[发明专利]在镁合金上的自沉积涂层

说明书

技术领域

本发明涉及向镁合金制品或向由不同金属组分形成的制品的镁合金部分提供保护涂层。更特别地，在不施加电流或电势的情况下在该制品的镁表面部分上选择性形成水基电涂覆聚合物层(an aqueous based e-coating polymer layer)。然后可以在该镁表面上和/或在该制品的任意不同的金属表面上非必要地施加另外的涂层。

发明背景

广泛种类的汽车部件传统上都是由钢合金和最近以来由铝合金制成的。在很多情况中，这些部件的耐腐蚀性都得到增强以确保产品的耐久性；尤其是因为该部件容易遭受苛刻的环境。例如，由结合的钢和铝合金构件构成的汽车车架和面板结构通常具有各种涂层以保护下面的金属合金不受促进腐蚀的物质(例如空气、水和盐)的影响。这些层也可以设计以确保随后施加的漆涂层与该车体结构的表面足够粘合。通常汽车工业是通过将汽车车体结构和相关面板(有时称作白车身(body in white))逐渐推进通过包括一系列的程序(比如，尤其包括磷化和电涂覆(e-coating)阶段)的保护性涂覆和上漆流水线而施加这些耐腐蚀涂层的。

然而，近年来，在汽车部件中引入镁合金已经成为大量研究和开发的主题，这是因为那些材料与其他结构金属相比具有较低的密度。该镁合金可以用于支柱、框架和其他车体构件，该合金可以金属片形式用作内部或外部车体面板等。该镁合金部件可以通过焊接、螺栓连接、铆接、卷边或其他适合的连接方法与辅助的铝合金或铁合金构件相连接。但不幸的是，与钢和铝合金不同，镁基金属不是特别适合暴露于传统的磷化和电涂覆程序，这主要是因为当暴露于中性或酸性含水液体时，镁的表面是高度活性的。因此当尝试将包括镁合金构件的多金属汽车部件通过传统汽车上漆流水线时出现了很多问题。一方面，需要将该部件推进通过该上漆流水线以在上漆之前充分处理任何钢或铝合金部件不被腐蚀。但另一方面在该过程中该镁合金构件受到损害。

由于这些和其他问题，可以通过可替代的实践来保护该部件的镁合金构件不被腐蚀，例如火花阳极化(微弧、等离子体电解氧化等)。这些实践有时需要该部件从该传统汽车上漆流水线上离线改向并单独处理。它们也会需要仅对该部件的特定镁合金构件进行选择性和精确的处理；事实上讲这是相当困难的选择。因此这些可替代的实践能够变得缓慢、效率低且昂贵。因此需要高效且容易操作的技术以能够潜在地利用目前使用的汽车上漆流水线和程序来保护全部或部分由镁和镁合金构件(part)制成的部件(component)。

发明内容

公开了用于在部件(例如汽车部件)的镁表面上形成电涂覆预膜(pre-film)以至少临时保护该镁表面不被腐蚀(尤其是在含水环境中)的技术。

当该部件基本上都是镁时，如下面将描述的那样，在不施加电势或电流的情况下在该镁表面上形成电涂覆组合物。然后可以将该沉积的电涂覆层焙烧或固化以在该镁表面上提供第一腐蚀阻挡层。如果需要，可以用另外的漆层或其他保护涂层补充该电涂覆层。

当该制品是包括镁部分和其他金属部分相结合的多金属部件时，可以首先对该镁部分进行选择性电涂覆(没有电流或电势)，然后将具有其其他金属部分的该制品浸没在例如传统的磷化和电涂覆浴中，同时没有氧化发生因而该浴不会被Mg²⁺离子污染。在沉积之后的任何时候也可以非必要地将该电涂覆预膜固化以将该预膜转变为更坚固的更耐久的以及更耐腐蚀的最终电涂覆层。此处所用的术语“镁”用于表示纯镁和包括镁作为其主要组成的镁基合金。

将在其中制品包括镁部分和铝和/或钢部分(包括镀锌钢)的实施方案中进一步描述本发明。考虑可以在汽车制品除其他金属性表面之外的一个或多个镁表面上选择性形成电涂覆预膜，然后将该部件参与目标在于处理那些其他金属性表面的常规的磷化或电涂覆程序。在该部件的镁表面上形成的该电涂覆预膜通常是由与在常规阴极式电涂覆程序过程中用于钢和铝合金表面的那些相似的酸分散的氨基环氧化物基聚合物树脂培养的。但当然也能够形成其他已知的电涂覆预膜，构成不同的聚合组合物。

该电涂覆预膜能够依照公知机理形成，其中在将分散在乳液中的电涂覆聚合物颗粒在碱性环境中失稳之后该膜均匀凝聚并粘合到镁表面上。但是在镁的情况中，与钢或铝合金表面不同，不需要使其经受电流或电势以引发该电涂覆过程。相反，镁与水的较高反应性能够用于促进该聚合物膜的中性化和沉积。