[发明专利]用于钝化已划伤金属的易破微胶囊中的腐蚀抑制剂

说明书

技术领域

本发明涉及将容纳在易碎微胶囊中的钝化化学物包含在易腐蚀材料上的涂层中，使得涂层的破裂将释放钝化化学物且在所暴露的易腐蚀材料上产生惰性薄膜。

背景技术

由于镁的低密度，镁是用于质量敏感应用的优选结构材料。然而，镁也是化学活性的且将容易与水和氧气反应并腐蚀。

使镁腐蚀的高趋向性最小化的方法是产生粘附性保护涂层，所述涂层将限制腐蚀性环境接近镁金属。合适的涂层(不是所有的都同样有效)可以在镁制品的表面上化学或电化学地形成，且不同地描述为钝化涂层、转化涂层和极化涂层。其通常通过借助于将已处理成分浸渍在合适化学物的大浴池中进行的成批或连续处理涂覆。

替代地，尤其是在也期望使制品具有令人愉悦的外观时，其表面可以被喷漆。在许多情况下，可以采用多个油漆层。这些层可以是相同油漆配方的多层，具有用于实现期望薄膜厚度的多个涂层。更通常地，所述层将具有不同的配方，以使得总体喷漆表面具有不容易组合在单个涂层中的属性。

然而，所有这些涂层的共同问题在于它们通过在镁和化学活性环境之间形成屏障来抑制腐蚀。因而，薄膜的小区域的破裂(例如，由于划伤或石屑损坏(stone chip)引起)将使之在破裂附近不能有效地抑制腐蚀。更坏地，由于腐蚀是电化学的，薄膜的划伤或破裂将产生对更大阴极区域来说是阳极性的小区域，且该小区域将加速和增强划伤或破裂处的腐蚀。

所暴露的镁表面可以用保护性涂层再次覆盖，以便进行修理或在划伤或石屑损坏的区域中再次产生涂层。然而，在部件是组件或子组件的一部分时，用于涂覆涂层到部件上的初始过程起初可能不适合修理或者不是很适合修理。此外，由于所导致的高度局部化腐蚀，需要涂层的快速修理且甚至涂层破裂和检测破裂的时间之间的时间可能足以产生不能接受的腐蚀。

因而，需要在现有薄膜破裂之后在镁上容易和便利地快速再次建立腐蚀抑制涂层的过程。

发明内容

用于机动车应用的镁制品通常被喷漆。本发明的目的在于将具体的可溶于水化学物包含在油漆层中。这些材料针对其在存在水的情况下与镁表面反应以形成适合于对该镁表面施加腐蚀保护的钝化层的能力被选择。因而，暴露制品的镁表面的油漆薄膜的破裂也将暴露所包含的化学物且允许其溶解在水中以快速地钝化最新形成的镁表面。

在优选实施例中，所述化学物容纳在微米尺寸的固体颗粒中，所述颗粒嵌入在油漆中且与油漆结合涂覆。由于许多油漆作为包括水的乳状液涂覆，因而在涂覆期间通过将其胶囊封装在保护性而易碎的聚合物外壳中而可使得所述颗粒是不溶于水的。这样处理，在正常工作中，颗粒将保持不起反应，但可以通过对油漆薄膜的机械损坏被激活，因为这将破裂聚合物外壳且暴露所胶囊封装的颗粒。

机动车油漆包括多个分层成分，其一起实现大约150微米的厚度。第一层可以从水基屏障电沉积。随后的层(可包括头二道混合底漆、基层和清漆层)通常采用水基屏障且使用静电喷洒工艺涂覆。然而，与涂覆模式无关，车身通常经过至少一个油漆烤箱以在封闭的无灰尘环境中固化最新喷漆的机动车车身表面。虽然喷漆烤焙工艺的持续时间和操作温度显示了随油漆配方的一些变化性，但是车身通常经受275°F或更高的最小温度持续至少30分钟。

本发明的目的在于将钝化层形成化学物嵌入在至少一个油漆层中。优选地，化学物将嵌入在最接近镁金属表面的油漆层中。这将使得在引入化学物时附随的油漆中的任何不希望颜色变化最小化，且也避免了在仅仅发生油漆的表面油漆损坏且镁未暴露时激活化学物。

化学物作为干颗粒胶囊封装，以便于油漆烤焙循环相容。含有液体的胶囊将容易形成，从而易于将化学物作为水基溶液胶囊封装。然而，胶囊中存在的任何水在油漆烤焙条件下将汽化，可能使得油漆薄膜膨胀和扭曲，使之较不美观愉悦，或者使胶囊破裂以释放其内容物并污染油漆薄膜。

在工作中，足够严重以暴露制品的镁表面的油漆薄膜的任何破裂也将使所胶囊封装固体颗粒的聚合物外壳破裂并将胶囊的内容物暴露于环境。当遇到合适湿度或潮湿的条件时，容纳在破裂胶囊中的化学物将溶解在存在的水中且与镁反应以在镁上产生期望钝化层。并不设想在油漆薄膜被损坏之后需要立即发生暴露于水。在没有水的情况下，化学物将保持其效力且将保持稳定地嵌入在油漆内，同时在可获得水时快速地执行其旨在功能。

可以注意的是，化学物将从界定被损坏区域的其余油漆的边缘释放，从而本发明实践可用的化学物的数量与被损坏区域的周长成比例。然而，提供完全保护所需的化学物的数量将取决于被保护的面积。因而，在油漆周边的长度大或者所暴露的镁面积小(例如，石屑损坏或者划伤)时，本发明提供最大的益处。