JP2781844B2 - 塗装用下地処理剤 - Google Patents
塗装用下地処理剤Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
- C23C22/23—Condensed phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C22/34—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
- C23C22/36—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
- C23C22/362—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing also zinc cations
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、金属表面、特に鉄鋼および亜鉛表面の塗装
下地用処理剤に関する。
下地用処理剤に関する。
(従来の技術) 一般に金属に塗装を施す場合には、塗装の密着性およ
び耐食性の向上を目的として金属の表面に燐酸塩処理を
することによって、塗装の耐食性が飛躍的に向上するこ
とが認められている。しかしながら、自動車の塗装にお
いては、冬季における融雪塩の散布量の増大により、そ
の腐食環境は年々悪化している。これに対応して自動車
のプライマー塗装は従来のアニオン型電着塗料から高耐
食性のカチオン型電着塗料に移行し、同時に表面処理で
あるリン酸亜鉛処理もカチオン電着に適合するよう種々
の改良が加えられてきた。
び耐食性の向上を目的として金属の表面に燐酸塩処理を
することによって、塗装の耐食性が飛躍的に向上するこ
とが認められている。しかしながら、自動車の塗装にお
いては、冬季における融雪塩の散布量の増大により、そ
の腐食環境は年々悪化している。これに対応して自動車
のプライマー塗装は従来のアニオン型電着塗料から高耐
食性のカチオン型電着塗料に移行し、同時に表面処理で
あるリン酸亜鉛処理もカチオン電着に適合するよう種々
の改良が加えられてきた。
(発明が解決しようとする課題) 耐腐食性を向上させる一つの要因として塗膜と化成処
理膜間の密着性がある。密着性が高いと耐腐食性が高く
なる。しかしながら、カチオン電着により形成された塗
膜は残留応力が大きく密着性が悪いという欠点を有す
る。即ち、カチオン電着塗膜の焼付け時の体積収縮がも
たらす内部応力が塗膜と化成膜間の密着性を低下させ
る。
理膜間の密着性がある。密着性が高いと耐腐食性が高く
なる。しかしながら、カチオン電着により形成された塗
膜は残留応力が大きく密着性が悪いという欠点を有す
る。即ち、カチオン電着塗膜の焼付け時の体積収縮がも
たらす内部応力が塗膜と化成膜間の密着性を低下させ
る。
この密着性の低下は通常の塩水噴霧試験の条件下では
余り顕著に現れないが、より過酷な試験方法では次第に
顕著になり、耐腐食性の低下がみられるようになる。
余り顕著に現れないが、より過酷な試験方法では次第に
顕著になり、耐腐食性の低下がみられるようになる。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は塗膜と化成処理膜との間の密着性により
向上されることを検討の結果、本発明をなすに至った。
向上されることを検討の結果、本発明をなすに至った。
即ち、本発明は亜鉛イオン、ニッケルイオンおよびリ
ン酸イオンを含有する酸性水溶液中に、環状メタリン酸
塩[(MPO3)n;n>3]20〜600ppm配合することを特徴
とするカチオン型電着塗装下地用処理剤を提供する。
ン酸イオンを含有する酸性水溶液中に、環状メタリン酸
塩[(MPO3)n;n>3]20〜600ppm配合することを特徴
とするカチオン型電着塗装下地用処理剤を提供する。
本発明の処理剤に含有する環状メタリン酸(塩)は、
(MPO3)nのうちn>3のもの、即ち、n=3の環状ト
リメタリン酸(塩)を除く環状メタリン酸(塩)であ
る。メタリン酸塩の供給源としてはナトリウム塩、カリ
ウム塩等のアルカリ塩、アンモニア塩、アルカリ土類塩
等がある。環状メタリン酸のうち環状トリメタリン酸
(n=3)は、本発明の目的である塗膜の密着性、特に
カチオン電着塗膜の密着性の強化には効果がない。本発
明に使用される環状メタリン酸(塩)の具体例としては
JIS−K−8892に規定されているメタリン酸ソーダ(試
薬)[(NaPO3)n;n>3]、テトラメタリン酸ソーダ、
ヘキサメタリン酸ソーダが挙げられる。これらの環状メ
