(57)【要約】【課題】  改善された防食組成物および耐食性コーティングを提供する。【解決手段】  酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及びフタル酸亜鉛化合物を備えた防食組成物が開示される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及びフタル酸亜鉛化合物を備えた防食組成物。
【請求項２】
前記フタル酸亜鉛化合物がニトロフタル酸亜鉛塩またはフタル酸亜鉛塩の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項３】
前記モリブデン酸塩化合物がモリブデン酸亜鉛化合物である、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項４】
前記モリブデン酸塩化合物が前記防食組成物の１０重量％〜９０重量％を構成する、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項５】
前記ケイ酸塩化合物が前記防食組成物の１０重量％〜９０重量％を構成する、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項６】
前記酸化亜鉛、前記リン酸亜鉛、前記ケイ酸カルシウム、前記リン酸アルミニウム、及び前記オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物が、合計で前記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成し、前記モリブデン酸塩化合物が前記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成し、前記ケイ酸塩化合物が前記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成し、前記フタル酸亜鉛化合物が前記防食組成物の０．００１重量％〜５重量％を構成する、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項７】
前記モリブデン酸塩化合物が、ＺｎＭｏＯ4、ＣａＭｏＯ4またはＭｇＭｏＯ4の少なくとも１種である、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項８】
前記ケイ酸塩化合物がケイ酸マグネシウム化合物である、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項９】
前記ケイ酸塩化合物が、ＭｇＳｉＯ3、ＺｎＳｉＯ3またはＣａＳｉＯ3の少なくとも１種である、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項１０】
エポキシ、ポリウレタン、アルキド、ポリスルフィド、シリコーン、アクリル、またはブタジエンの少なくとも１種を備えた被覆用ビヒクルと、
ニコチン酸、ニコチン酸の塩、ＭｇＣ2Ｏ4、Ｎａ2ＷＯ4、ＣａＷＯ4、または、ＭｇＳｉＯ3とＺｎＭｏＯ4との混合物、の少なくとも１種を備えたスマートリリース添加剤と、
を更に含む、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項１１】
前記モリブデン酸塩化合物が４重量％未満のナトリウムを含む、請求項１に記載の防食組成物。
【請求項１２】
酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及びフタル酸亜鉛化合物を備えた防食組成物と、
被覆用ビヒクルと、
を備えた耐食性コーティング。
【請求項１３】
１％〜４０％の顔料体積率の前記防食組成物を含む、請求項１２に記載の耐食性コーティング。
【請求項１４】
基材への耐食性コーティングの堆積方法であって、
防食組成物と被覆用ビヒクルとを混合することによって前記耐食性コーティングを形成することと、
前記耐食性コーティングを前記基材に被覆することと、
を備え、
前記防食組成物が、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及びフタル酸亜鉛化合物を備えた、方法。
【請求項１５】
