[发明专利]钢和铁基材上的高温转化涂层

说明书

本发明涉及用于通过在高温下(即400℉或以上)使液体组合物与基材表面接触，在基材表面形成转化涂层的组合物和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月6日提交的名为“High Temperature ConversionCoating on Steel and Iron Substrates（钢和铁基材上的高温转化涂层）”的美国临时专利申请序号61/773,393的权益，所述申请通过引用以其全文并入本文。

发明背景

在铁和钢的热加工中显著的成本是由于在形成或轧制过程中表面连续的氧化所引起的产率损失。在这些操作的许多阶段中，通过机械或高压水方法故意敲去氧化铁(也称为污垢)，以防止“轧制污垢”或“压制污垢”缺陷。成品的产率损失不仅发生在除垢中，还发生在储藏条件下。在很多情况中，将板材、卷材、管材、长的产品和型材储存在未受保护的环境中。当将这些产品留在所述环境中时，形成低温氧化铁(铁锈)，导致另外的产率损失。

一个用于减少基材(例如含铁基材)上污垢和铁锈的方法是在基材的表面上形成转化涂层，例如磷酸铁涂层。低温转化涂层常常在60℃下通过以下形成：使5%转化涂层组合物溶液反应，以形成25mg/英尺²(在浴中30秒后)的磷酸铁，所述磷酸铁保护基材防止氧化铁并提供润滑表面，用于下游操作和/或有助于将涂层附着于表面。通常必须使用浸没罐或喷涂系统形成这些低温涂层，所述喷涂系统包括一长串的喷涂区域，以积累有效量的涂层。

需要用于在不需要浸没的情况下以高温和高转化率在含铁表面上有效地形成转化涂层的方法和组合物。

发明概述

因此，本发明提供用于在高温下在含铁基材上形成转化涂层的方法和组合物。

在一方面，本发明提供在含铁基材上形成转化涂层的方法，所述方法包含使含铁基材的表面与包含磷的液体组合物接触，其中含铁基材的表面处于至少400℉的温度下。在另外的实施方案中，含铁基材的表面处于至少1100℉的温度下。在此外的实施方案中，含铁基材的表面所处温度范围为约400℉-约1500℉。在此外的实施方案中，含铁基材的表面所处温度范围为约600℉-约1200℉。

在另一个方面中，且依照上述，本发明包括一种方法，其中在使基材与包含磷的液体组合物接触后，在少于20毫秒内形成转换涂层。

在另外的实施方案，且依照任何上述，用于形成转化涂层的液体组合物包含约4.0-95.0%磷酸。

在此外的实施方案中，且依照任何上述，液体组合物进一步包含约0.0-10.0%磷酸钠酯。

在此外的实施方案中，且依照任何上述，液体组合物进一步包含约0.0-10.0%磷酸钾酯。

在此外的实施方案中，且依照任何上述，液体组合物进一步包括以下一个或多个的任何组合：(i)水5.0-96.0%，(ii)氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵0.0-1.0%，(iii)氯酸钠或氟化钠0.01-5.0%，(iv)磺酸钠、磺酸钾或磺酸铵0.01-5.0%，(v)胺聚乙二醇醚或十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钾0.0-1.0%，胺聚乙二醇醚或十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钾0.0-1.0%；(vi)聚乙二醇醚或五亚乙基二醇单十二烷基醚0.0-1.0%。

在此外的实施方案中，且依照任何上述，液体组合物进一步包含加速剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或它们的一些组合。

在此外的实施方案中，且依照任何上述，液体组合物进一步包含溶解的二价锰阳离子。

在另一方面，且依照任何上述，通过将液体组合物喷涂施用于所述含铁基材的表面完成液体组合物和含铁基材表面之间的接触。

在另一实施方案中，且依照任何上述，以约50-约100mg/英尺²的涂层重量形成转化涂层。