タリン酸塩の添加量は(MPO3)n;n>3の形で20〜600pp
m、好ましくは50〜400ppmである。20ppm以下であると実
質的に耐スキャブ性に効果がない。600ppmを越えると皮
膜量が大幅に低下し、不均一な皮膜となる。
(MPO3)nのうちn>3のもの、即ち、n=3の環状ト
リメタリン酸(塩)を除く環状メタリン酸(塩)であ
る。メタリン酸塩の供給源としてはナトリウム塩、カリ
ウム塩等のアルカリ塩、アンモニア塩、アルカリ土類塩
等がある。環状メタリン酸のうち環状トリメタリン酸
(n=3)は、本発明の目的である塗膜の密着性、特に
カチオン電着塗膜の密着性の強化には効果がない。本発
明に使用される環状メタリン酸(塩)の具体例としては
JIS−K−8892に規定されているメタリン酸ソーダ(試
薬)[(NaPO3)n;n>3]、テトラメタリン酸ソーダ、
ヘキサメタリン酸ソーダが挙げられる。これらの環状メ
タリン酸塩の添加量は(MPO3)n;n>3の形で20〜600pp
m、好ましくは50〜400ppmである。20ppm以下であると実
質的に耐スキャブ性に効果がない。600ppmを越えると皮
膜量が大幅に低下し、不均一な皮膜となる。
本発明処理剤における亜鉛イオンは、第一リン酸亜
鉛、硝酸亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、金属
亜鉛(インゴットを含む)等から供給されてよい。処理
剤における亜鉛イオン濃度は、600〜2,000ppmの範囲で
ある。600ppmより少ないと、得られる化成皮膜が不均一
となり易く、耐食性も劣るので好ましくない。2,000ppm
を越えると、皮膜重量が増大しすぎて、塗膜との密着性
および塗膜後の耐食性が悪い。
鉛、硝酸亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、金属
亜鉛(インゴットを含む)等から供給されてよい。処理
剤における亜鉛イオン濃度は、600〜2,000ppmの範囲で
ある。600ppmより少ないと、得られる化成皮膜が不均一
となり易く、耐食性も劣るので好ましくない。2,000ppm
を越えると、皮膜重量が増大しすぎて、塗膜との密着性
および塗膜後の耐食性が悪い。
ニッケルイオンはリン酸第一ニッケル、硝酸ニッケ
ル、炭酸ニッケル、酸化ニッケル等の可溶性塩によって
供給されてよく、その含有濃度は50ppm以上、好ましく
は500〜2,000ppmが適当である。50ppmより少ないと、ニ
ッケルイオン添加の効果は現れず、リン酸亜鉛皮膜の付
着しやすさは無添加の場合と同じである。2,000ppmを越
えると、リン酸亜鉛皮膜の付着しやすさはもはやそれ以
上向上せず、かえって、ニッケルイオン供給によるコス
トが増大し、経済的に不利である。
ル、炭酸ニッケル、酸化ニッケル等の可溶性塩によって
供給されてよく、その含有濃度は50ppm以上、好ましく
は500〜2,000ppmが適当である。50ppmより少ないと、ニ
ッケルイオン添加の効果は現れず、リン酸亜鉛皮膜の付
着しやすさは無添加の場合と同じである。2,000ppmを越
えると、リン酸亜鉛皮膜の付着しやすさはもはやそれ以
上向上せず、かえって、ニッケルイオン供給によるコス
トが増大し、経済的に不利である。
本発明処理剤におけるリン酸イオン濃度は、800〜30,
000ppmであり、より好ましくは800〜20,000ppmである。
800ppmより少ないと、得られる皮膜はスケ、黄錆等を伴
う不均一な皮膜となり、好ましくない。30,000ppmを越
えると、十分なリン酸亜鉛皮膜の形成が起こらず、テン
パー状の皮膜となり、塗装後の耐食性が低下するので好
ましくない。
000ppmであり、より好ましくは800〜20,000ppmである。
800ppmより少ないと、得られる皮膜はスケ、黄錆等を伴
う不均一な皮膜となり、好ましくない。30,000ppmを越
えると、十分なリン酸亜鉛皮膜の形成が起こらず、テン
パー状の皮膜となり、塗装後の耐食性が低下するので好
ましくない。
本発明の処理剤には必要に応じて他のイオン、例えば
硝酸イオン、亜硝酸イオン、塩素酸イオン、ニトロベン
ゼンスルホン酸イオン、第2鉄イオン等の酸化剤やマン
ガンイオン、第1鉄イオン、コバルトイオン、アルミニ
ウムイオン、マグネシウムイオン、タングステンイオン
等の金属イオン、さらにはフッ素イオン等を含んでもよ
い。硝酸イオンは硝酸ソーダ、硝酸アンモン、硝酸亜
鉛、硝酸マンガンの形で供給されてよく、その濃度は1,
000〜10,000ppm、好ましくは2,000〜8,000ppmである。
硝酸イオン、亜硝酸イオン、塩素酸イオン、ニトロベン