前記フタル酸亜鉛化合物がニトロフタル酸亜鉛塩またはフタル酸亜鉛塩の少なくとも一方を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属含有基材用の耐食及び／または不動態化組成物並びにその製造、強化、及び被覆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属基材及び金属被覆基材または金属メッキ基材に対する高性能な後処理は、６価クロム酸塩の化学的性質に基づいている。金属被覆基材としては、例えば、高強度低合金鋼上に亜鉛−ニッケル電気メッキ被覆を有するものが挙げられる。６価クロムは非常に毒性が高く、また発癌性物質であることが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明は、改善された防食組成物および耐食性コーティングを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書において、種々の組成物、システム、及び方法が開示される。様々な実施形態において、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物（zinc calcium strontium aluminum orthophosphate silicate hydrate）、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及び／またはフタル酸亜鉛化合物を含んでいてもよい防食組成物が開示される。上記フタル酸亜鉛化合物は、ニトロフタル酸亜鉛塩（nitrophthalate zinc salt）またはフタル酸亜鉛塩（phthalic acid zinc salt）の少なくとも一方を含んでいてもよい。上記モリブデン酸塩化合物はモリブデン酸亜鉛化合物を含んでいてもよい。上記モリブデン酸塩化合物は、ＺｎＭｏＯ4、ＣａＭｏＯ4及び／またはＭｇＭｏＯ4を含んでいてもよい。上記モリブデン酸塩化合物は４重量％未満のナトリウムを含んでいてもよい。上記ケイ酸塩化合物は、ケイ酸マグネシウム化合物を含んでいてもよい。上記ケイ酸塩化合物は、ＭｇＳｉＯ3、ＺｎＳｉＯ3、及び／またはＣａＳｉＯ3を含んでいてもよい。上記防食組成物は、エポキシ、ポリウレタン、アルキド、ポリスルフィド、シリコーン、アクリル、及び／またブタジエンを含む被覆用ビヒクル（application vehicle）を含んでいてもよい。上記防食組成物は、ニコチン酸、ニコチン酸の塩、ＭｇＣ2Ｏ4、Ｎａ2ＷＯ4、ＣａＷＯ4、及び／またはＭｇＳｉＯ3とＺｎＭｏＯ4との混合物を含む、スマートリリース添加剤（smart release adjunct）を含んでいてもよい。
【０００５】
様々な実施形態において、上記モリブデン酸塩化合物及び／またはケイ酸塩化合物は、上記防食組成物の１０％〜９０％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物は、合計で、上記防食組成物の１０重量％〜９０重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、及びオルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物は、合計で、上記防食組成物の３３重量％を構成してもよく、上記モリブデン酸塩化合物は上記防食組成物の３３重量％を構成してもよく、上記ケイ酸塩化合物は上記防食組成物の３３重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記フタル酸亜鉛化合物は上記防食組成物の約０．００１重量％〜５重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、及びオルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物は、合計で、上記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成してもよく、上記モリブデン酸塩化合物は上記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成してもよく、上記ケイ酸塩化合物は上記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成してもよい。
【０００６】
様々な実施形態において、耐食性コーティングは、防食組成物と被覆用ビヒクルとを含んでいてもよい。上記防食組成物は、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及び／またはフタル酸亜鉛化合物を含んでいてもよい。様々な実施形態において、上記耐食性コーティングは、１％〜４０％の顔料体積率（ＰＶＣ）の防食組成物を含んでいてもよい。様々な実施形態において、耐食性コーティングは、１５％〜２４％のＰＶＣの防食組成物を含んでいてもよい。
【０００７】
