专利名称：用粉末涂料组合物和自泳涂料组合物涂装金属基体的方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种涂装金属基体/金属基材的方法，更具体地，本发明涉及 一种用粉末涂料组合物涂覆金属基体表面的主要部分、而用自泳涂料(自动沉积涂料、自 沉积涂料)组合物来涂覆一比所述主要部分小的部分的方法。
背景技术：
通常使金属部件经历一个或多个过程，以为金属部件表面提供一定数量的希望的 物理、化学及美学质量。为用于公路或非公路机器(机械)而制造的金属部件例如可经历 一系列的过程以提高部件的强度和/或耐用性，例如经受机器的严酷工作条件。具体地，用 于某些金属机器部件的精加工过程可包括用一种或多种涂料组合物来涂装该部件，所述涂 料组合物提供防腐蚀、防风化(侵蚀)、防紫外线损伤和防其他可损害涂料组合物及其下部 件的环境因素的保护。已知有各种不同的涂装金属表面的涂装方法和组合物，各涂装方法和组合物都具 有自身特有的优势，也往往具有劣势。举例来说，粉末涂料组合物在大部分金属表面上可提 供改进的防腐蚀和防风化性。然而，已知通常使用静电喷涂方法涂覆的粉末涂料组合物容 易使边缘和凹部区域得不到充分覆盖。与粉末涂料相比较，可使用已知的浸涂过程涂覆的 乳化液涂料组合物可使边缘被更好地覆盖，但是易受风化和紫外线损伤。因此，希望将一种 或多种涂料组合物和/或涂装方法相结合，以为金属机器部件提供改进的涂层。美国专利No. 6，221，441教示了一种用液体底涂层和粉末顶涂层来涂装一基体的 过程。具体地，将液体底涂层涂覆到金属基体表面上，随后使之部分固化以提供已干燥的底 涂层。随后，将粉末顶涂层直接涂覆到已干燥的底涂层上。在此之后，使用热空气对流和/ 或红外线加热同时使粉末顶涂层和已干燥的底涂层固化。通过在涂覆粉末顶涂层之前仅 部分地固化液体底涂层，所引用的参考文献可提供一种具有降低的过程时间的多层涂装过 程。然而，应当容易地想到这种多层涂装过程的应用的巨大成本牵连。另外，对于如金属机 器部件的金属部件，仍然持续地需要在不大幅增加成本的情况下表现出所希望的性能特征 的涂料组合物和/或涂装方法。本发明致力于前文中提出的一个或多个问题。
发明内容
一方面，用于涂装金属基体的方法包括以下步骤将粉末涂料组合物涂覆到金属 基体表面的主要部分上；将自泳涂料组合物涂覆到金属基体表面的比所述主要部分小的部 分上。另一方面，一种经涂装的金属基体包括粉末涂料组合物，所述粉末涂料组合物涂 覆在金属基体表面的主要部分上；和自泳涂料组合物，所述自泳涂料组合物涂覆在金属基 体表面的比所述主要部分小的部分上。又一方面，一种机器包括支承有至少一个经涂装的金属基体的底盘。所述经涂装的金属基体包括涂覆在金属基体表面的主要部分上的粉末涂料组合物以及涂覆在金属基 体表面的比该主要部分小的部分上的自泳涂料组合物。
图1是根据本发明的机器的侧向简图；图2是可支承在图1的机器上的经涂装的金属基体的透视图；图3是沿图2中3-3线的截面图。
具体实施例方式图1 一般地示出机器10的一示例性实施例。机器10可以是所示的轮式装载机或 任何其他的用于执行作业操作的公路或非公路车辆。如在图示的实施例中所示，机器10可 主要包括底盘12，该底盘12具有支承在该底盘12上的驱动系统14用以驱动机器10的轮 16。一同样支承在底盘12上的内燃机18给驱动系统14和其他需要动力的系统、例如用于 控制机器10的器具/器械20的液压系统(未示出)提供动力。总体上以附图标记22示出的机器主体也可支撑在底盘12上以接纳和/或支承机 器10的一个或多个部件，例如前文所述的驱动系统14、内燃机18和液压系统。类似地，可 在底盘12或机器主体22上支撑一操作者控制站M用以接纳和/或支承有助于操作者控 制的装置、例如座椅组件26和转向装置28。然而，应理解的是，机器10如此处所述为示例 性目的而被简化，而决不应当被限制成所描述的具体系统或结构。机器10的底盘12、机器主体22、操作者控制站M和/或其他部件可包括一个或 多个经涂装的金属基体。