KR101181085B1 - 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 및/또는네오디뮴의 방식코팅 조성물의 강화제로서의 용도 - Google Patents
이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 및/또는네오디뮴의 방식코팅 조성물의 강화제로서의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 목적은 금속부품용으로, 수성상에서 또는 유기상에서, 입자상 금속을 포함하는 방식코팅 조성물의 방식특성 강화제로서의, 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세디뮴, 네오디뮴 중에서 선택되는 적어도 하나의 구성요소의 용도이다.
방식, 방식코팅, 방식특성 강화제
Description
본 발명은 방식특성을 향상시키는 금속 부품용 방식코팅, 바람직하게는 6가의 크롬이 없는 금속 부품용 방식코팅을 개발하기 위한 것이다.
본 발명은 모든 유형의 금속 부품에도 적용되며, 특히 철, 주철, 또는 표면이 아연 또는 아연 합금 층으로 형성된 것들에 적용되는데, 금속 부품은 예를 들면 자동차 산업에서 그들의 의도되는 용도 때문에 부식에 강한 내성이 요구된다.
6가의 크롬이 없는 방식코팅 조성물이 이미 추천되고 있다. 이들 조성물 중의 일부는 입자상 금속을 포함한다. 아연 및/또는 알루미늄과 같은 입자상 금속은 조성물에서 현탁액 상태로 존재하며, 금속 부품에 부식성 매체에 대한 희생적 보호를 제공한다. 예를 들어 수성 방식코팅 조성물들은 금속 부품용으로 기술되어져 있는데, 이들은 입자상 금속, 적당한 용매, 증점제, 및 실란으로 제조한 결합제를 포함한다. 또한 입자상 금속계 조성물은 산화몰리브덴(MoO3)을 조성물에 혼입함으로써 그것의 저장 안정성과 방식 성능을 향상시킬 수 있다고 설명되어 진다.
본 발명의 범주에서는, 출원인은 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴 중에서 선택되는 적어도 하나의 구성요소를 혼입함으로써 입자상 금속을 포함하는 조성물의 방식특성을 향상하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다.
입자상 금속을 함유하는 코팅 조성물의 방식 성능은 상기 언급한 구성요소들이 산화몰리브덴과 결합할 때에 더욱 향상되는 것이 입증되었다.
본 발명과 관계된 입자상 금속을 포함하는 조성물은 수성상 또는 유기상 조성물일 수 있다. 이들은 부식에 강한 내성이 요구되는 때에 추천된다.
따라서, 본 발명의 주제는, 금속 부품용으로, 수성 또는 유기 상에서, 입자상 금속을 함유하는 방식코팅 조성물의 방식특성 강화제로서의, 산화물 또는 염 형태의 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 및 네오디뮴 중에서 선택되는 적어도 하나의 구성요소의 용도이다.
본 발명의 추가적인 주제는, 금속부품용으로, 수성 또는 유기 상에서, 입자상 금속을 함유하는 방식코팅 조성물의 방식특성 강화제로서의, 임의로 산화몰리브덴 MoO3와 결합되는 상기 언급된 구성요소 중 적어도 하나의 용도이다.
이러한 제한적인 해석없이, 상기 언급한 구성요소들 중에 적어도 하나의 존재가 조성물 내 입자상 금속에 의하여 부가된 방식보호의 효과를 강화할 수 있다고 여겨진다.
조성물 내에 존재하는 상기 입자상 금속은 상이한 기하학적, 균질한 또는 불균질한 구조들의 분말 형태로, 특히 구형, 층상, 렌즈모양 또는 다른 특정한 형태로, 조성물에 추가되는 것이 바람직하다.
조성물의 방식특성 강화제로 이용되는 상기 언급한 구성요소들의 산화물들 또는 염들은 일반적으로 입자들이 20㎛보다 작은 D50을 가진 분말 형태이다(D50의 값은 입자수의 50%는 이 값 보다 작은 입자 크기를 갖고, 입자수의 50%는 이 값 보다 큰 입자 크기를 갖는다는 것을 의미한다). 코팅조성물을 제조하는 동안, (덩어리를 소립자(elementary particle)로 부수기 위한) 입자 분쇄 또는 분산단계를 조성물이 3㎛ 미만의 D50의 입자들을 포함하도록 하기 위해 선행하여 수행할 수 있다.
이러한 산화물들과 염들은 수성상 또는 유기상에 완전히 가용성이거나, 부분적으로 가용성이거나 또는 완전히 불용성일 수 있다. 이들은 상기 조성물 안에서 분산 또는 용해된 형태일 수 있다.
