CN107405646A - 具有热固性涂层的制品和涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

一种防止双制品系统的易受影响的制品的腐蚀的方法，其中，所述双制品系统的第一制品和第二制品具有相互面对的表面，并且其中，该两制品具有不同的阳极指数，所述方法包括：将涂料施用到所述第一制品的表面上并且固化所述第一制品表面上的涂料。所述方法还包括：使所述第一制品的表面与所述第二制品的表面接触并固定。该两制品根据标准GMW17026进行15年的模拟试验，在暴露于腐蚀性环境之后，基本上没有表现出腐蚀。

Description

具有热固性涂层的制品和涂覆方法
相关申请资料的交叉引用
本申请要求于2015年2月3日提交的申请号为No.62111495的美国临时专利申请和于2015年11月18日提交的申请号为No.62257015的美国临时专利申请的优先权，其公开内容被全部并入本文。
背景技术
本发明的某些方面涉及具有涂层成分或特性的制品和/或组件，并涉及用于涂覆此类制品的方法。特别是，本发明的某些方面涉及一种金属制品，至少部分地涂覆有一种或多种热固性涂层和/或无机涂层，当所述制品在电解液的存在下与异种金属或其他材料接触的时候，所述热固性涂层和/或无机涂层能够防止电偶腐蚀的发生；还涉及具有此类制品的组件，并涉及用于生产此类制品的方法。
存在着许多不同类型的腐蚀。一般而言，腐蚀是将材料(例如金属)转化成更稳定的形式的过程。然而，存在两种主要的腐蚀类型：一般或均匀腐蚀；以及电偶腐蚀。例如，当铁在湿润或潮湿的环境中的时候，可发生一般或均匀腐蚀，而铁发生腐蚀，并在此过程中形成氧化铁。
另一方面，当具有不同阳极指数或电位的两种材料在电解液的存在下彼此接触或彼此接近的时候，电偶腐蚀会发生。电位差在材料之间产生电子流。在这样的系统中，其中一种材料活性较高(或电位较低)且作为阳极，而另一种材料活性较低(或电位较高)且作为阴极。所述阳极以更快的速率腐蚀，而所述阴极以较低的速率腐蚀。
其中可发生电偶腐蚀的系统的例子为：在非蒸馏水存在下，如盐雾环境下，将镁板固定在物体上的钢螺栓。比钢的电位低的镁会以更快的速率腐蚀，而钢会以较慢的速率腐蚀。这个问题不限于异种金属，其中，例如当使用钢螺栓固定如碳纤维面板等非金属面板的时候，会发生电偶腐蚀。在此系统中，比碳纤维电位更低的钢会以更快的速率腐蚀，而该碳纤维面板会以较慢的速率腐蚀。再次地，当具有不同阳极指数的两种材料彼此接触或彼此接近的时候，存在电偶腐蚀的可能性，而较低电位的材料表现出加速的腐蚀。
一旦存在电解液，例如通过非蒸馏水的存在，如盐雾等，就可发生腐蚀，由于该材料的相对的电极电位，其可削弱作为阳极的任何材料的结构完整性，和/或导致不良的美学外观。电偶腐蚀是汽车和航空等领域中存在的一个问题。
例如在汽车行业中，存在减轻车辆的重量的强烈需求。这种轻量化是由努力提高燃油效率所驱动的。重量较轻的材料，如铝、镁和碳纤维，由此被用于车身和驱动机构的部件。然而，在许多情况下，使用轻质部件并不能被用在紧固件上，例如螺栓等。因此，所使用的螺栓通常为铁合金材料，如钢。人们不愿在紧固件中使用这些轻质材料是由于它们增加的成本和钢制紧固件、它们的强度与整体机械性能的接受程度，。
为了防止电偶腐蚀，可以使用类似的材料或具有类似电位(阳极指数)的不同材料。然而，这限制了可用于所需应用的材料的组合类型。
在另一种情况下，可以在不同的材料之间施加屏障。例如，涂覆有聚合物材料的螺栓，例如尼龙或聚合物密封膜，可被设置在螺栓头部和面板之间。但是，尼龙涂层或密封膜可能不会阻止电偶腐蚀，且可能不会满足系统的一般机械需求。例如，涂层可能太厚，并且妨碍螺栓与阴性构件(例如一螺母)的接合，或者当驱动螺栓时会增加摩擦系数，或者当系统受到温度变化的影响时，例如加热和冷却时，涂层或密封膜的弹性可导致张力的损失。此外，这种聚合物涂层或密封膜可能无法提供阻止不同材料之间的电子转移所需的屏障。进一步地，弹性聚合物材料在系统可遭受温度波动、振动和其它力的情况下可能不会保持结构完整性。
因此，亟需一种防止系统中发生电偶腐蚀的方法，所述系统具有在电解液的存在下彼此接触或彼此接近的不同的材料。理想地，这种方法使用能承受系统反复加热和冷却的材料，同时保护材料免受电偶腐蚀。更理想的是，这种方法使用能保持系统的机械性能和要求的材料。更理想的是，这种方法可在制造环境中以成本有效的方式实施。
还需要一种多部分的制品系统，其在各种不利的环境条件下表现出对电偶腐蚀的耐受性，同时保持系统所需的机械性能、条件、特性和规格。
发明内容
根据一个示例性的方面，本发明公开了一种第一种材料的制品，如包含至少一第一表面的金属制品，所述第一表面至少部分地被热固性涂层覆盖。在一些实施例中，所述制品完全被热固性涂层覆盖。在不同的实施例中，所述热固性涂层为快速固化的热固性涂层。在某些实施例中，当涂料与金属制品接触并且暴露于感应加热器的时候，快速固化的热固性涂料在约1分钟或更短的时间内固化。在其它实施例中，涂料在约30秒或更短的时间内固化。在某些实施例中，当暴露于约350至475华氏度之间的温度下时，涂层在上述任一时间段(或其它)内都会固化。在某些实施例中，热固性涂层为交联的环氧树脂涂层，并且可为熔接环氧树脂涂层。
在一些实施例里，所述热固性涂层由一种粉末制成，例如环氧树脂粉末，其随后被固化以形成热固性涂层。在不同的实施例内，所述涂层由包含环氧树脂和一种或多种固化剂或硬化剂的粉末制成。所述固化剂或硬化剂可以由一种或多种胺、酸酐、酸、酚和/或醇组成或包含一种或多种胺、酸酐、酸、酚和/或醇。在某些实施例里，所述热固性涂层由熔接的环氧树脂涂层制成，如熔接环氧树脂413，Scotchkote 426FAST和/或AxaltaAlesta 74550。在一些实施例中，当涂料在作为粉末施用于制品之后经受约400至450华氏度的温度的时候，而在其它实施例中经受约420至430华氏度的时候，以及在其它实施例中经受约425华氏度的时候，涂料在约30秒或更短时间内固化。
在不同的实施例中，所述制品还包含与所述制品的至少一部分接触的润滑剂涂层。在一些实施例内，所述润滑剂涂层覆盖或接触热固性涂层的至少一部分，而在其它实施例里，它覆盖整个制品和/或热固性涂层的整个表面。在一些实施例中，所述润滑剂涂层由一种或多种蜡组成或包含一种或多种蜡，例如，聚乙烯蜡，二硫化钼或一种或多种含氟聚合物。
在一些实施例中，所述热固性涂层具有基本均匀的厚度。在不同的实施例中，涂层厚度(不考虑制品的几何形状和/或外形)仅从整体平均涂层厚度偏离约0.002英寸以下，而在其它实施例中偏离约0.001英寸以下，并且在其它实施例中偏离约0.0005英寸以下。在某些实施例中，热固性涂层的厚度为约0.005英寸以下，而在其它实施例中大约为0.0035英寸以下，或约0.0025英寸以下，或约0.0015英寸以下，或约0.0010英寸以下，或约0.0005英寸以下。在不同的实施例中，厚度在约0.0005至0.005英寸之间，约0.0015至0.0035英寸之间，以及约0.0025英寸。
在某些实施例中，所述制品包含无机涂层，包括但不限于陶瓷涂层。在一些实施例中，所述制品被电镀和/或等离子体处理，例如所述制品可包含一涂层。这些实施例还可包含本文所述的一种或多种热固性涂层和/或在无机涂层(例如陶瓷涂层)的顶部的一种或多种润滑剂涂层(即制品→陶瓷涂层→热固性涂层→润滑剂涂层→)。
在某些实施例里，热固性涂覆的制品具有耐热性，例如其可长时间暴露于升高的温度而对涂层没有负面影响。例如，在某些实施例里，涂覆制品能够耐受约350华氏度约三十分钟而对涂层没有负面影响，所述负面影响例如为软化，熔化，流动，滴落，炭化等。
在一些实施例内，所述制品为一种紧固件，例如扣件，螺栓，夹子或柄件。所述制品可由任何金属或金属合金组成或包含任何金属或金属合金。在某些实施例中，所述制品为铁或铁合金，如钢。在其它实施例中，如所述制品还包含陶瓷涂层，该制品为镁，铝，钛或它们的合金。
