CN106189821B - 涂覆制品及其制备方法 - Google Patents

涂覆制品及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106189821B
CN106189821B CN201610353466.9A CN201610353466A CN106189821B CN 106189821 B CN106189821 B CN 106189821B CN 201610353466 A CN201610353466 A CN 201610353466A CN 106189821 B CN106189821 B CN 106189821B
Authority
CN
China
Prior art keywords
precursor
subcoat
metal base
coating
capsule
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.)
Active
Application number
CN201610353466.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106189821A (zh
Inventor
H-T·方
J·F·阿瑞内斯
A·H·普拉扎托雷斯
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 CN106189821A publication Critical patent/CN106189821A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106189821B publication Critical patent/CN106189821B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • 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
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • 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
    • 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
    • B05D7/24—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 for applying particular liquids or other fluent materials
    • 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
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • 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
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • 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
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1212—Zeolites, glasses
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/122—Inorganic polymers, e.g. silanes, polysilazanes, polysiloxanes
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1229—Composition of the substrate
    • C23C18/1241—Metallic substrates
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1254—Sol or sol-gel processing
    • 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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1262—Process of deposition of the inorganic material involving particles, e.g. carbon nanotubes [CNT], flakes
    • C23C18/127—Preformed particles
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • 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
    • B05D2350/00—Pretreatment of the substrate
    • B05D2350/60—Adding a layer before coating
    • B05D2350/63—Adding a layer before coating ceramic layer
    • 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
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/53—Base coat plus clear coat type

Abstract

在本发明的一种实例性涂覆方法中提供了一种金属基材。将基础涂层前体施涂在所述金属基材上。所述基础涂层前体包括基质和存在于所述基质中的多个胶囊。每个胶囊包括壳体和由壳体包围的修复剂。施涂底涂层前体并施涂透明涂层前体。i)在每次相应施涂之后或者ii)同时加热所述金属基材、基础涂层前体、底涂层前体、以及透明涂层前体，以便固化基础涂层前体、底涂层前体以及透明涂层前体并且分别形成基础涂层、底涂层以及透明涂层。所述基础涂层是紫外线(UV)稳定的并将所述金属基材结合到所述底涂层和所述透明涂层上。

Description

涂覆制品及其制备方法
技术领域
本公开涉及涂覆制品、一种涂覆方法，和一种用于增强金属基材耐腐蚀性的方法。