ゼンスルホン酸イオン、第2鉄イオン等の酸化剤やマン
ガンイオン、第1鉄イオン、コバルトイオン、アルミニ
ウムイオン、マグネシウムイオン、タングステンイオン
等の金属イオン、さらにはフッ素イオン等を含んでもよ
い。硝酸イオンは硝酸ソーダ、硝酸アンモン、硝酸亜
鉛、硝酸マンガンの形で供給されてよく、その濃度は1,
000〜10,000ppm、好ましくは2,000〜8,000ppmである。
亜硝酸イオンは、NaNO2、KNO2、HNO2等のような可溶
性塩および/または酸の形で供給されてよい。亜硝酸イ
オン濃度は、10〜1,000ppmが適当であり、10ppmより少
ないと、促進剤としての効果は得られず、1,000ppmを越
えると、鉄鋼表面が不動態化して化成皮膜は得られなく
なる。
性塩および/または酸の形で供給されてよい。亜硝酸イ
オン濃度は、10〜1,000ppmが適当であり、10ppmより少
ないと、促進剤としての効果は得られず、1,000ppmを越
えると、鉄鋼表面が不動態化して化成皮膜は得られなく
なる。
塩素酸イオンは塩素酸ソーダ、塩素酸アンモン等の形
で供給される。その濃度は50〜2,000ppm、好ましくは20
0〜1,500ppmである。マンガンイオンは0.6〜3g/、好
ましくは0.8〜2g/である。0.6g/未満では亜鉛系表
面に生成される皮膜中のマンガン含有量が少なく、カチ
オン型電着塗装後の素地と塗膜の密着性が不充分とな
る。3g/を越えても本発明以上の効果は期待できず、
経済的に不利である。
で供給される。その濃度は50〜2,000ppm、好ましくは20
0〜1,500ppmである。マンガンイオンは0.6〜3g/、好
ましくは0.8〜2g/である。0.6g/未満では亜鉛系表
面に生成される皮膜中のマンガン含有量が少なく、カチ
オン型電着塗装後の素地と塗膜の密着性が不充分とな
る。3g/を越えても本発明以上の効果は期待できず、
経済的に不利である。
フッ素イオンは0.05g/以上、好ましくは0.1〜2g/
である。0.05g/未満ではリン酸塩皮膜の結晶の微細
化、塗装後の耐食性の向上および低温リン酸塩処理が達
成されない。なお、過剰量含有せしめても本発明以上の
効果は期待できず、経済的に不利である。
である。0.05g/未満ではリン酸塩皮膜の結晶の微細
化、塗装後の耐食性の向上および低温リン酸塩処理が達
成されない。なお、過剰量含有せしめても本発明以上の
効果は期待できず、経済的に不利である。
これらの主成分の供給源としては、例えばマンガンイ
オンは炭酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガン、リ
ン酸マンガン等でよく、フッ素イオンはフッ素、ホウフ
ッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、それらの金属塩等でよ
い。
オンは炭酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガン、リ
ン酸マンガン等でよく、フッ素イオンはフッ素、ホウフ
ッ化水素酸、ケイフッ化水素酸、それらの金属塩等でよ
い。
本発明の皮膜処理剤による化成処理は、鉄鋼表面、亜
鉛メッキ表面または鉄鋼と亜鉛の表面を同時に有する金
属表面に施すことができる。これらの金属表面は先ず脱
脂処理をし、水洗の後、表面調整剤によりスプレーまた
は浸漬処理をする。次に本発明の処理により化成処理を
施す。処理浴の温度は20〜60℃、好ましくは30〜50℃で
ある。温度が高すぎると、メタリン酸が加水分解し易
く、また温度が低すぎると処理時間が長くなり、いずれ
も実用上適切ではない。化成処理はスプレーまたは浸漬
により30秒以上、好ましくは1〜3分処理液と接触させ
ればよい。化成処理後水洗し、塗装を施すが、本発明の
処理剤による化成処理を施したものにはカチオン型電着
塗装を施すのが特に好ましい。
鉛メッキ表面または鉄鋼と亜鉛の表面を同時に有する金
属表面に施すことができる。これらの金属表面は先ず脱
脂処理をし、水洗の後、表面調整剤によりスプレーまた
は浸漬処理をする。次に本発明の処理により化成処理を
施す。処理浴の温度は20〜60℃、好ましくは30〜50℃で
ある。温度が高すぎると、メタリン酸が加水分解し易
く、また温度が低すぎると処理時間が長くなり、いずれ
も実用上適切ではない。化成処理はスプレーまたは浸漬
により30秒以上、好ましくは1〜3分処理液と接触させ
ればよい。化成処理後水洗し、塗装を施すが、本発明の
処理剤による化成処理を施したものにはカチオン型電着
塗装を施すのが特に好ましい。