이트륨염들은 바람직하게는 이트륨의 아세트산염, 염화물, 포름산염, 카보네이트, 설파메이트, 유산염, 질산염, 옥살레이트(oxalate, 수산염), 황산염, 인산염, 알루민산염(Y3Al5O12), 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
산화이트륨은 Y2O3의 형태가 바람직하다.
이트륨은 산화물형태로 이용되는 것이 바람직하다.
코팅 조성물을 제조하는데 이용되는 상기 산화이트륨 Y2O3는 일반적으로 약 6~8㎛의 D50을 갖고, 1~40㎛의 크기를 가진 입자의 형태이다. 상기 코팅 조성물을 제조할 때, (덩어리를 소립자로 부수기 위한) 입자 분쇄 또는 분산 단계가 상기 조성물이 3㎛보다 작은 D50을 갖는 입자들을 포함하도록 하기 위해 선행하여 수행되어 질 수 있다.
지르코늄염은 지르코늄의 카보네이트, 규산염, 황산염, 티탄산염 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것이 바람직하다.
산화지르코늄은 ZrO2의 형태가 바람직하다.
란타늄염은 란타늄의 아세트산염, 옥살레이트, 질산염, 황산염, 카보네이트, 인산염 및 알루민산염(LaAlO3), 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
산화란타늄은 La2O3형태가 바람직하다.
세륨염은 세륨의 염화물, 카보네이트, 아세트산염, 질산염, 옥살레이트, 황산염, 인산염, 몰리브덴산염(Ce2(MoO4)3) 및 텅스텐산염(Ce2(WO4)3), 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
산화세륨은 CeO2의 형태가 바람직하다.
세륨은 염화세륨 또는 CeO2의 형태로 이용되는 것이 바람직하다.
프라세오디뮴 염은 바람직하게는 프라세오디뮴의 카보네이트, 염화물, 질산염, 옥살레이트, 황산염, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
산화프라세오디뮴은 Pr6O11의 형태가 바람직하다.
네오디뮴 염은 바람직하게는 네오디뮴의 카보네이트, 염화물, 질산염 및 황산염, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
산화네오디뮴은 Nd2O3의 형태가 바람직하다.
조성물이, 조성물의 방식특성 강화제로 이용되는 상기 언급된 구성요소 중 하나와 결합하는 산화몰리브덴 MoO3을 포함하는 경우, MoO3는 60중량%보다 큰 몰리브덴의 함량을 가지는 본질적으로 순수한 사방정계 결정 형태로 혼입되는 것이 바람직하다.
산화몰리브덴 MoO3는 1~200㎛의 크기를 갖는 입자 형태가 바람직하다.
상기 조성물의 방식특성 강화제는 산화몰리브덴과 0.25 < 방식특성 강화제 : MoO3 < 20, 바람직하게는 0.5 < 방식특성 강화제 : MoO3 < 16, 더욱 바람직하게는 0.5 < 방식특성 강화제 : MoO3 < 14의 중량비로 결합하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 산화이트륨 Y2O3는 산화몰리브덴 MoO3과 결합하여 이용된다. 본 발명의 추가 주제는 0.25 < Y2O3 : MoO3 < 20, 바람직하게는 0.5 < Y2O3 : MoO3 < 16, 더욱 바람직하게는 0.5 < Y2O3 : MoO3 < 14의 중량비로 산화몰리브덴 MoO3와 결합한 산화이트륨 Y2O3의 용도이다.
본 발명의 추가적 주제는
- 적어도 하나의 입자상 금속;
- 임의로 산화몰리브덴 MoO3와 결합한, 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴 중에 선택되는 조성물의 방식특성 강화제;
- 결합제; 및
- 임의로 하나 이상의 유기 용매와 결합한 물 또는 서로 섞일 수 있는 하나 이상의 유기용매
를 포함하는 금속 부품용 방식코팅 조성물에 관한 것이다.
상기 코팅 조성물은 적어도 하나의 입자상 금속, 즉 하나 이상의 입자상 금속들을 포함한다.
상기 입자상 금속의 함유량은 그 조성물의 중량에 대하여 10~40중량%인 것이 바람직하다.
상기 입자상 금속은 아연, 알루미늄, 주석, 망간, 니켈, 이들의 합금 및 이들의 혼합물들 중으로부터 선택될 수 있다.
상기 입자상 금속은 아연, 알루미늄, 이들의 합금 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 합금은 적어도 3중량%의 알루미늄을, 바람직하게는 7중량%의 알루미늄을 포함하는 아연 및 알루미늄의 합금, 및 적어도 10중량%의 주석을 포함하는 아연 및 주석의 합금으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 조성물의 방식특성 강화제의 함유량은 조성물의 중량에 대하여 0.5~10중량%, 바람직하게는 조성물의 중량에 대하여 1~8중량%이며, 더욱 바람직하게는 조성물의 중량에 대하여 1~7중량%이다.
