CN102016133A - 在镁合金上的自沉积涂层 - Google Patents

在镁合金上的自沉积涂层 Download PDF

Info

Publication number
CN102016133A
CN102016133A CN2009801147509A CN200980114750A CN102016133A CN 102016133 A CN102016133 A CN 102016133A CN 2009801147509 A CN2009801147509 A CN 2009801147509A CN 200980114750 A CN200980114750 A CN 200980114750A CN 102016133 A CN102016133 A CN 102016133A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electropaining
magnesium
emulsion
cover
goods
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801147509A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102016133B (zh
Inventor
G·宋
Y-M·王
H-H·扩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN102016133A publication Critical patent/CN102016133A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102016133B publication Critical patent/CN102016133B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B05D7/142—Auto-deposited coatings, i.e. autophoretic coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/008—Temporary coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C09D5/088—Autophoretic paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/44—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications
    • C09D5/4419—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications with polymers obtained otherwise than by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D5/443—Polyepoxides
    • C09D5/4434—Polyepoxides characterised by the nature of the epoxy binder
    • C09D5/4438—Binder based on epoxy/amine adducts, i.e. reaction products of polyepoxides with compounds containing amino groups only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/82—After-treatment
    • C23C22/83—Chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/04—Electrophoretic coating characterised by the process with organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/12—Electrophoretic coating characterised by the process characterised by the article coated
    • C25D13/14—Tubes; Rings; Hollow bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/20—Pretreatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/20—Metallic substrate based on light metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

