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La présente invention est relative aux revêtements protec- teurs pour surfaces métalliques et concerne plus particulièrement des revêtements protecteurs durs pour les surfaces d'objets en métaux ferreux. L'invention vise à etablir un procéda nouveau pour l'execution de tels revêtements sur une surface de métal ferreux; elle concerne également l'objet ainsi obtenu et dont la surface est munie d'un tel revêtement prote@@ur dur.
Les revêtements protecteurs pour surfaces métalliques doivent, pour être efficaces, satisfaire à diverses conditions.
De tels revêtements doivent demeurer constamment imperméables aux éléments corrosifs, doivent être suffisamment durs pour re-
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sister à l'abrasion normale et aux chocs mécaniques auxquels les objets métalliques sont fréquemment sujets et doivent être dotés d'une adhérence élevée vis-a-vis de la surface de l'objet métalli- que* Si le revêtement ne satisfait pas à ces conditions de façon suffisante, il ne peut pas être qualifié de revêtement protecteur.
Ceci s'applique particulièrement aux revêtements protecteurs pour objets en métaux ferreux, où un simple défaut dans le revêtement risque d'entraîner une corrosion étendue de l'objet ferreux, voire la désintégration de celui-ci, en-dessous du revêtement.
.Le procédé selon la présente invention prévoit rétablisse- ment d'un revétement protecteur dur sur une surface de métal ferreux, de telle façon que ce revêtement réponde à chacune des conditions mentionnées plus haut. Le procédé pour produire un tel revêtement sur une surface de métal ferreux, selon la présente in- vention, comprend l'application, sur cette surface, d'un enduit formé par une composition comprenant du zinc métallique finement divisé et de l'oxyde de plomb finement divisé, incorporés dans une solution aqueuse contenant un silicate alcalin et le bicar- bonate de sodium et, de préférence l'acide borique, ainsi que le séchage de l'enduit ainsi appliqué.
Le revêtement obtenu par ce procédé est extrêmement dur, exerce une action protectrice, ré- siste à l'abrasion, est adhérent et insoluble dans l'eau. il est particulièrement efficace, en tant que revêtement protecteur résistant à la corrosion, lorsqu'il est appliqué à la surface de métaux ferreux tels que le fer et l'acier.
La proportion de zinc finement divisé utilisée dans la composition d'enduit peut varier d'environ 100 % à 350 % en poids de la solution de silicate alcalin, cette proportion étant de préférence comprise entre environ 140 % et 280 % en poids de la solution; une composition particulièrement efficace comprend en- viron 200 % en poids de la solution de silicate.
Le zinc finement divisé peut consister avantageusement en fine poudre de zinc ayant la grosseur de grain des pigments et aussi exempte que
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possible d'oxyde de zinc-
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La quantité d'oxyde de .J?lo.nb fine ,.lt :1i IL ;t '-(Jj .9 pour préparer la composition ûc7.on l'inve.tion;cit =tx::
CO!'11Jrl ;;J outre environ b % et 20 ÎJ en poids du sine util.:. 1/0.7y,10 '1; plo'-b favorise le séchage ou l'insolubili;aation do la. oompo-jition d'en- duit et rend possibles le séchage et l'lnsolubili8ation complets de cet enduit par simple séchage à l'air, il apparaît que l'oxyde de pbmb augmente la durete et la résistance a l'abrasion du re- vêtement après sechage. il apparaît en outre qu'une quantité d'oxyde de plomb d'environ 5 % en poids du zinc employé représente la proportion efficace minimum d'oxyde da plomb. Un excès d'oxyde de plomb au-dessus de 20 % envi-ron en poids du zinc produit une trop forte dilution du zinc et tend à affecter défavorablement Inefficacité anticorrosion du revêtement.
Des résultats parti- culière,ment efficaces ont été obtenus en utilisant des proportions d'oxyde de plomb allant d'environ la % à 20 % du poids du zinc.
Bien qu'il soit préferable d'incorporer l'oxyde de plomb sous la forme de minium (Pb3O4), étant donné la facilité avec laquelle on peut le trouver dans le commerce, ainsi que son prix avantageux, la litharge (BpO) et la sous-oxyde de plomb (Pb2O) ont pu être employés avec succès dans les limites mentionnées plus haut.
La solution de silicate alcalin peut consister en silicate de sodium, en silicate de potassium, en silicate de lithium ou en un mélange de tels silicates, sous la forme d'une solution aqueuse ayant un poids spécifique d'environ 1,3 (c'est-à-dire 30% enriron en poids de silicate alcalin). Des compositions d'en- duit efficaces peuvent être préparées-avec des solutions de sili- cate alcalin ayant un poids spécifique soit supérieur, soit infé- rieur à celui indiqué ci-dessus et l'on a obtenu dans la prati- que des résultats satisfaisants avec des solutions contenant d'environ 20 % à 40 % en poids de silicate alcalin.
