CN103861786A

CN103861786A - 涂布镀铬零件的方法

Info

Publication number: CN103861786A
Application number: CN201310692052.5A
Authority: CN
Inventors: M.E.卡罗尔; B.蒂斯; R.S.罗宗
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: DE102013113899A1; KR20140078542A; CN103861786B; US20140170419A1

Abstract

本发明为涂布镀铬零件的方法，一个变体可包括方法，其包括：提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面；在所述活化表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层，且其中所述涂层是底漆、透明涂层、有色透明涂层或不透明漆中的至少一种。

Description

涂布镀铬零件的方法

技术领域

本公开大致涉及的领域包括使涂层附着到镀铬零件上的方法。

背景

使涂层附着到镀铬零件上是成问题的。

本发明的示例性变体的概述

一个变体可提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面；在所述活化表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层，且其中所述涂层是底漆、透明涂层、有色透明涂层或不透明漆中的至少一种。

另一变体可包括一种方法，其包括：提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面；使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层上的基团从而提供偶联表面；在所述偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层。

本发明还涉及以下方面：

1. 方法，其包括：

提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；

使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面；

使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层的基团从而提供偶联表面；

在所述偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层。

2. 如方面1中所述的方法，其中使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层上的基团从而提供偶联表面包括，使所述活化表面与包含硅烷偶联剂的组合物接触以提供键合到所述含铬层的包含R-Si-O的基团，其中R是氢、无机基团或有机基团；且其中在偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层包括将涂层施加到具有键合到其上的包含R-Si-O的基团的含铬层。

3. 如方面1中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含等离子体。

4. 如方面3中所述的方法，其中所述等离子体是敞开空气等离子体。

5. 如方面1中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含火焰。

6. 如方面1中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含电晕放电。

7. 如方面3中所述的方法，进一步包括在使所述含铬层暴露于含电离氧的气体后，在进行在偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层的操作之前延迟0-96小时。

8. 如方面1中所述的方法，其中提供其上具有含铬层的基底——所述铬具有暴露表面——包括将含铬层镀到基底上，并进一步包括在将含铬层镀到基底上后，在进行使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面的操作之前延迟至少一个月。

9. 如方面1中所述的方法，其中提供其上具有含铬层的基底——所述铬具有暴露表面——包括将含铬层镀到基底上，并进一步包括在将含铬层镀到基底上后，在进行使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面的操作之前延迟至少九个月。

10. 如方面2中所述的方法，其中所述硅烷偶联剂包含氨基丙基三乙氧基硅烷（C₉H₂₃NO₃Si）或3-巯基丙基三甲氧基硅烷（C₉H₁₆O₃SSi）中的至少一种。

11. 如方面1中所述的方法，其中所述涂层是底漆。

12. 如方面1中所述的方法，其中所述涂层是透明涂层、有色透明涂层、不透明漆或底漆。

13. 如方面1中所述的方法，其中使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层上的基团从而提供偶联表面包括使所述活化表面与其中具有偶联剂的底漆接触。

14. 如方面2中所述的方法，其中所述包含硅烷偶联剂的组合物是底漆。

15. 如方面14中所述的方法，进一步包括在进行在所述偶联表面上施加涂层的操作之前将第二底漆施加到所述偶联表面。

16. 如方面15中所述的方法，其中第二底漆包含异氰酸酯和硅烷加合物、多元醇或聚酯或聚乙烯的至少一种和脂族或芳族多异氰酸酯的至少一种。

17. 如方面16中所述的方法，其中所述涂层是包含丙烯酸或氨基甲酸酯或聚酯底涂层漆中的至少一种的层。

18. 方法，其包括：

提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；

在所述活化表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层，且其中所述涂层是底漆、透明涂层、有色透明涂层或不透明漆中的至少一种。

19. 方法，其包括在未经活化的含铬层上施加至少第一底漆和第二底漆，和此后在第一底漆和第二底漆上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层。

20. 产品，其包含含铬层并具有偶联表面、在所述偶联表面上的底漆和在所述底漆上的涂层以使所述涂层附着到所述含铬层。

由下面提供的详述容易看出本发明的其它示例性变体。应该理解的是，在公开本发明的任选变体的同时，详述和具体实例仅意在举例说明并且无意限制本发明的范围。

附图简述

由详述和附图更充分理解本发明的变体的所选实例，其中：

图1A图解根据本发明的至少一个变体产生其上具有含铬层的基底的方法。

图1B图解根据本发明的至少一个变体产生其上具有含铬层的基底的方法，所述含铬层通过使铬暴露于含电离氧的气体而活化。

图1C图解根据本发明的至少一个变体包括使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层的基团从而提供偶联表面的方法中的步骤。

