專利名稱：用粉末涂料組合物和自泳涂料組合物涂裝金屬基體的方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種涂裝金屬基體/金屬基材的方法，更具體地，本發明涉及 一種用粉末涂料組合物涂覆金屬基體表面的主要部分、而用自泳涂料(自動沉積涂料、自 沉積涂料)組合物來涂覆一比所述主要部分小的部分的方法。
背景技術：
通常使金屬部件經歷一個或多個過程，以為金屬部件表面提供一定數量的希望的 物理、化學及美學質量。為用于公路或非公路機器(機械)而制造的金屬部件例如可經歷 一系列的過程以提高部件的強度和/或耐用性，例如經受機器的嚴酷工作條件。具體地，用 于某些金屬機器部件的精加工過程可包括用一種或多種涂料組合物來涂裝該部件，所述涂 料組合物提供防腐蝕、防風化(侵蝕)、防紫外線損傷和防其他可損害涂料組合物及其下部 件的環境因素的保護。已知有各種不同的涂裝金屬表面的涂裝方法和組合物，各涂裝方法和組合物都具 有自身特有的優勢，也往往具有劣勢。舉例來說，粉末涂料組合物在大部分金屬表面上可提 供改進的防腐蝕和防風化性。然而，已知通常使用靜電噴涂方法涂覆的粉末涂料組合物容 易使邊緣和凹部區域得不到充分覆蓋。與粉末涂料相比較，可使用已知的浸涂過程涂覆的 乳化液涂料組合物可使邊緣被更好地覆蓋，但是易受風化和紫外線損傷。因此，希望將一種 或多種涂料組合物和/或涂裝方法相結合，以為金屬機器部件提供改進的涂層。美國專利No. 6，221，441教示了一種用液體底涂層和粉末頂涂層來涂裝一基體的 過程。具體地，將液體底涂層涂覆到金屬基體表面上，隨后使之部分固化以提供已干燥的底 涂層。隨后，將粉末頂涂層直接涂覆到已干燥的底涂層上。在此之后，使用熱空氣對流和/ 或紅外線加熱同時使粉末頂涂層和已干燥的底涂層固化。通過在涂覆粉末頂涂層之前僅 部分地固化液體底涂層，所引用的參考文獻可提供一種具有降低的過程時間的多層涂裝過 程。然而，應當容易地想到這種多層涂裝過程的應用的巨大成本牽連。另外，對于如金屬機 器部件的金屬部件，仍然持續地需要在不大幅增加成本的情況下表現出所希望的性能特征 的涂料組合物和/或涂裝方法。本發明致力于前文中提出的一個或多個問題。

發明內容
一方面，用于涂裝金屬基體的方法包括以下步驟將粉末涂料組合物涂覆到金屬 基體表面的主要部分上；將自泳涂料組合物涂覆到金屬基體表面的比所述主要部分小的部 分上。另一方面，一種經涂裝的金屬基體包括粉末涂料組合物，所述粉末涂料組合物涂 覆在金屬基體表面的主要部分上；和自泳涂料組合物，所述自泳涂料組合物涂覆在金屬基 體表面的比所述主要部分小的部分上。又一方面，一種機器包括支承有至少一個經涂裝的金屬基體的底盤。所述經涂裝的金屬基體包括涂覆在金屬基體表面的主要部分上的粉末涂料組合物以及涂覆在金屬基 體表面的比該主要部分小的部分上的自泳涂料組合物。


圖1是根據本發明的機器的側向簡圖；圖2是可支承在圖1的機器上的經涂裝的金屬基體的透視圖；圖3是沿圖2中3-3線的截面圖。
具體實施例方式圖1 一般地示出機器10的一示例性實施例。機器10可以是所示的輪式裝載機或 任何其他的用于執行作業操作的公路或非公路車輛。如在圖示的實施例中所示，機器10可 主要包括底盤12，該底盤12具有支承在該底盤12上的驅動系統14用以驅動機器10的輪 16。一同樣支承在底盤12上的內燃機18給驅動系統14和其他需要動力的系統、例如用于 控制機器10的器具/器械20的液壓系統(未示出)提供動力。總體上以附圖標記22示出的機器主體也可支撐在底盤12上以接納和/或支承機 器10的一個或多個部件，例如前文所述的驅動系統14、內燃機18和液壓系統。類似地，可 在底盤12或機器主體22上支撐一操作者控制站M用以接納和/或支承有助于操作者控 制的裝置、例如座椅組件26和轉向裝置28。然而，應理解的是，機器10如此處所述為示例 性目的而被簡化，而決不應當被限制成所描述的具體系統或結構。機器10的底盤12、機器主體22、操作者控制站M和/或其他部件可包括一個或 多個經涂裝的金屬基體。