DE102018127345A1

DE102018127345A1 - Verfahren zum beschichten einer rohkarosseriestruktur mit mindestens einer oberfläche, die eine aluminiumlegierung umfasst

Info

Publication number: DE102018127345A1
Application number: DE102018127345.2A
Authority: DE
Inventors: Surender Maddela; Blair E. Carlson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-05-09
Also published as: CN109750341B; CN109750341A; US10577710B2; US20190136401A1

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer Rohkarosseriestruktur („BIW“) vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet das Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad, um die Oberflächen der BIW-Struktur vorzuaktivieren. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Aluminiumlegierungsoberfläche, mindestens eine Oberfläche, die Eisenmetall, Zink oder TiZr umfasst, und wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Eine Haftvermittlerschicht, die Cer und eine korrosionsbeständige Schicht mit Polymeren umfasst, werden anschließend auf den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur abgeschieden, indem die BIW-Struktur in ein wässriges Bad getaucht wird, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zum Bereitstellen von Vorbeschichtungen auf Mischmetall-Rohkarosserien, die Oberflächen aus Aluminiumlegierungen beinhalten.
HINTERGRUND
Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Rohkarosserie („BIW“) bezieht sich auf die Metallkomponenten einer Automobilkarosserie (z. B., den Rahmen, der den vorderen Abschnitt, die vorderen Kotflügel, die Seitenwände, den hinteren Abschnitt und die hinteren Kotflügel umfassen kann; die Vordertüranordnungen; die Hintertüranordnungen; die Motorhaube; das Dach; und der Kofferraumdeckel), die durch (z. B. Schweißen, Falzen, Clinchen, Verschrauben und dergleichen beim Prozess der Automobilherstellung, vor dem Lackieren und vor dem Bewegen von Teilen, zusammengefügt wurden, wobei Motor, Fahrwerksunterbaugruppen und Verkleidungen in das Automobil montiert wurden.
Nachdem die BIW gebildet ist, wird die BIW zum Lackieren vorbereitet, was unter anderem die Verbesserung der Haftung und Korrosionsbeständigkeit der Oberflächen der BIW beinhaltet. Gemäß einigen Prozessen, in denen die Phosphatierung der BIW zum Verbessern der Haftung durchgeführt wird, werden bis zu acht bis zehn Prozessschritte durchgeführt, einschließlich und ohne Einschränkung der folgenden. Zunächst wird die BIW entfettet, anschließend wird die BIW gespült, dann konditioniert und anschließend phosphatiert, um die Haftung einer nachfolgenden korrosionsbeständigen Schicht zu verbessern. Bevor die korrosionsbeständige Schicht aufgetragen werden kann, wird die BIW erneut gespült, dann wird die Phosphatschicht passiviert, danach wird die BIW erneut gespült, und dann wird das Spülmittel aus der BIW abgelassen. Die BIW ist dann bereit zum Aufbringen einer korrosionsbeständigen Schicht, was typischerweise durch Auftragen einer Polymerschicht auf die BIW erreicht wird.
Magnesium, das auf der BIW vorhanden ist, kann sich aggressiv verhalten und beispielsweise die Phosphatschichtbildung auf anderen auf der BIW vorhandenen Metallen verhindern. Somit beinhalten andere Verfahren zum Vorbereiten einer BIW zum Lackieren, wobei die BIW mindestens eine Oberfläche mit einer Magnesiumlegierung aufweist, die folgenden Schritte. Zunächst wird die BIW im Sprühverfahren gereinigt. Die BIW wird dann durch Eintauchen in ein Reinigungsbad noch einmal gereinigt. Nach dem Reinigen wird die BIW gespült. Die BIW wird dann in einen Elektrotauchlackbehälter (auch bekannt als Elpo-Behälter) eingetaucht, wobei sie mit einer Haftvermittlerschicht, die eine Kationen- und Sauerstoffquelle umfasst, und einer korrosionsbeständigen Schicht, die ein Polymer umfasst, beschichtet wird. Die BIW wird dann gespült, das Spülmittel wird dann ausgeblasen, und die BIW wird dann in einem Backofen gebacken, um die Polymerisation des Polymers abzuschließen. Die Entwicklung neuer schlanker Prozesse zum Bereitstellen einer Haftbeschichtung und einer Korrosionsschicht wäre wünschenswert.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine vollständige Offenbarung des vollen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
In bestimmten Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über Oberflächen einer Rohkarosseriestruktur („BIW“) vor. Das Verfahren kann das Voraktivieren von Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad beinhalten, um voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur zu bilden. Die Oberflächen der BIW-Struktur beinhalten mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche mit einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben. Das Verfahren beinhaltet auch das Bilden einer Haftvermittlerschicht mit Cer über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad mit einer Quelle für Cer-Kationen und einem Polymervorläufer. Die Cer-Kationen beschichten die voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur während des Aufbringens eines Potentials auf das wässrige Bad zum Bilden der Haftvermittlerschicht einschließlich Cer über den Oberflächen der BIW-Struktur. Das Verfahren beinhaltet auch das Bilden einer korrosionsbeständigen Schicht, einschließlich eines Polymers, das aus dem Polymervorläufer über der Haftvermittlerschicht einschließlich Cer gebildet wird, während das Potential auf das wässrige Bad aufgebracht wird. Dadurch lagert sich das Polymer über der Haftvermittlerschicht auf den Oberflächen der BIW-Struktur ab.
In einem Aspekt sind die Oberflächen der BIW-Struktur im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen.