상기 조성물의 방식특성 강화제는 유리하게는 이트륨, 바람직하게는 산화물 형태인 Y2O3, 또는 세륨 바람직하게는 염화세륨 형태이다.
상기 조성물의 방식특성 강화제는 산화몰리브덴 MoO3와 0.25 < 방식특성 강화제 : MoO3 < 20, 바람직하게는 0.5 < 방식특성 강화제 : MoO3 < 16, 더욱 바람직하게는 0.5 < 방식특성 강화제 : MoO3 < 14의 중량비로 결합하는 것이 바람직하다.
상기 결합제의 함유량은 그 조성물의 중량에 대하여 3~20중량%가 바람직하다. 상기 결합제는 수성상에서 또는 유기상에서 유기 및/또는 미네랄 형태일 수 있다. 상기 결합제의 선택은 상기 코팅 조성물의 베이킹 온도에 있는 상이한 기준에 의존한다.
상기 결합제는 γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란과 같이 임의로 유기작용화된(organofunctionalised) 알콕시화 실란, 실리콘 수지, 나트륨 및/또는 칼륨 및/또는 리튬의 규산염, 지르콘산염, 티탄산염, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 결합제는 페놀 타입, 아미노플라스트 타입, 또는 디시안디아미드 타입의 가교제와 결합될 수 있다. 산 촉매가 가교반응을 촉진시키기 위하여 부가될 수 있다.
만약 상기 조성물이 수성 상에 있다면, 수지들과 결합하는데 콜로이드성 실리카가 결합제로서 이용될 수 있다.
만약 상기 조성물이 수성 상에 있다면, 액상은 물로 형성되고, 유기 용매 또는 물과 섞일 수 있는 유기용매의 혼합물을 30중량% 이하로 포함할 수 있다.
만약 상기 코팅 조성물이 유기상에 있다면, 액상은 전체적으로 유기 용매 또는 그들 간에만 섞일 수 있는 유기 용매의 혼합물로 이루어진다.
상기 유기 용매 또는 용매들은 상기 결합제와 관련하여 선택되며, 이는 결합제를 용해시키거나 이의 분산을 안정화시키기 위한 것이다. 상기 유기 용매나 용매들은 백유(white spirit), 알코올, 케톤, 방향족 용매, 글리콜에테르와 같은 글리콜 용매, 특히 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 디프로필렌글리콜, 아세테이트, 폴리에틸렌글리콜, 니트로프로판, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 코팅 조성물은 예를 들어 만약 디핑-원심분리(dipping-centrifuging)에 의해 적용(apply)되거나, 만약 그 적용형태가 필요로 한다면 증점제를 포함할 수 있다.
상기 증점제의 함유량은, 조성물의 중량에 대하여 7중량%이하, 바람직하게는 조성물 중량에 대하여 0.005~7중량%인 것이 바람직하다.
상기 증점제는 하이드록시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스 또는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유도체, 크산탄 검, 폴리우레탄 또는 아크릴계의 회합형증점제(associative thickeners), 실리카, 임의로 처리된 마그네슘 및/또는 리튬의 규산염 같은 규산염, 또는 친유기성(organophilic) 점토, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한 상기 코팅 조성물은 자가 윤활 시스템을 얻기 위한 충분한 양의 윤활제를 포함할 수 있으며, 상기 윤활제는 특히 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, MoS2, 흑연, 폴리술폰, 합성 또는 천연 왁스, 질화물, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
만약 조성물이 수성상에 있다면, 상기 코팅 조성물은 결합제와 융화할 수 있는 다른 첨가제를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 Schwegman의 Schwego foam(유화된 탄화수소)같은 소포제, 에톡실레이티트 모닐페놀 또는 에톡실레이티드 폴리알코올 같은 습윤제, Cytec의 Aerosol TR 70 (소듐 설포석시네이트(sodium sulfosuccinate))같은 계면활성제, Progiva의 Ecocide D75같은 살생물제(biocide) 및 조성물의 pH를 조정하기 위한 붕산과 같은 약산 중에서 선택된다.