Le silicate de sodium, par exemple, peut être un quelconque des mélanges de
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.1f"- A,, '..Jo 1) eb duo 61<1¯ ) 01,;1',,'; c(, ulti.fl. 111, rjur 1.0 ;:.;.>.<:1:4 et v.d 1r,1- qu j i;; lu rapport, ontj-u c J j ro iu i LJ N< > t î o CA1Ù";;,L':'j!.;" do 1:1,'( à 1:3,9 ; Gt;7;1t::zt, d'j C.ai,C:;rl:..ifif,,: do -"t,it-¯..';F.: ,t.:,2'"û..,.3.C3" ror.st favorable oiit :),;) obt3nue;.! <lV'jC un r,yy,rt d'3 1:- 0 à x10 compris ont,re environ 1 : 2;1 ot 1 : ,6.
Un incorpore à la solution do silicate alcalin du bica-rbo- nata de sodium en une proportiai allant de 0,1 % environ à ü,8 soo environ, bases sur le poids de la solution de silicate alcalin.
La. proportion de bicarbonate de nodiuin, effoctive 3nt requins dans la solution de silicate pour assurer la forr.,tion d'un silicate complexe insoluble selon la présente invention, varie avec la proportion d'alcali libre dans la solution de silicate, qui doit être neutralisée par le bicarbonate avant que l'on ne dispose de bicarbonate non consommé, nécessaire pour produire le silicate complexe recherche. La proportion d'alcali libre, à neutraliser, dépend dans une certaine mesure du rapport entre
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14a,,Q à S10z dans le silicate, ainsi que de la concentration de la solution de silicate.
Il apparaît que la proportion d'alcali libre, à neutraliser, varie avec la proportion du zinc présent dans la composition et depend évidemment du fait, à savoir, si l'acide borique est utilise dans la preparation de la composition d'enduit, comme il sera expose de façon plus détaillée dans la
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suite, 11 apparaît que ,,I % environ de bicarbonate de sodium représente la plus petite proportion efficace qui puisse être utilisée dans la présente invention, cette limite inférieure ne pouvant être obtenue que par l'emploi de la proportion maximum admissible d'acide borique.
Des proportions de bicarbonate de
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sodium sensiblement supérieure 0,8 ; en poids de la soluticli de silicate peuvent être tolerées, soit en l'absence, soit en pre- sence d'acide borique, sans que cela empêche la formation d'un revint insoluble, une fois que la composition appliqua a seche, Toutefois, de telles proportions excessives de bicarbonate
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de sodium sont nuisibles à 1'aspect du revêtement, étant donné qu'elles favorisent la formation d'efflorescences sur sa surface; d'autre part, elles sont préjudiciables a l'efficacité du revête- ment, car elles ont temdance à 1- rendre poreux.
Le bicarbonate de sodium peut être ajouté à la solution de silicate sous la forme solide ou sous celle d'une solution aqueuse.
Cette dernière forme est préférable, étant donne qu'elle facilite la dissolution complète et la dispersion uniforme du bicarbonate de sodium dans la solution de silicate d'alcali. La solution de bicarbonate est avantageusement saturée de bicarbonate à la.
tem- pérature de. la solution de silicate à laquelle elle est incorpo- rée '(généralement la température ambiante). Par exemple, l'incorpo- ration d'environ 12 parties en volume d'une solution de bicarbo- nate de sodium saturée à 60 0 F à, 100 volumes d'une solution de silicate alcalin ayant un poids spécifique d'environ 1,3 equi- vaud à l'introduction d'environ 0,8 % de bicarbonate de sodium en poids de la solution de silicate.
Les quantités de solution de bicarbonate introduites dans la solution de silicate peuvent être plus réduites lorsque la proportion d'alcali libre, qui doit être neutralisé par le bicarbonates comme exposé ci-dessus, est moins importante.
De préférence, l'acide borique est'également introduit dans la solution de silicate alcalin en une proportion suffisante pour réagir avec la masse de l'alcali libre présent dans la solu- tion, mais insuffisant pour provoquer la précipitation de l'acide silicique. Dans la mesure où l'alcali libre est neutralise par l'acide borique, la quantité requise de bicarbonate de sodium peut être réduite,, conformément au principe expose plus haut.
