(57)【要約】ねじ込み連結部に腐食耐性および、場合により、潤滑性を与えるコーティングシステムが開示される。組成物は少量の弗素含有重合体で改質されたポリイミド類またはエポキシ類の重合体マトリックスを含んでなる第一のコーティング組成物２００を含んでなる。コーティング組成物中には、腐食抑制剤および約１０ｎｍ〜１０μｍの間の平均直径を有する無機粒子も存在する。ＰＴＦＥ、ＨＤＰＥ、グラファイト、およびＭｏＳ２の少なくとも１種を包含しうる固体潤滑剤を場合により加えて第一のコーティングに低い摩擦係数を与えうる。コーティングシステムは、エポキシ樹脂および溶媒内に分散されている固体潤滑剤を含んでなる第二のコーティング組成物２０２をさらに含んでなりうる。第一および第二のコーティング組成物２００、２０２はねじ込み連結部のピンおよび箱部品１００、１０４の少なくとも１つの少なくとも一部分上に置かれる。【選択図】図１
2010511135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する、ピン部品および箱部品；
エポキシ類およびポリイミド類よりなる群から選択される重合体、
約０．５〜１５重量％のペルフルオロポリエーテル、
約５〜１５重量％の、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも１種の抗腐食化合物、並びに
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなる、ピンおよび箱部品の少なくとも１つのねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物、
ここで、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、
を含んでなる、ねじ込み継手。
【請求項２】
ペルフルオロポリエーテルが重合体と化学的に反応して重合体およびペルフルオロポリエーテルの間の複数の共有結合を生成する、請求項１のねじ込み継手。
【請求項３】
ペルフルオロポリエーテルが重合体と縮合可能である、請求項２のねじ込み継手。
【請求項４】
第一のコーティング組成物が単一層を含んでなる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項５】
第一のコーティング組成物が約３〜３０重量％の固体潤滑剤をさらに含んでなる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項６】
固体潤滑剤が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、および二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項５のねじ込み継手。
【請求項７】
酸化亜鉛の平均直径が約１０〜３００ｎｍの間の範囲にわたる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項８】
第一のコーティング組成物が無機強化剤をさらに含んでなる、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項９】
無機強化剤が約３００ｎｍより小さい平均直径を有する、請求項８のねじ込み継手。
【請求項１０】
強化剤が、第一の組成物の合計重量を基準として、約５〜１０重量％の範囲にわたる量で存在する、請求項９のねじ込み継手。
【請求項１１】
強化剤が炭化珪素（ＳｉＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項１０のねじ込み継手。
【請求項１２】
第一のコーティング組成物が
約３〜８重量％の亜鉛、
約１〜５重量％の燐酸亜鉛（ＩＩ）、
約１〜５重量％のカーボンブラック、および
約１０〜２０重量％のポリジメチルシロキサン
の少なくとも１種をさらに含んでなり、それぞれの量が第一の組成物の合計重量を基準とする、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項１３】
コーティング組成物の摩耗係数が約２．０ｅ−６ｍｍ３／Ｎｍより小さい、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項１４】
コーティング組成物の摩擦係数が約０．０３〜０．１０の間の範囲にわたる、請求項５のねじ込み継手。
【請求項１５】
コーティングがＡＳＴＭ  Ｂ１１７に従い試験して約１０００時間の露呈まで実質的に腐食を示さない、請求項５のねじ込み継手。
【請求項１６】
乾燥膜潤滑剤を含んでなる第二のコーティング層がピンおよび箱部品の少なくとも１つのねじ部分上に沈着される、前記請求項のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項１７】
第二のコーティング組成物が
約４〜１６重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
約８〜２４重量％の反応性エポキシ、
約１〜６重量％の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、請求項１６のねじ込み継手。
【請求項１８】
第一および第二のコーティング層の合計厚さが約８０μｍより薄い、請求項１６および１７のいずれか一項のコーティング組成物。
【請求項１９】
第一のコーティングが約４０μｍより薄い厚さを有する、請求項１８のコーティング組成物。
【請求項２０】
第二のコーティングが約３０μｍより薄い厚さを有する、請求項１６〜１９のいずれか一項のコーティング組成物。
【請求項２１】
第一および第二のコーティングの厚さがほぼ等しい、請求項１６〜２０のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項２２】
第一のコーティング組成物がピン部品上に沈着されそして第二のコーティング組成物が箱部品上に沈着される、請求項１６〜２１のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項２３】
ピンおよび箱部品が金属製である、前記請求項のいずれかのねじ込み継手。
【請求項２４】
ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する、ピン部品および箱部品；
重合体、
約０．５〜１５重量％の重合体用弗素含有改質剤、
約５〜１５重量％の、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｌ、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも１種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなる、ピンおよび箱部品の少なくとも１つのねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物、
ここで、第一の組成物の不足分は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、
を含んでなる、ねじ込み継手。
【請求項２５】
重合体がエポキシ類およびポリイミド類よりなる群から選択される、請求項２４のねじ込み継手。
【請求項２６】
重合体用改質剤がペルフルオロポリエーテルを含んでなる、請求項２４および２５のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項２７】
ペルフルオロポリエーテルが重合体と化学的に反応して重合体およびペルフルオロポリエーテルの間の複数の共有結合を生成する、請求項２６のねじ込み継手。
【請求項２８】
ペルフルオロポリエーテルが重合体と縮合可能である、請求項２７のねじ込み継手。
【請求項２９】
第一のコーティング組成物が単一層を含んでなる、請求項２４〜２８のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項３０】
無機粒子が約１０〜３００ｎｍの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛を含んでなる、請求項２４〜２９のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項３１】
コーティング組成物が約３〜３０重量％の固体潤滑剤をさらに含んでなる請求項２４〜３０のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項３２】
固体潤滑剤が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、および二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項３１のねじ込み継手。
【請求項３３】
コーティング組成物が無機強化剤をさらに含んでなる、請求項２４〜３２のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項３４】
無機強化剤が約３００ｎｍより小さい平均直径を有する、請求項３３のねじ込み継手。
【請求項３５】
強化剤が、第一の組成物の合計重量を基準として、約５〜１０重量％の範囲にわたる量で存在する、請求項３４のねじ込み継手。
【請求項３６】
強化剤が炭化珪素（ＳｉＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項３５のねじ込み継手。
【請求項３７】
第一のコーティング組成物が
約３〜８重量％の亜鉛、
約１〜５重量％の燐酸亜鉛（ＩＩ）、
約１〜５重量％のカーボンブラック、および
約１０〜２０重量％のポリジメチルシロキサン
の少なくとも１種をさらに含んでなり、それぞれの量が第一の組成物の合計重量を基準と
する、請求項２４〜３６のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項３８】
第一のコーティング組成物の摩耗係数が約２．０ｅ−６ｍｍ３／Ｎｍより小さい、請求項２４〜３７のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項３９】
コーティング組成物の摩擦係数が約０．０３〜０．１０の間の範囲にわたる、請求項３１のねじ込み継手。
【請求項４０】
コーティングがＡＳＴＭ  Ｂ１１７に従い試験して約１０００時間の露呈まで実質的に腐食を示さない、請求項３１のねじ込み継手。
【請求項４１】
乾燥膜潤滑剤を含んでなる第二のコーティング層がピンおよび箱部品の少なくとも１つのねじ部分上に沈着される、請求項２４〜４０のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項４２】
第二のコーティング組成物が
約４〜１６重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
約８〜２４重量％の反応性エポキシ、
約１〜６重量％の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、請求項４１のねじ込み継手。
【請求項４３】
第一および第二のコーティングの厚さがほぼ等しい、請求項４１および４２のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項４４】
第一のコーティング組成物がピン部品上に沈着されそして第二のコーティング組成物が箱部品上に沈着される、請求項４１〜４３のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項４５】
ピンおよび箱部品が金属製である、請求項２４〜４３のいずれか一項のねじ込み継手。
【請求項４６】
ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する、ピン部品および箱部品を用意し；
重合体、
約０．５〜１５重量％の重合体用弗素含有改質剤、
約５〜１５重量％の、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｌ、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも１種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなる第一の組成物であって、第一の組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする第一の組成物を用意し；
乾燥膜潤滑剤を含んでなる第二のコーティング組成物を用意し；そして
第一および第二のコーティングの各々をピンおよび箱部品の少なくとも１つの少なくともねじ部分上に適用する
ことを含んでなる、ねじ込み継手を保護する方法。
【請求項４７】
重合体がエポキシ類およびポリイミド類よりなる群から選択される、請求項４６の方法。
【請求項４８】
重合体用改質剤がペルフルオロポリエーテルを含んでなる、請求項４６および４７のいずれか一項の方法。
【請求項４９】
ペルフルオロポリエーテルが重合体と化学的に反応して重合体およびペルフルオロポリエーテルの間の複数の共有結合を生成する、請求項４８の方法。
【請求項５０】
ペルフルオロポリエーテルが重合体と縮合可能である、請求項４９の方法。
【請求項５１】
第一のコーティング組成物が単一層を含んでなる、請求項４６〜５０のいずれか一項の方法。
【請求項５２】