在某些实施例中，所述热固性涂层包含第一热固性涂层，以及施用于该制品的在第一热固性涂层、其一部分或制品的整个表面之上的第二热固性涂层，包括已经被第一热固性涂层覆盖的任何或所有部分。在不同的实施例内，所述第一热固性涂层是快速固化的热固性涂层并且所述第二热固性涂层不是快速固化的热固性涂层。例如在一些实施例中，当暴露于感应加热器同时与金属制品接触的时候，所述第一热固性涂层在约1分钟或更少的时间内固化，而所述第二热固性涂层在用于固化所述第一热固性涂层的相同的温度范围内需要更长的固化时间，例如十分钟以上，或者十五分钟以上。
在一些实施例中，所述第二热固性涂层包含一种或多种环氧树脂，聚酯或聚氨酯，而在其它实施例内，所述第二热固性涂层包含环氧树脂/聚酯混合物。在一实施例里，所述第二热固性涂层由TGIC聚酯(如PRA60001)制成。在不同的实施例内，所述第二热固性涂层仅部分交联，例如，当将其在比实现完全固化所必需的时间短的时间段内暴露于热量的时候。包含第二热固性涂层的这些实施例也可包含润滑剂涂层，例如，其中所述的润滑剂涂层覆盖第二热固性涂层的顶表面的至少一部分(即制品→第一热固性涂层→第二热固性涂层→润滑剂涂层)。
根据另一方面，本发明公开了一种组件，所述组件包含第一制品和被配置为固定至或连接到第一制品的第二制品，其中，该两制品具有不同的电极电位以使得制品在电解液的存在下可发生电偶腐蚀。所述第一制品可部分或全部地涂覆有一种或多种热固性涂层，如上述的或本公开文本的其它地方描述的任何涂料，并且可选地在热固性涂层的顶表面上部分或全部地涂覆有润滑剂涂层。在某些实施例中，所述第二制品包含，被连接至，或者被配置为连接至一第三制品。在不同的实施例中，所述第二制品也部分或全部地涂覆有一种或多种热固性涂层，并且可选地在热固性涂层的顶表面上部分或全部地涂覆有润滑剂涂层。在某些实施例中，所述第二制品还可包含一非热固性涂层，如一热塑性涂层。
根据另一方面，本发明公开了一种方法。在一些实施例里，所述方法包括将粉末涂料施加到制品上(例如，通过将粉末涂料喷涂到制品上，可选地，在粉末涂料和/或制品已经进行下述过程之后：在粉末涂料和/或制品的表面上产生电荷，如摩擦电荷)。所述方法还可包括将粉末状制品运送到热源，如感应加热器。在某些实施例里，金属制品处于室温或环境温度下，粉末被施加到金属制品，可选地，在粉末涂料和/或制品已经进行下述过程之后：在粉末涂料和/或制品的表面上产生电荷，如摩擦电荷；然后，所述制品和粉末涂料被加热，例如通过暴露于感应加热器而被加热，以使得粉末固化成交联的热固性涂层。所述方法可进一步包括：将涂覆的物品运送到润滑站，在润滑站内，例如通过喷涂，一种或多种润滑剂(例如聚乙烯蜡乳液)被施用到制品上。
所述方法还可包括：干燥润滑的制品，例如通过另一次应用感应加热。在一些实施例内，润滑之前，另一种热固性涂料被施用并至少部分地固化于制品上。在某些实施例中，所述方法可包括：在制品上形成陶瓷涂层，随后施用一种或多种热固性涂层(例如，快速固化的然后非快速固化的热固性涂层)，然后可选地施用一种或多种润滑剂涂层。
本发明还公开了抑制和/或防止腐蚀的方法，如双制品系统的易受影响的制品的电偶腐蚀，其中，所述双制品系统的第一和第二制品具有相互面对的表面，并且其中，该两制品由具有不同的阳极指数的材料组成，所述方法包括：将涂料施用到第一制品的表面上，固化第一制品表面上的涂料，并使第一制品的表面与第二制品的表面接触并固定，以使该两制品根据标准通用汽车全球工程标准测试程序GMW17026，“用于电偶腐蚀机制的加速腐蚀实验室测试”，进行15年的模拟暴露试验，在暴露于腐蚀性环境之后，基本上没有表现出电偶腐蚀。在该方法的一个实施例中，当固化的涂料存在于安装到镁试片的钢螺栓的至少头部上的时候，所述镁试片根据标准GMW17026进行15年的模拟试验，在暴露于腐蚀性环境之后，与安装在镁试片上的未涂覆的钢螺栓的腐蚀相比表现出小于约20％，10％，5％，3％或1％的点蚀。
在抑制和/或防止腐蚀(例如电偶腐蚀)的方法的实施例中，涂料为一种热固性材料。所述热固性材料可为一种环氧树脂材料，其在固化期间交联以形成交联的环氧树脂涂层。一种这样的环氧树脂材料是一种熔接的环氧树脂材料。所述环氧树脂材料还可包含固化剂或硬化剂，如一种或多种多胺，酸酐，酸，酚，醇和硫醇。所述环氧树脂材料还可包含一种或多种填料和颜料。在一种方法中，所述环氧树脂材料在经受约400至450华氏度的温度时在约30秒或更少的时间内固化，以形成交联的环氧树脂涂层。
所述方法可包括：施用涂料作为粉末。粉末可被喷涂到制品上，例如在电荷已被施加到所述粉末和/或制品之后。
在一个方法里，涂料包含第一涂料和第二涂料，以使得所述第一涂料被完全固化以形成第一固化层，并且所述第二涂料被施用到第一固化层上。所述第二涂料可为热固性材料。所述第一涂料可以是快速固化材料，并且所述第二涂料可以比所述第一涂料更慢的速率固化。
在一种方法中，所述固化是热固化。所述热固化可为感应加热固化，并且可包括：在热固性材料已被施用于制品表面的至少一部分之后使该制品经受磁场。
在该方法的一个实施例中，所述第二涂料是一种润滑剂。所述润滑剂可为聚乙烯蜡，石蜡，巴西棕榈蜡和固体润滑剂中的一种或多种。所述固体润滑剂可为二硫化钼和含氟聚合物中的一种或多种。
在该方法的一个实施例中，固化后的所述涂料具有约0.005英寸以下的基本均匀的厚度，而在其它实施例中约为0.0035英寸以下，或约0.0025英寸以下，或约0.0015英寸以下，或约0.0010英寸以下，或约0.0005英寸以下。在不同的实施例中，该厚度在约0.0005至0.005英寸之间，约0.0015至0.0035英寸之间，以及约0.0025英寸。所述厚度可为约0.0015英寸。
在该方法中，第一和第二制品可以由异种金属制成。例如，第一制品可由铁或铁合金制成，而第二制品可由镁或镁合金，铝或铝合金，或钛或钛合金制成。第一和第二制品之一可由非金属制成(例如，基于碳的材料，如石墨，例如碳纤维材料)。所述第一制品和所述第二制品可由具有不同阳极指数的材料制成，例如，阳极指数相差至少为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5或更多。
所述第一制品可具有小于所述第二制品的阳极指数。所述第一制品可包含铁或铁合金，而所述第二制品可包含镁或镁合金。可替代地，所述第二制品可包含铝或铝合金。
所述第一制品可以是一种阳性紧固件，如螺栓或螺钉。在这种方法里，当将螺栓加热到至少约125℃的温度持续800小时的时候，螺栓可表现出不超过约50％，45％，40％，35％，30％，25％，20％，15％，10％或更少的张力损失，并且当螺栓在-40℃至80℃之间(约-40至176℉)的温度下热循环13个周期且在每个温度下保持3小时的时候，其张力损失不超过约25％，20％，15％，10％，5％或更少。
本发明还公开了一种具有第一和第二制品的双制品系统，所述第一和第二制品具有相互面对的表面，其中，两制品具有不同的阳极指数，并且在其中，第一制品的表面包含通过在第一制品的表面上固化涂料形成的一涂层，并且所述第一制品的表面与第二制品的表面接触并固定。该两制品根据标准GMW17026进行15年的模拟暴露试验，在暴露于腐蚀性环境之后，基本上没有表现出电偶腐蚀。在该系统的一个实施例中，当固化的涂料存在于安装到镁试片的钢螺栓的至少头部上的时候，所述镁试片根据标准GMW17026进行15年的模拟试验之后，与安装在镁试片上的未涂覆的钢螺栓相比表现出小于约20％，10％，5％，3％或1％的点蚀。
在一个实施例中，涂料为热固性材料。所述热固性材料可以是一种交联的环氧树脂涂层，如熔接的环氧树脂材料。在一实施例中，所述环氧树脂材料包含固化剂或硬化剂。固化剂或硬化剂可包含多胺，酸酐，酸，酚，醇和硫醇中的一种或多种。在一个实施例中，所述环氧树脂材料包含一种或多种填料和颜料。所述环氧树脂材料在经受约400至450华氏度的温度时可在约30秒或更少的时间内固化，以形成交联的环氧树脂涂层。
在一个实施例中，所述涂料包含第一涂料和第二涂料，以使得所述第一涂料被完全固化以形成第一固化层，并且所述第二涂料被施用到所述第一固化层的外表面的至少一部分上以形成涂料。