背景技术
金属制品/物体(其一个实例包括车体)可因几个原因进行涂覆。例如，可施涂(一个或多个)涂层以便为金属制品提供美观的外观。又如，可施涂(一个或多个)涂层以便为金属制品提供保护性涂层。此保护性涂层可以保护金属制品不受恶劣天气因素(例如雨、雪、冰等)的影响，和/或免于因水分、接触盐、氧化等等引起的降解。
发明内容
本文公开的一些实例涉及一种涂覆方法。在涂覆方法的一个实例中，提供了一种金属基材。基础涂层前体被施涂在该金属基材上。基础涂层前体包括基质和多个存在于基质中的胶囊。每个胶囊包括壳体和由壳体包围的修复剂。施涂底涂层前体，以及透明涂层前体。i)在每次相应的施涂后或ii)同时加热该金属基材、基础涂层前体、底涂层前体和透明涂层前体，以固化该基础涂层前体、底涂层前体和透明涂层前体，并分别形成基础涂层、底涂层和透明涂层。基础涂层在紫外线(UV)下保持稳定，并将金属基材结合到底涂层和透明涂层上。
附图说明
通过参考下面的具体实施方式和附图，本公开实例的特征将变得显而易见，其中类似的附图标记对应于类似的、但也许不尽相同的组件。为简便起见，具有先前描述功能的附图标记或特征可能也可能不结合其出现的其它附图进行描述。
图1是包括车体的一车辆的示意性侧视图；
图2A至2C是图1所示车体一部分的示意性剖视图，其中，所述车体包括根据本公开一个实例的金属基材和涂层，其中图2A示出了金属基材上的涂层断裂前的一部分，图2B示出了涂层断裂，以及其中一个涂层中的修复剂的释放，而图2C示出了所述其中一个涂层的自修复部分；
图3是图1所示车体一部分的示意性剖视图，其中，车体包括根据本公开另一实例的金属基材和涂层；以及
图4是本文所公开方法的实例的流程图。
具体实施方式
金属基材可用作许多物体的基部，包括板材、工具、设备、汽车车体等等。金属基材可以由钢、铝或镁形成。为了美观、保护等目的可能需要涂覆金属基材。
如上所述，机动车车体可以包括该金属基材。这些金属基材可以涂覆有五层或五个涂层，即：(a)磷酸盐涂层；(b)电沉积涂层(即，e涂层)；(c)底漆；(d)底涂层；和(e)透明涂层。磷酸盐涂层促进油漆层(例如e涂层、底漆、底涂层和透明涂层)与金属基材(例如钢或铝)之间的粘合。e涂层提供防腐蚀保护。如本文所用，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)创建的涂层。如本文所用，术语“底漆”是指能够保护金属基材和其它涂层(例如磷酸盐涂层、e涂层、底涂层和透明涂层)免受来自太阳或其他来源的紫外线(UV)辐射影响的涂层。因此，底漆为车体提供了UV辐射抗性。如本文所用，术语“底涂层”是指聚合物涂层，包括为车体赋予一种颜色(例如红色)的彩色颜料。还如本文所用，术语“透明涂层”是指可以为车体提供光泽和/或保护的一种聚合物涂层。这样，透明涂层可增强车体的外观，并且可以提供针对刮痕、环境因素等的保护。
在本文公开方法的实例中，单一涂层(本文中称为基础涂层)代替磷酸盐涂层、e涂层，以及在一些情况下，代替底漆。本文公开的基础涂层包括芯-壳胶囊，其有一个作为芯体的修复剂。当基础涂层被损坏(例如，由外力，如石头碎屑等)时，胶囊的壳体破裂。破裂的壳体释放修复剂。当暴露于空气或其它修复剂时，修复剂可被活化。被活化的修复剂(一种或多种)聚合、固化或以其它方式重新密封损坏的基础涂层。基础涂层的自复合性能提供了增强的耐腐蚀性，部分是由于重新密封的基础涂层今底层金属基材不暴露于潜在的腐蚀性元素。除了增强耐腐蚀性，本文公开的基础涂层还提高粘附性和提供紫外线辐射抗性。
这里提供的实例涉及作为涂覆制品的车体。在这些实例中，金属基材涂覆有多个涂层以形成车体。此外，应当理解的是，本发明的方法的实例可能适合于任何受益于腐蚀保护的部件和/或子系统(例如，刹车系统、悬挂部件、发动机部件等)。进一步，应当理解的是，这里公开的方法和制品不限于车体、部件和/或子系统，而是该方法可被用于涂覆，且该制品可以是任何希望被提供腐蚀保护的金属物体。
现参考图1，示意性地示出了车辆10的实例。车辆10包括车体12和可操作地耦接至车体12的车轮13。轮胎15可操作地耦接至每个车轮13。尽管图1示出了车辆，应当理解的是，车辆10可以替代地为卡车、摩托车、或另一种具有车体12的车辆。
在图2A的横截面图中示出了车辆12的部分的实例。在这个实例中，车体12包括金属基材14、与金属基材14直接接触的基础涂层16、与基础涂层16直接接触的底涂层18、和与底涂层18直接接触的透明涂层20。在图3的横截面图中示出了车体12’的部分另一实例。在这个实例中，车体12’包括金属基材14、与金属基材14直接接触的基础涂层16、与基础涂层16直接接触的底漆22、与底漆22直接接触的底涂层18、和与底涂层18直接接触的透明涂层20。在图2A和图3中，部件14、16、18、20、22中的每个部件都未损坏。部件14、16、18、20、22中的每个部件参考图4将会进一步描述，其示出了本文公开的方法的实例。应当理解的是，在对图4进行讨论时也会参考图2A和图3。
现参考图4，示出了用于加强金属基材14的耐腐蚀性的方法100的实例，且示出了用于涂覆车体12、12’的方法200的实例。如图所示，方法100包括多个与方法200相同的步骤，且因此，方法100、200将会在一起讨论。
通常地，方法100包括形成基础涂层前体(附图标记102)、将基础涂层前体施涂至金属基材14上(附图标记104)，施涂底涂层前体(附图标记106)、施涂透明涂层前体(附图标记108)、且i)在每次相应的施涂(附图标记105、107、109)之后或ii)同时(附图标记110)加热金属基材14、基础涂层前体、底涂层前体、和透明涂层前体，以便固化基础涂层前体、底涂层前体、和透明涂层前体，且分别地形成基础涂层16、底涂层18、和透明涂层20。
通常地，方法200包括提供金属基材14(附图标记103)、将基础涂层前体施涂至金属基材14上(附图标记104)，施涂底涂层前体(附图标记106)、施涂透明涂层前体(附图标记108)、且i)在每次相应的施涂(附图标记105、107、109)之后或ii)同时(附图标记110)加热金属基材14、基础涂层前体、底涂层前体、和透明涂层前体，以便固化基础涂层前体、底涂层前体、和透明涂层前体，且分别地形成基础涂层16、底涂层18、和透明涂层20。如在附图标记102处所示，方法200还可以以基础涂层前体的形成而开始。
应当被理解的是，在本文公开的方法100、200的其它实例中，基础涂层前体、底涂层前体和透明涂层前体的用于分别地形成基础涂层16、底涂层18和透明涂层20的固化可以由除了加热外其它方法来完成。在一实例中，基础涂层前体、底涂层前体和透明涂层前体可被配制成通过在室温(从约20℃到25℃)下空气干燥来固化而非采用加热(例如，倘若可接受更长的固化时间)。