一些已经用钢和/或铝合金构件构造的制品，例如汽车部件，现在装备有镁构件，其表面可能需要保护不被腐蚀。为此可以通过将其暴露于常规电涂覆乳液而在该构件的镁表面上形成电涂覆预膜。不需要对该构件或部件提供电流或电势。镁与酸性或中性含水介质的高反应性本身就是促进电涂覆预膜沉积的足够的驱动力。同时，任何钢或铝合金构件将保持不受影响。现在可以使仅在其镁表面上形成有保护性的电涂覆预膜的制品通过包括目标在于处理该部件的钢和铝合金构件的常规方法的上漆流水线。该方法可以在该镁表面包括含镁的转化或阳极化的涂层的情况下实施。

Description

在镁合金上的自沉积涂层
技术领域
本发明涉及向镁合金制品或向由不同金属组分形成的制品的镁合金部分提供保护涂层。更特别地，在不施加电流或电势的情况下在该制品的镁表面部分上选择性形成水基电涂覆聚合物层(an aqueous based e-coating polymer layer)。然后可以在该镁表面上和/或在该制品的任意不同的金属表面上非必要地施加另外的涂层。
发明背景
广泛种类的汽车部件传统上都是由钢合金和最近以来由铝合金制成的。在很多情况中，这些部件的耐腐蚀性都得到增强以确保产品的耐久性；尤其是因为该部件容易遭受苛刻的环境。例如，由结合的钢和铝合金构件构成的汽车车架和面板结构通常具有各种涂层以保护下面的金属合金不受促进腐蚀的物质(例如空气、水和盐)的影响。这些层也可以设计以确保随后施加的漆涂层与该车体结构的表面足够粘合。通常汽车工业是通过将汽车车体结构和相关面板(有时称作白车身(body in white))逐渐推进通过包括一系列的程序(比如，尤其包括磷化和电涂覆(e-coating)阶段)的保护性涂覆和上漆流水线而施加这些耐腐蚀涂层的。
然而，近年来，在汽车部件中引入镁合金已经成为大量研究和开发的主题，这是因为那些材料与其他结构金属相比具有较低的密度。该镁合金可以用于支柱、框架和其他车体构件，该合金可以金属片形式用作内部或外部车体面板等。该镁合金部件可以通过焊接、螺栓连接、铆接、卷边或其他适合的连接方法与辅助的铝合金或铁合金构件相连接。但不幸的是，与钢和铝合金不同，镁基金属不是特别适合暴露于传统的磷化和电涂覆程序，这主要是因为当暴露于中性或酸性含水液体时，镁的表面是高度活性的。因此当尝试将包括镁合金构件的多金属汽车部件通过传统汽车上漆流水线时出现了很多问题。一方面，需要将该部件推进通过该上漆流水线以在上漆之前充分处理任何钢或铝合金部件不被腐蚀。但另一方面在该过程中该镁合金构件受到损害。
由于这些和其他问题，可以通过可替代的实践来保护该部件的镁合金构件不被腐蚀，例如火花阳极化(微弧、等离子体电解氧化等)。这些实践有时需要该部件从该传统汽车上漆流水线上离线改向并单独处理。它们也会需要仅对该部件的特定镁合金构件进行选择性和精确的处理；事实上讲这是相当困难的选择。因此这些可替代的实践能够变得缓慢、效率低且昂贵。因此需要高效且容易操作的技术以能够潜在地利用目前使用的汽车上漆流水线和程序来保护全部或部分由镁和镁合金构件(part)制成的部件(component)。
发明内容
公开了用于在部件(例如汽车部件)的镁表面上形成电涂覆预膜(pre-film)以至少临时保护该镁表面不被腐蚀(尤其是在含水环境中)的技术。
当该部件基本上都是镁时，如下面将描述的那样，在不施加电势或电流的情况下在该镁表面上形成电涂覆组合物。然后可以将该沉积的电涂覆层焙烧或固化以在该镁表面上提供第一腐蚀阻挡层。如果需要，可以用另外的漆层或其他保护涂层补充该电涂覆层。
当该制品是包括镁部分和其他金属部分相结合的多金属部件时，可以首先对该镁部分进行选择性电涂覆(没有电流或电势)，然后将具有其其他金属部分的该制品浸没在例如传统的磷化和电涂覆浴中，同时没有氧化发生因而该浴不会被Mg2+离子污染。在沉积之后的任何时候也可以非必要地将该电涂覆预膜固化以将该预膜转变为更坚固的更耐久的以及更耐腐蚀的最终电涂覆层。此处所用的术语“镁”用于表示纯镁和包括镁作为其主要组成的镁基合金。
将在其中制品包括镁部分和铝和/或钢部分(包括镀锌钢)的实施方案中进一步描述本发明。考虑可以在汽车制品除其他金属性表面之外的一个或多个镁表面上选择性形成电涂覆预膜，然后将该部件参与目标在于处理那些其他金属性表面的常规的磷化或电涂覆程序。在该部件的镁表面上形成的该电涂覆预膜通常是由与在常规阴极式电涂覆程序过程中用于钢和铝合金表面的那些相似的酸分散的氨基环氧化物基聚合物树脂培养的。但当然也能够形成其他已知的电涂覆预膜，构成不同的聚合组合物。
该电涂覆预膜能够依照公知机理形成，其中在将分散在乳液中的电涂覆聚合物颗粒在碱性环境中失稳之后该膜均匀凝聚并粘合到镁表面上。但是在镁的情况中，与钢或铝合金表面不同，不需要使其经受电流或电势以引发该电涂覆过程。相反，镁与水的较高反应性能够用于促进该聚合物膜的中性化和沉积。
