KR20170096057A

KR20170096057A - 열경화성 수지로 코팅된 부재 및 코팅 방법

Info

Publication number: KR20170096057A
Application number: KR1020177021730A
Authority: KR
Inventors: 제프리 엠. 스튜파; 프랑코 에이. 시스터니노; 유진 디. 세사; 로빈 에프. 모나한
Original assignee: 나일록 엘엘씨
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2017-08-23
Also published as: BR112017015482B1; US11702553B2; US20200062971A1; ES2944584T3; US20170327697A1; JP2018510761A; US11186728B2; US20160222222A1; TW201636399A; EP3253976B1; CN107405646A; CA2972984A1; TWI654265B; WO2016126766A1; PL3253976T3; US9738792B2; KR101935043B1; MX2017009964A; US20220228007A1; EP3253976A1

Abstract

2-부재 시스템의 민감한 부재의 부식 방지 방법으로서, 제1 부재 및 제2 부재가 서로 마주하는 표면을 가지며, 제1 부재 및 제2 부재는 상이한 양극성 인덱스를 가지고, 제1 부재의 표면을 코팅 물질로 도포하는 단계 및 제1 부재의 표면의 코팅 물질을 경화하는 단계를 포함한다. 더불어, 상기 제1 부재와 제2 부재의 표면을 접촉 및 고정하는 단계를 포함한다. 상기 2-부재는 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후에 실질적으로 부식되지 않는다.

Description

열경화성 수지로 코팅된 부재 및 코팅 방법

본 명세서는 2015년 2월 3일자로 출원된 미국특허 가출원 제 62/111,495 호와, 2015년 11월 18일자로 출원된 미국특허 가출원 제62/257,015호에 기초한 우선권을 주장하며, 상기 명세서 전체는 본 출원의 참고문헌이다.

본 발명의 특정양태는 코팅된 구성요소 또는 특성을 갖는 부재(articles) 및/또는 조립체, 상기 부재를 코팅하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 특정 양태는 전해질의 존재 하에 상이한 금속 또는 다른 물질과 접촉할 때 발생하는 갈바니 부식(galvanic corrosion)을 방지할 수 있는 하나 또는 그 이상의 열경화성 수지 코팅 및/또는 무기 코팅으로 적어도 부분적으로 피복 된 금속 부재, 상기 부재의 조립체 및 상기 부재의 제조 방법에 관한 것이다.

부식(corrosion)에는 여러 종류가 있다. 일반적으로, 부식은 금속과 같은 물질이 보다 안정한 형태로 변환되는 것이다. 그러나, 부식에는 두 가지 주요 유형 중 일반 또는 균일 부식(general or uniform attack corrosion)과 갈바니 부식(galvanic corrosion)이 있다. 일반 또는 균일 부식은 예를 들어, 철이 젖거나 습기 찬 환경에 있을 때, 산화철을 생성하며 부식하는 과정에서 발생한다.

반면에, 갈바니 부식은 서로 다른 양극성 인덱스 또는 전위를 갖는 두 물질이 전해질의 존재 하에서 서로 접촉하거나 근접하여 있을 때 발생한다. 전위차는 물질간의 전자의 흐름을 만든다. 이러한 시스템에서, 하나의 물질이 더 활성적(또는 덜 불활성(noble))이며 양극으로서 작용하고, 다른 물질은 덜 활성적(또는 보다 불활성)이고 음극으로 작용한다. 양극은 빠른 속도로 부식되지만, 음극은 보다 느린 속도로 부식한다.

갈바니 부식이 일어날 수 있는 시스템의 예로는, 염수 분무(salt spray) 환경과 같은 비-증류수 존재 하에 마그네슘 패널을 특정 물체에 고정시키는 강철 볼트가 있다. 강철(steel)보다 더 활성적인 마그네슘은 가속화된 속도로 부식되는 반면, 강철은 보다 느린 속도로 부식될 것이다. 이러한 문제는, 예를 들어, 탄소 섬유 패널과 같은 비-금속 패널(non-metal panel)을 고정하는 데에 강철 볼트를 사용하는 경우에도 갈바니 부식이 발생할 수 있어, 상이한 금속에만 국한되는 문제가 아니다. 이러한 시스템에서, 탄소 섬유보다 더 활성적인 강철은 가속화된 속도로 부식하는 반면, 탄소 섬유는 보다 느린 속도로 부식될 것이다. 다시 말하면, 다른 양극성 인덱스를 가진 두 물질이 서로 접촉하거나 근접하여 있을 때, 보다 활성적인 물질이 보다 빠른 속도로 부식이 되는 갈바니 부식의 가능성이 존재한다.

예를 들어, 염수 분무 등과 같은 비-증류수의 존재 하에 전해질이 존재하면, 부식이 발생할 수 있으며, 이는 상대적인 전기 전위에 의해 양극으로 작용하는 물질의 구조적 완전성을 약화 및/또는 바람직하지 않은 미적 외관을 초래할 수 있다. 갈바니 부식은 자동차 및 항공 우주 분야에서 특히 중요한 문제이다.

예를 들어, 자동차 산업에서는 차량의 무게를 줄이려는 강한 열망이 있다. 이러한 가벼운 무게는 연료 효율을 높이려는 노력에 의해 주도된다. 이와 같이, 알루미늄, 마그네슘 및 탄소 섬유와 같은 경량 재료가 차체 및 구동 트레인 구성 요소에 사용된다. 그러나, 많은 경우에, 경량 부품은 볼트와 같은 패스너(fastener)로 이용될 수 없다. 따라서, 볼트는 일반적으로 강철과 같은 철 합금이다. 패스너에 이러한 경량 재료를 사용하기 꺼리는 이유는, 비용 증가와 강철 패스너의 수용(acceptance), 강도, 및 전반적인 기계적 특성 때문이다.

갈바니 부식을 방지하기 위해, 유사한 재료 또는 유사한 전위(양극 인덱스)를 가진 상이한 재료를 사용할 수 있다. 그러나 이는 목적하는 용도에 사용할 수 있는 물질의 조합 유형을 제한한다.

다른 예시에서는, 상이한 물질 사이에 장벽(barrier)이 부과될 수 있다. 예를 들어, 볼트의 헤드와 패널 사이에 나일론 또는 폴리머 씰(seal)과 같은 고분자 물질로 코팅된 볼트를 배치할 수 있다. 그러나, 나일론 코팅이나 씰은 갈바니 부식을 방지하지 못할 수 있으며, 시스템의 일반적인 기계적 요건을 충족시키지 못할 수 있다. 예를 들어, 코팅이 너무 두껍고 암나사(예를 들어, 너트)와 볼트의 맞물림을 방해하거나 볼트를 조일 때 마찰 계수를 증가시키거나, 시스템의 온도 변화(예를 들어, 가열과 냉각)에 따라 코팅 또는 씰의 탄성(resiliency)으로 인해 장력이 상실되는 경우가 있다. 또한, 이러한 중합체 코팅 또는 씰은 상이한 물질 사이에 전자의 전달을 막는데 필요한 장벽을 제공하지 않을 수 있다. 게다가, 탄성 중합체 물질은 시스템이 받게 될 온도의 변화, 진동 및 다른 힘들에 따라 구조적 완전성(structural integrity)을 유지하지 못할 수 있다.

따라서, 전해질 존재하에 서로 닿거나 근접하는 상이한 물질을 갖는 시스템에서 갈바니 부식을 방지하기 위한 방법이 필요하다. 바람직하게는, 이러한 방법은 갈바니 부식으로부터 물질을 보호하면서, 시스템의 가열 및 냉각 사이클에 견딜 수 있는 재료를 사용한다. 더욱 바람직하게는, 이러한 방법은 시스템의 기계적 성질 및 요건을 유지하는 물질을 사용한다. 보다 바람직하게는, 이러한 방법은 제조 환경에서 비용 효과적인 방법으로 수행될 수 있다.

또한, 시스템에 요구되는 기계적 특성, 조건, 성질 및 사양을 유지하면서, 다양한 불리한 환경 조건 하에서 갈바니 부식에 내성을 나타내는 다중 부재 시스템(multi-part article system)에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 제1 표면을 포함하는 금속 부재와 같은 제1 물질의 부재(article)가 개시되며, 상기 제1 표면은 열경화성 코팅으로 적어도 부분적으로 덮힌다. 일부 실시예에서, 상기 부재는 열경화성 코팅으로 완전히 덮힌다. 다양한 실시예에서, 열경화성 코팅은 신속-경화(rapid-cure) 열경화성 코팅이다. 일 양태에 따르면, 상기 신속 경화 열경화성 코팅 물질은 코팅물질이 금속 부재와 접촉하고, 인덕션 가열기(induction heater)에 노출되는 경우에 약 1분 이내에 경화한다. 다른 실시예에 따르면, 상기 코팅 물질은 약 30초 내에 경화한다. 다른 양태에서는, 상기 코팅은 약 350 내지 475℉ 사이의 온도에 노출되었을 때, 상기 시간 내에 경화하나, 이에 제한되지 않는다. 특정 실시예에 따르면, 상기 열경화성 코팅은 가교 결합된 에폭시 코팅이며, 융합 본드 에폭시 코팅일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 열경화성 코팅이 에폭시 분말과 같은 분말로 만들어 지며, 그 후 경화되어 열경화성 코팅을 형성한다. 다양한 실시예에서, 상기 코팅은 에폭시 수지 및 하나 이상의 경화제(curing agent) 또는 하드너(hardener)를 포함하는 분말로부터 만들어진다. 상기 경화제(curing agent) 또는 하드너(hardener)는 하나 이상의 아민, 안하이드라이드, 산, 페놀 및/또는 알코올로 구성되거나 포함한다. 특정 실시예에서, 열경화 코팅은 3M®Fusion Bonded Epoxy 413, 3M®Scotchkote 426 FAST 및/또는 Axalta Alesta 74550 같은 융합 본드 에폭시 코팅으로 만들어 진다. 특정 실시예에서, 상기 부재에 분말이 도포된 후, 상기 코팅 물질은 약 400 내지 450℉ 사이의 온도, 다른 실시예에서는 약 420 내지 430℉의 온도, 또 다른 실시예에서는 약 425℉에 노출되었을 때, 약 30초 내에 경화된다.

본 발명의 다양한 양태에서, 상기 부재는 적어도 상기 부재의 일부와 접촉하는 윤활제 코팅을 추가적으로 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 윤활제 코팅은 열경화성 코팅의 적어도 일부분을 덮거나 접촉하며, 다른 실시예에서는 전체 부재 및/또는 열경화성 코팅의 전체표면을 덮는다. 일부 양태에서, 상기 윤활제 코팅은 폴리에틸렌 왁스, 이황화 몰리브덴, 또는 하나 이상의 플루오르 중합체 등과 같은 하나 이상의 왁스로 이루어지거나 포함한다.

일부 예에서, 상기 열경화성 코팅은 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 다양한 양태에서, 상기 코팅두께(부재의 기하학적 구조 및/또는 모양에 관계없음)는 평균 전체 코팅 두께로부터 약 0.002인치 이하의 편차를 가지며, 다른 실시예에서는 약 0.001 인치 이하의 편차를 가지고, 또 다른 실시예서는 약 0.0005 인치 이하의 편차를 갖는다. 특정 양태에서, 상기 열경화성 코팅의 두께는 약 0.005 인치 이하이거나, 약 0.0035인치 이하, 또는 약 0.0025인치 이하, 또는 약 0.0015인치 이하, 또는 약 0.0010 인치 이하 또는 약 0.0005 인치 이하이다. 다양한 양태에서, 상기 두께는 약 0.0005 내지 0.005인치, 약 0.0015 내지 0.0035인치, 및 약 0.0025인치이다.

본 발명의 특정 예에서, 상기 부재는 무기물(inorganic) 코팅을 포함하며, 이는 세라믹 코팅을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 부재는 전기도금 및/또는 플라즈마 처리되며, 예를 들어 상기 부재는 Keronite®코팅을 포함할 수 있다. 또한, 이들 실시예에서는 세라믹 코팅과 같은 무기물 코팅 상에 본원 발명에 기재된 하나 이상의 열 경화 코팅 및/또는 하나 이상의 윤활제 코팅을 포함할 수 있다(즉, 부재→세라믹 코팅→열경화성 코팅→윤활제→).

