無機リン酸塩耐食コーティング
本開示は、金属の腐食を抑制するリン酸塩コーティング、特に酸性リン酸塩およびアルカリ金属酸化物／水酸化物成分を含むコーティングに関する。詳細な一実施の形態において、鋼鉄および他の金属の腐食を低減または排除するリン酸塩ベースコーティング調合物が開示される。他の実施形態において、金属表面の腐食を低減または排除するために鋼鉄表面を酸性リン酸塩およびアルカリ金属酸化物／水酸化物成分によってコーティングする方法が開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属の腐食を抑制する酸性リン酸塩およびアルカリ金属酸化物／水酸化物成分を含むコーティング、ならびに特に金属へのコーティングの製造および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造用鋼および他の金属の腐食は、建設およびユーティリティ業界において深刻な問題である。湿潤および食塩水環境にとりわけ高温で曝露されたときに、鋼鉄は劣化する。この腐食の程度を最小化または低減するために、鋼鉄の合金、たとえば亜鉛めっき（亜鉛コーティング）組成物、またはクロムめっき組成物が使用される。この手法は短期的には問題を解決することができるが、鋼鉄が上記の環境に長期間にわたって曝露されるときには、上記問題は依然として残る。本発明は、鋼鉄または他の金属の腐食を最小化または低減して、鋼鉄の合金、たとえば亜鉛めっき（亜鉛コーティング）組成物またはクロムめっき組成物の使用を不要とする、比類なく適合するリン酸塩ベースの複合コーティングを開示する。
【０００３】
鋼鉄表面を不動態化するためのリン酸化は概して、鉄鋼業界で公知である。通例、十分に研磨した鋼鉄を、緩衝剤としての２−３ｇ／Ｌリン酸、２−３ｇ／Ｌ水素リン酸二水素アンモニウムまたは亜鉛、および少量の（＜０．５ｇ／Ｌ）酸化剤を含有するｐＨ４−４．５のリン酸塩浴に浸漬して、リン酸鉄塩不動態化層を形成する。しかし前記工程において、きわめて酸性の環境で水素ガスが元素鉄と水との反応によって遊離される。これにより多孔性であり、耐摩耗性ではない非常に薄い不動態化層が形成され、結果としてさらなるコーティングは、受動態化鋼の表面を大気中の酸素に接触できないようにすることが要求される。本工程はしたがって、少なくとも以下の欠点を有する。（ｉ）酸浸漬浴／槽が、反応生成物を蓄積することによって形成されるようなスラッジを形成して、スラッジが浴の有効性を低下させて、スラッジおよび酸性溶液の環境廃棄問題を生じさせる、（ｉｉ）不動態化工程で使用される酸化剤が毒性ガスを形成する。たとえば塩素酸塩が塩素を形成し、メタニトロベンゼンスルホン酸が亜酸化窒素を形成し、過マンガン酸カリウムが労働衛生上のリスクを呈する、（ｉｉｉ）生じた不動態化層は耐摩耗性ではなく、したがって、さらなるコーティングによって耐摩耗性を補強しなければならない。
【発明の概要】
【０００４】
第１の実施形態において、腐食性金属表面の腐食を防止または低減する方法が提供される。前記方法は、腐食性金属表面を酸性リン酸塩成分および金属酸化物、塩基性金属水酸化物、または塩基性無機物の少なくとも１つを含む塩基性成分の混合物と接触させることを含む。本明細書で開示する組成物および方法を使用すると、耐食性に加えて、耐摩耗性の改善も得られる。
【０００５】
第１の実施形態の第１の態様において、酸性リン酸塩成分は、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、遷移金属リン酸３水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、またはこれの混合物である。
【０００６】
第２の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、酸性リン酸塩成分はリン酸モノカリウムまたはこれの水和物である。
【０００７】
第３の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、塩基性成分は、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化銅、酸化鉄およびこれらの水酸化物、または水酸化マグネシウムを有効量で含有するマグネシウム塩水（brine）の少なくとも１つである。
【０００８】
第４の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、塩基性成分は、酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも１つである。
【０００９】
第５の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、酸性リン酸塩成分はリン酸モノカリウムまたはこれの水和物であり、塩基性成分は約９から約１１のｐＨを有するマグネシウム塩水であり、マグネシウム塩水は水酸化マグネシウムの有効量を含有する。
【００１０】
第６の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、酸性リン酸塩成分および塩基性成分の混合物は、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、リン酸水素バリウム、またはリン酸水素鉄の少なくとも１つを形成する。
【００１１】
第７の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、表面は鋼鉄またはアルミニウムである。
【００１２】
第８の態様は、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、接触された腐食性表面上にマグネシウム−ガラス−リン酸塩光沢コーティングを形成することをさらに含む。
【００１３】
第９の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、接触は、独立して酸性リン酸塩成分のスラリ、ペースト、スプレー、もしくはこれの蒸気、または塩基性金属酸化物もしくは塩基性金属水酸化物成分の少なくとも１つとの接触である。
【００１４】
第２の実施形態において、腐食抑制コーティング組成物が提供される。コーティング組成物は、１つ又は複数の酸化鉄とリン酸二水素マグネシウムとの組合せのスラリを含む。
【００１５】
第２の実施形態の第１の態様において、酸化鉄は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）またはウスタイトＦｅＯ、およびヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物である。別の態様において、使用したヘマタイトの総量は、マグネタイトまたはウスタイトの量よりも多い。
【００１６】
第３の実施形態において、方法が提供され、この方法は、本質的にプライマ層を有さない腐食性表面を、マグネタイトまたはウスタイト、およびヘマタイトと、リン酸またはリン酸二水素マグネシウムの溶液との混合物より本質的に成るコーティングと接触させること、ならびにリン酸水素鉄を含む腐食抑制コーティングを提供することを含む。
【００１７】
第４の実施形態において、腐食抑制を提供する方法が提供される。この方法は、以下の少なくとも１つの組合せ：（ｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、（ｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４溶液）、（ｉｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸二水素マグネシウム、（ｉｖ）酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、（ｖ）水酸化マグネシウムの有効量を含有するマグネシウム塩水およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、（ｖｉ）水酸化マグネシウムの有効量を含有するマグネシウム塩水およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、または（ｖｉｉ）水酸化マグネシウムの有効量を含有するマグネシウム塩水およびリン酸二水素マグネシウムを提供すること、ならびに腐食性金属の表面を組合せ（ｉ）−（ｖｉｉ）の少なくとも１つと接触させることを含む。
【００１８】
第４の実施形態の第１の態様において、組合せはスラリ、ペースト、スプレー、または蒸気として与えられる。
【００１９】
第５の実施形態において、酸性リン酸塩と塩基性金属酸化物または塩基性金属水酸化物との組合せによって形成された腐食抑制コーティングを含む物品が提供される。
【００２０】
第５の実施形態の第１の態様において、コーティングは、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素バリウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、またはリン酸水素鉄の少なくとも１つである。
【００２１】
第２の態様において、単独でまたは第５の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、ポリリン酸塩は、物品表面と腐食抑制コーティングとの境界面に存在する。
【００２２】
第３の態様において、単独でまたは第５の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、クロム酸マグネシウムは、物品表面と腐食抑制コーティングとの境界面に存在する。
【００２３】
第６の実施形態において、Ｘ線回折によって検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を含むコーティングを有する鋼鉄または鉄ベースの物品が提供される。
【００２４】
第７の実施形態において、方法が提供され、この方法は、金属を被覆する先に腐食された表面を、酸性リン酸塩および塩基性金属酸化物または塩基性金属水酸化物の混合物を含む組成物と接触させることを備え、過剰の組成物および先に腐食された表面の一部は、ただちに除去可能とされる、および／または表面から排除される。
【００２５】
第７の実施形態の第１の態様は、薄い防食層を表面に形成することをさらに含む。
【００２６】
第２の態様において、単独でまたは第７の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、混合物は、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウムまたはリン酸水素鉄の少なくとも１つを金属表面に提供する。
【００２７】
第２の態様において、単独でまたは第７の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、防食層は、防食層に形成された欠陥から防食層を自己再生することができる。
【００２８】
第１の、第２の、第３の、第４の、第５の、第６のまたは第７の実施形態のいずれかにおいて、単独でまたはこれの各態様のいずれかと組み合わされて、改良された耐摩耗性の、または改善された耐食性および耐摩耗性を兼ね備えた方法および物品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】不動態化領域および腐食領域を示し、従来のリン酸塩コーティングと本明細書に開示および記載する方法を比較する、鋼鉄の酸化還元電位対ｐＨの図の表示である。
【図２】本明細書に開示および記載するコーティング組成物の防食層を示すＸ線回折パターン図である。
【図３】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＸ線回折パターン図である。
【図４】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＸ線回折パターン図である。
【図５】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図６】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図７】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図８】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図９】本明細書に開示および記載する自己再生コーティングを示す図である。
【図１０】本明細書に開示および記載するコーティングのラマンスペクトログラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書に開示および記載する比類なく適合する調合物および方法は、酸塩基無機リン酸塩組成物に基づいている。本明細書で提供するコーティングの例は、リン酸マグネシウムカリウムコーティング、およびリン酸水素鉄コーティングである。このような組成物は、コーティングとして鋼鉄および他の金属に腐食抑制剤として使用される。金属表面にコーティングとして利用されるとき、これらの組成物のいずれかによって形成されたペーストは金属と反応し、金属と結合して、金属表面に薄層／コーティングを形成する。結合した層は硬質で、金属表面の腐食を抑制する。一連のリン酸塩ベース調合物を使用して、金属表面をコーティングして、金属表面の腐食を防止または最小化することができる。
