TWI654265B - 具有熱固性塗層的物件與塗覆方法 - Google Patents

Abstract

本案介紹一種用以在雙物件系統中防止易損物件發生腐蝕之方法，其中雙物件系統之第一物件及第二物件具有彼此相對的表面，且其中該兩個物件具有不同陽極指數，該方法包括向第一物件之表面塗施塗層材料及在第一物件之表面上固化塗層材料。該方法進一步包括使第一物件之表面與第二物件之表面接觸並緊固。該兩個物件在依據標準GMW17026曝露於腐蝕環境中達15年模擬測試後，大體上不展現腐蝕。

Description

具有熱固性塗層的物件與塗覆方法 【相關申請案之交互參照】

本申請案主張申請於2015年2月3日之美國臨時專利申請案第62/111,495號及申請於2015年11月18日之美國臨時專利申請案第62/257,015號之優先權權益，上述申請案的揭示內容全部併入本文中。

本揭示案之某些態樣係關於具有塗層組件或特徵之物件及/或組合件，及用於塗覆該等物件之製程。特定而言，本揭示案之某些態樣係關於金屬物件，該金屬物件至少部分被一或更多個熱固性塗層及/或無機塗層覆蓋，該等塗層能夠在存在電解質的情況下物件與不同類金屬或其他材料接觸時防止發生電流腐蝕，係關於具有該種物件之組合件，且係關於用於生產該等物件之製程。

有多種不同類型之腐蝕。一般而言，腐蝕是例如金屬之材料向更穩定形式之轉變。然而，有兩個主要類型之腐蝕：全面或均勻腐蝕；以及電流腐蝕。例如當鐵處於濕潤或潮濕環境中並發生腐蝕時可能發生全面或均勻腐蝕，從而在該過程中形成氧化鐵。

另一方面，在存在電解質之情況下，當具有不同陽極指數或電位的兩個材料彼此接觸或緊鄰時，發生電流腐蝕。電位差在材料之間產生電子流。在該種系統中，材料中之一者活性更大(或惰性更低)並充當陽極，而另一材料活性更小(或惰性更達)並充當陰極。陽極以加速速率腐蝕，而陰極以較低速率腐蝕。

可能發生電流腐蝕之系統之一實例是在存在諸如鹽霧環境之非蒸餾水之情況下的鋼螺釘，該鋼螺釘將鎂面板緊固至物品。惰性小於鋼的鎂將以加速速率腐蝕，而鋼則將以較慢速率腐蝕。此問題並非限定於不同類金屬，因為在例如鋼螺釘用於緊固諸如碳纖維面板之非金屬面板時可能發生電流腐蝕。在此系統中，惰性小於碳纖維的鋼將以加速速率腐蝕，而碳纖維面板則將以較慢速率腐蝕。再一次，當具有不同陽極指數的兩個材料彼此接觸或緊鄰時，展現加速腐蝕的惰性更低材料存在電流腐蝕的可能性。

一旦存在電解質，則例如由於諸如鹽霧等非蒸餾水之存在而可能發生腐蝕，該腐蝕可憑藉充當陽極的任何材料之相對電位而減弱該材料之結構完整性，及/或導致美學外觀不合需要。電流腐蝕尤其在汽車及航空等領域中是一問題。

例如在汽車工業中，亟需減小車輛重量。該種輕量化是藉由提高燃料效率而促進的。因此，諸如鋁、鎂及碳纖維之重量更輕的材料用於主體及驅動輪系組件 中。然而，在諸多情況下，輕量組件的使用無法應用於緊固件，如螺釘及類似物。由此，所使用之螺釘通常為鐵合金材料，如鋼。在緊固件中使用該等輕質材料之阻力歸因於提高的材料成本及鋼緊固件之接受性、其強度及整體機械特性。

為防止電流腐蝕，可使用類似材料或具有類似電位(陽極指數)之不同材料。然而，此舉限制在所需應用中可獲得的材料組合類型。

在另一情況下，可在不同類材料之間施加障壁。例如，塗覆有諸如耐龍或聚合物密封件之聚合材料之螺釘可安置於螺釘頭與面板之間。然而，耐龍塗層或密封件可能無法阻止電流腐蝕，且可能無法滿足系統之一般機械需求。例如，塗層可能過厚而妨礙螺釘與凹形件(例如螺母)接合，或增大驅動螺釘時之摩擦係數，或塗層或密封件之彈性可在系統溫度變更(例如加熱及冷卻)時導致張力損失。此外，該種聚合物塗層或密封件可能不提供需用以防止不同類材料之間發生電子轉移的障壁。此外，彈性聚合材料可能無法隨著溫度波動、振動及系統可能經受之其他力而維持結構完整性。

因此，需要一種方法，該方法用於防止在具有不同類材料之系統中發生電流腐蝕，該等不同類材料在存在電解質之情況下彼此接觸或緊鄰。在理想情況下，該種方法使用耐受系統之加熱及冷卻循環之材料，同時對材料維持免受電流腐蝕之保護。更理想之情況 下，該種方法使用維持系統機械特性及要求之材料。更理想之情況下，該種方法可在製造環境中以成本有效方式執行。

亦需要一種多件式物件系統，該系統在多種不利的環境條件下展現對電流腐蝕之抵抗，同時維持所需之系統機械特性、條件、特徵及規格。

依據一個示例性態樣，本案揭示具有第一材料之物件，如包括至少第一表面之金屬物件，該第一表面至少部分地由熱固性塗層覆蓋。在一些實例中，該物件完全由熱固性塗層覆蓋。在多個實例中，熱固性塗層是快速固化熱固性塗層。在某些實施例中，當塗層材料與金屬物件接觸時，快速固化熱固性塗層材料在約一分鐘或不足一分鐘內固化且曝露於感應加熱器。在其他實例中，塗層材料在約三十秒或三十秒以下時間內固化。在一些實施例中，當塗層曝露於約350℉至475℉之間的溫度時，塗層在上述時段中任一時段(或其他時段)內固化。在某些實例中，熱固性塗層是交聯環氧樹脂塗層，且可為熔融黏接環氧樹脂塗層。

在一些實施例中，熱固性塗層由諸如環氧樹脂粉末之粉末製成，該粉末隨後固化以形成熱固性塗層。在多個實例中，塗層由粉末製成，該粉末包括環氧樹脂及一或更多種固化劑或硬化劑。固化劑或硬化劑可由以下各者組成或包括以下各者：一或更多種胺、酸酐、 酸、酚及/或醇。在某些實例中，熱固性塗層由熔融黏接環氧樹脂塗層製成，如3M®熔融黏接環氧樹脂413、3M® Scotchkote 426 FAST及/或Axalta Alesta 74550。在一些實例中，當塗層材料在作為粉末塗施至物件之後經受約400℉至450℉之溫度時，在其他實施例中經受約420℉至430℉之溫度時，在又一些其他實施例中經受約425℉之溫度時，塗層材料在約三十秒或不足三十秒內固化。

在多個實施例中，物件進一步包括與物件之至少一部分接觸之潤滑劑塗層。在一些實例中，潤滑劑塗層覆蓋或接觸熱固性塗層之至少一部分，而在其他實例中則覆蓋整個物件及/或熱固性塗層之整個表面。在一些實施例中，潤滑劑塗層由一或更多種蠟組成或包括一或更多種蠟，例如聚乙烯蠟、二硫化鉬，或一或更多種氟聚合物。

在一些實例中，熱固性塗層具有大體上均勻之厚度。在多個實施例中，塗層厚度(無論物件具有何種幾何形狀及/或形狀)僅與總體平均塗層厚度偏差約0.002吋或0.002吋以下，而在其他實施例中偏差約0.001吋或0.001吋以下，且在又一些其他實施例中偏差約0.0005吋或0.0005吋以下。在某些實施例中，熱固性塗層厚度為約0.005吋或0.005吋以下，而在其他實施例中則為約0.0035吋或0.0035吋以下，或約0.0025吋或0.0025吋以下，或約0.0015吋或0.0015 吋以下，或約0.0010吋或0.0010吋以下，或約0.0005吋或約0.0005吋以下。在多個實施例中，厚度在約0.0005吋至0.005吋之間，約0.0015至0.0035吋，及約為0.0025吋。

在某些實例中，物件包括無機塗層，該無機塗層包括但不限於陶瓷塗層。在一些實例中，物件經電鍍及/或電漿處理，例如該物件可包括Keronite®塗層。該等實例亦可包括本案中描述之熱固性塗層中之一或更多者及/或位於例如陶瓷之無機塗層上方之一或更多個潤滑劑塗層(亦即物件→陶瓷塗層→熱固性塗層→潤滑劑)。

在某些實例中，熱固性塗覆物件具有耐熱性，以使得該物件可曝露於高溫下達延長時段，而不對塗層產生不利影響。例如，在某些實施例中，塗覆物件能夠耐受約350℉之溫度達約三十分鐘，而不對塗層產生如軟化、熔化、流動、滴流、碳化等等之不利影響。

在一些實施例中，該物件是緊固件，例如緊固件、螺釘、夾具或錨桿。物件可由任何金屬或金屬合金組成，或包括任何金屬或金屬合金。在某些實施例中，物件是鐵或鐵合金，如鋼。在其他實施例中，如亦包括陶瓷塗層之物件，該物件是鎂、鋁、鈦或上述各者之合金。