In einem Aspekt wird das Potential in einem Spannungsbereich von 0 V bis etwa -250 V an das wässrige Bad angelegt.
In einem Aspekt wird nach der Voraktivierung der Oberflächen der BIW-Struktur die BIW-Struktur aus dem Voraktivierungsbad entfernt und direkt in das wässrige Bad überführt, um die Haftvermittlerschicht und die korrosionsbeständige Schicht abzuscheiden.
In einem Aspekt werden vor der Voraktivierung der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült.
In einem Aspekt, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur abgeschieden ist, wird die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und das die korrosionsbeständige Schicht bildende Polymer ausgehärtet.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Struktur vor. Das Verfahren beinhaltet das Voraktivieren von Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad, um voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur zu bilden. Die Oberflächen der BIW-Struktur beinhalten mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche mit einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, wobei die Oberflächen der BIW-Struktur jedoch im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bilden einer mehrschichtigen Elektrotauchlackierung auf Cerbasis über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad, das eine Quelle von Cer-Kationen und einen Polymervorläufer beinhaltet, und das Anlegen eines Potentials an das wässrige Bad, um die Cer-Kationen in einer ersten Schicht und ein Polymer in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht abzuscheiden.
In einem Aspekt ist die erste Schicht eine Haftvermittlerschicht mit einer Cer-Beschichtung und die zweite Schicht ist eine korrosionsbeständige Schicht mit dem Polymer.
In einem Aspekt wird das Potential in einem Spannungsbereich von 0 V bis etwa -250 V an das wässrige Bad angelegt.
In einem Aspekt, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur gebildet ist, wird die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und die Polymerbeschichtung, die die korrosionsbeständige Schicht bildet, wird ausgehärtet.
In einem Aspekt werden vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült.
Die vorliegende Offenbarung sieht ferner ein Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Struktur zur Verwendung in einem kontinuierlichen Prozess vor. Das Verfahren beinhaltet das Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur durch Transportieren und Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad, um voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur zu bilden. Die Oberflächen der BIW-Struktur beinhalten mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche mit Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bilden einer Haftvermittlerschicht einschließlich Cer über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur und das Bilden einer korrosionsbeständigen Schicht über der Haftvermittlerschicht durch Transportieren und Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in einem wässrigen Bad. Das wässrige Bad beinhaltet eine Quelle für Cer-Kationen und eine Polymergrundierung. Die Haftvermittlerschicht beinhaltet Cer und die korrosionsbeständige Schicht ein Polymer..
In einem Aspekt wird die Haftvermittlerschicht gebildet durch Unterwerfen des wässrigen Bades einem zunehmenden Potentialgradienten und die korrosionsbeständige Schicht wird durch Unterwerfen des wässrigen Bades einem zunehmenden Potentialgradienten gebildet.
In einem Aspekt wird das Potential in einem Spannungsbereich von 0 V bis etwa -250 V an das wässrige Bad angelegt.
In einem Aspekt, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur gebildet ist, wird die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und die korrosionsbeständige einschließlich des Polymers ausgehärtet.
In einem Aspekt werden vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zur Veranschaulichung und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.

1 stellt eine repräsentative BIW-Struktur dar; und
2 stellt einen exemplarischen Prozess zum Beschichten einer BIW-Struktur mit haftvermittelnden und korrosionsbeständigen Schichten gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.

Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, beschrieben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein können, und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung beschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Die hierin verwendeten Singularformen „ein“ und „der/die/das“, schließen ggf. auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies' nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „beinhaltend“, „einschließlich“ und „hat“ sind nicht ausschließlich und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von weiteren Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritten, Vorgängen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen hiervon aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern dies nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf”, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegenzug als „direkt an/auf“, „direkt in Verbindung mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ anderen Elementen oder Ebenen beschrieben wird, sind ggf. keine zwischenliegenden Elemente oder Ebenen vorhanden. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. („zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Der Begriff „und/oder“ schließt alle Kombinationen der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke einschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe, wie „erste“, „zweite“, und andere Zahlenbegriffe, wenn hierin verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird eindeutig durch den Kontext angegeben. Somit könnte ein nachstehend erläuterter erster Schritt, diskutiertes erstes Element, diskutierte Komponente, diskutierter Bereich, diskutierte Schicht oder diskutierter Abschnitt als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene Begriffe, wie „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Ausrüstung zu anderen Elementen oder Eigenschaften, wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder des Systems zu umschreiben, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung.
Es sollte für jede Rezitation eines Verfahrens, einer Zusammensetzung, Vorrichtung oder eines Systems, welches bzw. welche bestimmte Schritte, Bestandteile oder Eigenschaften „umfasst“, in Betracht gezogen werden, dass es in bestimmten alternativen Variationen auch denkbar ist, dass diese Verfahren, eine besagte Zusammensetzung, Vorrichtung oder eine besagte Anlage auch „im Wesentlichen“ aus den aufgezählten Schritten, Bestandteilen oder Eigenschaften „bestehen kann“, sodass jegliche andere Schritte, Bestandteile oder Eigenschaften, die materialmäßig die grundlegenden und neuen Eigenschaften der Erfindung verändern, hiervon ausgeschlossen sind.