(発明の効果) 本発明のリン酸塩処理においては、鉄表面のスキャブ
腐食の抑制に著しい効果を発揮する。スキャブ腐食と
は、塗装された鉄表面が腐食環境におかれたときにみら
れる腐食の形態である。特に、腐食環境が乾燥状態と湿
潤状態とが繰り返されるとき、鉄の腐食生成物は体膨張
し、猛烈な力で塗膜を持ち上げる、この力に塗膜とリン
酸塩皮膜との密着力かせ耐えられなければ腐食は急速に
進行することになる。従って、塗膜とリン酸塩皮膜の密
着性を強化することはスキャブ腐食を抑制することにほ
かならない。
腐食の抑制に著しい効果を発揮する。スキャブ腐食と
は、塗装された鉄表面が腐食環境におかれたときにみら
れる腐食の形態である。特に、腐食環境が乾燥状態と湿
潤状態とが繰り返されるとき、鉄の腐食生成物は体膨張
し、猛烈な力で塗膜を持ち上げる、この力に塗膜とリン
酸塩皮膜との密着力かせ耐えられなければ腐食は急速に
進行することになる。従って、塗膜とリン酸塩皮膜の密
着性を強化することはスキャブ腐食を抑制することにほ
かならない。
環状メタリン酸がなぜスキャブ腐食の抑制に効果があ
るかは明確ではないが、環状構造が切れて、開環する時
の活性なエネルギーが金属素地とリン酸亜鉛結晶との強
固な結合をもたらすと同時に塗膜と強固に結合するリン
酸亜鉛結晶皮膜表面を形成するものと考えられる。
るかは明確ではないが、環状構造が切れて、開環する時
の活性なエネルギーが金属素地とリン酸亜鉛結晶との強
固な結合をもたらすと同時に塗膜と強固に結合するリン
酸亜鉛結晶皮膜表面を形成するものと考えられる。
(実施例) 本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説明する。但
し、本発明はこれら実施例に限定されない。
し、本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例1〜10および比較例1〜9 テストパネルの鋼板に下記の処理を施した。
(1) 脱脂 2重量%のアルカリ脱脂剤(日本ペイント社製リドリ
ンSD250)を使用し、40℃で2分間浸漬した。
ンSD250)を使用し、40℃で2分間浸漬した。
(2) 水洗 水道水により、室温で15秒水洗した。
(3) 表面調整 表面調整剤(日本ペイント社製フィキソジン5N−5)
0.05重量%濃度を使用し、室温15秒間浸漬した。
0.05重量%濃度を使用し、室温15秒間浸漬した。
(4) 化成処理 下記第1表に示す組成のリン酸塩水溶液に酸化剤とし
てNO2 -を60ppm添加し、40℃で2分間浸漬処理した。
てNO2 -を60ppm添加し、40℃で2分間浸漬処理した。
(5) 水洗 水道水により、室温で15秒水洗した。
(6) 純水洗 イオン交換水により、室温で15秒水洗した。
(7) 塗装 カチオン型電着塗料(日本ペイント社製パワートップ
U−50)を膜厚20μmに塗装し(電圧180V、通電時間3
分)、175℃で20分間焼付けした。
U−50)を膜厚20μmに塗装し(電圧180V、通電時間3
分)、175℃で20分間焼付けした。
次に、中塗り塗料(日本ペイント社製オルガS−93)
を膜厚40μm塗装し、次いで上塗り塗料(日本ペイント
社製オルガS−63ホワイト)を膜厚40μmに塗装し、各
々140℃、25分間焼付けした。
を膜厚40μm塗装し、次いで上塗り塗料(日本ペイント
社製オルガS−63ホワイト)を膜厚40μmに塗装し、各
々140℃、25分間焼付けした。
以上により得た塗装板を耐スキャブ性試験に供した。
耐スキャブ性試験 塗装板にクロスカットを入れ以下の環境に供する。
ソルトスプレー(JIS−Z−2371) 24時間 湿度(40℃、85%RH) 120時間 室内放置 24時間 〜を1サイクルとし、10サイクル後にカット部の
両側最大フクレ巾(mm)を測定する。
両側最大フクレ巾(mm)を測定する。
比較例1に較べ、メタリン酸の添加は耐スキャブ性の
飛躍的な向上が見られた(実施例1〜5)。しかし添加
量の多い場合は添加の効果は認められない(比較例
7)。これは皮膜の薄膜化が過ぎるためと思われる。n
=4のテトラメタリン酸、n=6のヘキサメタリン酸は
n>3のメタリン酸と同等の効果があった。しかしn=
3のトリメタリン酸は耐スキャブ性に対する添加効果は
全く見られなかった。
飛躍的な向上が見られた(実施例1〜5)。しかし添加
量の多い場合は添加の効果は認められない(比較例
7)。これは皮膜の薄膜化が過ぎるためと思われる。n
=4のテトラメタリン酸、n=6のヘキサメタリン酸は
n>3のメタリン酸と同等の効果があった。しかしn=
3のトリメタリン酸は耐スキャブ性に対する添加効果は
全く見られなかった。