바람직하게는, 상기 코팅 조성물은 다음 성분을 포함한다;
- 적어도 하나의 입자상 금속 10~40중량%;
- 임의로 산화몰리브덴 MoO3와 결합되고, 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 및 네오디뮴 중에서 선택되는 조성물의 방식특성 강화제 0.5~10중량%;
- 7중량%이하의 증점제;
- 3~20중량%의 결합제;
- 나트륨 및/또는 칼륨 및/또는 리튬의 규산염 3중량%이하, 바람직하게는 0.05~2중량%;
- 7중량% 이하의 하나 이상의 윤활제;
- 1~30중량%의 유기용매 또는 유기용매들의 혼합물;
- 임의로 0.1~10중량%의 붕산과 같은 약한 미네랄 산;
- 임의로 0.01~1중량%의 음이온성 계면활성제; 및
- 나머지 100%를 채우는 물
만약 상기 방식특성 강화제가 산화몰리브덴과 결합한다면, 산화몰리브덴은 조성물의 0.5~2중량%인 것이 바람직하다.
명백히, 본 발명은 상기 언급된 조성물들을 이용하는, 금속 부품에 적용된 방식코팅에도 확장된다.
적용은 분사(spraying), 디핑-드레이닝(dipping-draining) 또는 디핑-원심분리에 의해 행해질 수 있으며, 그 후 상기 코팅층은, (예를 들면 대류 또는 적외선에 의해) 바람직하게는 70~350℃에서 약 10~60분간, 대류에 의해 수행되는, 베이킹 공정을 거친다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 방식코팅은 베이킹 공정에 선행하는 코팅된 금속 부품의 (예를 들면 대류 또는 적외선에 의한) 건조공정, 특히 대류에 의해 70℃근처에서 약 10~30분간의 연속적인(on line) 건조공정을 포함하는 적용 공정으로부터 얻을 수 있다.
이러한 조건 하에서, 이렇게 적용된 건조 필름의 두께는 3~15㎛(11~55g/m2), 바람직하게는 4~10㎛(15~40g/m2), 더 바람직하게는 5~10㎛(18~40g/m2)이다.
본 발명은 또한 상기 조성물을 사용하여 적용된 방식코팅을 갖는 금속기판에까지, 바람직하게는 철인 금속기판에까지 확장된다.
이들 자체는 방식 보호나 윤활과 같은 일정 특성들을 더욱 강화시키기 위한 다른 코팅과 함께 코팅되어 질 수 있다. 상기 방식특성을 강화하는 코팅은 특히 나트륨 및/또는 칼륨 및/또는 리튬의 규산염과 같은 알칼리성 규산염이나, 아크릴 수지, 지르콘산염, 티탄산염, 실란, 에폭시 수지, 페놀 수지 또는 이들의 혼합물 중 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 수지들은 임의로 콜로이드성 실리카와 결합할 수 있다. 윤활을 위한 코팅은 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, MoS2, 흑연, 폴리술폰, 합성 또는 천연 왁스, 질화물, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 윤활제를 포함할 수 있다.
부식 테스트
A) 수성상에서 , 임의로 산화몰리브덴( MoO 3 )과 결합되는 산화이트륨( Y 2 O 3 )이 방식 성능에 미치는 영향
비교 실험을 표 1에 주어진 하기 코팅 조성물에서 수행하였다.
| 중량% | 조성물 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Y2O3 1 | 0 | 3.0 | 0 | 3.0 |
| MoO3 | 0 | 0 | 0.9 | 0.9 |
| 아연2 | 23.6 | |||
| 알루미늄3 | 3.0 | |||
| 실란 A1874 | 10.1 | |||
| 소듐 실리케이트 20N325 | 0.9 | |||
| Rempcopal® N4 1006 | 1.4 | |||
| Rempcopal® N9 1007 | 1.6 | |||
| 디프로필렌 글리콜 | 7.5 | |||
| Aerosil® 3808 | <0.1 | |||
| Schwego Foam®83259 | 0.5 | |||
| 붕산 | 0.8 | |||
| 이온화되지 않은 물 | 100%이하 | |||
1 99.99% 순도의 Y2O3 (Rhodia)
2 페이스트 형태의 아연, 약 92 % 의 백유 (80% Alu stapa PG Chromal Ⅷ, Eckart Werke)
3 디프로필렌 글리콜 내 알루미늄 약 80%
4 γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란(Crompton)
5 규산나트륨(Rhodia)
6 에톡실레이티드 노닐페놀계의 습윤제(Uniqema)
7 에톡실레이티드 노닐페놀계의 습윤제(Uniqema)
8 실리카계의 항침전제(Degussa)
9 탄화수소계의 소포제
제조된 시료
- 처리된 기판: 그리스를 제거하고, 숏 블라스트(shot-blast)한 철제 나사
- 코팅 조성물의 적용: 딥-원심분리(dip-centrifuging)
- 베이킹 : 310℃에서 25분
- 코팅층의 중량: 26±2g/m2
이러한 방법으로 처리된 상기 철제 나사를 표준 NFISO 9227에 따라 염분무와 함께 테스트하였다. 염분무내성의 결과는 표2에 나타내었다.
| 조성물 | Y2O3(중량%) | MoO3(중량%) | 염분무내성(N°시간) |
| 1 | 0 | 0 | 140~260 |
| 2 | 3 | 0 | 840 |
| 3 | 0 | 0.9 | 500 |
| 4 | 3 | 0.9 | 1300 |
표 2는 코팅 조성물에 산화이트륨 Y2O3의 부가가 이러한 조성물들로 처리된 시료의 염분무에 대한 내성을 증가시킨다는 것을 명확히 보여준다.