在某些實例中，熱固性塗層包括第一熱固性塗層，且第二熱固性塗層係塗施至物件的第一熱固性塗 層頂部上、該第一熱固性塗層之一部分的頂部上，或物件整個表面的頂部上，包括已由第一熱固性塗層覆蓋的任何或全部部分。在多個實例中，第一熱固性塗層是快速固化熱固性塗層，而第二熱固性塗層並非快速固化熱固性塗層。例如，在一些實施例中，第一熱固性塗層在曝露於感應加熱器，同時與金屬物件接觸的情況下在約一分鐘或不足一分鐘內固化，而第二熱固性塗層在用於固化第一熱固性塗層的相同溫度範圍下則需要更長固化時間，例如十分鐘或十分鐘以上，或十五分鐘或十五分鐘以上。

在一些實例中，第二熱固性塗層包括一或更多種環氧樹脂、聚酯或聚胺甲酸酯，而在其他實施例中，第二塗層包括環氧樹脂/聚酯混合物。在一個實例中，第二熱固性塗層由Valspar® TGIC聚酯(如PRA60001)製成。在多個實例中，第二熱固性塗層僅部分交聯，例如當曝露於熱達一時段，該時段比實現完全固化所需的時長短。包括第二熱固性塗層之該等實例亦可包括潤滑劑塗層，例如在潤滑劑塗層覆蓋第二熱固性塗層至少一部分頂表面(亦即物件→第一熱固性塗層→第二熱固性塗層→潤滑劑)的情況。

依據另一態樣，本案揭示一種組合件，該組合件包括第一物件及經配置以扣緊或連接至第一物件的第二物件，其中兩個物件具有不同類電位，使得在物件中存在電解質時可發生電流腐蝕。第一物件可部分地或 完全地塗覆有一或更多個熱固性塗層，如上文或本揭示案中其他處所述之任何塗層，且視情況可塗覆有部分地或完全地位於熱固性塗層頂表面上之潤滑劑塗層。在某些實例中，第二物件包括、連接至，或經配置以連接至第三物件。在多個實施例中，第二物件亦部分地或完全地塗覆有一或更多個熱固性塗層，且視情況可塗覆有潤滑劑塗層，該潤滑劑塗層部分地或完全地位於熱固性塗層頂表面上。在某些實例中，第二物件亦可包括非熱固性塗層，如熱塑性塗層。

依據另一態樣，本案揭示一製程。在一些實例中，該製程包括向物件塗施粉末塗層(例如藉由視情況在粉末塗層及/或物件已經受在粉末塗層及/或物件表面上產生電荷的製程(如摩擦電荷)之後，在物件上噴塗粉末塗層)。該製程亦可包括將塗粉物件運輸至熱源，如感應加熱器。在某些實例中，金屬物件處於室溫或周圍溫度下，視情況在粉末塗層及/或物件已經受在粉末塗層及/或物件表面上產生電荷的製程(如摩擦電荷)之後，將粉末塗施至金屬物件，然後加熱物件及粉末，例如藉由曝露於感應加熱器，以便粉末固化為交聯熱固性塗層。該製程可進一步包括將經塗覆物件運輸至潤滑站，在該站處，例如經由噴塗而向物件塗施一或更多種潤滑劑(例如聚乙烯蠟乳液)。

該製程亦可包括烘乾經潤滑之物件，例如經由另一次應用感應加熱。在一些實例中，在潤滑之前， 另一熱固性塗層材料係塗施在物件上並至少部分地在物件上固化。在某些實例中，製程可包括在物件上形成陶瓷塗層，然後塗施一或更多個熱固性塗層(例如快速固化熱固性塗層，然後非快速固化熱固性塗層)，然後視情況塗施一或更多個潤滑劑塗層。

本案亦揭示用以抑制及/或防止腐蝕之方法，如雙物件系統中易損物件之電流腐蝕，其中該雙物件系統之第一物件及第二物件具有彼此相對之表面，且其中該兩個物件由具有不同陽極指數的材料組成，該方法包括向第一物件之表面塗施塗層材料，在第一物件之表面上固化塗層材料，及使第一物件之表面接觸並緊固第二物件之表面，以使得在根據標準通用汽車全球工程標準測試程序GMW17026「電流腐蝕機制的加速腐蝕實驗室測試」曝露於腐蝕環境中達15年模擬曝露測試之後，兩個物件大體上不展現電流腐蝕。在該方法的一實施例中，當固化塗層材料至少存在於安裝至鎂試樣之鋼螺釘之頭部上時，在依據標準GMW17026曝露於腐蝕環境達15年模擬測試之後，相較於安裝至鎂試樣上之未塗覆鋼螺釘之腐蝕而言，鎂試樣展現少於約20%、10%、5%、3%或1%之點狀腐蝕。

在用以抑制及/或防止諸如電流腐蝕之腐蝕的方法之實施例中，塗層材料是熱固性材料。熱固性材料可為在固化期間交聯以形成交聯環氧樹脂塗層的環氧樹脂材料。一個該種環氧樹脂材料是熔融黏接環氧樹脂 材料。環氧樹脂材料可進一步包括固化劑或硬化劑，如更多胺、酸酐、酸、酚、醇及硫醇中之一或更多者。環氧樹脂材料可進一步包括填料及顏料中之一或更多者。在一方法中，當環氧樹脂材料經受約400℉至450℉之溫度時，環氧樹脂材料在約三十秒或不足三十秒內固化以形成交聯環氧樹脂塗層。

該方法可包括將塗層材料作為粉末塗施。例如在已向粉末及/或物件施加電荷之後，可將粉末噴塗在物件上。

在一個方法中，塗層材料包括第一塗層材料及第二塗層材料，以使得第一塗層材料充分固化以形成第一固化層，且第二塗層材料係塗施在第一固化層上。第二塗層材料可能是熱固性材料。第一塗層材料可為快速固化材料及第二塗層材料可以慢於第一塗層材料之速率固化。

在一方法中，固化是熱固化。熱固化可為感應熱固化且可包括在熱固性材料已經施加至物件之至少一部分表面之後使物件經受磁場。

在該方法之一實施例中，第二塗層材料是潤滑劑。潤滑劑可能是聚乙烯蠟、石蠟、巴西棕櫚蠟，及固體潤滑劑中之一或更多者。固體潤滑劑可能為二硫化鉬及氟聚合物中之一或更多者。

在該方法之一實施例中，塗層材料在固化時具有大體上均勻之厚度，該厚度為約0.005吋或0.005 吋以下，而在其他實施例中則為約0.0035吋或0.0035吋以下，或約0.0025吋或0.0025吋以下，或約0.0015吋或0.0015吋以下，或約0.0010吋或0.0010吋以下，或約0.0005吋或約0.0005吋以下。在多個實施例中，厚度在約0.0005吋至0.005吋之間，約0.0015至0.0035吋，及約為0.0025吋。厚度可為約0.0015吋。

在該方法中，第一物件及第二物件可由不同類金屬製成。例如，第一物件可由鐵或鐵合金製成，且第二物件可由鎂或鎂合金、鋁或鋁合金，或鈦或鈦合金製成。第一物件及第二物件中之一者可由非金屬製成(例如，碳基材料，如石墨，例如碳纖維材料)。第一物件及第二物件可由具有不同陽極指數的材料製成，例如陽極指數相差至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或以上。

第一物件可具有小於第二物件之陽極指數。第一物件可包括鐵或鐵合金且第二物件可包括鎂或鎂合金。或者，第二物件可包括鋁或鋁合金。

第一物件可為凸形零件緊固件，如螺釘或螺桿。在該種方法中，螺釘在被加熱至至少約125℃之溫度達800小時之久時，可展現不大於約50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%或以下之張力損失，且在約-40℃與80℃(約-40℉與176℉)之間的溫度下經受13個週期的熱循環並維持在每一溫度下達3小時之久時，展現不大於約25%、20%、15%、10%、5%或以下之張力損失。

本案亦揭示雙物件系統，該系統具有第一物件及第二物件，該等物件具有彼此相對之表面，其中該兩個物件具有不同的陽極指數，及更進一步，其中第一物件之表面包括藉由在第一物件之表面上固化塗層材料而形成之塗層，且第一物件之表面接觸並緊固至第二物件之表面。該兩個物件在依據標準GMW17026曝露於腐蝕環境達15年模擬曝露測試之後大體上不展現電流腐蝕。在該系統之一實施例中，當固化塗層材料至少存在於安裝至鎂試樣之鋼螺釘之頭部上時，在依據測試程序GMW17026之15年模擬測試之後，相較於安裝至鎂試樣上之未塗覆鋼螺釘而言，鎂試樣展現少於約20%、10%、5%、3%或1%之點狀腐蝕。

在一實施例中，塗層材料是熱固性材料。熱固性材料可為交聯環氧樹脂塗層，如熔融黏接環氧樹脂材料。在一實施例中，環氧樹脂材料包括固化劑或硬化劑。固化劑或硬化劑可包括更多胺、酸酐、酸、酚、醇及硫醇中之一或更多者。在一實施例中，環氧樹脂材料包括填料及顏料中之一或更多者。當環氧樹脂材料經受約400℉至450℉之溫度時，環氧樹脂材料可在約三十秒或不足三十秒內固化以形成交聯環氧樹脂塗層。

在一實施例中，塗層材料包括第一塗層材料及第二塗層材料，以使得第一塗層材料充分固化以形成第一固化層，且第二塗層材料係塗施在第一固化層外表面之至少一部分上以形成塗層材料。