如此处相关，镁在酸性或中性水溶液中是活性的，几乎立即与水反应生成镁离子(Mg2+)、氢氧根离子(OH-)和氢气(H2)。常规的电涂覆溶液或乳液通常具有足够低的pH值以促进该反应性。因此，将汽车部件清洁的镁表面暴露于常规的电涂覆乳液自然会在该镁表面/电涂覆乳液界面附近立即产生OH-离子。这又导致局部碱度尖峰足以使在该镁表面附近存在的任何分散的电涂覆颗粒失稳，不需要从外部向该部件提供电流或电势。因此仅在该镁表面上形成电涂覆预膜。而且因为此处不施加电流或电势，因此由钢(包括镀锌钢)或铝合金制成的该部件的任意部分除了可能存在少量可以容易洗掉的拽出物(drag-out)之外都将不会受到影响且将保持未被涂覆。
可以在各种涂覆工艺中将该电涂覆预膜选择性地形成在该一个或多个镁表面上。在一种实施方案中，可以将具有清洁镁表面的汽车部件直接浸没在常规电涂覆浴中。在其浸没的同时不向该部件施加电流或电势。然后，在树脂沉积适当时间之后，可以将该部件从该浴中取出并漏干。现在作为之前描述的机理的结果，即使也浸没了由其他金属(例如钢或铝合金)制成的该部件的部分，但电涂覆预膜仅存在于该部件的镁表面上。在另一实施方案中，可以用刷子或其他等效的施加装置将常规含水电涂覆乳液上漆在汽车部件的清洁镁表面上。因此电涂覆预膜通过与之前相同的机理形成在该上漆后的镁表面上。相似的膜不形成例如在可能已经不经意地上漆过的该部件的钢或铝合金表面上。在另一实施方案中，可以用任何已知的喷涂装置将常规电涂覆乳液喷涂在汽车部件的清洁镁表面上。此处的结果与其他实施方案中相同。
在其镁表面上形成有电涂覆预膜的汽车部件现在可以依照常规实践磷化和电涂覆以处理该部件的其他金属性表面(即其钢和铝合金表面)。在磷化或其他转化涂覆工艺过程中，之前形成在该部件的镁表面上的该电涂覆预膜临时保护这些表面不被氧化并同时其他金属性表面在磷化浴中磷化。然后，当随后将该汽车部件浸没在电涂覆浴中时，存在于其镁表面上的已有的电涂覆预膜将被修补、变厚和增强，而其他新磷化的金属性表面正被涂覆上其最初的电涂覆预膜。然后，通过将刚刚已经沉积的所有电涂覆预膜固化，能够在整个汽车部件上获得最终的稳定的电涂覆层。如果在处理该部件的钢和铝合金表面之前将覆盖该部件的镁表面的电涂覆预膜进行固化，则能够预期得到相似的行为，虽然较不剧烈。
现在可以根据需要用一个或多个保护性和装饰性的漆层涂覆该部件。
电涂覆预膜的沉积也可以实施在某些在其上已经形成了多孔转化涂层或阳极化涂层的镁工件上。此处，转化或阳极化涂层是由镁和浴溶液的一种或多种组分之间的化学或电化学反应生成的在镁或镁合金表面上形成的较薄的层。转化涂层(例如磷酸镁涂层)可以包括含镁的盐、氢氧化物和/或氧化物。阳极化涂层(例如商品AnomagTM涂层)可以包括含镁的盐(例如磷酸镁)、氢氧化物和/或氧化物。该涂层典型地是多孔的，由于在该孔中的镁由于与残余的转化浴物料的反应造成的水解，该孔可以包含碱化合物。可以在没有沉积电流的情况下将电浴涂层沉积在这种涂层的孔中以及其表面上。该电涂覆预膜可以如上所述固化，并将另外的涂层施加在该电涂覆组合物的顶部上。该实践可以在各个镁合金工件上或在包括具有多孔转化涂层的镁部分和由其他金属形成的部分的组装件上进行。
从说明书中下面的示例性实施方案的更详细的描述中，本发明的其它目的和优点将显而易见。
附图说明
图1是汽车部件(更特别地是包括镁构件与其他金属构件(例如由钢和/或铝合金制成的那些)的汽车车体结构)的一般侧视图。
图2是用于在上漆图1的汽车部件之前处理该汽车部件以提高镁表面和该其他金属表面的耐腐蚀性的方法的示意图。
图3是图2中所示方法中显示的第一步骤的更详细的示意图。
优选实施方案的描述
本发明的实施方案包括在不应用在导电工件表面上沉积电涂覆组合物中正常情况下所用的电流或电势的情况下在镁表面上形成阴极式电涂覆聚合物组合物的涂层。该方法可以用于基本上纯镁的表面或镁基合金的表面或在镁或镁合金工件上的多孔含镁转化涂层表面上施加电涂覆预涂层。这种含镁转化涂层可以包括多孔阳极化的镁涂层，其包括氧化镁涂层或其他包括镁的盐、氢氧化物和/或氧化物的转化涂层。该涂层通常将是多孔且有裂缝的。该电涂覆溶液能够渗透该裂缝和孔以与镁表面反应并密封该裂缝或孔。通常，该涂层的镁含量来自在该化学反应过程中暴露于该转化涂覆浴或在该电化学反应过程中暴露于该阳极化浴的镁基底。
该过程可以用没有另外的金属存在的这种镁工件实施，也可以实施在包括镁部分和铝和/或钢或其他铁合金的另一部分的工件组装件上。在本发明的一种示例性实施方案中，该涂覆过程用于汽车车辆上漆流水线中的多金属车体元件上。
汽车上漆流水线最初设计用于制备和覆盖全部由钢和/或铝合金制成的汽车部件。这些上漆流水线典型包括(在其开始附近)一个或多个用于保护该钢和/或铝合金表面不被腐蚀的工序。在一种常用设备中，首先通过将汽车部件浸渍在酸性磷化浴中为该汽车部件提供磷酸盐转化涂层。该磷酸盐转化层提供耐腐蚀性和对漆的粘合基底。
然后，通常通过阴极式电涂覆工艺(在汽车工业中有时也称作电泳沉积或ELPO)在该磷酸盐转化涂层之上以及在孔内为该经磷化的汽车部件提供电涂覆预膜。该过程通常包括将该汽车部件作为阴极式浸没在电涂覆浴中并对其施加适当的电流或电势，使得分散在该浴中的聚合物电涂覆颗粒作为基本上均匀的聚合物膜沉积在该部件上。现在可以将该电涂覆预膜固化成稳定的最终电涂层，然后在该上漆流水线下游将该汽车部件上漆。