無機粒子が約１０〜３００ｎｍの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛を含んでなる、請求項４６〜５１のいずれか一項の方法。
【請求項５３】
第一のコーティング組成物が約３〜３０重量％の固体潤滑剤をさらに含んでなる請求項４６〜５２のいずれか一項の方法。
【請求項５４】
固体潤滑剤が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、および二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項５３の方法。
【請求項５５】
コーティング組成物が無機強化剤をさらに含んでなる、請求項４６〜５４のいずれか一項の方法。
【請求項５６】
無機強化剤が約３００ｎｍより小さい平均直径を有する、請求項５５の方法。
【請求項５７】
強化剤が、第一の組成物の合計重量を基準として、約５〜１０重量％の範囲にわたる量で存在する、請求項５６の方法。
【請求項５８】
強化剤が炭化珪素（ＳｉＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項５７の方法。
【請求項５９】
第一のコーティング組成物が
約３〜８重量％の亜鉛、
約１〜５重量％の燐酸亜鉛（ＩＩ）、
約１〜５重量％のカーボンブラック、および
約１０〜２０重量％のポリジメチルシロキサン
の少なくとも１種をさらに含んでなり、それぞれの量が第一の組成物の合計重量を基準とする、請求項４６〜５８のいずれか一項の方法。
【請求項６０】
第一のコーティング組成物がピン部品上に沈着されそして第二のコーティング組成物が箱部品上に沈着される、請求項４６〜５９のいずれか一項の方法。
【請求項６１】
乾燥膜潤滑剤が重合体マトリックスおよび溶媒内に分散された固体潤滑剤を含んでなる、請求項４６〜６０のいずれか一項の方法。
【請求項６２】
乾燥膜潤滑剤が自己潤滑性膜および金属合金の少なくとも１種を含んでなる、請求項６１の方法。
【請求項６３】
第二のコーティング組成物が
約４〜１６重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
約８〜２４重量％の反応性エポキシ、
約１〜６重量％の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、請求項４６〜６２のいずれか一項の方法。
【請求項６４】
第一および第二のコーティング組成物の厚さがほぼ等しい、請求項４６〜６３のいずれか一項の方法。
【請求項６５】
第一および第二のコーティング組成物の少なくとも１つを約１５０℃より低い温度において硬化することをさらに含んでなる、請求項４６〜６４のいずれか一項の方法。
【請求項６６】
ピンおよび箱部品が金属製である、請求項４６〜６５のいずれか一項の方法。
【請求項６７】
ピンおよび箱部品の表面に対するコーティングの接着性を改良するために該ピンおよび箱部品の少なくとも１つが表面処理にかけられる、請求項４６〜６６のいずれか一項の方法。
【請求項６８】
表面処理がサンドブラスティング、燐酸塩処理、および銅メッキの少なくとも１つを含んでなる、請求項６７の方法。
【請求項６９】
ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有し、ピンまたは箱部品の少なくとも１つの表面がサンドブラストされているピン部品および箱部品；
エポキシ、
約０．５〜１５重量％のペルフルオロポリエーテル、
約５〜１５重量％の、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも１種の抗腐食化合物、および
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなる第一のコーティング組成物であって、第一のコーティング組成物の残部はエポキシから構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、ピン部品のねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物；並びに
約４〜１６重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
約８〜２４重量％の反応性エポキシ、
約１〜６重量％の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなる第二のコーティング組成物であって、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、箱部品のねじ部分上に沈着される第二のコーティング組成物を含んでなる、ねじ込み継手。
【請求項７０】
第一のコーティング組成物が約３〜３０重量％の固体潤滑剤をさらに含んでなる、請求項６９のねじ込み継手。
【請求項７１】
固体潤滑剤が高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、および二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）の少なくとも１種を含んでなる、請求項７０のねじ込み継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に関するクロスリファレンス
本出願は、各々がここに引用することにより本発明の内容となる、２００６年１２月１日に出願された潤滑性および腐食耐性のためのナノ複合コーティング（Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｆｏｒ  Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の名称の米国特許暫定出願第６０／８７２６１５号、２００７年４月２７日に出願された潤滑性および腐食耐性のための重合体コーティング（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の名称の米国特許暫定出願第６０／９１４６９９号、および２００７年５月２９日に出願された潤滑性および腐食耐性のためのコーティング（Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｆｏｒ  Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の名称の米国特許暫定出願第６０／９４０６９０号の優先権を３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下で主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明の態様は、特にねじ込み連結部用の、コーティングシステムに関し、そして、１つの態様では、腐食耐性のためのナノ複合コーティングに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の記述
油田では、油または気体を地下貯蔵所またはプールから抜き出すために金属製パイプを使用することが常套的方法である。この抜き出し技術は一般的に、地中の油井のボーリング、並びに油井に対して構造的安定性を与えそしてそれが壊れるのを防止するためのケーシングと称する比較的大きい直径の金属製パイプを有する油井の内部枠を必要とする。従って、油井の必要な深度に達したら、気体状または液体の炭化水素を地表へポンプで汲み上げるためにチュービングと称する比較的小さい直径の金属製パイプの紐が油井の中に置かれる。チュービングを形成するパイプは抜き出しに必要な深度に達するのに充分な定められた長さの紐の中で連結される。ケーシングおよびチュービングの両方の一続き（ｓｔｒｉｎｇ）はパイプ部分から構成され、それらはねじ込み連結部を用いて一緒に連結される。
【０００４】
ケーシングまたはチュービングパイプのいずれかの組み立て中に、滑動接触しているねじおよびパイプの他の表面内の焼き付けが、起きうる大きな問題である。焼き付けを回避するためにパイプの組み立て中にねじ込み連結部の雄および雌部品のねじの表面上でドープまたはグリースを使用することが常套的方法である。ドープは典型的には例えばＰｂまたはＣｕの如き重金属の小粒子を使用する。
【０００５】
しかしながら、ドープの使用は大きな欠点も有する。とりわけ、過剰濃度の重金属は人間および動物の体内でそれらの蓄積をもたらして、重篤な病気をもたらしうる。さらに、ドープ中に存在する重金属は土壌、地下水、および海水を汚染する可能性があり、環境公害となりうる。さらに、これらの公害を鑑みると、ドープの使用時には重金属の廃棄を規制する厳密な規則に注意を必要とし、それはその使用価格を高める。
【０００６】
上記の事象の他に、ドープの使用は他の操作、例えば使用中の現場でのねじ込み連結部のクリーニングおよびドーピング、を必要とする。しかしながら、これらの操作は莫大に労力がかかるため、それらは費用がかかり且つ時間もかかる。さらに、これらの操作は移動しているパイプへの露呈を必要としそしてしばしば悪条件下で行われるため、それらは
人間を安全性における危険にさらす。
【０００７】
ドープの使用における別の潜在的な危険性は「不足ドーピング」または「過剰ドーピング」である。不足ドーピングでは、不充分なドープが与えられおよび／またはドープがねじ込み連結部の全表面上に分布されず、焼き付けを適切に抑制することに失敗する。過剰ドープの適用は不足ドーピングを処理しうるが、このやり方は連結部のねじ上に多すぎるドープが置かれる状態である過剰ドーピングの危険性がある。過剰ドーピングは、連結部の組み立て中に、過剰ドープをパイプ区分のねじ込み部分の端部を通して空にできないというありうる結果となる。それ故、停留されたドープは連結部内部で高い圧力を発生して、ねじ込み部分内のパイプ区分の可塑的変形をもたらしうる。極端な場合には、そのような可塑的変形は継手の雄部品の破壊を引き起こして、連結部を無効にし、そしてパイプ区分および／またはスリーブの交換を必要としうる。
【０００８】
これらの問題を処理するためにドープを使用しない抗−焼き付け溶液が試験されてきた。一面で、Ｉｍａｉ他に対する国際特許出願である特許文献１は、固体潤滑性粉末および結合剤を含んでなる下部層、並びに固体粒子を含まない固体腐食保護コーティングの上部コーティング層を含有するコーティング組成物を開示している。継手を固定する時に、腐食保護コーティングは接触部分において固定中に起きる摩擦により徐々に摩耗して下層にある固体潤滑性コーティングを露呈し、それがその潤滑作用を与える。
【０００９】
別の面で、Ｐｅｔｅｌｏｔ他に対する特許文献２は、金属製のねじ込みチューブの保護用の抗−シージング性（ａｎｔｉ−ｓｅｉｚｉｎｇ）コーティングを記述している。コーティングは、基質上に形成される銅、ニッケル、またはクロムの下層にある層の上に形成される鉛層の酸化により製造される薄い酸化鉛層を含んでなる。
【００１０】
他の面で、Ｇｏｔｏ他に対する特許文献３は、少なくともワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含んでなり重金属を含まない粘着性の液体または半固体の潤滑性コーティングの下部層を有する改良された焼き付けおよび腐食耐性を有するねじ込み継手を開示している。コーティングは水性樹脂コーティング組成物から製造される乾燥固体コーティングの上部層も含んでなる。
【００１１】
しかしながら、これらのやり方のそれぞれは欠点を有する。Ｉｍａｉのやり方は、磨耗して潤滑性層を露呈する比較的軟らかい腐食保護コーティングに依存する。そのため、腐食保護層の機械的耐性は低くそしてこの層は時間が経つにつれて望まれざる領域で摩耗されて、コーティングの腐食保護能力を有意に減じうる。Ｐｅｔｅｌｏｔにより提案されたやり方は重金属、例えば鉛および銅、を使用するため以上で論じされたようにそれに伴う環境および毒性公害をもたらす。Ｇｏｔｏにより提案されたやり方も、液体または半固体の潤滑性コーティングの下部層が下部層組成物の適用時に過剰ドーピングまたは不足ドーピングの問題を課すであろうという点で問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００６／０７５７７４号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５，２５３，９０２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／１０４２５１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
少なくとも以上の理由のために、特に油およびガス製造工業で直面する過酷な環境において、改良された腐食耐性を与える保護システムに関する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明の要旨
この開示の態様はねじ込み継手を提供する。１つの態様では、ねじ込み継手はピン部品および箱部品を含んでなり、ピン部品は箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する。ねじ込み継手は、ピンおよび箱部品の少なくとも１つの少なくとも一部の上に沈着される第一のコーティング組成物もさらに含んでなる。１つの態様では、第一のコーティング組成物は
重合体、
重合体用弗素含有改質剤、
少なくとも１種の抗腐食添加剤、および
約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する少なくとも１種の金属酸化物を含んでなる。
【００１５】