所述第二涂料可以是热固性材料，而所述第一涂料可以是一种快速固化材料，以使得所述第二涂料以比所述第一涂料更慢的速率固化。在一实施例里，所述第二涂料是一种润滑剂。所述润滑剂可为聚乙烯蜡，石蜡，巴西棕榈蜡和固体润滑剂中的一种或多种。固体润滑剂可为二硫化钼和含氟聚合物中的一种或多种。
在一个实施例内，固化后的所述涂料具有约0.0001至0.005英寸的基本均匀的厚度。热固性涂层的厚度可为约0.005英寸以下，约0.0035英寸以下，约0.0025英寸以下，约0.0015英寸以下，约0.0010英寸以下，或约0.0005英寸以下。在不同的实施例中，该厚度在约0.0005至0.005英寸之间，约0.0015至0.0035英寸之间，以及约0.0025英寸。
在一种系统中，所述第一制品和所述第二制品为异种金属。所述第一和第二制品之一可为非金属。所述第一制品可为钢螺栓，而所述第二制品由具有较小的阳极指数的金属形成。所述第二制品可由镁形成，并且固化的涂料可存在于钢螺栓的至少头部上，以使得当安装至一镁试片时，根据测试程序GMW17026在经过15年的模拟暴露测试之后，当具有未涂覆的钢螺栓的试片表现出针孔穿孔(或穿墙穿孔)的时候，所述镁试片与镁试片上的未涂覆的钢螺栓相比表现出小于约20％，10％，5％，3％或1％的点蚀。
在一个实施例中，第一制品具有大于第二制品的阳极指数。第一制品可包含铁或铁合金。第二制品可包含镁或镁合金或者铝或铝合金。
在一种系统中，所述第一制品为阳性紧固件。所述阳性紧固件可以是螺栓或螺钉。在这种系统里，当将螺钉加热到至少约125℃的温度持续约800小时的时候，螺钉可表现出不超过约50％，45％，40％，35％，30％，25％，20％，15％，10％或更少的张力损失，并且当螺钉在约-40℃至80℃之间(约-40至176℉)的温度下热循环13个周期且在每个温度下保持3小时的时候，其张力损失不超过约25％，20％，15％，10％，5％或更少。
在一个实施例中，第一制品为钢螺栓，而涂层存在于钢螺栓的至少一个头部上和钢螺栓的该头部的下侧。可选地，如果所述螺栓包括一个凸缘，那么涂层可存在于该凸缘的至少一部分上。可选地，涂层可存在于螺栓的螺栓柄上的至少一部分螺纹上。
在结合附图阅读的情况下，本发明的其它目的、特征和优点将从以下描述中变得清楚易懂，在附图中，相同的数字表示相同的部件、元件、组件、步骤和过程。
附图说明
图1为根据一个实施例的在其上具有热固性涂层的紧固件的一幅示意图，为了便于显示，所示的紧固件具有一面板和在局部分解图中的一底层结构；
图2显示了本发明所述的两个示例性的制品，其中一个没有任何涂层，而另一个具有施加到其一部分上的热固性涂层；
图3显示了根据本发明所述的施用热固性涂层后的示例性制品的截面图；
图4显示了涂覆有与本发明所述的热固性涂层的厚度不一致的一不同的热固性涂层的示例性制品的示意图；
图5显示了一种示例性的产品结构，用于实施本发明所述的方法的某些实施例；
图6A，6B，6C显示了本发明所述的组件的示例性部件的示意图，或该示例性组件的组装的部件，其中，图6A和6B提供了非热固性涂覆的制品的视图，非热固性涂覆的制品被配置为固定到如图6C所示的涂覆的制品；
图7为一测试组件的照片，其中，两个样品钢螺栓被安装在碳纤维样品面板上，图底部的螺栓具有根据本发明的一个实施例所述的热固性涂层，而图顶部的螺栓不具有这种涂层；
图8为显示了各种常用材料的相对阳极指数的表格，其中，电位最低的材料显示在表格的顶部，而电位较高的材料显示在表格的底部；
图9A-9G均为照片，直观地显示了在镁试片里的未受损的未涂覆的螺栓(右侧)和未受损的热固性涂覆的螺栓(左侧)在根据标准GMW17026的腐蚀环境中且在1年、2年、3年、4年、5年和8-9年的模拟暴露下进行模拟的腐蚀试验的结果；其中，图9A显示了试验之前的螺栓和试片，图9B显示了模拟了一年暴露下的螺栓和试片，图9C显示了模拟了两年暴露下的螺栓和试片，图9D显示了模拟了三年暴露下的螺栓和试片，图9E显示了模拟了四年暴露下的螺栓和试片，图9F显示了模拟了五年暴露下的螺栓和试片，以及图9G显示了模拟了八至九年暴露下的螺栓和试片；
图10为根据标准GMW17026在腐蚀性环境中经过15年的模拟暴露测试之后的镁试片的照片，该镁试片具有安装到试片的未受损的未涂覆的螺栓(右侧)和未受损的热固性涂覆的螺栓(左侧)；
图11A-11L均为照片，直观地显示了具有安装到试片的未受损的未涂覆的螺栓(左侧)和未受损的热固性涂覆的螺栓(右侧)的碳纤维试片在根据标准GMW17026的腐蚀环境中且在1，2，3，4，5，10，11，12，13，14和15年的暴露下进行模拟的腐蚀试验的结果；其中，图11A显示了试验之前的螺栓和试片，图11B显示了模拟了一年暴露下的螺栓和试片，图11C显示了模拟了两年暴露下的螺栓和试片，图11D显示了模拟了三年暴露下的螺栓和试片，图11E显示了模拟了四年暴露下的螺栓和试片，图11F显示了模拟了五年暴露下的螺栓和试片，以及图11G显示了模拟了十年暴露下的螺栓和试片，图11H显示了模拟了十一年暴露下的螺栓和试片，图11I显示了模拟了十二年暴露下的螺栓和试片，图11J显示了模拟了十三年暴露下的螺栓和试片，图11K显示了模拟了十四年暴露下的螺栓和试片，以及图11L显示了模拟了十五年暴露下的螺栓和试片；和
图12A-12L均为照片，直观地显示了具有安装到试片的受损的未涂覆的螺栓(右侧)和受损的热固性涂覆的螺栓(左侧)的碳纤维试片在根据标准GMW17026的腐蚀环境中且在1，2，3，4，5，10，11，12，13，14和15年的暴露下进行模拟的腐蚀试验的结果；其中，图12A显示了试验之前的螺栓和试片，图12B显示了模拟了一年暴露下的螺栓和试片，图12C显示了模拟了两年暴露下的螺栓和试片，图12D显示了模拟了三年暴露下的螺栓和试片，图12E显示了模拟了四年暴露下的螺栓和试片，图12F显示了模拟了五年暴露下的螺栓和试片，以及图12G显示了模拟了十年暴露下的螺栓和试片，图12H显示了模拟了十一年暴露下的螺栓和试片，图12I显示了模拟了十二年暴露下的螺栓和试片，图12J显示了模拟了十三年暴露下的螺栓和试片，图12K显示了模拟了十四年暴露下的螺栓和试片，以及图12L显示了模拟了十五年暴露下的螺栓和试片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。
本文所述的实施例提供了装置和方法，特别提供了一种系统，其中，不同材料的至少两件制品彼此接触或彼此接近，所述材料例如为图8中的表中所示的任何材料，并且其中至少一件制品至少部分地涂覆有能够防止发生电偶腐蚀的材料。例如，这种系统可为在电解液的存在下具有两种彼此接触的异种金属的组件，或者该组件的一种金属与一种非金属接触，如碳纤维材料等。本发明还公开了一种用于在这种系统中防止电偶腐蚀的方法。在非限制性实施例中，诸如钢螺栓的钢部件部分或全部地涂覆有能够防止发生电偶腐蚀的材料，其中，螺栓被用于将一铬制品，一镁制品，一铝制品，一不锈钢制品或一碳纤维制品，如锅、面板或嵌花固定到一结构，如外壳，或底层结构，而对该系统的机械性能、要求、条件和规格没有负面影响。可以理解的是，例如，本发明所述的方法和系统，在使用钢螺栓固定至外壳上的时候保护底层部件，如镁油锅，并且在用于将碳纤维板固定至底层结构的时候保护钢螺栓，注意到，如图8所示，钢位于阳极指数谱的大约中点处，而镁和碳纤维则位于阳极指数谱的相对的最远的两端。
本发明的这些和其他方面、特征和优点，或者本发明的某些实施例的特征和优点，根据以下示例性实施例的描述，会被本领域技术人员进一步理解。在其它优点之中，本发明所述的涂覆的制品可通过高容量制造工艺非常快地生产出来，具有高强度/耐久性/耐刮擦性，并且可承受较长时间的高温。此外，涂覆的制品在汽车应用中被发现表现出良好的耐化学品性，所述汽车应用例如为机油，燃油(柴油，汽油，生物基和复合燃料，如醇基燃料)，动力转向液，挡风玻璃清洗液等。
根据一个示例性的方面，本发明公开了一种包含至少一第一表面的金属制品，所述第一表面至少部分地被热固性涂层覆盖。