【００３１】
本明細書に開示および記載する工程および製造される物品は、鋼鉄および他の腐食性金属の従来の不動態化工程に関連する問題の、全部ではないにしても、多くを克服する。本工程は、１ステップで層を不動態化するだけでなく、優れた外観と共に耐摩耗性も提供する酸塩基無機リン酸塩ベースコーティングによって鋼鉄および他の金属表面をコーティングする、より経済的で環境に優しい方法も提供する。
【００３２】
ｐＨおよび酸化還元電位Ｅｈの関数として鉄の各種の相の安定性領域を示す図である、図１をここで参照する。黒の太い曲線が鋼鉄の不感域、腐食域および不動態域を隔て、下部領域は鉄が金属形のままである不感域を表し、本領域の左側がＦｅ２＋（ａｑ）イオンに解離している腐食域であり、不動態域を示す右側では鉄が３水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３となる。
【００３３】
リン酸（または酸性リン酸塩）および酸化剤の浴中で鋼鉄成分を浸漬コーティングする従来の工程に従ってリン酸塩処理を行うとき、鋼鉄表面は非常に低いｐＨからやや高いｐＨに移動して、同時に、酸化剤が存在するために、より高いＥｈ点に移動もする（ライン１を参照）。前記工程において、鋼鉄表面は腐食域から不動態域を通過して、表面は腐食性層から不動態化層に変換される。本不動態化層は本質的に、リン酸鉄（ＦｅＰＯ４）、マグネタイトおよび水酸化物鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）の不動態化層である。表面は概して多孔性および平滑であり、したがって周囲の腐食から不動態化表面を完全に保護するために孔を埋めるコーティングを必要とする。これは過マンガン酸カリウムなどの酸化剤が使用される工程にも相当する。従来のポリマーコーティングは、鋼鉄表面を酸化してＦｅ（ＯＨ）３にすることによる、鋼鉄表面の腐食域から不動態域への移動により特徴付けられる。しかし、本工程から形成された不動態化層は鋼鉄の腐食域にかなり近く、そのため少なくとも一部は、本方法の劣っている特徴のいくつかを説明する。
【００３４】
対照的に、本明細書に開示および記載する工程は、酸性リン酸塩および金属酸化物もしくは金属水酸化物、または酸化物無機物の酸塩基反応によって形成された無機リン酸塩コーティングに基づいている。本工程は本質的に酸塩基反応に基づくため、最終反応生成物は中性付近であり、これから調製したコーティングのｐＨは、さらに図１に示す不動態域に位置する８と９の間であると考えられる。ある態様において、コーティング中に反応していない過剰のアルカリ性前駆体（たとえば水酸化マグネシウム）分布が存在し、これは７を超えるコーティングのｐＨを上昇させて、さらにコーティングを図１に示すような不動態域に位置付けるのに有益であると考えられる。
【００３５】
本コーティング調合物のｐＨが十分に高いために、鋼鉄表面は不動態域の（ｐＨ＝６をかなり上回る）ｐＨ範囲に残存すると思われる。このため本コーティングは、少なくとも一部は、鋼鉄を腐食から保護する緩衝剤として機能することができる過剰なＭｇ（ＯＨ）２が存在するために、酸性溶液の浸入から保護することができる。水酸化亜鉛が５未満のｐＨでは不安定なために、本コーティングは、水酸化亜鉛を含有する現在市販されているコーティングよりも緩衝能力が優れている。このため酸化亜鉛コーティングは、酸性環境における腐食域の鋼鉄基材に取って代わることができる。加えて、低ｐＨ環境または還元環境のどちらかにおける、亜鉛（ＥｏＺｎ＋２＝−０．７Ｖ）に対するマグネシウム（ＥｏＭｇ＋２＝−２．３７Ｖ）のより低い電極電位に基づいて、マグネシウムベースのコーティングは本明細書で開示するように、亜鉛ベースのコーティングよりも良好な保護を提供する。本コーティングを使用する還元環境での鋼鉄の保護は、高温を必要とする用途、たとえば廃棄物のエネルギー転換焼却炉、タービンに、いずれかの炭化水素燃焼環境で、およびいくつかの化学工程で有益である。
【００３６】
本明細書で開示する本コーティングは、一部が、ポリリン酸塩、および特に、本コーティング中の基材表面の界面領域にて亜リン酸塩によって形成されたポリリン酸塩の形成を含むことができる。ポリリン酸塩は耐摩耗性ならびに水および湿気に対する不浸透性を提供することができ、このため耐摩耗性を改善するのはもちろんのこと、基材表面の耐食性も改善する。
【００３７】
一態様において、酸リン酸塩組成物は、一方が約３と約４．５の間のｐＨを有する酸性成分であり、他方は約１０と約１１の間のｐＨを有するアルカリ性成分である。この２つの成分が基材表面と接触して、ここでこれらがコーティングを形成する。たとえば充填剤、たとえば珪灰石（ＣａＳｉＯ３）またはフライアッシュを含む、または含まないリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）および水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２、またはこれの塩水）組成物を組み合せて、腐食性金属表面（たとえば鋼鉄）に接触させることができる。組成物が表面に接触すると、コーティングが形成されて瞬時に基材に結合する。いずれの特定の理論にも束縛されることを望むものではないが、酸性リン酸塩およびアルカリ性酸化物もしくは水酸化物、または酸化無機成分による接触により初期不動態化層（サブ、プライマ、または下部層）ならびに防食層が提供されると考えられる。
【００３８】
図１のライン２は、少なくとも一部は、本明細書に開示および記載する工程の代表的な結果を示す。本工程の第１のステップにおいて、酸および塩基の混合物が基材に吹付けられ、酸溶液が基材のｐＨを低下させる。本時点で、商業的な浸漬コーティングの化学反応のすべてではないにしても大半が、本工程においても第１のステップとして起こる。しかし次の酸塩基反応では、反応生成物、たとえばマグネタイト、または水酸化鉄がリン酸塩と反応して、リン酸鉄を形成する。本工程の酸塩基化学作用は、ｐＨをおよそ８まで上昇させ、次に鋼鉄基材のｐＨに腐食域を超えて不動態域まで到達させる。加えて本工程は、このため腐食および摩耗の両方に耐性であるリン酸塩ベース耐摩耗性コーティングも形成する。したがって本方法によって、酸溶液の浴、廃棄されるスラッジ、浸漬および乾燥のための厳格な時間枠、ならびに鋼鉄の後コーティングの必要がなくなる。
【００３９】
（第１の成分−酸性リン酸塩前駆体材料）
（酸性リン酸塩成分）
酸性リン酸塩成分は式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏのリン酸および／または酸リン酸塩から成り、式中、Ａはｍ価の元素、たとえばナトリウム（Ｎａ、ｍ＝１）、カリウム（Ｋ、ｍ＝１）、マグネシウム（Ｍｇ、ｍ＝２）、カルシウム（Ｃａ、ｍ＝２）、アルミニウム（Ａｌ、ｍ＝３）などである。より高い価の酸化物が使用されるときには、Ａは還元された酸化物相であることもできる。たとえば＋２および＋３の原子価状態（酸化物としてのＦｅＯおよびＦｅ２Ｏ３）で存在する鉄の場合、Ａはより低い酸化状態の金属であることができる。Ａは、ＺｒＯなどの４価酸化金属の酸化物のカチオンであることもでき、この場合、ｍ＝２である。上の式中のｎＨ２Ｏは単に結合水であり、ｎはいずれの数でもよく、通常は０から２５の範囲にある。
【００４０】
式ＡＨ３（ＰＯ４）２．ｎＨ２Ｏによって表される、３価金属、たとえばアルミニウム、鉄およびマンガンのヒドロリン酸塩を使用することが可能であり、式中、Ａは、アルミニウム、鉄、マンガン、イットリウム、スカンジウムおよびすべてのランタニド、たとえばランタン、セリウムなどを含む遷移金属である。
【００４１】
酸性前駆体のｐＨが本反応で必要以上に高い場合、ｐＨを低下させるために、リン酸を添加することができ、ｐＨを調整することができる。選択された好ましいｐＨは３と４の間であり、最も好ましいｐＨは３と３．５の間であり、アルカリ性酸化物、水酸化物、もしくは無機物を使用して部分的に中和することによって、または少量であるが、適切な量のリン酸もしくは低ｐＨ酸性リン酸塩、たとえばＭｇ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはリン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２を添加することによりｐＨ＞３．５を有するリン酸二水素、たとえばリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）を酸性化することによって、リン酸のｐＨまたは酸リン酸塩、たとえばリン酸二水素マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２）またはリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２）のｐＨのどちらかを上昇させる。本文書で後述する実施例は、本ｐＨを調整する技法を提供する。
【００４２】
前駆体で使用される酸リン酸塩は、部分的にのみ可溶性であることが多い。このような場合、平均粒径が２３０メッシュふるい（７０ミクロン未満）を通過するように、前駆体を湿式粉砕する。
【００４３】
オキシ塩化物およびオキシ硫酸塩組成物では、酸性成分は、ｐＨを低下させるために塩酸または硫酸のどちらかにより適切に酸化されたオキシ塩化マグネシウム、およびオキシ硫酸マグネシウムから成る。
【００４４】
前駆体成分にこれの粘度を低下させるために水を添加することができるか、または他の種類の粘度低下剤を使用することができる。本前駆体の貯蔵中に藻類の増殖が起こらないようにするために、藻類の増殖を防止する市販の添加剤を本前駆体に添加することもできる。
【００４５】
（第２の成分−塩基性成分）
（塩基性酸化物、水酸化物および塩基性無機物）
塩基性前駆体は概して、難溶性酸化物、または好ましくは粒径が２３０ミクロン未満の水酸化物から成る。前記酸化物は、式Ｂ２ｍＯｍまたはＢ（ＯＨ）２ｍによって表すことができ、式中、Ｂは２ｍ価金属である。すべての２価金属酸化物（ｍ＝１）、および還元状態のいくつかの３価金属酸化物は、この種の難溶性酸化物に含まれる。２価酸化物の例は、これに限定されるわけではないが、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウムおよび酸化銅を含む。還元状態の３価酸化物の例は、酸化鉄（ＦｅＯ）および酸化マンガン（ＭｎＯ）である。
【００４６】
（無機リン酸塩コーティング組成物）
一連のリン酸塩組成物は、本明細書に開示および記載するコーティングの精神および範囲に相応する腐食抑制剤コーティングとして使用することができ、以下の４つの例示的で非制限的な例が提供される。
１．水の存在下で化合して、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏを含むリン酸マグネシウムカリウムセメントを形成する、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）の化合および／または反応によって形成されたリン酸マグネシウムカリウムコーティング。リン酸マグネシウムカリウムは以下、「ＭＫＰ」とも呼ばれる。
２．十分に混合して乾燥させたときに化合してＭｇＨＰＯ４．３Ｈ２Ｏを備えたリン酸水素マグネシウムコーティングを形成する、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４溶液）の化合および／または反応によって形成されたリン酸水素マグネシウム（ニューベリーアイト）コーティング。
３．リン酸二水素マグネシウム組成物の化合および／または反応によって形成されたリン酸水素マグネシウム（ニューベリーアイト）コーティングは通常、約２．５と約５．０の間の水性ｐＨを有する。約３のまたは３よりやや高いｐＨを有するＭＨＰ溶液は概して、耐食生成物の形成により有効であると考えられ、少なくともこの理由で好ましい傾向がある。リン酸水素マグネシウムは以下、「ＭＨＰ」とも呼ばれる。
４．十分に混合して乾燥させたときに化合してＦｅＨＰＯ４を備えたリン酸水素鉄コーティングを形成する、ウスタイト（ＦｅＯ）またはマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化合および／または反応によって形成されたリン酸水素鉄コーティング。リン酸水素鉄は以下、「リン酸モノ鉄」、または「ＭＩＰ」とも呼ばれる。
【００４７】
リン酸マグネシウムカリウム組成物、リン酸水素マグネシウム組成物およびリン酸水素鉄組成物は、周囲条件下でペースト様軟度を呈する。これらの組成物を表面、たとえば鋼鉄にコーティングとして塗布するとき、反応が起こって、上の組成物の薄層が金属表面に結合すると考えられる。コーティングの残りの部分は緩やかに結合され、容易にこすり落とすことができるが、薄層コーティングは非常に硬質であり、摩耗に耐性であり、表面の腐食を抑制する。このため本薄層はプライマのように作用して、金属表面を腐食から保護する。これらの組成物を鋼鉄以外の他の金属、たとえばアルミニウムの表面に塗布したときに、同様の結果が観察される。
【００４８】
本開示のマグネシウム含有コーティングの詳細なＸ線回折による調査（たとえば図２を参照）は、金属表面からのクロムおよび本マグネシウム含有コーティングからの酸化マグネシウム／水酸化物の反応の結果として形成されたと考えられる、クロム酸マグネシウムの薄層を含むと思われる。反応は、
ＭｇＯ＋ＣｒＯ３→ＭｇＣｒＯ４
によって表すことができる。
【００４９】