ある種の態様では、第一のコーティング組成物はピンおよび箱部品の少なくとも１つの少なくとも一部の上に置かれる第二のコーティング組成物と組み合わせることができる。１つの態様では、第二のコーティング組成物は
重合体、
重合体内に分散された固体潤滑剤、
金属酸化物、および
溶媒
を含んでなる。
【００１６】
この開示の別の態様もねじ込み継手を提供する。１つの態様では、ねじ込み継手はピン部品および箱部品を含んでなり、ピン部品は箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する。ねじ込み継手は、ピンおよび箱部品の少なくとも１つのねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物もさらに含んでなる。１つの態様では、第一のコーティング組成物は
エポキシ類（ｅｐｏｘｉｅｓ）およびポリイミド類よりなる群から選択される重合体、
約０．５〜１５重量％のペルフルオロポリエーテル、
約５〜１５重量％のオルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも１種の抗腐食化合物、並びに
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
【００１７】
別の態様では、ねじ込み継手はピン部品および箱部品を含んでなり、ピン部品は箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する。ねじ込み継手は、ピンおよび箱部品の少なくとも１つのねじ部分上に沈着される第一のコーティング組成物もさらに含んでなる。１つの態様では、第一のコーティング組成物は
重合体、
約０．５〜１５重量％の重合体用弗素含有改質剤、
約５〜１５重量％の、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｌ、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも１種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
【００１８】
この開示の態様はねじ込み継手を保護する方法もさらに提供する。１つの態様では、この方法はピン部品および箱部品の用意を含んでなり、ピン部品は箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有する。この方法は第一の組成物の用意もさらに含んでなる。第一のコーティング組成物は
重合体、
約０．５〜１５重量％の重合体用弗素含有改質剤、
約５〜１５重量％のＺｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｌ、燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸官能基、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも１種を含んでなる腐食抑制剤、並びに
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する無機粒子
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部は重合体から構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
【００１９】
この方法は第二のコーティング組成物の用意もさらに含んでなる。第二のコーティング組成物は乾燥膜潤滑剤を含んでなる。
【００２０】
この方法は第一および第二のコーティングの各々をピンおよび箱部品の少なくとも１つの少なくともねじ部分上に適用することも含んでなる。
【００２１】
開示の他の態様はねじ込み継手を提供する。継手は
ピン部品が箱部品の第二のねじ部分と噛み合うように適合された第一のねじ部分を有し、ピンまたは箱部品の少なくとも１つの表面がサンドブラストされている、ピン部品および箱部品；
エポキシ、
約０．５〜１５重量％のペルフルオロポリエーテル、
約５〜１５重量％の、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物化合物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物、ニトロイソフタル酸亜鉛、およびホスホモリブデン酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも１種の抗腐食化合物、および
約１０〜１５重量％の約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる平均直径を有する酸化亜鉛
を含んでなり、第一のコーティング組成物の残部はエポキシから構成されそして各成分の百分率は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする、ピン部品のねじ部分上に置かれる第一のコーティング組成物；並びに
約４〜１６重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
約８〜２４重量％の反応性エポキシ、
約１〜６重量％の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなり、各成分の量は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする、箱部品のねじ部分上に置かれる第二のコーティング組成物
を含んでなる。
【００２２】
この開示の他の態様はねじ込み継手または他の表面に適用できる組成物に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１はピン部品および箱部品の噛み合っているねじを含んでなる継手の態様の断面図である。
【図２】図２Ａおよび２Ｂは、少なくとも腐食保護を与えるためのピンおよび箱の先端の噛み合っている表面上に置かれる第一および第二のコーティングシステムを示す、図１のピンおよび箱部品の断面図である。
【図３】図３Ａ−３Ｅは、第一および第二のコーティングシステムの態様の配置を示す、ピンおよび箱部品の噛み合っている表面の図式的例証図である。
【図４】図４は、コーティングシステムが基質に優れた接着性を与えることを示す、固体状態潤滑剤としてグラファイトを用いるポリイミドをベースとしたコーティングシステムの１つの態様のクロスカットテープ試験の写真である。
【図５】図５はグラファイト対ＳｉＣの変動比を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図６】図６はグラファイトを含有しそして重合体状炭素弗素化アルコール（Ｄ１０Ｈ）の変動濃度を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図７】図７はＭｏＳ２およびＤ１０Ｈの変動濃度を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図８】図８はＭｏＳ２およびＳｉＣの変動濃度を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図９】図９はＰＴＦＥおよびＳｉＣの変動濃度を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図１０】図１０はＤ１０Ｈを含有しそして異なる固体状態潤滑剤（ＴＰ９）：グラファイト、ＴＰ１１：ＰＴＦＥ、ＴＰ３０：ＭｏＳ２、ＴＰ３６：ＨＤＰＥ、ＴＰ３３：ＭｏＳ２／ＳｉＣ、ＴＰ１４：グフラファイト／ＳｉＣ）を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図１１】図１１は異なる固体状態潤滑剤を有するポリイミドマトリックスコーティングの態様に関する回数の関数としての平均摩擦係数および摩耗係数のヒストグラムである。
【図１２】図１２は、約７０時間の中性塩噴霧試験（ＳＳＴ）後の、プライマーを含まない（組成物ＴＰ３０）離層されたポリイミドコーティングの１つの態様の写真である。
【図１３】図１３は加水分解ポリイミド／金属界面層の機構を示す。
【図１４】図１４は約５００時間のＳＳＴ後のポリイミドコーティング組成物ＴＰ９の態様の写真である。グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）プライマーがコーティングおよび基質の間に存在する。
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは市販のエポキシプライマーを有するポリイミドコーティング組成物ＴＰ１４の態様の写真である；（１５Ａ）約３００時間の塩噴射試験後；（１５Ｂ）約５００時間の塩噴射試験後。
【図１６】図１６Ａおよび１６Ｂは市販のエポキシプライマーを有するポリイミドコーティング組成物ＴＰ３０の態様の写真である；（１６Ａ）約５００時間のＳＳＴ後；（１６Ｂ）コーティング表面のむき出しの膨れを示す１６Ａのクローズアップ図。
【図１７】図１７Ａ−１７Ｃはコーティングの剥離を示す、約５００時間のＳＳＴ後のポリイミドコーティング組成物ＴＰ３０の態様の写真である；（１７Ａ）粘着しなかったコーティングの剥離直後−実質的に腐食が観察されない；（１７Ｂ）環境条件への約１０分間の露呈後、以前はきれいな露呈された基質表面が錆を示す；（１７Ｃ）環境条件への約１０分間の露呈後、頂部上のコーティングが除去されて実質的に腐食を示さない。
【図１８】図１８は約３００時間のＳＳＴ後のコーティング組成物ＴＰ６５の態様の写真である。
【図１９】図１９はグラファイトおよびＤ１０Ｈの変動濃度を有するエポキシマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図２０】図２０はＭｏＳ２の変動濃度を有するエポキシマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図２１】図２１は異なるＨＤＰＥ濃度を有するエポキシマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図２２】図２２は異なる潤滑剤を有するエポキシマトリックスコーティングの態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図２３】図２３は引っ掻き傷周辺の離層を示す、約２００時間のＳＳＴ後の、プライマーを含まないコーティング組成物ＴＥ１３の態様の写真である。
【図２４】図２４Ａおよび２４Ｂは塩噴霧試験後のプライマーを含まないコーティング組成物ＴＥ２０の態様の写真である：（２４Ａ）約２００時間のＳＳＴ後；（２４Ｂ）約５００時間のＳＳＴ後。
【図２５】図２５Ａおよび２５Ｂは約４００時間のＳＳＴ後のエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ３３およびＴＥ３４の態様の写真である；（２５Ａ）ＴＥ３３；（２５Ｂ）ＴＥ４４。
【図２６】図２６Ａ−２６Ｃは約４００時間のＳＳＴ後のエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ４８、ＴＥ４９、ＴＥ５０の態様の写真である；（２６Ａ）ＴＥ４８；（２６Ｂ）ＴＥ４９；（２６Ｃ）ＴＥ５０。
【図２７】図２７Ａおよび２７Ｂは約４００時間の中性塩噴霧露呈後のエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ４９およびＴＥ５０の態様の写真である；（２７Ａ）ＴＥ４９；（２７Ｂ）ＴＥ５０。
【図２８】図２８は変動する抗腐食添加剤を有するエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ３３、ＴＥ４４、ＴＥ４８、ＴＥ４９、ＴＥ５０の態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図２９】図２９Ａ−２９ＣはＳＳＴ後のエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ４４の態様の写真である；（２９Ａ）５００時間；（２９Ｂ）１１００時間；（２９Ｃ）２０００時間。
【図３０】図３０はＳＳＴ後のエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ４４の下層にある金属製基質の写真である。
【図３１】図３１は変動量のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)ＺＣＰおよびＺｎＯ並びに変動サイズのＺｎＯを有するエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ６０、ＴＥ６１、ＴＥ６４、ＴＥ６７、ＴＥ６８の態様に関して摩擦係数を回数の関数としてプロットするグラフである。
【図３２】図３２Ａおよびは３２Ｂはエポキシマトリックスコーティング組成物ＴＥ６４（３２Ａ）およびＴＥ６７（３２Ｂ）で部分的にコーティングされたねじ込み連結部ねじの態様の写真である；腐食はコーティングされていない領域で観察されうる。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
好ましい態様の詳細な記述
