高泳透力薄膜電泳漆的應(yīng)用研究

陳衛(wèi)東，余皓*，李文鵬，費林泉

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

隨著國家強制“三包”(包修、包換、包退)要求的實施，國內(nèi)對汽車防腐的要求越來越高。作為整車防腐的第一道屏障，電泳漆膜的質(zhì)量引起了各主機廠及涂料供應(yīng)商的關(guān)注。近兩年，他們加大了對高泳透力薄膜電泳漆的應(yīng)用力度。高泳透力薄膜電泳漆在降低外板多余膜厚的同時，提高了內(nèi)板及盒裝結(jié)構(gòu)的膜厚，從而提高了整車的耐腐蝕性能。為了將高泳透力薄膜電泳漆應(yīng)用到汽車車身的涂裝中，筆者通過試驗?zāi)M生產(chǎn)實際，以不同混槽比例的高泳透力薄膜電泳漆替代普通電泳漆，研究其使用的可行性。

1 高泳透力薄膜電泳漆的技術(shù)優(yōu)勢

高泳透力薄膜電泳漆的設(shè)計理念是在保持其防腐性能的同時，降低外表膜厚，提高內(nèi)板膜厚(內(nèi)外板膜厚之比即為泳透力)，從而使主機廠降低材料消耗。

(1)在泳透力方面：泳透力的檢測多采用四枚盒法，即使用4 塊試板，以字母A～H 依次在其正反兩邊編號。將4 塊試板平行固定好，間距為15 mm，整體進行電泳，電泳結(jié)束后測試各面漆膜厚度，G 面膜厚與A 面膜厚的比值即為泳透力。高泳透力薄膜電泳漆和傳統(tǒng)電泳漆A～H 面漆膜厚度測試結(jié)果見表1。

表1 高泳透力薄膜電泳漆與傳統(tǒng)電泳漆的泳透力對比Table 1 Comparison between throwing powers of a thin-film electrophoretic paint with high throwing power and a traditional electrophoretic paint

由表1 可以看出，高泳透力薄膜電泳漆的泳透力遠遠大于傳統(tǒng)電泳漆的泳透力。

(2)在材料消耗方面：該高泳透力薄膜電泳漆已成功應(yīng)用在豐田、大眾等多家主機廠。其在不降低防腐性能的前提下，大幅度降低了外板膜厚。根據(jù)對材料消耗的統(tǒng)計，單臺耗量減少約20%。

2 試驗評估

使用新的電泳漆需要與原槽液進行拼混。為了避免使用風險，需要在實驗室對其可行性進行評估，以驗證不同混槽比例(以高泳透力薄膜電泳漆占普通電泳漆的質(zhì)量分數(shù)表示，下同)時涂膜的性能。不同混槽比例的槽液參數(shù)、施工參數(shù)和漆膜性能測試結(jié)果見表2(各項性能檢測依據(jù)國標或行業(yè)標準)。

由表2 可知，用高泳透力薄膜電泳漆拼混普通電泳漆，當混槽比例從10%增加到95%時，所得漆膜的理化性能全部合格，而且隨著混槽比例的增加，泳透力升高，膜厚降低，材料消耗量低的優(yōu)勢完全表現(xiàn)出來。

經(jīng)過試驗室評估，確定新電泳漆性能合格，可以進行線體拼混。

3 線體混槽結(jié)果評估

試驗室評估合格后，需對現(xiàn)場槽液參數(shù)進行監(jiān)控，以降低風險。將混槽到95%的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)進行對比，以分析新電泳漆的性能。

3.1 混槽前后的IPM 監(jiān)測

為了了解混槽前后車身不同部位的電場分布和陽極狀態(tài)，通過IPM 儀(電壓探測儀)測試混槽前后車身不同部位的實際電壓，為分析泳透力的變化提供參考?；觳矍昂突觳?5%后的車身電壓數(shù)據(jù)見表3?？梢钥闯觯獍宀课卉嚨紫卤砻?、左前門、右前門的實際最大電壓分別從混槽前的150.3、184.5 和178.2 V 提升到混槽95%后的218.1、238.6 和238.3 V，提升幅度分別為67.8、54.1 和60.1V；內(nèi)板部位分車頂中心和車內(nèi)地板這兩部分的最大電壓也從混槽前的162.0 V 和90.1 V 提升到混槽后的230.6 V 和180.5 V，提升幅度分別為67.4 V 和90.4 V。表3 表明，混槽后無論外板還是內(nèi)板，其實際電壓均有明顯提升。

根據(jù)經(jīng)驗，可以通過內(nèi)、外板電壓的比值來估算泳透力。如混槽前，車內(nèi)地板電壓90.1 V，兩側(cè)外表面的電壓約181.4 V，則泳透力=90.1 V ÷ 181.4 V ×100%=49.66%。混槽后，車內(nèi)地板電壓為180.5 V，兩側(cè)外表面電壓約238.45 V，則泳透力=180.5 V ÷238.45 V × 100%=75.6%。由此可見，混槽后泳透力有明顯提升。

表2 不同混槽比例的槽液參數(shù)和施工參數(shù)以及漆膜性能檢測結(jié)果Table 2 Parameters of baths with different mixing ratios and process parameters as well as test results of coating properties

表3 混槽前后車身不同部位的電壓Table 3 Voltages of different positions in car body before and after mixing two electrophoretic paints

3.2 混槽后耐鹽霧試驗結(jié)果

分別在不同的混槽比例隨線掛板進行耐鹽霧試驗，結(jié)果見表4。

表4 不同混槽比例下所得漆膜的耐鹽霧試驗結(jié)果Table 4 Salt spray test results of the coatings obtained at different mixing ratios of two electrophoretic paints

由于高泳透力薄膜電泳漆的特性，其外板膜厚比傳統(tǒng)電泳漆低，因此其耐腐蝕性能尤其關(guān)鍵。由表4可知，隨著混槽比例達到95%，試板膜厚確實逐漸降低，但是1 000 h 耐鹽霧性能合格，整車耐腐蝕性并未降低。

3.3 混槽前及混槽95%后拆車膜厚對比

對混槽前和混槽95%后的內(nèi)、外板膜厚進行測試，結(jié)果見表5。從表5 可知，在混槽結(jié)束后，外板膜厚(包括機蓋外板、側(cè)圍外板、大頂)明顯降低，內(nèi)板膜厚(包括車門內(nèi)板、下邊梁)比混槽前略有上升，這與IPM 檢測的電壓數(shù)據(jù)分析結(jié)果吻合。

表5 混槽前后內(nèi)、外板膜厚對比Table 5 Comparison between thicknesses of inner and outer plates before and after mixing two electrophoretic paints

生產(chǎn)中，通常以內(nèi)、外板膜厚的比值來估算泳透力。以表5 中機蓋外板的數(shù)據(jù)為例，混槽前的泳透力為10.23 μm ÷ 20.18 μm × 100%=50.1%，混槽95%后的泳透力為14.06 μm ÷ 17.86 μm × 100%=78.7%，與表3 所反映的結(jié)果一致。

以上試驗證明，整個混槽過程達到預期效果。

4 結(jié)語

實驗室混槽試驗和線體混槽評估證明了使用高泳透力電泳漆的可行性。在材料部門、工藝部門、涂裝車間、涂料供應(yīng)商的共同努力下，編制了詳細的混槽方案，在對風險進行了充分的評估后，進行了正式混槽。實踐表明，高泳透力薄膜電泳漆確實能夠在保證漆膜防腐性能的同時，降低外板膜厚，提高內(nèi)腔膜厚，達到使主機廠降低材料消耗的目的。