第二塗層材料可為熱固性材料，且第一塗層材料可為快速固化材料，以使得第二塗層材料以慢於第一塗層材料之速率固化。在一實施例中，第二塗層材料是潤滑劑。潤滑劑可能是聚乙烯蠟、石蠟、巴西棕櫚蠟，及固體潤滑劑中之一或更多者。固體潤滑劑可為二硫化鉬及氟聚合物中之一或更多者。

在一實施例中，塗層材料在固化時具有大體上均勻之厚度，該厚度為約0.0001吋至0.005吋。熱固性塗層厚度可為約0.005吋或0.005吋以下，約0.0035吋或0.0035吋以下，約0.0025吋或0.0025吋以下，約0.0015吋或0.0015吋以下，約0.0010吋或0.0010吋以下，或約0.0005吋或0.0005吋以下。在多個實施例中，厚度在約0.0005吋至0.005吋之間，約0.0015至0.0035吋，及約0.0025吋。

在一系統中，第一物件及第二物件是不同類金屬。第一物件及第二物件中之一者可為非金屬。第一物件可為鋼螺釘且第二物件由具有較低陽極指數的金屬形成。第二物件可由鎂形成，且固化塗層材料可至少存在於鋼螺釘之頭部上，以便當該螺釘安裝至鎂試樣時，在依據測試程序GMW17026之15年模擬曝露測試之後，相較於鎂試樣上之未塗覆鋼螺釘而言(具有該未塗覆鋼螺釘之試樣展現針孔穿孔(或透壁穿孔))，鎂試樣展現少於約20%、10%、5%、3%或1%之點狀腐蝕。

在一實施例中，第一物件具有大於第二物件之陽極指數。第一物件可包括鐵或鐵合金。第二物件可包括鎂或鎂合金或鋁或鋁合金。

在一系統中，第一物件是凸形零件緊固件。凸形零件緊固件可為螺釘或螺桿。在該種系統中，螺桿在被加熱至至少約125℃之溫度達至少約800小時之久時，可展現不大於約50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%或10%之張力損失，且在約-40℃與80℃(約-40℉與176℉)之間的溫度下經受13個週期的熱循環並維持在每一溫度下達3小時之久時，展現不大於約25%、20%、15%、10%、5%或以下之張力損失。

在一實施例中，第一物件是鋼螺釘且塗層至少存在於該鋼螺釘之頭部上及該頭部之底面上。視情況，如若螺釘包括凸緣，則塗層可存在於凸緣之至少一部分上。視情況，塗層可存在於螺釘錨桿上之螺釘螺紋之至少一部分上。

本揭示案之其他物件、特徵及優勢將根據以下描述、結合附圖而顯而易見，其中相似數字係指相似部件、元件、組件、步驟，及製程。

1‧‧‧經塗覆螺釘

2‧‧‧頭部

3‧‧‧凸緣

4‧‧‧部分

5‧‧‧錨桿

6‧‧‧塗層

10‧‧‧未塗覆物件

12‧‧‧緊固組合件

14‧‧‧螺紋部分

16‧‧‧第一磨損表面

17‧‧‧連接部分

18‧‧‧第二磨損表面

20‧‧‧經塗覆物件

22‧‧‧緊固組合件

24‧‧‧螺紋部分

26‧‧‧塗層磨損表面

27‧‧‧塗層連接部分

28‧‧‧塗層磨損表面

30A‧‧‧鋼緊固件

30B‧‧‧鋼緊固件

32A‧‧‧熱固性塗層

32B‧‧‧熱固性塗層

38‧‧‧鍍鉻附加器

46‧‧‧粉末噴槍

48‧‧‧粉末

50‧‧‧磁性臺

52‧‧‧感應加熱器

現將以僅舉實例及參考附圖之方式來描述本揭示案的示例性實施例，在該等附圖中： 第1圖是一緊固件實例之示意圖，該緊固件上具有熱固性塗層，為便於說明，該緊固件在部分分解圖中圖示為具有面板及下層結構；第2圖圖示本揭示案之兩個示例性物件，其中一個物件沒有任何塗層，而另一個具有塗施至其一部分上之熱固性塗層；第3圖圖示本揭示案中示例性物件在塗施熱固性塗層之後的橫剖面視圖；第4圖圖示塗覆有不同熱固性塗層之示例性物件之圖示，該熱固性塗層與本案之熱固性塗層的厚度不一致；第5圖圖示用於執行本揭示案中某些製程實施例之一示例性生產設置；第6A圖、第6B圖及第6C圖圖示對本揭示案之組合件的示例性組件或示例性組合件之組裝組件的說明，其中第6A圖及第6B圖提供非熱固性塗覆物件之視圖，該物件經配置以被緊固至經塗覆之物件，如第6C圖中所圖示；第7圖是測試組合件之相片，在該組合件中兩個樣本鋼螺釘安裝至碳纖維樣本面板，圖式底部中之螺釘具有根據本揭示案之一實施例的熱固性塗層，而圖式頂部中之螺釘沒有該種塗層； 第8圖是一表，該表圖示多種常用材料的相對陽極指數，其中惰性最小的材料顯示在表頂部，而惰性較大的材料顯示在表底部；第9A-9G圖是以視覺可見方式圖示腐蝕測試結果的相片，該腐蝕測試是依據標準GMW17026，在腐蝕環境中對鎂試樣中的未磨損未塗覆之螺釘(右側)及未磨損熱固性經塗覆螺釘(左側)模擬1年、2年、3年、4年、5年，及8-9年的模擬曝露，其中第9A圖圖示測試之前的螺釘及試樣，第9B圖圖示模擬1年曝露下之螺釘及試樣，第9C圖圖示模擬2年曝露下之螺釘及試樣，第9D圖圖示模擬3年曝露下之螺釘及試樣，第9E圖圖示模擬4年曝露下之螺釘及試樣，第9F圖圖示模擬5年曝露下之螺釘及試樣，且第9G圖圖示模擬8-9年曝露下之螺釘及試樣；第10圖是具有安裝至試樣之未磨損未塗覆之螺釘(右側)及未磨損熱固性經塗覆螺釘(左側)之鎂試樣依據標準GMW17026在腐蝕環境中進行15年模擬曝露測試後之相片；第11A-11L圖是以視覺可見方式圖示腐蝕測試結果的相片，該腐蝕測試是依據標準GMW17026，在腐蝕環境中對安裝至試樣的具有未磨損未塗覆之螺釘(左側)及未磨損熱固性經塗覆螺釘(右側)之碳纖維試樣的1年、2年、3年、4年、5年、10年、11年、12年、13年、14年，及15年模擬曝露，其中第 11A圖圖示測試之前的螺釘及試樣，第11B圖圖示模擬1年曝露下之螺釘及試樣，第11C圖圖示模擬2年曝露下之螺釘及試樣，第11D圖圖示模擬3年曝露下之螺釘及試樣，第11E圖圖示模擬4年曝露下之螺釘及試樣，第11F圖圖示模擬5年曝露下之螺釘及試樣，及第11G圖圖示模擬10年曝露下之螺釘及試樣，第11H圖圖示模擬11年曝露下之螺釘及試樣，第11I圖圖示模擬12年曝露下之螺釘及試樣，第11J圖圖示模擬13年曝露下之螺釘及試樣，第11K圖圖示模擬14年曝露下之螺釘及試樣，且第11L圖圖示模擬15年曝露下之螺釘及試樣；及第12A-12L圖是以視覺可見方式圖示腐蝕測試結果的相片，該腐蝕測試是依據標準GMW17026，在腐蝕環境中對安裝至試樣的具磨損未塗覆之螺釘(右側)及磨損熱固性經塗覆螺釘(左側)之碳纖維試樣的1年、2年、3年、4年、5年、10年、11年、12年、13年、14年，及15年模擬曝露，其中第12A圖圖示測試之前的螺釘及試樣，第12B圖圖示模擬1年曝露下之螺釘及試樣，第12C圖圖示模擬2年曝露下之螺釘及試樣，第12D圖圖示模擬3年曝露下之螺釘及試樣，第12E圖圖示模擬4年曝露下之螺釘及試樣，第12F圖圖示模擬5年曝露下之螺釘及試樣，及第12G圖圖示模擬10年曝露下之螺釘及試樣，第12H圖圖示模擬11年曝露下之螺釘及試樣，第12I圖圖示模擬12年曝露下之螺釘及試樣，第12J圖圖示模擬13年曝露下之螺釘及試樣， 第12K圖圖示模擬14年曝露下之螺釘及試樣，且第12L圖圖示模擬15年曝露下之螺釘及試樣。

儘管本揭示案容許多種形式之實施例，但圖式中圖示及下文中將描述一或更多個實施例，應理解，本揭示案將被視作僅以說明為目的，且並非意欲將本揭示案限定於所述及圖示之任何特定實施例。

在對本揭示案中之物件、塗層、組合件，及組合件之組件的多個實例，或用於製造上述各者中任一者之製程的以下描述中，參考了附圖，該等附圖屬於本揭示案，及該等附圖中藉由說明之方式圖示多個示例性結構及環境，本揭示案之態樣可在該等結構及環境中實施。本揭示案使用數個定義，如下文中及本申請案全文中所闡述。