특정 실시예에서, 상기 열경화성 코팅된 부재는 코팅에 악영향을 미치지 않으면서 장시간 고온에 노출될 수 있는 내열성을 가진다. 예를 들어, 특정 양태에서 상기 코팅된 부재는 연화(softening), 용융(melting), 유동(flowing), 적하(dripping), 탄화(charring) 등과 같은 코팅에 대한 악영향 없이 약 30분간 약 350℉에서 견딜 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 부재는 패스너(fastener)이며, 예를 들어 패스너(fastener), 볼트(bolt), 클립(clip) 또는 생크(shank)이다. 상기 부재는 임의의 금속 또는 금속 합금으로 이루어지거나 포함될 수 있다. 특정 양태에서, 상기 부재는 강철과 같은 철 또는 철 합금이다. 세라믹 코팅을 추가로 포함하는 부재와 같은 다른 부재에서, 상기 부재는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 이들의 합금이다.

특정 실시예에서, 상기 열경화성 코팅은 제 1 열경화성 코팅을 포함하고, 제 2 열경화성 코팅은 제1 열경화성 코팅에 의해 이미 커버된 임의의 부분 또는 모든 부분을 포함하여 제 1 열경화성 코팅의 상부, 이의 일부분 또는 부재 전체 표면에 도포된다. 다양한 실시예에서, 상기 제 1 열경화성 코팅은 신속-경화(rapid-cure) 열경화성 코팅이고, 상기 제 2 열경화성 코팅은 신속-경화 열경화성 코팅이 아니다. 예를 들어, 일부 양태에서, 상기 제 1 열경화성 코팅은 금속 부재와 접촉하는 동안 인덕션 가열기에 노출 될 때 약 1 분 이내에 경화하지만, 상기 제 2 열경화성 코팅은 제1 열경화성 코팅의 경화를 위해 사용되는 등가 온도 범위에서 보다 긴 경화 시간을 요구하는데, 예를 들어 제 1 열경화성 코팅보다 10 분 이상 또는 15 분 이상 추가로 소요된다.

일부 실시예에서, 상기 제 2 열경화성 코팅은 하나 이상의 에폭시, 폴리에스테르 또는 폴리우레탄을 포함하고, 다른 실시예에서는 제 2 코팅은 에폭시 / 폴리에스테르 혼합물을 포함한다. 일 예시에서, 상기 제 2 열경화성 코팅은 Valspar®TGIC 폴리 에스테르 (예를 들어, PRA60001)로 제조된다. 다양한 실시예에서, 제 2 열경화성 코팅은 부분적으로만 가교 결합되는데, 예를 들어 완전 경화되는데 필요한 시간보다 짧은 시간동안 열에 노출 된 때에 그러하다. 상기 제 2 열경화성 코팅을 포함하는 실시예들은 윤활제 코팅을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 윤활제 코팅은 상기 제 2 열경화성 코팅의 상부 표면의 적어도 일부를 덮는다(즉, 부재→제 1 열경화성 코팅 → 제 2 열경화성 코팅 → 윤활제).

본 발명의 또 다른 양태는 조립체에 관한 것으로서, 상기 조립체는 제 1 부재 및 상기 제 1 부재에 고정되거나 연결되도록 형성된 제 2 부재를 포함하며, 상기 2 개의 부재는 전기 전위가 상이하여, 전해질이 있는 상태에서 갈바니 부식이 발생할 수 있다. 상기 제 1 부재는 부분적으로 또는 전체적으로 하나 이상의 열경화성 코팅층, 예를 들어, 본 명세서 등 상기 개시되거나 다른 부분에서 개시하고 있는 임의의 코팅으로 코팅될 수 있으며, 선택적으로 열경화성 코팅의 상부 표면 상에 부분적으로 또는 전체적으로 윤활제 코팅으로 코팅될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 제 2 부재는 제 3 부재를 포함하거나, 제 3 부재에 연결되거나, 제 3 부재에 연결되도록 구성된다. 다양한 양태에서, 상기 제 2 부재는 또한, 부분적으로 또는 전체적으로 하나 이상의 열경화성 코팅으로 피복(cover)되며, 선택적으로 열경화성 코팅의 상부 표면 상에 부분적으로 또는 전체적으로 윤활제 코팅으로 코팅 될 수 있다. 특정 실시예에서, 제 2 부재는 또한, 열가소성 코팅과 같은 비-열경화성 코팅을 포함 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 방법이 개시된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 방법은 분말 코팅을 부재에 도포하는 단계(예를 들어, 선택적으로 분말 코팅 및/또는 부재에 대해 이들의 표면상에 마찰 전하(tribo charge)가 발생되게 하는 공정을 거친 후에, 분말 코팅을 부재에 분무하여 도포하는 단계)를 포함한다. 또한, 상기 방법은 분말 코팅된 부재를 인덕션 가열기와 같은 열원으로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 금속 부재는 실온 또는 주변 온도에 있으며, 상기 분말은 상기 금속 부재에 도포되는데, 분말 코팅 및/또는 부재가 분말 코팅 및/또는 부재시 표면 상에 전하(예를 들면, 마찰전하)를 생성시키는 방법을 거친 후에 도포된 후에, 상기 부재 및 분말이 가열(예를 들어, 인덕션 가열기에 노출시켜 가열))되어, 가교 결합된 열경화성 코팅으로 분말이 경화된다. 인덕션 가열기에 노출시킨다. 상기 방법은 코팅된 부재를 윤활 스테이션(lubricating station)으로 운반하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 하나 이상의 윤활제(예: 폴리에틸렌 왁스 에멀젼(polyethylene wax emulsion))가 부재에 도포(예를 들어, 스프레이 도포)된다.

상기 방법은 또한 윤활된 제품을 건조하는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 인덕션 가열을 추가적으로 적용시켜 건조시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활 이전에 추가적인 열경화성 코팅 물질이 도포되고, 상기 부재 상에서 적어도 부분적으로 경화된다. 특정 예에서, 상기 방법은 상기 부재 상에 세라믹 코팅을 형성하고, 하나 이상의 열 경화성 코팅(예를 들어, 신속-경화(rapid-cure) 후, 비 신속-경화 열경화성 코팅)을 도포한 후, 하나 이상의 윤활제 코팅을 선택적으로 도포하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본원 발명에서는 2-부재 시스템의 민감한 부재의 갈바니 부식과 같은 부식의 억제 및/또는 방지 방법을 개시하고 있으며, 상기 2-부재 시스템에 있어서 제1 부재 및 제2 부재가 서로 마주하는 표면을 가지며, 제1 부재 및 제2 부재는 상이한 양극성 인덱스를 가지는 물질을 포함하며, 상기 방법은 제1 부재의 표면을 코팅 물질로 도포하는 단계, 제1 부재의 표면의 코팅 물질을 경화하는 단계, 코팅된 제1 부재와 제2 부재의 표면을 접촉 및 고정하는 단계를 포함하며, 제1 부재 및 제2 부재가 표준 제너럴 모터스 월드와이드 엔지니어링 표준 테스트 절차(General Motors Worldwide Engineering Standards test procedure) GMW17206, 즉 “갈바니 부식 메커니즘의 가속 부식 실험“의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후에 실질적으로 갈바니 부식되지 않는 것을 특징으로 한다. 상기 방법의 일 양태에서, 경화된 코팅 물질이 적어도 마그네슘 쿠폰(magnesium coupon)에 장착된 강철 볼트의 헤드 상에 존재하는 경우, 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후, 상기 마그네슘 쿠폰에 코팅되지 않은 강철 볼트가 존재하는 경우와 비교하여 상기 마그네슘 쿠폰은 약 20%, 10%, 5%, 3%, 또는 1% 미만의 공식(pitting)을 나타낸다.

갈바니 부식과 같은 부식을 억제 및/또는 방지하는 방법의 일 양태에서, 상기 코팅 재료는 열경화성 물질이다. 열경화성 물질은 경화 중에 가교 결합(cross link)되며, 가교 결합된 에폭시 코팅을 형성하는 에폭시 물질일 수 있다. 그러한 에폭시 물질 중 하나는 융합 본드 에폭시(fusion bond epoxy) 물질이다. 상기 에폭시 물질은 하나 이상의 아민(amines), 안하이드라이드(anhydrides), 산(acids), 페놀(phenols), 알코올(alcohols), 및 티올(thiols) 등과 같은 경화제(curing agent) 또는 하드너(hardener)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 에폭시 물질은 필러(filler) 및 안료(pigment) 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 에폭시 물질은 약 400 내지 450 ℉의 온도에서 약 30초 이내에 경화되어 가교 결합 된 에폭시 코팅을 형성한다.

상기 방법은 분말인 코팅물질을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 분말은 상기 부재에 분무(sprayed)될 수 있으며, 예를 들어 상기 분말 및/또는 상기 부재에 전하가 가해진 후 분무될 수 있다.

하나의 방법에서, 상기 코팅 물질은 제1 코팅 물질과 제2 코팅 물질을 포함하며, 상기 제1 코팅 물질은 완전히 경화되어 제1 경화층을 형성하고, 상기 제2 코팅 물질은 상기 제1 경화층에 도포된다. 상기 제2 코팅 물질은 열경화성 물질일 수 있다. 상기 제1 코팅 물질은 신속-경화 물질일 수 있고, 제2 코팅물질은 제1 코팅 물질보다 저속으로 경화되는 것일 수 있다.

본 발명의 따른 하나의 방법에서, 상기 경화는 열 경화이다. 상기 열 경화는 인덕션 열 경화(induction heat curing)일 수 있고, 상기 열경화성 물질이 상기 부재의 표면의 적어도 일부에 도포된 후, 부재를 자기장(magnetic field)에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법의 일 양태에서, 제2 코팅 물질은 윤활제이다. 상기 윤활제는 폴리에틸렌 왁스(polyethylene wzx), 파라핀 왁스(paraffin wzx), 카르나우바 왁스(carnauba wax) 및 고체 윤활제(solid lubricant) 중 하나 이상일 수 있다. 상기 고체 윤활제는 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide) 및 플루오르중합체(fluoropolymer) 중 하나 이상일 수 있다.

본 방법의 일 양태에서, 상기 코팅 물질은 경화 될 때 약 0.005 인치 이하의 실질적으로 균일한 두께를 가지며, 다른 한편으로는 약 0.0035 인치 이하, 또는 약 0.0025 인치 이하, 또는 약 0.0015 인치 이하, 또는 약 0.0010 이하, 또는 약 0.0005 인치 이하의 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 상기 두께는 약 0.0005 내지 0.005 인치, 약 0.0015 내지 0.0035 인치 및 약 0.0025 인치이다. 상기 두께는 약 0.0015인치일 수 있다.

상기 본 발명의 방법에서, 제1 및 제 2 부재는 상이한 금속(dissimilar metals)으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 부재는 철 또는 철 합금으로 제조될 수 있고, 제 2 부재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제조될 수있다. 제 1 및 제 2 부재 중 하나는 비-금속 (즉, 흑연(graphite)같은 탄소계 물질(carbon based material), 예를 들어, 탄소 섬유 물질(carbon fiber material))으로 제조될 수있다. 상기 제 1 부재 및 제 2 부재는 상이한 양극성 인덱스(anodic indice)를 갖는 재료로 제조될 수 있는데, 예를 들어, 양극성 인덱스는 적어도 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 또는 그 이상으로 상이하다.

상기 제1 부재는 제2 부재보다 작은 양극성 인덱스를 가질 수 있다. 상기 제 1 부재는 철 또는 철 합금을 포함할 수 있고, 제 2 부재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제 2 부재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.

상기 제1 부재는 볼트나 스크류와 같은 숫형 패스너(male-part fastener)일 수 있다. 본 발명의 상기 방법에서, 상기 볼트는 적어도 125℃의 온도로 800시간동안 가열 될 때 약 50 % 이하, 45 % 이하, 40 % 이하, 35 % 이하, 30 % 이하, 25 % 이하, 20 % 이하, 15 % 이하, 10 % 이하 또는 10% 미만의 장력 손실(tension loss)을 나타낼 수 있으며, 장력 손실은 약 -40 ℃ 내지 80 ℃(약 -40 °F 및 176 °F)의 온도에서 13 사이클 동안 유지하고 각 온도에서 3 시간 동안 유지된 열 사이클을 겪을 때, 약 25 % 이하, 20 % 이하, 15 % 이하, 10 % 이하, 5 % 이하의 장력 손실을 갖는다.