图1示出了一个这样的实施例。在图1里，涂覆的螺栓1用于将面板P(如变速器油盘)固定至变速器壳体C。在图1里，螺栓1的头部2，螺栓1的凸缘3，以及柄部5的部分4上涂覆有热固性涂层6。螺栓1可由钢制成，面板或锅P由镁制成，而底层结构或壳体C由铝制成。可以理解的是，镁锅P比螺栓1的钢显著地更加阳极的，并因此易受电偶腐蚀。在图示的例子中，涂层6存在于头部2和凸缘3上，以及沿着螺栓1的柄部5上的螺纹的部分4上，并因此提供了螺栓1和锅P之间的屏障，以防止和/或抑制电偶腐蚀。可以理解的是，根据应用，涂层的范围可以是更大的或更小的。
图2提供了涂覆的和未涂覆的制品的其它说明性的实施例。在图2里，一未涂覆的制品10(在此实施例中，螺栓的不同形式)具有一螺纹部分14和一被配置用于接纳第二制品的紧固组件12，所述紧固组件包含一第一磨损表面16，一第二磨损表面18(在此实施例中，螺栓的头部)以及一连接部17。在此实施例中，紧固组件的表面被配置以接触到由异种金属制成的一制品。图1还示出了一涂覆的制品20，其中，该制品的一部分具有热固性涂层。而在一些实施例中，该制品完全被热固性涂层覆盖，而在其它实施例里，该制品仅有一部分或多个部分被涂覆。在图2所示的实施例中，涂覆的制品20的整个紧固组件22均被热固性涂层覆盖，包括螺纹部分24，提供涂覆的磨损表面26和28以及涂覆的连接部27。然而，应当指出的是，在一些实施例中，螺纹部分24可不被涂覆。
作为一个代表性的实施例，涂覆的制品可通过或由未涂覆的部分(如此处所述的螺纹部分24)被连接到或并入一个更大的组件，随后具有不同的电偶电位或电极电位或阳极指数的另一金属或非金属部件被连接或固定到该紧固组件。基于要连接在一起的部件，所述紧固组件可具有任何所需的合适的尺寸、几何形状或配置。在许多实施例中，所述制品包含被配置用于与第二制品上的适当结构特征相互作用或固定至第二制品上的适当结构特征的一个或多个凹槽，凹陷，通道，腔体或其它结构特征，其中，凹槽等的内部涂覆有一层或多层涂层。在其它实施例里，所述涂覆的制品并没有任何类型的紧固组件，而是被配置用于简单地与具有不同的电偶电位或电极电位或阳极指数的异种金属或非金属部件接触，以使得在没有热固性涂层的情况下电偶腐蚀可另外发生。
在图2所示的说明性的实施例内，在由部分26和28限定的和在部分26和28之间的插槽中需要主要的磨损防护，其中，例如，一镀铬的嵌花部件最终滑入两个平板之间的插槽。在一些实施例内，如图2所示的涂覆的制品20，部件中的作为磨损表面的任何和所有表面被热固性涂层涂覆(或者如下文更详细描述的涂层)，而在其它实施例中，仅有特定的磨损表面被涂覆。以涂覆的制品20为例，其它实施例仅将涂层施用至限定或位于插槽内的紧固组件22的内表面，并最终与具有不同的电偶电位或电极电位或阳极指数的异种金属或非金属部件接触，而非相同部件的向外表面。
本文公开的制品，组件，系统和方法包括或使用了热固性材料作为涂层。如本领域中所理解的，热固性材料包含一预聚物，在暴露于热(一般在392℉以上)，化学反应和/或合适的照射之后该预聚物不可逆地固化。因此，本文公开的制品，组件，系统和方法包含或使用的所述热固性材料可通过任何合适的方式固化，包括：热，化学反应和/或合适的照射。用于固化热固性材料的合适的加热方法可包括但不限于：使热固性材料经受由感应产生的热。适用于所公开的制品，组件，系统和方法的热固性材料的例子包括但不限于：环氧树脂材料，如环氧树脂或聚环氧化物，聚酯或聚酯树脂材料，聚氨酯材料，硫化橡胶材料，酚醛树脂材料，如胶木，三聚氰胺材料，邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)材料，聚酰亚胺材料，以及氰酸酯或聚氰尿酸酯材料。可选地，热固性材料可包括预聚物和硬化剂(例如，包括多官能胺，酸(以及酸酐)，酚，醇和/或硫醇的共反应物)。
在不同的实施例中，热固性涂层为快速固化的热固性涂层。在某些实施例中，当涂料与金属制品接触并且暴露于感应加热器的时候，快速固化的热固性涂料在约1分钟或更短的时间内固化；而在其它实施例中，涂料在约30秒或更短的时间内固化。在某些实施例中，当暴露于约350至475华氏度之间的温度下时，涂层在上述任一时间段(或其它)内都会固化。在某些实施例中，当涂料在作为粉末施用于制品之后经受约400至450华氏度的温度的时候，在其它实施例里经受约350至490华氏度的温度的时候，而在其它实施例里经受约420至430华氏度的温度的时候，而在其它实施例里经受约425华氏度的时候，所述涂料在约30秒或更短的时间内固化。
在不同的实施例中，所述热固性涂层包含环氧树脂类材料，如环氧树脂材料或聚环氧化物材料。所述热固性涂层的环氧树脂材料可通过催化均聚与其自身反应(交联)，或者与各种不同的共反应物反应(交联)，所述共反应物包括：多官能胺，酸(以及酸酐)，酚，醇和硫醇。这些共反应物可为硬化剂或固化剂，并且交联反应可被称为固化。适于热固性涂层的环氧树脂材料可包括但不限于：双酚A环氧树脂材料(例如，通过结合环氧氯丙烷和双酚A以生成得到的双酚A二缩水甘油醚)，双酚F环氧树脂材料，环氧苯酚酚醛清漆材料和环氧甲酚酚醛清漆材料(例如，通过苯酚与甲醛的反应并随后进行的用环氧氯丙烷实施缩水甘油化所生成的)，脂肪族环氧树脂材料(例如，通过脂族醇或多元醇进行缩水甘油化所生成的)，以及缩水甘油化的环氧树脂材料(例如，当芳香胺与环氧氯丙烷反应时所形成的)。
在不同的实施例中，热固性涂层为交联的环氧树脂涂层。所述涂层可为熔接环氧树脂涂层。在一些实施例里，所述热固性涂层由一种粉末制成，例如环氧树脂粉末，其随后被固化/交联以形成热固性涂层；而在其它实施例内，所述热固性涂层由液态前体制成。在不同的实施例中，所述涂层由包含环氧树脂和一种或多种固化剂或硬化剂的粉末制成。所述固化剂或硬化剂可以由一种或多种胺(例如，芳香胺，脂肪族二胺)、酸酐、酸、酚、醇和/或硫醇组成或包含一种或多种胺、酸酐、酸、酚、醇和/或硫醇。在一些实施例里，所述粉末还包含一种或多种填料和/或一种或多种颜料，或其它额外成分。在某些实施例中，通过使用熔接的环氧树脂涂层，所述热固性涂层由熔接环氧树脂413，Scotchkote 426FAST和/或Axalta Alesta 74550制成。
所述交联的热固性涂层为各种应用中的使用提供了高强度和耐久性，其中，该涂层暴露于磨损力，例如，提供了比本领域已知的尼龙涂层和/或热塑性涂层更高的耐久性。以上确定的某些环氧树脂的使用亦可有利地提供对制品基材很强的粘附力(与尼龙热塑性涂层相比)，良好的抗冲击性能和/或改进的耐刮擦性/耐磨性。例如，具有熔接环氧树脂413的示例性制品，以形成所披露的热固性涂层，基于显微分析，在与该制品接触的区域内，在重复插入能够导致尼龙热固性涂层去除的部件后，只有顶表面有划痕。
在不同的实施例中，所述制品还包含与所述制品的至少一部分接触的润滑剂涂层。在一些实施例内，所述润滑剂涂层覆盖或接触热固性涂层的至少一部分，而在其它实施例里，它覆盖整个制品和/或热固性涂层的整个表面。在一些实施例中，所述润滑剂被施用于表面，如螺栓螺纹和在使用该制品时暴露于力的支撑表面，如紧固件。作为一个代表性的实施例，图2中所示的涂覆的制品20可仅在紧固组件(例如，涂覆的磨损表面26和28以及涂覆的连接部27)的表面上具有润滑剂涂层或者可仅在经受最大力的表面上具有润滑剂涂层，在此实施例中为连接部27。所述润滑剂可为固体或液体润滑剂。在一些实施例中，所述润滑剂涂层由一种或多种蜡组成或包含一种或多种蜡，例如，一种或多种聚乙烯蜡，石蜡，巴西棕榈蜡，固体润滑剂，如二硫化钼或一种或多种含氟聚合物(例如聚四氟乙烯)。在图1所示的螺栓中，润滑剂可存在于螺纹5上，以达到所需的摩擦系数，和/或存在于凸缘3的下侧。
在一些实施例中，所述热固性涂层具有基本均匀的厚度。在不同的实施例中，涂层厚度(不考虑制品的几何形状和/或外形)仅从整体平均涂层厚度偏离约0.002英寸以下，而在其它实施例中偏离约0.001英寸以下，并且在其它实施例中偏离约0.0005英寸以下。在某些实施例中，热固性涂层的厚度为约0.005英寸以下，而在其它实施例中大约为0.0035英寸以下，或约0.0025英寸以下，或约0.0015英寸以下，或约0.0010英寸以下，或约0.0005英寸以下。在不同的实施例中，厚度在约0.0005至0.005英寸之间，约0.0015至0.0035英寸之间，以及约0.0025英寸。