酸性リン酸塩／アルカリ性酸化物の過剰な被覆層はアルカリ性酸化物含有量が多少不十分であるため、本界面では硬化せずに、容易に除去することができ、表面上に十分に結合している薄いプライマを残す。
【００５０】
酸性リン酸塩／アルカリ性酸化物、材料を希釈することによって本プライマを独立して形成して、次に希釈されたコーティングを表面に塗布することも可能である。鋼鉄処置の場合、薄層はたいてい透明であり、処置された鋼鉄のつやのある表面および質感を保持している。
ＭＫＰ、ＭＨＰまたはＭＩＰのコーティング
【００５１】
別の態様において、鋼鉄の錆びた（腐食された）表面を酸性リン酸塩およびアルカリ金属酸化物／水酸化物を含む組成物と接触させる方法が本明細書に開示および記載され、ここで過剰の組成物および錆の一部がただちに除去可能とされ、および／または表面から排除され、薄い硬質防食層が鋼鉄表面に提供される。このため本明細書に開示および記載する本コーティングによって、本質的に同時に、錆びた鋼鉄の表面を「掃除」して防食層を塗布することが可能となる。
【００５２】
上で議論したように、本工程を使用する鋼鉄のコーティングの間に、プライマが鋼鉄表面からのクロムおよびコーティングからの酸化物の反応によって形成されることが考えられる。したがって一態様において、酸化物が豊富なコーティングが提供され、これにより酸化物の一部がプライマの形成に使用され、残りが酸塩基リン酸塩コーティング、保護（耐食／耐摩耗性）コーティングを形成する反応に使用される。このため「プライマおよび塗料」の塗布を１ステップ（または１回のコート）のみで達成することができ、ここでプライマおよび／または塗料は腐食性表面に耐食性を提供する。
【００５３】
別の態様において、本耐食コーティングは、美的特性、たとえば適正なつやおよび質感を鋼鉄に提供するように調合することができる。本効果は、たとえば破砕ガラスまたはこの他の高い溶解度ガラスを本酸性リン酸塩／アルカリ金属酸化物／水酸化物調合物に添加することによって達成することができる。本明細書で開示する工程によって調製された破砕ガラスを含む得られたコーティングは、非常に高密度のガラス状表面である。追加の好適なセラミック顔料をさらに添加して、着色塗料を形成することができる。上の本組成物と組合せた可溶性ガラスを固形物のコーティングの調合物にも使用して、耐食性を有する非常に高密度のガラス状固体コーティングを提供することができる。
【実施例】
【００５４】
以下の実施例は、現在開示している実施形態を例証するものであり、制限的または限定的であるとして解釈されるべきではない。本明細書で使用する成分の量、反応条件などを表すすべての数字は、「約」という用語によってすべての例で修正されると理解することができる。したがって逆に指摘されていない限り、本明細書で説明する数値パラメータは、得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値であることができる。最低限でも、および本発明に対して優先権を請求する任意の出願における任意の請求項の範囲への均等論の適用を制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは有効桁の数および普通の丸め手法を考慮して解釈されるべきである。本明細書で開示する本組成物を調合、コーティングして、本組成物の属性を実証するために、下に示す複数の実験の実施例を実施した。
【００５５】
［実施例１］
（ＭＨＰベース防食層）
本実施例において、ＭＨＰ（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２２Ｈ２Ｏ）を最初に水で希釈し、ケイ酸カルシウムおよび酸化アルミニウムを充填剤として添加して希薄なペーストを形成した。ＭＨＰベース材料の希釈に使用する水の量は、開始材料に含有される水の量に応じて変化させることができる（大半のＭＨＰベース材料は作製時に乾燥させることが困難であり、したがって通常、多少の水を含有する）。好ましくは、希釈水はＭＨＰの約２０重量％に相当する量で添加すべきである。希薄なペーストを形成するために充填剤として添加したケイ酸カルシウムおよび酸化アルミニウムの量も変化させることができる。本例において、ケイ酸カルシウム８０グラムおよび酸化アルミニウム６０グラムをＭＨＰ１００グラムそれぞれについて添加した。本混合物にＭｇＯ ９６グラムを、ＭＨＰ １００グラムそれぞれについて添加した。ケイ酸カルシウムおよび酸化アルミニウムをそれぞれ１０分間にわたって混合した。ＭｇＯを添加したときに、ペーストの温度を監視して、ペーストが約８５°Ｆの温度に達するまで混合した。ペーストを次に十分に研磨した鋼板表面に塗布して、プレートを周囲にて数日間硬化させた。１週間後、コートの上部の（過剰な）乾燥層を容易に除去することができたが、薄層コーティングが鋼鉄表面上に存在して、表面にきわめて良好に付着していた。ペーストの一部は板の反対側まで流れて、プレートの縁に結合していた。板の未コーティング側は縁に沿った結合部分から離れた中心が腐食していたが、非腐食領域の輪郭が結合部分と中心の間に残存することが観察された。ペーストが反対側で分離して、希薄なペーストが反対側でコートの可視部分を超えて浸透したことが推測される。図２は、クロム酸マグネシウムの明確なピークが観察される、鋼鉄上の本層のＸ線回折パターンを示す。上で議論したように、鋼鉄からのクロムが酸環境で酸化マグネシウムと反応して、化学的に非常に安定なクロム酸マグネシウム生成物を提供し、これがコーティングによって与えられる防食に一部は寄与できることが考えられる。
【００５６】
［実施例２］
（錆びた鋼鉄表面上の防食層）
本実施例において、ケイ酸カルシウムを含むペーストとして調製されたＭＫＰベース調合物を鋼鉄の錆びた表面に塗布した。ＭＫＰペーストは、死焼酸化マグネシウム（約１，３００℃超の温度にて焼成）１部、リン酸モノカリウム３部およびケイ酸カルシウム６部を混合することによって形成された。本粉末混合物に水２部を添加してペーストを提供した。混合を続けると、ペーストは最初に２、３度冷却され、リン酸モノカリウムの溶解を示した、しかし酸化マグネシウムが反応を開始すると、温度は上昇を始めた。ペーストの温度が約８５°Ｆに上昇するまで混合を続け、この温度にてペーストを鋼鉄の錆びた表面に塗布した。硬化したときに、コートの上部の（過剰な）部分を容易に除去することができた。しかし本硬化層は、板から腐食（錆）層も除去した。驚くべきことに、ペーストの一部が錆に浸透して、下にある鋼鉄表面に結合していた。図３は、本防食層に含有される各種のリン酸塩相を示す。注目に値するのは、湿潤高温雰囲気中で保管されたときに鋼鉄表面が腐食しなかったことであり、酸塩基リン酸塩調合物が防食層を提供したことが示されている。
【００５７】
［実施例３］
（酸化鉄ベース防食塗料）
本例において、ＭＨＰ材料１６５グラムを水１６８グラムに、約１時間の混合および撹拌により溶解させた。得られた溶液に珪灰石（ＣａＳｉＯ３）１６．５グラムを２００メッシュに通過させて添加した。得られたペーストを約３５分間撹拌および混合して、この後にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）２００グラムを添加し、ペーストをさらに約１５分間撹拌および混合した。次にマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）５グラムを添加して、ペーストをさらに約１０分間撹拌および混合した。次に得られたペーストを、研磨した軟鋼板表面に塗装した。固化は非常に低速であった。硬化中に加熱は検出できなかったが、いったん固化すると、コーティングは鋼鉄表面に付着して、容易に除去できなかった。コーティングは鋼鉄に優れた耐食性を提供した。本表面上に、下の実施例４に記載するようにリン酸塩セメントの第２の層を場合により添加することができる。
【００５８】
［実施例４］
（マグネシウムガラスリン酸塩複合調合物）
リン酸モノカリウム３００グラム、砂軟度の破砕窓ガラス１００グラム（平均粒径７０マイクロメートル）および水２００グラムを約９０分間混合した。本混合物に死焼酸化マグネシウム１００グラムを添加した。ペーストを約２０分間混合すると、濃縮された。次に濃縮されたペーストを実施例３に記載したコーティング上にブラシで塗布して、残りのペーストをプラスチックトレーに流し入れた。どちらの試料も翌日までには固まった。コーティングは実施例３のプライマに良好に結合して、魅力的な、見た目に美しい、つやのある（または光沢のある）コーティングを形成した。トレーに流し入れたペーストも非常に硬質のセラミック様材料であった。本セラミック試料をさらに１週間硬化させて、Ｘ線回折による調査を行った。図４は、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏならびに水和物シリコ−リン酸塩無機物の複数の相が形成されたことを明らかに示している、Ｘ線回折パターンの一部を示す。これらはＨ２Ｓｉ２Ｏ５、Ｈ２ＳｉＯ３Ｏ７ならびに非水和相ＳｉＰ２Ｏ７およびＳｉＯ２を含む。本組成物は無類であり、１つ又は複数のの用途、たとえば電気絶縁体、光沢塗料および／または耐食塗料に使用することができる。
【００５９】
［実施例５］
（防食層としてのＭＨＰの使用）
本実施例では、リン酸二水素マグネシウム材料（ＭＨＰ）の溶液を使用した。ＭｇＯを絶えず混合しながら徐々に水に添加すると、全体が湿った状態になった。ＭｇＯの化学量論的量の約２０％を調合物から取り、組成物を希薄なペーストとして調製した。本ペーストを５０℃にて乾燥させ、次に加熱した。結果として、化学量論的量未満のＭｇＯおよび多少の熱処置を用いて、固化したＭＨＰ材料（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２２Ｈ２Ｏ「ｓ−ＭＨＰ」）が製造された。ｓ−ＭＨＰ材料を十分に研磨した軟鋼上に塗布して、コートした鋼板を湿潤条件下で日光に当てた。ｓ−ＭＨＰ材料層と接触した鋼鉄表面は腐食しないままであったが、未被覆表面はひどく腐食した。ｓ−ＭＨＰ材料は表面上で十分に固化したが、容易に排除できなかった。
【００６０】
別の試験では、鋼板を［ｓ−ＭＨＰ？？］材料と追加のＭｇＯ（化学量論的過剰）によって形成されたペーストでコートした。コーティングは硬質で高密度であった。本組成物によって作製した固体試料のＸ線回折分析により、コーティングがニューベリーアイト（ＭｇＨＰＯ４．３Ｈ２Ｏ）および多少の未反応酸化マグネシウムを含有することが示された。ペーストの一部は縁に沿って板の底部まで浸透した。板を湿潤環境下で日光に当てた。板の底側は中心が腐食していたが、中心の腐食部分と浸透した層との間に、腐食部分が塗布領域から後退したかのように輪郭のギャップがあった。これはおそらく、湿潤材料が固化層を超えて浸透して、輪郭で示された部分を腐食から保護したと思われる。このためＭｇＯを添加したｓ−ＭＨＰ材料は、硬質の耐摩耗性および耐食コーティングを鋼鉄に提供した。
【００６１】
［実施例６］
（鋼鉄上にベルリナイトコーティングを形成する方法）
熱力学原理に基づく理論分析によって、リン酸三水素アルミニウムは酸化アルミニウム（コランダム、Ａｌ２Ｏ３）と反応すると、約１５０℃にてリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）（ベルリナイト）を形成することが示されている。１，５００℃まで安定であるベルリナイト無機相は高温コーティングを提供し、鋼鉄および他の鉄ベース構造成分に耐食性および耐摩耗性も提供する。このため実施例２に開示するようなリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２・５Ｈ２Ｏ）粘性ペースト１００グラムをアルミニウム酸化物微粉末５０グラムと混合し、完全に混合して高密度ペーストを形成した。好ましい態様において、ペーストのｐＨを３から４の間に調整して、コーティングの有効性を低下することができる酸化第二鉄のスケール層の形成を低減または防止することが可能である。本ペーストを１７５℃で予熱した軟鋼基材にブラシで塗布した。最初に一部の水分がペーストから蒸発したが、続いてのコーティングは鋼鉄に良好に結合した。集合体全体を１７５℃にて約３時間維持した。脱気および蒸発がすべて起こったら、第２のコートを塗布して、１７５℃にて約３時間硬化させた。鋼鉄表面上の形成された得られた高密度コーティングは硬質、高密度であり、鋼鉄にきわめて良好に結合した。形成されたコーティングのＸ線回折分析によって、コーティングが本質的にベルリナイトであることが示された。このため本明細書に開示および記載する方法は、ベルリナイト前駆体調合物を調製して、この後に高温保護を提供するまたは物品、たとえば鋼鉄および他の鉄ベース建築材料の高温での使用を改善するために有用なベルリナイトコーティングを形成する、比較的簡単な手段を提供する。
【００６２】
［実施例７］
珪灰石および水を塩水と混合して、第１流を形成する。リン酸モノカリウムを水と混合して第２流を形成する。どちらも複式スプレーガンの２個のカートリッジに装荷して、混合流をサンドブラスト標準鋼板にスプレーした。本コーティングの測定密度は１．４ｇ／ｃｍ３であった。本試料の測定した耐摩耗性は５００サイクル／ミルであり、市販の有機コーティングの耐摩耗性の４倍超であった。コーティングの測定結合強度は３００ｐｓｉであり、市販の有機コーティングの３倍超であった。
【００６３】
［実施例８］