또한, 본원에서는 제1 부재와 제2 부재의 표면이 서로 마주하는 표면을 가지는 2-부재 시스템을 기재하고 있는데, 제1 부재 및 제2 부재가 상이한 양극성 인덱스를 가지며, 제1 부재의 표면은 제1 부재의 표면상에 코팅 물질을 경화시켜 형성된 코팅층을 포함하고, 제1 부재의 표면은 제2 부재의 표면과 접촉 및 고정된다. 상기 2-부재는 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후에 실질적으로 부식되지 않는다. 상기 시스템의 일 양태에서, 상기 경화된 코팅 물질이 적어도 마그네슘 쿠폰(magnesium coupon)에 장착된 강철 볼트의 헤드 상에 존재하는 경우, 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후, 상기 마그네슘 쿠폰에 코팅되지 않은 강철 볼트의 경우와 비교하여 상기 마그네슘 쿠폰은 약 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 3% 미만, 또는 1% 미만의 공식(pitting)을 나타낸다.

일 양태에서, 상기 코팅 물질은 열경화성 물질이다. 상기 열경화성 물질은 가교결합된 에폭시 코팅될 수 있으며, 예를 들어, 융합 본드 에폭시(fusion bond epoxy) 물질일 수 있다. 일 양태에서, 상기 에폭시 물질은 경화제(curing agent) 또는 하드너(hardener)를 포함한다. 상기 경화제 또는 하드너는 하나 또는 둘 이상의 아민(amines), 안하이드라이드(anhydrides), 산(acids), 페놀(phenols), 알코올(alcohols), 및 티올(thiols)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 상기 에폭시 물질은 필러 및 안료 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 에폭시 물질은 약 400 내지 450 ℉의 온도에서 약 30초 이내에 경화되어 가교 결합 된 에폭시 코팅을 형성한다.

일 양태에서, 상기 코팅 물질은 제1 코팅 물질과 제2 코팅 물질을 포함하며, 상기 제1 코팅 물질은 완전히 경화되어 제1 경화층을 형성하고, 상기 제2 코팅 물질은 상기 제1 경화층의 외부 표면의 적어도 일부분 상에 도포되어 경화 물질을 형성한다.

상기 제2 코팅 물질은 열경화성 물질일 수 있다. 상기 제1 코팅 물질은 신속 경화 물질일 수 있고, 상기 제2 코팅물질은 상기 제1 코팅 물질보다 저속으로 경화되는 것일 수 있다. 일 양태에서, 상기 제2 코팅 물질은 윤활제이다. 상기 윤활제는 폴리에틸렌 왁스(polyethylene wzx), 파라핀 왁스(paraffin wzx), 카르나우바 왁스(carnauba wax) 및 고체 윤활제(solid lubricant) 중 하나 이상일 수 있다. 상기 고체 윤활제는 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide) 및 플루오르 중합체(fluoropolymer) 중 하나 이상일 수 있다.

일 양태에서, 상기 코팅 물질은 경화 될 때, 약 0.0001 내지 0.005 인치의 실질적으로 균일한 두께를 가진다. 상기 열경화성 코팅의 두께는 약 0.005 인치 이하의 실질적으로 균일 한 두께를 가지며, 다른 한편으로는 약 0.0035 인치 이하, 또는 약 0.0025 인치 이하, 또는 약 0.0015 인치 이하, 또는 약 0.0010 이하, 또는 약 0.0005 인치 이하일 수 있다. 다양한 양태에서, 상기 두께는 약 0.0005 내지 0.005 인치, 약 0.0015 내지 0.0035 인치, 및 약 0.0025 인치이다.

본 발명에 따른 시스템에서, 제1 및 제 2 부재는 상이한 금속(dissimilar metals)이다. 제 1 및 제 2 부재 중 하나는 비-금속일 수 있다. 상기 제 1 부재는 강철 볼트일 수 있으며, 상기 제2 부재는 제1 부재에 비해 보다 낮은 양극성 인덱스를 띤 금속으로 형성될 수 있다. 상기 제2 부재는 마그네슘으로 형성될 수 있으며, 상기 경화 코팅 물질은 적어도 강철 볼트의 헤드에 존재할 수 있으며, 마그네슘 쿠폰에 장착될 때, 상기 마그네슘 쿠폰은 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후, 상기 마그네슘 쿠폰에 코팅되지 않은 강철 볼트의 경우와 비교하여 상기 마그네슘 쿠폰은 약 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 3% 미만 또는 1% 미만의 공식(pitting)을 나타냈지만, 코팅되지 않은 강철 볼트를 갖는 쿠폰의 경우에는 핀 홀 천공(pinhole perforation)(또는 벽 천공(through-wall perforation))을 나타냈다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 제1 부재는 제2 부재보다 큰 양극성 인덱스를 가진다. 상기 제 1 부재는 철 또는 철 합금을 포함할 수 있고, 제 2 부재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금이거나 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함 할 수 있다.

본 발명에 따른 일 양태의 시스템에서, 상기 제1 부재는 숫형 패스너(male-part fastener)이다. 상기 숫형 패스너는 볼트 또는 스크류일 수 있다. 상기 시스템에서, 상기 볼트는 적어도 125℃의 온도로 적어도 800시간동안 가열 될 때 약 50 %, 45 %, 40 %, 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 15 %, 10 % 이하의 장력 손실(tension loss)을 나타낼 수 있으며, 약 -40 ℃ 내지 80 ℃(약 -40 °F 및 176 °F)의 온도에서 13 사이클 동안 유지하고 각 온도에서 3 시간 동안 유지된 열 사이클을 겪을 때, 약 25 % 이하, 20 % 이하, 15 % 이하, 10 % 이하, 5 % 이하 또는 그 미만 이하의 장력 손실을 갖는다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 제1 부재는 강철 볼트이고, 상기 코팅층은 적어도 강철볼트의 헤드와 헤드의 하측(underside)에 존재한다. 선택적으로, 상기 볼트가 플랜지(flange)를 포함하는 경우, 상기 코팅은 적어도 샹기 플랜지의 일부 상에 존재할 수 있다. 선택적으로, 상기 코팅은 볼트 생크(shank) 상의 적어도 볼트 트레드(thread, 나사) 일부 상에 존재할 수 있다.

본문의 다른 목적, 특징, 및 장점은 아래 첨부된 도면과 함께 하기 설명으로 명백해질 것이고, 도면 부호는 그와 유사한 부품, 요소, 구성, 단계 및 공정을 나타낸다.

본 발명의 예시적인 형태들은 첨부된 도면을 참조하여 예로서만 설명될 것이다.
도 1은 열가소성 코팅이 있는 패스너의 일례의 개략도이며, 도시의 용이함을 위해, 부분적으로 분해된 도면으로 패널 및 밑에 있는 구조와 함께 패스너를 보여준다.
도 2는 어떠한 코팅도 되지 않은 부재 및 열경화성 코팅이 그 일부에 도포 된 본 발명의 2가지 예시적인 부재를 도시한다.
도 3은 열경화성 코팅이 도포된 후의 본 발명의 횡단면 예시를 보여준다.
도 4는 열경화성 코팅의 두께에 있어서, 본 발명의 열가소성 코팅의 두께와 달리 두께에 대해 일관성이 없는 다른 열경화성 코팅으로 코팅된 부재의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 방법에 관한 특정 양태를 수행하기 위한 예시적인 제조 구성(production setup)을 도시한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본원의 조립체의 예시적인 구성 요소 또는 예시적인 조립체의 조립된 구성요소를 도시한 것이다, 도 6a 및 도 6b는 도 6c에 도시 된 바와 같이 코팅 된 부재에 고정되도록 구성된 비-열경화성 코팅 된 부재의 도면이다.
도 7은 도면의 하부에 있는 볼트는 명세서에 기재된 일양태에 따른 열경화성 코팅을 가지며, 도면의 상부에 있는 볼트는 어떠한 코팅이 없는 것으로, 2개의 샘플 강철 볼트가 탄소 섬유 패널에 장착된 테스트 조립체의 사진이다.
도 8은 통상적으로 사용되는 다양한 물질의 상대적 양극성 인덱스를 나타내는 표로서, 가장 양극성이 높은(the least noble) 물질이 표의 상부에 도시되고, 보다 양극성이 낮은 물질이 표의 하부에 도시된다.
도 9a 내지 도 9g는 각각 1, 2, 3, 4, 5, 및 8-9 년으로 시뮬레이션된 부식 시험 결과를 시각적으로 보여주는 사진으로, 마그네슘 쿠폰 상에 손상되지 않고(undistressed) 코팅되지 않은 볼트(우측) 및 손상되지 않고 열 경화성 코팅된 볼트(좌측)가 표준 GMW 17026 부식 환경하에 노출된 경우를 시뮬레이션한 결과이다. 도 9a는 시험 전의 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 9b는 1년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 9c는 2년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 9d는 3년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 9e는 4년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 9f는 5년 노출 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 9g는 8-9년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이다.
도 10은 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 된, 마그네슘 쿠폰에 장착된 손상되지 않은(undistressed) 코팅되지 않은 볼트(우측) 및 손상되지 않은 열 경화성 코팅된 볼트(좌측)와 마그네슘 쿠폰의 사진이다
도 11a 내지 도 11l는 각각 1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14 및 15년으로 시뮬레이션 된 부식 시험 결과를 시각적으로 보여주는 사진으로, 탄소 섬유 쿠폰 상에 손상되지 않고 코팅되지 않은 볼트(좌측) 및 손상되지 않고 열 경화성 코팅된 볼트(우측)가 표준 GMW 17026 부식 환경하에 노출된 경우를 시뮬레이션한 결과이다. 도 11a는 시험 전의 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11b는 1 년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11c는 2년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11d는 3년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11e는 4년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11f는 5년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11g는 10년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11h는 11년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11i는 12년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11j는 13년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11k는 14년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 11l는 15년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 보여 준다.
도 12a 내지 도 12l는 각각 1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14 및 15년으로 시뮬레이션된 부식 시험 결과를 시각적으로 보여주는 사진으로, 탄소 섬유 쿠폰 상에 손상된(distressed) 코팅되지 않은 볼트(우측) 및 손상된 열 경화성 코팅된 볼트(좌측)가 표준 GMW 17026 부식 환경하에 노출된 시뮬레이션한 결과이다. 도 12a는 시험 전의 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12b는 1 년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12c는 2년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12d는 3년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12e는 4년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12f는 5년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12g는 10년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12h는 11년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12i는 12년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12j는 13년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12k는 14년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 도시한 것이고, 도 12l는 15년 노출 시뮬레이션 후 볼트와 쿠폰을 보여준다.

본 발명은 다양한 형태의 양태가 가능하지만, 상기 도면에 도시되어 있으며, 아래에서 본 발명의 하나 또는 그 이상의 양태를 설명하고, 본 발명에 대한 설명은 단지 예시적인 것으로 간주되어야하고, 본 명세서에 설명되거나 도시된 특정 양태에 제한되지 않는다.

부재, 코팅, 조립체, 및 이들의 부품의 다양한 예에 대해 설명하거나, 본 발명에 기재된 것과 같은 상기의 것을 제조하는 방법에 관한 다음의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부도면을 참조하며, 본 개시의 양태들이 실시될 수있는 다양한 예시 구조 및 예시 환경들을 도시한다. 본 발명은 이하의 설명 및 본 명세서 전반에 걸쳐 설명되는 바와 같이 여러 정의를 사용한다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구체적으로 설명된 구조들 및 방법들로부터 다른 구조들 및 환경들이 이용 될 수 있고, 구조적 및 기능적 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야한다. 더욱이, 본 발명의 수치는 하나 이상의 실시예에 따른 스케일(scale) 및/또는 치수(dimension)를 나타낼 수 있으며, 그러한 치수 스케일링(dimensional scaling)의 교시에 기여한다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자는 본원 발명의 도면에 도시 된 스케일, 치수, 비율 및/또는 방향에 한정되지 않는다는 것을 용이하게 이해할 것이다.