在某些实施例中，所述制品包含无机涂层，如陶瓷涂层，和/或被电镀和/或等离子体处理，例如所述制品可包含一涂层。在一些实施例中，铝制品涂覆有所述涂层，其中它可以与镁制品一起使用，如一位本领域技术人员可理解的，鉴于镁制品在阳极指数上的位置，其被预处理以电偶腐蚀。通过涂覆将作为阴极的铝制紧固件，甚至在使用镁等材料的时候，这些实施例提供了防止电偶腐蚀的屏障。这有利地允许镁部件耦合，而无需使用现有技术中目前已知的昂贵的部件。进一步地，通过涂覆铝阴极，这些实施例可以避免由涂覆镁部件导致的电位问题，由于镁涂层中的任何微小孔都会导致镁的集中区域中的电偶腐蚀(如由于其为原电池中的阳极而降解)，其能够有害地削弱了部件的结构完整性，特别是如果集中的腐蚀位于该部件的重要位置。在另外其它的实施例里，例如，如本文所述，镁表面可涂覆有陶瓷涂层，且在一些实施例中，铝片和镁片可一起涂覆并使用，以进一步抑制腐蚀的可能性。这些实施例中的任何一个也可包括本文所述的一种或多种热固性涂层和/或在无机涂层(例如陶瓷涂层)的顶部的一种或多种润滑剂涂层。当无机涂层有些多孔或者具有表面不平整性的时候(但仍然提供一种足以防止电偶腐蚀的涂层)，这可能会带来额外的好处。例如，陶瓷涂层具有可填充有热固性涂层的孔隙以有助于提升粘附力并提供更全面的电流屏障。
在某些实施例中，热固性涂覆的制品具有耐热性，以使其可长时间暴露于升高的温度而对涂层没有负面影响，如软化，熔化，流动，滴落，炭化等。例如，在某些实施例里，涂覆制品能够耐受约350华氏度约三十分钟而对涂层没有负面影响。上述确定的环氧热固性树脂，例如熔接环氧树脂413，Scotchkote 426FAST和/或Axalta Alesta 74550，提供了具有这些改进的耐热性水平的涂层，这意味着当暴露于这些类型的热状态时涂层不会熔化和/或流出。例如，这在实施例中是有益的，其中所述的涂覆的制品被暴露于额外的制造工艺。被设计用于固定汽车车身的铝质挡泥板的钢夹为此类实施例的一个例子，由于这些部件在汽车生产期间可能暴露在高温下(包括如上所述的三十分钟、350华氏度的条件)。
图3与图4提供了涂覆有示例性材料熔接环氧树脂413(图3)与Scotchkote426FAST(图4)的制品的示例性视图。在图3所示的实施例中，一钢制紧固件30A涂覆有熔接环氧树脂413并通过感应加热被加热至固化温度，提供基本均匀的热固性涂层32A(外部材料)。在图4所示的实施例中，一钢制紧固件30B涂覆有Scotchkote 426FAST并通过感应加热(与图3中所示的实施例相比需要更高的固化温度，例如相较于约425华氏度的约450华氏度)被加热至固化温度，提供热固性涂层32B(与图3中所示的实施例相比，外部材料不具有那么均匀的厚度)。
在一些实施例中，所述制品为一种紧固件，例如螺栓，夹子或柄件。所述制品可由任何金属或金属合金组成或包含任何金属或金属合金。在某些实施例中，所述制品为钢。在其它实施例中，例如但不限于所述制品还包含陶瓷涂层，该制品为镁，铝，钛或它们的合金。在一些实施例中，所述制品由钢，不锈钢，钛，镍，铜，青铜，黄铜，锡，铅，铁，铝，锌，镁或其合金组成或包含它们。例如，这种夹子可为钢夹，其可被用于将铝质挡泥板安装在车辆上。这种夹子可完全涂覆有示例性的熔接环氧树脂413，Scotchkote 426FAST和/或AxaltaAlesta 74550，但其它交联的热固性树脂将如本文所述使用，或者例如其可部分地涂覆在单个表面或所有表面的子集上。
在某些实施例中，所述热固性涂层包含第一热固性涂层，以及施用于该制品的在第一热固性涂层、其一部分或制品的整个表面之上的第二热固性涂层，包括已经被第一热固性涂层覆盖的任何部分。在不同的实施例内，所述第一热固性涂层是快速固化的热固性涂层并且所述第二热固性涂层不是快速固化的热固性涂层。例如在一些实施例中，当暴露于感应加热器同时与金属制品接触的时候，所述第一热固性涂层在约1分钟或更少的时间内固化，而所述第二热固性涂层在用于固化所述第一热固性涂层的相同的温度范围内需要更长的固化时间，例如十分钟以上，或者十五分钟以上。在一些实施例中，所述第二热固性涂层包含一种或多种环氧树脂、聚酯或聚氨酯，而在其它实施例中，所述第二热固性涂层包含环氧树脂/聚酯混合物。在一实施例里，所述第二热固性涂层由粉末的TGIC聚酯(如PRA60001)制成。
作为一个实施例，当所述聚酯材料作为唯一的涂层的时候，其涂覆在钢制紧固件上时抗冲击性差——但当施用于另一种热固性涂层之上时，在此示例性的熔接环氧树脂413中的结果惊人地不同。结合的涂层表现出高的抗冲击性，即使当聚酯材料未完全交联的时候(例如，因为其仅以用于固化快速固化的热固性树脂的相同时间暴露于感应加热)，并且令人惊讶地具有高粘附力，尽管对下部热固性涂层未完全固化，如一环氧树脂。
因此，在不同的实施例中，所述第二热固性涂层仅部分交联，例如，当将其在比实现完全固化所必需的时间短的时间段内暴露于热量的时候。如果需要，这有利地仍然习惯上允许较慢的固化材料被并入高速高容量的制造工艺中，但仍然提供改进的和强化的涂覆的制品。在某些实施例中，快速固化热固性涂料被施用至基底，通过热量(如感应加热)快速固化，然后第二涂料被施用并被部分固化(或者在一些实施例里，尽管需要更长的固化时间而被完全固化)。包含第二热固性涂层的这些实施例还可包含润滑剂涂层。
这些制品的描述仅仅是示例。在某些实施例中，所述制品包含部分或全部的上述部件的额外组合或替代品。此外，鉴于本发明的有益效果，用于所述制品的额外的和替代的合适的变体、形式和部件将被本领域技术人员所认可。
本发明的其它方面涉及一种组件，所述组件可包含第一制品和被配置为固定至、连接到或靠近第一制品的第二制品，其中，该两制品具有不同的电极电位(阳极指数)以使得制品在电解液的存在下可发生电偶腐蚀。所述第一制品可部分或全部地涂覆有一种或多种热固性涂层，如上述的或本公开文本的其它地方描述的任何涂料，以及可选地润滑剂涂层。
在某些实施例中，所述第二制品包含，被连接至，或者被配置为连接至一第三制品(如汽车或其部件)。具有如本文所述的带有一个或多个涂层的制品的组件可包含汽车或航空航天材料，如紧固件，夹子或其它连接材料。另外用于所述组件的其它可能的制品可为用于装饰性汽车嵌花或者其它汽车材料的紧固件，例如但不限于扣件、夹子或与挡泥板或油盘一起使用的固定制品，包括一镁油锅。例如，图6示出了嵌花组件的插图，其中，图6A和6B提供了非涂覆制品的视图，如图6C所示的一镀铬嵌花38被配置以被固定至涂覆的紧固件，其中所述的紧固件与图2所示的涂覆的制品20相同或基本相似。
图7为一张照片，示出了一个例子，其中，根据标准GMW17026在腐蚀性环境中进行15年的模拟试验之后的两个样品钢螺栓被安装在碳纤维样品面板上。照片中的上部的螺栓没有涂覆热固性涂层，而照片中的下部的螺栓涂覆有热固性涂层。显而易见的是，未涂覆的螺栓有明显的腐蚀，而由热固性材料涂覆的螺栓显示出几乎没有腐蚀。因此可以理解的是，照片里的样品螺栓展现出了由本发明的热固性涂层提供的耐腐蚀性。
这些组件的描述仅仅为示例性的。在某些实施例中，所述组件包含部分或全部的上述部件的额外组合或替代品。此外，鉴于本发明的有益效果，用于所述组件的额外的和替代的合适的变体、形式和部件将被本领域技术人员所认可。此外，上述制品的示例性实施例中公开的任何特征可以是组件或其部件的实施例的特征，反之亦然。
本发明的其它方面涉及一个方法。在一些实施例中，所述方法包括将粉末涂料施用到制品上(例如，通过将粉末涂料喷涂到制品上)。粉末前体材料可悬浮在空气流中并通过使用合适的喷枪喷涂到制品上，所述喷枪可使粉末电离，以使得粉末在固化之前正确地涂在金属制品上。在一些实施例中，一种摩擦起电的方法被用于确保凹陷或难以正确地达到区域接受粉末涂料，如使用重的静电力导致笼蔽效应，其防止粉末涂覆所需的这些区域。在某些实施例中，粉末在喷枪里穿过热塑性材料以获得所需的电荷。其它施用方法也是可行的，但是，例如，该制品可浸入粉末前体床中。对于那些难以到达需要被涂覆的表面或内表面的实施例，可使用额外的喷枪附件或扩展件。在其它实施例中，一个或多个屏障可被布置在喷枪和制品之间，以使得仅有该制品的某一部分或多个部分被粉末覆盖(并因此，最终被热固性涂层涂覆)。在某些实施例中，所述制品被清洁和/或刮擦和/或涂底漆以在固化之前提升涂层前体材料的粘附力。