现将描述基础涂层前体的形成。基础涂层前体是基础涂层16的前体。在本文公开的实例中，基础涂层16可以是溶胶-凝胶涂层、或由溶胶-凝胶工艺形成的涂层。在溶胶-凝胶工艺中，悬浮在液体溶液(例如，溶胶)中的纳米颗粒被调用来互连/聚集且在液体介质(例如，凝胶)的体积中形成连续的、多孔的纳米结构颗粒网络。干燥凝胶时逐出了液体并使纳米结构的颗粒网络发生交联和固化，因而形成了基础涂层16。
在本文公开的实例中，基础涂层前体包括基质和多个掺入到基质中的胶囊。基础涂层前体的基质可以是溶胶的形式(例如，悬浮在液体溶液中的纳米颗粒)。
基础涂层前体的溶胶基质包括悬浮于液体中的纳米颗粒。溶胶基质的实例包括悬浮于液体(例如，水、乙醇、乙酸丁酯等)中的二氧化钛纳米颗粒。溶胶基质的另一实例包括悬浮于液体(例如，水、乙醇、乙酸丁酯等)中的二氧化硅纳米颗粒。在该实例中，二氧化硅纳米颗粒的成分可以通过实验式SiO2或聚合物化学式(SiO4)n来表示(其中，每个硅原子通过单键附接至四个氧原子，其又与其它硅原子相连)。应当理解的是，并不是每个二氧化硅纳米颗粒的每个硅原子都可以形成四个硅氧烷桥(-Si-O-Si-)，而且替代地包括它的羟基(-OH)或烷氧基(-OR)基团的一个或多个。这些基团是末端基团，其覆盖着二氧化硅纳米颗粒的表面，且能够使得二氧化硅纳米颗粒相互连接以形成溶胶。
溶胶基质可由纳米颗粒源材料、反应物和液体形成，液体并不参与纳米颗粒源材料与反应物之间的反应。还可包括催化剂，其加速发生的用于形成溶胶的化学反应。
纳米颗粒源材料可以是二氧化硅纳米颗粒源材料，例如硅醇盐(例如，四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷)或硅酸钠(例如，Na2SiO3或偏硅酸钠、聚硅酸钠或(Na2SiO3)n、原硅酸钠或Na4SiO4等类似物)。纳米颗粒源材料可以是二氧化钛纳米颗粒源材料。
当纳米颗粒源材料为硅醇盐时，液体可以是溶剂或溶剂混合物(例如，乙醇、乙酸丁酯、或它们的组合)，以及反应物可以是水或乙醇。合适的催化剂的实例包括氢氧化铵或氟化铵。在该实例中，发生一些反应以形成二氧化硅纳米颗粒和溶胶。反应的其中一种是水解反应，其中硅醇盐与水发生反应以形成硅醇基团(Si-OH)。这些硅醇基团然后可以彼此相互或与另一醇盐基团(Si-OR)反应以形成硅氧烷桥(Si-O-Si)，其将两个分子结合到一较大的分子中。如上所述，每个硅原子可形成高达四个硅氧烷桥。这使得初始的小分子连接在一起以形成较大的分子(例如，二氧化硅纳米颗粒)，其包括，例如成千上万个硅-氧桥。
当纳米颗粒前体是硅酸钠时，液体可以是水，其反应物可以是酸(例如，盐酸或硫酸)。在该实例中，当添加酸后，将会发生水解反应且将会形成硅醇基团。硅酸盐分子与其它硅酸盐分子形成硅氧烷键且连接在一起，以形成液体中的二氧化硅纳米颗粒，得到溶胶基质的另一实例。
在某些点上，溶胶基质中的纳米颗粒到达临界点，在这里它们停止尺寸上的生长，且替代地与其它纳米颗粒发生凝聚。这可能取决于若干因素，包括溶胶基质内的PH值和其它物质的浓度。位于纳米颗粒的表面上的末端羟基和烷氧基基团允许纳米颗粒彼此相互连接。当纳米颗粒加入到一起并形成跨越液体溶液的连续网络时，已经形成了溶胶。
在本文公开的实例中，基础涂层前体的基质为溶胶。根据溶胶反应溶液的化学性质，凝胶化会随着溶胶的形成而自然地发生。作为实例，基材可以浸入在其中具有纳米颗粒的溶胶基质(即，基础涂层前体)，当基材从溶胶基质中移除时或在它从基质中移除之后，凝胶形成。然后凝胶可以被空气固化或烘焙固化以形成基础涂层。在其它情况下，凝胶化一开始就会需要另外的催化剂、水、氧、温度变化或更多的时间。
以下给出了形成溶胶-凝胶涂层的实例。
典型的前体使用金属烷氧化物，例如乙醇溶液中的四乙氧基硅烷[Si(OC2H5)4，TEOS]。然后溶胶-凝胶涂层于四个阶段形成：
1)前体与水(例如空气中的湿气)以水解反应的形式发生反应：
a.Si(OC2H5)4+H2O→HO-Si(OC2H5)3+C2H5OH；或者
b.Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH
2)单体的缩合和聚合形成链和颗粒：
a.(OC2H5)3Si-OH+HO-Si(OC2H5)3→(OC2H5)3Si-O-Si(OC2H5)3+H2O；或者
b.(OC2H5)3Si-OC2H5+HO-Si(OC2H5)3→(OC2H5)3Si-O-Si(OC2H5)3+C2H5OH
溶胶：纳米尺寸的二氧化硅颗粒由硅醇盐的重复的水解和缩合反应合成。
3)聚合物继续交联且生长为贯穿液体介质的网络，且形成溶胶。凝胶化：二氧化硅颗粒继续生长且交联以形成链和网状结构，形成了凝胶。
4)溶液通过加热或在室温下蒸发，且在基材上形成致密陶瓷膜。
还可购买基础涂层前体的溶胶基质。作为实例，基础涂层前体的基质可以是由COVAL MOLECULAR COATINGS销售的涂层中的一种，例如以COVAL METAL COATTM商标名销售的涂层。
基础涂层前体还包括溶胶基质中前述的胶囊。可以将胶囊作为添加剂混入溶胶基质中。相对于溶胶基质的重量，胶囊可以加入的量为约1％重量百分比至约40％重量百分比。应理解，该百分比可以根据所期望的自修复水平发生改变。作为另一个实例，胶囊可以加入的量为溶胶基质总％重量百分比的约5％重量百分比至约10％重量百分比。图2A和图3示出了基础涂层16中的胶囊24。
胶囊24包括包围芯体26的壳体28。应理解，壳体28可以具有任意合适的厚度。在一个实例中，壳体28的厚度范围介于胶囊24的直径的约二十分之一到约五分之一。壳体28可以由与任何在溶胶、凝胶及最终的基础涂层16中纳米颗粒化学相容的材料形成。“化学相容”其意指壳体28能够共价结合(如，交联到)到底漆16。例如，在壳体材料X上，共价键Si-O-X可形成于壳体材料X与硅基溶胶-凝胶涂层之间。
在一个实例中，各纳米颗粒和壳体28由硅石(二氧化硅)或二氧化钛形成。当纳米颗粒在固化期间为接合/交联在一起时，胶囊24也可以通过壳体28参与交联。壳体28的其它实例包括石英晶体或硅石玻璃。
壳体28能够在(例如)车体12被刮擦时断裂(如，破碎、龟裂等)，壳体28的断裂可以释放制成芯体26的材料。图2B中示出了壳体28的断裂以及芯体26的材料的释放，且该刮痕标记为27。
胶囊24的芯体26包括修复剂。修复剂与干燥和固化后的基础涂层16相容。“相容”指的是，修复剂能够粘合至底漆16。作为一个实例，合适的修复剂可以具有与用于形成基础涂层16的基质类似的溶胶-凝胶涂层，且还可以具有空气活化或氧气活化的固化性。从壳体28释放后，这种类型的修复剂可以经由曝露于空气、活化、聚合或交联，从而再密封基础涂层16的损坏区域。图2C中示出了基础涂层16的再密封部分29。