본 명세서에 설명된 양태들, 장치들 및 방법들은, 그 중에서도, 적어도 두 개의 상이한 물질, 예를 들어, 도 8의 테이블에 도시된 물질들인 부재가 서로 접촉하거나 근접하고, 상기 부재 중 적어도 하나의 부재가 적어도 부분적으로 갈바니 부식을 방지 할 수 있는 물질로 코팅되어 있다. 이러한 시스템은, 예를 들어, 전해질의 존재 하에 서로 접촉하는 2개의 상이한 금속을 갖는 조립체 또는 탄소 섬유 물질 등과 같은 비-금속과 접촉하는 금속일 수 있다. 또한, 본원에서는 이러한 시스템에서 갈바니 부식을 방지하기위한 방법이 개시되어있다. 비-제한적인 실시예들에서, 강철 볼트와 같은 강철 부품은 갈바니 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있는 재료로 부분적 또는 전체적으로 코팅되고, 볼트는 팬(pan), 패널(panel) 또는 아플리케(applique)와 같은 크롬 부재, 마그네슘 부재, 알루미늄 부재, 스테인리스 강(stainless steel) 또는 탄소 섬유 부재를 케이싱과 같은 구조물 또는 하부 구조물에 본 시스템의 기계적 특성, 요건, 조건 및 사양에 악영향을 미치지 않으면서 부착할 수 있다. 본 발명의 방법 및 시스템은, 예를 들어, 강철 볼트를 사용하여 케이싱에 고정될 때, 마그네슘 오일 팬과 같은 하부 부품을 보호하고, 탄소 섬유 패널을 하부 구조에 고정시키는데 사용되는 강철 볼트를 보호하며, 도 8에 도시된 바와 같이, 강철은 양극성 인덱스의 대략 중간 지점에 있고, 마그네슘 및 탄소 섬유는 양극성 인덱스 스펙트럼의 반대 극단에 있다.

본 명세서에 기재된 내용 또는 본 명세서에 기재된 특정 양태의 여러 양상, 특징 및 장점은 예시적인 양태의 하기 설명으로부터 당업자에 의해 더 잘 이해될 것이다. 다른 장점들 중에서도, 본원에 개시된 코팅된 부재는 대량 생산 공정을 통해 매우 신속하게 제조될 수 있고, 높은 강도/내구성/내스크래치성(scratch resistance)을 가지며, 장시간 고온에 견딜 수있다. 또한, 코팅된 제품은 모터 오일, 연료(디젤, 가솔린, 에탄올-기반-연료와 같은 바이오기반 및 합성 연료), 파워 스티어링 유체, 앞 유리 세정액(windshield washer fluid) 등과 같은 자동차 응용 분야에서 사용되는 화학 물질에 대해 우수한 내성을 나타낸다 .

하나의 예시적인 양태에 따르면, 적어도 제 1 표면을 포함하는 금속 부재가 개시되며, 상기 제 1 표면은 열경화성 코팅으로 적어도 부분적으로 피복된다.

도 1은 이러한 예를 도시한다. 도 1에서, 코팅된 볼트 (1)은 변속기(transmission) 케이싱 (C)에 변속기 오일 팬과 같은 패널 (P)를 고정하는데 사용된다. 도 1에서, 볼트 (1)의 헤드 (2), 볼트 (1)의 플랜지 (3) 및 열경화성 코팅 (6)이 적용된 생크 (5)의 부분 (4)를 나타낸다. 볼트 (1)은 강철로 형성될 수 있고, 상기 패널 또는 팬 (P)는 마그네슘으로 형성될 수 있으며 하부 구조 또는 케이싱 (C)는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 마그네슘 팬 (P)은 볼트 (1)의 강철보다 훨씬 더 양극성이어서 갈바니 부식에 취약하다는 것을 알 수 있다. 도시된 실시예에서, 코팅 (6)은 헤드 (2) 및 플랜지 (3) 상에 존재하고, 볼트 (1)의 생크 (5) 상의 트레드(thread)를 따라 (4) 부분적으로 존재하며, 볼트 (1)과 팬 (P) 사이에 장벽을 제공하여 갈바니 부식을 억제 및/또는 방지한다. 코팅의 범위는 적용에 따라 다소 상이할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

도 2는 코팅된 부재 및 코팅되지 않은 부재의 다른 도시된 실시예를 제공한다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 비-코팅 부재 (10) (본 실시예에서는 상이한 형태의 볼트)은 나사부 (threaded portion, 14) 및 제 2 부재를 수용하도록 구성된 패스닝 조립체 (fastening assembly, 12)를 가지며, 상기 패스닝 조립체는 제 1 마모면(wear surface, 16), 제 2 마모면(본 실시예에서는 상기 볼트의 헤드, 18) 및 연결부 (17)를 갖는다. 본 실시예에서, 패스닝 조립체의 표면은 상이한 금속으로 제조된 부재와 접촉하도록 구성된다. 도 1은 또한 코팅된 부재 (20)을 도시하며, 여기서 부재의 일부분은 열경화성 코팅을 갖는다. 일부 실시예에서는 상기 부재가 열경화성 코팅으로 완전히 피복되어있는 반면, 다른 실시예에서는 부재의 일부분 또는 일부분들만이 코팅되어있다. 도 2의 실시예에서는, 상기 코팅된 연결부 (27) 및 코팅된 마모면 (26 및 28)을 제공하고, 나사부(24)를 포함하는 코팅된 부재 (20)의 상기 전체 패스닝 조립체 (22)는 열경화성 코팅으로 피복된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 상기 나사부 (24)는 코팅되지 않을 수 있다.

본 발명의 대표적인 실시예로서, 상기 코팅된 부재는, 도 2에서의 나사부 (24)와 같이 코팅되지 않은 부분을 통하거나 코팅되지 않은 부분에 의하여 더 큰 조립체에 연결되거나 그 안에 합체될 수 있으며, 그 다음 상이한 갈바니 또는 전기전위 또는 양극성 인덱스를 갖는 다른 금속 또는 비-금속 부품이 상기 패스닝 조립체에 연결되거나 고정된다. 상기 패스닝 조립체는, 함께 결합되는 부품(parts)에 따라, 적절한 크기, 기하학적 구조 또는 구성을 가질 수 있다. 많은 실시예들에서, 상기 부재는 제 2 부재 상에 적절한 형상과 상호 작용하거나 이를 고정하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 오목부(recess), 구멍(hollow), 채널(channel), 캐비티(cavity), 또는 다른 형상들을 포함하며, 상기 오목부 등의 내부는 하나 이상의 코팅으로 피복된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 코팅된 부재는 임의의 종류의 패스닝 조립체를 갖지 않고 오히려 상이한 갈바니 또는 전기 전위 또는 양극성 인덱스를 갖는 상이한 금속 또는 비-금속 부품과 단순히 접촉하도록 구성되어, 상기 열경화성 코팅 없이 갈바니 부식이 발생할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 부분 (26 및 28)에 의하며 그 사이에 형성된 슬롯(slot)에서 주된 마모 보호가 필요하며, 예를 들어, 크롬-도금된 아플리케 부품이 궁극적으로 두 개의 평판(flat plates) 사이의 상기 슬롯 내로 미끄러지는 부분이다. 몇몇 실시예에서, 도 2의 상기 코팅된 부재 (20)과 같이, 마모면(wear surface)으로 작용하는 부품의 임의의 모든 표면은 열경화성 코팅(또는 하기에 보다 상세히 기술된 코팅)에 의해 코팅되는 반면, 다른 예에서는 오로지 특정 마모 표면만 코팅된다. 코팅된 부재 (20)을 예시로 사용하기 위해, 본 발명의 다른 양태에서는 슬롯을 한정하거나 슬롯 내에 있는 패스닝 조립체 (22)의 내부 표면에 코팅을 도포할 뿐이고 궁극적으로는 상이한 갈바니 또는 전기 전위 또는 양극성 인덱스를 갖는 상이한 금속 또는 비-금속 부품과 접촉하며, 상기 동일한 부품의 바깥쪽 표면과 접촉하지 않는다.

본원에 개시된 상기 부재, 조립체, 시스템 및 방법은 코팅물질로 열경화성 물질을 포함하거나 이용한다. 당해 기술 분야에서 이해되는 바와 같이, 열경화성 물질은 일반적으로 392℉ 이상의 열, 화학반응 및/또는 적절한 조사(irradiation)에 노출된 후에 비가역적으로 경화되는 예비 중합체(pre polymer)를 포함한다. 따라서, 본원에 개시된 상기 부재, 조립체, 시스템 및 방법에 포함되거나 이용되는 열경화성 물질은 열, 화학 반응 및/또는 적절한 조사를 포함하는 임의의 적절한 수단에 의해 경화될 수 있다. 상기 열경화성 물질을 경화시키기에 적절한 가열 방법은 열경화성 물질을 인덕션(induction)에 의해 발생된 열에 노출시키는 것을 포함 할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본원에 개시된 상기 부재, 조립체, 시스템 및 방법에 사용하기에 적절한 열경화성 물질의 예로, 에폭시 수지 또는 폴리에폭사이드, 폴리에스테르 또는 폴리 에스테르 수지 물질, 폴리 우레탄 물질, 가황 고무 물질, Bakelite와 같은 페놀 포름알데히드 수지 물질, 멜라민 물질, 디알릴-프탈산염 (DAP) 물질, 폴리이마이드 물질, 시아네이트 에스테르 또는 폴리시아누레이트 물질을 포함할 수있으나, 이에 제한되지 않는다. 선택적으로, 열경화성 물질은 예비 중합체 및 하드너(예를 들어, 다작용성 아민(polyfunctional amine), 산(및 산 무수물), 페놀, 알콜 및/또는 티올을 포함하는 공-반응물(co-reactant))을 포함 할 수있다.

본 발명의 다양한 실시예에서는, 상기 열경화성 코팅은 신속-경화(rapid-cure) 열경화성 코팅이다. 특정 양태에서, 상기 신속-경화 열경화성 코팅 물질은 코팅 물질이 금속 부재와 접촉하면서 인덕션 가열기에 노출될 때 약 1분 또는 그 이내에 경화하지만, 다른 양태에서는 약 30초 또는 그 이내에 경화한다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 코팅은 약 350 내지 475 ℉의 온도에 노출 될 때 상기 시간(또는 다른 시간) 중 어느 하나에서 경화한다. 일부 실시예에서, 코팅 물질은 부재에 분말이 도포된 후, 약 400 내지 450℉의 온도, 다른 실시예에서는 약 350 내지 490℉의 온도, 또 다른 실시예에 있어서는 약 420 내지 430℉의 온도, 또 다른 실시예에 있어서는 약 425℉에 노출 될 때 약 30초 이내에 경화된다.,

본 발명의 다양한 실시예에서, 상기 열경화성 코팅은 에폭시 수지 물질 또는 폴리에폭사이드 물질과 같은 에폭시 물질을 포함한다. 상기 열경화성 코팅의 상기 에폭시 수지 물질은 촉매 단일 중합 또는 다작용성 아민, 산 (및 산 무수물), 페놀, 알콜 및 티올을 포함하는 광범위한 공-반응물과 함께 반응(가교 결합) 될 수 있다. 이들 공-반응물은 경화제(curatives) 또는 하드너(hardeners)일 수 있고, 가교 결합 반응은 "경화"로 지칭될 수 있다. 상기 열경화성 코팅을 위한 적절한 에폭시 수지 물질은 비스페놀 A 에폭시 수지 물질(예를 들어, 에피클로로하이드린과 비스페놀 A를 결합하여 비스페놀 A 디글리시딜 에테르를 생성한 것), 비스페놀 F형 에폭시 수지 물질, 에폭시 페놀 노볼락 물질 및 에폭시 크레졸 노볼락 물질(예를 들어, 페놀과 포름알데히드의 반응 후의, 에피클로로하이드린과의 글리시딜화에 의해 생성된 것), 지방족 에폭시 수지 물질 (예를 들어, 지방족 알콜 또는 폴리올의 글리시딜화에 의해 생성된 것) 및 글리시딜 아민 에폭시 수지 물질 (예를 들어, 방향족 아민이 에피클로로하이드린과 반응하여 형성되는 것)을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 상기 열경화성 코팅은 가교결합된 에폭시 코팅이다. 상기 코팅은 융합-본드 에폭시 코팅일 수 있다. 일 양태에서, 상기 열경화성 코팅은 에폭시 분말과 같은 분말로부터 형성되며, 이는 그 후 열경화성 코팅을 형성하기 위해 경화/가교 결합되는 반면, 다른 양태에서는 액체 전구체(precursor)로부터 제조된다. 다양한 실시예에서, 상기 코팅은 에폭시 수지 및 하나 이상의 경화제 또는 하드너를 포함하는 분말로부터 제조된다. 상기 경화제 또는 하드너는 하나 또는 둘 이상의 아민(예를 들어, 방향족 아민, 지방족 디아민), 안하이드라이드, 산, 페놀, 알코올 및/또는 티올로 이루어지거나 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 분말은 하나 또는 둘 이상의 필러(filler) 및/또는 하나 또는 둘 이상의 안료(pigment) 또는 다른 부가 성분을 추가로 포함한다. 융합 본드 에폭시 코팅을 사용하는 특정 실시예에서, 상기 열경화성 코팅은 3M®Fusion Bonded Epoxy 413, 3M®Scotchkote 426 FAST, 및/또는 Axalta Alesta 74550로부터 제조된다.