Par exemple, lorsque environ 0,3% en poids d'acide borique, basés sur le poids de la solutions sont incorporas à une solution de silicate de sodium ayant un poids spécifique d'environ 1,3 et un rapport de Na2O à SiO2 d'environ 1 : 2,4, la proportion
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de bicarbonate U.t131.â.i.1'. 1 tli.E.iai t:OJl!C....lU, .1..- ,"'H.' .- pclut ;jtre rodul l,0 <1. ,-.UV 1 n,u 0,.. 1" l ln) l.tu ' d=; .. ..'j ...'...L d- silicato. Un pàUt 13it>lUj"ài i.t,Gill.It:Ië,IL.a.ll l "J>5 , l,..,..' 1. ,..' "'''> 'l"" bonquo 301t 3Up;;rlitilt:;;t noib L ltlful'.Lt:Li1'dii à <;<;'J-1,.., ., ., . '1 .. l} oculd restriction uts.at 41U(; cet hCld'J nu doit ;'):.1.;; G !,L yti'::1j3¯" en une proportion suffla4eïL; pour enti.'aî!llJr 1', J.1:-r;.2i 1/....11'.);.'1 d'j l'acide silicique hors de la solution do uilH:a1.'.J.
L'acir).'; l.').fÎ'11J1} peut être incorporé sous la forme solide:, bien qu'il >;Ji.1 pr6f.:;- rabla de l'introduire sous ;La. forme' c-l'une solution 1')..'11;';12;';,;: e:::;3c.ú- tiellement saturee, afin de faciliter sa. diiiolu -à5=> dc;.118 la so- lution de silicate, En plus de son effet consistant a. rèduire la proportion requise do bicarbonate de sodium, l'incorporation d'acide borique à la composition d'enduit entraîne une éleva- tion substantielle de la dureté du revêtement après séchage.
Four former un revêtement protecteur dur sur une '' rface de
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3t..^1, confornsment a la présente inventions la surfaces 0; i14ta,1, qui peut être du fer ou de l'acier par exempleest de préférence soumise d'abord à un nettoyage., afin d'enlever les paillée; la rouille, la crasse, etc.. -La surfaces du métal peut être nettoyée dans un bain décapant, tel qu'une solution d'acide phosphorique ou d'acide sulfurique, ce nettoyage étant suivi d'un rinçage ap-
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propri--.
La surface peut aussi être nettoyée par 3ablgo, polissage, ou par toute autre .mét..1-ode mécanique. un enduit ensuite la surface du mata-1 avec la composition comprenant le zinc et l'oxyde de plomb finement divisés, incorpores dans la solution aqueuse de silicate mentionnée plus haut. Cette composition peut être appli- quée à la surface du métal par immersion, a la brosse, par pro- jection, ou par un procède analogue. La méthode par immersion pro- duit un revêtement relativement épais, dont l'épaisseur varie avec la viscosité de la composition d'enduit.
Les méthodes d'applica- tion à la brosse et par projection peuvent être plus aisément contrôlées et peuvent être utilisées pour produire des revêtements de n'importe quelle épaisseur, salant depuis des revêtements très fins jusqu'aux revêtement3 épais présentant d'excellentes carac-
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teristiques physiques.
La composition appliques sur la surface du métal est en- suite séchée dans dos conditions tulles qu'il en résulta une déshydratation sensiblement compléta de la composition d'enduit.
Cet effet peut être obtenu en laissant sochor la composition ainsi appliquée pendant une duroe d'au moins vingt-quatre heures, mais ,de préférence pendant une dureo d'environ trente-six a quarante- huit heures, dans uns atmosphère de température et d'humidité normales. Une trop grande humidité de l'atmosphère, qui peut se manifester sous la forme d' un degré hygrométrique élevé, de pluie ou de rosee, influence défavorablement le processus de séchage et entrave la production d'un revêtement protecteur duro Le sé- chage peut être accélere, avec des résultats particulièrement ef- ficaces:
en chauffant l'enduit ainsi appliqua à une température d'environ 180 à 50c F pendant une durée de 2 à 12 heures,la durée du chauffage étant fonction de la température ds chauffage appliquée.
Les réactions chimiques qui ont lieu au sein de la composi- tion d'enduit appliquée, au cours de la. phase de séchage, sont mal connues bien que l'on possède des preuves qu'il se forma un mélange de silicates ou de silicates complexes, ou les deux. il apparaît que l'oxyde de plomb exerce une action catalytique qui est particulièrement importante lorsque la déshydratation est effectuée aux températures normales.
D'autre part, l'oxyde de plomb améliore les propriétés des revêtements obtenus soit par séchage à l'air, soit par séchage à une température de 180 F ou plus.On admet que le bioxyde de carbone libère à partir-du bi- carbonate réagit de façon à produire le carbonate de zinc ou d'autres composes du zinc, qui reagissent à leur tour avec le silicate de sodium ou l'acide siliciquo précipite par le bioxyde de carbone, de manière à former un silicate de zinc complexe.