또한, 산화이트륨 Y2O3이 산화몰리브덴 MoO3과 결합했을 때, 상기 방식 성능이 더욱 향상되었다. 조성물의 방식 성능을 증가시키는 상호작용 또는 Y2O3와 MoO3사이에 시너지 효과가 관찰되었다.
B) 7%의 알루미늄과 합금된 아연( Stapa Zn 4 Al 7 , Eckkart werke 사)이 방식 성능에 미치는 영향
비교실험을 표3에 열거된 코팅 조성물에 대해 수행하였다.
| 조성물 | |
| 5 | 조성물n°3과 동일 |
| 6 | 조성물n°4와 동일 |
| 7 | 30중량%의 아연이 7중량%알루미늄과 합금된 아연(stapa Zn4Al7, Eckart Werke)으로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
제조된 시료
- 처리된 기판: 그리스를 제거하고, 숏 블라스트(shot-blast)한 철제 나사
- 코팅 조성물의 적용: 딥-원심분리
- 베이킹: 310℃에서 25분
- 코팅층의 중량: 26±2g/m2
상기 철제나사를 표3의 코팅조성물로 처리하였고, 그후 표준 NFISO 9227에 따라 염분무와 함께 테스트하였다.
염분무에 대한 내성의 결과는 표4에 나타내었다.
| 조성물 | Y2O3(중량%) | MoO3(중량%) | Stapa Zn4Al7/Zn(중량% ) | 염분무내성(N°시간) |
| 5 | 0 | 0.9 | 0 | 450 |
| 6 | 3 | 0.9 | 0 | 1370 |
| 7 | 3 | 0.9 | 30 | 1900 |
표4는 상기 조성물의 방식 성능이 아연일 때보다 아연합금인 경우에 더 우수한 것을 보여준다.
C) 수성상에서 염화세륨이 방식 성능에 미치는 영향
비교실험을 표5에 열거된 코팅 조성물에 대해 수행하였다.
| 조성물 | |
| 8 | 조성물n°3과 동일 |
| 9 | 다른 요소에 부가하여 0.5중량%의 염화세륨이 첨가된 차이 외에 조성물n°1과 동일 |
| 10 | 2중량%의 염화세륨이 다른 요소에 부가하여 첨가된 차이 외에 조성물n°1과 동일 |
제조된 시료
- 처리된 기판: 그리스를 제거하고, 숏 블라스트(shot-blast)한 철제 나사
- 코팅 조성물의 도포: 딥-원심분리
- 베이킹: 310℃에서 25분
- 코팅층의 중량: 26±2g/m2
상기 철제나사를 표5의 코팅조성물로 처리하였고, 그후 표준 NFISO 9227에 따라 염분무와 함께 테스트하였다.
염분무에 대한 내성의 결과는 표6에 나타내었다.
| 조성물 | 염화세륨(중량%) | 염분무내성(N°시간) |
| 8 | 0 | 200 |
| 9 | 0.5 | 500 |
| 10 | 2 | 770 |
표6은 코팅 조성물에 염화세륨의 첨가가 상기 조성물로 처리된 시료의 염분무에 대한 내성을 증가시킨다는 것을 보여준다.
D) 수성상에서 이트륨 카보네이트가 방식 성능에 미치는 영향
비교실험을 표7에 열거된 하기 코팅 조성물에서 수행하였다.
| 조성물 | |
| 11 | 조성물n°1과 동일 |
| 12 | 조성물에서 0.9%대신에 MoO3가 0.8중량%존재하는 차이 외에 조성물 n°3과 동일 |
| 13 | Y2O3 3중량%가 이트륨 카보네이트 6.9중량%로 교체된 것 외에 조성물 n°2와 동일 |
| 14 | Y2O3 3중량%가 이트륨 카보네이트 6.9중량%로 교체되고, MoO3의 0.9%대신에 0.8중량% 가 존재하는 것 외에 조성물 n°4와 동일 |
철제나사를 실시예 1에서처럼 제조하고, 처리하고, 테스트하였다. 염분무에 대한 내성의 결과는 표8에 나타내었다.
| 조성물 | 이트륨 카보네이트(중량%) | MoO3(중량%) | 염분무내성(N°시간) |
| 11 | 0 | 0 | 288 |
| 12 | 0 | 0.8 | 400 |
| 13 | 6.9 | 0 | 288 |
| 14 | 6.9 | 0.8 | 1296 |
표8에서는 이트륨 카보네이트가 산화몰리브덴 MoO3와 결합하였을 때 방식 성능이 향상된 것을 명확히 보여준다. 상호작용 또는 이트륨 카보네이트와 MoO3사이에 시너지 효과가 관찰되었으며, 그것은 상기 조성물의 방식 성능을 증가시킨다.