상기 가교결합된 열경화성 코팅은, 코팅이 마모력(abrasion forces)에 노출되는 용도에 사용되는 높은 강도 및 내구성(예를 들어 당업계에 공지된 나일론 코팅 및/또는 열가소성 코팅보다 높은 내구성)을 제공한다. 상기 정의된 특정 에폭시의 사용은 유리하게는 부재 기판(article substrate)에 강한 접착성(나일론 열가소성 코팅과 비교하여), 충격에 대한 우수한 내성 및/또는 개선된 내스크래치성/ 내마모성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 열경화성 코팅을 형성하는 3M®Fusion Bonded Epoxy 413를 갖는 예시적인 부재는, 현미경 분석에 의하면, 부품(components)에 의한 반복된 삽입 후에 상부 표면에만 스크래치(top surface scratch)가 나타났는데, 이로 인해 부재와 접촉하는 영역에서 나일론 열가소성 코팅이 제거될 수 있다.

본 발명의 다양한 양태에서, 상기 부재는 적어도 부재의 일부와 접촉하는 윤활제 코팅을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서는 상기 윤활제 코팅은 열경화성 코팅의 적어도 일부분을 피복하거나 접촉하는 반면, 다른 실시예에서는 상기 윤활제 코팅은 전체 부재 및/또는 상기 열경화성 코팅의 전체 표면을 피복한다. 일부 실시예에서, 상기 윤활제는 패스너(fastener)와 같은 부재의 사용 중에 힘에 노출된 볼트 트레드(thread) 및 베어링(bearing) 표면과 같은 표면에 도포된다. 하나의 대표적인 실시예로서, 도 2에 도시된 코팅된 부재 (20)는 상기 패스닝 조립체의 표면(예를 들어, 코팅된 마모면 (26 및 28)) 및 코팅된 연결부 (27))에만 윤활제 코팅을 가지거나, 가장 큰 힘을 받는 표면(본 실시예의 경우, 연결부 (27))에만 윤활제 코팅을 가질 수 있다. 상기 윤활제는 고체 또는 액체 윤활제일 수 있다. 본 발명의 일 양태에서, 상기 윤활제 코팅은 하나 또는 둘 이상의 왁스로 이루어지거나, 포함하며, 예를 들어 하나 또는 둘 이상의 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스, 이황화 몰리브덴과 같은 고체 윤활제, 또는 하나 또는 둘 이상의 플루오르중합체 (예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸렌)로 이루어지거나 포함한다. 도 1에 도시된 상기 볼트에서, 상기 윤활제는 목적하는 마찰 계수를 달성하기 위해 트레드 (5) 상에 존재하고/존재하거나 플랜지 (3)의 하부에 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 열경화성 코팅은 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 다양한 양태에서는, 상기 코팅두께(부재의 기하학적 구조 및/또는 모양에 관계없음)는 전체 평균 코팅 두께로부터 약 0.002인치 이하의 편차를 가지며, 다른 양태에서는 약 0.001 인치 이하, 또 다른 양태에서는 약 0.0005인치 이하의 편차를 갖는다. 특정 양태에서는, 상기 열경화성 코팅 두께는 약 0.005인치 이하이거나, 약 0.0035인치 이하, 또는 약 0.0025인치 이하, 또는 약 0.0015인치 이하, 또는 약 0.0010인치 이하, 또는 약 0.0005인치 이하이다. 다양한 양태에서, 상기 두께는 약 0.0005 내지 0.005인치, 약 0.0015 내지 0.0035인치, 및 약 0.0025인치이다.

본 발명의 특정 실시예에서, 상기 부재는 세라믹 코팅과 같은 무기물(inorganic) 코팅 및/또는 전기 도금 및/또는 플라즈마 처리를 포함하며, 예를 들어, 상기 부재는 Keronite®코팅을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 부재는 Keronite®코팅으로 코팅되고, 이는 숙련 된 기술자가 이해할 수 있는 양극성 인덱스에서의 위치에 따른 갈바니 부식에 전처리(pre-disposed)된 마그네슘 부재와 함께 사용될 수 있다. 음극(cathode) 역할을 하는 상기 알루미늄 패스너를 코팅함으로써, 이러한 실시예들은 마그네슘과 같은 물질을 사용하더라도 갈바니 부식을 방지 할 수 있는 장벽을 제공한다. 유리하게도, 이는 당해 분야에 공지 된 바와 같이 고가의 부품을 사용하지 않고 마그네슘 부품을 커플링하게 한다. 또한, 상기 알루미늄 음극을 코팅함으로써, 이들 실시예는 상기 마그네슘 부품의 코팅으로 인한 잠재적인 문제를 피할 수 있는데, 이러한 문제는 상기 마그네슘 코팅의 미세한 구멍이, 특히 부품의 중요한 위치에 집중 부식(concentrated corrosion)이 있는 경우, 부품의 구조적 완전성을 심각하게 손상시킬 수 있는 마그네슘이 집중된 영역에서 갈바니 부식(갈바니 전지에서 양극이 됨으로써 열화됨에 따라)을 초래하기 때문이다. 또 다른 실시예에서, 마그네슘 표면은 본원에 기술 된 바와 같이, 예를 들어 세라믹 코팅으로 코팅될 수 있으며, 일부 실시예들에서는 알루미늄 피스(piece) 및 마그네슘 피스(piece) 모두가 코팅되고 함께 사용되어 부식의 가능성을 추가로 억제할 수 있다. 이들 실시예는 본 발명에 기재된 하나 이상의 상기 열경화성 코팅 및/또는 예를 들어, 세라믹 코팅의 상부에 하나 이상의 윤활제 코팅을 포함 할 수 있다. 이는 무기물 코팅이 다소 다공성이거나 표면 불균일성(그러나 여전히 갈바니 부식을 방지하기에 충분한 코팅을 제공함)을 가질 때 부가적인 이점을 가져올 수 있다. 예를 들어, Keronite®세라믹 코팅은 구멍(pores)을 가지고 있으나, 이러한 구멍은 접착(adhesion)을 촉진하고 보다 포괄적인(comprehessive) 갈바니 장벽을 제공하는 열경화성 코팅으로 채워질 수 있다.

특정 실시예에서, 상기 열경화성 코팅된 부재는 코팅에 연화, 용융, 유동, 적하, 탄화 등과 같은 악영향을 미치지 않으면서 장시간 동안 고온에 노출될 수 있는 내열성을 갖는다. 예를 들어, 특정 양태에서, 상기 코팅된 부재는 코팅에 대한 악영향 없이 약 350℉에서 약 30분동안 견딜 수 있다. 상기에서 정의된 에폭시 열경화성 수지, 예를 들ㅇ 3M®Fusion Bonded Epoxy 413, 3M®Scotchkote 426 FAST, 및/또는 Axalta Alesta 74550은 이러한 향상된 수준의 내열성을 갖는 코팅을 제공하며, 이는 코팅이 이러한 유형의 열 조건에 노출되었을 때, 용융 및/또는 유출되지 않는 것을 의미한다. 이는, 예를 들어, 코팅된 부재가 부가적인 제조공정에 노출된 양태에서 유용할 수 있다. 알루미늄 펜더(fender)를 차체에 고정시키도록 고안된 강철 클립(clip)은 이러한 양태의 일례로서, 이들 부품들은 자동차 제조 시에 상승된 온도(상기 언급된 30분, 350℉의 조건을 포함함)에 노출될 수 있다.

도 3 및 도 4는 실시예 물질 3M®Fusion Bonded Epoxy 413 (도 3) 및 3M®426FAST (도 4)로 코팅된 부재의 예시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 강철 패스너 (steel fastener, 30A)는 3M®Fusion Bonded Epoxy 413 층으로 코팅되고, 인덕션 열을 통해 경화온도(cure temperature)까지 가열되어 거의 균일한 열경화성 코팅 32A (외부 물질)을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 강철 패스너 (30B)는 3M®426FAST 층으로 코팅되고, 인덕션 가열을 통해 경화 온도로 가열하여(도 3에 도시된 실시예와 비교하여 더 높은 경화 온도, 예를 들어, 약 425℉와 비교하여 약 450℉) 열경화성 코팅 32B (도 3의 실시예와 비교할 때, 두께의 균일성을 갖지 않는 외부 물질)를 제공한다.

본 발명의 일양태에서, 상기 부재는 패스너(fastener)이며, 예를 들어, 볼트, 클립 또는 생크이다. 상기 부재는 임의의 금속 또는 금속 합금으로 이루어지거나 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 상기 부재는 강철이다. 다른 양태에서, 세라믹 코팅을 추가로 포함하는 부재와 같은 다른 부재는 마그네슘, 알루미늄, 티타늄 또는 이들의 합금이나, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 부재는 강철, 스테인레스 강, 티타늄, 니켈, 구리, 청동, 황동, 주석, 납, 철, 알루미늄, 아연, 마그네슘 또는 이들의 합금으로 이루어지거나 포함한다. 이러한 클립은, 예를 들어, 차량에 알루미늄 펜더를 장착하는데 사용될 수 있는 강철 클립 일 수 있다. 이러한 클립은 3M®Fusion Bonded Epoxy 413, 3M®Scotchkote 426 FAST 및/또는 AxaltaAlesta 74550(다른 가교 결합 된 열경화성 수지가 유용할 수 있음)으로 완전히 코팅되거나, 또는 부분적(예를 들어 단일 표면 또는 모든 표면의 하위 부분(subset))으로 코팅될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 상기 열경화성 코팅은 제1 열경화성 코팅을 포함하고, 제2 열경화성 코팅은 제1 열경화성 코팅에 의해 이미 피복된 모든 부분을 포함하여 제1 열경화성 코팅의 상부, 이의 일부분 또는 상기 부재의 전체 표면에 도포된다. 다양한 실시예에서, 상기 제1 열경화성 코팅은 신속-경화 열경화성 코팅이고, 제2 열경화성 코팅은 신속-경화 열경화성 코팅이 아니다. 예를 들어, 일부 양태에서 상기 제1 열경화성 코팅은 금속 부재와 접촉하는 동안 인덕션 가열기에 노출 될 때 약 1분 이내에 경화하지만, 상기 제2 열경화성 코팅은 제1 열경화성 코팅을 경화시키는 데 사용된 등가 온도 범위에서 보다 긴 경화 시간을 요구하는 데, 예를 들어 제1 열경화성 코팅보다 10분 이상, 또는 15분 이상 추가로 소요된다. 일부 실시예에서, 상기 제2 열경화성 코팅은 하나 이상의 에폭시, 폴리에스테르 또는 폴리우레탄을 포함하고, 다른 실시예에서는 상기 제2 코팅은 에폭시/폴리에스테르 혼합물을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제2 열경화성 코팅은 분말화된 Valspar®TGIC 폴리 에스테르(예를 들어, PRA60001)로 제조된다.