Toutefois, ces réactions supposées ne représentent que le premier stade de la formation du revêtement final, étant donne que d'au-
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tres modifications favorables, mns mal commues, :;, pr@uisut lentement, pendant une duruo d'un ou de deux ans, ou pies,
L'acide borique incorpore a la solution réduit l'alcalinte de celle-ci et, de cetto façon le bioxyde de carbone libur6 ul- térieurement à partir du bicarbonate est disponible en une plus grande proportion en vue de sa roaction avec le zinc, etant donne que, dans ce cas,
une faible partie seulement du bicarbonate est nécessaire pour la neutralisation compléta de l'alcalinité de la solution de silicate. 11 est présuma que l'acide borique réagit avec l'alcali litre, en vue de forcer avec ce dernier le borax qui, comme on le suppose, exerce un effet utile en tant que déca- pant.
La ténacité avec laquelle le revêtement, une fois séché, adhère à la surface du métal à laquelle il a été applique, fait supposer qu'une certaine réaction a lieu entre l'enduit et la surface du metal ferreux, telle que la formation d'un silicate de fer. Quelles que soient les réactions qui se produisent effec- tivement, la composition appliquee forme à la fin de la période de se(-;
.,age - c'est-à-dire, au moment où la composition appliquée est essentiellement déshydratée un revêtement protecteur dur, résistant à l'abrasion et adhérent. Il convient de noter toutefois que la déshydratation dont il est question ici consiste en l'éli- mination de l'humidité libre de la composition appliquée, mais ne comporte pas nécessairement l'élimination complète de l'eau combi- née chimiquement avec les autres ingrédients de la composition d'enduit.
Les exemples spécifiques ci-après permettront de mieux mettre en évidence la mise en pratique de l'invention. i
Une solution aqueuse de silicate de sodium -t de bicarbo- nate de sodium a été préparée en dissolvant dans L'eau une quan- tité suffisante de silicate de sodium, avec un rapport Na2O/SiO2
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d'environ 1 : 2,4,pour former une solutim d'un poids spécifique d'environ 1,3 et en ajoutant ensuite à cette solution une solution saturée de bicarbonate de sodium (c'est-à-dire saturée à 60 F) dans une proportion de 12 parties de volume de solution de bicar- bonate de sodium pour 100 parties; de volume de solution de sili- cate.
Cette addition correspond à environ 0,8 % de bicarbonate de sodium en poids de la solution de silicate. on a ensuite incor- poré à la solution une proportion suffisante d'acide borique pour éliminer de façon sensiblement complète l'alcali libre de cette solution, tout en évitant la précipitation de l'acide silicique.
Un a place dans un malaxeur mécanique environ 5-1/2 pints (impérial) de cette solution, d'un poids d'environ 9 lbs., et l'on y a ajouté environ 20 lbs. d'une @rës fine, poudre de zinc essentiellement exempte d'oxyde de zinc. Le mélange a été ensuite traité dans le malaxeur pendant environ 4 minutes, après quoi on a ajouté environ 10 % de minium en poids de la solution (c'est-à-dire environ lb) et l'on a poursuivi le malaxage pendant 4 ou 10 minutes. La com- position a été rapidement appliquée sur une surface de métal à l'aide d'une brosse, et l'enduit ainsi appliqué a été mis à sécher à l'air, dans des conditions tempérées d'humidité et de tempéra- ture, pendant une durée de 35 heures environ.
Le revêtement ainsi obtenu était dur, insoluble, adhèrent et résistant à l'abrasion et assurait une protection complète de la surface métallique contre la corrosion dans les conditions atmosphériques existant à l'air libre.
II On a préparé une solution aqueuse de silicate de sodium, d'un poids spécifique d'environ 1,3 et avec un rapport Na2O/SiO2 de 1 : 2,4. A 100 gallons (Impérial) de cette solution on a ajouté 2,5 lbs. d'acide borique et 2,5 lbs. de bicarbonate de sodium, tous deux sous la forme de solutions saturées à la température ambiante. Environ 6 pints (impérial) de la solution ainsi obtenue,
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d'un poids de 10 lbs, environ, ont été plac6s dans un malaxeur mécanique et l'on y a ajouté 20 lbs. de poudre de zinc du commer- ce. Après un intervalle de quelques minutes, on y a ajoute 2. lbs. de minium et l'on a poursuivi le malaxage pendant une nouvelle durée de plusieurs minutes.
Le revêtement obtenu par le séchage à l'air de la composition appliquée sur une surface d'acier était dur, insoluble, adhérent et résistant à l'abrasion, et protégeait parfaitement la surface d'acier contre la corrosion.
III.
On a préparé une solution aqueuse de silicate de sodium ayant un rapport Na2O/SiO2 de 1 : et un poids spécifique d'environ 1,3. Environ 10,5 Ibs. de bicarbonate de sodium ont été ajoutés à 1. 300 lbs. de solution de silicate par l'incorporation de 12 gallons (Impérial) d'une solution de bicarbonate de sodium saturée à 600 F, à 100 gallons (Impérial) de solution de silicate de sodium. Environ,20 lbs. de poudre de zinc et 2 lbs. de minium ont été incorporés à 6 pints (Impérial) de solution de silicate- bicarbonate, et la composition ainsi obtenue a été appliquée à la brosse à une surface d'acier. On a laissé sécher l'enduit à l'atmosphère libre, et celui-ci a formé sur 'la surface d'acier un revêtement dur, insoluble et résistant à l'abrasion et à la corrosion.