水酸化アルミニウムを５０％希釈リン酸溶液に溶解させることによって、ヒドロリン酸アルミニウムを形成した。酸溶液の酸化アルミニウムの３倍過剰の酸化アルミニウムを次に本流に添加して、得られたペースト標準鋼鉄パネルにスプレーした。乾燥パネルを徐々に加熱して、水をすべて除去した。これを次に３５０°Ｆまで加熱した。乾燥コーティングは鋼鉄に結合したが、多くの亀裂があった。同じ第２のコートを第１のコート上にスプレーし、再度乾燥させて、次に再度加熱した。第２のコートは第１のコートに結合し、亀裂を生じず、得られたコートは高密度で平滑であった。測定した耐摩耗性：１０００サイクル／ミルは、市販の有機コーティングの耐摩耗性の８倍超であった。
【００６４】
［実施例９］
非常に高い温度に耐える材料の概念を証明するために、焼成酸化マグネシウムおよびリン酸モノカリウムを粉末として等モル比で混合して、次に水と混合した。得られたペーストは固化して硬質セラミックとなった。次にこれを３０００°Ｆまで３時間加熱した。これは１０体積％収縮したが、高密度で硬質のセラミックであった。本試料の測定密度は２．１ｇ／ｃｍ３であった。
【００６５】
（コーティングのエネルギー分散型Ｘ線分析）
本試験において、複式スプレーガンの第１部のリン酸モノカリウムおよび水の混合物（重量比で２：１）、ならびにガンの第２部の６１重量％の水酸化マグネシウムおよび３９重量％の水によるマグネシア塩水をサンドブラスト鋼鉄パネルに１流としてスプレーした。２つの成分の混合物により形成されたペーストは、鋼鉄表面上でコーティングとして固化した。板を垂直に切断して、コーティング断面を露出させた。図５および６の写真は、基材から離れた層および基材付近の層をそれぞれ示す。これらの写真では、十字が分析箇所を示す。表１および２に、コーティング−表面界面から離れた位置および界面付近の位置の図５および６それぞれの分析、たとえばコーティングの検出された元素、重量％および原子％をまとめる。基材に接した本コーティングの組成は、鉄が豊富であることが観察され、これが鉄およびリンの化合物であることが示されている。本層ではカリウムおよびカルシウム含有率が低く、マグネシウムおよびケイ素層が高いことが観察され、ケイ酸マグネシウムの存在が示されている。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
図７および８、ならびに表３を参照すると、上と同じコート試料のＳＥＭ／ＥＤＸデータは、傾斜および研磨されて、他端で異なる厚さのコーティングおよび鋼鉄を露出している。画像は、コーティングが表面層の下の多数の層から構成されることを示している。比較のために、上層の分析を表３の最後の列に示す。上層でＭｇ、ＫおよびＰがほぼ等モル含有率であることは、これが主にＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏより成ることを示している。しかしＭｇおよびＫの分布は、各種の深さで同じではない。これらの層でＭｇの量がより多いことは、Ｍｇ（ＯＨ）２の存在を示す。同様にＣａおよびＳｉの含有率も変化し、ＣａＳｉＯ３の分布が均一でないことを示す。右側の顕微鏡写真の棒状構造は珪灰石の存在を示している。
【００６９】
【表３】
【００７０】
（耐食コーティングの蒸着）
酸性リン酸塩または塩基性成分の一方または両方を、たとえば水溶液から蒸着することができる。本蒸着方法は、ナノメートルまたはマイクロメートルの厚さのコートを提供することができる。このため各成分は個別に加熱されて、蒸気を形成する。これらの蒸気は次に共通管に注入されるので、蒸気は混合されて、次に基材上に蒸着される。本コーティングは反応後に基材上に形成されるはずであり、プライムコートに類似している。
【００７１】
蒸着方法の利点は、ａ）薄い不動態化層、ｂ）最小限の材料の使用、ｃ）コートの均質性、ｄ）組み立てラインコーティング、ｅ）工程の自動化である。
【００７２】
（自己再生コーティング工程）
図９を参照すると、腐食抑制層の自己再生の概略図が鉄の表面（１０）上に示されている。ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏからのリン酸イオンはリン酸鉄からのリン酸イオンと比べて溶解度が高く、リン酸鉄プライマコーティング（４０）に発生した（ステップ１００によって示すように）いずれの欠陥（２０）も、リン酸イオンおよび鉄が欠陥に移動して（ステップ２００によって示すように）、リン酸鉄プライマコーティング（４０）を修正する（５０）（ステップ３００によって示すように）ので、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏのトップコート（３０）によって修復可能である。このため本ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏトップコートは、所定の時間の後に、基材上の薄いプライムコートの欠陥を本質的に修復する。
【００７３】
（コーティングのラマンスペクトル）
図１１を参照すると、トップコートのスペクトルである最も下のものを除いて、基材に近接したコーティングのスペクトルがすべて示されている。１０００ｃｍ−１付近のピークは、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏを表す。１６１８ｃｍ−１のピークは、Ｆｅ−Ｐ＝Ｏ結合によって形成されたポリリン酸塩として同定される。これらのポリリン酸塩は、実際のコーティングと基材との間に化学結合を有することができる。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属の腐食を抑制する酸性リン酸塩およびアルカリ金属酸化物／水酸化物成分を含むコーティング、ならびに特に金属へのコーティングの製造および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造用鋼および他の金属の腐食は、建設およびユーティリティ業界において深刻な問題である。湿潤および食塩水環境にとりわけ高温で曝露されたときに、鋼鉄は劣化する。この腐食の程度を最小化または低減するために、鋼鉄の合金、たとえば亜鉛めっき（亜鉛コーティング）組成物、またはクロムめっき組成物が使用される。この手法は短期的には問題を解決することができるが、鋼鉄が上記の環境に長期間にわたって曝露されるときには、上記問題は依然として残る。本発明は、鋼鉄または他の金属の腐食を最小化または低減して、鋼鉄の合金、たとえば亜鉛めっき（亜鉛コーティング）組成物またはクロムめっき組成物の使用を不要とする、比類なく適合するリン酸塩ベースの複合コーティングを開示する。
【０００３】
鋼鉄表面を不動態化するためのリン酸化は概して、鉄鋼業界で公知である。通例、十分に研磨した鋼鉄を、緩衝剤としての２−３ｇ／Ｌリン酸、２−３ｇ／Ｌ水素リン酸二水素アンモニウムまたは亜鉛、および少量の（＜０．５ｇ／Ｌ）酸化剤を含有するｐＨ４−４．５のリン酸塩浴に浸漬して、リン酸鉄塩不動態化層を形成する。しかし前記工程において、きわめて酸性の環境で水素ガスが元素鉄と水との反応によって遊離される。これにより多孔性であり、耐摩耗性ではない非常に薄い不動態化層が形成され、結果としてさらなるコーティングは、受動態化鋼の表面を大気中の酸素に接触できないようにすることが要求される。本工程はしたがって、少なくとも以下の欠点を有する。（ｉ）酸浸漬浴／槽が、反応生成物を蓄積することによって形成されるようなスラッジを形成して、スラッジが浴の有効性を低下させて、スラッジおよび酸性溶液の環境廃棄問題を生じさせる、（ｉｉ）不動態化工程で使用される酸化剤が毒性ガスを形成する。たとえば塩素酸塩が塩素を形成し、メタニトロベンゼンスルホン酸が亜酸化窒素を形成し、過マンガン酸カリウムが労働衛生上のリスクを呈する、（ｉｉｉ）生じた不動態化層は耐摩耗性ではなく、したがって、さらなるコーティングによって耐摩耗性を補強しなければならない。
【発明の概要】
【０００４】
第１の実施形態において、腐食性金属表面の腐食を防止または低減する方法が提供される。前記方法は、腐食性金属表面を酸性リン酸塩成分および金属酸化物、塩基性金属水酸化物、または塩基性無機物の少なくとも１つを含む塩基性成分の混合物と接触させることを含む。本明細書で開示する組成物および方法を使用すると、耐食性に加えて、耐摩耗性の改善も得られる。
【０００５】
第１の実施形態の第１の態様において、酸性リン酸塩成分は、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、遷移金属リン酸３水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、またはこれの混合物である。
【０００６】
第２の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、酸性リン酸塩成分はリン酸モノカリウムまたはこれの水和物である。
【０００７】
第３の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、塩基性成分は、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化銅、酸化鉄およびこれらの水酸化物、または水酸化マグネシウムを有効量で含有するマグネシウム塩水（brine）の少なくとも１つである。
【０００８】
第４の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、塩基性成分は、酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも１つである。
【０００９】
第５の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、酸性リン酸塩成分はリン酸モノカリウムまたはこれの水和物であり、塩基性成分は約９から約１１のｐＨを有するマグネシウム塩水であり、マグネシウム塩水は水酸化マグネシウムの有効量を含有する。
【００１０】
第６の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、酸性リン酸塩成分および塩基性成分の混合物は、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、リン酸水素バリウム、またはリン酸水素鉄の少なくとも１つを形成する。
【００１１】
第７の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、表面は鋼鉄またはアルミニウムである。
【００１２】
第８の態様は、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、接触された腐食性表面上にマグネシウム−ガラス−リン酸塩光沢コーティングを形成することをさらに含む。
【００１３】
第９の態様において、単独でまたは第１の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、接触は、独立して酸性リン酸塩成分のスラリ、ペースト、スプレー、もしくはこれの蒸気、または塩基性金属酸化物もしくは塩基性金属水酸化物成分の少なくとも１つとの接触である。
【００１４】
第２の実施形態において、腐食抑制コーティング組成物が提供される。コーティング組成物は、１つ又は複数の酸化鉄とリン酸二水素マグネシウムとの組合せのスラリを含む。
【００１５】
第２の実施形態の第１の態様において、酸化鉄は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）またはウスタイトＦｅＯ、およびヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物である。別の態様において、使用したヘマタイトの総量は、マグネタイトまたはウスタイトの量よりも多い。
【００１６】
第３の実施形態において、方法が提供され、この方法は、本質的にプライマ層を有さない腐食性表面を、マグネタイトまたはウスタイト、およびヘマタイトと、リン酸またはリン酸二水素マグネシウムの溶液との混合物より本質的に成るコーティングと接触させること、ならびにリン酸水素鉄を含む腐食抑制コーティングを提供することを含む。
【００１７】
第４の実施形態において、腐食抑制を提供する方法が提供される。この方法は、以下の少なくとも１つの組合せ：（ｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、（ｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４溶液）、（ｉｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸二水素マグネシウム、（ｉｖ）酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、（ｖ）水酸化マグネシウムの有効量を含有するマグネシウム塩水およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、（ｖｉ）水酸化マグネシウムの有効量を含有するマグネシウム塩水およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、または（ｖｉｉ）水酸化マグネシウムの有効量を含有するマグネシウム塩水およびリン酸二水素マグネシウムを提供すること、ならびに腐食性金属の表面を組合せ（ｉ）−（ｖｉｉ）の少なくとも１つと接触させることを含む。
【００１８】
第４の実施形態の第１の態様において、組合せはスラリ、ペースト、スプレー、または蒸気として与えられる。
【００１９】