自修复剂的实例包括硅基聚合物、聚氨酯聚合物或更高浓度的其中具有纳米颗粒的醇基溶胶-凝胶材料(“更高”是指(如)相对于(如)25％重量百分比的标准SiO2固体含量，具有40％重量百分比的SiO2浓度)(其中，纳米颗粒浓度要大于基础涂层前体的溶胶基质中纳米颗粒浓度)。
在单组分系统的一个实例中，胶囊24的芯体26中的修复剂可以包括能够进行氧致交联的不饱和多官能树脂。不饱和多官能树脂可以为醇酸树脂。在一个实例中，醇酸树脂由脂肪酸、三官能醇和酸或酸酐形成。在另一实例中，醇酸树脂包括选自环氧树脂、异氰酸酯、多元醇、硅醇、乙烯基封端硅烷、乙烯基、不饱和脂肪酸和不饱和官能团的远螯端基。单组分系统的实例可购自伊利诺伊州香槟区Autonomic Materials公司。
自修复剂的其它实例为两组分系统。图3示出了两组分系统的一个实例。在这些系统中，基础涂层前体和形成的基础涂层16在其中包括第一胶囊24和第二胶囊24、24’的共混物。这些胶囊24、24’可以具有相同类型的壳体28，但是芯体26、26’可以由两种不同修复剂形成。例如，两组分系统中的第一胶囊24可以包括作为芯体26的可固化树脂，两组分系统中的第二胶囊24’可以包括作为芯体26’的可固化树脂的固化剂。在这些胶囊24、24’的壳体28断裂且芯体26、26’彼此接触时，固化剂芯体26’使可固化树脂芯体26开始固化。
在两组分系统的一个实例中，胶囊24的芯体26中的修复剂可以包括能够进行氧致交联的不饱和多官能树脂。不饱和多官能树脂可以为醇酸树脂。在一个实例中，醇酸树脂由脂肪酸、三官能醇和酸或酸酐形成。在另一实例中，醇酸树脂包括选自环氧树脂、异氰酸酯、多元醇、硅醇、乙烯基封端硅烷、乙烯基、不饱和脂肪酸和不饱和官能团的远螯端基。胶囊24’的芯体26’可以包括催化剂或固化剂。在一个实例中，催化剂为金属络合物，所述金属络合物的金属选自钴、锰、铁、铈、钒、锆、铋、钡、铝、钙、锌、锂和钾。固化剂的一个实例为环氧固化剂。
在另一实例中，可固化树脂芯体26可以为乙烯基封端聚二甲硅氧烷树脂，固化剂芯体26’可以为任何适合的用于乙烯基封端聚二甲硅氧烷(PDMS)树脂的固化剂。这种特定的两组分系统可购自伊利诺伊州香槟区Autonomic Materials公司的AMI系列1。
在两组分系统的又一个实例中，胶囊24可以包括作为芯26的具有反应化学基(例如，羟基或胺)的树脂；并且胶囊24’可以包括作为芯体26’的能够与芯体26树脂发生反应的聚异氰酸酯树脂。当两个胶囊24、24’破裂并且两个芯26、26’混合在一起时，便发生了交联反应，并且形成新的聚氨酯保护涂层。
胶囊24、24’可以采用任何合适的分散技术嵌入并分散在基质中。在一个实例中，嵌入和分散同时发生。在一个实例中，在将胶囊24、24’直接混合入基础涂层前体的溶胶基质中之后，采用机械搅拌来完成嵌入和分散。应理解的是，搅拌速度、材料粘度和搅拌时间可以影响壳体28是否在嵌入和分散期间发生破裂。更低的搅拌速度、更低的粘度和更短的搅拌时间使得在嵌入和分散期间发生破裂的壳体的数量较低，然而，这些相同的参数还可以导致胶囊24、24’在整个基质中不是那么均匀地分散。
胶囊24、24’可以具有微尺寸或纳米尺寸。在一个实例中，胶囊24、24’在尺寸上与溶胶基质中的纳米颗粒是相似的。在另一个实例中，胶囊24、24’可以含有作为修复剂的二氧化硅纳米颗粒，并且这些胶囊24、24’可以具有微尺寸。
如图4中的附图标记103处所示，方法100、200可以包括提供金属基材14。金属基材14的实例包括钢、镁或铝。在一实例中，金属基材14可以是车辆白车身(BIW)。如本文所用，术语“车辆BIW”是指车体的在喷漆之前焊接在一起的金属板部件，包括摆动金属(例如，门、罩和行李箱盖)，但不包括可移动的部件(例如，车轮和轮胎)、电机、底盘组件或装饰件(例如，玻璃、座椅、垫衬物、电子器件等)。金属基材14(例如，车辆BIW)可以采用输送机提供。此时，车辆BIW中的所有密封剂和粘合剂进行完全固化或胶凝。
提供金属基材14还可以包括对金属基材14(例如，车辆BIW)进行清洗。例如，车辆BIW可以进行多阶段清洗过程，以便将污物从整个车辆BIW上去除。水和清洁剂可以喷洒在车辆BIW上，从而对其进行清洗。在已经对金属基材14进行清洗之后，方法100、200继续前进至附图标记104。
在图4中的附图标记104处，基础涂层前体直接施涂于金属基材14上。在一个实例中，基础涂层前体在罐或其他适合的容器中供应，并且金属基材14浸入罐中。浸涂将基础涂层前体施涂在金属基材14的暴露表面上，这些表面包括金属基材14(例如，车辆BIW)的所有内部表面和外部表面。在这一阶段，基础涂层前体不进行固化。
方法100、200的一些实例包括三个前体(包括基础涂层前体)的施涂和一次烘烤。如本文所用，术语“烘烤”是指至少一个聚合物涂层在烤炉中进行加热以固化该聚合物涂层的过程。现在将参照图104、图106、图108和图110对包括三个前体的施涂和一次烘焙的方法100、200进行描述。在这些实例中，方法100、200是从基础涂层前体的施涂(附图标记104)进行到底涂层前体的施涂(附图标记106)。
在一个实例中，底涂层前体可以包括在暴露于加热中时进行聚合和交联以形成车体12、12’的底涂层18的单体或聚合物前体。在另一个示例中，底涂层前体可以包括在暴露于加热中时进行交联以形成车体12、12’的底涂层18的聚合物。作为实例，底涂层18可以包括丙烯酸类、乙烯基类、聚氨酯类、聚碳酸酯类、聚酯类、醇酸类、聚环氧、聚硅氧烷类、树脂类及其组合。如此，底涂层前体可以包括在固化后将形成底涂层18的任何单体、聚合物前体或聚合物。底涂层前体还包括为底涂层18和车体12、12’赋予颜色(例如，红色、黑色等)的颜料。
在方法100、200的本实例中，在基础涂层前体进行固化之前，底涂层前体直接施涂于基础涂层前体上。将其上具有基础涂层前体的金属基材14(例如，车辆BIW)移入底涂层喷涂间中。在底涂层喷涂间中，将底涂层前体喷涂在已经位于金属基材14上的基础涂层前体上。在这一阶段，底涂层前体不进行固化。
在方法100、200的本实例中，在施涂透明涂层前体之前，涂覆有基础涂层前体和底涂层前体的金属基材14可以暴露于经过加热的闪干烤炉中，以便驱除底涂层中所含的溶剂。这样可以制备用于透明涂层前体施涂的底涂层。
在包括三个前体的施涂和一次烘焙的方法100、200中，方法100、200之后从底涂层前体的施涂(附图标记106)进行到透明涂层前体的施涂(附图标记108)。
透明涂层前体形成透明涂层20，其是能够向车体12、12’提供光泽和保护的聚合物涂层。透明涂层20的一个实例为丙烯酸基聚合物。透明涂层前体的实例可以包括羟基丙烯酸、聚酯氨基甲酸酯丙烯酸、聚酯、环氧、封端异氰酸酯体系或其组合。