根据一个实施例，机器主体22可包括经涂装的金属基体30，该金 属基体30位于机器10的后端32处并接纳内燃机18。在图2中简化示出的经涂装的金属 基体30可以具有矩形形状，可一般地包括在两个间隔开的侧板42、44之间延伸的顶板40 以及后板46。应理解的是，经涂装的金属基体30可包括一体形成的结构，也可以包括多板 式封装结构，以装入机器10的内燃机18和其他部件。经涂装的金属基体30优选是含铁金属基体，其包括例如铁、钢的金属及其合金。 虽然已描述了一具体实施例，但应理解的是，经涂装的金属基体30可以用作部件来制造机 器10的任意部分，例如机器主体22的另外的部分。同样，经涂装的金属基体30可具有任 意形状、大小或成分。另外，虽然已给出示例性的条件，但经涂装的金属基体30不应局限于 公路或非公路机器，而是可应用于要求与本文描述的机器相似性能特征的各种其他产品。现在转到图3，其示出经涂装的金属基体30沿图2中3-3线的截面图。经涂装的 金属基体30可一般地包括上述的金属基体60和涂覆到金属基体60表面62的至少一种涂 料组合物。优选地，金属基体60包括涂覆到金属基体60表面62的主要部分上的粉末涂料 组合物64、以及涂覆到金属基体60表面62的比该主要部分小(的部分)上的自泳涂料组 合物66。应理解的是，本文中使用的“主要部分”可一般地表示涂装表面区域的大于百分之 五十(的部分)。还应理解的是，表面62是一示例性的表面，可类似地对金属基体60的其 他表面区域进行涂装。根据一具体实施例，可将粉末涂料组合物64涂覆到金属基体60的至少一个连续 表面上、例如连续表面68和70 ；可将自泳涂料组合物66涂覆到至少一个非连续表面72上。本文中使用的“连续，，表面可包括基本平坦或光滑的轮廓表面，而“非连续，，表面可包括例 如边缘、角部、凹部、沟道或不是表现为连续平面或光滑曲面的其他区域。应理解的是，连续 表面68和70、或非连续表面72可包括较少的表面间断结构，比如定位成穿过表面以用于接 纳螺钉、螺栓、螺母、紧固件等的螺纹孔。在涂覆粉末涂料组合物64和自泳涂料组合物66中的任一种之前，优选可除去附 着在金属基体60表面62上的任何杂质。这些杂质可包括例如油脂、污垢、灰尘、油或可干 扰涂装过程的任何其他物质。金属基体60的表面62可使用任何已知的物理或化学手段来 进行清洁和/或除油脂。举例来说，可使用清洁剂、如商售的任何碱性或酸性清洁剂。替代 地或附加地，可使用自来水或城市用水来清洗金属基体60的表面62。在清洁之后，金属基体60可利用水、诸如自来水或去离子水来进行清洗，以去除 任何残留物。如本领域的技术人员应理解地，也可将金属基体60处理成具有预处理层。预 处理是已知的，并可基于金属基体60的成分或一定环境考量来选择预处理，以提高后续涂 料层的粘附性和/或提高金属基体60的性能特征，例如耐腐蚀性。应理解的是，可以考虑 为本发明使用用于清洁和/或预处理的替代手段。粉末涂料组合物64可包括任何已知的粉末涂料组合物，可使用常规方法、例如静 电喷涂将所述粉末涂料组合物涂覆到金属基体60的表面62上。根据一个实施例，粉末涂 料组合物64可包括热固性聚酯；但也可以替代地选择其他粉末涂料组合物。可向表面62 的主要部分涂覆一遍或多遍粉末涂料组合物64，以提供具有希望厚度的涂料层。应理解的 是，粉末涂料组合物64可被直接涂覆到金属基体60的表面62上，或替代地可被涂覆到具 有本领域技术人员所公知的成分的底涂料层上。虽然粉末涂料组合物64可被用到金属基体60的包括连续表面68、70和非连续表 面72的整个表面62上，但应理解的是，某些区域可能会抑制粉末涂料组合物64的静电涂 覆。这种称为法拉第笼(蔽)效应的条件可能阻止粉末涂料组合物64沿边缘、角部、凹部、 沟道或不表现为连续表面的其他区域的适当涂覆。因此，应理解的是，粉末涂料组合物64 可被涂覆到金属基体60的连续表面68和70上，而非连续表面72则不带有粉末涂料组合 物64。在涂覆粉末涂料组合物64之后，可将金属基体60加热到足以使粉末涂料组合物 64至少部分固化的温度。