但是在汽车部件中引入镁构件使得这些已经设立的汽车上漆流水线变得复杂。首先，如上所述，镁在酸性或中性水溶液中是高度活性的，几乎立即与水反应生成镁离子(Mg2+)、氢氧根离子(OH-)和氢气(H2)。对于常规的磷化工序，该活性能使磷酸盐转化涂层的形成变得相当困难，因为当暴露于该酸性磷化浴时该部件的镁表面逐渐腐蚀。而且，因为这些浴的pH值足够低以有利于镁与水的反应，因此能够造成Mg2+对常规磷化、电涂覆性浴的不受欢迎的污染。
另外，镁的反应性质能够不利地影响可以由较低活性的钢或铝合金制成的汽车部件的其他构件。例如，在磷化或电涂覆浴中存在的镁离子能够降低在这些金属性表面上形成的特殊涂层的质量。作为另一实例，该汽车部件的镁构件和与其紧密结合的钢和铝合金构件之间可能发生电化腐蚀(galvanic corrosion)。
为了解决这些和其他相关问题，在将汽车部件经过汽车上漆流水线的常规磷化和电涂覆工序之前，可以在该汽车部件的镁表面上形成电涂覆预膜。这允许在不必对已经使用中的操作上漆流水线进行彻底返工或增补的情况下就能使该部件的镁表面和钢/铝合金表面两者受到保护不被腐蚀。当然，如果该汽车部件仅包含镁而不包含其他金属，那么可以绕过该磷化程序而将该部件连续通过该上漆流水线的剩余部分。
为了帮助解释该技术，图1显示了汽车车体结构10作为多金属汽车部件的实施方案，其包括镁构件以及钢和/或铝合金构件。此处，该车体结构10包括主要由镀锌钢和铝合金的组合形成的框架12。该车体结构10还包括车门组装件14，其构成在一侧铰接到该框架12上的薄的且之前形成的镁合金面板。可以用于车门组装件14的适合的镁合金例子是镁合金AZ31，其具有以重量计的以下标称组成：约3％铝、约1％Zn、约0.2％锰，其余为镁。然而，应当认识到该图表示包含通过多种方式连接的很多不同的相互作用构件的相当复杂结构的简化实例。同样有很多比该车门部件14更大和更小的、能够方便地全部或部分由镁构成的其他构件，即使此处并没有特别显示或描述它们。从而那些构件的镁表面将与本实施方案的车门部件14的镁表面的行为相似。
可以通过将该车体结构10的至少那些构件与常规含水电涂覆乳液相接触而仅在该车门部件14的镁表面上形成该电涂覆预膜，如图2中的步骤数值50所示。这种预膜能够在不需要为该车门部件14提供电流或电势的情况下形成。这是因为该镁表面本身，通过其与该电涂覆乳液的水的腐蚀反应，能够自然地在其局部产生必须的碱性环境，使得已经分散的电涂覆颗粒从该电涂覆乳液中沉淀出来。这些新失稳且不溶的含电涂覆聚合物的颗粒然后开始聚集并以均匀和一致的方式附着在该车门部件14的镁表面上。在该镁表面包括多孔的转化或阳极化涂层的情况中，该电涂层沉积在该涂层的孔中和该转化涂层的表面上。然而，对于该车体结构10的钢和铝合金构件而言情况并非如此，因为大多数情况下它们需要足够大的电流或明显的负电势来促进氧化还原反应以在其附近实现充分碱性的环境。因此，在步骤50中，电涂覆预膜不会聚集并附着到该车体结构的钢和铝合金表面上。
可用于步骤50中的常规电涂覆乳液对于技术人员通常是已知的且在市场上可获得的。例如，可以使用包括树脂给料包和颜料给料包的混合物的阴极式电涂覆乳液。该树脂给料包可以包括用弱有机酸(Ra-H，例如乙酸)中和并然后在水中乳化的阴极式电涂料或电底漆。此处所用的阴极式电涂料(cathodic electrocoat)典型地由与封端的异氰酸酯交联剂相混合的氨基环氧树脂(R-NH2)组成。这样该树脂给料包乳液稳定以包含一定量的水溶性聚合物电涂覆颗粒(R-NH3 +)，如下面的反应所示：
RNH2+Ra-H→RNH3 ++Ra -
市场上可得到的可用于形成该树脂给料包的阴极式电涂料的实例是具有二氧化钛颗粒的环氧树脂，其可获自DuPont。另一方面，该颜料给料包可以包括分散在各种研磨介质中的颜料的掺混物。这些颜料经设计并选择性地用于为该电涂覆预膜最终提供外观、颜色和物理性质。
为了形成该阴极式电涂覆乳液，通常将该树脂给料包和该颜料给料包在组装件装置设备中混合，并对立于(opposite)恒定生产率进行补充以得到具有如下化学常量的乳液：大致是约15～25％非挥发物，约10～25％颜料(基于非挥发物)，约0～1％溶剂，剩余为水。在该组成构成时，该乳液典型地具有约5.8～约6.2的pH值、约1300～约2000微西门子/cm的导电率和约15～约35酸毫当量。
可以以几种方式将该车门组装件的镁表面暴露于阴极式电涂覆乳液。在一种实施方案中，最好如图3中所示，在车门部件14上具有清洁镁表面的该汽车车体结构10可以浸没在该阴极式电涂覆乳液的浴中，而不对其提供电流或电势。如前所述并如图3中所图示，该车门组装件14的镁表面依照以下反应与该电涂覆乳液中的水快速反应：
Mg+2H2O→2OH-+Mg2++H2
在该车门组装件14的镁表面处生成的氢氧根离子(OH-)将该镁表面紧旁边的乳液的pH值提高到约10.5。该碱度的尖峰足以使附近的任意分散的电涂覆聚合物颗粒依照下面的反应失稳：
RNH3 ++OH-→RNH2+H2O
结果，这些失稳的且不溶于水的RNH2电涂覆聚合物颗粒现在从该乳液中沉淀出来并均匀沉积在该车门组装件14的镁表面上以形成保护性的电涂覆预膜。另外，当镁与水反应时生成的氢气(H2)副产物能够有一些帮助，因为逃逸的气体能够搅动该乳液并有利于另外的RNH3 +电涂覆聚合物颗粒朝向该车门组装件14的流动用于沉积。