E) 수성상에서 다양한 산화물들이 방식성능에 미치는 영향
비교실험을 표9에서 나열한 하기 코팅 조성물에 대해 수행하였다.
| 조성물 | |
| 15 | 조성물n°1과 동일 |
| 16 | 조성물n°3과 동일 |
| 17 | 조성물n°2와 동일 |
| 18 | 조성물n°4와 동일 |
| 19 | Sogemet에서 공급된 Y2O3를 제외하고 조성물n°2와 동일 |
| 20 | Sogemet에서 공급된 Y2O3를 제외하고 조성물n°4와 동일 |
| 21 | Y2O3가 Rhodia에서 공급된 CeO2로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 22 | Y2O3가 Rhodia에서 공급된 CeO2로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
| 23 | Y2O3가 Sogemet에서 공급된 CeO2로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 24 | Y2O3가 Sogemet에서 공급된 CeO2로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
| 25 | Y2O3가 Rhodia에서 공급된 La2O3로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 26 | Y2O3가 Rhodia에서 공급된 La2O3로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
| 27 | Y2O3가 Sogemet에서 공급된 La2O3로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 28 | Y2O3가 Sogemet에서 공급된 La2O3로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
| 29 | Y2O3가 Pr6O11로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 30 | Y2O3가 Pr6O11로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
| 31 | Y2O3가 Nd2O3로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 32 | Y2O3가 Nd2O3로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
| 33 | Y2O3가 ZrO2로 교체된 차이 외에 조성물n°2와 동일 |
| 34 | Y2O3가 ZrO2로 교체된 차이 외에 조성물n°4와 동일 |
E-1) 전기화학
- 처리된 기판: 그리스를 제거하고, 샌드된(sanded) 철제 나사
- 코팅 조성물의 적용: 핸드-코터(hand-coater)에 의해 수행
- 베이킹: 310℃에서 25분
- 코팅층의 중량: 26±2g/m2
상기 코팅의 분극 저항은 공기에 노출된 상태에서, SOLARTRON 1250 분석기(Schlumberger)로, 스캐닝 속도 0.1mV/s에서 ±10mV로 한 시간 동안 측정하였다.
이러한 측정의 결과는 표10에 나타내었다. 분극 저항의 값이 클수록, 코팅의 더 우수한 방식 성능이 기대된다.
| 조성물 | 산화물 | 산화물(중량%) | MoO3(중량% ) | 분극저항(Ω.cm2) |
| 15 | - | 0 | 0 | 3300 |
| 16 | - | 0 | 0.9 | 9100 |
| 17 | Y2O3 Rhodia | 3 | 0 | n.d. |
| 18 | Y2O3 Rhodia | 3 | 0.9 | 12100 |
| 21 | CeO2 Rhodia | 3 | 0 | 10600 |
| 22 | CeO2 Rhodia | 3 | 0.9 | 12000 |
| 23 | CeO2 Sogemet | 3 | 0 | 10000 |
| 24 | CeO2 Sogemet | 3 | 0.9 | 12000 |
| 25 | La2O3 Rhodia | 3 | 0 | n.d. |
| 26 | La2O3 Rhodia | 3 | 0.9 | 11900 |
| 27 | La2O3 Sogemet | 3 | 0 | 9300 |
| 28 | La2O3 Sogemet | 3 | 0.9 | 10100 |
| 29 | Pr6O11 | 3 | 0 | 9900 |
| 30 | Pr6O11 | 3 | 0.9 | 9800 |
| 31 | Nd2O3 | 3 | 0 | 9400 |
| 32 | Nd2O3 | 3 | 0.9 | 10000 |
| 33 | ZrO2 | 3 | 0 | 9200 |
| 34 | ZrO2 | 3 | 0.9 | 12000 |
표10은 코팅 조성물에 이트륨, 세륨, 란타늄, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 또는 지르코늄의 산화물을 부가하면 코팅의 분극 저항이 증가한다는 것을 명확히 보여주며, 그것은 상기 코팅물의 내부식성이 증가되는 것을 나타낸다.