In dieser Offenbarung repräsentieren die numerischen Werte grundsätzlich ungefähre Messwerte oder Grenzen von Bereichen, etwa kleinere Abweichungen von den bestimmten Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche mit genau dem genannten Wert zu umfassen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle nummerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation einschließlich der beigefügten Ansprüche in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ verstanden werden, egal ob oder ob nicht „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint. „Ungefähr“ weist darauf hin, dass der offenbarte nummerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; ungefähr oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ bereitgestellt ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben. Wenn aus irgendeinem Grund die durch den Begriff „etwa“ vorgesehene Ungenauigkeit in Fachkreisen mit dieser gewöhnlichen Bedeutung sonst nicht verständlich ist, weist der Begriff „etwa“, wie hierin verwendet, eine mögliche Variation von bis zu 5 % des angegebenen Wertes oder 5 % Varianz der gewöhnlichen Messverfahren an.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Zusammensetzung“ im weitesten Sinne auf eine Substanz, die mindestens die bevorzugten metallischen Elemente oder Verbindungen enthält, die jedoch auch zusätzliche Substanzen oder Verbindungen, darunter auch Additive oder Verunreinigungen umfassen kann. Der Begriff „Material“ bezieht sich im weitesten Sinne außerdem auf Material, das die bevorzugten Verbindungen oder die bevorzugte Zusammensetzung enthält.
Darüber hinaus beinhaltet die Angabe von Bereichen die Angabe aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der für die Bereiche angegebenen Endpunkten und Unterbereiche.
Die vorliegende Offenbarung sieht auch ein Verfahren zum Bilden von haftvermittelnden und korrosionsbeständigen Schichten auf den Oberflächen einer BIW-Struktur vor. Der Prozess kann ein Batch-Prozess oder in bestimmten Aspekten ein kontinuierlicher Prozess sein. Unter Bezugnahme auf 1 ist die BIW-Struktur 10 dargestellt, die anschließend mit den hierin vorgesehenen Haftvermittler- und Korrosionsschutzschichten beschichtet werden kann. Wie vorstehend beschrieben, bezieht sich die BIW-Struktur 10 auf die Karosserieblechkomponenten eines Automobils, einschließlich Rahmen 12, Vordertüranordnung 14, Hintertüranordnung 16, Motorraumabdeckung 18, einen Kofferraumdeckel (nicht sichtbar, jedoch bei Stelle 20 angegeben) und eine Bodenwanne (nicht sichtbar, jedoch bei Stelle 22 angegeben). Jede dieser Komponenten der BIW-Struktur 10 definiert mindestens eine Oberfläche, auf den haftvermittelnden und korrosionsbeständigen Schichten gebildet werden können, wie im Folgenden näher beschrieben. Es ist vorgesehen, dass mindestens eine der vorgenannten Oberflächen aus einer Aluminiumlegierung besteht. Es ist ferner vorgesehen, dass in bestimmten Ausführungsformen alle Oberflächen im Wesentlichen frei von einer Magnesiumlegierung sind. Es ist ferner vorgesehen, dass in einigen Ausführungsformen mindestens eine der Oberflächen eine metallische Oberfläche ist, die ein Metall umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben. In bestimmten Variationen kann die metallische Oberfläche beispielsweise ein Eisenmetall wie Stahl, Zink oder TiZr sein. Es ist ferner vorgesehen, dass in einigen Ausführungsformen alle Oberflächen im Wesentlichen frei von einer Magnesiumlegierung sind und mindestens eine Oberfläche Eisenmetall, Zink oder TiZr umfasst. Die vorgenannte Offenbarung sollte jedoch nicht als Ausschlusskriterium für Kombinationen der vorgenannten Metalle betrachtet werden, sofern mindestens eine Oberfläche der BIW-Struktur eine Aluminiumlegierung umfasst. Als nicht einschränkende Beispiele können die BIW-Strukturen neben Aluminiumlegierungen mindestens eine Oberfläche aufweisen, die ein Eisenmetall und mindestens eine weitere Oberfläche, die Zink oder TiZr umfasst. Eine BIW-Struktur kann auch mindestens eine Oberfläche aufweisen, die ein Eisenmetall und mindestens eine Oberfläche TiZr umfasst. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass zahlreiche andere Komponenten durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können und dass solche zusätzlichen Komponenten als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen werden. Obwohl exemplarische Komponenten in der gesamten Spezifikation veranschaulicht und beschrieben werden, versteht es sich, dass die Konzepte in der vorliegenden Offenbarung auch auf jede Komponente angewendet werden können, die gemäß der vorliegenden Offenbarung beschichtet werden kann, einschließlich derjenigen, die in Fahrzeugen und Automobilanwendungen, anderen Transportanwendungen, einschließlich der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt, der industriellen, kommerziellen und landwirtschaftlichen Industrien, sowie anderen. Insbesondere ist die vorliegende Offenbarung besonders geeignet für alle Hardwareteile, die eine Verbesserung der Haftung und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Die Verwendung dieser haftvermittelnden und korrosionsbeständigen Beschichtungen weist gegenüber BIW-Strukturen ohne ähnliche Beschichtungen eine Reihe von Vorteilen auf. Diese Beschichtungen ermöglichen es, nachfolgende Schichten von Grundierungen, Farben, Decklacken und dergleichen effizienter und gleichmäßiger aufzutragen, wenn die hierin offenbarten Haftvermittler verwendet werden. Des Weiteren erhöht die zusätzliche Korrosionsbeständigkeit die Lebensdauer der BIW-Struktur, da die Geschwindigkeit, mit der das darunterliegende Metall der BIW-Struktur zu rosten beginnen würde, abnimmt.