第５の実施形態において、酸性リン酸塩と塩基性金属酸化物または塩基性金属水酸化物との組合せによって形成された腐食抑制コーティングを含む物品が提供される。
【００２０】
第５の実施形態の第１の態様において、コーティングは、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素バリウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、またはリン酸水素鉄の少なくとも１つである。
【００２１】
第２の態様において、単独でまたは第５の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、ポリリン酸塩は、物品表面と腐食抑制コーティングとの境界面に存在する。
【００２２】
第３の態様において、単独でまたは第５の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、クロム酸マグネシウムは、物品表面と腐食抑制コーティングとの境界面に存在する。
【００２３】
第６の実施形態において、Ｘ線回折によって検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を含むコーティングを有する鋼鉄または鉄ベースの物品が提供される。
【００２４】
第７の実施形態において、方法が提供され、この方法は、金属を被覆する先に腐食された表面を、酸性リン酸塩および塩基性金属酸化物または塩基性金属水酸化物の混合物を含む組成物と接触させることを備え、過剰の組成物および先に腐食された表面の一部は、ただちに除去可能とされる、および／または表面から排除される。
【００２５】
第７の実施形態の第１の態様は、薄い防食層を表面に形成することをさらに含む。
【００２６】
第２の態様において、単独でまたは第７の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、混合物は、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウムまたはリン酸水素鉄の少なくとも１つを金属表面に提供する。
【００２７】
第２の態様において、単独でまたは第７の実施形態の先の態様のいずれか１つと組み合わされて、防食層は、防食層に形成された欠陥から防食層を自己再生することができる。
【００２８】
第１の、第２の、第３の、第４の、第５の、第６のまたは第７の実施形態のいずれかにおいて、単独でまたはこれの各態様のいずれかと組み合わされて、改良された耐摩耗性の、または改善された耐食性および耐摩耗性を兼ね備えた方法および物品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】不動態化領域および腐食領域を示し、従来のリン酸塩コーティングと本明細書に開示および記載する方法を比較する、鋼鉄の酸化還元電位対ｐＨの図の表示である。
【図２】本明細書に開示および記載するコーティング組成物の防食層を示すＸ線回折パターン図である。
【図３】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＸ線回折パターン図である。
【図４】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＸ線回折パターン図である。
【図５】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図６】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図７】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図８】本明細書に開示および記載するコーティング組成物を示すＳＥＭ画像である。
【図９】本明細書に開示および記載する自己再生コーティングを示す図である。
【図１０】本明細書に開示および記載するコーティングのラマンスペクトログラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書に開示および記載する比類なく適合する調合物および方法は、酸塩基無機リン酸塩組成物に基づいている。本明細書で提供するコーティングの例は、リン酸マグネシウムカリウムコーティング、およびリン酸水素鉄コーティングである。このような組成物は、コーティングとして鋼鉄および他の金属に腐食抑制剤として使用される。金属表面にコーティングとして利用されるとき、これらの組成物のいずれかによって形成されたペーストは金属と反応し、金属と結合して、金属表面に薄層／コーティングを形成する。結合した層は硬質で、金属表面の腐食を抑制する。一連のリン酸塩ベース調合物を使用して、金属表面をコーティングして、金属表面の腐食を防止または最小化することができる。
【００３１】
本明細書に開示および記載する工程および製造される物品は、鋼鉄および他の腐食性金属の従来の不動態化工程に関連する問題の、全部ではないにしても、多くを克服する。本工程は、１ステップで層を不動態化するだけでなく、優れた外観と共に耐摩耗性も提供する酸塩基無機リン酸塩ベースコーティングによって鋼鉄および他の金属表面をコーティングする、より経済的で環境に優しい方法も提供する。
【００３２】
ｐＨおよび酸化還元電位Ｅｈの関数として鉄の各種の相の安定性領域を示す図である、図１をここで参照する。黒の太い曲線が鋼鉄の不感域、腐食域および不動態域を隔て、下部領域は鉄が金属形のままである不感域を表し、本領域の左側がＦｅ２＋（ａｑ）イオンに解離している腐食域であり、不動態域を示す右側では鉄が３水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）３となる。
【００３３】
リン酸（または酸性リン酸塩）および酸化剤の浴中で鋼鉄成分を浸漬コーティングする従来の工程に従ってリン酸塩処理を行うとき、鋼鉄表面は非常に低いｐＨからやや高いｐＨに移動して、同時に、酸化剤が存在するために、より高いＥｈ点に移動もする（ライン１を参照）。前記工程において、鋼鉄表面は腐食域から不動態域を通過して、表面は腐食性層から不動態化層に変換される。本不動態化層は本質的に、リン酸鉄（ＦｅＰＯ４）、マグネタイトおよび水酸化物鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）の不動態化層である。表面は概して多孔性および平滑であり、したがって周囲の腐食から不動態化表面を完全に保護するために孔を埋めるコーティングを必要とする。これは過マンガン酸カリウムなどの酸化剤が使用される工程にも相当する。従来のポリマーコーティングは、鋼鉄表面を酸化してＦｅ（ＯＨ）３にすることによる、鋼鉄表面の腐食域から不動態域への移動により特徴付けられる。しかし、本工程から形成された不動態化層は鋼鉄の腐食域にかなり近く、そのため少なくとも一部は、本方法の劣っている特徴のいくつかを説明する。
【００３４】
対照的に、本明細書に開示および記載する工程は、酸性リン酸塩および金属酸化物もしくは金属水酸化物、または酸化物無機物の酸塩基反応によって形成された無機リン酸塩コーティングに基づいている。本工程は本質的に酸塩基反応に基づくため、最終反応生成物は中性付近であり、これから調製したコーティングのｐＨは、さらに図１に示す不動態域に位置する８と９の間であると考えられる。ある態様において、コーティング中に反応していない過剰のアルカリ性前駆体（たとえば水酸化マグネシウム）分布が存在し、これは７を超えるコーティングのｐＨを上昇させて、さらにコーティングを図１に示すような不動態域に位置付けるのに有益であると考えられる。
【００３５】
本コーティング調合物のｐＨが十分に高いために、鋼鉄表面は不動態域の（ｐＨ＝６をかなり上回る）ｐＨ範囲に残存すると思われる。このため本コーティングは、少なくとも一部は、鋼鉄を腐食から保護する緩衝剤として機能することができる過剰なＭｇ（ＯＨ）２が存在するために、酸性溶液の浸入から保護することができる。水酸化亜鉛が５未満のｐＨでは不安定なために、本コーティングは、水酸化亜鉛を含有する現在市販されているコーティングよりも緩衝能力が優れている。このため酸化亜鉛コーティングは、酸性環境における腐食域の鋼鉄基材に取って代わることができる。加えて、低ｐＨ環境または還元環境のどちらかにおける、亜鉛（ＥｏＺｎ＋２＝−０．７Ｖ）に対するマグネシウム（ＥｏＭｇ＋２＝−２．３７Ｖ）のより低い電極電位に基づいて、マグネシウムベースのコーティングは本明細書で開示するように、亜鉛ベースのコーティングよりも良好な保護を提供する。本コーティングを使用する還元環境での鋼鉄の保護は、高温を必要とする用途、たとえば廃棄物のエネルギー転換焼却炉、タービンに、いずれかの炭化水素燃焼環境で、およびいくつかの化学工程で有益である。
【００３６】
本明細書で開示する本コーティングは、一部が、ポリリン酸塩、および特に、本コーティング中の基材表面の界面領域にて亜リン酸塩によって形成されたポリリン酸塩の形成を含むことができる。ポリリン酸塩は耐摩耗性ならびに水および湿気に対する不浸透性を提供することができ、このため耐摩耗性を改善するのはもちろんのこと、基材表面の耐食性も改善する。
【００３７】
一態様において、酸リン酸塩組成物は、一方が約３と約４．５の間のｐＨを有する酸性成分であり、他方は約１０と約１１の間のｐＨを有するアルカリ性成分である。この２つの成分が基材表面と接触して、ここでこれらがコーティングを形成する。たとえば充填剤、たとえば珪灰石（ＣａＳｉＯ３）またはフライアッシュを含む、または含まないリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）および水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２、またはこれの塩水）組成物を組み合せて、腐食性金属表面（たとえば鋼鉄）に接触させることができる。組成物が表面に接触すると、コーティングが形成されて瞬時に基材に結合する。いずれの特定の理論にも束縛されることを望むものではないが、酸性リン酸塩およびアルカリ性酸化物もしくは水酸化物、または酸化無機成分による接触により初期不動態化層（サブ、プライマ、または下部層）ならびに防食層が提供されると考えられる。
【００３８】
図１のライン２は、少なくとも一部は、本明細書に開示および記載する工程の代表的な結果を示す。本工程の第１のステップにおいて、酸および塩基の混合物が基材に吹付けられ、酸溶液が基材のｐＨを低下させる。本時点で、商業的な浸漬コーティングの化学反応のすべてではないにしても大半が、本工程においても第１のステップとして起こる。しかし次の酸塩基反応では、反応生成物、たとえばマグネタイト、または水酸化鉄がリン酸塩と反応して、リン酸鉄を形成する。本工程の酸塩基化学作用は、ｐＨをおよそ８まで上昇させ、次に鋼鉄基材のｐＨに腐食域を超えて不動態域まで到達させる。加えて本工程は、このため腐食および摩耗の両方に耐性であるリン酸塩ベース耐摩耗性コーティングも形成する。したがって本方法によって、酸溶液の浴、廃棄されるスラッジ、浸漬および乾燥のための厳格な時間枠、ならびに鋼鉄の後コーティングの必要がなくなる。
【００３９】
（第１の成分−酸性リン酸塩前駆体材料）
（酸性リン酸塩成分）
酸性リン酸塩成分は式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏのリン酸および／または酸リン酸塩から成り、式中、Ａはｍ価の元素、たとえばナトリウム（Ｎａ、ｍ＝１）、カリウム（Ｋ、ｍ＝１）、マグネシウム（Ｍｇ、ｍ＝２）、カルシウム（Ｃａ、ｍ＝２）、アルミニウム（Ａｌ、ｍ＝３）などである。より高い価の酸化物が使用されるときには、Ａは還元された酸化物相であることもできる。たとえば＋２および＋３の原子価状態（酸化物としてのＦｅＯおよびＦｅ２Ｏ３）で存在する鉄の場合、Ａはより低い酸化状態の金属であることができる。Ａは、ＺｒＯなどの４価酸化金属の酸化物のカチオンであることもでき、この場合、ｍ＝２である。上の式中のｎＨ２Ｏは単に結合水であり、ｎはいずれの数でもよく、通常は０から２５の範囲にある。
【００４０】
式ＡＨ３（ＰＯ４）２．ｎＨ２Ｏによって表される、３価金属、たとえばアルミニウム、鉄およびマンガンのヒドロリン酸塩を使用することが可能であり、式中、Ａは、アルミニウム、鉄、マンガン、イットリウム、スカンジウムおよびすべてのランタニド、たとえばランタン、セリウムなどを含む遷移金属である。
【００４１】
酸性前駆体のｐＨが本反応で必要以上に高い場合、ｐＨを低下させるために、リン酸を添加することができ、ｐＨを調整することができる。選択された好ましいｐＨは３と４の間であり、最も好ましいｐＨは３と３．５の間であり、アルカリ性酸化物、水酸化物、もしくは無機物を使用して部分的に中和することによって、または少量であるが、適切な量のリン酸もしくは低ｐＨ酸性リン酸塩、たとえばＭｇ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはリン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２を添加することによりｐＨ＞３．５を有するリン酸二水素、たとえばリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）を酸性化することによって、リン酸のｐＨまたは酸リン酸塩、たとえばリン酸二水素マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２）またはリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２）のｐＨのどちらかを上昇させる。本文書で後述する実施例は、本ｐＨを調整する技法を提供する。
