ED7000 高泳透力電泳漆的應用研究

曹曉根*，高靜，王立然

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

電泳是汽車涂裝的重要組成部分，主要是賦予車身良好的耐腐蝕能力。電泳工藝以其涂料利用率高、質(zhì)量均一、適合大批量生產(chǎn)等特點而受到青睞。然而電泳由于受到電場自身特點的影響，對白車身內(nèi)腔的防腐保護一直是其弱點。雖然白車身采用增加工藝孔、盡可能避免盒狀結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品設計技巧，但仍難以避免內(nèi)腔膜厚過低等問題。ED7000 是某國際汽車涂料供應商新研發(fā)的薄膜高泳透力防腐蝕電泳漆，定位于滿足白車身高泳透力需求，并可降低涂料消耗，降低能耗。目前，ED7000 高泳透力薄膜電泳漆在國內(nèi)的應用才剛剛開始，本文介紹其認證過程，為ED7000 電泳漆的推廣應用提供參考。

1 ED7000 高泳透力薄膜電泳漆的認證

ED7000 電泳漆屬于新一代電泳漆產(chǎn)品，由產(chǎn)品介紹可知其具有高泳透力、低膜厚、低能耗等優(yōu)點。由于電泳漆需與磷化、中涂、色漆和PVC 膠等多種材料配套，為了保證良好的匹配性能，需對產(chǎn)品進行試驗及試生產(chǎn)認證，以保證汽車產(chǎn)品的良好品質(zhì)。對供應商的新產(chǎn)品的認證主要通過以下3 個步驟：(1)產(chǎn)品實驗合格，各種參數(shù)及漆膜外觀和性能(含與磷化的配套性)在要求范圍內(nèi)；(2)與中涂、面漆、膠帶、PVC 和油液等配套性實驗合格；(3)線體驗證合格，達到產(chǎn)品要求并能發(fā)揮出產(chǎn)品自身的優(yōu)勢。

1.1 槽液參數(shù)和漆膜性能檢測結(jié)果

將ED7000 樣品乳液和色漿按8∶1 的質(zhì)量比在小型電泳槽內(nèi)混合，加入純水調(diào)整固體分至23%左右，在(32 ± 2)°C 下熟化48 h，然后放置在現(xiàn)場進行相應實驗?，F(xiàn)場確認槽液指標和漆膜性能的目的在于驗證不同的設備和環(huán)境是否會對材料產(chǎn)生不利影響，是否會導致質(zhì)量不合格，同時，驗證陰極電泳漆與磷化是否匹配。槽液參數(shù)與漆膜性能測試結(jié)果分別列于表1 和表2。

1.2 配套性實驗

產(chǎn)品實驗合格后，進行相應的配套性實驗。配套性試驗的目的是驗證電泳涂層和其他涂層、膠類等直接接觸是否會產(chǎn)生不期望的結(jié)果，如達不到材料本身的外觀或性能、附著力低、產(chǎn)生溶解等。為了保證產(chǎn)品的配套性能，同一種配套性材料至少選2 個生產(chǎn)廠家、3 個不同型號的產(chǎn)品進行相應的實驗，取其中最差的結(jié)果作為最終結(jié)果。在汽車生產(chǎn)過程中，電泳作為底漆，其后續(xù)工藝是噴涂PVC 防石擊涂料、涂PVC焊縫密封膠、噴涂PVC 裙邊膠、噴涂中涂漆(免中涂工藝則無此工序)、噴涂色漆和清漆等。涂裝完成后，在前風擋止口位置要涂聚氨酯玻璃膠，用于前風擋玻璃的粘接。為了保證粘接強度，部分主機廠采用電泳完成后遮蔽止口位置，使聚氨酯玻璃膠與電泳層直接接觸而不是與面漆(清漆)直接接觸的工藝。而玻璃水等汽車耗材在使用過程中可能會流向機艙并向地板引流，這些區(qū)域有時不噴涂中涂漆和色漆，從而導致其與電泳漆直接接觸。這些產(chǎn)品均需要進行相應的配套性實驗。實驗用的試板(150 mm × 70 mm × 0.8 mm 的冷軋板和鍍鋅板)均采用隨線(在其他生產(chǎn)線)進行磷化、電泳，保證電泳膜厚在15～20 μm 之間，烘烤條件同時符合產(chǎn)品固化條件及生產(chǎn)設備要求，即(160～185°C)/(15～30 min)，然后進行下一步實驗。

1.2.1 電泳漆與三涂三烘工藝和免中涂工藝的配套性試驗

三涂三烘工藝試樣制作方法如下：電泳漆固化后,在1～168 h 內(nèi)進行中涂、色漆和清漆，然后固化(清漆固化后自然冷卻)。免中涂工藝除無中涂外，其他制作方法相同。

電泳漆與三涂三烘工藝和免中涂工藝的配套性試驗結(jié)果見表3。表3 中，附著力、耐沖擊性和杯突試驗方法和要求與表2 一致。

1.2.2 電泳漆與PVC 的配套性試驗

(1)試樣制作：用模板在電泳試板表面形成50 mm × 10 mm × 3 mm 的方形膠條，PVC 的固化條件為130°C/30 min 或130°C/20 min(2 次)。

表1 ED7000 槽液主要參數(shù)測試結(jié)果Table 1 Test results of main parameters of ED7000 bath solution

表2 涂膜外觀和性能檢測結(jié)果Table 2 Test results of appearance and properties of the film

表3 采用不同涂裝工藝所得膜層的性能測試結(jié)果Table 3 Performance test results of the coatings obtained by different processes