Die Techniken in der vorliegenden Offenbarung sind für BIW-Strukturen einschließlich einer Aluminiumlegierung anwendbar. Aluminiumlegierungen können eine Vielzahl von verschiedenen Legierungen beinhalten, einschließlich derjenigen, die aus der folgenden Reihe von Aluminiumlegierungen ausgewählt wurden, wie sie im Rahmen des Internationalen Legierungsbezeichnungssystems bezeichnet wurden: Legierung der Serie 2XXX (zweitausender Serie), die Kupfer-Aluminium-Legierungen beinhaltet; Legierung der Serie 5XXX (fünftausender Serie), die Magnesium-Aluminium-Legierungen beinhaltet (und unter bestimmten Umständen Magnesium in Mengen von weniger als oder gleich etwa 6,2 Gew.-% vorhanden ist); Legierung der Serie 6XXX (sechstausender Serie), die Magnesium- und Silizium-Aluminiumlegierungen beinhaltet; und der Serie 7XXX (siebtausender Serie), die Zink-Aluminiumlegierungen beinhaltet. Ein geeignetes, nicht einschränkendes Beispiel für eine Aluminiumlegierung ist die Aluminiumlegierung 6016, die Silizium mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.- %, bis weniger als oder gleich etwa 1,5 Gew.- %, Magnesium bei mehr als oder gleich etwa 0,25 bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.- %, Eisen bei weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.- %, Mangan bei weniger als oder gleich etwa 0,2 Gew.- %, Zink bei weniger als oder gleich etwa 0,2 Gew.- %, Kupfer bei weniger als oder gleich etwa 0,2 Gew.-%, Titan bei weniger als oder gleich etwa 0,15 Gew.- %, Chrom bei weniger als oder gleich etwa 0,1 Gew.- %, Rückstände bei weniger als oder gleich etwa 0,15 Gew.- %, und Rest-Aluminium.
Wie bereits erwähnt, können bestimmte Aluminiumlegierungen „im Wesentlichen frei von einer Magnesiumlegierung“ sein, was eine Legierung bedeutet, die weniger als oder gleich etwa 1,5 Gew.- % Magnesium, gegebenenfalls weniger als oder gleich etwa 1 Gew.- % Magnesium; gegebenenfalls weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.- %, gegebenenfalls weniger als oder gleich etwa 0,1 Gew.- %, und in bestimmten Variationen bei einem Verunreinigungsgrad oder weniger (z. B. 0 Gew.-%) umfasst.
Bezugnehmend auf 2 ist ein Prozess 200 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Eine BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, wird im Entfettungsbad 202 entfettet. Nach dem Entfetten wird die BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, z. B. der Spülstation 204 gespült.
Nach dem Spülen wird die BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, in das Voraktivierungsbad 206 übertragen. In einigen Aspekten umfasst das Voraktivierungsbad 206 eine Spül- und Entfettungslösung aus destilliertem oder normalem Wasser, gemischt mit einer Seifenlösung. In einigen Aspekten umfasst das Voraktivierungsbad 206 eine saure Lösung (wie beispielsweise Salzsäure, Schwefelsäure, Fluorsäure oder dergleichen). In einigen Aspekten umfasst das Voraktivierungsbad 206 eine alkalische Lösung (wie beispielsweise Natriumhydroxid, Natriumsulfat oder dergleichen). In einigen Aspekten beinhaltet das Voraktivierungsbad 206 ein saures Bad und ein alkalisches Bad. Hier wird die BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, voraktiviert. Genauer gesagt, Aluminium in der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, wird einer Aktivierungslösung im Voraktivierungsbad 206 ausgesetzt. Die Voraktivierung erhöht die Geschwindigkeit, mit der die Oberflächen der BIW-Struktur 210 anschließend mit den im Folgenden näher erläuterten Haftvermittler- und Korrosionsschutzschichten beschichtet werden. Insbesondere das Aluminium auf der Oberfläche der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, erübrigt weitere Vorreinigungsschritte, die ansonsten erforderlich sein könnten, um die BIW-Struktur 210 mit den Haftvermittler- und Korrosionsschutzschichten erfolgreich zu beschichten. Auf diese Weise bietet der einzelne Voraktivierungsschritt einen optimierten und effizienten Prozess zum Erzeugen von voraktivierten Oberflächen auf der BIW-Struktur 210.
Nach der Voraktivierung wird die BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, auf einen kombinierten, modifizierten, haftvermittelnden und Elektrotauchlackbehälter 208 übertragen, der ein wässriges Bad enthält. Insbesondere der kombinierte, modifizierte haftvermittelnde und Elektrotauchlackbehälter 208 erübrigt separate Schritte, die ansonsten zwischen dem Abscheiden der Haftvermittlerschicht und der Korrosionsschutzschicht auftreten könnten, einschließlich der folgenden: 1) Spülen, 2) Passivieren der Haftvermittlerschicht, 3) Spülen eines derartigen passivierten BIW-Teils und 4) Entfernen der Spülzusammensetzung aus dem gespülten passivierten BIW-Teil. Der modifizierte Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 enthält eine wässrige Lösung, die eine oxidierende Zusammensetzung mit einer Cer-Kationenquelle und einem Polymervorläufer umfasst. Die Cer-Kationenquelle des modifizierten Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälters 208 ist in der Lage, eine Konversionsschicht (d. h., die Haftvermittlerschicht), umfassend Cer und Sauerstoff, zu bilden, wobei jede Oberfläche der BIW-Struktur 210 mindestens eine Oberfläche aufweist, die eine Aluminiumlegierung umfasst. Die Cer- und Sauerstoff-Konversionsschicht wird abgeschieden, indem der modifizierte Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 zusammen mit der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, einem zunehmenden elektrischen Potential ausgesetzt wird. Die auf den voraktivierten Oberflächen gebildete Cer- und Sauerstoff-Konversionsschicht dient als Haftvermittlerschicht, wodurch nachfolgende Schichten besser an den Oberflächen der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung haften können. Nachdem eine ausreichende Menge einer Haftvermittlerschicht auf der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, abgeschieden wurde, beginnt der Polymervorläufer als Polymerschicht auf der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, abzuscheiden. Diese abgeschiedene Elektrotauchlacke mit einem Polymer dient als korrosionsbeständige Schicht.