【００４２】
前駆体で使用される酸リン酸塩は、部分的にのみ可溶性であることが多い。このような場合、平均粒径が２３０メッシュふるい（７０ミクロン未満）を通過するように、前駆体を湿式粉砕する。
【００４３】
オキシ塩化物およびオキシ硫酸塩組成物では、酸性成分は、ｐＨを低下させるために塩酸または硫酸のどちらかにより適切に酸化されたオキシ塩化マグネシウム、およびオキシ硫酸マグネシウムから成る。
【００４４】
前駆体成分にこれの粘度を低下させるために水を添加することができるか、または他の種類の粘度低下剤を使用することができる。本前駆体の貯蔵中に藻類の増殖が起こらないようにするために、藻類の増殖を防止する市販の添加剤を本前駆体に添加することもできる。
【００４５】
（第２の成分−塩基性成分）
（塩基性酸化物、水酸化物および塩基性無機物）
塩基性前駆体は概して、難溶性酸化物、または好ましくは粒径が２３０ミクロン未満の水酸化物から成る。前記酸化物は、式Ｂ２ｍＯｍまたはＢ（ＯＨ）２ｍによって表すことができ、式中、Ｂは２ｍ価金属である。すべての２価金属酸化物（ｍ＝１）、および還元状態のいくつかの３価金属酸化物は、この種の難溶性酸化物に含まれる。２価酸化物の例は、これに限定されるわけではないが、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウムおよび酸化銅を含む。還元状態の３価酸化物の例は、酸化鉄（ＦｅＯ）および酸化マンガン（ＭｎＯ）である。
【００４６】
（無機リン酸塩コーティング組成物）
一連のリン酸塩組成物は、本明細書に開示および記載するコーティングの精神および範囲に相応する腐食抑制剤コーティングとして使用することができ、以下の４つの例示的で非制限的な例が提供される。
１．水の存在下で化合して、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏを含むリン酸マグネシウムカリウムセメントを形成する、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）の化合および／または反応によって形成されたリン酸マグネシウムカリウムコーティング。リン酸マグネシウムカリウムは以下、「ＭＫＰ」とも呼ばれる。
２．十分に混合して乾燥させたときに化合してＭｇＨＰＯ４．３Ｈ２Ｏを備えたリン酸水素マグネシウムコーティングを形成する、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４溶液）の化合および／または反応によって形成されたリン酸水素マグネシウム（ニューベリーアイト）コーティング。
３．リン酸二水素マグネシウム組成物の化合および／または反応によって形成されたリン酸水素マグネシウム（ニューベリーアイト）コーティングは通常、約２．５と約５．０の間の水性ｐＨを有する。約３のまたは３よりやや高いｐＨを有するＭＨＰ溶液は概して、耐食生成物の形成により有効であると考えられ、少なくともこの理由で好ましい傾向がある。リン酸水素マグネシウムは以下、「ＭＨＰ」とも呼ばれる。
４．十分に混合して乾燥させたときに化合してＦｅＨＰＯ４を備えたリン酸水素鉄コーティングを形成する、ウスタイト（ＦｅＯ）またはマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の化合および／または反応によって形成されたリン酸水素鉄コーティング。リン酸水素鉄は以下、「リン酸モノ鉄」、または「ＭＩＰ」とも呼ばれる。
【００４７】
リン酸マグネシウムカリウム組成物、リン酸水素マグネシウム組成物およびリン酸水素鉄組成物は、周囲条件下でペースト様軟度を呈する。これらの組成物を表面、たとえば鋼鉄にコーティングとして塗布するとき、反応が起こって、上の組成物の薄層が金属表面に結合すると考えられる。コーティングの残りの部分は緩やかに結合され、容易にこすり落とすことができるが、薄層コーティングは非常に硬質であり、摩耗に耐性であり、表面の腐食を抑制する。このため本薄層はプライマのように作用して、金属表面を腐食から保護する。これらの組成物を鋼鉄以外の他の金属、たとえばアルミニウムの表面に塗布したときに、同様の結果が観察される。
【００４８】
本開示のマグネシウム含有コーティングの詳細なＸ線回折による調査（たとえば図２を参照）は、金属表面からのクロムおよび本マグネシウム含有コーティングからの酸化マグネシウム／水酸化物の反応の結果として形成されたと考えられる、クロム酸マグネシウムの薄層を含むと思われる。反応は、
ＭｇＯ＋ＣｒＯ３→ＭｇＣｒＯ４
によって表すことができる。
【００４９】
酸性リン酸塩／アルカリ性酸化物の過剰な被覆層はアルカリ性酸化物含有量が多少不十分であるため、本界面では硬化せずに、容易に除去することができ、表面上に十分に結合している薄いプライマを残す。
【００５０】
酸性リン酸塩／アルカリ性酸化物、材料を希釈することによって本プライマを独立して形成して、次に希釈されたコーティングを表面に塗布することも可能である。鋼鉄処置の場合、薄層はたいてい透明であり、処置された鋼鉄のつやのある表面および質感を保持している。
ＭＫＰ、ＭＨＰまたはＭＩＰのコーティング
【００５１】
別の態様において、鋼鉄の錆びた（腐食された）表面を酸性リン酸塩およびアルカリ金属酸化物／水酸化物を含む組成物と接触させる方法が本明細書に開示および記載され、ここで過剰の組成物および錆の一部がただちに除去可能とされ、および／または表面から排除され、薄い硬質防食層が鋼鉄表面に提供される。このため本明細書に開示および記載する本コーティングによって、本質的に同時に、錆びた鋼鉄の表面を「掃除」して防食層を塗布することが可能となる。
【００５２】
上で議論したように、本工程を使用する鋼鉄のコーティングの間に、プライマが鋼鉄表面からのクロムおよびコーティングからの酸化物の反応によって形成されることが考えられる。したがって一態様において、酸化物が豊富なコーティングが提供され、これにより酸化物の一部がプライマの形成に使用され、残りが酸塩基リン酸塩コーティング、保護（耐食／耐摩耗性）コーティングを形成する反応に使用される。このため「プライマおよび塗料」の塗布を１ステップ（または１回のコート）のみで達成することができ、ここでプライマおよび／または塗料は腐食性表面に耐食性を提供する。
【００５３】
別の態様において、本耐食コーティングは、美的特性、たとえば適正なつやおよび質感を鋼鉄に提供するように調合することができる。本効果は、たとえば破砕ガラスまたはこの他の高い溶解度ガラスを本酸性リン酸塩／アルカリ金属酸化物／水酸化物調合物に添加することによって達成することができる。本明細書で開示する工程によって調製された破砕ガラスを含む得られたコーティングは、非常に高密度のガラス状表面である。追加の好適なセラミック顔料をさらに添加して、着色塗料を形成することができる。上の本組成物と組合せた可溶性ガラスを固形物のコーティングの調合物にも使用して、耐食性を有する非常に高密度のガラス状固体コーティングを提供することができる。
【実施例】
【００５４】
以下の実施例は、現在開示している実施形態を例証するものであり、制限的または限定的であるとして解釈されるべきではない。本明細書で使用する成分の量、反応条件などを表すすべての数字は、「約」という用語によってすべての例で修正されると理解することができる。したがって逆に指摘されていない限り、本明細書で説明する数値パラメータは、得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値であることができる。最低限でも、および本発明に対して優先権を請求する任意の出願における任意の請求項の範囲への均等論の適用を制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは有効桁の数および普通の丸め手法を考慮して解釈されるべきである。本明細書で開示する本組成物を調合、コーティングして、本組成物の属性を実証するために、下に示す複数の実験の実施例を実施した。
【００５５】
［実施例１］
（ＭＨＰベース防食層）
本実施例において、ＭＨＰ（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２２Ｈ２Ｏ）を最初に水で希釈し、ケイ酸カルシウムおよび酸化アルミニウムを充填剤として添加して希薄なペーストを形成した。ＭＨＰベース材料の希釈に使用する水の量は、開始材料に含有される水の量に応じて変化させることができる（大半のＭＨＰベース材料は作製時に乾燥させることが困難であり、したがって通常、多少の水を含有する）。好ましくは、希釈水はＭＨＰの約２０重量％に相当する量で添加すべきである。希薄なペーストを形成するために充填剤として添加したケイ酸カルシウムおよび酸化アルミニウムの量も変化させることができる。本例において、ケイ酸カルシウム８０グラムおよび酸化アルミニウム６０グラムをＭＨＰ１００グラムそれぞれについて添加した。本混合物にＭｇＯ ９６グラムを、ＭＨＰ １００グラムそれぞれについて添加した。ケイ酸カルシウムおよび酸化アルミニウムをそれぞれ１０分間にわたって混合した。ＭｇＯを添加したときに、ペーストの温度を監視して、ペーストが約８５°Ｆの温度に達するまで混合した。ペーストを次に十分に研磨した鋼板表面に塗布して、プレートを周囲にて数日間硬化させた。１週間後、コートの上部の（過剰な）乾燥層を容易に除去することができたが、薄層コーティングが鋼鉄表面上に存在して、表面にきわめて良好に付着していた。ペーストの一部は板の反対側まで流れて、プレートの縁に結合していた。板の未コーティング側は縁に沿った結合部分から離れた中心が腐食していたが、非腐食領域の輪郭が結合部分と中心の間に残存することが観察された。ペーストが反対側で分離して、希薄なペーストが反対側でコートの可視部分を超えて浸透したことが推測される。図２は、クロム酸マグネシウムの明確なピークが観察される、鋼鉄上の本層のＸ線回折パターンを示す。上で議論したように、鋼鉄からのクロムが酸環境で酸化マグネシウムと反応して、化学的に非常に安定なクロム酸マグネシウム生成物を提供し、これがコーティングによって与えられる防食に一部は寄与できることが考えられる。
【００５６】
［実施例２］
（錆びた鋼鉄表面上の防食層）
本実施例において、ケイ酸カルシウムを含むペーストとして調製されたＭＫＰベース調合物を鋼鉄の錆びた表面に塗布した。ＭＫＰペーストは、死焼酸化マグネシウム（約１，３００℃超の温度にて焼成）１部、リン酸モノカリウム３部およびケイ酸カルシウム６部を混合することによって形成された。本粉末混合物に水２部を添加してペーストを提供した。混合を続けると、ペーストは最初に２、３度冷却され、リン酸モノカリウムの溶解を示した、しかし酸化マグネシウムが反応を開始すると、温度は上昇を始めた。ペーストの温度が約８５°Ｆに上昇するまで混合を続け、この温度にてペーストを鋼鉄の錆びた表面に塗布した。硬化したときに、コートの上部の（過剰な）部分を容易に除去することができた。しかし本硬化層は、板から腐食（錆）層も除去した。驚くべきことに、ペーストの一部が錆に浸透して、下にある鋼鉄表面に結合していた。図３は、本防食層に含有される各種のリン酸塩相を示す。注目に値するのは、湿潤高温雰囲気中で保管されたときに鋼鉄表面が腐食しなかったことであり、酸塩基リン酸塩調合物が防食層を提供したことが示されている。
【００５７】
［実施例３］
（酸化鉄ベース防食塗料）
本例において、ＭＨＰ材料１６５グラムを水１６８グラムに、約１時間の混合および撹拌により溶解させた。得られた溶液に珪灰石（ＣａＳｉＯ３）１６．５グラムを２００メッシュに通過させて添加した。得られたペーストを約３５分間撹拌および混合して、この後にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）２００グラムを添加し、ペーストをさらに約１５分間撹拌および混合した。次にマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）５グラムを添加して、ペーストをさらに約１０分間撹拌および混合した。次に得られたペーストを、研磨した軟鋼板表面に塗装した。固化は非常に低速であった。硬化中に加熱は検出できなかったが、いったん固化すると、コーティングは鋼鉄表面に付着して、容易に除去できなかった。コーティングは鋼鉄に優れた耐食性を提供した。本表面上に、下の実施例４に記載するようにリン酸塩セメントの第２の層を場合により添加することができる。
【００５８】
［実施例４］
（マグネシウムガラスリン酸塩複合調合物）
リン酸モノカリウム３００グラム、砂軟度の破砕窓ガラス１００グラム（平均粒径７０マイクロメートル）および水２００グラムを約９０分間混合した。本混合物に死焼酸化マグネシウム１００グラムを添加した。ペーストを約２０分間混合すると、濃縮された。次に濃縮されたペーストを実施例３に記載したコーティング上にブラシで塗布して、残りのペーストをプラスチックトレーに流し入れた。どちらの試料も翌日までには固まった。コーティングは実施例３のプライマに良好に結合して、魅力的な、見た目に美しい、つやのある（または光沢のある）コーティングを形成した。トレーに流し入れたペーストも非常に硬質のセラミック様材料であった。本セラミック試料をさらに１週間硬化させて、Ｘ線回折による調査を行った。図４は、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏならびに水和物シリコ−リン酸塩無機物の複数の相が形成されたことを明らかに示している、Ｘ線回折パターンの一部を示す。これらはＨ２Ｓｉ２Ｏ５、Ｈ２ＳｉＯ３Ｏ７ならびに非水和相ＳｉＰ２Ｏ７およびＳｉＯ２を含む。本組成物は無類であり、１つ又は複数のの用途、たとえば電気絶縁体、光沢塗料および／または耐食塗料に使用することができる。