(2)附著力試驗：試驗前，確認PVC 的強度不小于1.0 MPa；試驗中，垂直于試板表面拉開，要求附著力大于內(nèi)聚力。根據(jù)GB/T 9286–1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》標準，按其中的漆膜脫落面積對應的等級，根據(jù)PVC 在試板表面缺失的面積進行等級判定。實驗結(jié)果為脫落面積約1%(明顯小于5%)，判定為1 級。

1.2.3 電泳漆與聚氨酯玻璃膠的配套性試驗

(1)試樣制作：電泳漆固化后在24～168 h 內(nèi)進行手工涂膠，聚氨酯膠的直徑為3 mm，放置在濕度大于50%且溫度大于5°C 下72 h。

(2)附著力測試：實驗前，需確認聚氨酯膠的拉伸強度大于6 MPa。實驗方法和判定標準同配套性實驗中的PVC 附著力實驗。試驗結(jié)果為脫落面積為3%～4%，判定為1 級。

1.2.4 電泳漆與玻璃水的配套性試驗

電泳漆固化后24 h 內(nèi)，按照GB/T 9274–1988《色漆和清漆 耐液體介質(zhì)的測定》，用膠頭滴管在試板中央位置滴玻璃水3～5 滴，自然放置24 h 后用自來水沖洗試板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試板上無水滴痕跡。

以上實驗表明，ED7000 各項指標及實測數(shù)據(jù)與其他電泳漆沒有明顯區(qū)別，其不同之處主要在于：

(1)施工范圍更寬，槽液溫度在28～35°C 均可施工，從而減少了能耗。由于一般電泳槽液溫度要求為28～32°C，而槽液溫度一般靠槽液循環(huán)來保證，通常只采取降溫而無加熱措施，因此，可降低能耗。

(2)漆膜膜厚低，能夠降低材料消耗且提高內(nèi)腔的防腐蝕性能。以其他電泳漆要求的平均膜厚為10.5 μm(外板外表面膜厚21 μm，內(nèi)板14 μm，面積比為1∶6)相比，ED7000 的平均膜厚為9.2 μm(外板16 μm，內(nèi)板13 μm)，由此估算的材料消耗可降低約12%。

(3)顏基比低，所需顏填料較少，干膜密度較小(色漿的密度要大于乳液)。

1.3 生產(chǎn)線試生產(chǎn)狀況

ED7000 在投槽等方面與其他電泳漆并無不同之處，槽液很容易調(diào)整到產(chǎn)品要求的范圍內(nèi)。以投產(chǎn)的某SUV 生產(chǎn)線為例，其沖洗、投槽的周期為16 d，其中，槽液參數(shù)調(diào)整時間不超過48 h。為了保證白車身的防腐質(zhì)量，電泳時，采用從高到低的方式設定電壓。試生產(chǎn)初期，設定低壓段電壓為220 V，高壓I 段電壓為260 V，II 段電壓為280 V。樣車電泳、烘烤完畢后對膜厚進行測量，并對車輛進行拆解。實際外板立面膜厚平均為18 μm(含磷化但不含鍍鋅層，以下同)，最低值為17.5 μm。外板平面膜厚平均為16.5 μm，最低值為14.5 μm。內(nèi)腔膜厚平均為14.5 μm，最低值為13 μm。從數(shù)據(jù)來看，平面最低膜厚達不到要求。曾采用調(diào)整(提高)溶劑含量等措施，但膜厚提升不明顯。后來增加了頂部陽極，經(jīng)測量，實際最低電泳膜厚達到了15 μm，滿足了要求。

對實際的電泳外觀和性能進行了測量，除表面粗糙度略高外，其余均合格。經(jīng)過對槽液參數(shù)進行調(diào)整，車體外表面粗糙度(Ra)穩(wěn)定在0.35 μm 以下(鋼板的粗糙度在1.0 左右)。ED7000 對槽液溫度、電導率等指標要求寬泛，而且現(xiàn)場調(diào)試發(fā)現(xiàn)，槽液溫度、電泳電壓、溶劑含量等的變化對膜厚影響均較小。一般的電泳漆電壓提高10 V，膜厚會提高1 μm 以上；溫度上升1°C，膜厚提高約2 μm。而ED7000 電泳漆在相同的情況下，前者約提高0.5 μm，后者提高不超過1.5 μm，槽液參數(shù)比較容易管理。

2 結(jié)語

通過對ED7000 的引進及使用發(fā)現(xiàn)，ED7000 在薄膜(15 μm 以下，含磷化層)情況下即可對鋼鐵表面形成良好的防腐涂層，節(jié)約材料約12%；泳透力較高，在產(chǎn)品設計良好的情況下能夠保證內(nèi)腔膜厚在10 μm 以上；施工范圍較寬，槽液容易管理。但它也存在以下缺點：實際應用時電泳效率(庫侖效率)較低，電泳電壓較一般電泳漆增加20 V 左右；外觀質(zhì)量稍粗糙，一般Ra為0.30～0.35；上膜困難，尤其是頂蓋，一般需安裝頂部陽極，且不能達成良好狀態(tài)。

結(jié)合以上特點，筆者認為ED7000 適用于以下場合：

(1)生產(chǎn)線生產(chǎn)的所有車型較小(建議面積在100 m2以下)且產(chǎn)品設計較好；

(2)對外觀要求稍低的A 級車和B 級車；

(3)實施三涂層(電泳、中涂、面漆)或更多涂層的工藝。免中涂工藝將導致外觀質(zhì)量明顯下降，不建議使用該產(chǎn)品。

盡管ED7000 仍然存在一些不足，但由于其能提高車體內(nèi)腔的防腐性能且不會造成成本的增加，符合涂裝的發(fā)展方向，預測其將迅速得到推廣。