Die BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, steht als Kathode in einem modifizierten, Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 zu mindestens einer Anode in elektrischer Verbindung. Durch die elektrische Verbindung wird die BIW-Struktur 210 einem Spannungsbereich ausgesetzt, der mit der Zeit zunehmen kann, wenn die BIW-Struktur 210 den Elektrotauchlackbehälter 208 durchläuft. In einigen Ausführungsformen wird das Potential in einem Spannungsbereich von mehr als 0 V (obwohl es eine negative Spannung/Polarität in Bezug auf Masse sein kann) bis etwa 250 V oder -250 V (positiv oder negativ in Bezug auf Masse) angelegt. Das an das wässrige Bad angelegte Potential kann im Laufe der Zeit als Spannungsgradient erhöht werden.
Die Konversionsschichtzusammensetzung beschichtet in allen Aspekten jede Oberfläche der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst. Die resultierende Konversionsschicht oder Haftvermittlerschicht besteht aus Cer, Sauerstoff und in einigen Fällen auch aus der darunterliegenden Metalllegierung. Die Vorläufer der Cer-Beschichtungsmaterialien können in Mengen von mehr als oder gleich etwa 5 bis weniger als oder gleich etwa 20 Gramm pro Liter des wässrigen Bades verwendet werden. In einer Ausführungsform stellt das Cer-Trichloridsalz die Quelle für Cer-Kationen dar. In dieser Ausführungsform reagieren Cer-Kationen (+3) mit jeder der Oberflächen der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, um eine cer- und sauerstoffhaltige Haftvermittlerschicht zu bilden. Wie vorstehend erwähnt, kann die Konversionsschicht weiterhin Metalle aus der darunterliegenden Metalllegierung umfassen. Die resultierende Konversionsschicht bildet dünne, kraterförmige und unregelmäßig geformte Deckschichten, auf denen die nachfolgende Elektrotauchlackschicht (d. h. die Korrosionsschutzschicht) haftet.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet der modifizierte Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 weiterhin zusätzliche oxidierende Zusammensetzungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen auf Siliziumbasis, Verbindungen auf Titanbasis, Verbindungen auf Vanadiumbasis und Komponenten auf Zirkoniumbasis. Die resultierende Konversionsschicht umfasst Cer, Sauerstoff und besteht ferner aus den zusätzlichen oxidierenden Zusammensetzungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen auf Siliziumbasis, Verbindungen auf Titanbasis, Verbindungen auf Vanadiumbasis und Verbindungen auf Zirkoniumbasis. Des Weiteren kann die resultierende Konversionsschicht Metalle aus der darunterliegenden Metalllegierung umfassen. Wie bereits erwähnt, bildet die resultierende Konversionsschicht dünne, kraterförmige und unregelmäßig geformte Überzugsschichten, an denen die nachfolgende korrosionsbeständige Elektrotauchlackschicht haftet. In alternativen Aspekten können diese oxidierenden Zusammensetzungen anstelle von Cer-Verbindungen verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, ermöglicht das Anlegen des Spannungspotentials an das wässrige Bad das Abscheiden sowohl der Haftvermittlerschicht als auch der wasserdispergierten Polymervorläufer oder Grundierungen, die sich über der Haftvermittlerschicht abscheiden. Beim Abscheiden können die Vorläufer eine korrosionsbeständige Polymerschicht bilden. Insbesondere werden die Haftvermittlerschicht und die korrosionsbeständige Schicht jeweils in dem gleichen modifizierten Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 gebildet. In einem Aspekt stellt DuPont Electroshield™ 21 Graubad die Polymer-Vorläufergrundierungen bereit; ein derartiges Bad umfasst Wasser mit mehr als oder gleich etwa 71 Gew.- % bis weniger als oder gleich etwa 82 Gew.- %, Epoxidharz mit mehr als oder gleich etwa 16 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 26 Gew.- % und Titandioxid bei etwa 1,3 Gew.- %. Wie vorstehend erwähnt, umfasst das Bad, wenn ein derartiges Bad verwendet wird, ferner eine Cer-Kationenquelle von mehr als oder gleich etwa 0,5 Gew.- % bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.- % des Gesamtgewichts des wässrigen Bades.