この開示の態様は、ねじ込み連結部の保護のための、コーティングシステムおよび製造方法を開示する。ある種の態様では、コーティングシステムは少なくとも腐食耐性を与えるためのねじ込み連結部の表面の少なくとも１つの少なくとも一部への沈着のために構成される第一のコーティングを少なくとも含んでなる。場合により、第一のコーティングは潤滑性も与えうる。別の態様では、コーティングシステムは第一のコーティングを潤滑性を与えるためのねじ込み連結部の表面の少なくとも１つの少なくとも一部への沈着のために構成される第二のコーティングと組み合わせて含んでなる。特に、コーティングは鋼パイプねじ込み連結部の如き用途に適しており、そこでは組み立て工程中に摩擦により引き起こされる極端に高い負荷および高い局部的温度が存在する。ねじ切り鋼パイプに関するさらなる詳細は「チューブ用のねじ込み継手（Ｔｈｒｅａｄｅｄ  Ｊｏｉｎ  ｆｏｒ  Ｔｕｂｅｓ）」の名称の米国特許第６，９２１，１１０号、「表面処理されたねじ切りパイプ（Ｔｈｒｅａｄｅｄ  Ｐｉｐｅ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」
の名称の米国特許第６，９７１，６８１号、「高および低摩擦性コーティングを有するねじ込み連結部（Ｔｈｒｅａｄｅｄ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ  Ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  ａｎｄ  Ｌｏｗ  Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ）」の名称の国際特許出願番号国際公開第２００７／０６３０７９号に見出すことができる。
【００２５】
以下で論じるコーティングシステムはねじ込み連結部で使用される時には有意な性能利点を与える。一般的に、製造されたパイプは海外から輸送され、その時間中にそれらは海洋環境に露呈される。さらに、製造されたパイプは典型的には長期間にわたり帆装部位近くに屋外で貯蔵され、そして局地的な気候条件、例えば雨および低いまたは高い温度、を受ける。これらのタイプの環境への露呈は腐食をもたらし、パイプ組み立てのためだけでなく連結部の一体性および性能に関しても不利である錆の生成を生じうる。それ故、パイプ輸送および貯蔵中の腐食を回避するために従来の連結システムは貯蔵用化合物を使用する。貯蔵用化合物はパイプ組み立て直前に除去しなければならずそしてパイプの固定を補助するために連続的にドープ化合物が適用される。
【００２６】
有利なことに、ここに記述されるドープを含まない連結部は抗−腐食性質および、場合により、潤滑性質を有する。それ故、これらの連結部は工場施設で処理され、輸送され、貯蔵され、そして組み立て前にはさらなる処理がされない。その結果、貯蔵化合物を除去しそして連続的にドープ化合物を適用する余分の段階を回避して、パイプを組み立てるための時間および費用を減らすことができる。
【００２７】
ある種の態様では、第一のコーティングは内部に分散された腐食抑制添加剤を有する単一層の重合体マトリックスを含んでなる。添加剤は下層にあるねじ込み連結部を腐食から保護する能力を有するコーティングを提供する一方で、重合体マトリックスは適当な温度安定性および接着性を有する第一のコーティング組成物を提供する。別の態様では、ナノ−スケールの強化剤を重合体マトリックス内にさらに分散させることができる。有利なことに、強化剤は改良された機械的性質、特に摩擦学的性質、例えば摩耗耐性、を与える。他の態様では、固体状態潤滑剤を第一のコーティング組成物の重合体マトリックスに加えて選択された摩擦係数をコーティングに与えることもできる。
【００２８】
ある種の態様では、第二のコーティングはエポキシ樹脂および溶媒の混合物中に分散された固体潤滑剤を含んでなる。必要に応じて、別の添加剤、例えば接着促進剤および重合体改質剤、を第一および第二のコーティング組成物の各々にさらに加えることもできる。この開示のこれらのおよび他の目的および利点は以下でさらに詳細に論じられる。
【００２９】
図１は第一のパイプ１００および第二のパイプ１０４を示す。パイプ１００、１０４は相補的なねじ切り先端を有し、それらは一緒に連結される時に継手１１０を形成する。継手１１０はそれ故「ピン」または「ピン部品」と称する外表面上にねじ１０２が装備された第一のパイプ１００、および「箱」または「箱部品」と称する内表面上にねじ１０６が装備された第一のパイプ１０４を含んでなる。箱部品１０４は一般的には、継手１１０の型によって、パイプまたはスリーブである。ピン部品１００のねじ１０１は箱部品１０４のねじ１０６と噛み合うように適合される。
【００３０】
ピン部品１００および箱部品１０４のねじ１０２、１０６の拡大図が図２Ａ、２Ｂに示される。ある種の態様では、少なくとも腐食耐性をそして場合により潤滑性を与える第一のコーティング組成物２００がピンおよび箱部品１００、１０４の少なくとも１つの少なくとも一部上に置かれる。ある態様では、第一のコーティング２００はピン部品１００の少なくとも一部上に置かれる。第二の層コーティング２０２は、存在する時には、少なくとも潤滑性を与えそしてピンおよび箱部品１０２、１０４の少なくとも１つの少なくとも一部上に置かれる。ある態様では、第二のコーティング組成物２０２は箱部品１０４の少
なくとも一部上に置かれる。
【００３１】
この構造はこの開示のコーティングシステムの構造の単なる一例であることは理解されうる。別の態様では、第一のコーティング組成物だけを使用することができそして箱部品１０４の上に置かれる。他の態様では、第一および第二のコーティング２００、２０２が、それぞれ、ピンおよび箱部品１００、１０４のねじ１０２、１０６の領域近くに置かれる。さらに別の態様では、第一および第二のコーティング２００、２０２はピンおよび箱部品１００、１０４の少なくとも一部上に置かれ、それらはねじ１０２、１０６の少なくとも一部を含んでいてもまたはいなくてもよい。さらに別の態様では、第一および第二のコーティング２００、２０２はピンおよび箱部品１００、１０４の実質的に全ての表面上に置かれる。
【００３２】
図３Ａ−３Ｅはピン部品１００および箱部品１０４に適用される選択されたコーティング構造を示すこの開示の第一および第二のコーティング組成物２００、２０２の態様を示す。ある種の態様では、第一および第二のコーティング組成物２００、２０２は各々単一層を含んでなる。これらの構造は例として提示されておりそしてこの開示の態様を何らかの方法で限定するものでないことは理解されうる。
【００３３】
図３Ａの態様では、第一および第二のコーティング２００、２０２は単一層としてピン１００および箱１０４に適用される。例えば、第一のコーティング２００はピン部品１００の表面に適用されそして第二のコーティング２０２は箱部品１０４に適用される。或いは、図３Ｂに示されているように、両方のコーティング２００、２０２をねじ込み連結部であるピン部品１００または箱部品１０４の１つの表面に適用しうる。例えば、第一および第二のコーティング２００、２０２の両方をピン部品１００に適用しうる。別の態様では、図３Ｃに示されているように、第一および第二のコーティング２００、２０２の両方をピンおよび箱部品１００、１０４の各々に適用しうる。
【００３４】
他の態様では、複数のコーティングを継手に隣接する表面上に積層しうる。例えば、図３Ｄに示されているように、第一のコーティング組成物２００はピン部品１００上の第一および第三の層として存在しうる一方で、第二のコーティング組成物２０２はピン部品１０４上に第二の層として存在しうる。
【００３５】
別の態様では、第一および第二のコーティング２００、２０２の厚さは互いに関して変動しうる。例えば、図３Ｅに示されているように、第一のコーティング組成物２００は第二のコーティング層２０２より厚くてもよい。
【００３６】
以上で示されたこれらの構造を必要に応じて改変しうることは理解されうる。例えば、コーティングをピン部品１００から箱部品１０４に動かすこともできそして逆もできる。或いは、第一および第二のコーティング組成物２００、２０２の位置を交換することもできる。さらに、別の層をここに記述されている態様に従い用意することもできる。
【００３７】
コーティングの厚さは必要に応じて変動しうる。例えば、第一および第二のコーティング組成物２００、２０２の各々の厚さは約１μｍ〜１００μｍの間で変動しうる。ある種の態様では、第一および第二のコーティング組成物２００、２０２の各々の厚さは約１０〜４０μｍの範囲内でありうる。他の態様では、第一および第二のコーティング層２００、２０２の合計厚さは約８０μｍより薄い。別の態様では、第一のコーティング２００の厚さは約４０μｍより薄い。他の態様では、第二のコーティング２０２の厚さは約３０μｍより薄い。別の態様では、第一および第二のコーティング２００、２０２はほぼ等しい厚さを有する。
【００３８】
第一および第二のコーティング２００、２０２は当該技術で一般的に理解されている技術に従い設置することができる。例えば、ピンおよび箱部品１００、１０４を噴霧コーティングすることができる。１つの態様では、円筒形状での使用のための自動的噴霧装置を使用できる（ＳＰＭＡ  ＧｍｂＨ、ビッシンゲン、ドイツ）。或いは、ピンおよび箱部品１００、１０４を浸漬コーティングすることもできる。別の態様では、例えば拍動レーザーデポジション、化学蒸着、および電気化学デポジションの如き技術を使用できる。単一のピン１００または箱部品１０４の表面上への複数層の沈着用には、これらの技術を必要に応じて繰り返すことができる。さらに、これらの技術は単独でまたは組み合わせて行うことができる。
【００３９】
沈着前に、ある種の態様では、ピンまたは箱部品の少なくとも１つの表面をコーティングを沈着させる表面に対する沈着したコーティングの接着性を増強させるために設計された表面処理にかけることができる。このようにして製造されたねじ込み連結部の性質を増強させるための処理もさらに設計される。そのような表面処理の例はサンドブラスティング、燐酸塩処理、および銅メッキを包含するが、それらに限定されない。
【００４０】
ある態様では、第一のコーティング組成物の重合体マトリックスはポリイミドを含んでなる。ポリイミド類は金属に対する良好な接着性を有し、それは第一のコーティング組成物により与えられる腐食耐性を増強する。ポリイミドシステムの別の利点は約０．１重量％というそれらの低い水吸収性である。低い水吸収性はポリイミドを水障壁として作用させ、第一のコーティング組成物により与えられる腐食耐性を増強する。ポリイミド類は高温耐性もさらに有し、それは摩擦滑動中の第一のコーティング組成物の摩擦学的性質を安定化させる。
【００４１】
ポリイミドの態様をプライマー類とさらに組み合わせてコーティングの接着性を増強させうる。適するプライマー類の例はシランをベースとしたプライマー類および市販のエポキシをベースとしたプライマー類を包含するが、それらに限定されない。シラン基は金属の表面への安定な複合体を形成するが、エポキシをベースとしてプライマー類ではエポキシ基と金属表面との反応により接着性が生ずる。例えば、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）を有するシランをベースとしたシステムを使用してポリイミドコーティングおよび金属表面の間の界面を安定化させうる。
【００４２】
別の態様では、第一のコーティング組成物の重合体マトリックスはエポキシを含んでなる。エポキシ類は有極性表面に対する優れた接着性を与える。さらに、エポキシ類は自己硬化性膜を生成することができ、それらは濃密化のためのコーティングの外部加熱を強める必要がなく、これらのマトリックスに加えられるナノ複合体の処理を促進する。ある種の態様では、オリゴマー状ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリン樹脂よりなる積層樹脂「Ｌ２０」（Ｒ  ＆  Ｇ  ＧｍｂＨ）を硬化剤としてのイソホロンジアミンと共に使用することができる。
【００４３】
ある種の態様では、第一のコーティング組成物のマトリックス重合体が改質される。例えば、重合体を少量の弗素含有化合物、例えば反応性ペルフルオロポリエーテル類、で改質することができる。改質剤は弗素含有化合物の疎水性により水浸透に対する重合体の障壁性質を改良する。ある態様では、ペルフルオロポリエーテルは重合体と化学的に反応して、ペルフルオロポリエーテルおよび重合体の間に複数の共有結合を生成する。さらに、ペルフルオロポリエーテルは主要なマトリックス重合体連鎖と縮合可能でありうる。ある態様では、ペルフルオロポリエーテルはＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ(R)  Ｄ１０Ｈ（ソルベイ・ソレキシス（Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ））を含んでなる。この化合物はまたここではＤ１０Ｈとも称することができる。ある種の態様では、第一のコーティング組成物の合計重量を基準として、約０．５〜１５重量％の重合体用弗素含有改質剤を使用すること
ができる。他の態様では、非−反応性のフルオロ−化合物を使用してこの目的を達成することができる。
【００４４】
別の態様では、他の重合体用改質剤を使用することができる。例えば、ポリイミドマトリックスをアミドプロピル末端のポリジメチルシロキサンを用いて柔軟性ポリシロキサン単位で改質することができる。シロキサンは重合体のガラス転移温度を低下させ、そしてその結果としてコーティング内部で機械的応力弛緩を起こさせる。ある種の態様では、第一の重合体組成物の合計重量を基準として、約１０〜２０重量％のポリジメチルシロキサンを使用することができる。
【００４５】