在方法100、200的此实例中，在基础涂层前体和底涂层前体固化之前，透明涂层前体直接施涂于基础涂层前体上。在附图标记108处，其上施涂基础涂层前体和底涂层前体的金属基材14(例如，车辆BIW)可行进到透明涂层喷涂间。当在透明涂层喷涂间中时，透明涂层20被喷涂在已经设置于基础涂层前体和金属基材14上方的底涂层前体上。在此阶段处，透明涂层前体不固化。
在方法100、200的此实例中，在将透明涂层前体施涂于底涂层前体上之后，方法100、200进行到一次烘烤(附图标记110)。一次烘烤必须将金属基材14(例如，车辆BIW)、基础涂层前体、底涂层前体和透明前体同时加热以将所有前体固化以形成涂层(即，基础涂层16、底涂层18和透明涂层20)。加热可以完成使得金属基材14在烤炉中以从约220华氏度至约320华氏度的范围的温度加热，持续从约15分钟至约50分钟的范围的时间。在实例中，金属基材14在烤炉中以约280华氏度的温度加热30分钟。在此实例中，金属基材14、基础涂层前体、底涂层前体和透明涂层前体可以在烤炉中烘烤以将所有前体固化并且在一次烘烤中形成涂层。如上文所讨论，术语“烘烤”意指其中前体在烤炉中加热以固化并且形成聚合物涂层的工艺。在加热之后，形成车体12、12’并且接着从烤炉中将其移出。
方法100、200的其他实例涉及施涂三个前体中的每一个之后的烘烤。这些实例性方法100、200涉及每个附图标记105、107和109处的相应烘烤。现在将描述涉及个别烘烤步骤的方法100、200。
在这些实例中，方法100、200从基础涂层前体的施涂(附图标记104)进行到第一次烘烤(附图标记105)。在图4中的附图标记105处，在将基础涂层前体施涂于金属基材14之后，将涂覆后的基底暴露于加热(例如，在烤炉中以约250华氏度的温度加热约20分钟)。附图标记105处的烘烤将基础涂层前体固化以形成基础涂层16。
方法的此实例进行到附图标记106，其中底涂层前体被施涂于固化后的基础涂层16。除下方基础涂层16固化之外，底涂层前体可以类似于先前描述的方式施涂。
在这些实例中，方法100、200从底涂层前体的施涂(附图标记106)进行到加热后的高温烘烤(例如，附图标记107处所示的第二次烘烤)。在图4中的附图标记107处，在将底涂层前体施涂于固化后的基础涂层16之后，将涂覆后的基材暴露于加热。在此烘烤中，目标并非是将底涂层前体固化以形成底涂层18，而是将底涂层前体干燥以将底涂层前体准备好用于透明涂层前体的施涂。加热后的高温烘烤可以在烤炉中以180华氏度持续约10分钟而完成。
方法的此实例进行到附图标记108，其中透明涂层前体被施涂于干燥后的底涂层前体。除下方基础涂层16固化且下方底涂层前体干燥之外，透明涂层前体可以类似于先前描述的方式施涂。
在这些实例中，方法100、200从透明涂层前体的施涂(附图标记108)进行到第三次烘烤(附图标记109)。在图4中的附图标记109处，在将透明涂层前体施涂于干燥后的底涂层前体之后，将涂覆后的基材暴露于加热。第三次烘烤可以在烤炉中以280华氏度持续约30分钟而完成。附图标记109处的烘烤将干燥后的底涂层前体固化以形成底涂层18并且将透明涂层前体固化以形成透明涂层20。
再次返回其中基础前体被施涂于金属基材14的附图标记104，方法100、200的又一实例可以进行到附图标记112，其中底漆前体被施涂于未固化的基础涂层前体。在附图标记112处，其上具有基础涂层前体的金属基材14(例如，车辆BIW)位于底漆喷涂间中。当在底漆喷涂间中时，底漆前体被直接喷涂在已经设置于金属基材14上方的基础涂层前体上。
在底漆前体施涂之后，方法100、200接着进行到附图标记105处的烘烤。在此实例中，附图标记105处的烘烤必须将金属基材14、基础涂层前体和底漆前体加热以将基础涂层前体和底漆前体固化以分别形成基础涂层16和底漆22。为了执行烘烤，涂覆有基础涂层前体和底漆前体的金属基材14可以放置在烤炉中并且被加热到合适的固化温度。在固化之后，底漆前体形成底漆22(图3)。底漆22是能够保护金属基材14和其他涂层(即，基础涂层16、底涂层18和透明涂层20)以防UV辐射暴露的涂层。
在附图标记105处的固化之后，形成基础涂层16和底漆22，且方法100、200可以进行到附图标记106，其中底涂层前体是以类似于先前描述的方式施涂。作为一个实例，方法100、200接着可以继续进行附图标记108(透明涂层前体施涂)和110(加热以形成底涂层18和透明涂层20)。作为另一个实例，方法100、200可以继续进行附图标记107(加热以形成底涂层18)、108(透明涂层前体施涂)和109(加热以形成透明涂层20)。
在前体固化和涂层16、18、20(以及在某些情况下22)形成之后，方法100、200可进一步包括附加过程。在附图标记114处，可以检验车体12、12’以识别缺陷。例如，可以对车体12、12’进行质量检验。如果车体12、12’通过质量检验，则车体12、12’被输送到附图标记120处的整体组装区域。在整体组装区域，车体12、12’被耦合至车辆10的其他部件。相反地，如果由于例如识别出一些缺陷车体12、12’未能通过质量检验，则方法100、200可前进至附图标记116或118。
在附图标记116处，修复所识别的缺陷。这些修复可通过重新布设车体12、12’使其返回至附图标记106处的底涂层喷漆间而进行。作为另一种选择，在参考标记118处，在114处进行质量检验之后可离线进行修复，且在已经修复缺陷之后将车体12、12’输送到整体组装区域。
应该理解的是，在整个方法100、200的过程中，金属基材14没有发生电沉积(ELPO)操作或过程(即，防腐电镀槽)以创建可由环氧树脂基材料制成的ELPO涂层或层。换句话说，金属基材14(或车体12、12’的任何其他部分)不能经受ELPO操作。ELPO涂层可以称为电淀积涂层、电泳沉积(EPD)涂层或e涂层。因此，车体12、12’不包括电淀积涂层。
车体12(图2A)和12’(图3)的实例包括若干涂层，包括基础涂层16、底涂层18、透明涂层20，和在一些实例中的底漆22。
如下示出了基础涂层16共价键合到金属基材14的实例。
水解反应-硅醇盐前体与水反应；
前体中交联和凝胶形成；
通过氢键吸引至金属表面的单体；和
冷凝和持续的交联在表面上形成共价键合涂覆膜。