본 발명의 일실시예로서, 폴리에스테르 물질은 단독 코팅으로서 도포될 때, 강철 패스너 상에 코팅될 때 열악한 내충격성을 갖지만, 다른 열경화성 코팅 상에 도포될 때(본 발명의 실시예에서는 3M®Fusion Bonded Epoxy 413이 도포될 때), 놀랍게도 결과가 상이하다. 상기 혼합된 코팅은 플리에스테르 물질이 완전히 가교결합 되지 않은 경우(예를 들어, 신속-경화 열경화성 수지를 경화하는데 사용된 동일한 시간동안 인덕션 열에만 노출되었기 때문)에도 높은 내충격성을 나타냈으며, 놀랍게도 에폭시와 같은 낮은 열경화성 코팅에 대한 불완전한 경화에도 불구하고 높은 부착력을 가졌다.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예에서, 상기 제2 열경화성 코팅은, 예를 들어 완전한 경화를 달성하는데 필요한 시간보다 짧은 시간동안 열에 노출되는 경우, 부분적으로만 가교 결합된다. 이는 유리하게도, 전통적으로 더 느린 경화 물질이 필요에 따라 고속, 대량 생산 공정에 혼입될 수 있게 하지만, 여전히 개선되고 강화된 코팅 부재를 제공한다. 이들 실시예들 중 일부에서, 신속-경화 열경화성 코팅 물질이 도포되고, 인덕션 열과 같은 열을 통해 신속하게 경화된 다음, 제2 코팅 물질이 도포되고 부분적으로 경화된다(또는 일부 실시예에서는, 더 긴 경화 시간이 필요함에도 불구하고 완전히 경화됨). 제2 열경화성 코팅을 포함하는 이들 실시예는 또한 상기 윤활제 코팅을 포함 할 수있다.

상기 부재에 대한 설명은 단지 예시에 지나지 않는다. 특정 양태에서, 상기 부재는 상기 설명된 일부 또는 전 부품의 추가적인 조합 또는 치환을 포함한다. 더불어, 본원의 기재 내용에 기초하여 상기 부재에 대한 추가적 또는 대안적인 적절한 변형, 형태 및 부품은 당업자에 의해 인식될 것이다.

본 발명의 다른 양태는 조립체(assembly)에 관한 것이다. 상기 조립체는 제1 부재 및 상기 제 1 부재에 고정, 연결 또는 근접하도록 형성된 제2 부재를 포함할 수 있으며, 상기 2개의 부재는 전기 전위(양극 인덱스)가 상이하여, 전해질이 있는 상태에서 갈바니 부식이 발생할 수 있다. 상기 제1 부재는 하나 이상의 열경화성 코팅(본 명세서에서 상기 개시되거나 다른 부분에서 개시하고 있는 임의의 코팅)으로 부분 또는 전체적으로 코팅될 수 있고, 선택적으로 윤활제 코팅으로 코팅될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 상기 제2 부재는 제3 부재(예를 들어, 자동차 또는 그 부품)를 포함하거나, 제3 부재에 연결되거나, 제3 부재에 연결되도록 구성된다. 본 발명에 기재된 하나 이상의 코팅을 갖는 부재를 갖는 조립체는 패스너, 클립 또는 다른 연결 물질과 같은 자동차 또는 항공 우주 물질을 포함할 수 있다. 조립체에 사용되는 또 다른 가능한 부재는 장식용 자동차 아플리케(applique)를 위한 패스너나 펜더 또는 오일팬(마그네슘 오일팬을 포함)을 포함하는 오일 팬과 함께 사용되는 패스너, 클립 또는 고정 부재와 같은 다른 자동차 물질일 수 있다. 예를 들어, 도 6은 아플리케 조립체의 도면을 도시하는데, 도 6a 및 도 6b는 도 6c에 도시된 코팅된 패스너(도 2의 코팅된 부재 (20)과 동일하거나 상당히 유사)에 고정되도록 구성된 비-코팅된 부재, 크롬 도금 아플리케 (38)를 도시한다.

도 7은 표준 GMW17026 의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후에 탄소 섬유 샘플 패널에 2개의 샘플 강철 볼트가 장착된 예를 도시한 사진도이다. 사진의 상단 볼트는 열경화성 코팅으로 코팅되어 있지 않지만, 사진의 하단의 볼트는 열경화성 코팅으로 코팅되어 있다. 코팅되지 않은 볼트에 현저한 부식이 있고, 열경화성 물질로 코팅된 볼트에 거의 부식이 보이지 않는다는 것을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 상기 사진의 샘플 볼트는 본 발명에 따른 열경화성 코팅이 제공하는 우수한 내부식성을 나타낸다.

본 발명의 상기 조립체에 대한 설명은 단지 예시에 지나지 않는다. 특정 양태에서, 상기 조립체는 상기 설명된 일부 또는 전 부품의 추가적인 조합 또는 치환을 포함한다. 더불어, 상기 조립체에 대한 추가적 또는 대안적인 적절한 변형, 형태 및 부품은 당업자에 의해 인식될 것이다. 더불어, 전술된 상기 부재의 예시적인 양태에서 논의된 모든 특징은 상기 조립체 또는 그 부품의 실시예의 특징일 수 있고, 그 반대의 경우일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 방법은 분말 코팅을 부재(article)에 도포하는 단계 (예를 들어, 상기 분말 코팅을 상기 부재 상에 분무함으로써 도포하는 단계)를 포함한다. 상기 분말 전구체 물질은 공기 스트림 중에 현탁될 수 있고, 적절한 분무건(spray gun)을 사용하여 부재 상에 분무 될 수 있으며, 상기 분무건은 분말이 경화 전에 상기 금속 부재를 적절히 코팅하도록 분말을 이온화시킬 수 있다. 일 양태에서, 마찰 정전(tribo charge) 방법은 상기 분말 코팅이 함몰되거나 기타 도달하기 어려운 영역에 적절히 도달하는데에 사용되는데, 무거운 정전기력이 필요에 따라 이러한 영역이 분말로 코팅되는 것을 방지하는 케이지(cage) 효과를 발생시키기 때문이다. 특정 실시예에서, 분말은 목적하는 전하를 얻기 위하여 상기 분무건 내의 열가소성 물질을 거친다. 그러나, 다른 적용 방법도 가능한데, 예를 들어, 상기 부재가 분말 전구체의 베드(bed) 내에 침지(dip)될 수 있다. 도달하기 어려운 표면 또는 내부 표면을 코팅할 필요가 있는 양태에서, 추가적인 분무건 부착 또는 연장이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 또는 다수의 차폐물(shield)이 상기 분무건과 상기 부재 사이에 배치되어 부재의 특정 부분 또는 여러 부분들이 분말로 피복(따라서, 궁극적으로 열경화성 코팅으로 코팅됨)될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 부재는 경화되기 전에 코팅 전구체 물질의 부착을 촉진시키기 위하여 세정 및/또는 스크래치(scratch) 및/또는 기타 전처리(primed)된다.

본 발명의 상기 방법은 또한 분말처리된 부재를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 분말처리된 부재를 자기장을 적용하는 인덕션 가열기와 같은 열원(heat source)으로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 금속 부재는 실온 또는 주변 온도에 있으며, 상기 분말이 금속 부재에 도포된 후, 상기 부재 및 분말이 가열(예를 들어, 인덕션 가열기에 노출됨으로써 가열)되어, 가교 결합된 열경화성 코팅으로 상기 분말이 경화된다. 다른 실시예에서, 상기 부재는 분말이 도포된 동일한 위치에서 가열되거나, 부재가 분말의 도포 전에 가열되어, 상기 금속 내의 임의의 잔열(residual heat)은 분말을 경화 또는 적어도 부분적으로 경화시킨다. 그러나, 제조공정을 상대적으로 단순화시키고자 하는 경우 분말이 실온에서 부재에 도포되는 방법에 대한 양태가 바람직하다.

상기 부재는 본 단계 또는 다른 단계에서 컨베이어벨트, 하나 이상의 그리퍼 휠(gripper wheel), 회전 벤치(rotary bench) 또는 도 5에 도시 된 예에서와 같이 자기 테이블 (50)과 같은 당업계에 공지된 운반시스템을 이용하여 이송될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 운반시스템은 부재를 인덕션 가열기 (52)와 같은 열원의 내부 및 내부를 통하여 가져온다. 본 발명의 다른 실시예에서, 여러 부품 중 하나의 부품은 분말 (48)을 상기 부재에 도포하는 분말 분무건 (46) 과 같이 정지상태로 있는 부재에 근접하게 운반 또는 이송될 수 있다. 공기 스트림(도시되지 않음)은 상기 부재로부터의 과도한 물질을 날려버리는데 사용될 수 있다.

다른 가능한 가열 방법은 적외선 열 및/또는 기타의 다른 열 조사(heat radiation), 경화 오븐, 열 터널, 열선 총(heat gun)의 사용, 또는 전도를 통해 열을 전달하기위해 열원을 상기 부재에 직접 접촉시키는 것 등을 포함한다. 분말을 경화시키는데 사용되는 온도는 코팅 물질(예를 들어, 수지 및 임의의 경화제 조성물)의 특성 및 특정 방법에 따라 상기 기술된 온도(즉, 화씨 약 350 내지 490℉ 또는 화씨 약 425℉ 또는 기타의 온도)일 수 있다.

예를 들어, 일 양태에서, 열은 5초 이하, 다른 양태에서는 10초 이하, 또 다른 양태에서는 15초 이하, 30초 이하, 또는 60초 이하로 적용된다. 다른 실시예에서는, 보다 긴 경화(longer-cure) 물질 또는 보다 낮은 온도, 분 단위의 보다 긴 시간(예를 들어, 2분 이내, 5분 이내, 10분 이내, 15분 이내 또는 30분 이내)을 사용하는 방법이 필요할 수 있다. 그러나, 제조 속도에서의 이점을 고려할 때 보다 단축된 시간 범위에서 적어도 열경화 기저층(base thermoset layer)의 완전 경화 또는 거의 완전 경화를 가능케 하는 양태가 바람직하다.

본 발명의 방법은 상기 코팅된 부재를 윤활 스테이션(lubricating station)으로 운반하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 윤활 스테이션에서 하나 이상의 윤활제(예를 들어, 폴리에틸렌 왁스 에멀젼)가 부재에 도포(예를 들어 분무 또는 침지를 통해 도포)된다. 상기 방법은 또한 윤활된 부재를 건조하는 단계를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 인덕션 가열을 다시 적용하거나 다른 열원(또는 상기 수지를 가교결합 된 물질로 경화하는데 이용한 동일한 열원)을 이용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 추가로 열이 공급되지 않고, 상기 부재가 공기 건조되거나, 윤활제의 선택(예를 들어, 이황화 몰리브덴과 같은 건성 윤활제가 사용되는 경우)에 기초하여 건조가 필요하지 않다. 일부 양태에서는, 상기 윤활제로 코팅된 부재를 건조하는데 짧은 시간의 열의 적용(예를 들어, 1 내지 2초의 인덕션 열의 적용)만이 필요하다. 이는 상기 방법의 제조 효율을 더욱 향상시키는데 도움이 된다.

본 발명의 일 실시예에서, 윤활 이전에, 제2 열경화성 코팅 물질이 도포되고 부재 상에서 적어도 부분적으로 경화된다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 부재 상에 세라믹 코팅을 형성하는 단계, 하나 이상의 열경화성 코팅(예를 들어, 신속-경화 후, 비 신속-경화 열경화성 코팅)을 도포하는 단계, 및 선택적으로 하나 이상의 윤활제 코팅을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 5는 상기 방법의 양태를 수행하기위한 예시적인 시스템을 도시한다. 본 예시에서, 상기 시스템은 본 양태의 실온에 있는 복수의 부재를 고정 및 운반하는 자석 테이블(magnetic table)을 포함한다. 본 예시 방법의 단계 A에서는, 분무건(spray gun)이 상기 분말 전구체 물질(예를 들어, 분말 에폭시)을 상기 부재에 도포한 후, 상기 부재는 인덕션 가열기인덕션 가열기 운반된다. 단계 B에서는, 상기 가열기가 열을 가하여 상기 분말을 경화하고, 상기 부재 상에 가교 결합된 열경화성 코팅을 만든다. 그리고나서, 선택적으로 상기 자석 테이블은 코팅된 부재를 단계 C에서 상기 윤활제를 도포하는 분무건과 같은 윤활제 어플리케이터(lubricant applicator)에 운반한다. 그 다음, 상기 자석 테이블은 완성된 부재를 예시된 단계 D에서 상기 테이블로부터 제거하기위한 마감 위치(finish location)로 운반한다. 상기 방법은 선택적으로 코팅을 적용할 수 있음을 나타내며, 예를 들어, 상기 볼트의 헤드, 상기 볼트의 헤드 및 플랜지(존재하는 경우), 상기 헤드의 하부, 및 원한다면 상기 볼트의 트레드 또는 트레드의 일부분에 선택적으로 코팅을 적용 할 수 있음을 나타낸다.