ある種の態様では、第一のコーティング組成物はコーティングの性能を改良するために作用するナノ−スケールおよび／またはミクロン−スケールの添加剤をさらに含んでなる。ある種の態様では、基質に対するコーティング組成物の接着性を増強するように添加剤を構成することができる。別の態様では、添加剤は組成物の機械的安定性を増強させうる。他の態様では、添加剤は腐食耐性をさらに増強させる。これらの添加剤はコーティング組成物内で単独でまたは組み合わせて存在しうる。
【００４６】
ある態様では、第一のコーティング組成物は少なくとも１種の接着用添加剤を含んでなる。ある種の態様では、添加剤はミクロ粒子またはナノ粒子を含んでなる。接着用添加剤の例は酸化亜鉛（ＺｎＯ）およびタルクを包含するが、それらに限定されない。ＺｎＯは充填剤として作用することにより特に湿潤環境中のコーティング組成物の接着性を改良して、重合体マトリックスによる水分の吸収を実質的に抑制する。他の態様では、接着用添加剤はタルク、例えばＭｉｃｒｏｔａｌｃ(R)  ＡＴ１、を含んでなる。その小板のような構造のために、タルクは障壁としても作用することによりコーティング組成物の接着性を改良して、重合体マトリックス内への水の吸収を同様に抑制する。有利なことに、酸化亜鉛は以下で論じるようにコーティングの腐食耐性も増強しうる。ある種の態様では、約１０ｎｍ〜１００μｍの間の平均直径を有するＺｎＯ添加剤を使用できる。他の態様では、ＺｎＯ添加剤の平均直径は約１０ｎｍ〜１０μｍの間の範囲にわたる。別の態様では、ＺｎＯ添加剤の平均直径は約１０ｎｍ〜３００ｎｍの間の範囲にわたる。第一のコーティング組成物の合計重量を基準として、約１０〜１５重量％の接着用添加剤を使用することができる。
【００４７】
強化剤を第一のコーティング組成物の重合体マトリックス内に加えることもできる。強化剤の添加はコーティングの硬度および摩耗耐性を改良して、それらの機械的耐性を増強させる。ある種の態様では、強化剤は無機粒子を含んでなる。粒子は、それぞれ、概略マイクロ−スケール（約１μｍ〜約５００μｍ）およびナノ−スケール（約１ｎｍ〜約５００ｎｍ）の間の範囲にわたる平均直径をさらに有することができる。ある種の態様では、粒子は約３００ｎｍより小さい平均直径を有する。有利なことに、強化剤によりコーティングに付与される機械的耐性の結果として、コーティングは耐性がより少ないコーティングより少ない維持費用および交換を要する。ある態様では、炭化珪素（ＳｉＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、または二酸化珪素（ＳｉＯ２）ナノ粒子を使用することができる。別の態様では、強化剤の表面を有機官能基で改質することができる。ある種の態様では、第一のコーティング組成物の合計重量を基準として、約５〜１０重量％の強化剤を使用することができる。
【００４８】
コーティングに低い摩擦係数を与えてその潤滑能力を改良するために、固体状態潤滑剤をコーティング組成物に加えることもできる。この潤滑性質はねじ込み連結部の噛み合わせ部品によって受ける機械的応力および摩耗を減少させ、並びに部品の接触中に発生する熱を減少させる。１つの態様では、固体状態潤滑剤はミクロン寸法の固体を含んでなる。固体状態潤滑剤の例はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、高密度ポリエチレン（
ＨＤＰＥ）、グラファイト、およびＭｏＳ２を包含するが、それらに限定されない。具体的な調合物は以下の実施例で論じられる。ある種の態様では、第一のコーティング組成物の合計重量を基準として、約３〜３０重量％の固体潤滑剤をコーティング組成物中で使用できる。
【００４９】
別の態様では、組成物は腐食抑制化合物を含んでなる。ある種の態様では、抗腐食化合物はＺｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｌ、燐酸塩官能基、オルト燐酸塩官能基、ホウ燐酸塩官能基、ポリ燐酸塩官能基、モリブデン酸塩官能基、ホスホモリブデン酸塩官能基、ホウ珪酸塩類、およびホスホ珪酸塩官能基の少なくとも１種を含んでなる。例は三燐酸アルミニウム、ホスホ珪酸亜鉛ストロンチウム、燐酸亜鉛、酸化亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホスホモリブデン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、およびホスホモリブデン酸亜鉛カルシウム、オルト燐酸アルミニウム亜鉛水和物、オルト燐酸亜鉛水和物、オルト燐酸モリブデン亜鉛水和物、オルト燐酸ポリ燐酸珪酸ストロンチウムアルミニウムカルシウム亜鉛水和物、ポリ燐酸アルミニウムストロンチウム水和物、ポリ燐酸アルミニウムカルシウム水和物、オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物、ホウ酸オルト燐酸亜鉛水和物、燐酸水素カルシウム、ホウ燐酸バリウム、ホウ燐酸ストロンチウム、ホウ珪酸カルシウム、ホスホ珪酸バリウム、ホスホ珪酸ストロンチウム、およびホスホ珪酸カルシウムを包含するが、それらに限定されない。ある種の態様では、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰ、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰ−Ｐｌｕｓ、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＡＭ、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＡＭ−Ｐｌｕｓ、およびＨｅｕｃｏｒｉｎ(R)  ＲＺ（ハウバッフ・ＧｍｂＨ・ジャーマニー（Ｈｅｕｂａｃｈ  ＧｍｂＨ  Ｇｅｒｍａｎｙ））の少なくとも１種を使用できる。これらの化合物はまたここではＺＣＰ、ＺＣＰ−Ｐｌｕｓ、ＺＡＭ、ＺＡＭ−Ｐｌｕｓ、およびＲＺと称することもできる。ある種の態様では、全ての抗腐食化合物の合計量は第一のコーティング組成物の合計重量を基準として約５〜１５重量％である。
【００５０】
他の態様では、第一のコーティング組成物は伝導性を増強するための添加剤をさらに含んでなりうる。例えば、約１〜５重量％のカーボンブラックを使用することができ、ここで量は第一のコーティング組成物の合計重量を基準とする。
【００５１】
以下の表は第一のコーティング組成物中に存在する各成分の相対量の選択された態様を示す：
【００５２】
【表１】
2010511135.tif 000003
【００５３】
例えば、組成物ＴＥ６４は約７７．４重量％のＬ２０エポキシ樹脂、約３．１重量％のＨＤＰＥおよび０．９重量％の固体状態潤滑剤としてのＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ(R)  Ｄ１０Ｈ、約６．２重量％のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰ、および約１２．４重量％の約
１μｍの寸法を有するＺｎＯを含んでなる。ＴＥ６７は約７７．４重量％のＬ２０エポキシ樹脂、約３．１重量％のＨＤＰＥおよび０．９重量％の固体状態潤滑剤としてのＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ(R)  Ｄ１０Ｈ、約６．２重量％のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰ、および約１２．４重量％の約５０ｎｍの平均直径を有するＺｎＯを含んでなる。全ての百分率は組成物の合計重量を基準とする。
【００５４】
第二のコーティング組成物の態様は乾燥膜潤滑剤を含んでなる。固体潤滑剤粉末は反応性エポキシ樹脂および溶媒を含んでなる混合物内に分散される。ある種の態様では、潤滑剤粉末はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでなりそして溶媒は酢酸２−メトキシ−１−メチル−エチルを含んでなる。ある態様では、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を組成物にさらに加えることができる。ＴｉＯ２はＰＴＦＥ粉末の前に、後に、または同時に加えることができる。
【００５５】
成分の比は必要に応じて変えることができる。固体成分（粉末およびエポキシ）は約２０〜４０重量％の範囲内で存在しそして溶媒は約６０〜７０重量％の範囲内で存在し、ここで百分率は第二のコーティング組成物の合計重量を基準とする。固体の中で、ＰＴＦＥ粉末は固体成分の合計重量の約２０〜４０重量％の間の量で存在し、エポキシ樹脂は約４０〜６０重量％の間の量で存在し、そしてＴｉＯ２粉末は約５〜１５重量％の間の量で存在する。
【００５６】
１つの態様では、第二のコーティング組成物は
約４〜１６重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
約８〜２４重量％の反応性エポキシ、
約１〜６重量％の二酸化チタン、および
溶媒
を含んでなる。
【００５７】
固体粉末の実質的に均質な分散液を与えるために、組成物を約２０分間にわたり撹拌した。生じた樹脂はＦｏｒｄ  Ｎｏ．４カップの中で２５℃において約２８〜３２秒間の範囲内の粘度を有した。別の態様では、樹脂粘度はＦｏｒｄ  Ｎｏ．４カップの中で２５℃において約２６〜２８秒間であった。
【００５８】
別の態様では、溶媒の混合物を使用することができる。例えば、酢酸２−メトキシ−１−メチル−エチルおよびキシレンの混合物を使用することができる。
【００５９】
別の態様では、乾燥膜潤滑剤は自己潤滑性膜、例えば金属合金、を含んでなりうる。
【実施例】
【００６０】
第一および第二のコーティングの態様は、以上で論じられたように、ねじ込み連結部上で使用できる。コーティングの性能を評価するために、コーティングを金属基質上に噴霧コーティングしそして種々の試験にかけた。断らない限り、Ｎ８０鋼基質試料が試験で使用された。接着性、摩擦係数、表面粗さ、摩耗耐性、腐食および耐性がポリイミド−およびエポキシ−マトリックスコーティング組成物中で試験された。
【００６１】
腐食試験はＤＩＮ  ５００２１／ＡＳＴＭ  Ｂ１１７である「塩噴霧（霧）装置を操作するための標準的実施法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓａｌｔ  Ｓｐｒａｙ（Ｆｏｇ）Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」に従う中性塩噴霧試験（ＳＳＴ）により行われた。一般的には、試験試料を特定の位置および角度でＮａＣｌ溶液噴霧に露呈した。ＮａＣｌ溶液の濃度は約３．５〜２０％の範囲にわたることができそして断らない限り約５％であった。コーティング層が損傷しそしてベース金属が露呈され
る時に腐食がどのように進行するかを検討するために、引っ掻き傷もコーティング中に加えられた。
【００６２】
コーティング組成物の摩擦係数はＤＩＮ  ５０３２４に従うピン−オン−ディスク（ｐｉｎ−ｏｎ−ｄｉｓｃ）摩擦計試験により試験された。概略試験パラメーターはＰ＝２Ｎ、ｖ＝１０ｃｍ／ｓ，ｖ＝１０ｃｍ／ｓ、ｒ＝１５ｍｍ、およびｓ＝１０００ｍであった。
【００６３】
ある態様では、ピンおよび箱部品１００、１０４の表面をコーティング組成物の適用前にクリーニングした。複数のクリーニング技術の１種もしくはそれ以上を、必要に応じて、使用することができる。
【００６４】
第一のクリーニング技術では、ピンおよび箱部品の金属表面を最初にアセトンで洗浄した。次に、表面を超音波浴内で約１５分間にわたり約７５℃において工業用クリーニング剤（Ｂｏｎｄｅｒ  Ｔ５４００）を用いることによりクリーニングした。浴の後に水道水クリーニングおよび約２分間にわたるほぼ室温におけるＵＮＩＢＯＮＤ  ＨＤＨクリーニング剤を用いるクリーニングを行った。残存するクリーニング剤を水道水で除去しそして表面を約１０分間にわたり約１２０℃において乾燥した。
【００６５】
第二のクリーニング技術では、ピンおよび箱部品の金属表面を最初にキシレンで洗浄した。次に、表面を超音波浴内で約１５分間にわたり約７５℃において工業用クリーニング剤（Ｂｏｎｄｅｒ  Ｔ５４００）を用いることによりクリーニングした。浴の後に水道水クリーニングおよび約１０分間にわたる約８０℃におけるＵＮＩＢＯＮＤ  ＨＤＨクリーニング剤を用いるクリーニングを行った。残存するクリーニング剤を水道水で除去しそして表面を約１０分間にわたり約１２０℃において乾燥した。このようにして調整された表面は約０．６１μｍの平均粗さ（Ｒａ）、約３．８μｍの平均粗さ深度（Ｒｚ）、および約４．３２μｍの頂部対谷部の粗さ（Ｒｍａｘ）を示した。
【００６６】
第三のクリーニング技術では、ピンおよび箱部品の金属表面を最初にサンドブラストした。次に、表面を超音波浴内で約１５分間にわたり約８０℃において工業用クリーニング剤（Ｂｏｎｄｅｒ  Ｔ５４００）を用いることによりクリーニングした。浴の後に水道水クリーニングおよび約５分間にわたる約６０℃におけるＵＮＩＢＯＮＤ  ＨＤＨクリーニング剤を用いるクリーニングを行った。残存するクリーニング剤を水道水で除去しそして表面を約１０分間にわたり約１２０℃において乾燥した。この工程は実質的に再現可能な表面および表面粗さにおける変化を与えることが注目される。このようにして調整された表面は約０．９２μｍの平均粗さ（Ｒａ）、約６．０９μｍの平均粗さ深度（Ｒｚ）、および約８．４μｍの頂部対谷部の粗さ（Ｒｍａｘ）を示した。
【００６７】
別の態様では、クリーニング工程はサンドブラスティングだけを含んでなっていた。
【００６８】
実施例−ポリイミドをベースとしたシステム