该汽车车体结构14可以浸没在阴极式电涂覆浴中约2秒钟～约1分钟，以形成能够在随后的上漆流水线程序过程中保护该镁表面的电涂覆预膜。这种浸没时间通常导致形成约1毫米～约5毫米的电涂覆预膜。然后可以将该汽车车体结构10冲洗并漏干以除去任何过量的拽出物，然后将其送到下一上漆流水线程序。如果需要，也能够在此时将其经过固化操作(例如焙烧或UV光暴露)以将该电涂覆预膜聚合成最终稳定的电涂层。
在另一实施方案中，可以例如用上漆刷或其他等效工具通过物理施加将该汽车车体结构10暴露于常规电涂覆乳液。或者在另一实施方案中，可以通过用手动或自动喷涂设备的直接喷涂将该汽车车体结构10暴露于该常规电涂覆乳液。然而，在这两种实施方案中，该电涂覆预膜通过与之前描述相同的化学机理仅仅形成在该车门组装件14的镁表面上。
在步骤50之后，可以将具有仅形成在该车门组装件的镁表面上的电涂覆预膜或最终的电涂覆膜的该汽车车体结构10进一步前进通过该上漆流水线。因为该车体结构10包括钢和铝构件，因此该上漆流水线的剩余部分可能包括磷化程序60和电涂覆程序70，其各自特别目的是处理这些合金表面。在图2中所示的这两种程序都是技术人员共知的，因为其涉及处理钢和铝合金并因此无需更详细描述。
在该磷化步骤60过程中，可以将该汽车车体结构10浸没在磷化浴中或用相同的溶液喷涂以在该结构10的钢和铝合金表面上形成磷酸盐转化涂层。磷化浴是本领域公知的，且绝大部分是包含尤其金属磷酸盐的磷酸基溶液。所得到的通常由晶体磷酸盐形成的转化涂层提高了该钢和铝合金表面的耐腐蚀性并提高了随后施加的漆涂层的粘附能力。该涂层也是多孔的且在一定程度上是绝缘的，因此如果需要允许电化学施加随后的涂层。
但与该钢和铝合金表面不同，在该车门组装件14的镁表面上不形成磷酸盐转化涂层。这是因为之前沉积的电涂覆预膜作为阻挡层并屏蔽下面的镁表面不受该磷化浴的影响。然而，由于该浴的酸性性质，这种保护性的电涂覆预膜在该磷化阶段60过程中也确实受到了一些损伤。然而，在步骤50中沉积在该镁表面上的该电涂覆预膜在正常的磷化工序过程中通常基本上保持完好。因此该车门组装件14的镁表面从该磷化步骤60中出现，在该工序过程中没有受到任何明显的腐蚀性侵蚀。
然后，在汽车工业中通常的实践是阴极式电涂覆该汽车车体结构10的经磷化的钢和铝合金表面，如图2中的电涂覆步骤70中所示。该车体结构10可以阴极式浸没在阴极式电涂覆浴中或用相似的乳液对其喷涂以在该车体结构10的钢和铝合金表面上形成电涂覆预膜。该电涂覆预膜与在该车门组装件14的镁表面上形成的相似。事实上，在此处如果需要也能够使用与步骤50中所用的相同的电涂覆乳液。该步骤的唯一差别是需要在该车体结构10和辅助阳极之间提供电流或电势，因为没有自然的驱动力来驱使分散的电涂覆颗粒的沉淀和沉积。
在步骤70中的电流或电势的施加使水分子离解成在该车体结构10(用作阴极)的钢和铝合金的表面附近的氢氧根离子(OH-)和该辅助阳极附近的氢离子(H+)。这又导致在该车体结构10附近pH值的提高和在阳极(一个或多个)处pH值的降低。这种在车体结构10附近pH值的提高使得存在的任意电涂覆聚合物颗粒失稳，使得其从该乳液中沉淀出来并开始均匀地聚集并附着在该车体结构10的经磷化的钢和铝合金表面上。而且此时之前在该车门组装件14的镁表面上形成的该电涂覆预膜在于磷化步骤60过程中受到轻微损害之后得以修复、增厚和增强。应当注意到在该电涂覆步骤70过程中能够通过几种工艺变量(例如浸没时间、浴温度、施加电流或电势的大小和用于制备该电涂覆乳液的特定物质)控制在该钢和铝合金表面上以及一定程度在该镁表面上形成的该电涂覆预膜的厚度。本领域技术人员将知道并了解如何去做。
一旦该电涂覆步骤70完成，此处所述的该汽车车体结构10现在包括主要由钢和铝合金构件构成的框架12和至少部分由镁构件构成的车门组装件14。这些金属构件各自的表面都已经经过处理以提高其耐腐蚀性。这样，共同覆盖所有这些表面的该电涂覆预膜现在可以固化(如果它们还没有固化的话)，使得其聚合成最终稳定的电涂层。此处可用的已知的固化方法包括焙烧或UV光暴露。现在随着该汽车车体结构10向前通过该上漆流水线的剩余部分，该汽车车体结构10可以准备接受另外的表面涂覆。这些另外的涂层包括表面底漆、底涂层和透明涂层。通过已知的实践(例如喷涂)将其施加到该汽车部件上。
在将镁金属或镁合金表面浸没在电涂覆聚合物组合物的含水浴中时，如所述水与该镁表面反应以提供用于沉积预聚物涂层的碱性环境。在将具有多孔含镁的转化或阳极化涂层的镁基工件浸没在该电涂覆聚合物的浴中时，发现该电涂覆悬浮液失稳，电涂覆材料沉积在该涂层的孔中。该电涂覆材料进入该孔中并在孔表面上沉积预电涂覆材料的膜。该沉积继续在该孔的外表面上到该转化涂层的外层。可以通过残余的转化涂覆材料与进入该转化层的孔或柱中的电涂覆材料的反应促进该沉积。或者，该电涂覆材料可以与该孔表面的镁内容反应。