様々な実施形態において、基材への耐食性コーティングの堆積方法は、防食組成物、被覆用ビヒクル、及びスマートリリース添加剤を混合することによって上記耐食性コーティングを形成することと、上記耐食性コーティングを上記基材に被覆することとを含んでいてもよい。上記防食組成物は、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及び／またはフタル酸亜鉛化合物を含んでいてもよい。上記フタル酸亜鉛化合物は、ニトロフタル酸亜鉛塩（nitrophthalate zinc salt）及び／またはフタル酸亜鉛塩を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】様々な実施形態に係る、基材上に被覆された防食組成物を説明する図である。
【図１Ｂ】様々な実施形態に係る、基材上に被覆された防食組成物を説明する図である。
【図２】様々な実施形態に係る、耐食性コーティング中の防食組成物の変化する顔料体積率のパーセンテージに対する、電気化学的インピーダンス分光分析のデータを説明する図である。
【図３】様々な実施形態に係る、防食組成物の被覆方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に開示される全ての範囲及び比率の範囲は組み合わせられてもよい。別段の具体的な記載がない限りにおいて、「ａ」、「ａｎ」、及び／または「ｔｈｅ」への言及は、１つまたは複数を包含する場合があり、単数の事項は複数の事項も包含する場合がある。
【００１０】
本明細書における代表的な実施形態の詳細な説明は添付の図面を参照し、該図面は代表的な実施形態を例証として示す。これらの代表的な実施形態は、当業者が本開示を実施することが可能となるよう十分詳細に記載されるが、他の実施形態を実施することができ、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、論理的、化学的及び／または機械的変更を行うことができることを理解されたい。従って、本明細書における詳細な説明は、限定ではなく例証のみを目的として提示される。例えば、いずれかの方法またはプロセスの説明において記載されるステップは、任意の順序で実施されてもよく、提示される順序に必ずしも限定されない。更に、機能またはステップの多くが、１つまたは複数の第三者に外注されてもよく、または該第三者によって実施されてもよい。更に、単一の実施形態に対する任意の言及は複数の実施形態を包含し、複数の構成要素またはステップに対する任意の言及は単一の実施形態またはステップを包含してもよい。また、取り付けられた、固定された、接続された等への任意の言及は、永続的な、取り外し可能な、一時的な、部分的な、全面的な及び／または他の任意の可能な取付けの選択肢を包含してもよい。更に、接触しない（または類似の語句）への任意の言及は、僅かな接触または最小限の接触を包含してもよい。
【００１１】
金属基材及び金属被覆基材上に用いられる防食組成物は多くの工業において使用される。例えば、航空機の着陸装置は多くの場合、着陸装置部品中に金属被覆基材を含み、該基材は防食組成物によってオーバーコートされている場合がある。金属基材及び／または金属被覆基材はまた、自動車、列車、及び重機等の他の輸送手段などの他の文脈においても用いられる。また、金属被覆基材は、建造物の基礎構造上に用いられるなど、建築の文脈においても存在する。
【００１２】
本明細書では、「基材」としては、任意の金属材料及び／または金属被覆材料を挙げることができる。例えば、基材は、鉄、被覆鉄、鋼、被覆鋼、ステンレス鋼、被覆ステンレス鋼、ニッケル、被覆ニッケル、アルミニウム、被覆アルミニウム、青銅、被覆青銅、銅ベリリウム、被覆銅ベリリウム、亜鉛、及び／または被覆亜鉛から構成されてもよい。様々な実施形態において、ステンレス鋼は１５−５ＰＨなどの高強度ステンレス鋼から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は（Ｇｒｅｅｋ  Ａｓｃｏｌｏｙとしても知られる）クロム−ニッケル−タングステン・マルテンサイト合金から構成されてもよい。様々な実施形態において、鋼は、４３４０または３００Ｍなどの高強度低合金鋼から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は別の材料で被覆された金属から構成されてもよい。被覆は、電気メッキ、コールドスプレーまたは他の適宜の方法によって設けることができる。被覆は、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、チタン（Ｔｉ）及びそれらの組み合わせなどの１種または複数種の金属を含んでいてもよい。