合金涂层的工件的制作方法_2

文档序号:8476407阅读:来源:国知局
上至少 于该通过涂镀所积聚而成的涂层的底层中形成Fe/Zn介金属(Fe/Znintermetallic);及
[0037] (c)冷却该构件。
[0038] 如所表明的,该方法是应用于未经涂布的铁质构件。即,该构件的暴露表面(在 其之上通过机械涂镀生成涂层)是裸金属表面,该裸金属表面必须能够使所需的扩散形成 Fe/Zn介金属层。因此,在根据本发明使该构件经受机械涂镀之前,该构件没有施用任何膜 或层,例如通过提供耐蚀处理或通过磷化处理、涂镀或诸如此类方式所形成的膜或层。与 IRIS论文中所提出的第二次改良相反,该构件在经受机械涂镀之前未经过镀锌处理。然而, 优选在进行机械涂镀之前进行以下处理:该处理的目的是为确保暴露表面是构件的铁质金 属的干净且经调整的表面,如以下所列的一般程序中所说明的。
[0039] 在通常遵循的一般程序中,通常根据供配方(例如以注册商标ALZIN可获得的配 方)使用所推荐的标准机械涂镀程序来处理构件。因此,可使用热碱性清洗剂且随后使用 酸洗液处理该构件,并冲洗该构件。将不含油的构件装入涂镀容器中,该涂镀容器通常是 倾斜的、上端打开的且截面是例如六角形或八角形的桶。如有需要,可使用专用的除垢机/ 除油机在该容器中清洗该构件。然而某些构件可能处在无需清洗便能进行机械涂镀的状态 下,根据起始剂配方进行清洗。将该构件与撞击介质以约等体积的比例装入该容器中,或 在构件较重或欲形成较厚涂层时可使用较多体积的介质。优选的介质包括尺寸范围在约4 网目至高达约60网目的混合尺寸的玻璃珠。向该容器中加入一定量的液体(最常用的是 水),使得在涂镀过程中当该容器旋转时该液体液位比该容器的内容物超出约20毫米至50 毫米。
[0040] 在一般程序中,该容器的内容物可能处于约20°C至30°C的温度,虽然在涂镀时温 度可能超出该范围。涂镀的速度随温度而改善,以至于若起始时的温度较低,则可能需要温 和地加热。除此之外,则无需加热,同时可以想象得到在极热条件下缓和地冷却可能是有益 的,特别是通常当在涂镀过程中该容器的内容物的温度升高时。
[0041] 在该一般程序开始时,将起始剂配方加入该容器中以确保用于进行涂镀的正确条 件。该起始剂可与不同的酸源并用。诸如持续数分钟的容器的初期旋转使该起始剂遍布在 该容器的内容物各处。随后可将镀铜配方和/或镀锡配方加入该容器中并与该起始剂组 合地在该构件上提供有利于进行控制涂镀的基底。镀铜动作和/或镀锡动作需要几分钟, 在镀铜和/或镀锡后,将促进剂配方加入该容器中以促进继续涂镀该构件。至此阶段,含金 属锌的介质尚未加入该容器中。加入小量的锌介质以形成"闪光(flash)"涂层,该闪光涂 层提供良好的基底以便进一步涂镀。随后加入所有的锌介质,尽管可一次加入所有的锌介 质,但连续添加几次小量锌介质所得到的涂镀结果较佳。涂镀期间,监控pH以确保不会因 pH升高超过2.0而停止涂镀。还监控该涂层厚度,且当到达所需厚度时,去除剩余粉末以 巩固所形成的涂层。之后,冲洗该构件,并从涂镀液中分离出该构件,及使用铬酸盐处理剂 (chromatefinish)及使用密封剂涂布该构件,该密封剂实质性地提高赋予该构件的防蚀 的持续时间。
[0042] 如IRIS论文中所指出的,机械涂镀涂层可以是多孔的,尽管30%至35%的孔隙度 (引述的数据)对于高质量的工业用涂层而言已是极限了。无论如何,孔隙率很可能是常规 机械涂镀法被认为仅适用于在铁质构件上达到良好且可用但相对低的防蚀度的一个主要 因素。因此,该篇IRIS论文提出以机械涂镀法作为改善由先前镀锌步骤所提供的防蚀效果 的可能的方法,是因为普遍认为镀锌法单独提供比常规机械涂镀法所达到的防蚀度高的防 蚀度。就此点而言,在常规的机械涂镀法与该IRIS论文所提议的机械涂镀法之间做区分, 一方面是常规的机械涂镀法不会进行本发明方法第一步骤以后的步骤且与本发明一样是 施用在未经涂镀的铁质构件上,另一方面是该IRIS论文所提议的机械涂镀法是施用在具 有已先利用镀锌法提供有保护涂层的构件上。在该项提议中,该机械涂镀法并非是常规的 机械涂镀法,理由是(a)该机械涂镀法是施用在先前镀锌法所制成的已涂镀构件上,及(b) 在该机械涂镀法之后接着加热该构件持续一段第二时间的阶段(当然,在镀锌法中固有地 存在持续一段第一时间的加热步骤)。本发明是在该机械涂镀步骤之后使用加热步骤,但是 该机械涂镀被施加到最初无涂层的构件的裸表面。