根据一个实施例，在涂覆自泳涂料组合物66之前，可能仅希望使 粉末涂料组合物熔化并结合。但也可能希望替代地使粉末涂料组合物64完全固化。应理 解的是，粉末涂料组合物64的一般固化过程可包括使用任何常规的加热手段在一段预定 的时间内使金属基体被加热到一目标温度。可使用自泳(涂装)过程将自泳涂料组合物66涂覆到金属基体60的表面62 的不带有粉末涂料组合物64的部分上。所述自泳涂料组合物66可包括任何已知的自泳 涂料组合物，例如包括由Henkel SurfaceTechnologies公司提供的Alltophoretic 或 Autophoretic CoatingChemicals (ACC )。根据一个实施例，自泳涂料组合物可包含具 有环氧-丙烯酸基树脂的Autophoretic 涂料，但也可以替代地选择其他自泳涂料组合 物。自泳(涂装工艺)是已知的，一般包括借助化学反应在金属表面(通常是含铁金 属，但可以是铝、钛等)上涂覆水性涂层。具体地，可将金属基体60浸入或沉入化学浴中，其中颜料和树脂颗粒可沉积到金属基体60的表面62上。应理解的是，自泳涂料组合物66 只被涂覆到金属基体60的不带有粉末涂料组合物64的裸露表面上、例如非连续表面72。 还应理解的是，自泳涂料组合物66可被涂覆到金属涂层60的整个涂装表面62的小于主要 部分(的部分)上，可能仅是该涂装表面的一小部分上，如图3所示。在现有技术中已知，在涂覆自泳涂料组合物66之后，可使金属基体60经历一个或 多个清洗阶段。例如，可使金属基体60经历第一清洗来移除未沉积在金属基体表面62上 的任何涂装材料。另外，可进行反应式清洗以允许在固化前将新的特性、例如增强的耐腐蚀 性引入自泳涂料组合物66。在清洗阶段后，可使用任何已知的手段将金属基体60加热到足 以固化自泳涂料组合物66的温度。具体地，可在一预定的时间内使金属基体60被加热到 一目标温度以充分固化自泳涂料组合物66。另外，如果粉末涂料组合物64没有完全固化， 则可同时固化自泳涂料组合物66和粉末涂料组合物64。应理解的是，在不偏离本发明范围的情况下，可将其他过程并入本发明的涂覆金 属基体60的方法中。具体地，可使用附加的精加工方法或技术，以进一步提高经涂装的金 属基体30的物理、化学和美学质量。工业实用性本发明可应用于任何具有涂装表面以提高金属基体的物理、化学或美学质量的金 属基体。进一步，本发明可具体应用于可能要求防腐蚀、防风化、防紫外线损伤和/或防其 他环境因素影响的含铁金属基体。再进一步，本发明可应用于为用于公路或非公路机器而 制造的含铁金属基体或其他金属基体。一般地参考图1-3，如上所述，机器10可包含一个或多个经涂装的金属基体、例如 经涂装的金属基体30。经涂装的金属基体30可一般地包括例如含铁金属基体的金属基体 60以及涂覆到金属基体60表面62上的至少一种涂料组合物。优选地，金属基体60包括 涂覆到金属基体60表面62的主要部分上的粉末涂料组合物64和涂覆到金属基体60表面 62的小于该主要部分(的部分)上的自泳涂料组合物66。具体地，首先可将粉末涂料组合物64涂覆到金属基体60表面62上，例如通过使 用静电喷涂过程来进行涂覆。应理解的是，由于已知为法拉第笼效应的条件，某些区域、例 如非连续表面72可能抑制粉末涂料组合物64的静电涂覆。因此，粉末涂料组合物64只能 被涂覆到金属基体60的连续表面68和70，而非连续表面72则不带有粉末涂料组合物64。接下来，可以将自泳涂料组合物66只涂覆到金属基体60中不带有粉末涂料组合 物64表面上、例如非连续表面72。具体地，由于自泳(涂装)工艺涉及到与含铁金属表面 的化学反应，所以可以仅将自泳涂料组合物66涂覆到金属基体60的裸露表面。如上所述， 这些裸露表面可包括边缘、角部、凹部、沟道或不表现为连续的平面或曲面的其他区域。应 理解的是，这些区域通常表现为金属基体表面62的小于主要部分的部分，可能仅是一小部 分。结果，相对昂贵的自泳涂料组合物66的涂覆只限于未被粉末涂料组合物64覆盖的区 域、例如非连续表面72。