La solution aqueuse de silicate alcalin contenant soit du bicarbonate de sodium seul, soit du bicarbonate de sodium et de l'acide borique, est stable pendant une longue durée. Toutefois, après addition de zinc métallique et d'oxyde de plomb à la solu- tion de silicate, le mélange ainsi obtenu devient instable, en ce sens qu'il a tendance à se coaguler.
Le temps au bout duquel cette/coagulation risque de devenir gênante varie entre environ 10 minutes à l'atmosphère, à une température sensiblement supé-. rieure à 900 F, et environ 10 heures dans une atmosphère froideo
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Par conséquente les i5rcciexzts solides de lu. cOliJpouitir (le zinc et l'oxyde de p c=:'.3 finomjnt divisjs) doivunt wc:u!¯=.a.:
t., ,Jtrl,3 incorporés à la solution de silicate juste avant l'application de la composition sur la surface métallique à protéger, Du façon générale,, la composition d'enduit solon l'invention doit être appliquée à la surface du métal ferreux dans les 15 à 45 minutes environ après l'incorporation du zinc métallique et de l'oxyde de plomb à la solution de silicate.
Pour cette raison, il est indique de préparer la solution de silicate en grandes quantités, mais de n'ajouter les ingrédients solides qu'à la qupntit de solution de silicate qui constitue un volume de composition d'enduit pouvait être appliqué à la surface ferreuse dans les limites de temps mentionnées plus haut. Le zinc et l'oxyde de plomb peuvent être ajoutés séparément à la solution de silicate, ou peuvent être combinés dans les proportions désirées, en vue de l'incorporation à la solution de silicate en tant qu' ddition unique.
Ainsi, la
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composition d'enduit est avantar, use,L-:;4,,b conditionnée pour l'emploi au chantier, ainsi que pour d'autres utilisations, sous la forme
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de deux roitéi. complémentaires (l'une étant le #.éhicule liquide e l'autre, les ingrédients solides), conçues de telle façon que, lorsque leurs contenus respectifs sont mélanges;, il en résulte la composition selon l'invention, prête à être employée imsédiatement.
Il est bien entendu qu'au bosoin, des pigments et/ou des charges peuvent être incorporas aum mélanges d'enduit mentionnés plus haut,, soit pour augmenter la masse, soit pour modifier l'as- pect en ce qui concerne la couleur ou autrement, des revêtements finals.
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The present invention relates to protective coatings for metal surfaces and more particularly relates to hard protective coatings for the surfaces of objects made of ferrous metals. The invention aims to establish a new process for the execution of such coatings on a ferrous metal surface; it also relates to the object thus obtained and the surface of which is provided with such a hard protective coating.
Protective coatings for metal surfaces must meet various conditions to be effective.
Such coatings must remain constantly impermeable to corrosive elements, must be hard enough to re-
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resist normal abrasion and mechanical shocks to which metallic objects are frequently subjected and must have a high adhesion to the surface of the metallic object * If the coating does not meet these conditions sufficiently, it cannot be called a protective coating.
This particularly applies to protective coatings for objects made of ferrous metals, where a simple defect in the coating may lead to extensive corrosion of the ferrous object, or even disintegration of the latter, below the coating.
The method according to the present invention provides for reestablishing a hard protective coating on a ferrous metal surface, such that this coating meets each of the conditions mentioned above. The process for producing such a coating on a ferrous metal surface, according to the present invention, comprises applying to this surface a coating formed by a composition comprising finely divided metallic zinc and zinc oxide. finely divided lead, incorporated into an aqueous solution containing an alkali silicate and sodium bicarbonate and preferably boric acid, as well as drying the coating thus applied.
The coating obtained by this process is extremely hard, has a protective action, resists abrasion, is adherent and insoluble in water. it is particularly effective as a corrosion resistant protective coating when applied to the surface of ferrous metals such as iron and steel.
The proportion of finely divided zinc used in the coating composition can vary from about 100% to 350% by weight of the alkali silicate solution, this proportion preferably being between about 140% and 280% by weight of the solution. ; a particularly effective composition comprises about 200% by weight of the silicate solution.