Der Mechanismus zum Bilden der haftvermittelnden und korrosionsbeständigen Schichten beinhaltet: 1) Hydroxidproduktion auf der Kathodenseite und eine Erhöhung des lokalen pH-Wertes der wässrigen Lösung; 2) Migration von geladenen Mizellen zur Kathode; 3) Entladung und Koagulation der Mizellen aufgrund der lokalen pH-Erhöhung und 4) Abspaltung von Wasser aus den abgelagerten Polymeren durch Elektroosmose. Wie vorstehend ausgeführt, reagieren Cer-Kationen (z. B. Ce⁺³) mit jeder der Oberflächen der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, um eine Konversionsschicht auf den Oberflächen zu bilden. Unter dem zunehmenden Spannungspotentialgradienten wird Wasserstoff am kathodischen Körper bei der Herstellung von Hydroxid entwickelt. Harzmizellen reagieren mit Hydroxidionen an der BIW-Struktur 210 mit mindestens einer Oberfläche, die eine Aluminiumlegierung umfasst, und Harz (und Titanoxidpigmentpartikel) wird auf der Konversionsschicht (z. B. Haftvermittlerschicht) abgeschieden. An der Anode werden Sauerstoff- und Wasserstoff-Ionen freigesetzt. Cer-Kationen können auch in der abgeschiedenen Polymerbeschichtung mitgerissen werden und können zur weiteren Reaktion mit den Metallelementen auf die beschichtete Metalloberfläche wandern. Die Gesamtzeit des Eintauchens der BIW-Struktur 210 in einen modifizierten Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 kann beispielsweise mehr als oder gleich etwa 2 Minuten bis weniger als oder gleich etwa 3 Minuten betragen. Nachdem ausreichende Beschichtungen erhalten wurden, wird die BIW-Struktur 210 aus dem modifizierten Haftvermittler- und Elektrotauchlackbehälter 208 entnommen.
In einigen Ausführungsformen wird, nachdem die vorstehend beschriebenen Beschichtungen ausreichend erhalten wurden, die BIW-Struktur 210 durch Transportieren der BIW-Struktur 210 durch eine Reihe von Spülungen mit Wasser und entionisiertem Wasser gespült. Die Kombination von Spülungen kann Sprüh- und/oder Tauchverfahren beinhalten. Nach dem Spülen wird die BIW-Struktur 210 getrocknet (z. B., mit einem Luftgebläse), um überschüssiges Spülmittel zu entfernen. Die BIW-Struktur 210 wird anschließend durch einen Backofen gefördert, um die Polymerisation der Elektrotauchlackierung/Elektrobeschichtung zu härten. Nach dem Aushärten kann die BIW-Struktur 210 bei Bedarf weiter lackiert werden.
In einem exemplarischen Verfahren umfasst das Verfahren das Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Struktur. Das Verfahren umfasst das Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche, umfassend ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben. Das Voraktivierungsbad bildet voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur. Die voraktivierte BIW-Struktur wird dann in ein wässriges Bad überführt, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst. Die Cer-Kationen beschichten oder plattieren die Oberflächen der BIW-Struktur während der Anwendung auf das wässrige Bad mit einem Potential für einen Zeitraum, der ausreichend ist, um eine Cer-Plattierung über den Oberflächen der BIW-Struktur zu bilden. Danach wird eine korrosionsbeständige Schicht, die ein aus dem Polymervorläufer gebildetes Polymer beinhaltet, über die Oberflächen der BIW-Struktur abgeschieden, während das Potential auf das wässrige Bad aufgebracht wird. In einigen anderen Variationen sind die Oberflächen der BIW-Struktur im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen. In noch weiteren Aspekten wird das Potential innerhalb eines Spannungsbereichs von weniger als oder gleich etwa 0 V bis größer als oder gleich etwa -250 V an das wässrige Bad angelegt. In weiteren Aspekten wird die BIW-Struktur nach der Voraktivierung der Oberflächen der BIW-Struktur aus dem Voraktivierungsbad entnommen und direkt in das wässrige Bad überführt, um die Haftvermittlerschicht und die korrosionsbeständige Schicht abzuscheiden. In noch weiteren Aspekten werden vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült. In noch weiteren Aspekten, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur abgeschieden ist, wird die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und das die korrosionsbeständige Schicht bildende Polymer ausgehärtet.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren im Wesentlichen aus den folgenden Schritten bestehen. Die Voraktivierung der Oberflächen einer BIW-Struktur erfolgt durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche, umfassend ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben. Das Voraktivierungsbad bildet voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur. Die voraktivierte BIW-Struktur wird dann in ein wässriges Bad überführt, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst. Die Cer-Kationen beschichten oder plattieren die Oberflächen der BIW-Struktur während der Anwendung im wässrigen Bad mit einem Potential zum Bilden einer Cer-Plattierung über den Oberflächen der BIW-Struktur. Insbesondere Cer-Kationen werden mit nur einer kleinen Spannung beschichtet, während die Polymerabscheidung im Allgemeinen eine höhere Spannung erfordert. Danach wird eine korrosionsbeständige Schicht, die ein aus dem Polymervorläufer/der Grundierung gebildetes Polymer beinhaltet, über die Oberflächen der BIW-Struktur abgeschieden, während das Potential auf das wässrige Bad aufgebracht wird. In bestimmten anderen Variationen kann ein derartiger Prozess wie folgt weiter eingeschränkt werden: (1) die Oberflächen der BIW-Struktur sind im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen; (2) das Potential wird in einem Spannungsbereich von 0 V bis etwa -250 V an das wässrige Bad angelegt; (3) der Prozess besteht ferner im Wesentlichen darin, nach der Voraktivierung der Oberflächen der BIW-Struktur die BIW-Struktur aus dem Voraktivierungsbad zu entnehmen und direkt in das wässrige Bad zu überführen, um die Haftvermittlerschicht und die korrosionsbeständige Schicht abzuscheiden; (4) der Prozess besteht ferner im Wesentlichen aus dem Entfetten und Spülen der Oberflächen der BIW-Struktur vor der Voraktivierung; (5) der Prozess besteht im Wesentlichen aus dem Entnehmen der BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad, dem Spülen der BIW-Struktur und dem Aushärten der Polymere, welche die korrosionsbeständige Struktur bilden, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf die BIW-Struktur aufgebracht wurde. Insbesondere sind vor der Voraktivierung der BIW-Struktur keine Vorreinigungsschritte erforderlich, wobei die Schritte zum Bilden der Haftvermittlerschicht und der korrosionsbeständigen Schicht in einem wässrigen Bad gebildet werden.