【００５９】
［実施例５］
（防食層としてのＭＨＰの使用）
本実施例では、リン酸二水素マグネシウム材料（ＭＨＰ）の溶液を使用した。ＭｇＯを絶えず混合しながら徐々に水に添加すると、全体が湿った状態になった。ＭｇＯの化学量論的量の約２０％を調合物から取り、組成物を希薄なペーストとして調製した。本ペーストを５０℃にて乾燥させ、次に加熱した。結果として、化学量論的量未満のＭｇＯおよび多少の熱処置を用いて、固化したＭＨＰ材料（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２２Ｈ２Ｏ「ｓ−ＭＨＰ」）が製造された。ｓ−ＭＨＰ材料を十分に研磨した軟鋼上に塗布して、コートした鋼板を湿潤条件下で日光に当てた。ｓ−ＭＨＰ材料層と接触した鋼鉄表面は腐食しないままであったが、未被覆表面はひどく腐食した。ｓ−ＭＨＰ材料は表面上で十分に固化したが、容易に排除できなかった。
【００６０】
別の試験では、鋼板を［ｓ−ＭＨＰ？？］材料と追加のＭｇＯ（化学量論的過剰）によって形成されたペーストでコートした。コーティングは硬質で高密度であった。本組成物によって作製した固体試料のＸ線回折分析により、コーティングがニューベリーアイト（ＭｇＨＰＯ４．３Ｈ２Ｏ）および多少の未反応酸化マグネシウムを含有することが示された。ペーストの一部は縁に沿って板の底部まで浸透した。板を湿潤環境下で日光に当てた。板の底側は中心が腐食していたが、中心の腐食部分と浸透した層との間に、腐食部分が塗布領域から後退したかのように輪郭のギャップがあった。これはおそらく、湿潤材料が固化層を超えて浸透して、輪郭で示された部分を腐食から保護したと思われる。このためＭｇＯを添加したｓ−ＭＨＰ材料は、硬質の耐摩耗性および耐食コーティングを鋼鉄に提供した。
【００６１】
［実施例６］
（鋼鉄上にベルリナイトコーティングを形成する方法）
熱力学原理に基づく理論分析によって、リン酸三水素アルミニウムは酸化アルミニウム（コランダム、Ａｌ２Ｏ３）と反応すると、約１５０℃にてリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）（ベルリナイト）を形成することが示されている。１，５００℃まで安定であるベルリナイト無機相は高温コーティングを提供し、鋼鉄および他の鉄ベース構造成分に耐食性および耐摩耗性も提供する。このため実施例２に開示するようなリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２・５Ｈ２Ｏ）粘性ペースト１００グラムをアルミニウム酸化物微粉末５０グラムと混合し、完全に混合して高密度ペーストを形成した。好ましい態様において、ペーストのｐＨを３から４の間に調整して、コーティングの有効性を低下することができる酸化第二鉄のスケール層の形成を低減または防止することが可能である。本ペーストを１７５℃で予熱した軟鋼基材にブラシで塗布した。最初に一部の水分がペーストから蒸発したが、続いてのコーティングは鋼鉄に良好に結合した。集合体全体を１７５℃にて約３時間維持した。脱気および蒸発がすべて起こったら、第２のコートを塗布して、１７５℃にて約３時間硬化させた。鋼鉄表面上の形成された得られた高密度コーティングは硬質、高密度であり、鋼鉄にきわめて良好に結合した。形成されたコーティングのＸ線回折分析によって、コーティングが本質的にベルリナイトであることが示された。このため本明細書に開示および記載する方法は、ベルリナイト前駆体調合物を調製して、この後に高温保護を提供するまたは物品、たとえば鋼鉄および他の鉄ベース建築材料の高温での使用を改善するために有用なベルリナイトコーティングを形成する、比較的簡単な手段を提供する。
【００６２】
［実施例７］
珪灰石および水を塩水と混合して、第１流を形成する。リン酸モノカリウムを水と混合して第２流を形成する。どちらも複式スプレーガンの２個のカートリッジに装荷して、混合流をサンドブラスト標準鋼板にスプレーした。本コーティングの測定密度は１．４ｇ／ｃｍ３であった。本試料の測定した耐摩耗性は５００サイクル／ミルであり、市販の有機コーティングの耐摩耗性の４倍超であった。コーティングの測定結合強度は３００ｐｓｉであり、市販の有機コーティングの３倍超であった。
【００６３】
［実施例８］
水酸化アルミニウムを５０％希釈リン酸溶液に溶解させることによって、ヒドロリン酸アルミニウムを形成した。酸溶液の酸化アルミニウムの３倍過剰の酸化アルミニウムを次に本流に添加して、得られたペースト標準鋼鉄パネルにスプレーした。乾燥パネルを徐々に加熱して、水をすべて除去した。これを次に３５０°Ｆまで加熱した。乾燥コーティングは鋼鉄に結合したが、多くの亀裂があった。同じ第２のコートを第１のコート上にスプレーし、再度乾燥させて、次に再度加熱した。第２のコートは第１のコートに結合し、亀裂を生じず、得られたコートは高密度で平滑であった。測定した耐摩耗性：１０００サイクル／ミルは、市販の有機コーティングの耐摩耗性の８倍超であった。
【００６４】
［実施例９］
非常に高い温度に耐える材料の概念を証明するために、焼成酸化マグネシウムおよびリン酸モノカリウムを粉末として等モル比で混合して、次に水と混合した。得られたペーストは固化して硬質セラミックとなった。次にこれを３０００°Ｆまで３時間加熱した。これは１０体積％収縮したが、高密度で硬質のセラミックであった。本試料の測定密度は２．１ｇ／ｃｍ３であった。
【００６５】
（コーティングのエネルギー分散型Ｘ線分析）
本試験において、複式スプレーガンの第１部のリン酸モノカリウムおよび水の混合物（重量比で２：１）、ならびにガンの第２部の６１重量％の水酸化マグネシウムおよび３９重量％の水によるマグネシア塩水をサンドブラスト鋼鉄パネルに１流としてスプレーした。２つの成分の混合物により形成されたペーストは、鋼鉄表面上でコーティングとして固化した。板を垂直に切断して、コーティング断面を露出させた。図５および６の写真は、基材から離れた層および基材付近の層をそれぞれ示す。これらの写真では、十字が分析箇所を示す。表１および２に、コーティング−表面界面から離れた位置および界面付近の位置の図５および６それぞれの分析、たとえばコーティングの検出された元素、重量％および原子％をまとめる。基材に接した本コーティングの組成は、鉄が豊富であることが観察され、これが鉄およびリンの化合物であることが示されている。本層ではカリウムおよびカルシウム含有率が低く、マグネシウムおよびケイ素層が高いことが観察され、ケイ酸マグネシウムの存在が示されている。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
図７および８、ならびに表３を参照すると、上と同じコート試料のＳＥＭ／ＥＤＸデータは、傾斜および研磨されて、他端で異なる厚さのコーティングおよび鋼鉄を露出している。画像は、コーティングが表面層の下の多数の層から構成されることを示している。比較のために、上層の分析を表３の最後の列に示す。上層でＭｇ、ＫおよびＰがほぼ等モル含有率であることは、これが主にＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏより成ることを示している。しかしＭｇおよびＫの分布は、各種の深さで同じではない。これらの層でＭｇの量がより多いことは、Ｍｇ（ＯＨ）２の存在を示す。同様にＣａおよびＳｉの含有率も変化し、ＣａＳｉＯ３の分布が均一でないことを示す。右側の顕微鏡写真の棒状構造は珪灰石の存在を示している。
【００６９】
【表３】
【００７０】
（耐食コーティングの蒸着）
酸性リン酸塩または塩基性成分の一方または両方を、たとえば水溶液から蒸着することができる。本蒸着方法は、ナノメートルまたはマイクロメートルの厚さのコートを提供することができる。このため各成分は個別に加熱されて、蒸気を形成する。これらの蒸気は次に共通管に注入されるので、蒸気は混合されて、次に基材上に蒸着される。本コーティングは反応後に基材上に形成されるはずであり、プライムコートに類似している。
【００７１】
蒸着方法の利点は、ａ）薄い不動態化層、ｂ）最小限の材料の使用、ｃ）コートの均質性、ｄ）組み立てラインコーティング、ｅ）工程の自動化である。
【００７２】
（自己再生コーティング工程）
図９を参照すると、腐食抑制層の自己再生の概略図が鉄の表面（１０）上に示されている。ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏからのリン酸イオンはリン酸鉄からのリン酸イオンと比べて溶解度が高く、リン酸鉄プライマコーティング（４０）に発生した（ステップ１００によって示すように）いずれの欠陥（２０）も、リン酸イオンおよび鉄が欠陥に移動して（ステップ２００によって示すように）、リン酸鉄プライマコーティング（４０）を修正する（５０）（ステップ３００によって示すように）ので、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏのトップコート（３０）によって修復可能である。このため本ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏトップコートは、所定の時間の後に、基材上の薄いプライムコートの欠陥を本質的に修復する。
【００７３】
（コーティングのラマンスペクトル）
図１１を参照すると、トップコートのスペクトルである最も下のものを除いて、基材に近接したコーティングのスペクトルがすべて示されている。１０００ｃｍ−１付近のピークは、ＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏを表す。１６１８ｃｍ−１のピークは、Ｆｅ−Ｐ＝Ｏ結合によって形成されたポリリン酸塩として同定される。これらのポリリン酸塩は、実際のコーティングと基材との間に化学結合を有することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食性金属表面の腐食を防止または低減する方法であって、酸性リン酸塩成分と、金属酸化物、塩基性金属水酸化物、または塩基性無機物の少なくとも１つを含む塩基性成分との混合物を前記腐食性金属表面に接触させるステップを含む方法。
【請求項２】
前記酸性リン酸塩成分が、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、遷移金属リン酸３水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、またはこれの混合物である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸性リン酸塩成分がリン酸モノカリウムまたはこれの水和物である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記塩基性成分が、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化銅、酸化鉄およびこれらの水酸化物、または水酸化マグネシウムを有効量で含有するマグネシウム塩水のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記塩基性成分が酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムのうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸性リン酸塩成分がリン酸モノカリウムまたはこれの水和物であり、ならびに前記塩基性成分が約９から約１１のｐＨを有するマグネシウム塩水であり、前記マグネシウム塩水が水酸化マグネシウムの有効量を含有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酸性リン酸塩成分と塩基性成分の混合物が、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、またはリン酸水素鉄の少なくとも１つを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記腐食性金属表面が鋼鉄またはアルミニウムである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記接触させた腐食性金属表面に、マグネシウム−ガラス−リン酸塩ペーストを塗布し、硬質セラミック光沢コーティングを形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記接触ステップが、前記酸性リン酸塩成分と前記少なくとも１つの塩基性成分を、それぞれ独立して、そのスラリ、ペースト、スプレーまたは蒸気として接触させる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
腐食を抑制するためのコーティング組成物であって、１つまたは複数の酸化鉄と、リン酸二水素マグネシウムとの組合せのスラリを含有する腐食抑制コーティング組成物。
【請求項１２】
前記酸化鉄がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）またはウスタイトＦｅＯと、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）との混合物である請求項１１に記載の腐食抑制コーティング。