將理解，亦可使用其他結構及環境，且可根據具體描述的結構及方法進行結構及功能改動而不脫離本揭示案範疇。此外，本揭示案之圖式可根據一或更多個實施例表示尺度及/或尺寸，及由此促進教示該種尺寸縮放。然而，彼等熟習該項技術者將易於理解，本案中之揭示內容並非限定於圖式中顯示之尺度、尺寸、比例，及/或定向。

本案中描述之實施例、設備及方法尤其提供一種系統，在該系統中，至少兩個具有不同類材料(如第8圖之表中圖示之任何材料)之物件彼此接觸或緊鄰， 且在該系統中，物件中至少一者至少部分地塗覆有能夠防止發生電流腐蝕之材料。該種系統例如可為組合件，該等組合件具有兩個在存在電解質之情況下彼此接觸之不同類金屬，或一金屬與一非金屬接觸，如碳纖維材料或類似物。本案亦揭示用於在該種系統中防止電流腐蝕之方法。在非限制性實例中，諸如鋼螺釘之鋼組件部分或整體塗覆有能夠防止發生電流腐蝕之材料，該螺釘用以將諸如盤、面板或附加器之鉻物件、鎂物件、鋁物件、不銹鋼物件，或碳纖維物件緊固至諸如機殼之結構或下層結構，不對系統之機械特性、需求、條件及規格產生不利影響。將瞭解，本案之方法及系統例如保護諸如藉由使用鋼螺釘而緊固至機殼的鎂製油盤之下層組件，及保護用以將碳纖維面板緊固至下層結構的鋼螺釘，應注意，如第8圖中可見，鋼具有陽極指數之約中間值，而鎂及碳纖維具有陽極指數譜相對兩端之極值。

彼等熟習該項技術者將藉由下文中對示例性實施例之描述而進一步理解本揭示案或本揭示案之某些實施例之該等及其他態樣、特徵及優勢。在其他優勢中，本揭示案之經塗覆物件可經由高容量製程極快地生產，具有高強度/耐久性/耐刮傷性，且可能能夠耐受長時間的高溫。此外，經塗覆物件展現優良的對在汽車應用中可發現的化學品的耐受性，該等化學品如機油、燃料(柴油、汽油、基於生物及複合的燃料，如基於乙醇之燃料)、動力轉向流體、擋風玻璃清洗器流體，等等。

依據一個示例性態樣，本案揭示至少包括第一表面之金屬物件，該第一表面至少部分地被熱固性塗層覆蓋。

第1圖圖示一個該種實例。在第1圖中，經塗覆螺釘1用以將諸如傳動油盤之面板P緊固至傳動機殼C。在第1圖中，螺釘1之頭部2、螺釘1之凸緣3及錨桿5之部分4塗施有熱固性塗層6。螺釘1可由鋼形成，面板或盤P由鎂形成，且下層結構或機殼C由鋁形成。將瞭解，鎂盤P之陽極性顯著大於螺釘1之鋼，且由此易於發生電流腐蝕。在圖示之實例中，塗層6在頭部2及凸緣3上方及部分地4沿螺釘1之錨桿5之螺紋而存在，及由此在螺釘1與盤P之間提供障壁，以防止及/或抑制電流腐蝕。將瞭解，涂覆程度可依據應用而較大或較小。

第2圖提供經塗覆物件及未塗覆物件之其他說明性實例。在第2圖中，未塗覆物件10(在此實例中係不同形式之螺釘)具有螺紋部分14及經配置以收納第二物件之緊固組合件12，該緊固組合件包括第一磨損表面16、第二磨損表面(在此實例中係螺釘頭部)18及連接部分17。在此實例中，緊固組合件表面經配置以接觸由不同類金屬製成之物件。第1圖亦圖示經塗覆物件20，其中該物件之一部分具有熱固性塗層。儘管在一些實例中，該物件整體由熱固性塗層覆蓋，但在其他實施例中，該物件中僅一或更多個部分被塗覆。在第2圖之實例中，經塗覆物件20之整個緊固組合件22被熱固性塗層 覆蓋，包括螺紋部分24，從而提供經塗覆磨損表面26及28及經塗覆連接部分27。然而，應注意，在一些實例中，螺紋部分24可能未塗覆。

作為代表性實例，經塗覆物件可經由或藉由未塗覆部分連接至或併入更大組合件，該未塗覆部分如本案中之螺紋部分24，然後，具有不同電流或電位或陽極指數的另一金屬或非金屬組件連接或緊固至緊固組合件。緊固組合件可基於共同相連之部分，根據需要而具有任何適當的尺寸、幾何形狀或配置。在諸多實例中，物件包括一或更多個凹槽、中空部、通道、空腔，或其他特徵，該等特徵經配置以與第二物件上的適當特徵相互作用或緊固，在此情況下，凹槽等等之內部塗覆有一或更多個塗層。在其他實例中，經塗覆物件不具有任何種類之緊固組合件，但相反地經配置以僅接觸具有不同電流或電位或陽極指數之不同類金屬或非金屬組件，以使得在沒有熱固性塗層之情況下可能發生電流腐蝕。

在第2圖之說明性實例中，由部分26及28界定、位於部分26與28之間的槽需要主要磨損保護，在該槽處，例如鍍鉻附加器組件最終滑入兩個平板之間的槽中。在一些實例中，諸如第2圖之經塗覆物件20，組件中充當磨損表面之任何表面塗覆有熱固性塗層(或如下文中更詳細所述之塗層)，而在其他實施例中，僅特定磨損表面被塗覆。以經塗覆物件20為例，其他實施例可能僅向緊固組合件22內表面塗施塗層，該等內表面界定 槽或位於槽內，且最終接觸具有不同的電流或電位或陽極指數之不同類金屬或非金屬組件，而不在該等相同組件之朝外表面上塗施塗層。

本案中揭示之物件、組合件、系統及方法包括或利用熱固性材料作為塗層。該項技術中將理解，熱固性材料包括預聚物，該預聚物在曝露於一般高於392℉之熱、化學反應，及/或適合照射之後不可逆地固化。因此，本案中揭示之物件、組合件、系統及方法中包括或利用之熱固性材料可藉由任何適合之手段得以固化，該等手段包括熱、化學反應，及/或適合之照射。用於固化熱固性材料的適合之加熱方法可包括但並非限定於使熱固性材料經受由感應產生之熱。用於所揭示物件、組合件、系統及方法的適合熱固性材料實例可包括但並非限定於環氧樹脂材料，如環氧樹脂或聚環氧化物、聚酯或聚酯樹脂材料、聚胺甲酸酯材料、硫化橡膠材料、酚醛樹脂材料，如酚醛電木、三聚氰胺材料、二烯丙基鄰苯二甲酸酯(diallyl-phthalate；DAP)材料、聚醯亞胺材料，及氰酸酯或聚氰酸酯材料。視情況，熱固性材料可包括預聚物及硬化劑(例如包括多官能胺、酸(及酸酐)、酚、醇及/或硫醇之共反應物)。

在多個實例中，熱固性塗層是快速固化熱固性塗層。在某些實施例中，快速固化熱固性塗層材料在接觸金屬物件的同時，在曝露於感應加熱器時在約一分鐘或不足一分鐘內固化，而在其他實施例中，該塗層材 料在約三十秒或不足三十秒內固化。在一些實例中，當塗層曝露於約350℉與475℉之間的溫度時，塗層在上述任一時間段(或其他時間段)內固化。在一些實例中，當塗層材料在作為粉末塗施至物件之後經受約400℉至450℉之溫度時，在其他實施例中經受約350℉至490℉之溫度時，在其他實施例中經受約420℉至430℉之溫度時，在又一些其他實施例中經受約425℉之溫度時，塗層材料在約三十秒或不足三十秒內固化。

在多個實例中，熱固性塗層包括環氧樹脂材料，如環氧樹脂材料或聚環氧化物材料。熱固性塗層之環氧樹脂材料可與自身經由催化均聚合作用而反應(交聯)，或與大範圍之共反應物反應，該等共反應物包括多官能胺、酸(及酸酐)、酚、醇及硫醇。該等共反應物可為硬化劑或熟化劑，且交聯反應可被稱作「固化」。用於熱固性塗層之適合的環氧樹脂材料可包括但並非限定於雙酚A環氧樹脂材料(例如如藉由結合表氯醇與雙酚A而生產，以產生雙酚A二環氧丙基醚)、雙酚F環氧樹脂材料、環氧樹脂酚醛材料清漆及環氧樹脂甲酚酚醛清漆材料(例如如藉由酚與甲醛之反應及隨後表氯醇之縮水甘油基化而生產)、脂族環氧樹脂材料(例如如藉由脂族醇或多元醇之縮水甘油基化而生產)，及環氧丙基胺環氧樹脂材料(例如如在芳族胺與表氯醇反應時形成)。

在多個實例中，熱固性塗層是交聯環氧樹脂塗層。塗層可為熔融黏接環氧樹脂塗層。在一些實施例中，熱固性塗層由粉末製成，該粉末如環氧粉末，該粉末隨後固化/交聯以形成熱固性塗層，而在其他實施例中，該熱固性塗層由液態前驅物製成。在多個實例中，塗層由粉末製成，該粉末包括環氧樹脂及一或更多個固化劑或硬化劑。固化劑或硬化劑可由以下各者組成或包括以下各者：一或更多種胺(例如芳族胺、脂族二胺)、酸酐、酸、酚、醇及/或硫醇。在一些實例中，粉末進一步包括一或更多個填料及/或一或更多個顏料，或其他額外組分。在使用熔融黏接環氧樹脂塗層之某些實例中，熱固性塗層由3M®熔融黏接環氧樹脂413、3M® Scotchkote 426 FAST，及/或Axalta Alesta 74550製成。