图1D图解根据本发明的至少一个变体包括在所述偶联表面上施加底漆的方法。

图1E图解根据本发明的至少一个变体包括在所述偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层的方法。

图2图解根据本发明的至少一个变体包括在所述偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层之前将第二底漆施加到第一底漆的方法。

图3图解根据本发明的至少一个变体包括使含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面，从而提供活化表面和在所述活化表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层的方法。

图4图解在底漆上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层之前在未经活化的含铬层上施加至少第一底漆和第二底漆的方法。

本发明的示例性变体的详述

实施方案的下列描述仅是示例性的并且无论如何无意限制本发明、其应用或用途。

已经发现，可以使其上具有含铬层，如镀铬层的基底暴露于含电离氧的气体以活化含铬层的暴露表面并提供活化表面。此后，可以在该活化表面上施加涂层以使该涂层附着到含铬层。含铬层的暴露表面的活化增强涂层，如透明涂层、有色透明涂层、含颜料的不透明漆和/或底漆的粘附性质。如果在含铬层的活化表面施加偶联剂，进一步增强该涂层与含铬层的粘附。

还发现，通过凭借使铬暴露于含电离氧的气体而活化含铬层的表面，该活化表面产品在必须将涂层施加到活化表面或将偶联剂施加到活化表面之前可以相当长时间储存。在许多变体中，在活化表面上施加涂层或将偶联剂施加到活化表面之前，该活化表面产品可以储存至少一个月，至少三个月，至少六个月或多于九个月。

还已经发现，通过凭借使铬暴露于含电离氧的气体以活化铬表面而活化含铬层的表面和此后将偶联剂施加到该活化表面，包括偶联表面的产品在所选变体中在该偶联表面上施加涂层之前可以储存至少3小时，至少8小时，至少24小时，至少72小时或至少96小时。

上述发现对解决与高产用途（例如但不限于，车辆的生产）相关的物流、耗时和储存问题是有意义的。

现在参照图1A，在本发明的许多变体中，可以提供基底10并可以提供含铬层12，如镀铬层。该含铬层可能具有不利于在其上附着涂层的暴露表面14和/或可能在其上包括各种不合意的成分，如油、油脂和/或污垢。

现在参照图1A-1B，在许多变体中，可通过使表面14暴露在含电离氧的气体13中来活化含铬层12的暴露表面14，以提供活化表面15。在一个变体中，可以使表面14暴露在等离子体中以提供活化表面。在许多变体中，利用含电离氧的气体13活化表面14的另一优点在于这种方法还从该表面除去不合意的成分，如油、油脂和/或污垢。在一个变体中，等离子体可以是敞开空气等离子体（open air plasma）。敞开空气等离子体法利用空气并且不需要存储工艺气体就能制造足以活化含铬层12的表面14的等离子体。敞开空气等离子体法的变体可包括在电弧存在下使空气流经待活化的表面。在许多变体中，可以使喷射空气流流经待活化的表面。在另一变体中，可通过火焰活化含铬层12的表面14。在另一变体中，可通过电晕放电活化含铬层12的表面14。

现在参照图1C，在许多变体中，可以将偶联剂16施加到活化表面15以提供偶联表面。在一个变体中，可以在活化表面15上施加和沉积第一底漆，其中第一底漆包括偶联剂。

在一些变体中，该偶联剂可包括硅烷偶联剂。在一个变体中，该偶联剂可包括氨基丙基三乙氧基硅烷（C₉H₂₃NO₃Si）。在一些变体中，该偶联剂可包括3-巯基丙基三甲氧基硅烷（C₉H₁₆O₃SSi）。硅烷偶联剂的其它变体可包括硅烷化合物，包括具有两个或更多个可水解官能团的那些。该官能团的变体可包括乙烯基、甲基丙烯酰氧基、环氧基、氨基、硫醇、多硫化物、脲基或异氰酸根基（isocyanato）中的至少一种。许多变体可包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-乙氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、双-(3-[三乙氧基甲硅烷基]-丙基)-四硫烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷或3-缩水甘油氧基丙基-三乙氧基硅烷中的至少一种。也可以使用硅烷化合物的各种组合。在一个变体中，该硅烷化合物可以以溶液的大约0.05重量%至大约10重量%的量在溶液中。在一个变体中，偶联层的厚度可以小于2 μ厚。