【請求項１３】
前記使用したヘマタイトの総量がマグネタイトまたはウスタイトの量よりも多い請求項１２に記載の腐食抑制コーティング。
【請求項１４】
マグネタイトまたはウスタイトとヘマタイトとの混合物から本質的になるコーティングを有し、本質的にプライマ層を有さない腐食性表面を、リン酸またはリン酸二水素マグネシウムの溶液と接触させるステップと、
リン酸水素鉄を含む腐食抑制コーティングを形成するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
腐食抑制を行う方法であって、
以下の少なくとも１つを組み合わせたものを準備するステップと、
（ｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、
（ｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４溶液）、
（ｉｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸二水素マグネシウム、
（ｉｖ）酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、
（ｖ）有効量の水酸化マグネシウムを含有するマグネシウム塩水およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、
（ｖｉ）有効量の水酸化マグネシウムを含有するマグネシウム塩水およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、または
（ｖｉｉ）有効量の水酸化マグネシウムを含有するマグネシウム塩水およびリン酸二水素マグネシウム、
腐食性金属の表面を前記（ｉ）から（ｖｉｉ）の少なくとも１つを組み合せたものと接触させるステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記組み合せたものが、スラリ、ペースト、スプレーまたは蒸気として与えられる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
酸性リン酸塩と塩基性金属酸化物または塩基性金属水酸化物との組み合せによって形成される腐食抑制コーティングを備える物品。
【請求項１８】
前記コーティングが、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素バリウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、またはリン酸水素鉄のうちの少なくとも１つである請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記物品の表面と前記腐食抑制コーティングとの境界面に、ポリリン酸塩が存在する請求項１７に記載の物品。
【請求項２０】
前記物品の表面と前記腐食抑制コーティングとの境界面に、クロム酸マグネシウムが存在する請求項１７に記載の物品。
【請求項２１】
Ｘ線回折によって検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を含むコーティングを有する請求項１７に記載の物品。
【請求項２２】
金属を被覆する表面であって既に腐食している表面を、酸性リン酸塩成分と、金属酸化物、金属水酸化物または塩基性無機物のうちの少なくとも１つの塩基性成分との混合物を含有する組成物と接触させるステップを含む方法であって、前記既に腐食している表面の一部が容易に除去可能とされるおよび／または前記組成物の過剰分が前記表面から排除される方法。
【請求項２３】
薄い防食層が表面に形成されるステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記混合物によって、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウムまたはリン酸水素鉄のうちの少なくとも１つが金属表面に形成される請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記防食層は、当該防食層に形成される欠陥から前記防食層を自己再生することができるものである請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
腐食性金属表面の腐食を防止または低減する方法であって、酸性リン酸塩成分と、金属酸化物、塩基性金属水酸化物、または塩基性無機物の少なくとも１つを含む塩基性成分との混合物を前記腐食性金属表面に接触させるステップを含む方法。
【請求項２】
前記酸性リン酸塩成分が、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、遷移金属リン酸３水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはこれの水和物、またはこれの混合物である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸性リン酸塩成分がリン酸モノカリウムまたはこれの水和物である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記塩基性成分が、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化銅、酸化鉄およびこれらの水酸化物、または水酸化マグネシウムを有効量で含有するマグネシウム塩水のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記塩基性成分が酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムのうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸性リン酸塩成分がリン酸モノカリウムまたはこれの水和物であり、ならびに前記塩基性成分が約９から約１１のｐＨを有するマグネシウム塩水であり、前記マグネシウム塩水が水酸化マグネシウムの有効量を含有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記酸性リン酸塩成分と塩基性成分の混合物が、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、またはリン酸水素鉄の少なくとも１つを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記腐食性金属表面が鋼鉄またはアルミニウムである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記接触させた腐食性金属表面に、マグネシウム−ガラス−リン酸塩ペーストを塗布し、硬質セラミック光沢コーティングを形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記接触ステップが、前記酸性リン酸塩成分と前記少なくとも１つの塩基性成分を、それぞれ独立して、そのスラリ、ペースト、スプレーまたは蒸気として接触させる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
腐食を抑制するためのコーティング組成物であって、１つまたは複数の酸化鉄と、リン酸二水素マグネシウムとの組合せのスラリを含有する腐食抑制コーティング組成物。
【請求項１２】
前記酸化鉄がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）またはウスタイトＦｅＯと、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）との混合物である請求項１１に記載の腐食抑制コーティング。
【請求項１３】
前記使用したヘマタイトの総量がマグネタイトまたはウスタイトの量よりも多い請求項１２に記載の腐食抑制コーティング。
【請求項１４】
マグネタイトまたはウスタイトとヘマタイトとの混合物から本質的になるコーティングを有し、本質的にプライマ層を有さない腐食性表面を、リン酸またはリン酸二水素マグネシウムの溶液と接触させるステップと、
リン酸水素鉄を含む腐食抑制コーティングを形成するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
腐食抑制を行う方法であって、
以下の少なくとも１つを組み合わせたものを準備するステップと、
（ｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、
（ｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４溶液）、
（ｉｉｉ）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）およびリン酸二水素マグネシウム、
（ｉｖ）酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、
（ｖ）有効量の水酸化マグネシウムを含有するマグネシウム塩水およびリン酸モノカリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、
（ｖｉ）有効量の水酸化マグネシウムを含有するマグネシウム塩水およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、または
（ｖｉｉ）有効量の水酸化マグネシウムを含有するマグネシウム塩水およびリン酸二水素マグネシウム、
腐食性金属の表面を前記（ｉ）から（ｖｉｉ）の少なくとも１つを組み合せたものと接触させるステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記組み合せたものが、スラリ、ペースト、スプレーまたは蒸気として与えられる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
酸性リン酸塩と塩基性金属酸化物または塩基性金属水酸化物との組み合せによって形成される腐食抑制コーティングを備える物品。
【請求項１８】
前記コーティングが、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素バリウム、リン酸水素銅、リン酸水素亜鉛、またはリン酸水素鉄のうちの少なくとも１つである請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記物品の表面と前記腐食抑制コーティングとの境界面に、ポリリン酸塩が存在する請求項１７に記載の物品。
【請求項２０】
前記物品の表面と前記腐食抑制コーティングとの境界面に、クロム酸マグネシウムが存在する請求項１７に記載の物品。
【請求項２１】
Ｘ線回折によって検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を含むコーティングを有する請求項１７に記載の物品。
【請求項２２】
金属を被覆する表面であって既に腐食している表面を、酸性リン酸塩成分と、金属酸化物、金属水酸化物または塩基性無機物のうちの少なくとも１つの塩基性成分との混合物を含有する組成物と接触させるステップを含む方法であって、前記既に腐食している表面の一部が容易に除去可能とされるおよび／または前記組成物の過剰分が前記表面から排除される方法。
【請求項２３】
薄い防食層が表面に形成されるステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記混合物によって、リン酸マグネシウムカリウム、リン酸マグネシウムナトリウム、リン酸水素マグネシウムまたはリン酸水素鉄のうちの少なくとも１つが金属表面に形成される請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記防食層は、当該防食層に形成される欠陥から前記防食層を自己再生することができるものである請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１３−５１３７２９（Ｐ２０１３−５１３７２９Ａ）
【公表日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３０９２（Ｐ２０１２−５４３０９２）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６１２６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７１５６９
【国際公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（５１２１５２７３２）ラティテュード・１８，インコーポレイテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６１２６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７１５６９
【国際公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（５１２１５２７３２）ラティテュード・１８，インコーポレイテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]