갈바니 부식을 방지할 수 있는 물질로 조립체의 두 개의 부재 중 하나를 코팅하는 효과를 확인하기위해 다양한 조립체 샘플을 테스트했다. 상기 부재 상에 코팅된 물질은, 경화되었을 때 약 0.0025 내지 0.0035인치의 두께로 마찰 전하 공정을 사용하여 도포된, 융합본드 및 경화된 열경화성 중합체 물질 Axalta Alesta 74550이었다. 모든 시험은 10 micron Dipzol NZ-200 알칼리 도금된 마그네슘 및 탄소 섬유 패널에 고정된 M10 패스너(볼트)를 사용하여 수행되었다. 상기 시험은 상기 조립체의 기계적 요건과 관련하여 코팅 적합성을 확인하는 표준 제너럴 모터스 월드와이드 엔지니어링 표준 테스트 절차(General Motors Worldwide Engineering Standards test procedure) GMW17026, 즉 "갈바니 부식 메커니즘의 가속 부식 실험"(부식 실험), 장력 손실 실험 및 물리적 측정을 포함한다.

상기 부식 테스트는 마그네슘과 탄소 섬유의 샘플 패널(쿠폰)에 설치된 볼트를 사용하여 수행되었다. 각 쿠폰상의 상기 볼트들 중 하나는 융합결합 및 경화된 열경화성 중합체 물질로 코팅되고, 각 쿠폰상의 제어 볼트(control bolt)는 코팅되지 않았다. 상기 쿠폰을 스테인리스 강 챔버의 플라스틱 그리드 위에 위치시키고, 660℃ (약 150.8℉)의 온도에서 3% 염, 3% 내화 점토 및 94% 물로 이루어진 조성물로 3시간 마다 2분간 직접 분무했다. 상기 분무는 노즐당 분당 약 2.5L의 속도로 적용되었다. 분무 용액에 노출되기 전의 상기 쿠폰의 초기 두께는 약 3밀리미터(mm)였다.

상기 부식 테스트는 쿠폰을 35일(8-9년 시뮬레이션)동안 5일(1년 시뮬레이션), 10일(2년 시뮬레이션), 15일(3년 시뮬레이션)로 분사하여 마그네슘 쿠폰의 1, 2, 3, 4, 5 및 8-9년 노출을 시뮬레이션 하였다. 상기 테스트는 상기 마그네슘 쿠폰을 통해 상기 제어 볼트를 고정한 너트가 부식된 35일 (8-9 년 시뮬레이션) 후에 중단되었다. 상기 시험의 시각적 결과를 보여주는 사진도가 도 9a 내지 도 9g에 도시되어 있다. 도 9a는 비-노출 또는 시험 전으로, 사진의 좌측의 코팅된 볼트 및 우측의 비코팅된 볼트를 각각 나타내며, 도 9b-9g는 1년, 2년, 3년 4년, 5년 및 8-9년 노출 시뮬레이션 후의 상기 볼트를 보여준다. 사진도에서 쉽게 알 수 있듯이, 상기 코팅된 볼트가 장착된 상기 마그네슘 쿠폰은 부식 테스트실에서 35일 (8-9 년 시뮬레이션) 후 부식 흔적이 거의 없거나 나타나지 않았지만, 코팅되지 않은 쿠폰은 심한 부식을 나타냈으며, 전술한 바와 같이, 상기 쿠폰이 상기 쿠폰의 후방측의 미처리된 너트와 접촉한 결과 상기 쿠폰(마그네슘) 물질이 파손되어 테스트가 중단되어야 했다. 이 경우, 강철보다 더 활성적이거나 덜 비활성적이어서 갈바니 반응에서 양극 역할을 하는 상기 마그네슘 쿠폰에서 갈바니 부식이 일어났다.

도 10은 마그네슘 쿠폰을 15년 시뮬레이션한 후의 쿠폰을 보여주는 사진도이다. 보이는 바와 같이, 15년 시뮬레이션 테스트에서, 열경화성 코팅된 볼트 주위의 쿠폰 영역은 본질적으로 어떠한 공식(pitting)도 나타내지 않았지만, 코팅되지않은 볼트 주위의 쿠폰 영역은 심한 공식을 나타내었고, 구멍이 파인 것(쿠폰의 3mm 두께를 관통했음)을 보였다.

35일 시뮬레이션 시험의 중단시, 코팅되지않은 볼트를 갖는 쿠폰은 15년 시뮬레이션된 시험에서의 쿠폰에서와 같이 구멍이 파였으나(약 3mm의 공식), 상기 코팅된 볼트를 갖는 쿠폰은 약 0.089mm 미만의 공식, 또는 코팅되지않은 볼트의 약 3% 미만의 공식을 갖는다.

유사한 부식 시험은 탄소 섬유의 샘플 패널(쿠폰)에 장착된 비-손상(undistressed) 및 손상, 비-코팅 및 코팅된 볼트를 사용하여 수행되었다. 상기 부식 테스트는 쿠폰에 65일(15년 시뮬레이션) 중 5일(1년 시뮬레이션), 10일(2년 시뮬레이션), 15 일(3년 시뮬레이션)동안 분사하여 상기 마그네슘 쿠폰의 1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13 14 및 15년 노출을 시뮬레이션 하였다. 상기 손상된 볼트의 시험에서, 1kg(약 2.2lbs.)의 볼트는 약 1미터 높이(39 인치)의 150mm(약 6 인치) 튜브의 상단에 장착된 호퍼(hopper)에 위치한다. 상기 호퍼의 기저부(base)에 있는 트랩 도어(trap door)가 열리며 상기 볼트를 비-금속 수거 상자에(약 39인치) 떨어뜨리게 한다. 테스트를 위해 상기 볼트를 제거하기 전에, 상기 떨어트리는 과정을 3번 반복했다.

도 11a 내지 도 11l은 상기 비-손상된 볼트(non-distressed bolt)의 시험 결과를 시각적으로 나타낸다. 도 11a는 비-노출 또는 시험 전으로, 사진의 좌측의 코팅된 볼트 및 우측의 비코팅된 볼트를 각각 나타내며, 도 11b 내지 11l은 1년, 2년, 3년, 4년, 5년, 10년, 11년, 12년, 13년, 14년 및 15년 노출 시뮬레이션 후의 볼트를 보여준다. 다시 사진에서 명확히 알 수 있듯이, 상기 탄소 섬유 패널 상의 코팅된 볼트는 부식 테스트실에서 65일(15년 시뮬레이션) 후 부식 흔적이 현저히 적었으나, 탄소 섬유 패널의 코팅되지 않은 볼트는 심한 부식을 나타냈다. 사진도(특히, 도 11l)를 확인한 결과, 상기 코팅된 볼트의 경우에는 볼트가 장착된 상기 탄소 섬유 패널에 한정된 확산으로 표면 변색을 나타내었지만, 코팅되지 않은 볼트는 심각한 구조적 열성화 및 상기 탄소 섬유 패널로의 상당한 확산을 나타내었다.

도 12a 내지 도 12l은 상기 손상된 볼트(distressed bolt)의 시험 결과를 시각적으로 나타낸 것이다. 도 12a는 비노출 또는 시험 전으로, 사진의 우측의 코팅된 볼트 및 좌측의 비코팅된 볼트를 각각 나타내며, 도 12b 내지 12l은 1년, 2년, 3년, 4년, 5년, 10년, 11년, 12년, 13년, 14년 및 15년 노출 시뮬레이션 후의 상기 볼트를 보여준다. 다시 사진에서 명확히 알 수 있듯이, 상기 탄소 섬유 패널 상의 코팅된 볼트는 부식 테스트실에서 65일(15년 시뮬레이션) 후 부식 흔적이 현저히 적었으나, 탄소 섬유 패널의 코팅되지 않은 볼트는 심한 부식을 나타냈다. 사진도(특히, 도 12l)을 확인한 결과, 상기 코팅된 볼트의 경우에는 볼트가 장착된 상기 탄소 섬유 패널에 한정된 확산으로 표면 변색을 나타내었지만, 코팅되지 않은 볼트는 심각한 구조적 열성화 및 상기 탄소 섬유 패널로의 상당한 확산을 나타내는 것으로 나타났다.

상기 탄소 섬유 쿠폰의 볼트의 경우, 강철이 탄소섬유보다 더 활성적이거나 덜 비활성적이라서 상기 갈바니 반응에서 양극으로 작용한다는 점에서, 상기 탄소 섬유 쿠폰보다 상기 강철볼트에서 갈바니 부식이 발생했음을 기억해야 한다,

상기 쿠폰보다는 상기 볼트가 갈바닉 부식을 받기 때문에, 상기 쿠폰에 대한 무게 상실 측정을 하지 않았다. 그럼에도 불구하고, 도 12l은 코팅되지 않은 볼트의 경우에 상당한 구조적 열성화와 탄소섬유로의 상당한 확산이 있는 반면, 코팅된 볼트의 경우에는 볼트가 장착된 상기 탄소 섬유 패널로의 한정된 확산으로 표면 변색만이 있었음을 보여준다.

코팅이 비-코팅 (대조) 볼트 및 나일론 11 분말 코팅으로 코팅된 볼트와 비교하여, 코팅된 볼트에서 허용되지 않는 정도로 증가된 장력 손실을 초래했는지 여부를 확인하기 위해 장력 손실 테스트를 수행하였다. M-10 코팅되지 않은 (대조)볼트, 본 발명의 열경화성 코팅된 볼트, 및 나일론 11로 코팅된 볼트를 19mm 두께의 강철 블록에 위치시켰다. 아연-코팅된 강철 와셔(washer)를 볼트의 헤드 사이에 배치하고, 볼트를 블록에 고정하기 위해 10mm 강철 너트를 볼트의 트레드(thread)에 연결시켰다. 상기 볼트는 45-55 N-m의 토크로 조여졌다. 상기 모든 볼트를 포함하는 조립체를 800시간동안 약 125℃(약 257℉)의 온도로 가열 하였다. Dakota Ultrasonics MINI-MAX 볼트 장력 모니터를 각 볼트에 장착하여 볼트의 장력 손실을 초음파 방식으로 확인했다. 상기 열경화성 코팅은 볼트에 약 0.0025인치 내지 0.0035인치의 두께로 도포되었다.

코팅되지않은(대조) 볼트는 약 20%의 장력 손실을 나타냈고, 본 발명의 열경화성 코팅으로 코팅된 볼트는 약 25%의 장력 손실을 나타냈고, 나일론 11으로 코팅된 볼트는 약 33% 내지 65%의 장력 손실을 나타냈다. 상기 시험 데이터를 검토하면, 본 발명의 열경화성 코팅으로 코팅된 볼트의 장력 손실은 대조 볼트에 비해 허용할만한 정도의 낮은 장력 손실을 나타낸 반면, 나일론 11으로 코팅된 볼트는 허용할 수 없는 정도의 높은 장력 손실을 나타냈다.