所述方法还可包括加热粉末状制品。在一些实施例中，所述方法可包括将粉末状制品运送到热源，如施加磁场的感应加热器。在某些实施例里，金属制品处于室温或环境温度下，粉末被施用到金属制品，然后所述制品和粉末被加热，例如通过暴露于一感应加热器，以使所述粉末固化成交联的热固性涂层。在其它实施例中，所述制品可在施用粉末的相同位置被加热，或者所述制品在施用粉末之前被加热，那么金属里的任何余热提供固化或至少部分地固化粉末。将粉末施用到室温制品上的所述方法的实施例为优选的，然而，给出了相对简化的制造工艺。
通过使用本领域中任何已知的输送系统，如输送带，一个或多个夹轮，旋转工作台，或者如图5示例性地示出的磁性桌50，所述制品可被运输(用于此步骤或其它)。在一些实施例中，所述输送带将制品带入并通过热源，如感应加热器52。在其它实施例中，一个或多个部件移动或运输到制品附近，其保持固定，如一粉末喷枪46，其中所述的粉末48被施用至所述制品。一股气流(未示出)可被用于从制品中吹除多余的材料。
其它可能的加热方法包括：使用红外热和/或其它热辐射，固化烘箱，热隧道，加热枪，或者使热源直接接触制品以通过传导传递热量，等等。根据涂料的特点(例如，树脂和任何固化剂组合物)和具体方法，用于固化粉末的温度可以是之前描述的任何温度(即介于约350至490华氏度之间，或者约为425华氏度，或者其它)。
例如，在一些实施例中，热量被施加5秒以下，在其它实施例中为10秒以下，以及在其它实施例中为15秒以下，30秒以下，60秒以下。在其它实施例中，可能需要这样的方法：使用较长的固化材料或较低的温度、以分钟量级的更长的时间(例如，2分钟以下，5分钟以下，10分钟以下，15分钟以下，或30分钟以下)。然而，鉴于制造速度提供的优势，允许在较短的时间范围的至少基底热固性层完全固化或几乎完全固化的实施例为优选的。
所述方法还可包括将所述涂覆的制品运输至一润滑站，在润滑站内，例如通过喷涂或浸渍，一种或多种润滑剂(例如，聚乙烯蜡乳液)被施用到制品上。所述方法还可包括干燥润滑的制品，例如通过另一次应用感应加热或使用另一个热源(或者甚至为用于将树脂固化成交联的材料的相同的热源)。在不同的实施例中，额外的热量未被提供，并且制品空气干燥或不需要干燥，基于润滑剂的选择(例如，当使用了如二硫化钼的干燥的润滑剂)。在一些实施例中，较短的热量应用至对干燥润滑的制品而言是必需的程度，例如，应用感应热一到二秒。这进一步有助于所述方法的制造效率。
在一些实施例中，润滑之前，第二热固性涂料被施用并至少部分地固化于所述制品上。在某些实施例中，所述方法可包括：在所述制品上形成陶瓷涂层，随后施用一种或多种热固性涂层(例如，快速固化的然后非快速固化的热固性涂层)，然后可选地施用一种或多种润滑剂涂层。
如上所述，图5示出了一种示例性的系统，用于实施该方法的实施例。在此实施例中，所述系统包括固定并输送多个制品的一磁性桌，在这些实施例中所述制品处于室温。在此示例性方法的步骤A中，一喷枪将粉末前体材料(例如，粉末状的环氧树脂)施用于所述制品，其随后被传送到感应加热器之间的位置。在步骤B中，所述加热器施加热量来固化粉末，并且导致制品上的交联的热固性涂层。可选地，所述磁性桌随后将所述涂覆的制品传送到润滑剂涂抹器，如喷枪，其在步骤C中施用润滑剂。然后，所述磁性桌将成品传送到完成位置，用于在示例性的步骤D中从桌上移除。可以理解的是，例如，所述方法允许选择性地将涂层施加到螺栓的头部，螺栓的头部和凸缘(如果存在)，头部的下侧，如果需要的话，螺栓的螺纹或螺纹的一部分。
组件的各种样品被测试以确定用能够防止电偶腐蚀的材料涂覆所述组件的一个或两个制品的效率。涂覆在所述制品上的所述材料是熔接的，固化的热固性聚合材料Axalta Alesta74550，固化后通过使用摩擦起电方法而被施用至约0.0025至0.0035英寸的厚度。所有的测试都通过使用具有10微米Dipzol NZ-200碱性电镀的M10紧固件(螺栓)固定至镁和碳纤维面板而实施。所述测试包括根据通用汽车全球工程标准测试程序GMW17026，“用于电偶腐蚀机制的加速腐蚀实验室测试”(腐蚀试验)的加速腐蚀试验，张力损失测试和物理测量，以确定涉及组件的机械要求的涂层的适当性。
通过使用安装在镁和碳纤维的样品面板(试片)上的螺栓，所述腐蚀试验被实施。每个试片上的每个螺栓被涂覆有熔接的固化的热固性聚合材料，且每个试片上的一个对照螺栓没有被涂覆。所述试片被放置在不锈钢室内的塑料格栅上，并且在66℃(约150.8℉)的温度下经受每3小时2分钟地直接喷涂3％盐、3％火泥和94％水的溶液。喷雾以每个喷嘴每分钟约2.5升(L)的速率施加。所述试片在暴露于喷雾溶液之前具有约3毫米(mm)的初始厚度。
所述腐蚀试验模拟了镁试片暴露1，2，3，4，5和8-9年的情况，通过使该试片喷雾5天(1年模拟)，10天(2年模拟)，15天(3年模拟)，通过35天(8-9年模拟)。所述试验在35天(8-9年模拟)后暂停，在固定所述对照螺栓上的螺母通过镁试片发生了腐蚀。显示了试验的直观结果的照片被提供于图9A-9G中，其中，图9A示出了分别位于照片左侧和右侧的未暴露或在试验之前的涂覆的和未涂覆的螺栓，并且，图9B-9G示出了1，2，3，4，5和8-9年模拟暴露之后的螺栓。从照片中可以清楚地看出，35天后(8-9年模拟)，在腐蚀试验室中的具有涂覆的螺栓的镁试片表现出几乎没有腐蚀迹象，而未涂覆的螺栓被安装于其上的试片表现出极度腐蚀，并且如上所述，要求该试验被暂停，由于试片(镁)材料的失败，作为试片与试片背面上的未处理螺母接触的结果。在这种情况下，电偶腐蚀发生于镁试片中，由于镁比钢活性更高或电位更低，并因此用作电偶反应中的阳极。
图10为一幅照片，示出了经过模拟15年镁试片的暴露之后的一个试片。可容易地看出，在15年模拟试验中，在热固性涂覆的螺栓周围的该试片的区域表现出基本上没有点蚀，而在未涂覆的螺栓周围的该试片的区域表现出强烈的点蚀，并且发现有穿透的点蚀(穿透3mm的试片厚度)。
在35天模拟的试验暂停期间，具有未涂覆的螺栓的试片已被点蚀彻底地穿透(点蚀约3mm)，如经过了15年模拟测试的试片一样，而具有涂覆的螺栓的试片具有小于约0.089mm的点蚀，或者小于未涂覆的螺栓的点蚀的约3％。
使用未受损和受损的、未涂覆的和涂覆的螺栓安装至碳纤维的样品面板进行了类似的腐蚀试验。所述腐蚀试验模拟了镁试片暴露1，2，3，4，5，10，11，12，13，14和15年的情况，通过使该试片喷雾5天(1年模拟)，10天(2年模拟)，15天(3年模拟)，通过65天(15年模拟)。在受损螺栓的测试中，1kg(约2.2磅)的螺栓被放置于料斗中，所述料斗安装在150mm(约6英寸)管的顶部，约1米(39英寸)高。所述料斗底部的活板门被打开以允许螺栓落入(约39英寸)非金属收集箱。在拆卸螺栓进行测试之前，下落的过程被重复三次。
图11A-11L提供了显示非受损螺栓试验的可视化结果的照片，其中，图11A在照片的左侧和右侧分别显示了未暴露的或试验之前的涂覆的和未涂覆的螺栓，而图11B-11L显示了经过1，2，3，4，5，10，11，12，13，14和15年的模拟暴露之后的螺栓。再一次，从照片中很容易看出，碳纤维面板上的涂覆的螺栓在腐蚀试验箱中65天之后(15年模拟)表现出显著较少的腐蚀迹象，而碳纤维面板上的未涂覆的螺栓表现出极度腐蚀。照片的检查(并且特别是图11L)显示出，涂覆的螺栓表现出表面污点有限地扩散到其被安装的碳纤维面板，而未涂覆的螺栓表现出似乎是显著的结构性劣化和显著的扩散至碳纤维面板上。
图12A-12L提供了显示了受损螺栓试验的可视化结果的照片，其中，图12A在照片的左侧和右侧分别显示了未暴露的或试验之前的涂覆的和未涂覆的螺栓，而图12B-12L显示了经过1，2，3，4，5，10，11，12，13，14和15年的模拟暴露之后的螺栓。再一次，从照片中很容易看出，碳纤维面板上的涂覆的螺栓在腐蚀试验箱中65天之后(15年模拟)表现出显著较少的腐蚀迹象，而碳纤维面板上的未涂覆的螺栓表现出极度腐蚀。照片的检查(并且特别是图12L)显示出，涂覆的螺栓表现出表面污点有限地扩散到其被安装的碳纤维面板，而未涂覆的螺栓表现出似乎是显著的结构性劣化和显著的扩散至碳纤维面板上。