交聯熱固性塗層提供在塗層曝露於磨損力之應用中使用之高強度及耐久性，例如提供比該項技術中已知的耐龍塗層及/或熱塑性塗層更高之耐久性。使用上述鑑定之某些環氧樹脂亦可有利地提供對物件基板之較強黏附(與耐龍熱塑性塗層相比)、優良耐衝擊性及/或改良的耐刮傷性/耐磨性。例如，基於顯微鏡分析，具有3M熔融黏接環氧樹脂413以形成熱固性塗層之示例性物件在由組件重複插入之後僅顯示頂表面刮傷，該等重複插入可能導致在接觸物件之區域發生耐龍熱塑性塗層移除。

在多個實施例中，物件進一步包括與物件之至少一部分接觸之潤滑劑塗層。在一些實例中，潤滑劑塗層覆蓋或接觸熱固性塗層之至少一部分，而在其他實例中則覆蓋整個物件及/或熱固性塗層之整個表面。在一些實例中，將潤滑劑塗施於表面，如在諸如緊固件之物件的使用期間曝露於力之螺釘螺紋及軸承的表面上。作為一個代表性實例，第2圖中圖示之經塗覆物件20可僅在緊固組合件表面(例如經塗覆磨損表面26及28及經塗覆連接部分27)上具有潤滑劑塗層，或可僅在經受最大力之表面上具有潤滑劑塗層，在此實例中該表面是連接部分27。潤滑劑可為固態或液態潤滑劑。在一些實施例中，潤滑劑塗層由一或更多種蠟組成或包括一或更多種蠟，例如一或更多個聚乙烯蠟、石蠟、巴西棕櫚蠟、諸如二硫化鉬之固態潤滑劑，或一或更多種氟聚合物(例如聚四氟乙烯)。在第1圖中之螺釘中，潤滑劑可存在於螺紋5上以實現所需之摩擦係數，及/或存在於凸緣3之底面上。

在一些實例中，熱固性塗層具有大體上均勻之厚度。在多個實施例中，塗層厚度(無論物件具有何種幾何形狀及/或形狀)僅與總體平均塗層厚度偏差約0.002吋或0.002吋以下，而在其他實施例中偏差約0.001吋或0.001吋以下，在又一些其他實施例中偏差約0.0005吋或0.0005吋以下。在某些實施例中，熱固性塗層厚度為約0.005吋或0.005吋以下，而在其他實 施例中則為約0.0035吋或0.0035吋以下，或約0.0025吋或0.0025吋以下，或約0.0015吋或0.0015吋以下，或約0.0010吋或0.0010吋以下，或約0.0005吋或約0.0005吋以下。在多個實施例中，厚度在約0.0005吋至0.005吋之間，約0.0015至0.0035吋，及約為0.0025吋。

在某些實例中，物件包括諸如陶瓷塗層之無機塗層，及/或經電鍍及/或經電漿處理，例如物件可包括Keronite®塗層。在一些實例中，鋁物件塗覆有Keronite®塗層，在此情況下，該物件可結合鎂物件使用，如熟習該項技術人士將理解，鑒於該鎂物件之陽極指數位置，該鎂物件被預安置以防止電流腐蝕。藉由塗覆將充當陰極之鋁緊固件，該等鋁緊固件實例提供障壁以在即使使用諸如鎂之材料的情況下亦防止發生電流腐蝕。此舉有利地允許鎂零件之耦合，無需使用該項技術中目前已知的昂貴組件。此外，藉由塗覆該鋁陰極，該等實例可避免由塗覆鎂組件而引起的潛在問題，因為鎂塗層中之任何微孔在鎂集中區域中導致電流腐蝕(因為鎂由於作為電池中之陽極而降級)，此舉可能有害地減弱零件之結構完整性，尤其當集中腐蝕發生在零件重要位置處時尤為如此。在又一些其他實例中，鎂表面可如本案所述而塗覆，例如塗覆有陶瓷塗層，且在一些實例中，鋁件及鎂件可共同塗覆及使用，以進一步抑制腐蝕之可能性。該等實例中任何實例亦可包括本案中描述之 熱固性塗層中之一或更多者及/或位於例如陶瓷塗層上方之一或更多個潤滑劑塗層。此舉在無機塗層略有孔隙或具有表面不規則性時可產生額外益處(但仍提供足以防止電流腐蝕之塗層)。例如，Keronite®陶瓷塗層具有可能由熱固性塗層充填之小孔，以幫助促進黏附，並提供更廣泛之電流障壁。

在某些實例中，熱固性塗覆物件具有耐熱性，以使得該物件可長期曝露於高溫下，而不對塗層產生不利影響，如軟化、熔化、流動、滴流、碳化等等。例如，在某些實施例中，塗覆物件能夠耐受約350℉達約三十分鐘之久，不對塗層產生不利影響。上文鑑定之環氧樹脂熱固性樹脂，例如3M®熔融黏接環氧樹脂413、3M® Scotchkote 426 FAST及/或Axalta Alesta 74550，提供具有該等改良耐熱性水平之塗層，此意謂著當塗層曝露於該等種類之熱條件時將不熔化及/或流出。此舉例如在塗覆物件曝露於額外製程之實施例中有所助益。經設計以將鋁擋板固持至汽車主體的鋼夾是該種實施例之一個實例，因為該等組件在汽車生產期間可曝露於高溫(包括上述的三十分鐘及350℉條件)。

第3圖及第4圖提供塗覆有示例性材料3M®熔融黏接環氧樹脂413(第3圖)及3M® Scotchkote 426 FAST(第4圖)之物件之示例性視圖。在第3圖之實例中，鋼緊固件30A塗覆有3M®熔融黏接環氧樹脂 413層並經由感應熱而加熱至固化溫度，從而提供大體均勻的熱固性塗層32A(外部材料)。在第4圖之實例中，鋼緊固件30B塗覆有3M® Scotchkote 426 FAST層並經由感應熱而加熱至固化溫度(需要比第3圖中圖示實例更高的固化溫度，例如相較於約425℉而言為約450℉)，從而提供熱固性塗層32B(外部材料，當與第3圖之實例相比時，該材料所具有之厚度均勻性低)。

在一些實施例中，物件是緊固件，例如螺釘、夾具或錨桿。物件可由任何金屬或金屬合金組成，或包括任何金屬或金屬合金。在某些實施例中，物件是鋼。在其他實施例中，如但不限定於亦包括陶瓷塗層之物件，該等物件是鎂、鋁、鈦或上述各者之合金。在一些實例中，該物件由以下各者組成或包括以下各者：鋼、不銹鋼、鈦、鎳、銅、青銅、黃銅、錫、鉛、鐵、鋁、鋅、鎂，或上述各者之合金。該種夾具可例如為鋼夾，該鋼夾可用以將鋁擋板安裝至車輛上。該種夾具可整體塗覆有示例性3M®熔融黏接環氧樹脂413、3M® Scotchkote 426 FAST及/或Axalta Alesta 74550，但亦可使用本案中所述其他交聯熱固性樹脂，或該夾具可經部分地塗覆，例如在單個表面或一部分表面上塗覆。

在某些實例中，熱固性塗層包括第一熱固性塗層，且第二熱固性塗層係塗施至物件的第一熱固性塗 層頂部上、該第一熱固性塗層之一部分的頂部上，或物件整個表面的頂部上，包括已由第一熱固性塗層覆蓋的任何部分。在多個實例中，第一熱固性塗層是快速固化熱固性塗層，而第二熱固性塗層並非快速固化熱固性塗層。例如，在一些實施例中，第一熱固性塗層在曝露於感應加熱器，同時與金屬物件接觸的情況下在約一分鐘或不足一分鐘內固化，而第二熱固性塗層在用於固化第一熱固性塗層的同等溫度範圍下則需要更長固化時間，例如十分鐘或十分鐘以上，或十五分鐘或十五分鐘以上。在一些實例中，第二熱固性塗層包括一或更多種環氧樹脂、聚酯或聚胺甲酸酯，而在其他實施例中，第二塗層包括環氧樹脂/聚酯混合物。在一個實例中，第二熱固性塗層由Valspar® TGIC聚酯粉末(如PRA60001)製成。

作為一個實例，當聚酯材料用作基底塗層而塗施在鋼緊固件上時，聚酯材料具有不良的耐衝擊性，但當聚酯材料塗施在另一熱固性塗層(在此實例中亦即3M®熔融黏接環氧樹脂413)的頂部上時，結果意外地不同。組合塗層展現較高耐衝擊性，即使在聚酯材料並非完全交聯(例如，因為聚酯材料曝露於感應熱之時長僅與固化快速固化熱固性樹脂之所用時長相同)時亦如此，且儘管固化不完全，但卻意外地對下部熱固性塗層(如環氧樹脂)具有高黏附性。

