高泳透力電泳漆現(xiàn)場(chǎng)工藝的開發(fā)與應(yīng)用

張思明，劉驍，黃建，胡嘯，包宇航

（中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南卡車股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

陰極電泳涂料由于自身的優(yōu)越性，對(duì)幾何形狀復(fù)雜的工件各個(gè)部位都能涂裝均勻，而且內(nèi)腔部位也有較高的涂覆能力，因此在汽車行業(yè)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)汽車車身有了更高的防腐要求，特別是對(duì)內(nèi)腔凹陷處、縫隙處和被遮蔽處的膜厚均勻程度要求更高。對(duì)于駕駛室，要在提高內(nèi)表面膜厚的情況下，適當(dāng)降低外表面膜厚，從而節(jié)約涂料，降低生產(chǎn)成本。本文介紹了在滿足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備條件下從普通電泳漆切換至一款高泳透力電泳漆的過(guò)程，除實(shí)現(xiàn)了順利切換以外，還在切換完成后達(dá)到駕駛室內(nèi)腔及外表面的膜厚與防腐蝕要求。

1 實(shí)驗(yàn)室模擬階段

1.1 外觀對(duì)比

用現(xiàn)有電泳漆和新型高泳透力電泳漆在與現(xiàn)場(chǎng)駕駛室同樣材質(zhì)的樣板上進(jìn)行電泳，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 2種電泳涂料的粗糙度Table 1 Roughness of two electrophoretic coatings

以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，高泳透力電泳涂料在漆膜粗糙度方面明顯比現(xiàn)用電泳涂料有優(yōu)勢(shì)，特別是大大降低了平面的粗糙度。

1.2 泳透力對(duì)比

采用福特盒法來(lái)測(cè)試現(xiàn)用電泳涂料與高泳透力電泳涂料的泳透力，數(shù)據(jù)見表2。

表2 2種電泳涂料的泳透力數(shù)據(jù)Table 2 Throwing power of two electrophoretic coatings

以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，高泳透力電泳涂料能顯著提高內(nèi)腔的膜厚。泳透力的提高使得涂料可以在較低的電壓下達(dá)到相應(yīng)的內(nèi)腔膜厚要求，駕駛室內(nèi)外膜厚將變得更加均一，提高整個(gè)工件的防腐性能。另一方面，施工電壓一旦降低，就可以降低電泳槽內(nèi)的電流，從而避免槽液升溫對(duì)板面產(chǎn)生不良影響。

1.3 機(jī)械性能對(duì)比

分別測(cè)試2種電泳涂膜的機(jī)械性能，數(shù)據(jù)見表3?？梢钥闯觯诟赡C(jī)械性能方面，2種電泳涂料沒有太大差別，都能夠滿足汽車廠的需求。

表3 機(jī)械性能數(shù)據(jù)Table 3 Data of mechanical properties

1.4 抗油污性能對(duì)比

采用現(xiàn)場(chǎng)所使用的3種拉延油對(duì)2種電泳涂料的抗油污性能進(jìn)行測(cè)試，將各型號(hào)拉延油均勻涂抹在2組試板表面，然后用2種電泳漆對(duì)試板進(jìn)行電泳，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4?？梢钥闯?，高泳透力電泳涂料的抗油污性能明顯優(yōu)于現(xiàn)用電泳涂料。

表4 抗油污試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Oil stain resistance test results

1.5 耐腐蝕性能對(duì)比

在實(shí)驗(yàn)室模擬各個(gè)混槽節(jié)點(diǎn)，用與駕駛室相同的基材樣板進(jìn)行電泳，其耐鹽霧性能的測(cè)試結(jié)果見表5?？梢钥闯?，各個(gè)混槽節(jié)點(diǎn)的耐蝕性都保持得較好，可以保證在混槽階段駕駛室的防腐能力不下降?；觳廴客瓿珊?，高泳透力電泳涂料的耐腐蝕性優(yōu)于現(xiàn)用電泳涂料。

表5 鹽霧檢測(cè)數(shù)據(jù)Table 5 Salt spray test data

1.6 模擬混槽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

為了保證現(xiàn)場(chǎng)混槽的順利進(jìn)行且混槽過(guò)程中外觀質(zhì)量不降低，在不同泳涂條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬混槽實(shí)驗(yàn)，測(cè)量特定混槽節(jié)點(diǎn)的膜厚和外觀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)見表6?？梢钥闯?，在實(shí)驗(yàn)室模擬混槽過(guò)程中，粗糙度從0.229 μm下降至0.219 μm，外觀質(zhì)量得到明顯的改善，而且整個(gè)混槽過(guò)程平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)縮孔、針孔等涂膜弊病。

表6 實(shí)驗(yàn)室混槽節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)Table 6 Data at different mixing proportions at laboratory

通過(guò)上述大量實(shí)驗(yàn)可以看出，現(xiàn)用電泳涂料完全可以平穩(wěn)地過(guò)渡到高泳透力電泳涂料，實(shí)現(xiàn)電泳漆施工性能和效果的全面提升。

2 現(xiàn)場(chǎng)工藝開發(fā)及應(yīng)用過(guò)程

2.1 切換前的準(zhǔn)備工作

2.1.1 設(shè)備方面

(1) 檢測(cè)電泳系統(tǒng)中槽液的細(xì)菌情況，要求槽液無(wú)菌。

(2) 清洗電泳后的水洗槽，并疏通堵塞的噴嘴，保證清洗效果。

(3) 對(duì)電泳前純水槽進(jìn)行一次徹底的清洗及殺菌。

(4) 清理和排查陽(yáng)極系統(tǒng)，確保循環(huán)流暢，無(wú)滲漏，并進(jìn)行殺菌處理。

2.1.2 原槽液參數(shù)和車身質(zhì)量確認(rèn)