E-2) 내부식성
철제나사는 예 1에서처럼 제조하고, 처리하고, 테스트하였다. 염분무 내성의 결과는 표11에 나타내었다.
| 조성물 | 산화물 | 산화물(중량%) | MoO3(중량% ) | 염분무내성(N°시간) |
| 15 | - | 0 | 0 | 288 |
| 16 | - | 0 | 0.9 | 400 |
| 17 | Y2O3 Rhodia | 3 | 0 | 1056 |
| 18 | Y2O3 Rhodia | 3 | 0.9 | >1500 |
| 19 | Y2O3 Sogemet | 3 | 0 | 1296 |
| 20 | Y2O3 Sogemet | 3 | 0.9 | >1656 |
| 21 | CeO2 Rhodia | 3 | 0 | 144 |
| 22 | CeO2 Rhodia | 3 | 0.9 | 720 |
| 23 | CeO2 Sogemet | 3 | 0 | 144 |
| 24 | CeO2 Sogemet | 3 | 0.9 | 792 |
| 25 | La2O3 Rhodia | 3 | 0 | 336 |
| 26 | La2O3 Rhodia | 3 | 0.9 | 552 |
| 27 | La2O3 Sogemet | 3 | 0 | 552 |
| 28 | La2O3 Sogemet | 3 | 0.9 | 864 |
| 29 | Pr6O11 | 3 | 0 | 504 |
| 30 | Pr6O11 | 3 | 0.9 | 864 |
| 31 | Nd2O3 | 3 | 0 | 288 |
| 32 | Nd2O3 | 3 | 0.9 | 1560 |
| 33 | ZrO2 | 3 | 0 | 288 |
| 34 | ZrO2 | 3 | 0.9 | 456 |
표 11은 코팅 조성물에 이트륨, 란타늄, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 또는 지르코늄의 산화물의 부가가 이러한 조성물이 처리된 시료의 염분무 내성을 증가시킨다는 것을 명백히 보여준다. 가장 우수한 산화물은 Y2O3로 나타났지만, 네오디뮴이나 프라세오디뮴과 란타늄 또한 매우 좋은 결과를 보여주었다.
또한, 상기 산화물이 산화몰리브덴 MoO3와 결합했을 때, 방식 성능은 더욱 향상된다. 상호작용 또는 MoO3와 산화물 사이에 시너지 효과가 관찰되며, 이것은 조성물의 방식 성능을 증가시킨다.
Claims (41)
- 금속 부품용으로, 수성상에서, 입자상 금속 및 코팅조성물의 방식특성 강화제로서, 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 지르코늄, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 및 네오디뮴 중에서 선택되는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제1항에 있어서, 방식특성 강화제로서의 상기 구성요소 중 하나가 산화몰리브덴 MoO3와 결합되는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자상 금속에 의한 방식 보호 효과를 강화하기 위해서, 상기 입자상 금속이 균질한 또는 불균질한 다양한 기하학적 구조의 분말형태로 상기 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 이용되는 구성요소가 산화물 형태 Y2O3 의 이트륨 또는 이트륨카보네이트 형태의 이트륨인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제4항에 있어서, 산화이트륨 Y2O3이 3㎛보다 작은 D50과 1~40㎛의 크기를 갖는 입자 형태로 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 이용되는 구성요소가 염화세륨 형태의 세륨 또는 산화물 형태 CeO2의 세륨인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 이용되는 구성요소가 La2O3, Pr6O11, Nd2O3, 또는 ZrO2 인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 산화몰리브덴 MoO3는 60중량%보다 큰 몰리브덴 함량을 갖는 사방정계 결정 형태로 이용되는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 산화몰리브덴 MoO3은 1~200㎛의 크기를 갖는 입자 형태인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 방식특성 강화제가0.25 < (방식특성 강화제 / MoO3) < 20의 중량비율로 산화몰리브덴 MoO3와 결합하는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅조성물.
- - 적어도 하나의 입자상 금속;- 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴 중에서 선택되는 조성물의 방식특성 강화제;- 결합제; 및- 하나 이상의 유기 용매와 임의로 결합되는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 방식특성 강화용 코팅 조성물.