In einem weiteren exemplarischen Verfahren umfasst der Prozess das Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Schicht. Die Oberflächen der BIW-Struktur werden durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad voraktiviert. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche, umfassend ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Das Voraktivierungsbad bildet voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur. Nach der Voraktivierung wird eine mehrschichtige Elektrotauchlackierung auf Cerbasis über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur gebildet, indem die voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad getaucht werden, das eine Quelle für Cer-Kationen und einen Polymervorläufer umfasst, indem ein Potential auf das wässrige Bad angelegt wird, um die Cer-Kationen in einer ersten Schicht und das Polymer in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht abzuscheiden. In weiteren Aspekten ist die erste Schicht eine Haftvermittlerschicht, die eine Cer-Beschichtung umfasst und die zweite Schicht ist eine korrosionsbeständige Schicht, die ein Polymer umfasst. In weiteren Aspekten wird das Potential auf das wässrige Bad in einem Spannungsbereich von 0 V bis ca. -250 V angelegt. In noch weiteren Aspekten wird, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur gebildet wurde, wobei die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und die Polymerbeschichtung, welche die korrosionsbeständige Schicht bildet, ausgehärtet wird. In weiteren Aspekten werden vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült.
In einem weiteren Beispiel kann ein Prozess im Wesentlichen aus dem Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Schicht bestehen. Die Oberflächen der BIW-Struktur werden durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad voraktiviert. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche, umfassend ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Das Voraktivierungsbad bildet voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur. Nach der Voraktivierung wird eine mehrschichtige Elektrotauchlackierung auf Cerbasis über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur gebildet, indem die voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad getaucht werden, das eine Quelle für Cer-Kationen und einen Polymervorläufer umfasst, indem ein Potential auf das wässrige Bad angelegt wird, um die Cer-Kationen in einer ersten Schicht und das Polymer in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht abzuscheiden. In bestimmten anderen Variationen kann der Prozess wie folgt weiter eingeschränkt werden: (1) wobei die erste Schicht eine Haftvermittlerschicht umfasst, die eine Cer-Beschichtung umfasst, und die zweite Schicht eine korrosionsbeständige Schicht umfasst, die das Polymer umfasst; (2) wobei die erste Schicht eine Haftvermittlerschicht umfasst, die eine Cer-Beschichtung umfasst, und die zweite Schicht eine korrosionsbeständige Schicht umfasst, die das Polymer umfasst, wobei das Verfahren ferner im Wesentlichen darin besteht, das Potential in einem Spannungsbereich von etwa 0 V bis etwa -250 V auf das wässrige Bad anzuwenden; (3) ferner im Wesentlichen bestehend aus dem Entfernen der BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad, dem Spülen und dem Aushärten der die korrosionsbeständige Schicht bildenden Polymerbeschichtung, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur gebildet wurde; und (4) ferner im Wesentlichen bestehend aus dem Entfetten und Spülen der Oberflächen der BIW-Struktur vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur. Insbesondere sind vor der Voraktivierung der BIW-Struktur keine Vorreinigungsschritte erforderlich, wobei die Schritte zum Bilden der Haftvermittlerschicht und der korrosionsbeständigen Schicht in einem wässrigen Bad gebildet werden.
In einem weiteren exemplarischen Verfahren umfasst ein Prozess zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Struktur zur Verwendung in einem kontinuierlichen Prozess das Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur durch Transportieren und Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche, umfassend ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Das Voraktivierungsbad bildet voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur. Eine Haftvermittlerschicht, die Cer umfasst, wird über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur gebildet und eine korrosionsbeständige Schicht, die ein Polymer umfasst, wird über der Haftvermittlerschicht durch Transportieren und Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad gebildet, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst. In weiteren Aspekten wird die Haftvermittlerschicht gebildet, indem das wässrige Bad einem Potential ausgesetzt wird, und die korrosionsbeständige Schicht anschließend durch Aussetzen gegenüber dem Potential im wässrigen Bad gebildet wird. In noch weiteren Aspekten wird das Potential in einem Spannungsbereich von 0 V bis ca. -250 V an das wässrige Bad angelegt. In noch weiteren Aspekten, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur gebildet wurde, wird die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und die korrosionsbeständige Schicht aus dem Polymer ausgehärtet. In noch weiteren Aspekten werden vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült.