基础涂层16是聚合物涂层，其本身固有UV稳定性并能够通过自修复保护车体12、12’免受腐蚀，并有助于金属基材14结合到其他涂层上。术语“固有UV稳定性”意指当遭受紫外光辐射时，通过其自身形成基础涂层16而无需任何UV稳定添加剂的材料不会破裂或崩解。作为实例，基础涂层16可以评定为UV8。在Weather-OMeter中测试期间，在断裂伸长率降低到原始值的50％之前，等级UV-8的材料或涂层可承受8000小时的UV光曝光。UV等级(例如，UV-X)表示为多个1000小时的曝光直至所选择机械性能(例如，断裂伸长率或抗伸强度)达到原始值(即，在材料经受UV光之前的机械性能的值)的50％。作为实例，基础涂层16的UV等级可以介于UV-5和UV-10之间。
在具有自修复特性的情况下，基础涂层16能够修复裂纹、划痕或基础涂层16中的其他破坏。修复部分保持下面的金属基材14免于暴露于外部元件，并因此增强车体12、12’的耐腐蚀性。除了自修复增加抗腐蚀性，涂层16自身还保护车体12、12’免受腐蚀，使得腐蚀速率(如以密耳渗透/年(mpy)表示)介于0.9和10mpy之间。例如，腐蚀速率(如以mpy表示)可以为3mpy。
基础涂层16中的胶囊24、24’可导致涂层16的表面粗糙度增大。为了降低表面粗糙度，胶囊24、24’可为纳米级尺寸。在一个实例中，可以期望，基质和胶囊24、24’中的纳米颗粒为近似相同的尺寸(例如，具有约700nm至约900nm范围的平均直径)。类似尺寸的颗粒使基础涂层16展现出表面平滑度。
在其他实例中，胶囊24、24’可以具有约1微米至约25微米范围的尺寸/平均直径。
基础涂层16化学键合于金属基材14。术语“化学键合”意指，化学共价键或离子键将基础涂层16与金属基材14耦合在一起。因此基础涂层16构造成建立与金属基材14强的粘合键合。作为实例，基础涂层16和金属基材14之间的化学键的键能可以介于600千焦耳每摩尔(kJ/mol)和800kJ/mol之间。作为实例，基础涂层16和金属基材14之间的化学键的键能可以为700kJ/mol。
当被包含时，底漆22提供附加的耐UV辐射性。
底涂层18为施涂在基础涂层16或底漆22上的聚合物涂层。底涂层18赋予车体12、12’颜色。
透明涂层20施涂在底涂层18上。透明涂层20为聚合物涂层，其可向车体12、12’提供光泽和保护。
在整个说明书中提及“一个实例”、“另一实例”、“实例”等等是指，结合该实例描述的特定要素(例如特征、结构和/或特性)包括在本文所述的至少一个实例中，而且在其它实例中可以存在也可以不存在。此外，应当理解所述的要素可以以任何适合的方式在不同的实例中组合，除非上下文另外清楚地说明。
应当理解，本文所提供的范围包括给定范围和在给定范围内的任何值或子范围。例如，从约600千焦耳每摩尔(kJ/mol)到800kJ/mol的范围可以应理解为不仅包括明确说明的从600kJ/mol到800kJ/mol的限度，还包括单个值，比如650.5kJ/mol、700kJ/mol、795kJ/mol等，以及包括子范围，比如从约650kJ/mol到约750kJ/mol；从约625kJ/mol到约775kJ/mol等。此外，当“约”用于描述值时，是指涵盖给定数值的较小变化(达到+/-10％)。
对本文所公开的实例进行描述和要求权利保护时，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另外清楚地说明。
尽管已经详细描述了数个实例，但应当理解，所公开实例可以修改。因此，前述描述应当认为是非限制性的。

Claims (9)

1.一种涂覆方法，包括：
提供金属基材；
将基础涂层前体施涂到所述金属基材上，所述基础涂层前体包括：
基质；和
存在于所述基质中的多个胶囊，每个胶囊包括壳体和由所述壳体包围的修复剂；
施涂底涂层前体；
施涂透明涂层前体；和
i）在每次相应施涂之后或者ii）同时地加热所述金属基材、所述基础涂层前体、所述底涂层前体、以及所述透明涂层前体，以便固化所述基础涂层前体、所述底涂层前体以及所述透明涂层前体并且分别形成基础涂层、底涂层以及透明涂层；
其中所述基础涂层是紫外线UV稳定的并将所述金属基材结合到所述底涂层和所述透明涂层上，所述金属基材未经受电沉积ELPO操作。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个胶囊包括第一胶囊和第二胶囊的共混物，其中所述第一胶囊包括作为第一修复剂的树脂，且其中所述第二胶囊包括所述树脂的固化剂作为第二修复剂。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述修复剂选自以下物质组成的集合：硅氧烷基聚合物、聚氨酯聚合物以及其内包含纳米颗粒的醇基溶胶-凝胶材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述基质为具有悬浮于其内的二氧化硅纳米颗粒的溶胶；其中所述溶胶为醇基溶胶；且其中所述胶囊的所述壳体为能够与所述基质中的二氧化硅纳米颗粒交联的材料。
5.如权利要求1所述的方法，其中：
所述基础涂层前体的所述施涂包括将所述金属基材浸渍在包含所述基础涂层前体的槽中；
所述底涂层的所述施涂包括在所述基础涂层前体已经施涂到所述金属基材上之后将所述底涂层喷涂到所述基础涂层前体上；和
所述透明涂层前体的所述施涂包括在所述底涂层前体已经涂覆在所述基础涂层前体上之后将所述透明涂层前体喷涂在所述底涂层前体上。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述金属基材的所述加热包括在施涂所述金属涂层前体、所述底涂层前体和所述透明涂层前体之后将所述金属基材放置在烤箱中，并使用所述烤箱加热所述金属基材。
7.一种涂覆制品，包括：
金属基材；
结合到所述金属基材的基础涂层，所述基础涂层包括：
交联二氧化硅颗粒；和
多个胶囊，每个胶囊包括壳体和由所述壳体包围的修复剂，其中所述壳体与所述交联二氧化硅颗粒化学地相容；
设置在所述基础涂层上的底涂层，其中所述基础涂层设置在所述金属基材和所述底涂层之间；和
设置在所述底涂层上的透明涂层，其中所述底涂层设置在所述透明涂层和所述基础涂层之间，
其中所述涂覆制品不包括电沉积涂层。
8.如权利要求7所述的涂覆制品，其中所述多个胶囊包括第一胶囊和第二胶囊的共混物，其中所述第一胶囊包括树脂作为第一修复剂，且其中所述第二胶囊包括所述树脂的固化剂作为第二修复剂。
9.如权利要求7所述的涂覆制品，其中：
所述修复剂选自以下物质组成的集合：硅氧烷基聚合物、聚氨酯聚合物和其中包含纳米颗粒的醇基溶胶-凝胶材料；
所述壳体选自二氧化钛、二氧化硅、石英晶体、和硅石玻璃组成的集合；且
所述金属基材由钢、铝或镁形成。
CN201610353466.9A 2015-05-28 2016-05-25 涂覆制品及其制备方法 Active CN106189821B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562167855P 2015-05-28 2015-05-28