ポリイミドマトリックスを４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホン（ＢＡＰＰＳ）およびピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）共単量体から溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）中の重付加反応により製造した。この単量体組成物はフェノキシおよびフェニルスルホン基から起因してわずかに有極性であり、それは接着性に関して有利である。この組成物はさらに必要に応じてマトリックス物質を多量の無機ナノ粒子および潤滑剤粒子を分散させる。さらに、ヒドロキシル基を含有するペルフルオロポリエーテル（Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ(R)  Ｄ１０Ｈ、ソルベイ・ソレキシス）を共−単量体として反応混合物に加えた。生じた中間生成物は懸垂ペルフルオロポリエーテル側鎖基を有するポリアミック・アシド（ｐｏｌｙａｍｉｃ  ａｃｉｄ）構造であった。
【００６９】
最初の試験では、未硬化ポリイミドをＳｉＣナノ粒子および固体状態潤滑剤（グラファイト）と以下の表１に示されている比で混合した。混合物を引き続きクリーニングされた鋼表面上にコーティングしそして約１５０℃まで熱硬化した。
【００７０】
【表２】
2010511135.tif 000004
【実施例１】
【００７１】
実施例１：
クロスカットテープ試験−グラファイト／ポリイミド組成物
クロスカットテープ試験を使用してＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−０２である「テープ試験により接着性を測定するための標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｂｙ  Ｔａｐｅ  Ｔｅｓｔ）」に従いコーティングの接着性を同定した。この基準に従い、基質上に置かれたコーティング中で刃の付いた切断器具を用いて斜交陰影切断を行った。引き続き、接着テープを切断表面上に置きそして次に剥離した。コーティングの一部がテープ上に残っている場合には、コーティングの接着性は不充分であると判定される。
【００７２】
試験結果の分類は基準と比較する視覚的比較により行われ、それは試験部分の影響を受けた面積を剥がされたテープにより表面から離されたコーティングの百分率として規定する。０〜５の評価は試験試料部分の接着性を１００％合格（０）から試験領域の６５％より多くが表面から離層する不合格（５）までに分類する。
【００７３】
クロスカットテープ試験は表１に示されたコーティング組成物に関して良好な接着性（ｃｃ／ｔｔ  ０／０）を示した。図４は接着性に関して最初に試験した代表例の写真を示す。像は、コーティングが基質に実質的に接着したままであることを示す。
【実施例２】
【００７４】
実施例２：摩擦学的同定−グラファイト／ポリイミドナノ複合体
ナノ複合体の摩擦および摩耗に対する固体状態潤滑剤および強化剤の影響をＤＩＮ  ５０３２４に従うピン−オン−ディスク摩擦計試験により試験した。概略試験パラメーターはＰ＝２Ｎ、ｖ＝１０ｃｍ／ｓ，ｖ＝１０ｃｍ／ｓ、ｒ＝１５ｍｍ、およびｓ＝１０００ｍであった。コーティングシステムＴＰ９、ＴＰ１３、ＴＰ１４、およびＴＰ１５を検討し、各々は約１．５ｇのほぼ等量のＤ１０Ｈを有していた。とりわけ、ＴＰ９試料はＳｉＣ強化剤を含まなかった。
【００７５】
ピン−オン−ディスクの結果は図５に示されそして以上の表１にまとめられており、ここでｋは摩耗耐性である。図５から、固体状態潤滑剤としてグラファイトを用いるとμ＝
０．１−０．２の範囲内の摩擦係数が得られた。測定された摩耗係数は概略ｋ＝２．５＊１０−４ｍｍ３／Ｎｍであることが見出された。グラファイトを含有するコーティングに関する低い摩耗耐性はグラファイト固有の軟らかさにより引き起こされることが信じられており、それはコーティングの硬度の低下をもたらす。約１：１の比でのグラファイトおよびＳｉＣの添加（組成物ＴＰ１４）は摩耗耐性が改良されることを示しており、そして摩擦性能もわずかに改良された。
【実施例３】
【００７６】
実施例３：表面粗さ−グラファイト／ポリイミドコーティングシステム
重要な摩擦学的問題は表面粗さが摩擦性能にどのように影響するかの疑問である。摩擦および摩耗は一般的に同時に起きる工程であるため、摩耗破片は一般的に滑動工程が表面上で起きる時点から始まり発展する。これらの破片は摩擦係数を劇的に増加させそして、その結果として、それらを滑動路から除去することが重要である。この除去は表面粗さの凹み内での破片の収集により行われる。摩耗は表面粗さに依存しており、粗い表面は滑らかな表面より多い摩耗破片を生ずるため、摩耗／摩擦均衡を実質的に最適化する表面粗さの範囲を判定することができる。この影響は最低の摩擦係数を有する表面において見られうる。
【００７７】
ポリイミドシステムでは、重合体状炭素弗素化されたアルコール（Ｄ１０Ｈ）を使用することにより表面粗さが変えられそして実質的に最適化される。Ｄ１０Ｈは界面活性剤のように作用し、熱力学的理由のために生ずるポリイミドコーティングの表面を富裕化させる。その結果は表面自由エネルギーにおける低下であり、それを使用して表面の粗さを変動させうる。表２および図６は表面粗さに対する摩擦係数の依存性を示す。
【００７８】
【表３】
2010511135.tif 000005
【００７９】
図６から、試料の表面粗さにより摩擦係数が約１００％以上変化することが信じられる。１つの態様では、低い摩擦係数に関すると、ポリイミドシステムに対する最適な表面粗さは概略Ｒａ＝０．３μｍである。これは、重合体マトリックス中での約８．５重量％のＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ(R)  Ｄ１０Ｈの使用により得られる。さらに、弗素化されたアルコールの濃度の他に表面粗さはマトリックス中の潤滑剤の容量割合にも依存することを述べるべきである。匹敵するマトリックスシステムを製造するためには、ペルフルオロポリエーテルの濃度は未強化マトリックスに関してほぼ一定に保たれていた。
【実施例４】
【００８０】
実施例４：摩擦学的同定−ＭｏＳ２／ポリイミドコーティングシステム
第二のタイプの固体状態潤滑剤であるＭｏＳ２が加えられているコーティングシステムの態様の摩耗および摩擦性能も検討した。表３は潤滑剤としてＭｏＳ２を含有するポリイミドシステムの組成および摩擦実験からの対応する摩耗係数を示す。断らない限り、マトリックス物質はポリイミドを含んでなっていた。
【００８１】
【表４】
2010511135.tif 000006
【００８２】
図７は、ＭｏＳ２を含有しＳｉＣナノ粒子を含まないポリイミドシステム（ＴＰ３０、ＰＴ３１、ＰＴ３２、ＴＰ４４、およびＴＰ４５）に関する滑動回数に対する摩擦係数の対応する依存性を示す。ＭｏＳ２は、潤滑剤としてのグラファイトと比べて、試験パラメーターに従うとほぼ同じ性能を示す。グラファイトの場合には、約８．５重量％のペルフルオロポリエーテルの濃度（組成物ＴＰ３０、ＴＰ３１、ＴＰ３２）が摩擦性能に関して最適であることが見出された。
【００８３】
摩擦学的性質に対するＳｉＣナノ粒子の影響を検討するために、ＭｏＳ２対ＳｉＣの種々の比をマトリックス中で使用しそしてコーティングを同定した。この同定の結果は図８に示される。
【００８４】
ＭｏＳ２含有組成物に関すると、ＳｉＣだけの添加は摩耗耐性に実質的な影響を示したが、摩擦係数はＳｉＣを含まないコーティングに関するものとほぼ同じであった。これは、以下で詳細に論じられる図１１に示された比較例でさらに良く観察できる。
【００８５】
他方で、図８にさらに示されているように、約０．１より低い比較的低い摩擦因子がある種のコーティング中で約４０００サイクル（回）までに観察された。この傾向は図９でも見られ、ＰＴＦＥ／ＳｉＣシステムでは約２５００サイクル後であった。
【実施例５】
【００８６】
実施例５：摩擦学的同定−ＰＴＦＥ潤滑剤
より低い摩擦値を得るために、コーティングに対する重合体をベースとした固体状態潤滑剤の添加を検討した。表４および図９はＰＴＦＥおよびＰＴＦＥ／ＳｉＣを用いる選択された実験を示す。
【００８７】
【表５】
2010511135.tif 000007
【００８８】
ＰＴＦＥ（ＴＰ１１）およびＰＴＦＥ／ＳｉＣ（ＴＰ１７）の性能は以上で論じられたグラファイトおよびＭｏＳ２コーティングのものと実質的に逆であった。ＰＴＦＥの場合には、ＳｉＣの添加は摩耗係数を有意に改良したが、摩擦係数も劇的に増加させた。
【実施例６】
【００８９】
実施例６：摩擦学的同定−ポリイミド／ＨＤＰＥ潤滑剤
ポリイミドシステムの１つの特徴はそれらの比較的高い硬化温度であり、それはＨＤＰＥが重合体状潤滑剤として使用される時には相分離をもたらしうる。このコーティングは合成され（表３に示された組成物、ＴＰ３６）そしてこのシステムはこの時点までに論じられた組成物の中で最低の摩擦係数を示した（図１０）。
【００９０】
しかしながら、ＨＤＰＥを用いて合成されたコーティングシステムは相分離を示し、それはコーティングシステムの腐食耐性の性質にとって不利でありうる。
【実施例７】
【００９１】
実施例７：種々の潤滑剤を有するポリイミドコーティングシステムの摩擦学的性質の比較
種々の固体状態潤滑剤を有するコーティング組成物の摩擦および摩耗性能の比較は図１１に示される。選択された固体状態潤滑剤の摩擦性能の検討は、１つの態様では、潤滑剤としてＨＤＰＥおよびＰＴＦＥを使用することにより最低の摩擦が得られたことを示した（図１０）。重合体コーティングが約８．５重量％のＤ１０Ｈおよび約３０重量％の含有量の充填剤も含有するという事実のために、約２０重量％より多い固体状態潤滑剤を含んでなる組成物をピン−オン−ディスク試験で使用した。比較的多量の固体は実質的に脆いコーティングをもたらし、それは摩擦実験にかけることができなかった。コーティングに対する硬質充填剤としてのＳｉＣの添加は摩耗耐性を有意に改良した。グラファイトの場合には、ＳｉＣの添加は試料の摩擦性能に対する正の影響も示した（図１０、図１１）。
【実施例８】
【００９２】
実施例８：ポリイミドをベースとしたコーティングシステムの腐食試験
ポリイミドコーティングの腐食保護性質を検討するために、ＤＩＮ  ５００２１／ＡＳＴＭ  Ｂ１１７に従い、全てのコーティングをＳＳＴに約５００時間にわたりかけた。これらの実験は、ポリイミドマトリックスおよび金属基質の間の界面が加水分解に対して非常に敏感性であることを示す。クリーニングされた鋼表面上に直接適用された全てのポリイミドコーティングは約７０時間のＳＳＴ後に離層した。この離層の典型的な例証が図１２に示される。
【００９３】
加水分解に対する敏感性および離層の理由は、ポリイミド類の接着性が重合体層および金属表面の間のエステル結合の形成に基づくという事実により説明できる。これらのエステル基の源はポリアミド酸であり、それはポリイミドシステム用の前駆体として使用される。これらのエステル結合がイミド化をもたらす加水分解用に使用可能な部位であり、それが接着性の欠如をもたらしうる（図１３）。
【００９４】
この問題を解決するために、金属に対する界面の安定化を適切なプライマーの使用またはポリイミドマトリックス自体の改質により行って、表面上で異なる安定な固定基を得ることができる。イソシアネート類は金属表面との複合体を生成しそしてジイソシアネート類との反応によりエステル表面基の改質を生じてイソシアネート固定基を得る。このタイプのマトリックス改質は試行試験で試験されたが、離層問題を解決したことは見出されなかった。
【００９５】
ポリイミドコーティングの接着性を改良するために、２種のプライマーシステムである（ａ）シラン基が金属表面に対する安定な複合体を生成するシランをベースとしたプライマーおよび（ｂ）エポキシ基と金属表面との反応により接着が生ずる市販のエポキシをベースとしたプライマーを試験した。ＧＰＴＥＳ（グリシドキシプロピルトリエトキシシラン）を有するシランをベースとしたシステムはポリイミドコーティングおよび金属基質表面の間の界面を安定化させることが予期される。ＳＳＴの結果に基づくと、ＧＰＴＥＳプライマーシステム自体は加水分解に対して敏感性である傾向があり、それが５００時間のＳＳＴ後に離層をもたらすことを結論しうる。
【００９６】
エポキシをベースとしたプライマーでは、以下の結果が得られた（図１５Ａ、１５Ｂおよび図１６Ａ）。ＧＰＴＥＳプライマー（図１４）と比べて、エポキシプライマーの使用は接着性における増加をもたらす。さらに、約３００時間のＳＳＴ後（図１５Ａ）並びに約５００時間のＳＳＴ後（図１５Ｂ）では、ＭｏＳ２／ＳｉＣ（ＴＰ３０）およびグラファイト／ＳｉＣ（ＴＰ１４）を含むポリイミドシステムはそれぞれ引っ掻き傷の近くで実質的に離層を示さなかった。両方の試料上で、小さい膨れだけが検出された（例えば、図１６Ｂ）。
【００９７】
グラファイト／ＳｉＣ（ＴＰ１４）およびＭｏＳ２／ＳｉＣ（ＴＰ３０）コーティングの間の少なくとも１つの差異はグラファイト／ＳｉＣコーティング中のものより小さいＭｏＳ２／ＳｉＣコーティングの膨れであった。
【００９８】
約５００時間のＳＳＴの条件に合格した後の膨れ下の腐食を検討するために、ＭｏＳ２／ＳｉＣコーティングの膨れを手により開けた。膨れの下には金属表面上で実質的に腐食は検出されなかった。コーティングの完全剥離によっても同じ結果が得られ、実質的に腐食が観察されず、以前の状態を確認した（図１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ）。
【００９９】
以上で示された結果から、ポリイミドマトリックスの障壁性質は、部分的に離層された領域でさえ、腐食傾向を少なくとも部分的に抑制するのに充分でありうることを結論しうる。