- 제11항에 있어서, 상기 조성물의 방식특성 강화제가 산화몰리브덴 MoO3와 결합되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제12항에 있어서, 0.5~2중량%의 산화몰리브덴 MoO3를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 입자상 금속을 10~40중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자상 금속이 아연, 알루미늄, 주석, 망간, 니켈, 이들의 합금 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자상 금속이 아연, 알루미늄, 이들의 합금 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 중량에 대하여 0.5~10중량%의 조성물의 방식특성 강화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 방식특성 강화제가 산화물 형태 Y2O3 의 이트륨 또는 이트륨카보네이트 형태의 이트륨인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 방식특성 강화제가 염화세륨 형태의 세륨 또는 산화물 형태 CeO2의 세륨인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 방식특성 강화제가 La2O3, Pr6O11 및 Nd2O3 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 방식특성 강화제가0.25 < (방식특성 강화제/MoO3) < 20의 중량비율로 산화몰리브덴 MoO3와 결합되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 수성상에서, 유기 결합제 및 미네랄 결합제 중 하나 이상을 3~20중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제가, 임의로 유기작용화된(organofunctionalised) 알콕시화 실란, 실리콘 수지, 콜로이드성 실리카, 나트륨, 칼륨 또는 리튬의 규산염, 지르콘산염, 티탄산염, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지 및 이들의 혼합물 중에서 선택되고, 임의로 페놀 타입, 아미노플라스트 타입, 또는 디시안디아미드 타입의 가교제 또는 산성 촉매와 결합되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제23항에 있어서, 상기 결합제가 γ-글리시드옥시프로필-트리메톡시실란 및 γ-글리시드옥시프로필트리에톡시실란 같은 유기작용화된 실란인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 백유(White spirit), 알코올, 케톤, 방향족 용매, 글리콜에테르와 같은 글리콜 용매, 아세테이트, 폴리에틸렌글리콜, 니트로프로판, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 7중량%이하의 증점제(thickening agent)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제26항에 있어서, 상기 증점제가 하이드록시메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스 또는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유도체, 크산탄 검, 폴리우레탄 또는 아크릴계의 회합형 증점제, 실리카, 규산염, 친유기성 점토, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 자가 윤활 시스템을 얻기 위해 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, MoS2, 흑연, 폴리술폰, 합성 또는 천연 왁스, 질화물 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 윤활제를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 소포제, 습윤제, 계면활성제 및 살생물제(biocide) 중에서 선택되는 첨가제를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,- 10~40중량%의 적어도 하나의 입자상 금속;- 임의로 산화몰리브덴 MoO3과 결합되는, 산화물 또는 염 형태의, 이트륨, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 및 네오디뮴 중에서 선택되는, 0.5~10%의 조성물의 방식특성 강화제;- 7중량%이하의 증점제;- 3~20중량%의 결합제;- 3중량%이하의, 나트륨, 칼륨 또는 리튬 규산염;- 7중량%이하의 하나 이상의 윤활제;- 1~30중량%의, 유기용매 또는 유기 용매들의 혼합물; 및- 100%를 채우는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제30항에 있어서, 0.1~10중량%의 붕산과 같은 약한 미네랄 산을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제30항에 있어서, 0.01~1중량%의 음이온성 계면활성제를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 금속부품용 방식 코팅으로서, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 코팅 조성물로부터 분사(spraying), 딥드레이닝(dip-draining), 또는 딥센트리퓨징(dip-centrifuging)에 의하여 얻어지며, 그 후 대류(convection) 또는 적외선에 의한 베이킹 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 금속 부품용 방식코팅.
- 제33항에 있어서, 상기 대류(convection)에 의한 베이킹 공정이 70~350℃의 온도에서 10~60분간 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 부품용 방식코팅.
- 제33항에 있어서, 베이킹 공정에 선행하여, 상기 코팅된 금속 부품이 대류 또는 적외선에 의한 건조 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 금속 부품용 방식코팅.
- 제35항에 있어서, 베이킹 공정에 선행하여, 상기 코팅된 금속 부품이, 70℃정도의 온도에서 10~30분간의 연속적인(on line) 대류에 의한 건조 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 금속 부품용 방식코팅.
- 제33항에 있어서, 상기 코팅이 3~15㎛(11~55 g/m2) 의 건조 필름 두께로, 보호될 금속 부품에 적용(apply)되는 것을 특징으로 하는 금속 부품용 방식코팅.
- 제33항에 기재된 방식코팅을 갖는 금속 기판.
- 제38항에 있어서, 상기 금속은 철인 기판.
- 제38항에 있어서, 상기 방식코팅 그 자체가 알칼리성 규산염, 아크릴 수지, 지르콘산염, 티탄산염, 실란(silane), 에폭시 수지, 페놀 수지 또는 이들의 혼합물 중에 하나를 포함하는 다른 코팅으로 코팅되며, 이들 수지는 임의로 콜로이드성 실리카와 결합되는 것을 특징으로 하는 기판.
- 제38항에 있어서, 상기 방식코팅은 그 자체가 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, MoS2, 흑연, 폴리술폰, 합성 또는 천연 왁스, 질화물, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 윤활제를 포함하는 다른 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 기판.
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