转化涂层通常作为自限层(self-limiting layers)形成在镁工件的表面上，通常数微米厚，典型地厚度小于10μm。该涂层是用孔、裂缝和/或柱表征的。主要通过与镁表面的化学反应生效的镁转化涂层材料的实例包括铬酸盐材料、磷酸盐/高锰酸盐材料、锡酸盐材料和氟锆酸盐材料处理。也可以通过在镁金属和阳极化浴之间当阳极电流通过该金属/溶液界面时的化学和电化学反应的组合而在镁表面上形成阳极化涂层。由Magnesium Technologies Ltd.开发并以商标Anomag销售的商品阳极化工艺的实例要求含磷酸盐的浴组合物。这种阳极化涂层也呈现适用于预沉积电涂覆材料的多孔性。
上述对本发明的实施方案的描述的性质仅是示例性的，因此其变型并不被认为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.用于保护制品不被腐蚀的方法，该制品包括钢表面部分和铝表面部分中的至少一种以及镁表面部分，该方法包括：
提供第一含水电涂覆乳液，在其中水能够与该镁表面反应以在该镁表面和该电涂覆乳液的界面处生成氢氧根离子，该乳液具有分散在其中的阴极式电涂覆组合物，所述阴极式电涂覆组合物在碱性含水环境中失稳；和
将该制品的至少该镁表面暴露于该第一含水电涂覆乳液，不对该汽车部件施加电流或电势，以仅在该镁表面上沉积电涂覆预膜，以及其中该电涂覆预膜为该镁表面提供临时保护使其不与中性或酸性含水介质中的水发生化学反应；
将该汽车部件的至少该钢和/或铝表面暴露于转化涂覆溶液以在该钢和/或铝表面部分上沉积转化涂层；和
将至少该钢和/或铝表面部分暴露于第二含水电涂覆乳液并对该汽车部件施加电流或电势，使得其用作阴极，以及其中该电流或电势的施加在该铝和/或钢表面部分上沉积电涂覆预膜。
2.权利要求1的方法，其中该制品是汽车车体结构。
3.权利要求1的方法，其中该制品的该镁表面部分是汽车车体面板。
4.权利要求1的方法，其中该制品的镁表面部分包括含镁转化涂层。
5.权利要求1的方法，其中提供第一含水电涂覆乳液包括提供具有在其中分散的阴极式电涂料的电涂覆乳液，所述阴极式电涂料包括氨基环氧树脂，其用弱有机酸中和并乳化在水中。
6.权利要求1的方法，其中提供第一含水电涂覆乳液包括提供具有在其中分散的阴极式电涂料的电涂覆乳液，所述阴极式电涂料在具有约10.5或更大的pH值的碱性环境中失稳。
7.权利要求1的方法，其中提供第一含水电涂覆乳液包括提供包括约5.8～约6.2的pH值、约1300～约2000微西门子/cm的导电率和约15～约35酸毫当量的电涂覆乳液。
8.权利要求1的方法，其中将至少该钢和/或铝表面部分暴露于第二含水电涂覆乳液包括将所述表面暴露于与该第一电涂覆乳液相同组成的电涂覆乳液。
9.权利要求1的方法，其中将该汽车部件的至少该镁表面暴露于该第一电涂覆乳液包括将该汽车部件浸没在该第一电涂覆乳液的浴中。
10.权利要求1的方法，其中将该制品的至少该镁表面暴露于该第一电涂覆乳液包括用上漆工具用该第一电涂覆乳液对至少该镁表面部分上漆。
11.权利要求1的方法，其中将该制品的至少该镁表面暴露于该第一电涂覆乳液包括用该第一电涂覆乳液喷涂至少该镁表面。
12.保护制品的镁表面的方法，该方法包括：
提供具有在中性或酸性范围内的pH值且包括分散在其中的一定量的阴极式电涂料的电涂覆浴；
在不对该制品施加电流或电势的情况下，将该制品的该镁表面浸没在含水电涂覆浴中，使得该镁表面反应以局部提高该镁表面附近的该浴的pH值；和
其中，该pH值的提高造成在该镁表面附近的该分散的阴极式电涂料失稳并聚集在该镁表面上以在该镁表面上形成基本上均匀的保护性的电涂覆预膜。
13.权利要求12的方法，其中该制品的该镁表面部分包括含镁的转化涂层。
14.权利要求12的方法，其中该制品的该镁表面部分包括含镁的阳极化涂层。
15.权利要求12的方法，其中提供电涂覆浴包括提供包括约5.8～约6.2的pH值、约1300～约2000微西门子/cm的导电率和约15～约35酸毫当量的电涂覆乳液的电涂覆浴。
16.权利要求12的方法，其中提供电涂覆浴包括提供具有在其中分散的、包括用弱有机酸中和并乳化在水中的氨基环氧树脂的阴极式电涂料的含水电涂覆乳液的浴。
17.权利要求12的方法，其中提供电涂覆浴包括提供具有在其中分散的、当该浴的pH值提高到约10.5或更高时开始失稳的阴极式电涂料的含水电涂覆乳液的浴。
CN2009801147509A 2008-04-25 2009-04-22 在镁合金上的自沉积涂层 Active CN102016133B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4776608P 2008-04-25 2008-04-25
US61/047766 2008-04-25
US61/047,766 2008-04-25
PCT/US2009/041328 WO2009132055A2 (en) 2008-04-25 2009-04-22 Self-deposited coatings on magnesium alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102016133A true CN102016133A (zh) 2011-04-13