【実施例９】
【０１００】
実施例９：選択されたポリイミドコーティングシステムの別の改良
２種の最も有望なコーティングシステムにおいて膨れを分析した後に、コーティング内部の機械的応力が膨れの主要原因であることが推定される。この問題に対する可能な解決法はコーティングの柔軟性すなわち弛緩能力の増加であることが予期される。この仮説は、ガラス転移温度を低下させそしてその結果としてコーティング内部で機械的応力弛緩を引き起こしうるようにするための柔軟性ポリシロキサン単位（ポリジメチルシロキサン、アミノプロピル末端、分子量約９００−１０００ｇ／モル）を用いるポリイミドマトリックスの改質により検討された。図１８は約３００時間のＳＳＴ後のこのポリシロキサン改良マトリックス（ＴＰ６５）のコーティングを示す。
【０１０１】
ＴＰ６５のコーティングは約１ｇのポリジメチルシロキサンで改質されたコーティングＴＰ１４である。コーティングは実質的に膨れを示さず、腐食を示さずそして優れた接着
性を示した。
【０１０２】
ポリイミドコーティングシステムコーティング同定のまとめ
一面で、ポリイミドをベースとしたコーティングシステムは、以下の表における概観で示されているように、有望な摩擦学的性質を示す：
【０１０３】
【表６】
2010511135.tif 000008
【０１０４】
別の面で、コーティングシステムは約５００時間の露呈時間で中性塩噴霧試験に合格し、わずかだけの膨れがありそして膨れの下には実質的に腐食はなかった。行われたさらなる研究は膨れの外観に関する原因を克服できる証拠を示した。
【０１０５】
他の面で、上記のようにして行われた研究は最終的コーティング物質を均衡させそして最適化するためのさらなる開発中に種々の組成パラメーターを使用できることを示している。
【０１０６】
実施例−エポキシをベースとしたコーティングシステム
エポキシドシステム用の重合体マトリックスは積層樹脂「Ｌ２０」をベースとし、それはオリゴマー状ビスフェノール−Ａ−エピクロロヒドリン樹脂よりなる。このシステム用の硬化剤として、イソホロンジアミンが使用された。そのような樹脂に関する典型的な用途はグラスファイバー強化製品である。樹脂が低い粘度を有し、それが比較的高い濃度においてさえ無機充填剤の分散を可能にするはずであるという事実のために、この物質は選択された。エポキシド樹脂は実質的にいずれの有極性表面に対しても優れた接着性を示し、そして、その結果として、ポリイミドマトリックスをベースとしたコーティングシステムに対して改良された固有の腐食保護能力を与えるはずである。この観点から、摩擦学的並びに腐食試験においてプライマーをさらに使用せずに最初の実験が行われた。そのように構成されると、エポキシをベースとしたコーティングシステムはポリイミドシステムと比べて改良された腐食保護を得るためのさらなる選択肢を与えることが予期される。
【実施例１０】
【０１０７】
実施例１０：摩擦学的同定−グラファイト／エポキシコーティングシステム
図１９および表５はグラファイトを含有するエポキシをベースとしたコーティング組成物に対して行われた選択された実験を示す。
【０１０８】
【表７】
2010511135.tif 000009
【０１０９】
潤滑剤としてグラファイトを有するエポキシをベースとしたシステムでは、ポリイミドをベースとしたシステムに匹敵する結果が得られた。平均摩擦係数は概略μ＝０．１５−０．３の範囲内であった。しかしながら、コーティング層の破損のために、摩耗係数の測定は可能でなかった。
【０１１０】
システムに対するＤ１０Ｈの接着性は短期滑動工程（ＴＥ５−ＴＥ６）ではわずかに正の影響を示したが、概略μ＝０．１−０．１５の摩擦係数が得られた。試験中に、それぞれ約２０００サイクルおよび４０００サイクル後にコーティング層が破損する傾向があったことが観察された。この性能に関する可能な理由は、以前に検討したポリイミドマトリックスと比べて低いエポキシマトリックスの固有熱安定性のために摩擦行程中のマトリックスの熱破壊および破損をもたらしうることである。
【実施例１１】
【０１１１】
実施例１１：摩擦学的同定−ＭｏＳ２／エポキシコーティングシステム
エポキシシステム中の固体状態潤滑剤としてのＭｏＳ２も評価した。表６および図２０は固体状態潤滑剤としてＭｏＳ２を含有するエポキシをベースとしたコーティングの同定の結果を示す：
【０１１２】
【表８】
2010511135.tif 000010
【０１１３】
ＭｏＳ２を含有する層に関して、平均摩擦はそれぞれ約１０００および２０００サイクル後に概略μ＝０．５５であることが測定された（図２０）。
【０１１４】
高温における摩擦化学性により生成する酸化物と組み合わされた潤滑剤としてのＭｏＳ２は金属と接触する時に摩擦工程において有意な役割を演ずる。この場合には、エポキシをベースとしたマトリックスはその生成に関する温度の臨界点に達する前に軟化するため酸化物は実質的に生成できないことが信じられている。
【実施例１２】
【０１１５】
実施例１２：摩擦学的同定−ＨＤＰＥ／Ｄ１０Ｈ含有エポキシコーティングシステム
検討した第三の固体状態潤滑剤は重合体状ＨＤＰＥであった。ＨＤＰＥはエポキシ樹脂に関して要求される低い硬化温度のためにエポキシ樹脂中で使用できる（表７、図２１）。
【０１１６】
【表９】
2010511135.tif 000011
【０１１７】
ＨＤＰＥを含有するコーティングに関する検討は、ＨＤＰＥ量が増加するにつれて摩擦係数が減少することを示した。約４ｇより多いＨＤＰＥ含有量を有するコーティングに関して、摩擦係数が測定されそして概略μ＝０．０５−０．１５の範囲内であった。摩耗係数も実質的に低く、概略ｋ＜２．０Ｅ−６ｍｍ３／Ｎｍであることが測定された。
【実施例１３】
【０１１８】
実施例１３：種々の潤滑剤を有するエポキシをベースとしたコーティングシステムの摩擦学的性質の比較
図２２は種々の潤滑剤を有するエポキシをベースとしたコーティングシステムの摩擦学的同定をまとめている。
【０１１９】
エポキシをベースとしたコーティングシステムの摩擦学的同定に対する種々の潤滑剤の影響の試験は、ＨＤＰＥでは比較的低い摩擦係数が得られうることを示した（図２２）。ポリイミドシステムとは対照的に、約１２０℃より低いエポキシ樹脂の比較的低い硬化温度のためにＨＤＰＥをエポキシコーティング中で使用できる。
【０１２０】
これらの結果から、固体状態潤滑剤としてＨＤＰＥを有するエポキシマトリックスをベースとしたコーティングシステムは有望であることを推論できる。この組み合わせでは、ベースマトリックスおよび潤滑剤自体が重合体であるシステムを得ることができ、それはエポキシおよびＨＤＰＥの両者がコーティングのマトリックス成分として作用することを意味する。これは、さらに、追加の腐食保護が要求される場合には、コーティングがナノ粒子をベースとした腐食抑制剤を本来的に含むことを意味する。
【実施例１４】
【０１２１】
実施例１４：エポキシ／ＨＤＰＥコーティングシステムの腐食試験
ＨＤＰＥ含有エポキシコーティングシステムの優れた摩擦学的性能のために、腐食評価を行った。上記の有望な結果および有極性表面に対するエポキシシステムの予期される良好な接着性のために、コーティングをプライマーなしでクリーニングされた鋼表面上に適用した。組成物ＴＥ１３（未充填のエポキシ／ＨＤＰＥコーティング）のＳＳＴの結果を
図２３に示す。
【０１２２】
図２３から、約２００時間の塩噴霧試験後にコーティングが引っ掻き傷の周辺で離層を示すことが観察された。
【０１２３】
エポキシ／ＨＤＰＥコーティングの腐食耐性をさらに改良するために、追加化合物をコーティング組成物に加えることができる。例は腐食抑制剤としての亜鉛および燐酸亜鉛（ＩＩ）、伝導剤としてのカーボンブラック、並びに強化剤としてのＳｉＣを包含するが、それらに限定されない。検討されたコーティングであるＴＥ２０は約２５ｇのエポキシ、約４ｇのＨＤＰＥ、約０．５ｇの燐酸亜鉛（ＩＩ）、約２ｇの亜鉛および約０．５ｇのカーボンブラックを含有していた（表７）。このシステムに対する塩噴霧試験の結果は図２４に示される。
【０１２４】
図２４Ａおよび２４Ｂに示されているように、組成物ＴＥ２０は約５００時間のＳＳＴ後に膨れを示さず、良好な接着性を示しそして腐食を示さなかった。有利なことに、この結果はプライマーを使用せずに得られた。
【実施例１５】
【０１２５】
実施例１５−単一添加剤を有するエポキシマトリックスコーティングシステム
抗腐食性および接着用添加剤の影響を個別に評価するために選択された実験を行った。実施例１５では、試験された抗腐食添加剤はタルクであるＭｉｃｒｏｔａｌｃ(R)  ＡＴ１（ノルウェージアン・タルク・ドイッチュランド（Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ  Ｔａｌｃ  Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ）ＧｍｂＨ）、酸化亜鉛であるＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰ（オルト燐酸珪酸ストロンチウムカルシウム亜鉛水和物）、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＡＭ（オルト燐酸モリブデンアルミニウム亜鉛水和物）、およびＨｅｕｃｏｒｉｎ(R)  ＲＺ（５−ニトロイソフタル酸亜鉛）であった。エポキシを以上で論じた通りにして製造しそして抗腐食化合物と混合した。コーティング組成物を引き続き以上で論じたクリーニング工程２に従いクリーニングされた鋼表面上に噴霧コーティングしそして硬化した。表８は試験した組成物を示す。
【０１２６】
【表１０】
2010511135.tif 000012
【０１２７】
図２５Ａおよび２５Ｂは組成物ＴＥ３３およびＴＥ４４の性能を約４００時間にわたる中性塩噴霧試験後に比較している。約１２重量％のＭｉｃｒｏｔａｌｃ(R)  ＡＴ１がＴＥ３３中に存在したが、約１２重量％のＺｎＯがＴＥ４４中に存在した。試験後に各コーティングの表面を試験すると、ＴＥ３３コーティング（図２６Ａ）は表面下泳動を示すことが見出されたが、ＴＥ４４コーティング（図２６Ｂ）は引っ掻き傷のところで実質的に膨れを示さなかった。これらの観察から、ＺｎＯは接着用添加剤としてＡＴ１より有効であるようである。
【０１２８】
図２６Ａ−２６Ｃは約４００時間のＳＳＴ後の組成物ＴＥ４８（図２６Ａ）、ＴＥ４９（図２６Ｂ）、およびＴＥ５０（図２７Ｃ）の性能を比較している。約１０重量％のＨｅｕｃｏｒｉｎ(R)  ＲＺが組成物ＴＥ４８中に存在したが、約１０重量％のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＡＭが組成物ＴＥ４９中に存在し、そして約１０重量％のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰが組成物ＴＥ５０中に存在した。試験後に各コーティングの表面を試験すると、ＴＥ４８コーティング（図２６Ａ）は有意な表面腐食を示したことが見出されたが、ＴＥ４９（図２６Ｂ）およびＴＥ５０コーティング（図２７Ｃ）は実質的に膨れを示さずそして引っ掻き傷のところでほぼ腐食を示さなかった。これらの観察から、オルト燐酸塩組成物であるＴＥ４９およびＴＥ５０はニトロイソフタル酸塩組成物であるＴＥ４８と比べて改良された腐食耐性を与えるようである。
【０１２９】
図２７Ａおよび２７Ｂは約６６８時間のＳＳＴ後の組成物ＴＥ４９およびＴＥ５０（それぞれ、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＡＭおよびＺＣＰ）の性能を比較している。試験後に各コーティングの表面を試験すると、ＴＥ４９コーティング（図２７Ａ）は引っ掻き傷離層を示したことが見出されたが、ＴＥ５０（図２７Ｃ）は部分的離層だけを示した。
【０１３０】
組成物ＴＥ３３、ＴＥ４４、ＴＥ４８、ＴＥ４９、およびＴＥ５０の摩擦係数もピン−オン−ディスク試験により試験した。これらの試験の結果は図２８にまとめられている。ＺｎＯ含有コーティングであるＴＥ４４は試験した試料の中で最低の摩擦係数を示したことが見出された。短い初期期間にわたって、それぞれ、Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＡＭおよびＺＣＰを含有するコーティングであるＴＥ４９およびＴＥ５０はＺｎＯに匹敵する摩擦係数を示した。
【実施例１６】
【０１３１】
実施例１６−腐食耐性−ＺｎＯ添加剤、延長された露呈
エポキシマトリックスをＨＤＰＥ潤滑剤およびＺｎＯ接着用添加剤と共に含んでなるコーティングであるコーティング組成物ＴＥ４４を試験した。１つの態様では、エポキシはエポキシ樹脂Ｌ２０および硬化剤ＥＰＨ１６１（Ｒ  ＆  Ｇ  ＧｍｂＨ）を含んでなっていた。樹脂および硬化剤を約１００：２９容量比で混合して約２５ｇの合計エポキシ質量を与えた。このエポキシ混合物に約４ｇのＺｎＯおよび約４ｇのＨＤＰＥを加えた。組成物を混合してＺｎＯおよびＨＤＰＥを重合体マトリックス内に実質的に均一に分散させた。コーティング組成物を引き続き上記の２種の工程に従いクリーニングされた鋼表面上に噴霧コーティングしそして硬化した。１つの態様では、硬化は製造業者の指示に従い約２４時間にわたりほぼ室温において行うことができ、その後に約１５時間にわたり約６０℃の最低温度においてアニーリングした。別の態様では、コーティングを約１５０℃までの温度においてアニーリングすることができる。
【０１３２】
