CN105492208B

CN105492208B - 车身和用于涂装车身的方法

Info

Publication number: CN105492208B
Application number: CN201480047818.7A
Authority: CN
Inventors: H-T.范; R.B.蒂洛夫
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2034-07-03
Also published as: WO2015030934A1; US20150064482A1; CN105492208A; DE112014003935T5

Abstract

一种用于涂装车身的方法。该方法包括：(a)提供金属基体；(b)在金属基体上涂布基础涂层；(c)在基础涂层上涂布面漆；(d)在面漆上涂布清漆；以及(e)同时加热金属基体、基础涂层、面漆和清漆，以便固化基础涂层、面漆和清漆。基础涂层是固有地UV稳定的，并且构造为保护金属基体不受腐蚀，并且将金属基体结合至面漆和清漆。车身包括金属基体、结合至金属基体的基础涂层、布置在基础涂层上的面漆，以及布置在面漆上的清漆。

Description

车身和用于涂装车身的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月27日提交的美国临时申请No.61/870,278的权益，该美国临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种车身和用于涂装车身的方法。

背景技术

除其他功能外，车身可以被涂装以提供美观的外观。涂布到车身的涂层不仅可以为车辆提供所期望的美学外观，还可以保护车身免受天气因素(例如，雨)的损害。

发明内容

汽车车身可以包括金属基体，并且通常涂布有五个层或涂层，即：(a)磷酸盐涂层；(b)电沉积涂层(即，e-涂层)；(c)底漆(primer)；(d)面漆(basecoat)；和(e)清漆(clearcoat)。磷酸盐涂层增强涂料层(例如，e-涂层、底漆、面漆和清漆)与金属基体(例如，钢或铝)之间的附着力。如本文所使用的，术语“电沉积涂层”和“e-涂层”指的是使用任何合适的电沉积操作或工艺(即，抗腐蚀电镀浴)形成的涂层。e-涂层提供腐蚀保护。如本文所使用的，术语“底漆”指的是能够保护金属基体和其它涂层(例如，磷酸盐涂层、e-涂层、面漆和清漆)免受来自太阳的紫外(UV)辐射的损害的涂层。因此，底漆提供对UV辐射的抗性。在本发明中，术语“面漆”指的是包括颜料并且可以为车身赋予颜色(例如，红色)的聚合物涂层。因此，面漆提供颜色。如本文中所使用的，术语“清漆”指的是可以为车身提供光泽和保护的聚合物涂层。因此，清漆改善车身的外观，并且可以提供针对刮擦和环境因素的保护。然而，有益的是，为了使制造成本最小化，而使车身上的涂层的数量最小化。具体地，有益的是，开发一种采用单个涂层的涂装车身的方法，所述单个涂层可提供附着力的增强、腐蚀保护和UV辐射抗性，并且借此取代磷酸盐涂层、e-涂层以及可能的底漆。

本发明涉及一种用于涂装车身的方法。该方法包括以下步骤：(a)提供金属基体；(b)在金属基体上涂布基础涂层(foundation coat)；(c)在基础涂层上涂布可选的底漆涂层；(d)在基础涂层或可选的底漆涂层上涂布面漆；(e)在面漆上涂布清漆；以及(f)同时加热所述金属基体、基础涂层、可选的底漆涂层、面漆和清漆，以便固化基础涂层、面漆和清漆。还可以是必要的是，在涂布面漆和清漆之前，先使用固化烘箱固化基础涂层和底漆涂层。一旦固化，基础涂层构造为保护车身免于腐蚀，并且将金属基体结合至面漆和清漆。

本发明还涉及车身。在一个实施例中，所述车身包括金属基体、结合至金属基体的基础涂层、布置在基础涂层上的面漆，以及布置在面漆上的清漆。基础涂层布置在金属基体与面漆之间。面漆布置在清漆与基础涂层之间。基础涂层构造为保护车身免受紫外辐射和腐蚀的损害，并且将金属基体结合至面漆和清漆。