根據一個實施例，機器主體22可包括經涂裝的金屬基體30，該金 屬基體30位于機器10的后端32處并接納內燃機18。在圖2中簡化示出的經涂裝的金屬 基體30可以具有矩形形狀，可一般地包括在兩個間隔開的側板42、44之間延伸的頂板40 以及后板46。應理解的是，經涂裝的金屬基體30可包括一體形成的結構，也可以包括多板 式封裝結構，以裝入機器10的內燃機18和其他部件。經涂裝的金屬基體30優選是含鐵金屬基體，其包括例如鐵、鋼的金屬及其合金。 雖然已描述了一具體實施例，但應理解的是，經涂裝的金屬基體30可以用作部件來制造機 器10的任意部分，例如機器主體22的另外的部分。同樣，經涂裝的金屬基體30可具有任 意形狀、大小或成分。另外，雖然已給出示例性的條件，但經涂裝的金屬基體30不應局限于 公路或非公路機器，而是可應用于要求與本文描述的機器相似性能特征的各種其他產品。現在轉到圖3，其示出經涂裝的金屬基體30沿圖2中3-3線的截面圖。經涂裝的 金屬基體30可一般地包括上述的金屬基體60和涂覆到金屬基體60表面62的至少一種涂 料組合物。優選地，金屬基體60包括涂覆到金屬基體60表面62的主要部分上的粉末涂料 組合物64、以及涂覆到金屬基體60表面62的比該主要部分小(的部分)上的自泳涂料組 合物66。應理解的是，本文中使用的“主要部分”可一般地表示涂裝表面區域的大于百分之 五十(的部分)。還應理解的是，表面62是一示例性的表面，可類似地對金屬基體60的其 他表面區域進行涂裝。根據一具體實施例，可將粉末涂料組合物64涂覆到金屬基體60的至少一個連續 表面上、例如連續表面68和70 ；可將自泳涂料組合物66涂覆到至少一個非連續表面72上。本文中使用的“連續，，表面可包括基本平坦或光滑的輪廓表面，而“非連續，，表面可包括例 如邊緣、角部、凹部、溝道或不是表現為連續平面或光滑曲面的其他區域。應理解的是，連續 表面68和70、或非連續表面72可包括較少的表面間斷結構，比如定位成穿過表面以用于接 納螺釘、螺栓、螺母、緊固件等的螺紋孔。在涂覆粉末涂料組合物64和自泳涂料組合物66中的任一種之前，優選可除去附 著在金屬基體60表面62上的任何雜質。這些雜質可包括例如油脂、污垢、灰塵、油或可干 擾涂裝過程的任何其他物質。金屬基體60的表面62可使用任何已知的物理或化學手段來 進行清潔和/或除油脂。舉例來說，可使用清潔劑、如商售的任何堿性或酸性清潔劑。替代 地或附加地，可使用自來水或城市用水來清洗金屬基體60的表面62。在清潔之后，金屬基體60可利用水、諸如自來水或去離子水來進行清洗，以去除 任何殘留物。如本領域的技術人員應理解地，也可將金屬基體60處理成具有預處理層。預 處理是已知的，并可基于金屬基體60的成分或一定環境考量來選擇預處理，以提高后續涂 料層的粘附性和/或提高金屬基體60的性能特征，例如耐腐蝕性。應理解的是，可以考慮 為本發明使用用于清潔和/或預處理的替代手段。粉末涂料組合物64可包括任何已知的粉末涂料組合物，可使用常規方法、例如靜 電噴涂將所述粉末涂料組合物涂覆到金屬基體60的表面62上。根據一個實施例，粉末涂 料組合物64可包括熱固性聚酯；但也可以替代地選擇其他粉末涂料組合物。可向表面62 的主要部分涂覆一遍或多遍粉末涂料組合物64，以提供具有希望厚度的涂料層。應理解的 是，粉末涂料組合物64可被直接涂覆到金屬基體60的表面62上，或替代地可被涂覆到具 有本領域技術人員所公知的成分的底涂料層上。雖然粉末涂料組合物64可被用到金屬基體60的包括連續表面68、70和非連續表 面72的整個表面62上，但應理解的是，某些區域可能會抑制粉末涂料組合物64的靜電涂 覆。這種稱為法拉第籠(蔽)效應的條件可能阻止粉末涂料組合物64沿邊緣、角部、凹部、 溝道或不表現為連續表面的其他區域的適當涂覆。因此，應理解的是，粉末涂料組合物64 可被涂覆到金屬基體60的連續表面68和70上，而非連續表面72則不帶有粉末涂料組合 物64。在涂覆粉末涂料組合物64之后，可將金屬基體60加熱到足以使粉末涂料組合物 64至少部分固化的溫度。根據一個實施例，在涂覆自泳涂料組合物66之前，可能僅希望使 粉末涂料組合物熔化并結合。但也可能希望替代地使粉末涂料組合物64完全固化。應理 解的是，粉末涂料組合物64的一般固化過程可包括使用任何常規的加熱手段在一段預定 的時間內使金屬基體被加熱到一目標溫度。可使用自泳(涂裝)過程將自泳涂料組合物66涂覆到金屬基體60的表面62 的不帶有粉末涂料組合物64的部分上。所述自泳涂料組合物66可包括任何已知的自泳 涂料組合物，例如包括由Henkel SurfaceTechnologies公司提供的Alltophoretic 或 Autophoretic CoatingChemicals (ACC )。根據一個實施例，自泳涂料組合物可包含具 有環氧-丙烯酸基樹脂的Autophoretic 涂料，但也可以替代地選擇其他自泳涂料組合 物。自泳(涂裝工藝)是已知的，一般包括借助化學反應在金屬表面(通常是含鐵金 屬，但可以是鋁、鈦等)上涂覆水性涂層。具體地，可將金屬基體60浸入或沉入化學浴中，其中顏料和樹脂顆粒可沉積到金屬基體60的表面62上。應理解的是，自泳涂料組合物66 只被涂覆到金屬基體60的不帶有粉末涂料組合物64的裸露表面上、例如非連續表面72。 還應理解的是，自泳涂料組合物66可被涂覆到金屬涂層60的整個涂裝表面62的小于主要 部分(的部分)上，可能僅是該涂裝表面的一小部分上，如圖3所示。在現有技術中已知，在涂覆自泳涂料組合物66之后，可使金屬基體60經歷一個或 多個清洗階段。例如，可使金屬基體60經歷第一清洗來移除未沉積在金屬基體表面62上 的任何涂裝材料。另外，可進行反應式清洗以允許在固化前將新的特性、例如增強的耐腐蝕 性引入自泳涂料組合物66。在清洗階段后，可使用任何已知的手段將金屬基體60加熱到足 以固化自泳涂料組合物66的溫度。具體地，可在一預定的時間內使金屬基體60被加熱到 一目標溫度以充分固化自泳涂料組合物66。另外，如果粉末涂料組合物64沒有完全固化， 則可同時固化自泳涂料組合物66和粉末涂料組合物64。應理解的是，在不偏離本發明范圍的情況下，可將其他過程并入本發明的涂覆金 屬基體60的方法中。具體地，可使用附加的精加工方法或技術，以進一步提高經涂裝的金 屬基體30的物理、化學和美學質量。工業實用性本發明可應用于任何具有涂裝表面以提高金屬基體的物理、化學或美學質量的金 屬基體。進一步，本發明可具體應用于可能要求防腐蝕、防風化、防紫外線損傷和/或防其 他環境因素影響的含鐵金屬基體。再進一步，本發明可應用于為用于公路或非公路機器而 制造的含鐵金屬基體或其他金屬基體。一般地參考圖1-3，如上所述，機器10可包含一個或多個經涂裝的金屬基體、例如 經涂裝的金屬基體30。經涂裝的金屬基體30可一般地包括例如含鐵金屬基體的金屬基體 60以及涂覆到金屬基體60表面62上的至少一種涂料組合物。優選地，金屬基體60包括 涂覆到金屬基體60表面62的主要部分上的粉末涂料組合物64和涂覆到金屬基體60表面 62的小于該主要部分(的部分)上的自泳涂料組合物66。具體地，首先可將粉末涂料組合物64涂覆到金屬基體60表面62上，例如通過使 用靜電噴涂過程來進行涂覆。應理解的是，由于已知為法拉第籠效應的條件，某些區域、例 如非連續表面72可能抑制粉末涂料組合物64的靜電涂覆。因此，粉末涂料組合物64只能 被涂覆到金屬基體60的連續表面68和70，而非連續表面72則不帶有粉末涂料組合物64。接下來，可以將自泳涂料組合物66只涂覆到金屬基體60中不帶有粉末涂料組合 物64表面上、例如非連續表面72。具體地，由于自泳(涂裝)工藝涉及到與含鐵金屬表面 的化學反應，所以可以僅將自泳涂料組合物66涂覆到金屬基體60的裸露表面。如上所述， 這些裸露表面可包括邊緣、角部、凹部、溝道或不表現為連續的平面或曲面的其他區域。應 理解的是，這些區域通常表現為金屬基體表面62的小于主要部分的部分，可能僅是一小部 分。結果，相對昂貴的自泳涂料組合物66的涂覆只限于未被粉末涂料組合物64覆蓋的區 域、例如非連續表面72。應理解的是，本文描述的經涂裝的金屬基體30及其涂裝方法，提供了一種可涂覆 至金屬基體60的包括連續表面68、70及非連續表面72的表面62上的堅固、耐腐蝕、抗風 化的涂層。應容易地意識到由于僅將自泳涂料組合物66涂覆到金屬基體60的不帶有粉末 涂料組合物64的裸露表面上引起的成本節約。具體地，由于減少涂覆到金屬基體60上的自泳涂料組合物66，進而降低自泳涂料組合物浴的參數變化，所以使維護成本降低、浸浴穩 定性提高、工藝穩健性提高。 應理解的是，以上描述只用于說明目的，其不應以任何方式限制本發明的范圍。因 此，本領域技術人員可以理解，通過研究附圖、公開文本及所附權利要求可得到本發明的其 他方面。
權利要求
1.一種用于涂裝金屬基體(60)的方法，該方法包括將粉末涂料組合物(64)涂覆到所述金屬基體(60)表面(6 的主要部分上；和將自泳涂料組合物(66)涂覆到所述金屬基體(60)表面(6 的比所述主要部分小的 部分上。
2.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括將所述粉末涂料組合物(64)涂覆到所述金屬基體(60)的至少一個連續表面(68、70) 上；和將所述自泳涂料組合物(66)涂覆到所述金屬基體(60)的至少一個非連續表面(72)上。
3.根據權利要求2所述的方法，該方法進一步包括在涂覆所述粉末涂料組合物(64)后 涂覆所述自泳涂料組合物(66)。
4.根據權利要求3所述的方法，該方法進一步包括將所述自泳涂料組合物(66)涂覆到 所述金屬基體(60)表面(6 的不帶有所述粉末涂料組合物(64)的部分上。
5.一種經涂裝的金屬基體(30)，該經涂裝的金屬基體包括粉末涂料組合物(64)，所述粉末涂料組合物涂覆在金屬基體(60)表面(6 的主要部 分上；自泳涂料組合物(66)，所述自泳涂料組合物(66)涂覆在所述金屬基體(60)表面(62) 的比所述主要部分小的部分上。
6.根據權利要求5所述的經涂裝的金屬基體(30)，其特征在于，所述粉末涂料組合物 (64)涂覆在所述金屬基體(60)的至少一個連續表面(68，70)上，而所述自泳涂料組合物 (66)涂覆在所述金屬基體(60)的至少一個非連續表面(7 上。
7.根據權利要求6所述的經涂裝的金屬基體(30)，其特征在于，所述自泳涂料組合物 (66)涂覆在所述金屬基體(60)表面(6 的不帶有所述粉末涂料組合物(64)的部分上。
8.根據權利要求7所述的經涂裝的金屬基體(30)，其特征在于，所述粉末涂料組合物 (64)包括熱固性聚酯。
9.一種機器(10)，該機器包括底盤(12)，所述底盤(12)支承有至少一個經涂裝的金屬基體(30)；和其中，所述經涂裝的金屬基體(30)包括涂覆在金屬基體(60)表面(6 的主要部分上 的粉末涂料組合物(64)以及涂覆在所述金屬基體(60)表面(6 的比所述主要部分小的 部分上的自泳涂料組合物(66)。
10.根據權利要求9所述的機器(10)，其特征在于，所述粉末涂料組合物(64)涂覆在 所述金屬基體(60)的至少一個連續表面(68，70)上，而所述自泳涂料組合物(66)涂覆在 所述金屬基體(60)的至少一個非連續表面m上。
全文摘要
本發明涉及一種用于涂裝金屬基體(60)的方法，將粉末涂料組合物(64)涂覆到所述金屬基體(60)表面(62)的主要部分上；和將自泳涂料組合物(66)涂覆到所述金屬基體(60)表面(62)的比所述主要部分小的部分上。根據一種優選實施方式，將該粉末涂料組合物(64)涂覆到該金屬基體(60)的至少一個連續表面(68，70)上，而將自泳涂料組合物(66)涂覆到該金屬基體(60)的至少一個非連續表面(72)、例如邊緣上。
文檔編號B05D1/12GK102089085SQ200980126582
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月7日 優先權日2008年7月8日
發明者G·奧斯伯恩, J·M·斯龐勒, J·薩維奇 申請人:卡特彼勒公司