このようにして製造されたコーティングの腐食耐性を平らな試料上で塩噴霧試験を用いて試験した。図２９Ａ−Ｃは約５００時間（図２９Ａ）、１１００時間（図２９Ｂ）、および２０００時間（図２９Ｃ）のＳＳＴ露呈時間後に試験した試料を示す。結果は、コーティングが塩噴霧試験に合格しそして２０００時間までの露呈でさえ試料内で離層または膨れが実質的に観察されないことを示している。
【０１３３】
コーティングの腐食保護能力をさらに試験するために、コーティングを実質的に除去して下層にある金属表面の試験を可能にした。コーティング除去は約１時間にわたる約１００℃における約１０％のＮａＯＨ溶液への露呈により行われた。
【０１３４】
図３０は生じた露呈された金属表面を示す。表面上に腐食は実質的に観察されなかった。しかしながら、他の表面特徴は存在する。これらの特徴は引っ掻き傷のところの膨れまたは表面の不充分なクリーニングに起因しうることが考察される。
【実施例１７】
【０１３５】
実施例１７−腐食耐性−Ｄ１０Ｈ、ＺｎＯ、およびＺＣＰ添加剤を有するエポキシマトリックスコーティング
実施例１７の組成物をさらに改質してコーティング性能を改良する。ある種の態様では、Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｄ１０Ｈを含んでなる反応性フルオロ重合体およびＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰを含んでなる別の腐食抑制剤をコーティング組成物に加えた。コーティング組成物を以上で論じられたクリーニング工程３に従いクリーニングされた鋼表面上に噴霧コーティングしそして硬化した。試験した組成物中の各成分の割合を表９に概略表示する。
【０１３６】
【表１１】
2010511135.tif 000013
【０１３７】
表９に示されているように、試料ＴＥ６０およびＴＥ６１はＺＣＰの不存在下におけるＺｎＯの寸法の影響を検討した。試料ＴＥ６２、ＴＥ６３、およびＴＥ６４は約１μｍの寸法のＺｎＯ粒子に関して約０．５〜２ｇの範囲にわたるＺＣＰの量の影響を検討したが、試料ＴＥ６５、ＴＥ６６、およびＴＥ６７は約５０ｎｍのＺｎＯ粒子に関して同じことを検討した。試料ＴＥ６８はＺＣＰまたはＺｎＯ添加なしの基準値を与える。
【０１３８】
２０００時間の露呈後のＳＳＴ試験の結果を以下の表１０に示す。これらの試料は各組成物に関して製造された。結果は各試料に関してそして３種の試料の平均に関して示されている。
【０１３９】
【表１２】
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【０１４０】
表１０にある最初の数字は引っ掻き傷の周りで最初に膨れが観察された時間を示す。表１０にある第二の値は試料の表面上で膨れが観察された時間を示す。ＯＫの記入は約２０００時間後に試験が終了した時に実質的に膨れが観察されないことを示す。表１０に示されているように、組成物ＴＥ６４およびＴＥ６７は両方とも試料の表面上に明白な膨れが実質的にないままであった。これらの２種の組成物は最高量のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰを有するため、この結果はＨｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)  ＺＣＰが腐食耐性の改良において有意な役割を演ずることを示す。
【０１４１】
コーティング組成物ＴＥ６４は約７７．４％のＬ２０エポキシ樹脂、約３．１重量％のＨＤＰＥおよび０．９重量％の固体状態潤滑剤としてのＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｄ１０Ｈ、６．２重量％のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ  ＺＣＰ、および約１２．４重量％の約１μｍの寸法を有するＺｎＯを含んでなっていた。ＴＥ６７は約７７．４重量％のＬ２０エポキシ樹脂、約３．１重量％のＨＤＰＥおよび０．９重量％の固体状態潤滑剤としてのＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｄ１０Ｈ、６．２重量％のＨｅｕｃｏｐｈｏｓ  ＺＣＰ、および約１２．４重量％の約５０ｎｍの寸法を有するＺｎＯを含んでなっていた。全ての百分率は組成物の重量を基準とする。
【０１４２】
コーティングＴＥ６４およびＴＥ６７中の腐食の程度も種々の概略露呈時間：５００時間、８６０時間、１５００時間、１８６８時間、および２０００時間（ＴＥ６４）並びに８６０時間、１０００時間、１５００時間、１５００時間、１８６８時間、および２０００時間（ＴＥ６７）後に試験した。試験では、コーティングにより保護された領域で表面腐食が実質的に観察されないことが両方のコーティング中で見られた。コーティングを実施例１８に関して以上で論じられたようにＮａＯＨを用いる処理により引っ掻き傷付近で除去した後の金属表面の外観の試験は、引っ掻き傷付近の領域内で金属では腐食を実質的に見出さなかった。これらの結果に基づき、２種のＺｎＯ含有組成物であるＴＥ６４およびＴＥ６７は抗−腐食コーティングとして実質的に匹敵する性能を示す。
【０１４３】
組成物ＴＥ６０、ＴＥ６１、ＴＥ６４、およびＴＥ６７、並びにＴＥ６８と称するＺｎＯまたはＺＣＰを添加しない対比コーティングの摩擦係数をピン−オン−ディスク試験により試験した。これらの試験の結果は図３１にまとめられている。これらの結果は、短い期間にわたり約０．１５より低い摩擦係数が得られうることを示す。
【実施例１８】
【０１４４】
実施例１８−腐食耐性−ねじ込み連結部
図３２Ａおよび３２Ｂは組成物ＴＥ６４（図３２Ａ）およびＴＥ６７（図３２Ｂ）で部分的にコーティングされたねじ込み連結部に対して行われた塩噴霧試験の結果を示す。それぞれのねじ込み連結部の左手側はコーティングされたが、右手側はされなかった。それぞれの連結部を約５００時間にわたりＳＳＴにかけた。図３２Ａ、３２Ｂに示されているように、それぞれのねじ込み連結部の左手側は腐食が実質的になかったが、それぞれのねじ込み連結部の右手側は有意な腐食を示す。
【実施例１９】
【０１４５】
実施例１９−第二の潤滑層と組み合わされた腐食耐性層
コーティングの摩擦および摩擦学的性質を評価するために、良好な腐食耐性を示したコーティングシステムＴＥ６４およびＴＥ６７を金属−対−金属シールおよびトルク肩並びに約３．５インチの外径を有する「高級連結部」として知られる市販のねじ込み連結部（ＴｅｎａｒｉｓＢｌｕｅ(R)、テナリス（Ｔｅｎａｒｉｓ）、アルゼンチン）に適用した。
【０１４６】
ＴＥ６４でコーティングされたピンおよびむき出しの箱並びにＴＥ６７でコーティングされたピンおよびむき出しの箱を用いて数回の組み立ておよび解体操作を行った。試験の重要なパラメーターは、連続的な組み立ておよび解体操作による回転に対するトルク、肩トルク（これは滑動中の摩擦に関係する）およびその一貫性並びに焼き付け耐性性能である。ここで使用される用語「肩トルク」は当業者に既知であるその通常の意味を有する。ここで記述されるねじ込み連結部に関すると、肩トルクはピンの肩および箱の肩が実質的に接してパイプの組み立て中に測定される回転に対するトルクのプロットの傾斜における突然の変化を生ずる時のトルクを称すると理解されよう。両方のコーティングシステムで満足のいく抗−焼き付け性質が観察され、肩トルクにおける変動は約３０００〜４５００ｌｂｆ．ｆｔであった。
【０１４７】
別の試験が行われ、そこではコーティングシステムＴＥ６４およびＴＥ６７がピン上に適用されそして上記の第二の潤滑性コーティング組成物が箱の内表面上に適用された。
【０１４８】
転属的な組み立ておよび解体操作中に、両方のコーティングシステムは驚くべき抗−焼き付け特徴および一貫した摩擦性質を示した。肩トルク値は約２０００〜３０００ｌｂｆ．ｆｔの範囲であり、箱に適用された乾燥膜潤滑剤の寄与による摩擦係数における低下を示した。
【実施例２０】
【０１４９】
実施例２０−固体潤滑剤を添加しない腐食耐性層
エポキシ、反応性フルオロ重合体（Ｄ１０Ｈ）、腐食抑制剤（Ｈｅｕｃｏｐｈｏｓ(R)
ＺＣＰ）、およびＺｎＯのナノ粒子をベースとした腐食耐性コーティングシステムを検討した。これらのコーティングシステムは固体状態潤滑剤を含有しなかった。検討したコーティング組成物を以下の表１１に詳述する：
【０１５０】
【表１３】
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【０１５１】
コーティングシステムをＱ−パネル類（Ｑ−Ｐａｎｅｌｓ）（Ｑ−ラブ・コーポレーション（Ｑ−Ｌａｂ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、クリーブランド、オハイオ州）上に適用しそして約３０分間にわたり約１５０℃において硬化し、１個の試料当たり３個の試験パネルを製造した。低炭素鋼から製造されたＱ−パネル類は、実質的に同様な条件下で、Ｎ８０基質より速く腐食を示し、促進腐食試験を行うための方法を提供した。それ故、Ｑ−パネル類を用いる腐食試験は促進試験による種々のコーティングシステムの腐食耐性の比較を可能にする。
【０１５２】
試験試料を試験室内に入れそして約３５℃においてＡＳＴＭ基準Ｂ１１７に従い塩溶液（約５重量％のＮａＣｌ）に連続的に露呈した。腐食進行を定期的な時間間隔でさらに監視した。約７５０時間の露呈時間後に、コーティングシステムの各々はほんの小さい腐食証拠を有する良好な腐食耐性を示した。コーティングシステムＴＥ１０５、ＴＥ１０６、ＴＥ１０７、およびＴＥ１０８の中で、ＴＥ１０８コーティングが最も少ない腐食徴候を有する最良の腐食耐性を示した。
【０１５３】
以上の記述はこの教示の基本的な新規な特徴を示し、記述し、そして指摘してきたが、示されている装置の詳細な形態並びにそれらの使用における種々の省略、代替、および変更を、この教示の範囲から逸脱せずに、当業者により行うことができる。従って、この教示の範囲は以上の論議に限定すべきでなく、添付された特許請求の範囲により定義されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010511135.tif 000020
【図３Ｃ】
2010511135.tif 000021
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
2010511135.tif 000023
【図４】
2010511135.tif 000024
【図５】
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【図６】
2010511135.tif 000026
【図７】
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【図８】
2010511135.tif 000028
【図９】
2010511135.tif 000029
【図１０】
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【図１１】
2010511135.tif 000031
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
2010511135.tif 000035
【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
2010511135.tif 000037
【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
2010511135.tif 000039
【図１７Ｂ】
2010511135.tif 000040
【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2010511135.tif 000044
【図２１】
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【図２２】
2010511135.tif 000046
【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
2010511135.tif 000048
【図２５Ａ】
2010511135.tif 000049
【図２５Ｂ】
2010511135.tif 000050
【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
2010511135.tif 000052
【図２６Ｃ】
2010511135.tif 000053
【図２７Ａ】
2010511135.tif 000054
【図２７Ｂ】
2010511135.tif 000055
【図２８】
2010511135.tif 000056
【図２９Ａ】
2010511135.tif 000057
【図２９Ｂ】
2010511135.tif 000058
【図２９Ｃ】
2010511135.tif 000059
【図３０】
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【図３１】
2010511135.tif 000061
【図３２Ａ−３２Ｂ】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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2010511135.tif 000065
2010511135.tif 000066
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