在另一实施例中，用于涂装金属基体的方法包括以下步骤：(a)将金属基体浸入容纳了包括基础涂层的溶液的液槽中，以便在金属基体上涂布基础涂层；(b)在基础涂层上涂布面漆；(c)在面漆上涂布清漆；以及(d)同时加热金属基体、基础涂层、面漆和清漆，以便固化基础涂层、面漆和清漆。基础涂层被构造为UV稳定的并且保护金属基体免于腐蚀，并且将金属基体结合至后续涂料层。如果材料或涂层在受到紫外辐射照射时不崩裂或瓦解，则材料或涂层可以是固有地UV稳定的。在这一方法中，金属基体不经历电沉积工艺，并且如果需要达到诸如光滑漆面的特定质量要求，可以在基础涂层上涂布底漆涂层。

在下文对如所附权利要求中限定的、用于实施本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述中，并结合附图，本发明的上述特征和优势、以及其他特征和优势是显而易见的。

附图说明

图1是包括车身的车辆的示意性侧视图；

图2是图1所示的车身的示意图，其中，所述车身包括根据本发明的一个实施例的金属基体和涂层；

图3是根据本发明的一个实施例用于涂装车身的方法的流程图；

图4是根据本发明的另一实施例用于涂装车身的方法的流程图；以及

图5是包括根据本发明的另一实施例的金属基体和涂层的车身的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，其中同样的附图标记表示遍及几个视图的相应部分。图1示意性地示出了诸如小汽车或卡车的车辆10。在图示实施例中，车辆10包括车身12和可操作地联接至车身12的车轮13。轮胎15可操作地联接至每个车轮13。虽然图1示出了小汽车，但是可以设想，车辆10也可以是摩托车或另一种车辆。

图2在截面图中示意性地示出了车身12的一部分。车身12包括全部或部分地由金属材料(例如，钢或铝)制成的基体或基底材料14。因此基体14被称为金属基体。可选地，基体14可以被称为工件。除金属基体14外，车身12包括通过使用浸涂工艺直接涂布在金属基体14上的基础涂层16。如本文所使用的，术语“基础涂层”是指一种聚合物涂层，该涂层是固有地UV稳定的，并且能够保护车身12不受腐蚀，并且有助于金属基体14结合至其他涂层。术语“固有地UV稳定”是指，形成基础涂层16的材料在受紫外辐射照射时通过自身而无需任何UV稳定添加剂就能实现不发生崩裂或瓦解。作为非限制性示例，基础涂层16可被评级为UV-8。在风化仪(Weather-O Meter)内测试的过程中，在断裂伸长率降低至初始值的50％之前，评级为UV-8的材料或涂层经受了8000小时的紫外光照射。UV评级(例如，UV-X)表示直到所选机械性能(例如，断裂伸长率或拉伸强度)达到初始值(即，机械性能在材料遭受UV光之前的值)的50％时1000小时紫外光照射的倍数。作为非限制性示例，基础涂层16的UV评级可为UV-5至UV-10。作为非限制性示例，基础涂层16可以保护车身12不受腐蚀，使得腐蚀速率(以每年渗透的密耳(mpy)表示)为0.9至10mpy。例如，腐蚀速率(以mpy表示)可以是3mpy。

基础涂层16化学地结合至金属基体14。术语“化学结合”是指化学共价键或离子键将基础涂层16与金属基体14联接。因此，基础涂层16构造为建立与金属基体14的强附着力结合。作为非限制性示例，基础涂层16与金属基体14之间的化学键的键能可以为600至800千焦每摩尔(kJ/mol)。作为非限制性示例，基础涂层16与金属基体14之间的化学键的键能可以是700kJ/mol。可以预期的是，基础涂层16可以是COVAL MOLECULAR COATINGS所出售的涂料中的一种，例如以商品名COVAL METAL COAT^TM出售的涂料。该涂料必须通过浸涂工艺涂布，以便为金属基体14(车身)的内部和外部表面提供100％的覆盖。

车身12进一步包括直接涂布在基础涂层16上的面漆18。在本发明中，术语“面漆”指的是包括至少一种颜料的聚合物涂层。因此，面漆18可对车身12赋予一种颜色(例如，红色)。面漆18的颜色主要根据所使用的颜料决定。基础涂层16布置在金属基体14与面漆18之间。面漆18可以全部或部分地由丙烯酸酯、乙烯基类、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、醇酸树脂、聚环氧树脂、聚硅氧烷、树脂以及它们的组合制成。

另外，车身12包括直接地涂布在面漆18上的清漆20。如本文中所使用的，术语“清漆”是指可以为车身12提供光泽和保护的聚合物涂层。因此，清漆20用于对车身12提供光泽和保护。面漆18被布置在清漆20与基础涂层16之间。作为非限制性示例，所述清漆20可包括诸如丙烯酸基材料的聚合物。例如，清漆20可以基于以下材料配制：羟基丙烯酸、聚酯氨基甲酸酯丙烯酸、聚酯、环氧树脂、封闭异氰酸酯系统或它们的组合。

图3包括示出了涂装车身12的方法100的流程图。具体地，在这一方法100中，车身12的金属基体14被涂装不同的涂层。方法100开始于步骤102，并且包括至少三次涂装和一次烘烤。如本文所使用的，术语“烘烤”是指在烘箱中加热至少一种聚合物涂层以固化该聚合物涂层的工艺。步骤102提供金属基体14，该金属基体可以是空白车身(BIW)。如本文所使用的，术语“车辆BIW”指焊接在一起的且未经涂装的车身钣金部件，包括摇摆金属件(例如门、发动机罩和行李箱盖)，但不包括运动部分(例如，车轮和轮胎)、电机、底盘子组件或装饰件(例如，玻璃、座椅、内饰、电子器件等)。金属基体14(例如，车辆BIW)可以使用输送器供给。此时，车辆BIW的所有密封剂和粘合剂完全固化或胶粘。方法100然后继续至步骤104。

步骤104清洁金属基体14(例如，车辆BIW)。在步骤102中，例如，车辆BIW可以经受多阶段的清洁过程，以便从整个车辆BIW去除污物。可在车辆BIW上喷洒水和清洁剂以对其进行清洁。在清洁金属基体14后，方法100继续至步骤106。

步骤106直接在金属基体14(例如，车辆BIW)上涂布基础涂层16。为了实现这一点，金属基体14(例如，车辆BIW)可浸入容纳包括基础涂层16的溶液的液槽中。可设想，车辆BIW可以浸入容纳基础涂层16的液槽中，以便将基础涂层16涂布至车辆BIW的所有内部和外部表面。这种基础涂层16提供腐蚀保护、UV抗性，并且增强涂层(即，面漆18和清漆20)与金属基体14之间的附着力。在这一阶段，基础涂层16不固化。在将基础涂层16涂布至金属基体14之后，方法100进行至步骤108。

步骤108在基础涂层16上直接涂布面漆18。面漆18可以在基础涂层16固化之前涂布在基础涂层16上。为了实现这一点，金属基体14(例如，车辆BIW)被移入面漆喷漆室内。当处于面漆喷漆室中时，面漆18被喷涂在已经在金属基体14上的基础涂层16之上。在这一阶段，面漆18不固化。因此，面漆18在基础涂层16固化之前涂布在基础涂层16上。然而，步骤108可以进一步包括在将面漆18涂布在基础涂层16上之后加热面漆18，例如，使用加热闪光烘箱(heated flash oven)。方法100然后继续至步骤110。

步骤110在面漆18上直接涂布清漆20。清漆20可以在面漆18固化之前被涂布在面漆18上。在步骤110中，金属基体14(例如，车辆BIW)可以前进至清漆喷漆室。当处于清漆喷漆室中时，清漆20被喷涂在已经布置在基础涂层16和金属基体14上的面漆18之上。在这一阶段，清漆20不固化。在将清漆20涂布到面漆18上之后，方法100进行至步骤112。

步骤112同时加热金属基体14(例如，车辆BIW)、基础涂层16、面漆18和清漆20，以便固化所有的涂层(即，基础涂层16、面漆18和清漆20)。典型的加热温度可以是280华氏度(持续30分钟)。基础涂层16、面漆18和清漆20可以统称为漆层或涂层。可设想，整个车身12(即，金属基体14、基础涂层16、面漆18和清漆20)可以在烘箱中被烘烤，以便固化所有的涂层。例如，车辆BIW可以被放置在烘箱中，以便在一次烘烤中固化基础涂层16、面漆18和清漆20。如上文所述，术语“烘烤”是指在烘箱中加热聚合物涂层以固化该聚合物涂层的工艺。然后从烘箱中取出车身12，并且方法100然后继续至步骤114。

步骤114检查车身12以识别缺陷。例如，在步骤114中，车身12经受质量检查。如果车身12通过质量检查，则车身12在步骤116中被送到总装区域。在总装区域(见步骤116)，车身12被联接至车辆10的其它部件。相反，如果车身12例如因为识别出一定的缺陷而未通过质量检查，则方法100进行到步骤118。在步骤118中，所识别的缺陷被修复。如图4所示，通过将车身12重新发回步骤108中的面漆喷漆室而在生产线中(in-line)进行这些修复。可选地，所述维修可以在步骤114中的质量检查之后在生产线以外(offline)进行，并且在修复缺陷后将车身12送至总装区域。在该方法100中，金属基体14不经历用于形成ELPO涂层或层的电沉积(ELPO)操作或工艺(即，抗腐蚀电镀浴)，所述ELPO涂层可以由环氧基材料制成。换言之，金属基体14(或车身12的任何其他部分)不经受ELPO操作。所述ELPO涂层可被称为电沉积涂层、电泳沉积(EPD)涂层或e-涂层。因此，车身12不包括电沉积涂层。如本文中所使用的，“电沉积涂层”指使用任何合适的电沉积操作(即，抗腐蚀电镀浴)形成的涂层。

图4是示出了根据本发明的另一实施例的涂装车身212(图5)的方法200的流程图，并且图5示出了使用方法200制造的车身212的示意图。除了包括两个额外步骤(即，步骤202和204)，方法200与上文描述的方法100一致。为了简洁起见，下文仅详细描述步骤202和204。

在步骤106将基础涂层16涂布到金属基体14(例如，车辆BIW)之后，步骤202在基础涂层16上直接涂布底漆涂层214(图5)。如本文所使用的，术语“底漆涂层”指能够保护金属基体14和其他涂层(即基础涂层16、面漆18和清漆20)免受UV辐射危害的涂层。在步骤202中，金属基体14(例如，车辆BIW)被放置在底漆喷漆室中。当处于底漆喷漆室中时，底漆涂层214直接被喷涂到已经布置在金属基体14上的基础涂层16之上。方法200然后前进至步骤204。

步骤204加热金属基体14(例如，车辆BIW)和底漆涂层214，以便固化底漆涂层214(图5)。为了实现这一点，金属基体14(例如，车辆BIW)和底漆涂层214可以被放置在烘箱中，以便烘烤底漆涂层214。在底漆涂层214固化后，方法200进行至步骤108，该步骤直接在底漆涂层214上涂布面漆18。在方法200中，如果在步骤118中进行生产线中修复，则方法200返回至步骤202。

图5示意性地示出了根据本发明的另一实施例的车身212的一部分。车身212可使用上述方法200制造，并且与图2中所示的车身12基本一致。但是，除了上文参考图2所描述的金属基体14和涂层(即，基础涂层16、面漆18和清漆20)之外，车身212还包括底漆涂层214。底漆涂层214被直接布置在基础涂层16上。特别地，底漆涂层214被布置在基础涂层16与面漆18之间。为了遮住车身的金属基体上的表面缺陷，并因此提升漆面的最终光滑度，会需要底漆涂层214。对于某些高档车辆，为了实现更高水平的漆面外观质量，会需要该涂层。

详细描述和附图或示图对于本发明是支持性和描述性的，但本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已详细描述了用于实施要求保护的发明的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实施如所附权利要求所限定的本发明的各种替代设计和实施例。

Claims

1.一种用于涂装车身的方法，该方法包括：

提供金属基体；

在所述金属基体上涂布基础涂层；

在所述基础涂层上涂布面漆；

在所述面漆上涂布清漆；以及

同时加热所述金属基体、所述基础涂层、所述面漆和所述清漆，以便固化所述基础涂层、所述面漆和所述清漆；

其中，所述基础涂层是固有地紫外(UV)稳定的，所述基础涂层的紫外(UV)评级为UV-5至UV-10，并且构造为保护所述金属基体不受腐蚀，并且将所述金属基体结合至所述面漆和所述清漆，

其中，所述金属基体不经历电沉积(ELPO)操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述面漆在所述基础涂层固化之前涂布在所述基础涂层上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在加热所述金属基体、所述基础涂层、所述面漆和所述清漆之后，所述基础涂层化学地结合至所述金属基体。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，涂布所述基础涂层包括将所述金属基体浸入容纳溶液的液槽中，所述溶液包括所述基础涂层。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述清漆在所述面漆固化之前涂布在所述面漆上。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，涂布所述面漆包括，在所述基础涂层已经被涂布在所述金属基体上之后，将所述面漆喷涂在所述基础涂层上。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，涂布所述清漆包括，在所述面漆已经被涂布在所述基础涂层上之后，将所述清漆喷涂在所述面漆上。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述金属基体包括，在涂布所述基础涂层、所述面漆和所述清漆之后，将所述车身放置在烘箱中，然后使用所述烘箱加热所述车身。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在加热所述金属基体、所述基础涂层、所述面漆和所述清漆之后检查所述车身。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在涂布所述面漆之前在所述基础涂层上涂布底漆涂层。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在涂布所述面漆之前加热所述金属基体和所述底漆涂层，以便固化所述底漆涂层。

12.一种车身，包括：

金属基体；

结合至所述金属基体的基础涂层；

布置在所述基础涂层上的面漆，其中，所述基础涂层布置在所述金属基体与面漆之间；

布置在所述面漆上的清漆，其中，所述面漆布置在所述清漆与基础涂层之间；并且

其中，所述车身不包括电沉积涂层。

13.根据权利要求12所述的车身，进一步包括布置在所述基础涂层上的底漆涂层。

14.根据权利要求13所述的车身，其中，所述底漆涂层布置在所述基础涂层与面漆之间。

15.根据权利要求12所述的车身，其中，所述面漆包括颜料。

16.根据权利要求12所述的车身，其中，所述清漆包括丙烯酸基材料。

17.一种用于涂装金属基体的方法，所述方法包括：

将所述金属基体浸入容纳溶液的液槽中，所述溶液包括基础涂层，以便在所述金属基体上涂布所述基础涂层；

在所述基础涂层上涂布面漆；

在所述面漆上涂布清漆；

其中，所述基础涂层是固有地紫外(UV)稳定的，所述基础涂层的紫外(UV)评级为UV-5至UV-10，并且构造为保护所述金属基体不受腐蚀，并且将所述金属基体结合至所述面漆和所述清漆；并且

其中，所述金属基体不经受电沉积过程。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在涂布所述基础涂层之后并且在涂布所述面漆之前涂布底漆涂层。