(1) 確認(rèn)槽液參數(shù)(包括固體分、pH、電導(dǎo)率、顏基比、溶劑含量等)。

(2) 檢查并記錄車身外觀、膜厚。

(3) 掛板留樣。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置

經(jīng)過(guò)前期在實(shí)驗(yàn)室對(duì)參數(shù)與膜厚關(guān)系的探索以及后期現(xiàn)場(chǎng)駕駛室膜厚數(shù)據(jù)與槽液參數(shù)的相關(guān)性分析，根據(jù)混槽各個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同情況將槽液參數(shù)設(shè)置在表7的最佳范圍。

表7 各節(jié)點(diǎn)工藝參數(shù)Table 7 Process parameters at each mixing proportions

2.3 檢測(cè)

2.3.1 駕駛室外觀質(zhì)量

從表8可以看出，隨著混槽的進(jìn)行，電泳涂料的泳透力逐漸增強(qiáng)，內(nèi)腔膜厚增加的同時(shí)，外表面膜厚也有適當(dāng)?shù)慕档停沟脙?nèi)外表面膜厚更加均勻，有效提高了內(nèi)腔的防腐能力，也降低了涂料的損耗，駕駛室表面粗糙度也有了明顯的下降，大大提高了駕駛室的外觀質(zhì)量。

表8 駕駛室外觀質(zhì)量數(shù)據(jù)Table 8 Cab appearance quality data

2.3.2 機(jī)械性能檢測(cè)

從表9可以看出，混槽過(guò)程中，駕駛室漆膜機(jī)械性能良好，混槽過(guò)程質(zhì)量穩(wěn)定。

表9 駕駛室漆膜性能數(shù)據(jù)Table 9 Properties of coating on cab

2.3.3 鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

在整個(gè)混槽過(guò)程中，耐腐蝕性能是最受關(guān)注的性能參數(shù)，尤其是駕駛室內(nèi)腔的防腐蝕能力。根據(jù)駕駛室的幾何構(gòu)造特點(diǎn)，選取了具有代表性的位置掛板電泳，對(duì)電泳后的板材進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，結(jié)果見圖1?？梢钥闯鲭S著混槽的進(jìn)行，內(nèi)外表面的防腐能力都逐漸提高，尤其是內(nèi)表面的防腐能力迅速提升，完全切換為高泳透力電泳漆后內(nèi)外表面的防腐性能幾乎無(wú)差異。

圖1 車身不同位置的鹽霧試驗(yàn)數(shù)據(jù)Figure 1 Salt spray test results of coatings on different positions of car body

3 試生產(chǎn)階段

試生產(chǎn)過(guò)程是對(duì)前期過(guò)程進(jìn)行總體評(píng)價(jià)驗(yàn)證，并為批量生產(chǎn)作準(zhǔn)備。此階段需對(duì)整體質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行總結(jié)分析，尋找各質(zhì)量控制平衡點(diǎn)，確定生產(chǎn)過(guò)程控制的方法及方式。在實(shí)際當(dāng)中，將完全切換后的3個(gè)月定為試生產(chǎn)階段。

3.1 關(guān)注生產(chǎn)過(guò)程的可靠性

通過(guò)連續(xù)生產(chǎn)的方式，確定生產(chǎn)過(guò)程的可靠性。如連續(xù)生產(chǎn)時(shí)槽液參數(shù)、陽(yáng)極系統(tǒng)的確認(rèn)。需將槽液的pH、固體分、MEQ值、電導(dǎo)率、顏基比等參數(shù)控制在最佳范圍內(nèi)，對(duì)最佳電泳電壓和溫度進(jìn)行設(shè)定并確定超出極限時(shí)報(bào)警。連續(xù)電泳生產(chǎn)的過(guò)程中若各設(shè)置參數(shù)均滿足生產(chǎn)要求，則驗(yàn)證合格。

3.2 關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性

此階段需對(duì)批量生產(chǎn)的產(chǎn)品的電泳質(zhì)量進(jìn)行全方位的檢測(cè)與總結(jié)。將先前期望標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)同一質(zhì)量參數(shù)折線圖或者方差進(jìn)行穩(wěn)定性判定。各部位質(zhì)量狀態(tài)的穩(wěn)定性在一定程度上反映出此高泳透力電泳涂料在外觀和防腐性能上均具有優(yōu)越性，適合批量生產(chǎn)。

3.3 關(guān)注單車材料消耗指標(biāo)

需對(duì)批量生產(chǎn)過(guò)程中使用的油漆輔料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，一般以單車耗量進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)切換前一年內(nèi)使用原電泳漆的單車耗量以及完全切換并穩(wěn)定運(yùn)行后3個(gè)月的單車耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體見表10。相較于常規(guī)電泳涂料，高泳透力電泳涂料在提高了駕駛室內(nèi)外表面防腐性能的同時(shí)，能夠使電泳涂料的消耗量降低，從而節(jié)約涂裝成本。

表10 電泳涂料單車耗量數(shù)據(jù)Table 10 Consumption per vehicle for electrophoretic paint

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)高泳透力電泳漆現(xiàn)場(chǎng)切換及試運(yùn)行過(guò)程的施工工藝開發(fā)過(guò)程進(jìn)行解析，通過(guò)對(duì)其過(guò)程開發(fā)的詳盡分析和全面試驗(yàn)，保證了切換過(guò)程中駕駛室質(zhì)量的穩(wěn)定性。此開發(fā)過(guò)程也進(jìn)一步證實(shí)了高泳透力電泳漆可以在較低的成本下達(dá)到較高的防腐要求，適應(yīng)當(dāng)前的高環(huán)保要求。