因此，在多個實例中，第二熱固性塗層僅部分交聯，例如當曝露於熱達一時段，該時段比實現完全固化所需的時長短。此舉有利地在需要時仍允許將傳統上更慢的固化材料併入高速、高容量製程中，但同時仍提供改良及強化的塗覆物件。在該等實例之某些實例中，塗施快速固化熱固性塗層材料之基座經由諸如感應熱之熱而迅速固化，然後，第二塗層材料經塗施及部分地固化(或在一些實例中完全地固化，儘管所需固化時間更長)。包括第二熱固性塗層之該等實例亦可包括潤滑劑塗層。

物件之該等描述僅具有示例性。在某些實施例中，物件包括上述一些或全部組件的額外組合或置換。此外，受益於本揭示案之彼等熟習該項技術者將認可用於物件之額外及替代性的適合變化、形式及組件。

本揭示案之其他態樣係關於組合件。組合件可包括第一物件及經配置以緊固、連接或緊鄰第一物件的第二物件，其中該兩個物件具有不同類電位(陽極指數)，以使得物件在存在電解質之情況下可能發生電流腐蝕。第一物件可部分地或整體地塗覆有一或更多個熱固性塗層，如上文或本揭示案中其他處所述之任何塗層，及視情況可塗覆有潤滑劑塗層。

在某些實例中，第二物件包括、連接至或經配置以連接至第三物件(如汽車或汽車組件)。具有含一或更多個如本案中所述塗層之物件的組合件可包括汽 車或航空材料，如緊固件、夾具或其他連接材料。用於組合件之又一些其他可能物件可為裝飾性汽車附加器的緊固件，或諸如但不限定於用於擋板或油盤之緊固件、夾具或緊固物件之其他汽車材料，包括鎂油盤。例如，第6圖圖示附加器組合件之圖示說明，其中第6A圖及第6B圖提供未塗覆物件，亦即鍍鉻附加器38之視圖，該附加器經配置以緊固至如第6C圖中所示的塗層緊固件，其中緊固件與第2圖中之經塗覆物件20完全相同或大體類似。

第7圖是一相片，該相片圖示一實例，在該實例中，依據標準GMW17026在腐蝕環境中經歷15年模擬測試之後，將兩個樣本鋼螺釘安裝至碳纖維樣本面板。相片中上部螺釘未塗覆熱固性塗層，而相片中下部螺釘塗覆有熱固性塗層。顯而易見，未塗覆螺釘存在顯著腐蝕，而塗覆有熱固性材料之螺釘展幾乎未展現或毫無腐蝕。因此，將理解，相片中之樣本螺釘說明本案之熱固性塗層提供的顯著耐腐蝕性。

該等組合件之描述僅具有示例性。在某些實施例中，組合件包括上述一些或全部組件的額外組合或置換。受益於本揭示案之彼等熟習該項技術者將認可用於組合件之額外及替代性的適合變化、形式及組件。此外，上述物件的示例性實施例中所論述之任何特徵可為組合件或其組件之實施例之特徵，反之亦然。

本揭示案之又一些其他態樣係關於製程。在一些實例中，製程包括向物件塗施粉末塗層(例如藉由在物件上噴塗粉末塗層)。粉末前驅物材料可懸浮在空氣流中並藉由使用適合之噴槍而噴塗在物件上，該等噴槍可離子化粉末以便粉末在固化之前適當地塗覆金屬物件。在一些實施例中，摩擦充電製程用以確保凹槽或其他難以到達之區域正確收納粉末塗層，因為使用強靜電力導致籠蔽效應，該效應阻止粉末按需塗覆該等區域。在某些實例中，粉末在噴槍中通過熱塑性材料以獲取所需電荷。然而，其他應用方法亦有可能，例如可將物件浸入粉末前驅物床中。對於難以到達需要塗覆之表面或內表面之實施例而言，可使用額外的噴槍附件或增擴部分。在其他實例中，一或更多個護罩可定位在噴槍與物件之間，以便僅物件之某個或某些部分覆蓋粉末(及因此，最終由熱固性塗層塗覆)。在某些實例中，物件經清理及/或被刮擦及/或在其他情況下經修整以利於塗層前驅物材料在固化之前的黏附。

製程亦可包括加熱塗粉物件。在一些實例中，製程可包括將塗粉物件運輸至熱源，如施加磁場之感應加熱器。在某些實例中，金屬物件處於室溫或周圍溫度下，將粉末塗施於金屬物件，然後加熱物件與粉末，例如藉由曝露於感應加熱器而加熱，以使得粉末固化至交聯熱固性塗層。在其他實例中，物件可在塗施粉末的相同位置處加熱，或物件可在塗施粉末之前加熱，因此 金屬中任何餘熱提供固化或至少部分地固化粉末。然而，鑒於所提供之製程的相對簡化，將粉末塗施於室溫物件之製程實施例是較佳的。

物件可藉由使用該項技術中任何已知輸送系統而運輸(以用於此步驟或其他步驟)，該輸送系統如輸送帶、一或更多個夾持輪、旋轉機，或如第5圖中圖示的實例中，磁性臺50。在一些實例中，傳送帶將物件送入熱源內部並通過熱源，該熱源如感應加熱器52。在其他實例中，一或更多個組件可移動或運輸至保持靜止之物件緊鄰處，該組件如粉末噴槍46，粉末48在此係塗施至物件。氣流(未圖示)可用以從物件上吹除過量材料。

其他可能的加熱方法包括使用紅外線加熱及/或其他熱輻射、固化爐、熱隧道、空氣加熱槍，或運送熱源以與物件直接接觸以藉由傳導傳遞熱，等等。用以固化粉末之溫度可為先前所述彼等溫度中任一者(亦即約350℉至490℉，或約425℉，或其他)，依據塗層材料(例如樹脂與任何固化劑組成物)特徵及特定製程而定。

例如，在一些實施例中，施加熱達5秒或不足5秒，在其他實施例中施加10秒或不足10秒，及在其他實施例中施加15秒或不足15秒，30秒或不足30秒，60秒或不足60秒。在其他實例中，可需要諸如使用更長固化材料或更低溫度、大約數分鐘之較長時間(例如2分鐘或不足2分鐘，5分鐘或不足5分鐘，10分鐘或不足 10分鐘，15分鐘或不足15分鐘，或30分鐘或不足30分鐘)之製程。然而，鑒於在製造速度方面提供的優勢，在更短時間範圍內允許充分固化或至少基座熱固性層得以幾乎充分固化的實施例是較佳的。

該製程可進一步包括將經塗覆物件運輸至潤滑站，在該站處，例如經由噴塗或浸漬而向物件塗施一或更多種潤滑劑(例如聚乙烯蠟乳液)。製程亦可包括烘乾潤滑物件，例如經由另一次應用感應加熱或使用另一熱源(或甚至使用同一熱源將樹脂固化成為交聯材料)。在多個實例中，不提供額外之熱，且物件經風乾，或基於潤滑劑之選擇而無需烘乾(例如當使用諸如二硫化鉬之乾式潤滑劑時)。在一些實施例中，更短的熱施加是烘乾潤滑物件所必需的，例如一到兩次施加感應熱。此舉有助於進一步提高製程的製造效率。

在一些實例中，在潤滑之前，第二熱固性塗層材料係塗施在物件上及至少部分地在物件上固化。在某些實例中，製程可包括在物件上形成陶瓷塗層，然後塗施一或更多個熱固性塗層(例如快速固化熱固性塗層，然後非快速固化熱固性塗層)，然後視情況塗施一或更多個潤滑劑塗層。

如上所述，第5圖圖示用於執行方法實施例之示例性系統。在此實例中，系統包括磁性臺，該臺固持及運輸複數個物件，該等物件在該等實施例中處於室溫下。在此示例性製程之步驟A中，噴槍將粉末前驅物 材料(例如粉末狀環氧樹脂)塗施至物件，然後將物件傳達至感應加熱器之間的位置。在步驟B中，加熱器施加熱以固化粉末及在物件上產生交聯熱固性塗層。視情況，磁性臺隨後將經塗覆物件傳送至潤滑劑施用器，如噴槍，該噴槍在步驟C中塗施潤滑劑。然後，在步驟D中，磁性臺將成品物件傳送至成品位置，以便從臺上移除。將理解，製程允許有選擇地將塗層塗施至例如螺釘的頭部、螺釘頭部及凸緣(如存在)、頭部底面，及如需要，則塗施至螺釘之螺紋或一部分螺紋。

測試多種組合件樣本以決定利用能夠防止電流腐蝕之材料塗覆組合件中兩個物件中之一者的有效性。塗覆在物件上之材料是熔融黏接、固化、熱固性聚合材料，亦即Axalta Alesta 74550，該材料藉由使用摩擦電荷製程而塗施為固化時約0.0025吋至0.0035吋之厚度。全部測試藉由使用具有10微米Dipzol NZ-200鹼性電鍍層之M10緊固件(螺釘)而執行，該等緊固件緊固至鎂及碳纖維面板。測試包括依據通用汽車全球工程標準測試程序GMW17026「電流腐蝕機制的加速腐蝕實驗室測試」(腐蝕測試)之加速腐蝕測試、張力損耗測試及物理測量以決定相對於組合件機械需求之塗覆充足性。

腐蝕測試藉由使用安裝至鎂及碳纖維樣本面板(試樣)的螺釘而執行。每一試樣上之螺釘之一者塗覆有熔融黏接、固化、熱固性聚合材料，及每一試樣上 之對照螺釘未塗覆。將試樣定位於不銹鋼腔室中之塑膠柵格上，及在66℃(約150.8℉)下經受直接噴塗3%鹽、3%耐火黏土及94%水之溶液，每3小時噴塗2分鐘。噴塗以每個噴嘴約2.5公升(L)/分鐘之速率施加。試樣在曝露於噴塗溶液之前具有約3毫米(mm)之初始厚度。

該腐蝕測試藉由使試樣經受噴塗達5天(1年模擬)、10天(2年模擬)、15天(3年模擬)，直至35天(8-9年模擬)而模擬鎂試樣之1、2、3、4、5及8-9年曝露。測試在35天(8-9年模擬)之後中止，因為緊固對照螺釘上之螺母腐蝕穿過鎂試樣。第9A-9G圖中提供圖示測試視覺結果之相片，其中第9A圖在相片左側及右側分別圖示在測試之前未經曝露的經塗覆及未塗覆螺釘，且第9B-9G圖圖示在1年、2年、3年、4年、5年及8-9年模擬曝露之後的螺釘。從相片中將顯而易見，具有經塗覆螺釘之鎂試樣在腐蝕測試腔室中經過35天(8-9年模擬)之後幾乎未展現或毫無腐蝕跡象，而安裝有未塗覆螺釘之試樣則展現極大腐蝕，及如上所述，由於試樣(鎂材料)斷裂而要求測試中止，該斷裂歸因於試樣與試樣後側上的未處理螺母之接觸。在此情況下，由於與鋼相比鎂的活性更大或惰性更低及由此充當電流反應中之陽極，因此電流腐蝕在鎂試樣中發生。

第10圖是一相片，該相片圖示在鎂試樣模擬15年曝露之後的試樣。顯而易見，在15年模擬測試中，試樣中熱固性塗覆螺釘周圍的區域基本上展現無點狀腐 蝕，而未塗覆螺釘周圍的試樣區域則展現極大點狀腐蝕，並經發現有點狀蝕穿(穿過試樣之3毫米厚度)。

在35天模擬時中止測試，具有未塗覆螺釘之試樣已徹底點狀蝕穿(點狀腐蝕約3毫米)，如試樣在15年模擬測試中一樣，而具有經塗覆螺釘之試樣的點狀腐蝕則小於約0.089毫米，或小於約未塗覆螺釘之3%。

藉由使用安裝至碳纖維樣本面板(試樣)的未磨損及磨損、未塗覆及經塗覆螺釘執行類似的腐蝕測試。該腐蝕測試藉由使試樣經受噴塗達5天(1年模擬)、10天(2年模擬)、15天(3年模擬)，直至65天(15年模擬)而模擬鎂試樣之1、2、3、4、5、10、11、12、13、14及15年曝露。在磨損螺釘之測試中，將1kg(約2.2磅)之螺釘置於安裝至高度約1公尺(39吋)的150毫米(約6吋)管頂部之貯水槽中。貯水槽基座處的閘門開放以允許螺釘落入(約39吋)非金屬匯水箱中。在移除螺釘以進行測試之前，重複三次掉落程序。

第11A-11L圖中提供圖示未磨損螺釘之測試視覺結果之相片，其中第11A圖在相片左側及右側分別圖示未曝露或在測試之前的經塗覆及未塗覆螺釘，且第11B-11L圖圖示在1年、2年、3年、4年、5年、10年、11年、12年、13年、14年及15年模擬曝露之後的螺釘。再一次，從相片中將顯而易見，碳纖維面板上之經塗覆螺釘在腐蝕測試腔室中經過65天(15年模擬)之後展現顯著更少的腐蝕跡象，而碳纖維面板上之未塗覆 螺釘則展現極大腐蝕。相片檢驗(尤其是第11L圖)顯示，經塗覆螺釘展現表面褪色，向安裝螺釘之碳纖維面板擴散程度有限，而未塗覆螺釘展現顯著的結構降級及在碳纖維面板上之顯著擴散。

第12A-12L圖中提供圖示磨損螺釘之測試視覺結果之相片，其中第12A圖在相片右側及左側分別圖示未曝露或在測試之前的經塗覆及未塗覆螺釘，且第12B-12L圖圖示在1年、2年、3年、4年、5年、10年、11年、12年、13年、14年及15年模擬曝露之後的螺釘。再一次，從相片中將顯而易見，碳纖維面板上之經塗覆螺釘在腐蝕測試腔室中經過65天(15年模擬)之後展現顯著更少的腐蝕跡象，而碳纖維面板上之未塗覆螺釘則展現極大腐蝕。相片檢驗(尤其是第12L圖)顯示，經塗覆螺釘展現表面褪色，向安裝螺釘之碳纖維面板擴散程度有限，而未塗覆螺釘展現顯著的結構降級及在碳纖維面板上之顯著擴散。

在碳纖維試樣中之螺釘之情況下，必須記得，鋼螺釘中發生電流腐蝕，而非碳纖維試樣中發生電流腐蝕，因此，與碳纖維相比，鋼之活性更大，或惰性更小，因此在電流反應中充當陽極。

將理解，因為螺釘而非試樣經受電流腐蝕，因此試樣不進行質量損失測量。然而，第12L圖中之樣本檢驗顯示，具有未塗覆螺釘之碳纖維上出現顯著的結 構降級及顯著的擴散，而經塗覆螺釘僅展現表面褪色，向安裝螺釘之碳纖維面板擴散程度有限。

亦執行張力損耗測試，以決定與未塗覆(對照)螺釘相比，及與塗覆有耐龍11粉末塗層之螺釘相比，塗層是否導致經塗覆螺釘中出現不可接受的張力損失增大。M-10未塗覆(對照)螺釘、塗覆有本揭示案之熱固性塗層的螺釘，及塗覆有耐龍11之螺釘置於19毫米厚的鋼製滑塊中。鍍鋅鋼板墊圈定位在螺釘頭部之間，且10毫米鋼螺母擰在螺釘螺紋上以將螺釘緊固至滑塊。螺釘被擰緊至45-55牛‧公尺之扭矩。包括全部螺釘之組合件經加熱至125℃之溫度(約257℉)達800小時之久。將Dakota超音波MINI-MAX螺釘張力監測器安裝至每一螺釘，以超音波方式決定螺釘中之張力損失。熱固性塗層係塗施至螺釘達約0.0025吋至0.0035吋之厚度。

未塗覆(對照)螺釘展現約20%之張力損失，塗覆有本揭示案之熱固性塗層的螺釘展示約25%之張力損失，而塗覆有耐龍11之螺釘展現約33%至65%之張力損失。對該測試資料之閱覽顯示，與對照螺釘相比，塗覆有本揭示案之熱固性塗層的螺釘張力損失展現可接收的低張力損失，而塗覆有耐龍11之螺釘則展現不可接受的高張力損失。

亦針對未塗覆(對照)螺釘、塗覆有本揭示案之熱固性塗層的螺釘，而塗覆有耐龍11粉末塗層的螺 釘執行熱循環測試，在測試中，螺釘經受-40℃與80℃(約-40℉與176℉)之間的熱循環。螺釘經受-40℃與80℃之間的熱循環達13個週期並維持在溫度下達3小時。對照螺釘展現約18.6%之張力損失，具有耐綸11粉末塗層之螺釘展現約33.3%至42.5%之張力損失，而塗覆有熱固性塗層之螺釘展現約4.7%與14.5%之間的張力損失，從而顯示熱固性塗層在熱循環中對張力損失沒有不利影響。

塗覆有本揭示案之熱固性塗層的螺釘亦展現均勻及互不干擾之塗層。剛塗施之塗層厚度為約0.63毫米(約0.0021吋)至約0.89毫米(約0.0029吋)，且當塗施至具有凹槽驅動頭之螺釘時，如六角或TORX®驅動器，塗層厚度不干擾驅動器尖與驅動器凹槽的接合。塗層亦沿螺紋充足塗施，以使得塗層存在於螺紋嚙合處，且經發現塗層不干擾將螺釘緊固至母螺紋構件。亦已有利地發現，本案之熱固性塗層不干擾磁力，及因此，磁性驅動器及驅動尖之使用及磁性緊固螺釘時不受影響的。對螺釘之塗層均勻性及厚度之描述在第3圖中圖示。

亦針對摩擦係數而測試螺釘，該係數是螺釘擰緊在組合件上之時展現的摩擦力。摩擦係數是無量綱值，但對應於必須施加以適當擰緊或扭轉螺釘至某一值之力。驅動螺釘所需之摩擦係數為約0.10至0.16。塗 覆螺釘之摩擦係數藉由使用潤滑劑而經調整至約位於此範圍內。

該等製程描述僅具有示例性。在某些實施例中，製程可包括上述一些或全部步驟的額外組合或置換。此外，受益於本揭示案之彼等熟習該項技術者將認可用於該製程之額外及替代性的適合變化、形式及組件。最終，上文論述之物件及/或組合件的任何組件或特徵可藉由該製程之實施例而產生，及相對於物件及/或組合件而描述之任何步驟或操作可併入該製程之實施例中。

如本案中所使用，「約」、「大約」、「大體上」及「顯著地」將被該項技術之一般技術者理解及將以某個程度在其所用於之上下文中改變。亦如本案中所使用，術語「包括(inlude)」及「包括(including)」應解釋為與術語「包含(comprise)」及「包含(comprising)」具有相同含義，因為後者之術語是「開放」過渡術語，該等術語不將申請專利範圍僅限定於該等過渡術語後所接續之列舉元件。術語「由…組成」在被術語「包含」包括在內的同時，應被解釋為「封閉」過渡術語，該術語將申請專利範圍僅限定於此過渡術語後所接續的列舉元件。術語「主要由…組成」在由術語「包含」包括在內之同時，應解釋為「部分封閉」過渡術語，該術語允許此過渡術語後所接續之額外元素，但 前提是彼等額外元素不顯著影響申請專利範圍之基本及新穎特徵。