例えば、様々な実施形態において、基材は、任意選択で３価クロム被覆プロセス（ＴＣＰ）または他の化成被覆によってオーバーコートされた、Ｚｎ−Ｎｉ被覆を備える被覆鋼または被覆低合金鋼（例えば、３００Ｍ鋼）から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は、任意選択でクロム酸塩化成被覆（ＣＣＣ）によってオーバーコートされたカドミウム（Ｃｄ）被覆及び／またはチタン−カドミウム（ＴｉＣｄ）被覆を備える被覆鋼または被覆低合金鋼から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は、亜鉛合金及び／またはＴＣＰ被覆された亜鉛若しくは亜鉛−ニッケル合金から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は、亜鉛被覆を備える被覆鋼、及び／または亜鉛メッキ鋼から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は、無被覆の鋼、及び／または無被覆のステンレス鋼から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は、アルミニウム−ニッケル−青銅合金及びまたは銅合金から構成されてもよい。様々な実施形態において、基材は、アルミニウム及びアルミニウム合金から構成されてもよい。
【００１３】
白錆は、亜鉛を含む基材を冒す場合がある腐食生成物の形態である。例えば、白錆は、被覆のない亜鉛、及び／または、Ｚｎ−Ｎｉ被覆鋼若しくはＺｎ−Ｎｉメッキ鋼などの亜鉛含有材で被覆された金属を冒す場合がある。というのも、前者は鋼基材が腐食することを防ぐ犠牲被膜として作用するからである。水及び二酸化炭素への曝露によって、酸化亜鉛及び／または水酸化亜鉛が生成することがあり、これらが白錆と称される場合があり、やがては鋼基材が腐食に対して保護されないままとなる。この形態の腐食を防ぐことを支援するため及び／または表面の不動態化を促すためには、とりわけ、基材を防食組成物で被覆することが有益な場合がある。この防食組成物はまた、傷が付いた若しくは損傷を受けた領域、及び／または犠牲被膜が機能を失った領域において、基材を保護することもできる。
【００１４】
防食組成物は、少なくとも１種の形態の基材の腐食を防止する及び／または基材の表面の不動態化を促す、１種または複数種の物質を含んでいてもよい。様々な実施形態において、防食組成物は、顔料（ピグメント）または防食成分と称される場合もある１種または複数種の成分種を含んでいてもよい。様々な実施形態において、上記複数の防食成分は、相乗的な形態で結び付いて基材の防食を助けてもよく、及び／または基材の表面の不動態化を促してもよい。
【００１５】
防食組成物を、当該防食組成物の基材への被覆を支援するための被覆用ビヒクル（application vehicle）と混合してもよい。被覆用ビヒクルは、分散及び／若しくは防食組成物の基材への被覆を支援する、１種または複数種の物質並びに／あるいは溶媒を含んでいてもよい。被覆用ビヒクル中の上記物質（複数可）は、被覆用ビヒクル固形分（複数可）と称される場合がある。例えば、被覆用ビヒクル中に含まれる被覆用ビヒクル固形分としては、有機樹脂マトリクスを挙げることができる。様々な実施形態において、被覆用ビヒクルに用いられる有機樹脂マトリクスとしては、限定はされないが、エポキシ、ポリウレタン、アルキド、ポリスルフィド、シリコーン、アクリル、またはブタジエンの１種または複数種を挙げることができる。被覆用ビヒクルに含まれる溶媒は有機または無機であってよい。その点に関して、被覆用ビヒクルを用いた、及び本明細書に記載のスマートリリース添加剤を用いたまたは用いない本防食組成物は、耐食性コーティングと称される場合がある。
【００１６】
本明細書で更に説明するように、上記防食成分の有効性はそれらの溶解度に相関する。溶解度が高い程、当該防食成分はより良好な防食を提供する傾向にある。しかしながら、耐食性コーティングに高溶解度の防食成分を用いることで、気泡発生、または長期での防食性能の欠如といった耐食性コーティングの用途における他の問題を生み出す場合がある。従って、やや難溶の防食組成物が有益である。例えば、様々な実施形態のとおり、防食組成物は０．１〜２０ミリモル濃度（ｍＭ）（但し、１ｍＭ＝１０-3ｍｏｌ／Ｌ）、０．５ｍＭ〜１５ｍＭ、及び／または１ｍＭ〜１０ｍＭの溶解度を有していてもよい。
【００１７】
その点に関しては、防食組成物中におけるモリブデン酸塩化合物などの防食成分の溶解度を向上させるために、スマートリリース添加剤を用いてもよい。スマートリリース添加剤は、防食成分の溶解度を調整する任意の物質であってよい。
【００１８】