CN102016133B CN102016133B (zh) 2013-04-24

Family

ID=41215282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801147509A Active CN102016133B (zh) 2008-04-25 2009-04-22 在镁合金上的自沉积涂层

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8192801B2 (zh)
CN (1) CN102016133B (zh)
DE (1) DE112009001005B4 (zh)
WO (1) WO2009132055A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104334928B (zh) * 2012-05-08 2017-05-24 翰昂汽车零部件有限公司 压缩机带轮组件与制造该带轮组件的方法
CN110997978A (zh) * 2017-08-09 2020-04-10 住友电气工业株式会社 金属连接构件和金属连接构件的化学转化处理方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090278396A1 (en) * 2008-05-12 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Corrosion isolation of magnesium components
US20110183156A1 (en) * 2010-01-27 2011-07-28 Gm Global Technology Operations, Inc. Sacrificial anodic coatings for magnesium alloys
US8703234B2 (en) 2011-07-27 2014-04-22 GM Global Technology Operations LLC Cold sprayed and heat treated coating for magnesium
US8871077B2 (en) 2011-10-14 2014-10-28 GM Global Technology Operations LLC Corrosion-resistant plating system
CN107304324B (zh) * 2016-04-21 2020-10-16 泰科电子(上海)有限公司 电泳涂料及其制备方法、电泳涂布方法和选择性电镀方法
DE102018007546A1 (de) * 2018-09-25 2020-03-26 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils
CN114222617A (zh) * 2019-07-16 2022-03-22 巴斯夫涂料有限公司 清洁电涂布浴的方法和用于其的装置
CN112620055A (zh) * 2020-12-08 2021-04-09 成都英诺思科技有限公司 一种耐盐酸可溶桥塞及其制备方法和应用
GB202106428D0 (en) * 2021-05-05 2021-06-16 Mclaren Automotive Ltd Aluminium and magnesium coated part assembly
CN113684519A (zh) * 2021-08-23 2021-11-23 泰兴市华盛银洋新材料科技有限公司 一种真空溅镀结合电泳涂装技术加工微弧氧化工件的工艺

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7506412A (nl) * 1975-05-30 1976-12-02 Akzo Nv Werkwijze voor het stroomloos bekleden van metaal- oppervlakken.
CA2100168C (en) * 1991-02-26 2004-09-14 Duane E. Bartak Two-step chemical/electrochemical process for coating magnesium alloys
EP0760871B1 (de) 1994-05-27 1998-05-06 Herberts Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur beschichtung phosphatierter metallsubstrate
US6020069A (en) * 1998-06-18 2000-02-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cathodic electrocoating composition containing an epoxy resin chain extended with a primary amine