The finely divided zinc can advantageously consist of fine zinc powder having the grain size of pigments and as free as
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possible zinc oxide-
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The amount of fine .J? Lo.nb oxide, .lt: 1i IL; t '- (Jj .9 to prepare the composition ûc7.on the invention; cit = tx ::
CO! '11Jrl ;; J in addition to about b% and 20% by weight of the useful sine:. 1 / 0.7y, 10 '1; plo'-b promotes drying or insolubili; aation of the. coating composition and making possible the complete drying and insolubilization of this coating by simple air drying, it appears that pbmb oxide increases the hardness and abrasion resistance of the coating. garment after drying. it further appears that an amount of lead oxide of about 5% by weight of the zinc employed represents the minimum effective proportion of lead oxide. An excess of lead oxide above about 20% by weight of the zinc produces too much zinc dilution and tends to adversely affect the anticorrosive effectiveness of the coating.
Particularly effective results have been obtained using proportions of lead oxide ranging from about 1% to 20% by weight of zinc.
Although it is preferable to incorporate lead oxide in the form of minium (Pb3O4), given the ease with which it can be found in commerce, as well as its favorable price, the litharge (BpO) and the lead suboxide (Pb2O) could be used successfully within the limits mentioned above.
The alkali silicate solution may consist of sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate or a mixture of such silicates, in the form of an aqueous solution having a specific gravity of about 1.3 (c ' i.e. about 30% by weight of alkali silicate). Effective coating compositions can be prepared with alkali silicate solutions having a specific gravity either greater or less than that indicated above and results have been obtained in practice. satisfactory with solutions containing from about 20% to 40% by weight of alkali silicate.
The sodium silicate, for example, can be any of the mixtures of
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.1f "- A ,, '..Jo 1) eb duo 61 <1¯) 01,; 1' ,, '; c (, ulti.fl. 111, rjur 1.0;:.;.>. <: 1 : 4 and vd 1r, 1- qu ji ;; lu report, ontj-u c J j ro iu i LJ N <> t î o CA1Ù ";;, L ':' j!.;" Do 1: 1, '(at 1: 3.9; Gt; 7; 1t :: zt, d'j C.ai, C:; rl: .. ifif ,,: do - "t, it-¯ ..'; F. :, t.:, 2 '"û ..,. 3.C3" ror.st favorable oiit :) ,;) obtained;.! <lV'jC un r, yy, rt of 3 1: - 0 to x10 including have, re approximately 1: 2; 1 ot 1:, 6.
One incorporates into the sodium bicarbonate alkali silicate solution in a proportion of from about 0.1% to about 0.8%, based on the weight of the alkali silicate solution.
The proportion of nodiuin bicarbonate, effoctive 3nt sharks in the silicate solution to ensure the formation of an insoluble complex silicate according to the present invention, varies with the proportion of free alkali in the silicate solution, which must be neutralized by the bicarbonate before there is no unused bicarbonate available, necessary to produce the complex silicate sought. The proportion of free alkali to be neutralized depends to some extent on the ratio between
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14a ,, Q to S10z in the silicate, as well as the concentration of the silicate solution.
It appears that the proportion of free alkali, to be neutralized, varies with the proportion of zinc present in the composition and obviously depends on the fact, namely, whether boric acid is used in the preparation of the coating composition, such as it will be explained in more detail in the
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As a result, it appears that about 1% of sodium bicarbonate represents the smallest effective proportion which can be used in the present invention, this lower limit being obtainable only by using the maximum permissible proportion of boric acid. .
Bicarbonate proportions of
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significantly higher sodium 0.8; by weight of the silicate solution can be tolerated, either in the absence or in the presence of boric acid, without preventing the formation of an insoluble coating after the composition has dried. such excessive amounts of bicarbonate
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sodium are detrimental to the appearance of the coating, since they promote the formation of efflorescences on its surface; on the other hand, they are detrimental to the effectiveness of the coating, because they are slow to make porous.
Sodium bicarbonate can be added to the silicate solution as a solid or as an aqueous solution.
The latter form is preferable since it facilitates complete dissolution and uniform dispersion of sodium bicarbonate in the alkali silicate solution. The bicarbonate solution is advantageously saturated with bicarbonate.
temperature of. the silicate solution into which it is incorporated (usually room temperature). For example, incorporating about 12 parts by volume of a 60 ° F saturated sodium bicarbonate solution to .100 volumes of an alkali silicate solution having a specific gravity of about 1, 3 Equivalent to the introduction of about 0.8% sodium bicarbonate by weight of the silicate solution.
The amounts of bicarbonate solution introduced into the silicate solution can be smaller when the proportion of free alkali, which must be neutralized by the bicarbonates as explained above, is less.
Preferably, the boric acid is also introduced into the alkali silicate solution in an amount sufficient to react with the bulk of the free alkali present in the solution, but insufficient to cause precipitation of the silicic acid. As the free alkali is neutralized by boric acid, the required amount of sodium bicarbonate can be reduced, in accordance with the principle set out above.