现在参照图1D，在许多变体中，可以在偶联表面16上施加底涂层或透明涂层18。在一个变体中，该透明涂层可以为25 – 50 μ厚。

现在参照图1E，在许多变体中，可以在偶联表面16上施加涂层20并干燥以使涂层20附着到含铬层12。在许多变体中，涂层20可包括透明涂层、有色透明涂层、含颜料的不透明漆或底漆中的至少一种。在一个变体中，可以将涂层20施加到偶联表面并干燥至25 – 50 μ的厚度。在一个变体中，涂层20可以是丙烯酸、氨基甲酸酯或聚酯底涂层或透明涂层漆层中的至少一种。

现在参照图2，在许多变体中，在偶联表面16上施加涂层20之前，可以在偶联层上施加或沉积底漆18。在一个变体中，该底漆具有5至25 μ的厚度。在一个变体中，该底漆可包括脂族和/或芳族多异氰酸酯和异氰酸酯/硅烷加合物，和溶剂，例如但不限于，MEK、乙酸丁酯或二甲苯中的至少一种。第二底漆还可包括多元醇、聚酯或聚乙烯中的至少一种。

现在参照图3，在许多变体中，可以在含铬层12的活化表面15上直接施加涂层20。在一个变体中，在活化表面15上施加涂层20之前，可以将偶联剂16施加到活化表面15上。

现在参照图4，在许多变体中，一种方法可包括在底漆上施加涂层以使所述涂层附着到含铬层上之前在未经活化的含铬层上施加至少第一底漆和第二底漆。

实验结果

对样品施以下列三个试验：(1) 初始粘附试验；(2) 耐湿试验；和(3) 热冲击试验。初始粘附试验涉及用交叉线描画其上已镀铬并在镀铬上具有涂层的基底，将胶带施加至交叉线上的涂层，拉掉胶带，然后检查查看是否有任何涂层随胶带剥落。如果涂层完全没有随胶带剥落，该样品被认为通过初始粘附试验。耐湿试验涉及将样品在控制在38℃和100%相对湿度的潮湿箱中放置240小时，然后用交叉线描画样品，将胶带施加至样品的交叉线部分，从样品上拉掉胶带并检查查看是否有任何涂层随胶带剥落。如果涂层完全没有随胶带剥落，该样品被认为通过耐湿试验。热冲击试验涉及将样品冷冻至-30℃，然后对样品施以100℃的蒸汽射流。这一试验模拟在极冷气候中驾驶车辆进入洗车装置的最差状况。热冲击试验充当高度加速的寿命试验并预测在暴露在elements和洗车中的零件寿命内的粘附性能。如果样品没有在热冲击试验中受损，该样品被认为通过热冲击试验。

对具有有机涂层但没有等离子体处理或偶联剂的镀铬塑料板施以这三个试验，但仅通过初始粘附试验。等离子体处理的具有有机涂层的镀铬塑料板仅在粘附测试中表现出改进，其通过初始粘附试验和耐湿试验。包括等离子体处理并添加硅烷偶联剂的样品通过所有三个试验，包括热冲击试验。样品中所用的塑料包括ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）和ABS + PC（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯共混物）。

变体的下列描述仅例示被认为在本发明的范围内的组分、元素、操作、产品和方法，并且无论如何无意通过具体公开或没有明确阐述的内容限制该范围。如本文所述的组分、元素、操作、产品和方法可以不像本文中明确描述的那样组合和重排并仍被认为在本发明的范围内。

变体1可包括方法，其包括：提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面；使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层的基团从而提供偶联表面；在所述偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层。

变体2可包括如变体1中所述的方法，其中使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层上的基团从而提供偶联表面包括，使所述活化表面与包含硅烷偶联剂的组合物接触以提供键合到所述含铬层的包含R-Si-O的基团，其中R是氢、无机基团或有机基团；且其中在偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层包括将涂层施加到具有键合到其上的包含R-Si-O的基团的含铬层。

变体3可包括如变体1-2任一项中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含等离子体。

变体4可包括如变体3中所述的方法，其中所述等离子体是敞开空气等离子体。

变体5可包括如变体1-4任一项中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含火焰。

变体6可包括如变体1-5任一项中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含电晕放电。

变体7可包括如变体1-6任一项中所述的方法，进一步包括在使所述含铬层暴露于含电离氧的气体后，在进行在偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层的操作之前延迟0至96小时（或它们之间的任何时间）。