螺栓在碳纤维试片中的情况下，必须记住的是，电偶锈蚀发生在钢螺栓中而不是碳纤维试片中，由于钢比碳纤维的活性更高或电位更低，并因此而用作电偶反应中的阳极。
可以理解的是，因为螺栓而非试片遭受电偶腐蚀，没有对试片的重量损失进行测量。不过，图12L中的样品检测显示出，当未涂覆的螺栓存在显著的结构性劣化和显著的扩散至碳纤维面板上的时候，涂覆的螺栓表现出表面污点有限地扩散到其被安装的碳纤维面板。
还进行了张力损失试验以确定涂层是否在涂覆的螺栓中导致了相较于未涂覆的螺栓(对照)与涂覆有尼龙11粉末涂层的螺栓而言不可接受地增加的张力损失。未涂覆的M-10螺栓(对照)，涂覆有根据本发明所述的热固性涂层的螺栓，以及涂覆有尼龙11的螺栓被放置于19mm厚的钢块中。镀锌钢垫圈被放置于螺栓头部之间，并且10mm钢螺母被拧在螺栓的螺纹上以将螺栓固定至所述块。螺栓拧紧至45-55N-m的扭矩。其中包括所有螺栓的所述组件被加热至125℃(约257°F)的温度，持续800小时。Dakota Ultrasonics MINI-MAX螺栓张力监测器被安装到每个螺栓上，以超声波确定螺栓中的张力损失。所述热固性涂层被施用至所述螺栓至约0.0025英寸至0.0035英寸的厚度。
所述未涂覆的螺栓(对照)表现出约20％的张力损失，涂覆有根据本发明所述的热固性涂层的螺栓表现出约25％的张力损失，而涂覆有尼龙11的螺栓表现出约33％至65％的张力损失。测试数据的检查表明，涂覆有根据本发明所述的热固性涂层的螺栓的张力损失表现出比对照螺栓可接受的低的张力损失，而涂覆有尼龙11的螺栓表现出无法接受的高的张力损失。
还实施了未涂覆的螺栓(对照)和涂覆有根据本发明所述的热固性涂层的螺栓和涂覆有尼龙11粉末涂层的螺栓的张力损失的热循环测试，其中，所述螺栓在-40℃和80℃之间(约-40℉至176℉)进行热循环。所述螺栓在-40℃至80℃之间的温度下热循环13个周期且在温度下保持3小时。所述对照螺栓表现出约18.6％的张力损失，具有尼龙11粉末涂层的螺栓表现出约33.3％至42.5％的张力损失，而涂覆有热固性涂层的螺栓表现出约4.7％和14.5％之间的张力损失，显示出在热循环中的张力损失中热固性涂层的无负面影响。
涂覆有根据本发明所述的热固性涂层的螺栓还表现出均匀且无干扰的涂层。施用的涂层厚度为约0.63mm(约0.0021英寸)至约0.89mm(约0.0029英寸)，并且当应用于具有凹入的驱动头(如六方扳手或驱动器)的螺栓时，不会干扰驱动尖端与驱动凹槽的接合。所述涂层也沿着螺纹充分地施用，以使所述涂层存在于螺纹接合，且被发现并不干扰将螺栓固定至内螺纹构件。有利地，所述热固性涂层被发现并不干扰磁性，并因此，磁力驱动器和驱动器尖端的使用以及磁力固定螺栓都不受影响。螺栓上的涂层的均匀性和厚度的描绘被显示于图3中。
所述螺栓还进行了摩擦系数的测试，其为当螺栓紧固到组件上时展现出来的摩擦。摩擦系数是无量纲值，但对应于必须施加的力，以适当拧紧或将螺栓扭至某一值。驱动螺栓所需的摩擦系数约0.10到0.16。涂覆的螺栓的摩擦系数通过使用润滑剂而被调整至大约在这个范围内。
这些方法的说明仅为示例性的。在某些实施例中，所述方法可包括部分或全部的上述步骤的额外组合或替代。此外，鉴于本发明的有益效果，用于所述方法的额外的和替代的合适的变体、形式和部件将被本领域技术人员所认可。此外，上述制品和/或组件的任何部件或特征可以由该方法的实施例产生，而涉及制品和/或组件的所描述的任何步骤或行动都可被并入该方法的实施例。
如本文所用，本领域技术人员将理解“约”，“大约”，“基本上”和“显著地”，其可在使用的上下文中以一定程度变化。如本文所用，术语“包含”和“包括”应被解释为与“含有”和“包纳”具有相同的含义，其均是“开放”的过渡术语，其不将权利要求仅限制为紧随此类术语的要素。由术语“包括”所涵盖的术语“由...组成”其被解释为“封闭”的过渡术语，其将权利要求仅限制为紧随此类术语的要素。由术语“包括”涵盖的术语“基本上由...组成”应该被解释为“部分封闭”的过渡性术语，其允许紧随此类术语的额外的要素，但是只有当这些额外的要素实质上不影响权利要求的基本的和新颖的特征。
本领域技术人员进一步理解的是相对方向性的术语，诸如侧，上，下，向后，向前等仅用于说明的目的，并且不旨在限制本发明的保护范围。
无论是否明确在本发明公开的文本中引用，本发明所涉及的所有专利在此通过引用并入本文。在本发明中，词语“一”或“一个”应被理解为包括单数和复数。相反，对复数项的任何引用在合适的情况下包括单数。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (62)

1.一种防止双制品系统的易受影响的制品的腐蚀的方法，其特征在于，所述双制品系统的第一制品和第二制品具有相互面对的表面，并且其中，该两制品具有不同的阳极指数，所述方法包括：
将涂料施用到所述第一制品的表面上；
固化所述第一制品表面上的涂料；并且
使所述第一制品的表面与所述第二制品的表面接触并固定，
其中，该两制品根据标准GMW17026进行15年的模拟试验，在暴露于腐蚀性环境之后，基本上没有表现出腐蚀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂料为热固性材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热固性材料为一种环氧树脂材料，其在涂覆期间交联以形成交联的环氧树脂涂层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂材料是一种熔接的环氧树脂材料。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂材料包含固化剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固化剂包含胺，酸酐，酸，酚，醇和硫醇中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂材料包含填料和颜料中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环氧树脂材料在经受约400至450华氏度的温度时在约30秒或更少的时间内固化，以形成交联的环氧树脂涂层。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂料被用作粉末。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粉末被喷涂到所述制品上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述粉末具有施加到其上的电荷。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂料包含第一涂料和第二涂料，并且其中，所述第一涂料被完全固化以形成第一固化层，并且所述第二涂料被施用到所述第一固化层上。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二涂料为热固性材料。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一涂料是快速固化材料，并且所述第二涂料以比所述第一涂料更慢的速率固化。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二涂料是一种润滑剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡，石蜡，巴西棕榈蜡和固体润滑剂中的一种或多种。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述固体润滑剂为二硫化钼和含氟聚合物中的一种或多种。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固化后的所述涂料具有约0.005至0.0035英寸的基本均匀的厚度。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述厚度为约0.0015英寸。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一涂料为一种基于氧化物的陶瓷材料。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化是热固化。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述热固化为感应加热固化，并且包括：应用磁场。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，施用所述第一涂料的所述制品在施用所述第一涂料之前被预热。
