[发明专利]混合金属汽车白车身的电涂层过程

说明书

技术领域

本发明涉及为包括镁合金表面的混合金属汽车白车身提供初始涂层的方法。更具体地，本发明涉及在这样的混合金属汽车车身上形成转化涂层和电涂层。

背景技术

汽车可包括客车、卡车、货车、跨界车和其他车身的变型。车身由承重结构部件、底板部件、围封部件等等组成。这样的车身部件由冷轧钢和镀锌钢制成，且近些年由铝合金制成。各车身部件通过焊接、卷边、钉接、螺栓连接等连接方式连接以形成车身结构以备喷涂。由于车身结构的裸露金属元件的外观，所以这种未喷涂的车身结构被称为“白车身”(有时被称为BIW)。这样的车身然后经过长而复杂的汽车磷化和喷涂线进行处理。

如上所述，很多车辆白车身现在包含由钢、镀锌钢和各种铝合金制成的部分。包含这种铁、锌和铝材料中的每一种的车身被完全清洁并通过浸入磷酸盐成分的水浴中而设置有含磷酸盐表面转化涂层。以化学方式形成在含铁表面上的磷酸盐转化涂层包括铁(并且有时是锌)并且铝表面上的磷酸盐转化涂层包括铝，并且它们在每个暴露表面上形成阻挡层以提供耐腐蚀性。这些含磷酸盐转化涂层具有不规则表面，为后续施加的电涂层喷涂层提供附着基底。磷化后，车身通常接收至少四个喷涂层以提供额外的防腐蚀保护和颜色装饰。这些喷涂层按施加顺序包括电涂层、表面底涂料基底涂层、基底颜色涂层和清洁涂层。

现在希望使围封面板和其他车身部件使用镁合金，因为其有利的强度-重量比，并且因为它们可被形成为这样的车身部件并可附接到镁、铝或铁基材料的补充车身部件上。然而，镁在水溶液中非常容易起反应并遭受电化腐蚀，特别当与钢合金或铝合金一起时。当镁车身表面浸入水磷酸盐浴时，镁溶解在溶液中，污染溶液，并对形成在钢或铝表面附近的磷酸盐涂层的质量产生不利影响。

本发明的目的是提供一种在包含镁表面和铝合金表面和/或包括镀锌钢表面的钢表面的白车身上形成转化涂层和电涂层的方法。

发明内容

本发明提供一种在具有镁合金表面与钢表面、镀锌钢表面和铝合金表面中的一个或多个相结合的汽车白车身上形成共同延伸的电涂层喷涂层的方法。具有镁合金表面与不同金属表面相结合的这种白车身结构在本说明书中有时被称为混合金属组件或混合金属BIW组件。

可形成车身部件的镁合金的一个例子是AZ91D。AZ91D镁基合金，可用于以轧制板形式成形为车身板等。其名义成分按重量为约9％的铝、1％的锌、以及除少量杂质外其余为镁。

每块这样的混合金属BIW通过喷射清洁/浸渍清洁/清洗阶段进行清洁。在本发明的优选实施例中，每一车身顺序地传送经过喷射清洁阶段、进入浸渍或全浸泡清洁阶段、然后经过喷射清洗阶段。第一清洁阶段可以是酸性清洁剂而第二清洁阶段可以是碱性清洁剂以清洁和暴露各金属成分表面以用于随后的处理步骤。

在清洁阶段之后，各混合金属BIW将接受转化涂覆步骤和电涂覆步骤。在本发明的优选实施例中，这两种步骤可以通过将混合金属车身浸入附着促进材料成分和电涂覆成分的水浴中而结合。在浸渍时，混合金属车身在电涂覆槽中连接为阴极。附着促进材料是当车身浸入槽里的水浴材料中时会与镁车身表面和其他金属车身部件表面反应的合适成分(例如，三氯化铈)。在优选实施例中，该混合金属车身电涂覆过程包括附着促进剂加入到环氧基电涂层水溶液中并且施加-100到-300V的电压，其中车身是阴极。这样，混合金属BIW受到阴极保护并且镁的溶解得以减轻。当氢气从阴极带电车身析出，界面PH值增加导致聚合物和附着促进剂氧化物(例如，铈、锆、钒、钛、硅基化合物等)的共同沉积。一些铈盐(或其他附着促进剂)与各金属表面反应以形成含铈转化涂层。同时，浴中的聚合物成分的胶粒子(本例中是环氧的)移动到阴极表面并在具有薄转化层的金属表面形成连续的聚合物涂层。浴成分通常包含二氧化钛的色素颗粒，或类似物，其会结合进沉积保护涂层。

混合金属白车身暴露于附着促进剂且电涂覆过程大约一到三分钟(与喷涂线速度一致)，其中所述浴基本处于环境温度。当车身从浴中升起，各金属部分各携带薄转化涂层，50-500纳米厚，其继而涂覆有大约20到40微米厚的固定的聚合电涂层。并且转化材料可存在于新沉积的电涂层中，其可以从此处转移到金属转化涂层表面。聚合物层适当固定以用水清洗从而去除松散吸收的浴材料。

电涂层混合金属车身用去离子水或类似物清洗以去除附着的浴材料。在去除额外的水后电涂覆的混合金属车身传送通过喷涂烘烤炉以完成电涂层材料的聚合。

烘烤后，该电涂层将会展示出可与不具有镁基车身表面的车身生产线中获得的磷酸盐/电涂层组合涂层相比的附着和防腐蚀保护性能。