２】
　５０から７５重量％までのＨ２Ｏ、
　１０から１４重量％までのＨ３ＰＯ４、
　２から５重量％までのＭｇO、
　１５から３５重量％までのＡｌ、および
　０．５から２重量％までのＶ２Ｏ５を有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の非クロメート保護コーティング溶液。
【請求項３】
　５０から７５重量％までのＨ２Ｏ、
　８から１２重量％までのＨ３ＰＯ４、
　２から５重量％までのＭｇO、
　２０から４０重量％までのＡｌ、および
　５から１０重量％までのＣｅ２（ＭｏＯ４）３を有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の非クロメート保護コーティング溶液。
【請求項４】
　５０から７５重量％までのＨ２Ｏ、
　８から１２重量％までのＨ３ＰＯ４、
　２から５重量％までのＭｇO、
　２０から４０重量％までのＡｌ、および
　５から１０重量％までのＳｒＷＯ４を有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の非クロメート保護コーティング溶液。
【請求項５】
　溶液が２．５から５．０の間のｐＨ値を有している、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の非クロメート保護コーティング溶液。
【請求項６】
　溶液が３．０から４．０の間のｐＨ値を有している、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の非クロメート保護コーティング溶液。
【請求項７】
　非クロメート保護コーティングでコーティングされた金属基板を有してなる複合材料であって、前記非クロメート保護コーティングが、
　１５から４０重量％までのＨ３ＰＯ４、
　３から２０重量％までのＭｇO、
　２０から７５重量％までのＡｌ、および
　Ｖ２Ｏ５、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４からなる群より選択される１．０から２０重量％までの金属酸化物を有してなる、ことを特徴とする複合材料。
【請求項８】
　前記非クロメート保護コーティングが、
　１５から２５重量％までのＨ３ＰＯ４、
　３から１０重量％までのＭｇO、
　３０から６０重量％までのＡｌ、および
　１から５重量％までのＶ２Ｏ５を有してなる、ことを特徴とする請求項７記載の複合材料。
【請求項９】
　前記非クロメート保護コーティングが、
　１３から２０重量％までのＨ３ＰＯ４、
　３から１０重量％までのＭｇO、
　３５から７０重量％までのＡｌ、および
　７から２０重量％までのＣｅ２（ＭｏＯ４）３を有してなる、ことを特徴とする請求項７記載の複合材料。
【請求項１０】
　前記非クロメート保護コーティングが、
　１３から２０重量％までのＨ３ＰＯ４、
　３から１０重量％までのＭｇO、
　３５から７０重量％までのＡｌ、および
　７から２０重量％までのＳｒＷＯ４を有してなる、ことを特徴とする請求項７記載の複合材料。
【請求項１１】
　前記金属基板が、鉄および鉄合金よりなる群から選択されるものである、ことを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は非クロメート保護コーティング溶液、およびこれから得られ鉄や鉄合金上における保護コーティングとして特に有用なコーティング組合物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　クロムベースの高温アルミニウムコーティングは、例えば圧縮機ディスクなどのスチール製の部品を、高温および大気腐食による損傷から保護するために使用されている。クロムベースの各アルミニウムコーティングは非常に効果的であるが、そのようなコーティングは六価クロムの使用に関連した健康上の懸念により支持されなくなっている。
【０００３】
　当然のことながら、金属に対し、具体的には鉄およびスチールを含む各鉄合金に対して、高温や大気腐食による損傷からの保護に関して産業の需要を満たす非クロメート保護コーティングを提供することが非常に望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　従って本発明の目的は、金属基板に対する非クロメート保護コーティングを提供することにある。本発明の他の目的は、鉄および鉄合金の基板に対する非クロメート保護コーティングを提供することにある。
【０００５】
　本発明の更に別の目的は、非クロメート保護コーティングを形成するための非クロメート保護コーティング溶液を提供することにある。
　上述の目的および利点は本発明により達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明によれば、非クロメート保護コーティング溶液は、２５から７５重量％（ｗｔ％：以下同じ）までのＨ２Ｏ（水）、１０から２０重量％までのＨ３ＰＯ４（リン酸）、２から１０重量％までのＭｇＯ（酸化マグネシウム）、１０から５０重量％までのＡｌ（アルミニウム）、および、Ｖ２Ｏ５（酸化バナジウム）、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４（タングステン酸ストロンチウム）からなる群より選択される０．５から１０重量％までの金属酸化物、を有してなる。この非クロメート保護コーティング溶液は、２．５から５．０の間のｐＨ値を有する。
【０００７】
　また、上記溶液から得られる非クロメート保護コーティングは、１５から４０重量％までのＨ３ＰＯ４（リン酸）、３から２０重量％までのＭｇＯ（酸化マグネシウム）、２０から７５重量％までのＡｌ（アルミニウム）、およびＶ２Ｏ５（酸化バナジウム）、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４（タングステン酸ストロンチウム）からなる群より選択される１．０から２０重量％までの金属酸化物を有してなる。
　すなわち、本発明では、鉄および鉄合金、特にスチールへのコーティングに有用な非クロメート保護コーティングおよびコーティング溶液であり、Ｖ２Ｏ５、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３またはＳｒＷＯ４を腐食防止成分として含んでなる。