US62/167855 2015-05-28
US15/152311 2016-05-11
US15/152,311 US10160005B2 (en) 2015-05-28 2016-05-11 Coated articles and methods of making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106189821A CN106189821A (zh) 2016-12-07
CN106189821B true CN106189821B (zh) 2019-02-12

Family

ID=57282184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610353466.9A Active CN106189821B (zh) 2015-05-28 2016-05-25 涂覆制品及其制备方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10160005B2 (zh)
CN (1) CN106189821B (zh)
DE (1) DE102016209157B4 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10160005B2 (en) * 2015-05-28 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Coated articles and methods of making the same
US20170341699A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Straddle-type vehicle and external members thereof
FR3061210B1 (fr) * 2016-12-22 2021-12-24 Electricite De France Procede sol-gel de fabrication d'un revetement anticorrosion sur substrat metallique
US10577710B2 (en) 2017-11-06 2020-03-03 GM Global Technology Operations LLC Method of coating body-in-white structure having at least one surface comprising an aluminum alloy
CN107998905B (zh) * 2017-12-20 2020-11-13 绍兴凯达纺织装饰品有限公司 一种修复陶瓷膜表面大孔或者裂纹的方法
WO2020243441A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Autonomic Materials, Inc. Silicone-based protective formulations
WO2021233537A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 Toyota Motor Europe Self-healing coating for corrosion protection
US11407345B2 (en) * 2020-05-28 2022-08-09 Lear Corporation Silicone-filled capsules for trim coatings
CN112208635B (zh) * 2020-09-03 2023-01-24 盐城市步高汽配制造有限公司 一种自修复式转向拉杆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5082536A (en) * 1987-12-29 1992-01-21 Nippon Steel Corporation Method of producing a high corrosion resistant plated composite steel strip
CN1286720A (zh) * 1998-03-13 2001-03-07 美国3M公司 用于修补金属表面的潜在涂料
EP1090165A2 (de) * 1998-05-28 2001-04-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schichtsystem zum korrosionsschutz von leichtmetallen und leichtmetalllegierungen
KR20090071162A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 주식회사 포스코 강판 표면처리용 무기화합물이 인캡슐레이션된 자기보수성마이크로 캡슐, 그 캡슐 제조방법, 상기 마이크로 캡슐을포함하는 코팅 조성물 및 표면처리강판
JP2010150459A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Kansai Paint Co Ltd 塗料組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004010212B4 (de) 2004-03-02 2007-07-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schichtsystem zum Korrosionsschutz und seine Verwendung
KR20070102717A (ko) 2005-01-24 2007-10-19 신벤션 아게 금속 함유 복합 물질
DE102008003392B4 (de) 2008-01-08 2016-11-17 Airbus Defence and Space GmbH Lackzusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung einer Lackzusammensetzung und eine Verwendung der Lackzusammensetzung