様々な実施形態において、防食組成物は、溶存酸素の存在下または非存在下において、水及び／または塩化ナトリウム水溶液中での基材の腐食電流を、クロム酸ストロンチウム飽和溶液を用いて得られる腐食電流以下の値に調整することができる。また、防食組成物は、鋼の開路電位（ＯＣＰ）の関係性を、Ｃｄ、ＴｉＣｄ、及びメッキされたＺｎ合金よりもよりカソード的に維持することができ、並びに／またはＣｄ、ＴｉＣｄ及びＺｎ合金メッキの腐食電流を鋼よりも大きく維持することができる。ケイ酸塩、モリブデン酸塩及びタングステン酸塩化合物などの物質は、金属の開路電位を異なるレベルまで高めながら腐食を防止する傾向がある。希土類金属カチオン、（リン酸亜鉛などの）リン酸塩、安息香酸塩、オルトリン酸塩、フタル酸塩、及び／またはフタル酸塩化合物などの化合物は、上記開路電位を抑制しながら腐食を防止する。また、様々な実施形態に係る防食組成物及び防食有機コーティングは、亜鉛−ニッケルと鋼との間のガルバニ電気的な関係性を維持する傾向にあり、ここで、基材が亜鉛−ニッケルで被覆された（例えば、メッキされた）鋼である場合、亜鉛−ニッケルが鋼に対して犠牲的である。
【００１９】
図１Ａを参照すると、基材１０２は防食組成物１０４によって被覆されていることが示されている。図１Ｂを参照すると、基材１５０はコーティング１５２を有していることが示されている。コーティング１５２は、ＴＣＰ及び／またはＣＣＣ化成被覆のオーバーコートを伴うまたは伴わない、Ｚｎ及び／またはＮｉ、及び／またはＣｄまたはＴｉＣｄから構成されてもよい。基材１５０はまた、防食組成物１５４によっても被覆されていることが示されている。
【００２０】
様々な実施形態において、防食組成物は、無機成分及び有機成分を含んでいてもよく、後者は、本明細書において時に有機添加剤と称される。上記有機添加剤は、ニトロフタル酸亜鉛塩（nitrophthalate zinc salt）（例えば、Ｚｎ2+（Ｃ8Ｈ3ＮＯ6）2-）及び／またはフタル酸亜鉛塩（phthalic acid zinc salt）（例えば、Ｚｎ2+（Ｃ8Ｈ4Ｏ4）2-）などのフタル酸亜鉛化合物を含んでいてもよい。驚くべきことに、本防食組成物における無機成分に対して有機添加剤が含まれると、有機添加剤を伴わない無機成分を含む防食組成物よりも、より良好な防食を提供することにおいて相乗効果を示す。無機成分及び有機添加剤を含む特定の防食組成物は、無機成分は含むが有機添加剤を含まない防食組成物に比較して、耐食性、より詳細には腐食電流密度に関して相乗効果を示す。上記有機添加剤は１種または複数種のフタル酸亜鉛塩化合物を含む。
【００２１】
表１に示すように、０ｍＶ〜２００ｍＶの範囲の外部から賦課された電位差の下、防食を行った電解液中で、同一の大きさの基材電極間の腐食電流を測定した。一般的な電解液（例えば３５０ｐｐｍのＮａＣｌ）中、防食剤の飽和濃度において、防食を行っていない電解質の対照とクロム酸塩処理した防食剤のベースライン（例えばＳｒＣｒＯ4）とに対して、定常状態の腐食電流を比較することによって、防食組成物を防食に関してスクリーニングした。種々のＴＣＰ／ＺｎＮｉメッキ鋼試料に関して腐食電流密度を測定した。ＴＣＰ／ＺｎＮｉメッキ鋼の１試料は防食組成物を有していなかった（すなわち、該試料は「無被覆（bare）」であった。）。ＴＣＰ／ＺｎＮｉメッキ鋼の１試料はクロム酸塩処理した防食剤（例えばＳｒＣｒＯ4）を有していた。ＴＣＰ／ＺｎＮｉメッキ鋼の１試料は、合計で約３３重量％の酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物（zinc calcium strontium aluminum orthophosphate silicate hydrate）、約３３重量％のモリブデン酸亜鉛化合物、及び約３３重量％のケイ酸マグネシウム（ＭｇＳｉＯ3）化合物を含む防食組成物を有していた。ＴＣＰ／ＺｎＮｉメッキ鋼の１試料は、合計で約３２重量％の酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、約３２重量％のモリブデン酸亜鉛化合物、及び約３２重量％のケイ酸マグネシウム（ＭｇＳｉＯ3）化合物、並びに約３．２重量％のフタル酸亜鉛化合物（ニトロフタル酸亜鉛塩（nitrophthalate zinc salt）、具体的には、下記の化１に示す５−ニトロイソフタル酸亜鉛）を含む防食組成物を有していた。ＴＣＰ／ＺｎＮｉメッキ鋼の１試料は、合計で約３２重量％の酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、約３２重量％のモリブデン酸亜鉛化合物、及び約３２重量％のケイ酸マグネシウム（ＭｇＳｉＯ3）化合物、並びに約３．２重量％のフタル酸亜鉛化合物（下記の化２に示すフタル酸亜鉛塩）を含む防食組成物を有していた。この文脈では、用語「約」とは、プラスまたはマイナス１重量％のみを指す。本明細書では、防食組成物に関して用いられる用語「ｗｔ％」または「重量％」とは、当該防食組成物全体の重量に対する、防食成分または一群の防食成分のパーセンテージ表示の重量を指す場合がある。疑義を回避するために、ｗｔ％で表した上記防食組成物全体の重量は、明示されない限りにおいて、耐食性コーティングに用いられるいずれの被覆用ビヒクル及び／またはスマートリリース添加剤も含まない。
