[发明专利]用于钢材的抗片落性粉末薄外涂层

说明书

技术领域

本发明涉及用于抗片落性(chip resistant)外涂层的涂料粉末和用于钢铁基材的粉末涂料外涂层。更具体来说，本发明涉及用于抗片落性外涂层的涂料粉末，其包含增韧的环氧树脂以及一种或多种蜡化合物，本发明还涉及由该粉末涂料制备的位于高强度钢基材上的抗片落性涂层，所述高强度钢基材是例如汽车悬挂螺旋弹簧。

背景技术

车辆和其它交通工具的轮子组件中的钢制螺旋弹簧会经受要求极高的条件。因为常规的钢制弹簧会生锈，考虑到这些锈蚀现象，通常螺旋弹簧由相当厚的钢形成。但是，为了改进车辆的操纵和驾驶控制，轮子组件向外移动，朝向车辆的角移动。这增大了汽车车体结构上的扭应力；必须通过更加牢固的框架组件或者减轻向角移动的悬挂部件的重量而抵消这种应力。减小直径的高强度钢螺旋弹簧的重量小于常规的汽车悬挂螺旋弹簧，因此其提供了用来减小这些部件的重量的方式。另外，使用超高强度钢可以进一步减轻重量。但是，高强度钢螺旋弹簧对划痕和凹痕很敏感，因此需要对它们进行保护，以免其在铺砌的路面或非铺砌的路面上行驶时受到飞石和砂砾的冲击而受到破坏。另外，为了保持所需的冶金性质和防止发生过早的挠曲破坏问题，所述高强度钢不能加热超过163℃。

Grubb等人在美国专利第6,677,032 B1号中揭示了一种双层涂层，其包括提供耐腐蚀性的富含锌的增韧的环氧化物底涂层(basecoat)，以及提供抗片落性的相同热固性环氧树脂的不含锌的外涂层(topcoat)。尽管用于高强度钢的增韧涂层可以通过单步热循环进行处理，但是其中揭示的能够满足汽车OEM抗片落性涂层测试的外涂层的厚度增加了涂层的成本。

本发明人试图解决以下问题，即提供用于钢(特别是高强度钢)的抗片落性粉末涂层，同时提供更薄和/或更为经济的外涂层。

发明内容

根据本发明，用于基材的抗片落性粉末外涂层包含以下组分的涂料粉末的固化产物或熔融产物：一种或多种增韧的环氧树脂的一种或多种树脂组分，0.1-5phr(相对于每百份树脂中的份数)的一种或多种蜡，以及任选的最高达200phr的一种或多种增量剂，所述基材上具有一层或多层耐腐蚀粉末涂料底涂层。所述外涂层包含粉末的固化产物或熔融产物，所述粉末优选包含最高75phr的一种或多种增量剂，或者等于或大于0.1phr，或者等于或大于0.5phr的一种或多种增量剂，例如硫酸钡，同时能够充分保持它们的抗片落性。用来形成所述抗片落性外涂层的粉末可以是低温固化粉末，例如能够在100-163℃的温度、在等于或小于45分钟的时间内固化，优选在等于或小于30分钟的时间内固化，且包含一种或多种低温固化剂。合适的低温固化剂可以是例如脂族多胺的环氧加合物，脂环族多胺的环氧加合物，咪唑的环氧加合物，以及它们的混合物。

具体实施方式

所述与钢基材接触的耐腐蚀性底涂层粉末涂层包含一种或多种耐腐蚀性的增韧树脂粉末涂料，例如加有锌的环氧树脂粉末、聚氨酯粉末或高度交联的环氧树脂粉末。

较佳的是，使用外涂层的基材包括涂布了耐腐蚀粉末的高强度钢，即所述钢具有耐腐蚀性的增韧的环氧粉末涂层。本发明提供了用于钢基材的抗片落性粉末涂层，其中，所述底涂层粉末涂层的厚度为25-103微米，外涂层的厚度为150-400微米，优选等于或小于384微米，或者更优选等于或小于335微米。所述外涂层可以是发泡的或纤维强化的，或者同时是这两种情况。

所述外涂层或涂料粉末中的一种或多种蜡可以是任意的蜡，只要其滑动测试的正切值(tangent value)等于或小于0.335即可(ASTM D 4518-85(1985)。合适的蜡可选自聚乙烯(PE)蜡、微晶PE蜡、高分子量PE蜡、聚四氟乙烯(PTFE)蜡、氢化蓖麻油、混合了TiO₂的PTFE，部分氯化的石蜡树脂，例如70％氯化的石蜡树脂，PE/PTFE的组合，含有机硅氧烷的蜡，以及它们的混合物。较佳的是，所述蜡包括PE/PTFE的组合，或者优选为PE/PTFE的组合，其中PE与PTFE之比为1:1至3.0:1.0，例如为1.1:0.9至2.0:1.0。所述一种或多种蜡的用量可为等于或大于0.1phr至5.0phr，优选等于或小于3.0phr，更优选等于或小于2.5phr。

本发明在钢基材上提供了双层的涂层，其中底涂层包含增韧的加载锌的环氧化物，底涂层的厚度为25-103微米，无锌的外涂层是发泡的，包含与底涂层相同的增韧的环氧化物以及一种或多种蜡，外涂层的厚度为150-400微米。