US9249237B2 (en) * 2008-02-15 2016-02-02 Catalyse Self-repairing composition, self-repairing materials, self-repairing methods and applications
US8831921B2 (en) 2011-04-22 2014-09-09 GM Global Technology Corporation Fluid access and drainage assessment
WO2012178193A1 (en) 2011-06-23 2012-12-27 Rok Protective Systems, Inc. Nano-based self-healing anti-corrosion coating
US9296895B2 (en) 2013-06-13 2016-03-29 Autonomic Materials, Inc. Self-healing polymeric materials via unsaturated polyester resin chemistry
US20150064482A1 (en) 2013-08-27 2015-03-05 GM Global Technology Operations LLC Vehicle body and method for coating a vehicle body
US10160005B2 (en) 2015-05-28 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Coated articles and methods of making the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5082536A (en) * 1987-12-29 1992-01-21 Nippon Steel Corporation Method of producing a high corrosion resistant plated composite steel strip
CN1286720A (zh) * 1998-03-13 2001-03-07 美国3M公司 用于修补金属表面的潜在涂料
EP1090165A2 (de) * 1998-05-28 2001-04-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schichtsystem zum korrosionsschutz von leichtmetallen und leichtmetalllegierungen
KR20090071162A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 주식회사 포스코 강판 표면처리용 무기화합물이 인캡슐레이션된 자기보수성마이크로 캡슐, 그 캡슐 제조방법, 상기 마이크로 캡슐을포함하는 코팅 조성물 및 표면처리강판
JP2010150459A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Kansai Paint Co Ltd 塗料組成物

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016209157A1 (de) 2016-12-01
US20190118217A1 (en) 2019-04-25
US20160348248A1 (en) 2016-12-01
CN106189821A (zh) 2016-12-07
US10967398B2 (en) 2021-04-06
US10160005B2 (en) 2018-12-25
DE102016209157B4 (de) 2022-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106189821B (zh) 涂覆制品及其制备方法
CN101472852B (zh) 涂布的玻璃制品
CN101040015B (zh) 基于烷氧基硅烷的高耐擦伤性和高弹性的涂覆材料
KR101276742B1 (ko) 코팅된 금속 표면상에 보수용 코팅을 생성하는 방법
CN101925457B (zh) 具有耐腐蚀性涂膜的部件、其制造方法、及用于制造具有耐腐蚀性涂膜的部件的涂料组合物
US11692109B2 (en) Multiphase coatings with separated functional particles, and methods of making and using the same
CN1926210B (zh) 硅烷组合物和将橡胶结合到金属上的方法
CA2886232C (en) Durable superhydrophobic coatings
CN103987799B (zh) 耐腐蚀、耐碎裂和耐燃油组合物
CN101094937A (zh) 在已涂布的金属表面上制备修补涂层的方法
CN101040018A (zh) 包括带有烷氧基硅烷官能度的加合物的涂覆材料
CN102939343B (zh) 官能化颗粒及其使用
EP2969262A1 (en) Corrosion inhibiting compositions
CN105524549A (zh) 活性能量辐射可固化的有机硅涂料组合物和涂覆制品
EP2969263A1 (en) Corrosion inhibiting compositions and coatings including the same
US6939605B2 (en) Multi-layer coating
EP4029921A1 (en) Production of an icephobic surface using the sol-gel method without fluorides on commercial polyurethane paints
KR102067338B1 (ko) 알루미늄 거푸집을 위한 박리제 및 그 거푸집 제조방법
JP2003300010A (ja) 自動車塗膜の補修方法及び基材
JP2003286418A (ja) 車両外装用塗料、それを用いた車両外装用塗膜、及び車両
JPS62129184A (ja) 防食塗膜の形成法
JPH0579391B2 (zh)
JPS61114779A (ja) 鋼板の塗装方法
JP2006130480A (ja) 塗膜の補修方法及び複層塗膜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant