梯度膜厚底涂膠抗石擊性能的研究與應(yīng)用

李玉剛，邢汶平，吳吉霞 （安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601）

涂裝技術(shù)

梯度膜厚底涂膠抗石擊性能的研究與應(yīng)用

李玉剛，邢汶平，吳吉霞 （安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601）

介紹了梯度膜厚底涂膠抗石擊性能、耐磨性等的試驗(yàn)情況，為現(xiàn)場底涂膠膜厚設(shè)定提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

底涂膠；梯度膜厚；抗石擊性

0 引言

汽車在行駛過程中，底盤等部位容易受到碎石、泥砂等異物的撞擊而造成涂層剝落，影響涂層對車身的保護(hù)性能。由于底盤部位所處的環(huán)境較惡劣，容易受到水汽等侵蝕，底盤涂層一旦被擊穿剝落，銹蝕便會從疵點(diǎn)處產(chǎn)生，并由此向車身鋼板內(nèi)部蔓延，進(jìn)而導(dǎo)致車身底盤的銹蝕。為此，汽車生產(chǎn)商在制造過程中一般會在車底、輪罩、擋泥板等部位電泳漆表面噴涂一定厚度的抗石擊底涂膠，經(jīng)面漆烘烤固化后，達(dá)到產(chǎn)品的性能要求，提高車身底盤的耐磨性及抗石擊性能，降低汽車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動和噪聲，延長汽車的使用壽命。

本研究介紹一種PVC（聚氯乙烯）底涂膠在不同膜厚下的抗石擊性能及耐磨性等的試驗(yàn)情況，為現(xiàn)場底涂膠噴涂膜厚的設(shè)定提供一定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

1 試驗(yàn)部分

1.1 基材準(zhǔn)備

基材為車身外板使用的寶鋼DC04冷軋鋼板，裁剪成尺寸為300 mm×100 mm×0.8 mm的平板，在涂裝生產(chǎn)線白車身上件處掛板，隨線制備前處理電泳板。隨白車身經(jīng)過水洗→脫脂→表調(diào)→磷化→水洗→電泳→UF（超濾）→電泳烘干等前處理電泳工序，電泳烘干下線處取下試板，用膜厚儀檢測試板的電泳膜厚，測量距試板邊緣1 cm以外的20個點(diǎn)，要求電泳膜厚≥16 μm，電泳膜厚均勻度2 μm以內(nèi)。選取電泳膜厚達(dá)標(biāo)的試板放入干燥器中備用。

1.2 底涂膠準(zhǔn)備

本研究PVC底涂膠是由聚氯乙烯樹脂、增塑劑、填充劑、顏料、附著力促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑等混合而成的一種單組分黏稠膏狀涂料，固體分高達(dá)95%以上。它是一種加熱熔融塑化型涂料，需要在一定的烘烤溫度下，經(jīng)過一定時間的熔融塑化，聚氯乙烯樹脂在40～80℃下吸取增塑劑，產(chǎn)生膨潤，80℃以上時膨潤繼續(xù)，在140℃條件下烘烤保溫20 min后，膠膜充分塑化。熔融塑化后的膠膜具有柔韌性好，附著力強(qiáng)、耐磨性、耐低溫性、耐沖擊性、抗拉強(qiáng)度、耐腐蝕性、抗石擊性能好等特點(diǎn)。

1.3 試板制備

將干燥器中的電泳試板取出，在電泳試板中間位置用直尺量取100 mm×80 mm的長方形區(qū)域，用記號筆標(biāo)記，按照表1清單制備不同膜厚的底涂膠試板。

表1 梯度膜厚試板列表Table 1 The list of plates with gradient film thickness

在標(biāo)記好的電泳試板長方形區(qū)域內(nèi)，放置制備好的不同高度的模具（圖1），將足夠量的底涂膠擠在模具內(nèi)，用刮板刮平（圖2），不能有氣泡產(chǎn)生，如有氣泡產(chǎn)生，需重新刮涂，用濕膜儀測試膠膜的濕膜厚度，確保膠膜厚度在設(shè)定的膜厚范圍內(nèi)，按照底涂膠產(chǎn)品烘烤要求在烘箱中烘干。

圖1 不同高度的模具Figure 1 The mold with different height

圖2 刮涂底涂膠Figure 2 Coating underbody sealing

1.4 性能測試

1.4.1 耐磨性

關(guān)于底涂膠的耐磨性檢測，我國尚未頒布相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，本研究使用的是汽車行業(yè)內(nèi)常用的耐磨性檢測標(biāo)準(zhǔn)。自制高度為2 m的耐磨儀（圖3），儀器頂端為加料漏斗，加料漏斗通向垂直的金屬導(dǎo)管，儀器底部設(shè)置一個可調(diào)的與垂直位置成45°角的放置測試樣板的托座，使導(dǎo)管開口正對著磨耗區(qū)域的上方，磨料為M-4銅螺絲帽。實(shí)驗(yàn)過程為：將試板固定在托座上，把≥18 kg的M-4銅螺絲帽磨料灌注到漏斗中，使磨料通過導(dǎo)管撞擊試板，安裝在儀器底部的容器收集落下的磨料。重復(fù)檢測3塊試板，記錄試板上的膠膜有無被砸穿。

圖3 自制耐磨儀Figure 3 Self-made wear-resistant instrument

1.4.2 抗石擊性能

汽車涂料涂層抗石擊性檢測是使用石擊儀在一定的溫度下，以一定的空氣壓力，在規(guī)定的時間內(nèi)將定量的砂石（或其他介質(zhì)，如鐵砂等）以規(guī)定的角度，投射到涂層試板上，然后進(jìn)行一定時間的耐鹽霧試驗(yàn)，觀察涂層的破壞程度并加以評價。

目前，我國對于汽車涂料涂層抗石擊性能檢測尚未出臺專門的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范，國外針對汽車涂料涂層抗石擊性能試驗(yàn)，有兩大標(biāo)準(zhǔn)被廣泛采用，一個是由美國汽車工程協(xié)會（SAE）制定的SAE J 400《表面涂層抗碎石測試》，另一個是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的ISO 20567—1—2005《色漆和清漆 涂層的抗石片劃痕的測定 第1部分：多沖擊試驗(yàn)》。本研究使用的抗石擊性能檢測方法按借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，具體見表2。

表2 抗石擊試驗(yàn)Table 2 The test of stone-chip resistance

2 結(jié)果與討論

2.1 底涂膠膜厚

待制備的樣板烘干后，用磁性測厚儀測定膠膜的厚度。首先在基材電泳板上對膜厚儀進(jìn)行調(diào)零、校準(zhǔn)和測試，檢測膠膜上的20個點(diǎn)，選擇膜厚誤差在20 μm以內(nèi)的樣板，底涂膠膜厚滿足表1要求的梯度膜厚，說明在樣板刮涂過程中，濕膜厚度控制較好。

2.2 耐磨性

耐磨性測試結(jié)果顯示：6種梯度膜厚的底涂膠樣板在經(jīng)過18 kg磨料2 m高度的撞擊后，膠膜表面均未被砸穿，膠膜無開裂，耐磨性均合格。具體檢測結(jié)果見表3。

表3 梯度膜厚底涂膠耐磨性檢測結(jié)果Table 3 The wear resistance test results of underbody sealing with gradient film thickness

2.3 抗石擊性能

對6種不同膜厚底涂膠試板進(jìn)行常溫抗石擊性能檢測，在（23±2）℃下，1 kg粒徑為1～2 mm棱形石英砂，壓力為0.5 MPa的條件下沖擊10次，觀察膠膜表面，均無開裂。把進(jìn)行抗石擊試驗(yàn)后的樣板放入鹽霧箱，進(jìn)行120 h的中性鹽霧試驗(yàn)，模擬實(shí)際情況下，汽車表面涂層受到碎石打擊后，涂層的破壞程度及對底材的影響，反應(yīng)底涂膠的抗石擊性能。試驗(yàn)結(jié)果顯示，6種梯度膜厚的膠膜樣板均滿足常溫抗石擊性能要求。

由于在低溫條件下，涂層會變脆，柔韌性下降，使得涂層抗石擊性能下降，所以抗石擊試驗(yàn)在低溫條件下進(jìn)行比在常溫條件下進(jìn)行來得更苛刻。對6種不同膜厚底涂膠試板進(jìn)行低溫（-40±2）℃抗石擊性能檢測，試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可見：6種梯度膜厚的膠膜樣板均滿足低溫抗石擊性能要求。

表4 梯度膜厚底涂膠抗石擊性能檢測結(jié)果Table 4 The stone-chip resistance test results of underbody sealing with gradient film thickness

3 結(jié)語

汽車底涂膠耐磨性及抗石擊試驗(yàn)是模擬汽車在實(shí)際運(yùn)行過程中遇到的碎石打擊情況，反應(yīng)底涂膠膠膜機(jī)械性能的試驗(yàn)，通過試驗(yàn)表明：底涂膠膜厚>0.5 mm均能滿足其耐磨性、抗石擊性能要求。底涂膠膜太厚，對汽車輕量化不利。為避免現(xiàn)場噴涂的誤差，建議現(xiàn)場底涂膠噴涂膜厚控制在0.8～1.5 mm，均可滿足底涂膠的性能要求。

1 屠振文.汽車涂料涂層抗石擊性標(biāo)準(zhǔn)與影響因素［J］.上海涂料，2008，46（3）：41-53.

2 王納新，張馨月，杜屹峰.汽車車身涂層抗石擊性試驗(yàn)及評價方法［J］.汽車工藝與材料，2012（3）：1-5.

Research and Application of Stone-Chip Resistance of Underbody Sealing with Gradient Film Thickness

Li Yugang，Xing Wenping，Wu Jixia
（Technological Centre，Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei Anhui，230601，China）

The test results of stone-chip resistance and abrasion resistance of the underbody sealing with gradient film thickness were introuced，which provided the experimental data for the site setting of the film thickness of underbody sealing. Key Words：underbody sealing；gradient film thickness；stone-chip resistance

TQ 639

A

1009-1696（2017）02-0033-03

2017-01-17

李玉剛（1982—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事汽車涂裝標(biāo)準(zhǔn)化等方面的工作。