变体8可包括如变体1-7任一项中所述的方法，其中提供其上具有含铬层的基底——所述铬具有暴露表面——包括将含铬层镀到基底上，并进一步包括在将含铬层镀到基底上后，在进行使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化(inactivated)表面的操作之前延迟至少一个月。

变体9可包括如变体1-8任一项中所述的方法，其中提供其上具有含铬层的基底——所述铬具有暴露表面——包括将含铬层镀到基底上，并进一步包括在将含铬层镀到基底上后，在进行使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面的操作之前延迟至少九个月。

变体10可包括如变体1-9任一项中所述的方法，其中所述硅烷偶联剂包含氨基丙基三乙氧基硅烷（C₉H₂₃NO₃Si）或3-巯基丙基三甲氧基硅烷（C₉H₁₆O₃SSi）中的至少一种。

变体11可包括如变体1-10任一项中所述的方法，其中所述涂层是底漆。

变体12可包括如变体1-11任一项中所述的方法，其中所述涂层是透明涂层、有色透明涂层、不透明漆或底漆。

变体13可包括如变体1-12任一项中所述的方法，其中使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层的基团从而提供偶联表面包括使所述活化表面与其中具有偶联剂的底漆接触。

变体14可包括如变体1-13任一项中所述的方法，其中所述包含硅烷偶联剂的组合物是底漆。

变体15可包括如变体1-15任一项中所述的方法，进一步包括在进行在所述偶联表面上施加涂层的操作之前将第二底漆施加到所述偶联表面。

变体16可包括如变体15中所述的方法，其中第二底漆包含异氰酸酯和硅烷加合物、多元醇或聚酯或聚乙烯的至少一种和脂族或芳族多异氰酸酯的至少一种。

变体17可包括如变体1-16中所述的方法，其中所述涂层是包含丙烯酸或氨基甲酸酯或聚酯底涂层漆中的至少一种的层。

变体18可包括方法，其包括：提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面；在所述活化表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层，且其中所述涂层是底漆、透明涂层、有色透明涂层或不透明漆中的至少一种。

变体19可包括产品，其包含含铬层并具有偶联表面、在所述偶联表面上的底漆和在所述底漆上的涂层以使所述涂层附着到所述含铬层。

变体20可包括根据变体1-19中所述的任一方法制成的产品。

本发明的实施方案的所选实例的上文的描述仅是示例性的，因此其变动或变体不应被视为背离本发明的精神和范围。

Claims

1.方法，其包括：

提供其上具有含铬层的基底，所述铬具有暴露表面；

2.如权利要求1中所述的方法，其中使所述活化表面与偶联剂接触以提供键合到所述含铬层上的基团从而提供偶联表面包括，使所述活化表面与包含硅烷偶联剂的组合物接触以提供键合到所述含铬层的包含R-Si-O的基团，其中R是氢、无机基团或有机基团；且其中在偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层包括将涂层施加到具有键合到其上的包含R-Si-O的基团的含铬层。

3.如权利要求1中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含等离子体。

4.如权利要求3中所述的方法，其中所述等离子体是敞开空气等离子体。

5.如权利要求1中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含火焰。

6.如权利要求1中所述的方法，其中所述含电离氧的气体包含电晕放电。

7.如权利要求3中所述的方法，进一步包括在使所述含铬层暴露于含电离氧的气体后，在进行在偶联表面上施加涂层以使所述涂层附着到所述含铬层的操作之前延迟0-96小时。

8.如权利要求1中所述的方法，其中提供其上具有含铬层的基底——所述铬具有暴露表面——包括将含铬层镀到基底上，并进一步包括在将含铬层镀到基底上后，在进行使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面的操作之前延迟至少一个月。

9.如权利要求1中所述的方法，其中提供其上具有含铬层的基底——所述铬具有暴露表面——包括将含铬层镀到基底上，并进一步包括在将含铬层镀到基底上后，在进行使所述含铬层暴露于含电离氧的气体以活化所述铬的所述暴露表面从而提供活化表面的操作之前延迟至少九个月。

10.如权利要求2中所述的方法，其中所述硅烷偶联剂包含氨基丙基三乙氧基硅烷（C₉H₂₃NO₃Si）或3-巯基丙基三甲氧基硅烷（C₉H₁₆O₃SSi）中的至少一种。