厚膜陰極電泳涂料在轎車零部件上的涂裝
摘 要 介紹了轎車零部件對電泳涂裝的要求及HED-I型陰極電泳涂料的主要性能指標，討論了前處理、涂裝線、電泳工藝參數控制及后處理對涂裝質量的影響，并對目前轎車零部件涂裝中存在的問題進行了初步探討。關鍵詞 陰極電泳涂料 轎車 涂裝
1 前 言
以環(huán)氧樹脂為主體的陰極電泳涂料以其良好的防腐蝕性能、高泳透率被廣泛用于轎車車身及其他零部件的涂裝，涂膜的厚度也有早期的薄膜型向厚膜型轉化，外觀也更具有裝飾性。80年代中后期，厚膜型陰極電泳涂料能實現一次泳涂膜厚在30 μm以上，且外觀良好，涂膜均勻，更具有極佳的耐腐蝕性，在一些場合下還可以省略中涂，從而簡化涂裝工藝，降低成本?！鞍宋濉逼陂g，我院成功地開發(fā)了HED-I型厚膜陰極電泳涂料，并用于桑塔納轎車零部件的涂裝。由于桑塔納轎車零部件對涂裝有著極高的要求，對涂膜除了要求外觀好、裝飾性佳、機械性能好外，在耐腐蝕性方面要求更高，涂層在一定條件下對鹽霧和濕熱要有綜合抵抗能力。HED-I型厚膜陰極電泳涂料自1996年應用以來，完全達到了桑塔納轎車零部件的涂裝要求。下面就HED-I厚膜陰極電泳涂料應用的一些
經驗體會作一介紹。
2 涂料特點及技術要求
2.1 特點及技術指標表1 涂料及漆膜性能指標

涂 料

項 目

指 標
原漆

固體分(%)

乳液 38±2 色漿 40±2(黑)

乳液外觀

乳白色 微黃

漆膜性能

厚度(μm) 30~ 40

硬度(H) 3
沖擊強度(N·cm) 500

柔韌性(mm)≤2

耐鹽霧性(h)≥1 000
60循環(huán)試驗(mm)≤2(單邊)

粗糙度Ra(μm)≤0.3
HED-I型厚膜陰極電泳涂料是以胺改性環(huán)氧樹脂、封閉型異氰酸酯固化劑為主要成膜基料，配以各種分散劑、流平劑、助溶劑等，由乳液和色漿組成。涂料指標及漆膜性能見表1。
2.2 槽液及施工參數
HED-I型厚膜陰極電泳涂料的槽液及施工參數見表2。

表2 槽液及施工參數

項 目

指 標

固體分(%)19±1
pH值(25 ℃) 6.0±0.3

電導率(μS/cm，25 ℃) 1 200±500

溶劑含量(%) 3~ 5

槽液溫度(℃) 28±2

施工電壓(V) 200~ 250

電泳時間(min) 2~ 3

烘干條件(℃，min) 180，30
2.3 涂裝要求桑塔納轎車零部件多為鋼鐵件，涂裝前須經除油、磷化處理。常用于陰極電泳涂料的磷化多半是鋅系磷化，磷化膜厚度為2~ 3 μm，且均勻、細密，P比高。經磷化處理的工件，涂膜防腐蝕性能將有極大的提高。電泳涂裝時須對電泳槽、儲備槽、循環(huán)系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、電極及極液循環(huán)系統(tǒng)、直流電源供電系統(tǒng)進行嚴格地監(jiān)控，以保證獲得滿意的涂裝效果。工件電泳涂裝后須立即沖洗。為了滿足不同種類及結構復雜工件的沖洗要求，涂裝后的沖洗區(qū)還可預留手工沖洗區(qū)。