For example, when about 0.3% by weight of boric acid, based on the weight of the solutions are incorporated into a sodium silicate solution having a specific gravity of about 1.3 and a ratio of Na2O to SiO2 d 'approximately 1: 2.4, the proportion
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of bicarbonate U.t131.â.i.1 '. 1 tli.E.iai t: OJl! C .... lU, .1 ..-, "'H.' .- pclut; jtre rodul l, 0 <1., -. UV 1 n, u 0, .. 1 "l ln) l.tu 'd =; .. .. 'j ...'... L d- silicato. A pàUt 13it> lUj "ài it, Gill.It: Ië, IL.a.ll l" J> 5, l, .., .. '1., ..' "'' '>' l" "bonquo 301t 3Up ;; rlitilt: ;; t noib L ltlful'.Lt: Li1'dii to <; <; 'J-1, ..,.,.,.' 1 .. l} oculd restriction uts.at 41U ( ; this naked hCld'J must; ') :. 1. ;; G!, L yti' :: 1j3¯ "in a proportion suffla4eïL; for enti.'AI! llJr 1 ', J.1: -r; .2i 1 / .... 11'.) ;. '1 d'j silicic acid out of the solution of uilH: a1.' .J.
Acir). '; l. '). fÎ'11J1} can be incorporated in the solid form :, although it>; Ji.1 pr6f.:;- rabla to introduce it under; La. form 'c-one solution 1') .. '11;'; 12; ';,;: e :::; 3c.ú- completely saturated, in order to facilitate its. diiiolu -à5 => dc; .118 the silicate solution, In addition to its effect consisting of a. By reducing the required amount of sodium bicarbonate, the incorporation of boric acid into the coating composition results in a substantial increase in the hardness of the coating after drying.
Furnace to form a hard protective coating on one '' rface of
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3t .. ^ 1, according to the present inventions the surfaces 0; i14ta, 1, which can be iron or steel for example, is preferably subjected to cleaning first., in order to remove the mulch; rust, grime, etc. -The metal surfaces can be cleaned in a pickling bath, such as a solution of phosphoric acid or sulfuric acid, this cleaning being followed by an after-rinse.
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The surface can also be cleaned by 3ablgo, polishing, or by any other mechanical .met..1-ode. then coating the surface of the mata-1 with the composition comprising the finely divided zinc and lead oxide, incorporated into the aqueous silicate solution mentioned above. This composition may be applied to the metal surface by dipping, brushing, spraying, or the like. The dip method produces a relatively thick coating, the thickness of which varies with the viscosity of the coating composition.
The brush and spray methods can be more easily controlled and can be used to produce coatings of any thickness, salting from very thin coatings to thick coatings with excellent characteristics.
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physical teristics.
The composition applied to the metal surface is then dried under conditions such that substantially complete dehydration of the coating composition results.
This effect can be obtained by leaving the composition thus applied to soak for a period of at least twenty-four hours, but preferably for a period of about thirty-six to forty-eight hours, in an atmosphere of temperature and normal humidity. Too much humidity in the atmosphere, which can manifest itself in the form of high humidity, rain or dew, adversely influences the drying process and hinders the production of a protective hard coating. be accelerated, with particularly effective results:
by heating the coating thus applied at a temperature of about 180 to 50c F for a period of 2 to 12 hours, the duration of the heating being a function of the temperature of the heating applied.
The chemical reactions which take place within the coating composition applied, during the. drying phase, are poorly understood although there is evidence that a mixture of silicates or complex silicates, or both, formed. it appears that the lead oxide exerts a catalytic action which is particularly important when the dehydration is carried out at normal temperatures.
On the other hand, lead oxide improves the properties of coatings obtained either by air drying or by drying at a temperature of 180 F. It is assumed that carbon dioxide releases from the bi- carbonate reacts to produce zinc carbonate or other zinc compounds, which in turn react with sodium silicate or silicic acid precipitated by carbon dioxide, to form a complex zinc silicate.
However, these putative reactions represent only the first stage in the formation of the final coating, since other
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very favorable modifications, mns badly commuted,:;, pr @ uisut slowly, during a duruo of one or two years, or pies,
The boric acid incorporated into the solution reduces the alkalinity thereof and thus the carbon dioxide subsequently liberated from the bicarbonate is available in a greater proportion for its reaction with zinc, being gives that, in this case,
only a small part of the bicarbonate is required for the complete neutralization of the alkalinity of the silicate solution. It is presumed that the boric acid reacts with the alkali liter in order to force with the latter the borax which, as is supposed, exerts a useful effect as a decanter.
The tenacity with which the coating, once dried, adheres to the surface of the metal to which it has been applied, suggests that some reaction takes place between the coating and the surface of the ferrous metal, such as the formation of an iron silicate. Whatever reactions actually occur, the composition applied form at the end of the se (-;
., age - that is, by the time the applied composition is substantially dehydrated a hard, abrasion resistant and adherent protective coating. It should be noted, however, that the dehydration referred to here consists of the removal of free moisture from the applied composition, but does not necessarily involve the complete removal of water chemically combined with the others. ingredients of the coating composition.