【００２２】
【化１】
2017141512.tif 000003
【００２３】
【化２】
2017141512.tif 000004
【００２４】
以下の表１は腐食電流密度の測定値をまとめたものである。腐食電流密度がより低いことは、腐食を防止する能力が高いことと関連する。
【００２５】
【表１】
2017141512.tif 000005
【００２６】
表１に示すように、有機添加剤を含まない防食組成物は、有機添加剤としてフタル酸亜鉛化合物を含む防食組成物よりもより高い腐食電流密度を示した。一般的に、腐食電流密度が小さい程、防食組成物は腐食を防止する機能をより良好に果たしている。より効果的な防食組成物は、材料間の自然に生じる電気化学的反応を防止することとなり、その結果として腐食を防ぐ。従って、フタル酸亜鉛化合物添加剤を含む防食組成物は、フタル酸亜鉛化合物添加剤を含まない防食組成物よりも、より効果的に腐食を防止する。
【００２７】
様々な実施形態において、防食組成物は、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及び／またはフタル酸亜鉛化合物を含む。様々な実施形態において、上記モリブデン酸塩化合物はＺｎＭｏＯ4、ＣａＭｏＯ4、及び／またはＭｇＭｏＯ4であってよい。様々な実施形態において、上記ケイ酸塩化合物はＭｇＳｉＯ3、ＺｎＳｉＯ3、及び／またはＣａＳｉＯ3であってよい。ＭｇＳｉＯ3を含むケイ酸塩化合物は、比較的より低い温度での熱処理によって活性化することができ（すなわち、２６０°Ｃ（５００°Ｆ）で活性化される）、及び／または比較的より高い温度での熱処理によって活性化することができる（すなわち、６５０°Ｃ（１２０２°Ｆ）で活性化される）。様々な実施形態において、上記酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、及びオルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物は、合計で、上記防食組成物の１０重量％〜９０重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記モリブデン酸塩化合物は上記防食組成物の１０重量％〜９０重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記ケイ酸塩化合物は上記防食組成物の１０重量％〜９０重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、及びオルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物は、合計で、上記防食組成物の３３重量％を構成し、上記モリブデン酸塩化合物は上記防食組成物の３３重量％を構成し、及び／または上記ケイ酸塩化合物は上記防食組成物の３３重量％を構成してもよい。
【００２８】
様々な実施形態において、上記フタル酸亜鉛化合物は、５−ニトロイソフタル酸亜鉛などのニトロフタル酸亜鉛塩（nitrophthalate zinc salt）化合物、及び／またはフタル酸亜鉛塩を含んでいてもよい。上記フタル酸亜鉛化合物は、上記防食組成物の約０．００１重量％〜５重量％を構成してもよく、但し、この文脈における用語「約」とは、プラスまたはマイナス１重量％のみを指す。様々な実施形態において、上記フタル酸亜鉛化合物は、上記防食組成物の３重量％〜４重量％を構成してもよい。様々な実施形態において、上記酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、及びオルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物は、合計で、上記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成し、上記モリブデン酸塩化合物は上記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成し、及び／または上記ケイ酸塩化合物は上記防食組成物の３２重量％〜３４重量％を構成してもよい。