In einem weiteren exemplarischen Verfahren besteht ein Prozess zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über den Oberflächen einer BIW-Struktur zur Verwendung in einem kontinuierlichen Prozess im Wesentlichen aus dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur durch Transportieren und Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad. Die Oberflächen der BIW-Struktur umfassen mindestens eine Oberfläche aus einer Aluminiumlegierung und eine metallische Oberfläche, umfassend ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind. Das Voraktivierungsbad bildet voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur. Eine Haftvermittlerschicht, die Cer umfasst, wird über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur gebildet und eine korrosionsbeständige Schicht, die ein Polymer umfasst, wird über der Haftvermittlerschicht durch Transportieren und Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad gebildet, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst. In bestimmten anderen Variationen kann der Prozess wie folgt weiter eingeschränkt werden: (1) ferner im Wesentlichen bestehend aus dem Bilden der Haftvermittlerschicht, indem das wässrige Bad einem Potential ausgesetzt wird, und dem Bilden der korrosionsbeständigen Schicht durch Aussetzen des Potentials, während es sich im wässrigen Bad befindet; (2) ferner im Wesentlichen bestehend aus dem Bilden der Haftvermittlerschicht, worin das Potential auf das wässrige Bad in einem Spannungsbereich von größer als oder gleich etwa 0 V bis etwa - 250 V angelegt wird; (3) ferner im Wesentlichen bestehend aus dem Entfernen der BIW-Struktur aus einem wässrigen Bad nach dem Bilden der korrosionsbeständigen Schicht auf der BIW-Struktur, dem Spülen der BIW-Struktur und dem Aushärten der korrosionsbeständigen Schicht, die das Polymer umfasst; und (4) ferner im Wesentlichen bestehend aus dem Entfetten und Spülen der Oberflächen der BIW-Struktur vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur. Insbesondere sind vor der Voraktivierung der BIW-Struktur keine Vorreinigungsschritte erforderlich, wobei die Schritte zum Bilden der Haftvermittlerschicht und der korrosionsbeständigen Schicht in einem wässrigen Bad gebildet werden.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Solche Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.

Claims

Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über Oberflächen einer Rohkarosseriestruktur („BIW“), wobei das Verfahren umfasst: Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur, worin die Oberflächen der BIW-Struktur mindestens eine Aluminiumlegierungsoberfläche und eine metallische Oberfläche umfassen, die ein Metall umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad, um voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur zu bilden; Bilden einer Haftvermittlerschicht, die Cer umfasst, über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst, wobei ein Potenzial auf das wässrige Bad aufgebracht wird und die Cer-Kationen die voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur beschichten, um die Haftvermittlerschicht, die Cer umfasst, über den Oberflächen der BIW-Struktur zu bilden; und Bilden einer korrosionsbeständigen Schicht, umfassend ein Polymer, das aus dem Polymervorläufer über der Haftvermittlerschicht, die Cer umfasst, gebildet ist, während das Potential auf das wässrige Bad aufgebracht wird, sodass sich das Polymer über der Haftvermittlerschicht auf den Oberflächen der BIW-Struktur ablagert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Oberflächen der BIW-Struktur im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Potential an das wässrige Bad innerhalb eines Spannungsbereichs von 0 V bis etwa -250 V angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin nach dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die BIW-Struktur aus dem Voraktivierungsbad entfernt und direkt in das wässrige Bad überführt wird, um die Haftvermittlerschicht und die korrosionsbeständige Schicht abzuscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin vor dem Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur die Oberflächen der BIW-Struktur entfettet und gespült werden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin, nachdem die korrosionsbeständige Schicht auf der BIW-Struktur abgeschieden wurde, die BIW-Struktur aus dem wässrigen Bad entfernt, gespült und das die korrosionsbeständige Schicht bildende Polymer ausgehärtet wird.
Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über Oberflächen einer BIW-Struktur, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur, worin die Oberflächen der BIW-Struktur mindestens eine Aluminiumlegierungsoberfläche und eine metallische Oberfläche umfassen, die ein Metall umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben, durch Eintauchen der BIW-Struktur in ein Voraktivierungsbad zum Bilden von voraktivierten Oberflächen auf der BIW-Struktur, worin die Oberflächen der BIW-Struktur im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind; und Bilden einer mehrschichtigen Elektrotauchlackierung auf Cerbasis über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur durch Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst, und das Anlegen eines Potentials an das wässrige Bad, um die Cer-Kationen in einer ersten Schicht und ein Polymer in einer zweiten Schicht über der ersten Schicht abzuscheiden.
Verfahren nach Anspruch 7, worin die erste Schicht eine Haftvermittlerschicht ist, die eine Cer-Beschichtung umfasst, und die zweite Schicht eine korrosionsbeständige Schicht ist, die das Polymer umfasst.
Verfahren zum Bilden einer Haftvermittlerschicht und einer korrosionsbeständigen Schicht über Oberflächen einer BIW-Struktur zur Verwendung im kontinuierlichen Prozess, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Voraktivieren der Oberflächen der BIW-Struktur, worin die Oberflächen der BIW-Struktur mindestens eine Aluminiumlegierungsoberfläche und eine metallische Oberfläche umfassen, die Eisen (Fe), Zink (Zn), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Legierungen und Kombinationen derselben umfasst, und wobei die Oberflächen im Wesentlichen frei von Magnesiumlegierungen sind, indem die BIW-Struktur transportiert und in ein Voraktivierungsbad getaucht wird, um voraktivierte Oberflächen auf der BIW-Struktur zu bilden; und Bilden einer Haftvermittlerschicht, die Cer umfasst, über den voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur und Bilden einer korrosionsbeständigen Schicht über der Haftvermittlerschicht durch Transportieren und Eintauchen der voraktivierten Oberflächen der BIW-Struktur in ein wässriges Bad, das eine Cer-Kationenquelle und einen Polymervorläufer umfasst, worin die Haftvermittlerschicht Cer umfasst und die korrosionsbeständige Schicht ein Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Haftvermittlerschicht gebildet wird, indem das wässrige Bad einem zunehmenden Potentialgradienten ausgesetzt wird und die korrosionsbeständige Schicht durch das Aussetzen des wässrigen Bades einem zunehmenden Potentialgradienten gebildet wird.