The specific examples below will make it possible to better demonstrate the practice of the invention. i
An aqueous solution of sodium silicate -t sodium bicarbonate was prepared by dissolving in water a sufficient quantity of sodium silicate, with a Na2O / SiO2 ratio.
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of about 1: 2.4, to form a solutim with a specific gravity of about 1.3 and then adding to this solution a saturated solution of sodium bicarbonate (i.e. saturated at 60 F ) in a proportion of 12 parts by volume of sodium bicarbonate solution per 100 parts; volume of silicate solution.
This addition corresponds to approximately 0.8% sodium bicarbonate by weight of the silicate solution. a sufficient proportion of boric acid was then incorporated into the solution to substantially completely remove the free alkali from this solution, while avoiding precipitation of silicic acid.
One placed in a mechanical mixer about 5-1 / 2 pints (imperial) of this solution, weighing about 9 lbs., And added about 20 lbs. of a fine resin, zinc powder essentially free of zinc oxide. The mixture was then processed in the kneader for about 4 minutes, after which about 10% minimum by weight of the solution (i.e. about lb) was added and kneading continued for 4 minutes. or 10 minutes. The composition was quickly applied to a metal surface using a brush, and the coating thus applied was allowed to air dry under moderate conditions of humidity and temperature. , for a period of approximately 35 hours.
The resulting coating was hard, insoluble, adherent and abrasion resistant and provided complete protection of the metal surface against corrosion under atmospheric conditions existing in the open air.
II An aqueous solution of sodium silicate was prepared, having a specific gravity of about 1.3 and with a Na2O / SiO2 ratio of 1: 2.4. To 100 gallons (Imperial) of this solution was added 2.5 lbs. of boric acid and 2.5 lbs. of sodium bicarbonate, both as saturated solutions at room temperature. About 6 pints (imperial) of the solution thus obtained,
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weighing approximately 10 lbs were placed in a mechanical mixer and 20 lbs added. of commercial zinc powder. After an interval of a few minutes, we add 2. lbs. of minium and kneading was continued for a further period of several minutes.
The coating obtained by air drying the composition applied to a steel surface was hard, insoluble, adherent and abrasion resistant, and perfectly protected the steel surface against corrosion.
III.
An aqueous solution of sodium silicate was prepared having an Na2O / SiO2 ratio of 1: and a specific gravity of about 1.3. About 10.5 Ibs. of sodium bicarbonate was added to 1,300 lbs. of silicate solution by incorporating 12 gallons (Imperial) of a saturated sodium bicarbonate solution at 600 F, to 100 gallons (Imperial) of sodium silicate solution. Approx, 20 lbs. of zinc powder and 2 lbs. of minium was incorporated into 6 pints (Imperial) of silicate-bicarbonate solution, and the resulting composition was brushed onto a steel surface. The coating was allowed to dry in the open atmosphere, and it formed on the steel surface a hard, insoluble, abrasion and corrosion resistant coating.
The aqueous alkali silicate solution containing either sodium bicarbonate alone or sodium bicarbonate and boric acid is stable for a long time. However, after addition of metallic zinc and lead oxide to the silicate solution, the mixture thus obtained becomes unstable in that it tends to coagulate.
The time at the end of which this / coagulation risks becoming troublesome varies between approximately 10 minutes in the atmosphere, at a substantially higher temperature. at 900 F, and about 10 hours in a cold atmosphere.
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Hence the solid i5rcciexzts of lu. coLiJpouitir (the zinc and the oxide of p c =: '. 3 finomjnt divisjs) doivunt wc: u! ¯ = .a .:
t.,, Jtrl, 3 incorporated into the silicate solution just before the application of the composition to the metal surface to be protected, In general, the coating composition solon the invention must be applied to the metal surface ferrous within approximately 15 to 45 minutes after incorporating the metallic zinc and lead oxide into the silicate solution.
For this reason, it is indicated to prepare the silicate solution in large quantities, but to add the solid ingredients only to the amount of silicate solution which constitutes a volume of the coating composition could be applied to the ferrous surface. within the time limits mentioned above. Zinc and lead oxide can be added separately to the silicate solution, or can be combined in desired proportions, for incorporation into the silicate solution as a single addition.
So the
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plaster composition is avantar, use, L - :; 4,, b packaged for use on site, as well as for other uses, in the form
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of two roitéi. (one being the liquid vehicle and the other the solid ingredients), designed in such a way that, when their respective contents are mixed ;, the composition according to the invention results, ready to be used immediately .
It is of course understood that in addition, pigments and / or fillers can be incorporated in the coating mixtures mentioned above, either to increase the mass, or to modify the appearance with regard to the color or otherwise, final coatings.