US20060099332A1 (en) 2004-11-10 2006-05-11 Mats Eriksson Process for producing a repair coating on a coated metallic surface
US7374686B2 (en) * 2006-04-11 2008-05-20 Basf Corporation Electrocoat manufacturing process

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104334928B (zh) * 2012-05-08 2017-05-24 翰昂汽车零部件有限公司 压缩机带轮组件与制造该带轮组件的方法
CN110997978A (zh) * 2017-08-09 2020-04-10 住友电气工业株式会社 金属连接构件和金属连接构件的化学转化处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009132055A3 (en) 2010-01-21
US20090269501A1 (en) 2009-10-29
US8192801B2 (en) 2012-06-05
CN102016133B (zh) 2013-04-24
DE112009001005B4 (de) 2017-06-14
DE112009001005T5 (de) 2011-02-24
WO2009132055A2 (en) 2009-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102016133B (zh) 在镁合金上的自沉积涂层
US8187439B2 (en) Electrocoating process for mixed-metal automotive bodies-in-white
US7241371B2 (en) Additive-assisted, cerium-based, corrosion-resistant e-coating
CN102730080B (zh) 关闭组件及其制造方法
Song A dipping E-coating for Mg alloys
KR102181792B1 (ko) 리튬을 함유하는 지르코늄 전처리 조성물, 관련된 금속 기판 처리 방법 및 관련된 코팅된 금속 기판
JP3987633B2 (ja) 金属の保護皮膜形成用処理剤と形成方法
US10801123B2 (en) Method of sealing an anodized metal article
US8545967B2 (en) Multi coated metal substrate and method for the production thereof
US5707505A (en) Method for the electrophoretic dip coating of chromatizable metal surfaces
JPH05117869A (ja) 複合皮膜形成用金属表面処理剤
KR20140069268A (ko) 금속 기재용 산 세척제 및 금속 기재의 관련된 세척 및 코팅 방법
KR101302379B1 (ko) 고내식성 아연 복합 코팅 도금 처리 방법
US8187440B2 (en) Methods of coating magnesium-based substrates
CN106010088A (zh) 锌钢护栏及其制作方法
CN109750341B (zh) 涂覆至少一个表面包含铝合金的白车身结构的方法
WO2001076811A1 (en) Method of masking coatings and resultant object
EP4187000A1 (en) Component processing
Roberto et al. Metal Finishing by Autodeposition of Organic Coatings
GB2613173A (en) Component processing
CA2118856A1 (en) Enhanced corrosion resistant one-step coatings and treated metallic substrates
JPS607715B2 (ja) 電着塗装方法
Jordan et al. Automotive Body Corrosion
US20040238363A1 (en) Device and method for coating bicycle components
Gehmecker Automotive Corrosion Protection Practices in Europe

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant