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。
背景技术：
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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，。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
技术实现思路
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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→)。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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)。
10、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。
11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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。
16、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。
17、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。
18、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。
19、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。
20、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。
21、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。
22、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。
23、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。
24、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。
25、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。
26、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。
27、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。
28、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。
29、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。
30、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。
31、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。
32、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。
1.一种防止双部件系统中易腐蚀部件的腐蚀的方法，其特征在于，所述双部件系统中的第一部件和第二部件有彼此相对的表面，且这两部件具有不同的阳极指数，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在暴露于标准gmw17026规定的腐蚀性环境后，在15年模拟测试后，所述第一部件和所述第二部件均几乎不显示腐蚀。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定温度约为257℉，所述预定时间约为800小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预定扭矩约为45-55n-m。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定温度约为257℉，所述预定时间约为800小时。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固化后的所述涂层材料具有大于63.5微米(0.0025英寸)的均匀厚度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，固化后的所述涂层材料具有63.5微米(0.0025英寸)至88.9微米(0.0035英寸)的均匀厚度。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固化后的所述涂层材料具有38.1微米(0.0015英寸)至88.9微米(0.0035英寸)的均匀厚度。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂层材料为在涂层过程中交联形成交联环氧涂层的环氧材料，可选地：
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述环氧材料在大约204.4至232.2摄氏度(400至450华氏度)的温度下时，大约三十秒或更短时间内固化，形成所述交联环氧涂层。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂层材料包括第一涂层材料和第二涂层材料，施加所述涂层材料还包括：
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部件为钢螺栓，所述第二部件由具有更小阳极指数的金属形成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二部件由镁形成，且固化的所述涂层材料存在于所述钢螺栓的头部上；其中，当安装在镁试样上时，与相同未涂层的钢螺栓相比，所述镁试样在在15年模拟测试后，在测试程序gmw17026下显示出小于约3％的凹坑。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述第一部件加热至125℃的温度并保持800小时，之后所述第一部件显示出不超过约25％的张力损失。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部件为包括头部的钢螺栓，且施加所述涂层材料还包括在所述钢螺栓的所述头部的底部施加所述涂层材料。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，施加所述涂层材料还包括在所述钢螺栓的所述头部上施加所述涂层材料。