【０００８】
　本発明の非クロメート保護コーティングおよびコーティング溶液のその他の詳細は以下の詳細な説明および実施形態から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　本発明は鉄および鉄合金、具体的にはスチールのコーティングに特に有用である、非クロメート保護コーティングおよびコーティング溶液に関するものである。本発明によれば、非クロメート保護コーティングは、１５から４０重量％までのＨ３ＰＯ４（リン酸）、３から２０重量％までのＭｇＯ（酸化マグネシウム）、２０から７５重量％までのＡｌ（アルミニウム）、およびＶ２Ｏ５（酸化バナジウム）、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４（タングステン酸ストロンチウム）からなる群より選択される１．０から２０重量％までの金属酸化物を有してなる。Ｖ２Ｏ５が金属酸化物として使用される場合、好ましい非クロメート保護コーティングは１５から２５重量％までのＨ３ＰＯ４、３から１０重量％までのＭｇＯ、３０から６０重量％までのＡｌ、および１から５重量％までのＶ２Ｏ５を有してなる。好ましい金属酸化物がＣｅ２（ＭｏＯ４）３の場合、好ましい非クロメートコーティング組合物は、１３から２０重量％までのＨ３ＰＯ４、３から１０重量％までのＭｇＯ、３５から７０重量％までのＡｌ、および７から２０重量％までのＣｅ２（ＭｏＯ４）３を有してなる。好ましい金属酸化物がＳｒＷＯ４の場合、好ましい非クロメート保護コーティング組合物は、１３から２０重量％までのＨ３ＰＯ４、３から１０重量％までのＭｇＯ、３５から７０重量％までのＡｌ、および７から２０重量％までのＳｒＷＯ４を有してなる。本発明の非クロメート保護コーティングは、鉄および鉄合金、特にスチールのコーティングに対して、特に有用である。
【００１０】
　本発明の保護コーティングを作るために使用される非クロメート保護コーティング溶液は、２５から７５重量％までのＨ２Ｏ、５から２０重量％までのＨ３ＰＯ４、２から１０重量％までのＭｇO、１０から５０重量％までのＡｌ、およびＶ２Ｏ５、Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４からなる群より選択される０．５重量％から１０重量％までの金属酸化物を有してなる。Ｖ２Ｏ５が好ましい金属酸化物として使用される場合、このコーティング溶液は、５０から７５重量％までのＨ２Ｏ、１０から１４重量％までのＨ３ＰＯ４、２から５重量％までのＭｇO、１５から３５重量％までのＡｌ、および０．５から２重量％までのＶ２Ｏ５を有してなる。Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３が好ましい金属酸化物として使用される場合、保護コーティング溶液は、５０から７５重量％までのＨ２Ｏ、８から１２重量％までのＨ３ＰＯ４、２から５重量％までのＭｇＯ、２０から４０重量％までのＡｌ、および５から１０重量％までのＣｅ２（ＭｏＯ４）３を有してなる。ＳｒＷＯ４が好ましい金属酸化物として使用される場合、保護コーティング溶液は、５０から７５重量％までのＨ２Ｏ、８から１２重量％までのＨ３ＰＯ４、２から５重量％までのＭｇＯ、２０から４０重量％までのＡｌ、および５から１０重量％までのＳｒＷＯ４を有してなる。各コーティング溶液は約２．５から５．０の間のｐＨ値、好ましくは約３．０から４．０までの間のｐＨ値を有している。金属基板は従来公知の処理法で溶液を使ってコーティングされる。
【００１１】
　各クロムコーティングと比較される際に、本発明の各保護コーティングの有効性が以下の例において例証される。
【実施例１】
【００１２】
　４枚のカーボンスチール（炭素鋼）パネルが基板材料として使用された。各パネルにコーティングを施す前に、それぞれのパネルにはグリットブラスト処理が施され、脱イオン水で水洗いされ、乾燥された。コーティング混合物がペイントブラシによって各パネルの一側の面に施された。各パネルは一晩中、水平にされて空気乾燥された。次いでそれぞれのパネルは更に１７６°F（８０℃）で３０分間だけ炉内で乾燥され、その後６２５°F（３２９℃）で１時間の間だけ加熱炉内で硬化された。
【００１３】
　４枚のパネルのうちの１枚が六価クロムを含有した溶液でコーティングが施された。残りの３枚のパネルは本発明の各保護コーティング溶液でコーティングが施された。コーティングの処方ないし調合はコーティング溶液の準備中に作成された観察結果と共に以下の表１に示されている。
【００１４】
【表１】
2004100044.tif 000002
【００１５】
　コーティングされた各パネルの耐食性を試験するため、工業銘柄の硫酸と硝酸との体積比３：１の混合物を使用し、またｐＨ値が３になるまで脱イオン水で希釈することで溶液が準備された。次いで２５００ｐｐｍの量の塩化ナトリウムが溶液に加えられた。溶液は、コンプレッサディスクが体験する特定の稼動環境における腐食性凝縮物をシミュレートしたものである。それぞれの切取試片つまりクーポンの上のコーティングを通って角から角へ”Ｘ”を刻み付けるため、ダイアモンドが先端部についたマーキング工具が使用された。刻み付けられた各クーポンは、次いで試験用溶液に１５分間浸漬され、１時間空気乾燥され、その後８００°Ｆ（４２６℃）で２時間だけ加熱炉内に置かれた。最終的に各クーポンは湿度１００％の乾燥機内に２０時間置かれた。この手順が繰り返され、各コーティングは５回の繰り返し試験後に評価された。この観察結果は以下のテーブル２において詳細に説明されている。
【００１６】
【表２】
2004100044.tif 000003
【００１７】
　表２から明らかなように、Ｖ２Ｏ５が最も望ましい非クロメート金属酸化物としての性能を有していた。Ｃｅ２（ＭｏＯ４）３およびＳｒＷＯ４はＶ２Ｏ５のレベルに至る性能を有していなかったが、両者の性能は許容し得るものであった。
【００１８】
　以上、本発明をその特定の実施形態に関して説明したが、本発明は本明細書に説明され例示されたものに限定されず、種々の変形、変更、代替が可能である。よって、本発明は、特許請求の範囲により規定された範囲内のこれら変形、変更、代替を含包するように意図している。