24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一制品和所述第二制品为异种金属。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一制品和所述第二制品中的一个为非金属。
26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，当固化的涂料存在于安装到镁试片的钢螺栓的至少头部上的时候，所述镁试片根据标准GMW17026进行15年的模拟试验之后，与安装在镁试片上的未涂覆的钢螺栓的点蚀相比表现出小于约3％的点蚀。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一制品具有大于所述第二制品的阳极指数。
28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一制品包含铁或铁合金。
29.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二制品包含镁或镁合金。
30.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二制品包含铝或铝合金。
31.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一制品为一阳性部分紧固件。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述阳性部分紧固件为螺栓或螺钉。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，当将所述螺栓加热到125℃的温度持续800小时的时候，所述螺栓表现出不超过约25％的张力损失。
34.一种双制品系统，其特征在于，所述双制品系统的第一制品和第二制品具有相互面对的表面，并且其中，该两制品具有不同的阳极指数，所述第一制品的表面包含通过在所述第一制品的表面上固化涂料形成的一涂层，并且所述第一制品的表面与所述第二制品的表面接触并固定，其中，该两制品根据标准GMW17026进行15年的模拟试验，在暴露于腐蚀性环境之后，基本上没有表现出腐蚀。
35.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述涂料为热固性材料。
36.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述热固性材料为一种交联的环氧树脂涂层。
37.根据权利要求36所述的系统，其特征在于，所述环氧树脂材料是一种熔接的环氧树脂材料。
38.根据权利要求36所述的系统，其特征在于，所述环氧树脂材料包含固化剂。
39.根据权利要求38所述的系统，其特征在于，所述固化剂包含多胺，酸酐，酸，酚，醇和硫醇中的一种或多种。
40.根据权利要求36所述的系统，其特征在于，所述环氧树脂材料包含填料和颜料中的一种或多种。
41.根据权利要求36所述的系统，其特征在于，所述环氧树脂材料在经受约400至450华氏度的温度时在约30秒或更少的时间内固化，以形成交联的环氧树脂涂层。
42.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述涂料包含第一涂料和第二涂料，并且其中，所述第一涂料被完全固化以形成第一固化层，并且所述第二涂料被施用到所述第一固化层上，以形成所述涂料。
43.根据权利要求42所述的系统，其特征在于，所述第二涂料为热固性材料。
44.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述第一涂料是快速固化材料，并且所述第二涂料以比所述第一涂料更慢的速率固化。
45.根据权利要求42所述的系统，其特征在于，所述第二涂料是一种润滑剂。
46.根据权利要求45所述的系统，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡，石蜡，巴西棕榈蜡和固体润滑剂中的一种或多种。
47.根据权利要求46所述的系统，其特征在于，所述固体润滑剂为二硫化钼和含氟聚合物中的一种或多种。
48.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，固化后的所述涂料具有约0.005至0.035英寸的基本均匀的厚度。
49.根据权利要求48所述的系统，其特征在于，所述厚度为约0.001至0.0025英寸。
50.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品的表面包含一种所述涂料被施用于其上的基于氧化物的陶瓷材料。
51.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品和所述第二制品为异种金属。
52.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品和所述第二制品中的一个为非金属。
53.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品为钢螺栓并且所述第二制品由具有较小阳极指数的金属形成。
54.根据权利要求53所述的系统，其特征在于，所述第二制品由镁形成，并且其中，固化的涂料存在于所述钢螺栓的至少头部上，并且其中，当安装到所述镁试片时，所述镁试片根据测试程序GMW17026进行15年的模拟试验之后，与安装在所述镁试片上的未涂覆的钢螺栓的点蚀相比表现出小于约3％的点蚀。
55.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品具有大于所述第二制品的阳极指数。
56.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品包含铁或铁合金。
57.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第二制品包含镁或镁合金。
58.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第二制品包含铝或铝合金。
59.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品为一阳性部分紧固件。
60.根据权利要求59所述的系统，其特征在于，所述阳性部分紧固件为螺栓或螺钉。
61.根据权利要求59所述的系统，其特征在于，当将所述螺栓加热到125℃的温度持续800小时的时候，所述螺栓表现出不超过约25％的张力损失。
62.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述第一制品为钢螺栓，而其中所述的涂层存在于所述钢螺栓的至少一个头部上和所述钢螺栓的该头部的下侧。
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