彼等熟習該項技術者將進一步瞭解，諸如側、上部、下部、後方、前方等相對方向性術語僅以解說為目的，及並非意欲限制本揭示案之範疇。

本案中所有涉及之專利案在此引用之方式併入本案中，無論此揭示案正文內是否具體如此。在本揭示案中，詞語「一(a)」或「一(an)」將理解為包括單數及複數。反之，任何對複數個物項之引用應在適當之情況下包括單數。

亦應理解，對本文揭示之實施例的多種變更及改動將對彼等熟習該項技術者顯而易見。該等變更及改動可在不脫離本揭示案精神及範疇，且不減弱本揭示案意欲存在之優勢的前提下進行。因此，該等變更及改動意欲被所附之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (62)

1. 一種用以防止一雙物件系統中一易損物件發生腐蝕的方法，其中該雙物件系統之第一物件及第二物件具有彼此相對之表面，且其中該兩個物件具有不同的陽極指數，該方法包括以下步驟：向該第一物件之該表面塗施一塗層材料；在該第一物件之該表面上固化該塗層材料；及利用該第二物件之該表面接觸並緊固該第一物件之該表面；其中該兩個物件在依據標準GMW17026曝露於一腐蝕環境達一15年模擬測試之後大體上不展現腐蝕。
2. 如請求項1所述之方法，其中該塗層材料是一熱固性材料。
3. 如請求項2所述之方法，其中該熱固性材料是在塗覆期間交聯以形成一交聯環氧樹脂塗層的一環氧樹脂材料。
4. 如請求項3所述之方法，其中該環氧樹脂材料是一熔融黏接環氧樹脂材料。
5. 如請求項3所述之方法，其中該環氧樹脂材料包括一固化劑。
6. 如請求項5所述之方法，其中該固化劑包括更多種胺、酸酐、酸、酚、醇及硫醇中之一或更多者。
7. 如請求項3所述之方法，其中該環氧樹脂材料包括一填料及一顏料中之一或更多者。
8. 如請求項3所述之方法，其中該當環氧樹脂材料經受約400℉至450℉之一溫度時，該環氧樹脂材料可在約三十秒或不足三十秒內固化以形成該交聯環氧樹脂塗層。
9. 如請求項1所述之方法，其中該塗層材料作為一粉末而塗施。
10. 如請求項9所述之方法，其中該粉末被噴塗到該物件上。
11. 如請求項10所述之方法，其中該粉末具有向其施加的一電荷。
12. 如請求項1所述之方法，其中該塗層材料包括一第一塗層材料及一第二塗層材料，且其中該第一塗層材料充分固化以形成一第一固化層，而該第二塗層材料係塗施在該第一固化層上。
13. 如請求項12所述之方法，其中該第二塗層材料是一熱固性材料。
14. 如請求項13所述之方法，其中該第一塗層材料是一快速固化材料，而該第二塗層材料可以比該第一塗層材料慢之一速率固化。
15. 如請求項12所述之方法，其中該第二塗層材料是一潤滑劑。
16. 如請求項15所述之方法，其中該潤滑劑是一聚乙烯蠟、一石蠟、一巴西棕櫚蠟，及一固體潤滑劑中之一或更多者。
17. 如請求項16所述之方法，其中該固體潤滑劑是二硫化鉬及氟聚合物中之一或更多者。
18. 如請求項1所述之方法，其中該塗層材料在固化時具有一大體上均勻之厚度，該厚度為約0.0005吋至0.0035吋。
19. 如請求項18所述之方法，其中該厚度為約0.0015吋。
20. 如請求項12所述之方法，其中該第一塗層材料是一基於氧化物之陶瓷材料。
21. 如請求項1所述之方法，其中該固化是熱固化。
22. 如請求項21所述之方法，其中該熱固化是感應熱固化且包括一磁場之施加。
23. 如請求項12所述之方法，其中在塗施該第一塗層材料之前預熱塗施該第一塗層材料之該物件。
24. 如請求項1所述之方法，其中該第一物件及該第二物件是不同類金屬。
25. 如請求項1所述之方法，其中該第一物件及該第二物件中之一者是一非金屬。
26. 如請求項24所述之方法，其中當該固化塗層材料至少存在於安裝至一鎂試樣之一鋼螺釘的一頭部上時，在依據測試程序GMW17026之一15年模擬測試之後，相較於該鎂試樣上之一未塗覆鋼螺釘而言，該鎂試樣展現少於約30%之點狀腐蝕。
27. 如請求項1所述之方法，其中該第一物件具有大於該第二物件之一陽極指數。
28. 如請求項1所述之方法，其中該第一物件包括鐵或一鐵合金。
29. 如請求項1所述之方法，其中該第二物件包括鎂或一鎂合金。
30. 如請求項1所述之方法，其中該第二物件包括鋁或一鋁合金。
31. 如請求項1所述之方法，其中該第一物件是一凸形零件緊固件。
32. 如請求項31所述之方法，其中該凸形零件緊固件是一螺釘或螺桿。
33. 如請求項31所述之方法，其中該螺釘在加熱至125℃之一溫度達800小時之久時，展現不超過約25%之一張力損失。
34. 一種雙物件系統，其中該雙物件系統之第一物件及第二物件具有彼此相對之表面，且其中該兩個物件具有不同的陽極指數，該第一物件之該表面包括由在該第一物件之該表面上固化一塗層材料而形成之一塗層，且該第一物件之該表面與該第二物件之該表面接觸且利用該第二物件之該表面緊固，其中該兩個物件在依據標準GMW17026曝露於一腐蝕環境中於一15年模擬測試之後大體上不展現腐蝕。
35. 如請求項34所述之系統，其中該塗層材料是一熱固性材料。
36. 如請求項35所述之系統，其中該熱固性材料是一交聯環氧樹脂塗層。
37. 如請求項36所述之系統，其中該環氧樹脂材料是一熔融黏接環氧樹脂材料。
38. 如請求項36所述之系統，其中該環氧樹脂材料包括一固化劑。
39. 如請求項38所述之系統，其中該固化劑包括更多種胺、酸酐、酸、酚、醇及硫醇中之一或更多者。
40. 如請求項36所述之系統，其中該環氧樹脂材料包括一填料及一顏料中之一或更多者。
41. 如請求項36所述之系統，其中當該環氧樹脂材料經受約400℉至450℉之一溫度時，該環氧樹脂材料可在約三十秒或不足三十秒內固化以形成該交聯環氧樹脂塗層。
42. 如請求項34所述之系統，其中該塗層材料包括一第一塗層材料及一第二塗層材料，且其中該第一塗層材料充分固化以形成一第一固化層，且該第二塗層材料係塗施在該第一固化層上以形成該塗層材料。
43. 如請求項42所述之系統，其中該第二塗層材料是一熱固性材料。
44. 如請求項43所述之系統，其中該第一塗層材料是一快速固化材料，且該第二塗層材料可以比該第一塗層材料慢之一速率固化。
45. 如請求項42所述之系統，其中該第二塗層材料是一潤滑劑。
46. 如請求項45所述之系統，其中該潤滑劑是一聚乙烯蠟、一石蠟、一巴西棕櫚蠟，及一固體潤滑劑中之一或更多者。
47. 如請求項46所述之系統，其中該固體潤滑劑是二硫化鉬及氟聚合物中之一或更多者。
48. 如請求項34所述之系統，其中該塗層材料在固化時具有一大體上均勻之厚度，該厚度為約0.0005吋至0.035吋。
49. 如請求項48所述之系統，其中該厚度為約0.001吋至0.0025吋。
50. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件之該表面包括一基於氧化物之陶瓷材料，該塗層材料塗施在該陶瓷材料上。
51. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件及該第二物件是不同類金屬。
52. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件及該第二物件中之一者是一非金屬。
53. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件是一鋼螺釘且該第二物件由具有一較低陽極指數的一金屬形成。
54. 如請求項53所述之系統，其中該第二物件由鎂組成，且其中該固化塗層材料至少存在於該鋼螺釘之一頭部上，且其中當安裝至一鎂試樣時，在依據測試程序GMW17026之一15年模擬測試之後，該鎂試樣展現之點狀腐蝕少於該鎂試樣上之一可比較未塗覆鋼螺釘之點狀腐蝕之約3%。
55. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件具有大於該第二物件之一陽極指數。
56. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件包括鐵或一鐵合金。
57. 如請求項34所述之系統，其中該第二物件包括鎂或一鎂合金。
58. 如請求項34所述之系統，其中該第二物件包括鋁或一鋁合金。
59. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件是一凸形零件緊固件。
60. 如請求項59所述之系統，其中該凸形零件緊固件是一螺釘或螺桿。
61. 如請求項59所述之系統，其中該螺桿在加熱至125℃之一溫度達800小時之久時，展現不超過約25%之一張力損失。
62. 如請求項34所述之系統，其中該第一物件是一鋼螺釘，且其中該塗層至少存在於該鋼螺釘之一頭部上及該頭部之一底面上。