[0043] 本发明提供的第一方案是在构件上进行常规的机械涂镀之后使用加热步骤。如所 表明的,相较于一些其他涂布方法,常规的机械涂镀法提供具有较低防蚀度的多孔涂层。然 而,出乎意料地发现,在对构件(在进行涂镀之前该构件未经涂布)进行机械涂镀之后进行 加热处理步骤能够获得比经机械涂镀但尚未经过加热处理时显著改善的防蚀度。
[0044] 使用本发明方法获得改善的耐蚀效能是归功于通过固体-固体扩散所生成的Fe/Zn介金属的性质。虽然利用机械涂镀法所制成的涂层具有孔隙度,但是Fe/Zn介金属能够 表现出较佳的耐蚀性。发现,由固体-固体扩散所生成的介金属是基本上无孔的。这显然 是由于从个别粉末颗粒和铁质构件表面之间的固体与固体、金属与金属接触的每个相对致 密堆积的点开始进行的固体-固体扩散,且前端的每个点的扩散即向构件表面的内部扩展 又在构件表面之间扩展,因此前端会重叠并产生基本上无孔的介金属表面区。
[0045] 本发明方法提供的改善程度可使所得到的耐蚀性至少与利用镀锌法所得到的耐 蚀性可相比,并在很多时候优于利用镀锌法所得到的耐蚀性,同时本发明方法还至少与利 用该篇IRIS论文所建议的改良方案所提供的耐蚀度可相比。本发明方法不仅提供更简单 的防蚀方法,还避免先前涂布阶段(例如使用镀锌法进行涂布)中涉及到的大量时间和花 费,这具有很大的好处。该篇IRIS论文保守地说镀锌法的成本仅是Zn-电镀法成本的50 %。 镀锌法本身所需的成本庞大。并且,由于蒸汽至固体的扩散的速度较慢,导致镀锌法是一种 相对慢的方法。而且,镀锌法在锌的利用上颇为浪费,且镀锌法需要大量资本支出和操作花 费,而本发明方法对于许多构件形式来说可免除这两项支出。
[0046] 在本发明的方法中,该含金属锌的粉末可能简单包含锌粉,并发现根据本发明施 用此种粉末提供极佳的防蚀效果。尽管其他粉末可提供相当的防蚀效果,但某些由锌与 至少一种其他金属所组成的粉末混合物及某些锌合金能够提供更高的防蚀度,至少如根据 ASTMB117通过盐雾试验所测定的。由锌与最高约25重量%的锡(例如约6重量%至20 重量%的锡)所组成的粉末混合物可能特别有益于进一步增进防蚀效果,同时含有高达相 同含量的锡的锌合金亦有类似的行为表现。该含金属锌的粉末的颗度可如同常规使用的机 械涂镀法那样变化。该粉末的粒度可从2微米(ym)至30微米,优选为3微米至8微米。
[0047] 除了锌粉、锌粉与锡粉的混合物及锌/锡合金之外,可存在其他金属。因此,这些 选项各自可包含高达约15重量%的铝、高达约6重量%的镁,及镁铝含量高达各自限值的 镁和铝的组合。合金粉末中可存在不超过0. 8重量%的硅,但在粉末共混物中优选不使用 硅。而且,使用粉末共混物或合金时,可存在高达约0. 8重量%的铜,同时依个案而定,可存 在镁,但镁的含量不超过0. 1重量%。
[0048] 锌粉、锌粉共混物或锌合金粉末最优选不含硬质金属,硬质金属不适用于机械涂 镀法。此种硬质金属包括镍、钛、钨及钼。数种其他金属可出现在该粉末中,但整体而言无 法为该能够使用的粉末提供改善。其他金属的个别含量优选不超过0. 5重量%,且该其他 金属的含量合计不超过约2. 5重量%。
[0049] 在进行本发明方法的步骤(a)时,将未经涂布的铁质构件连同用来提供撞击介质 的玻璃珠及足量的所需含金属锌的粉末装入末端开放且倾斜的可旋转的容器中。不同于镀 锌法(例如,ArmorGalv方法),该含金属锌的粉末并不与惰性颗粒材料混合,并且与使用分 散在液体中的粉末来涂镀构件的方法不同的是,该含金属锌的粉末不含粘合剂。该粉末优 选含有机械涂镀法中常用的辅助剂(aids),例如以上详细描述的。该容器可以是机械涂镀 常采用的形式。而且,该机械涂镀步骤无须加热。而是在无加热且在环境条件下进行该机 械涂镀步骤。该条件包括在普通(prevai1ing)的环境气氛中进行操作。与镀锌法不同 的是,该机械涂镀步骤不必为了符合镀锌法的要求(用于避免涂层在加热过程会另外产生 的氧化物污染)而在具有适度低含氧量(例如不超过
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