【００２９】
様々な実施形態において、上記耐食性コーティングは、１％〜４０％の顔料体積率（ＰＶＣ）の防食組成物を含んでいてもよく、ここでＰＶＣは、当該耐食性コーティングの固形分の体積（すなわち、当該防食組成物と被覆用ビヒクル固形分（複数可）の体積の和）に対する防食組成物の体積の比：
ＰＶＣ（％）＝［防食組成物の体積／（防食組成物の体積＋被覆用ビヒクル固形分（複数可）の体積）］×１００
として定義される。
【００３０】
図２を参照すると、プロット２００は、耐食性コーティング中の防食組成物の変化するＰＶＣのパーセンテージに対する電気化学的インピーダンス分光分析（ＥＩＳ）のデータを表す。耐食性コーティングを、３５０ｐｐｍのＮａＣｌ溶液中でＴＣＰ／ＺｉＮｉメッキ鋼に被覆した。ｘ軸は被覆した基材試験板に印加した交流の周波数（Ｈｚ）を示し、ｙ軸は電気化学的インピーダンス（Ｚmod（オーム））、すなわち電流に対する抵抗の測定値を示す。上記電気化学的インピーダンスが大きい程、当該耐食性コーティングは腐食防止においてより有効であり得る。図２に示すように、データプロット２０５は防食組成物を含まない（０％のＰＶＣ）耐食性コーティングに関するデータを表す。０％のＰＶＣの防食組成物を含む耐食性コーティングを用いると、電気化学的インピーダンスは１０ｍＨｚ〜約３００Ｈｚで約２００キロオームであり、約３００Ｈｚの点において、電気化学的インピーダンスは実質的に直線的に減少する。データプロット２１０は５％のＰＶＣの防食組成物を含む耐食性コーティングに関するデータを表し、該データは、１０ｍＨｚでの約１０ギガオームから始まり、１００ｋＨｚでの約１．００キロオームで終了する、実質的に直線的な減少を示す。データプロット２１５及び２２０は、それぞれ１５％及び２１％のＰＶＣの防食組成物を含む耐食性コーティング由来のデータを表し、データプロット２１０に類似した傾向を示す。データプロット２２５及び２３０は、それぞれ２８％及び４０％のＰＶＣの防食組成物を含む耐食性コーティング由来のデータを表し、溶液に印加された１０ｍＨｚ〜１００ｋＨｚにおいて、プロット２０５よりも低い電気化学的インピーダンス値を示す。従って、５％〜２１％のＰＶＣの防食組成物を含む耐食性コーティングは、電流の抑制において最も効果的であることが判り、このことは、このＰＶＣ範囲が最も低いコーティングの空隙率（従って、より良好な物理的障壁特性）を与えること、及び該コーティングが腐食の防止において最も効果的なコーティングであることを示している。
【００３１】
様々な実施形態において、耐食性コーティング内の４０％を超えるＰＶＣの防食組成物は、当該耐食性コーティングを過度に多孔質にする場合があり、従って基材の腐食を効果的に防止することができない場合がある。耐食性コーティング内の１％未満のＰＶＣの防食組成物は、基材の腐食を防止するための防食物質の不足をもたらす場合がある。様々な実施形態において、耐食性コーティングは、５％〜２１％のＰＶＣの防食組成物を含んでいてもよい。様々な実施形態において、上記耐食性コーティングは、１５％〜２１％のＰＶＣの防食組成物を含んでいてもよい。
【００３２】
上述のように、耐食性コーティングにおいて、１種または複数種のスマートリリース添加剤を用いてもよい。スマートリリース添加剤は本防食組成物の溶解性を助ける。
【００３３】
様々な実施形態において、錯化剤（例えば、ニコチン酸またはニコチン酸の塩）が、ＺｎＭｏＯ4／ＣａＳｉＯ3顔料の溶解度を向上させるためのスマートリリース添加剤として用いられる。
【００３４】
様々な実施形態において、アニオン（例えば、ＭｇＣ2Ｏ42-のシュウ酸アニオンＣ2Ｏ42-）が、標的とするカチオン（例えば、Ｚｎ2+）と反応させてより溶解し難いＺｎＣ2Ｏ4を生成させ、延いてはＺｎＭｏＯ4／ＺｎＳｉＯ3顔料の溶解性を向上させるためのスマートリリース添加剤として用いられる。
【００３５】
様々な実施形態において、ＺｎＭｏＯ4と組み合わせたＭｇＳｉＯ3が、スマートリリース添加剤として防食組成物と共に用いられる。
【００３６】
図３を参照すると方法３００が示される。ステップ３０２において、防食組成物と被覆用ビヒクルとを混合して耐食性コーティングを形成してもよい。様々な実施形態において、スマートリリース添加剤を本防食組成物及び被覆用ビヒクルと混合して、耐食性コーティングを形成してもよい。本防食組成物は、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、リン酸アルミニウム、オルトリン酸ケイ酸亜鉛カルシウムストロンチウムアルミニウム水和物、モリブデン酸塩化合物、ケイ酸塩化合物、及びフタル酸亜鉛化合物を含んでいてもよい。