また、鎖状ポリリン酸であるトリポリリン酸も皮膜微
細化効果はあるが耐スキャブ性には全く効果は認められ
ない(比較例5、6)。
細化効果はあるが耐スキャブ性には全く効果は認められ
ない(比較例5、6)。
以上、耐スキャブ性の向上にはポリリン酸のうち環状
ポリリン酸でしかも四量体以上が有効である。
ポリリン酸でしかも四量体以上が有効である。
Claims (2)
- 【請求項1】亜鉛イオン、ニッケルイオンおよびリン酸
イオンを含有する酸性水溶液中に、環状メタリン酸塩を
[(MPO3)n;n>3]の形で20〜600ppm配合することを
特徴とするカチオン型電着塗装下地用処理剤。 - 【請求項2】金属表面を請求項1記載のカチオン型電着
塗装下地用処理剤に接触させ、次いでカチオン型電着塗
装することを特徴とする金属表面にカチオン型電着塗装
下地用化成皮膜を形成する方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63266580A JP2781844B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 塗装用下地処理剤 |
CA002000826A CA2000826A1 (en) | 1988-10-20 | 1989-10-17 | Surface treating agent before coating |
US07/425,834 US5039563A (en) | 1988-10-20 | 1989-10-20 | Surface treating agent before coating |
DE8989310796T DE68906651T2 (de) | 1988-10-20 | 1989-10-20 | Zusammensetzung und verfahren zur behandlung von metalloberflaechen. |
EP89310796A EP0369616B1 (en) | 1988-10-20 | 1989-10-20 | Metal surface treatment composition and process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63266580A JP2781844B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 塗装用下地処理剤 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02111884A JPH02111884A (ja) | 1990-04-24 |
JP2781844B2 true JP2781844B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=17432784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63266580A Expired - Lifetime JP2781844B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 塗装用下地処理剤 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5039563A (ja) |
EP (1) | EP0369616B1 (ja) |
JP (1) | JP2781844B2 (ja) |
CA (1) | CA2000826A1 (ja) |
DE (1) | DE68906651T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2001249867A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-23 | Whyco Technologies, Inc. | Method of masking coatings and resultant object |
CN110124704B (zh) * | 2019-06-19 | 2021-10-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种负载在碳布基底上的钴镍双金属偏磷酸盐纳米阵列的制备方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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