코팅되지 않은(대조) 볼트와 본 발명의 열경화성 코팅으로 코팅된 볼트, 및 나일론 11 분말 코팅으로 코팅된 볼트의 장력 손실에 대한 열 순환(thermal cycling)) 시험을 실시하였는데, 상기 볼트들이 -40℃와 80℃(약 -40 ℉ 및 176 ℉) 사이에서 열 순환되도록 하였다. 상기 볼트들은 13 사이클 동안 -40℃와 80℃ 사이에서 열 순환되고, 3 시간동안 각 온도에서 유지되었다. 상기 대조 볼트는 약 18.6%의 장력 손실을 나타냈고, 상기 나일론 11 분말 코팅을 갖는 볼트는 약 33.3% 내지 42.5%의 장력 손실을 나타냈고, 상기 열경화성 코팅으로 코팅된 볼트는 열 순환에서 장력 손실에 대한 열경화성 코팅의 악영향을 나타내지 않으면서 약 4.7% 내지 14.5%의 장력 손실을 나타냈다.

또한, 본 발명의 열경화성 코팅으로 코팅된 볼트는 균일하고 비-간섭성(non-interfering) 코팅을 나타낸다. 상기 도포된 코팅 두께는 약 0.63mm (약 0.0021인치) 내지 약 0.89mm (약 0.0029인치)였고, 육각 또는 TORX®드라이브와 같은 오목한 구동(drive) 헤드를 갖는 볼트에 적용될 때 구동 팁(drive tip)과 구동 홈(drive recess)의 결합을 방해하지 않는다. 상기 코팅은 상기 트레드(thread)를 따라 충분히 도포되어 상기 코팅이 트레드 결합시 존재하고, 볼트를 암나사 부재(female threaded member)에 고정하는 것을 방해하지 않음을 나타냈다. 유리하게도, 본 발명의 열경화성 코팅은 자성을 방해하지 않으며, 따라서 자기 드라이브와 구동 팁의 사용 및 볼트의 자기적 고정은 영향을 받지 않는다는 것을 확인하였다. 볼트의 코팅의 균일성과 두께를 나타내는 그림은 도 3에 도시되어 있다.

상기 볼트는 또한 조립체에 볼트가 조여짐에 따라 나타나는 마찰인 마찰 계수(coefficient of friction)에 대해 테스트되었다. 상기 마찰 계수는 무차원 수치이지만 볼트를 특정 값으로 적절히 조이거나 토크를 가하기 위해 적용되어야 하는 힘에 해당한다. 상기 볼트를 구동하기 위해 요구되는 마찰 계수는 약 0.10 내지 0.16이다. 상기 코팅된 볼트의 마찰 계수는 윤활제를 사용하여 상기 범위 내로 조정되었다.

본 발명의 상기 방법에 대한 설명은 단지 예시에 지나지 않는다. 특정 양태에서, 상기 방법은 상기 기술된 단계의 일부 또는 전부의 추가적인 조합 또는 치환을 포함할 수있다. 더불어, 본원의 기재내용을 고려하여 상기 방법을 위한 추가적이고 대안적인 적절한 변형, 형태 및 부품은 당업자에 의해 인식될 것이다. 마지막으로, 상기 논의된 부재 및/또는 조립체의 임의의 부품 또는 특징은 상기 방법의 양태들에 의해 제조될 수 있으며, 부재 및/또는 조립체와 관련하여 설명된 모든 단계 또는 동작은 상기 방법의 양태들에 통합될 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어, "약", "대략", "실질적으로" 및 "상당히"는 당업자에 의해 이해될 것이며 이들 용어가 사용되는 내용에 따라 어느 정도 변할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어, "포함하는(including)" 및 "포함한다(include)"는 이들 후자의 용어가 인용된 요소로 특허청구범위를 제한하지 않는 "개방형" 접속용어("open" transitional term)라는 점에서 “포함하는(comprising)”및 "포함한다(comprise)"라는 용어와 동일한 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "이루어지는/구성되는(consisting of)"은 용어 "포함하는(comprising)"에 포함되며, 인용된 요소들만으로 특허청구범위를 제한하는 "폐쇄형" 접속용어("closed" transitional term)로 해석되어야 한다. 용어 "본질적으로 이루어진(consisting essentially of)"는 용어 "포함하는(comprising)"에 의해 포함되며, 추가 요소를 허용하는 "부분 폐쇄형" 접속용어("closed" transitional term)로서 특허 청구항의 기본적이고 신규한 특징에 실질적으로 영향을 끼치지 않는 추가적인 요소만 허용한다.

본원에 기재된 측면, 상측, 하측, 후방, 전방 등과 같은 상대적인 방향 용어는 단지 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명에 기재된 모든 특허는 본 발명의 명세서 내에서 구체적으로 기재되었는지 여부에 관계없이 본 발명의 참고 문헌으로 포함된다. 본 명세서에서, 단어 "a" 또는 "an"는 단수 및 복수를 포함하는 것으로 간주되어야한다. 이와 마찬가지로, 복수 항목에 대한 언급은, 적절한 경우에는, 단수를 포함한다.

또한, 본 명세서에 현재 개시된 양태들에 대한 다양한 변경 및 수정이 당업자에게는 자명하다는 것을 이해해야한다. 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 의도된 이점을 감소시키지 않고서도 행해질 수 있다. 따라서, 이러한 변경 및 수정은 첨부된 특허청구 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

하기 단계를 포함하는 부식 방지 방법으로서, 제1 부재 및 제2 부재가 서로 마주하는 표면을 가지며, 제1 부재 및 제2 부재는 상이한 양극성 인덱스(anodic indices)를 가지고, 제1 부재 및 제2 부재가 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후에 실질적으로 부식되지 않는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템(two-article system)의 민감한 부재(susceptible article)의 부식 방지 방법:
제1 부재의 표면을 코팅 물질로 도포(applying)하는 단계;
상기 제1 부재의 표면의 코팅 물질을 경화(curing)하는 단계; 및
상기 코팅된 제1 부재와 제2 부재의 표면을 접촉 및 고정(securing)하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 코팅 물질은 열경화 물질인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제2항에 있어서, 상기 열경화 물질은 코팅 중에 가교결합되어 가교결합된 에폭시 코팅을 형성하는 에폭시 물질인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제3항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 융합 본드 에폭시(fusion bond epoxy)인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제3항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 경화제(curing agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제5항에 있어서, 상기 경화제는 아민, 안하이드라이드, 산, 페놀, 알콜 및 티올로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제3항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 필러(filler) 및 안료(pigment)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제3항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 약 400 내지 450℉ 에서 약 30초 이내에 경화(curing)되어 가교결합된 에폭시 코팅을 형성하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅 물질은 분말로서 도포되는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제9항에 있어서, 상기 분말은 부재 상에 분사(spray)되는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제10항에 있어서, 상기 분말은 전하(charge)가 가해진 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅 물질은 제1 코팅 물질 및 제2 코팅 물질을 포함하고, 제1 코팅 물질이 완전히 경화되어 제1 경화층을 형성하고, 제2 코팅 물질은 제1 경화층 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제12항에 있어서, 상기 제2 코팅 물질은 열경화 물질인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1 코팅 물질은 신속 경화 물질이고, 제2 코팅물질은 제1 코팅 물질보다 저속으로 경화되는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제12항에 있어서, 상기 제2 코팅 물질은 윤활제(lubricant)인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제15항에 있어서, 상기 윤활제(lubricant)는 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스 및 고체 윤활제로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제16항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 이황화 몰리브덴 및 플루오르중합체로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅 물질은 경화시 약0.005 내지 0.0035 인치의 실질적으로 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제18항에 있어서, 상기 두께는 약 0.0015인치인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 코팅 물질은 산화물계 세라믹 물질인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 경화는 열 경화인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제21항에 있어서, 상기 열 경화는 인덕션(induction) 열 경화이고, 자기장의 적용을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 제1 코팅 물질이 도포되는 부재는 제1 코팅 물질의 도포 이전에 예열(pre-heating)되는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재는 상이한 금속(disimillar metals)인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 하나는 비-금속(non-metal)인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제24항에 있어서, 상기 경화된 코팅 물질이 적어도 마그네슘 쿠폰에 장착된 제1 부재의 헤드 상에 존재하는 경우에,
상기 마그네슘 쿠폰은 표준 GMW17026의 15년 시뮬레이션 테스트 후 마그네슘 쿠폰상의 코팅되지 않은 강철 볼트와 비교하여 약 3% 미만의 공식(pitting)을 나타내는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 제2 부재보다 양극성 인덱스가 큰 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 철 또는 철 합금(alloy)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 부재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금(alloy)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 부재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금(alloy)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 숫형 패스너(male-part fastener)인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제31항에 있어서, 상기 숫형 패스터는 볼트(bolt) 또는 스크류(screw)인 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제31항에 있어서, 상기 볼트는 800시간동안 125℃로 가열되었을 때, 약 25% 이하의 장력 손실(tension-loss)을 가지는 것을 특징으로 하는 부식 방지 방법.
제1 부재와 제2 부재가 서로 마주하는 표면을 가지고, 제1 부재 및 제2 부재가 상이한 양극성 인덱스(anodic indices)를 가지는 2-부재 시스템으로서,
제1 부재의 표면은 제1 부재의 표면상에 코팅 물질을 경화시켜 형성된 코팅층을 포함하고,
제1 부재의 표면은 제2 부재의 표면과 접촉 및 고정되어 있으며,
제1 부재 및 제2 부재가 표준 GMW17026의 부식 환경에서 15년 시뮬레이션 테스트 후에 실질적으로 부식되지 않은 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 코팅 물질은 열경화 물질인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제35항에 있어서, 상기 열경화 물질은 가교결합된 에폭시 코팅인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제36항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 융합 본드 에폭시(fusion bond epoxy) 물질인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제36항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제38항에 있어서, 상기 경화제는 아민, 안하이드라이드, 산, 페놀, 알콜 및 티올로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제36항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 필러(filler) 및 안료(pigment)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제36항에 있어서, 상기 에폭시 물질은 약 400 내지 450℉ 에서 약 30초 이내에 경화(curing)되어 가교결합된 에폭시 코팅을 형성하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 코팅 물질은 제1 코팅물질 및 제2 코팅물질을 포함하고, 제1 코팅 물질이 완전히 경화되어 제1 경화층을 형성하고, 제2 코팅 물질은 제1 경화층 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제42항에 있어서, 상기 제2 코팅 물질은 열경화성 물질인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제43항에 있어서, 상기 제1 코팅 물질은 신속 경화 물질이고, 제2 코팅물질은 제1 코팅 물질보다 저속으로 경화되는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제42항에 있어서, 상기 제2 코팅 물질은 윤활제인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제45항에 있어서, 상기 윤활제(lubricant)는 폴리에틸렌, 왁스, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스 및 고체 윤활제로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제46항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 이황화 몰리브덴 및 플루오르 중합체로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 경화된 코팅층의 두께가 약 0.005 내지 0.035 인치인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제48항에 있어서, 상기 경화된 코팅층의 두께는 약 0.001 내지 0.0025인치인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재의 표면은 상기 코팅 물질이 적용되는 산화물계 세라믹 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재는 상이한 금속(disimillar metal)인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 하나는 비-금속인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재는 강철 볼트(steel bolt)이며, 제2 부재는 보다 낮은 양극성 인덱스(anodic index)를 가지는 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제53항에 있어서, 상기 제2 부재는 마그네슘으로 형성되고;
상기 경화된 코팅 물질은 적어도 강철 볼트의 헤드 상에 존재하며;
마그네슘 쿠폰(Magnesium coupon)에 장착되는 경우, 마그네슘 쿠폰은 표준 GMW17026의 15년 시뮬레이션 테스트 후 마그네슘 쿠폰 상의 코팅되지 않은 강철 보트와 비교하여 약 3% 미만의 공식(pitting)을 나타내는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재는 제2 부재보다 양극성 인덱스가 큰 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재는 철 또는 철 합금(alloy)을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제2 부재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금(alloy)을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제2 부재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금(alloy)을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재는 숫형 패스너(male-part fastener)인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제59항에 있어서, 상기 숫형 패스너는 볼트(bolt) 또는 스크류(screw)인 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제59항에 있어서, 상기 스크류(screw)는 800시간동안 125℃로 가열되었을 때, 약 25% 이하의 장력 손실(tension loss)을 가지는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.
제34항에 있어서, 상기 제1 부재는 강철 볼트이고, 상기 코팅층은 적어도 강철볼트의 헤드 및 헤드의 아랫부분(underside)에 존재하는 것을 특징으로 하는 2-부재 시스템.