应理解的是，本文描述的经涂装的金属基体30及其涂装方法，提供了一种可涂覆 至金属基体60的包括连续表面68、70及非连续表面72的表面62上的坚固、耐腐蚀、抗风 化的涂层。应容易地意识到由于仅将自泳涂料组合物66涂覆到金属基体60的不带有粉末 涂料组合物64的裸露表面上引起的成本节约。具体地，由于减少涂覆到金属基体60上的自泳涂料组合物66，进而降低自泳涂料组合物浴的参数变化，所以使维护成本降低、浸浴稳 定性提高、工艺稳健性提高。 应理解的是，以上描述只用于说明目的，其不应以任何方式限制本发明的范围。因 此，本领域技术人员可以理解，通过研究附图、公开文本及所附权利要求可得到本发明的其 他方面。
权利要求
1.一种用于涂装金属基体(60)的方法，该方法包括将粉末涂料组合物(64)涂覆到所述金属基体(60)表面(6 的主要部分上；和将自泳涂料组合物(66)涂覆到所述金属基体(60)表面(6 的比所述主要部分小的 部分上。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括将所述粉末涂料组合物(64)涂覆到所述金属基体(60)的至少一个连续表面(68、70) 上；和将所述自泳涂料组合物(66)涂覆到所述金属基体(60)的至少一个非连续表面(72)上。
3.根据权利要求2所述的方法，该方法进一步包括在涂覆所述粉末涂料组合物(64)后 涂覆所述自泳涂料组合物(66)。
4.根据权利要求3所述的方法，该方法进一步包括将所述自泳涂料组合物(66)涂覆到 所述金属基体(60)表面(6 的不带有所述粉末涂料组合物(64)的部分上。
5.一种经涂装的金属基体(30)，该经涂装的金属基体包括粉末涂料组合物(64)，所述粉末涂料组合物涂覆在金属基体(60)表面(6 的主要部 分上；自泳涂料组合物(66)，所述自泳涂料组合物(66)涂覆在所述金属基体(60)表面(62) 的比所述主要部分小的部分上。
6.根据权利要求5所述的经涂装的金属基体(30)，其特征在于，所述粉末涂料组合物 (64)涂覆在所述金属基体(60)的至少一个连续表面(68，70)上，而所述自泳涂料组合物 (66)涂覆在所述金属基体(60)的至少一个非连续表面(7 上。
7.根据权利要求6所述的经涂装的金属基体(30)，其特征在于，所述自泳涂料组合物 (66)涂覆在所述金属基体(60)表面(6 的不带有所述粉末涂料组合物(64)的部分上。
8.根据权利要求7所述的经涂装的金属基体(30)，其特征在于，所述粉末涂料组合物 (64)包括热固性聚酯。
9.一种机器(10)，该机器包括底盘(12)，所述底盘(12)支承有至少一个经涂装的金属基体(30)；和其中，所述经涂装的金属基体(30)包括涂覆在金属基体(60)表面(6 的主要部分上 的粉末涂料组合物(64)以及涂覆在所述金属基体(60)表面(6 的比所述主要部分小的 部分上的自泳涂料组合物(66)。
10.根据权利要求9所述的机器(10)，其特征在于，所述粉末涂料组合物(64)涂覆在 所述金属基体(60)的至少一个连续表面(68，70)上，而所述自泳涂料组合物(66)涂覆在 所述金属基体(60)的至少一个非连续表面m上。
全文摘要
本发明涉及一种用于涂装金属基体(60)的方法，将粉末涂料组合物(64)涂覆到所述金属基体(60)表面(62)的主要部分上；和将自泳涂料组合物(66)涂覆到所述金属基体(60)表面(62)的比所述主要部分小的部分上。根据一种优选实施方式，将该粉末涂料组合物(64)涂覆到该金属基体(60)的至少一个连续表面(68，70)上，而将自泳涂料组合物(66)涂覆到该金属基体(60)的至少一个非连续表面(72)、例如边缘上。
文档编号B05D1/12GK102089085SQ200980126582
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月7日 优先权日2008年7月8日
发明者G·奥斯伯恩, J·M·斯庞勒, J·萨维奇 申请人:卡特彼勒公司