上記フタル酸亜鉛化合物はニトロフタル酸亜鉛塩（nitrophthalate zinc salt）及び／またはフタル酸亜鉛塩を含んでいてもよい。ステップ３０４において、耐食性コーティングを基材上に塗布または他の方法で散布若しくは被覆し、乾燥させてもよい。例えば、刷毛及び／またはローラを用いて耐食性コーティングを被覆してもよい。耐食性コーティングはまた、浸漬によりまたは噴霧によって被覆してもよい。噴霧は、当該耐食性コーティングを基材上に噴霧するための、空気を使用するまたは使用しない、ポンプ形式の塗料塗装システムを含んでもよい。様々な実施形態において、噴霧は、当該耐食性コーティングを加圧し、該耐食性コーティングを基材上に噴出させるための、揮発性炭化水素などの高圧ガスの使用を含んでもよい。基材上に１または複数の層を構築するために、ステップ３０４を１回または複数回繰り返してもよい。
【００３７】
本明細書においては、特定の実施形態に関して、有益性、その他の利点、及び問題解決を説明してきた。更に、本願に含まれる種々の図に示される結合線は、様々な要素間の代表的な機能上の関係性及び／または物理的な結合を表わすことを意図する。実用的なシステムにおいては、多くの別の若しくは追加の、機能上の関係性または物理的な結合が存在し得ることに留意されたい。但し、有益性、利点、問題解決、及び何らかの有益性、利点、または解決を生じさせる若しくはそれをより顕著にする任意の要素は、本開示の、決定的な、必要な、若しくは必須の特徴または要素と解釈されるべきではない。従って、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲以外の如何なるものによっても限定されるべきではなく、特許請求の範囲においては、単数形での要素は、そのように明示されない限りにおいて、「１つ且つ１つのみ」ではなく、「１つまたは複数」を意味することを意図する。更に、特許請求の範囲において「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つ」に類似の語句が用いられる場合、該語句は、実施形態中にＡが単独で存在してもよく、実施形態中にＢが単独で存在してもよく、実施形態中にＣが単独で存在してもよいことを、または、単一の実施形態中に、例えば、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、若しくはＡ及びＢ及びＣである、要素Ａ、Ｂ、及びＣのいずれの組み合わせもが存在してもよいことを意味することを意図する。全体の図を通して、異なる部材を表わすために異なる網目ハッチングが用いられるが、必ずしも同一または異なる材料を意味するものではない。
【００３８】
本明細書において、システム、方法及び装置が提供される。本明細書の詳細な説明において、「一実施形態」、「ある実施形態」、「様々な実施形態」等に対する言及は、記載される当該実施形態が特定の特徴、構造、または特質を含むが、全ての実施形態が必ずしも当該の特定の特徴、構造、または特質を含まなくてもよいこと示す。更に、かかる語句は必ずしも同一の実施形態に言及しているものではない。更に、ある実施形態と関連して特定の特徴、構造、または特質が記載される場合、明示的な記載の有無に拘わらず、他の実施形態との関係において、かかる特徴、構造、または特質に影響することは、当業者の知識の範囲内であることが提起される。本明細書を読んだ後には、関係する技術分野（複数可）の当業者にとって、本開示を別の実施形態において実施する方法は明らかとなろう。
【００３９】
更に、本開示における要素、成分、または方法のステップのいずれも、当該の要素、成分、または方法のステップの特許請求の範囲における明示的な記載の有無に拘わらず、公共の用に供するために公開することは意図しない。本願の特許請求の範囲の要素のいずれも、当該要素が明示的に「〜のための手段」との語句を用いて記載されない限りにおいて、米国特許法第１１２条（ｆ）項の規定の下にあると解釈されるべきではない。本願では、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、またはそれらの任意の他の変化形は、非排他的な包含を含むことを意図し、その結果、掲載された要素を含むプロセス、方法、物品、または装置は、これらの要素のみを含むのではなく、明示的に掲載されない、またはかかるプロセス、方法、物品、若しくは装置に固有の他の要素を含み得る。
【符号の説明】
【００４０】
１０２…基材
１０４…防食組成物
１５０…基材
１５２…コーティング
１５４…防食組成物
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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