涂膜的烘干是在烘道中進行的，180 ℃，30 min左右，為保證不同工件的充分干燥固化，在烘道內應根據工件的種類及大小厚薄來調節(jié)烘道內各區(qū)段的溫度。
3 注意事項
3.1 前處理
(1) 脫脂 轎車零部件表面涂有較重的油脂，均應通過預脫脂和脫脂除去，對于十分復雜的工件還須輔以人工方法除去，否則會造成嚴重的涂裝弊病。因此，須對影響除油效果的因素，如脫脂劑的濃度、溫度、脫脂時間、攪拌效果等進行嚴格的控制，以確保工件表面能充分除去油污。
(2) 磷化 HED-I型厚膜陰極電泳涂料涂裝前要求磷化膜均勻細密，表面無掛灰和顆粒，且有較高的P比，以確保最終的涂膜具有良好的防腐蝕性能和機械性能。磷化處理過程中磷化渣的監(jiān)控顯得較為重要，磷化液中的含渣量過高，很容易造成磷化膜粗糙，引起涂膜弊病和性能下降。因此，在生產過程中須對磷化進行嚴格的管理，并定期排渣。
(3) 水洗 磷化后的工件須充分清洗干凈，以免各種污染物如磷化液中的酸和金屬離子等進槽，污染電泳槽液，引起槽液的品質下降。采用3道水洗，即自來水溢流洗，自來水噴洗和去離子水洗，并嚴格控制進槽前工件的滴水電導率≤30 μS/cm，即可確保電泳槽液不被污染，避免因磷化后的沖洗不凈造成涂裝質量的下降。
3.2 涂裝工藝參數
(1) pH值 槽液的pH值決定著槽液的穩(wěn)定性、電泳性能及漆膜的性能，因而HED-I型厚膜陰極電泳涂料的槽液pH值要控制在6.0±0.3內。過高的pH值會導致漆液不穩(wěn)定使漆析出，造成超濾堵塞，甚至不能電泳。pH值過低，將使槽液的庫侖效應降低，電泳時電解加劇、膜厚變薄，漆膜性能降低，還會加劇管路和設備的腐蝕。因此，在涂裝過程中應經常檢測槽液pH值的變化，隨時進行調整。
(2) 電導率 槽液的電導率表征槽液的導電性能，HED-I型厚膜陰極電泳涂料電導率應控制在1200±500 μS/cm內。在生產過程中往往會出現因前處理等因素引起的槽液電導率偏高，進而引起電解反應加劇，破裂電壓降低，導致漆膜堆積等弊病出現。生產中應根據這一情況適當排放超濾液，保證電導率在工藝控制范圍內，確保涂裝質量。
(3) 固體分 將HED-I型厚膜陰極電泳涂料的槽液固體分控制在(19±1)%內。生產過程中，由于工件的泳出，固體分不斷降低，應根據測定結果定期補充，避免長時間低固體分下長期運行，以確保槽液的穩(wěn)定性、膜厚及膜外觀。
(4) 助溶劑 HED-I型厚膜陰極電泳涂料的助溶劑含量須控制在3%~ 5%內。生產中助溶劑的揮發(fā)會導致含量降低，引起膜厚下降及外觀質量變差，槽液的分散性變差等弊病。這些可通過補充專用補給溶劑加以調整。
(5) 電壓 HED-I型厚膜陰極電泳涂料的施工電壓可根據工件的大小和種類加以調節(jié)(見圖1)。提高電壓可增加涂膜厚度，且涂膜的致密性、耐蝕性也有所提高，但過高的電壓會引起漆膜針孔、桔皮等缺陷。過低的電壓會引起膜厚不足，漆液使用穩(wěn)定性變差，泳透率降低。HED-I型厚膜陰極電泳涂料在生產中應采用較高的電壓，以確保獲得穩(wěn)定的膜厚、較高的泳透率和良好的涂膜防腐蝕性能。
(6) 溫度 HED-I型厚膜陰極電泳涂料槽液的使用溫度為28±2 ℃。溫度對電泳的性能、槽液的穩(wěn)定性均有較大的影響。溫度與膜厚的關系見圖2，由此可知當槽液的溫度控制在規(guī)定的工藝范圍內時，能獲得穩(wěn)定膜厚和均勻光滑的涂層。
(7) 顏基比 HED-I型厚膜陰極電泳涂料的顏基比要控制在0.15左右。顏料與基料的沉積比不同，會導致顏基比的變化。太高的顏基比將使漆膜的光澤下降，漆膜疏松，性能下降，槽液的沉淀增多，從而使泵、管路的負荷加大。太低的顏基比會引起槽液的泳透率下降，膜厚下降。由于HED-I型厚膜陰極電泳涂料采用乳液與顏料漿分開包裝，生產中可根據顏基比的實測結果，添加單個組分進行調整。
(8) 其他因素 在電泳涂裝生產線上，除了對以上的常規(guī)因素經常監(jiān)控以外，還須對其他因素如陽極系統(tǒng)的運行狀況、極板的腐蝕情況、超濾液及超濾系統(tǒng)的運行情況、槽液中的雜離子含量等進行定期檢測，以消除不利因素，確保涂裝生產的正常進行。
3.3 后處理
(1) 后沖洗 HED-I型厚膜陰極電泳涂料后沖洗包括槽上的零沖洗、去離子水洗、手工沖洗(視具體情況而定)、去離子水洗等工序。槽上的零沖洗要求工件在出槽時立刻進行，以保證工件表面在潤濕狀態(tài)下及時得到沖洗，避免干結，而影響涂膜的外觀質量。零沖洗的時間不應過長，一般為10~ 30 s左右，過長會使漆膜溶解，影響涂裝效果。
(2) 瀝水 由于桑塔納轎車的零部件種類多、形狀復雜，沖洗干凈后的工件在進入烘道前應避免腔體部位積水，否則易產生漆膜水痕和固化不完全等缺陷，為避免這類問題產生，可通過變換鏈條的輸送角度或增加吹水，甚至采用人工控水等方法加以改進。
(3) 烘干 清洗完的工件進入烘道時應在烘道的前段增加預加熱處理，時間以10 min為宜，溫度100 ℃左右，以確保漆膜中的水和溶劑能充分溢出，避免因升溫過快，引起漆膜中的水和溶劑劇烈汽化，導致漆膜產生大量的氣孔。
4 存在問題及對策
4.1 問 題由于桑塔納轎車零部件的使用環(huán)境、結構及材料的不同，電泳涂裝的要求也各不相同，特別是在膜厚的要求上有較大的變化，這些變化因素造成了涂裝工藝的極不穩(wěn)定。長期在工藝范圍之外低壓操作，任意縮短工藝時間等都會使涂料的使用穩(wěn)定性受到較大的影響，往往引起膜厚不足、外觀變差等弊病。涂裝工藝的不穩(wěn)定，也給涂層的耐蝕性帶來了一定的影響，常會引起耐鹽霧性能下降，交變循環(huán)腐蝕試驗達不到要求，同時也給涂料生產廠家在槽液調整方面帶來困難。
4.2 對 策
(1) 進一步提高厚膜陰極電泳涂料的耐腐蝕性能，特別是銳邊及尖角的抗腐蝕能力。陰極電泳涂料在烘烤過程中，交聯固化常會使漆膜收縮，造成邊角部位的漆膜變薄而難以覆蓋，從而嚴重影響到邊角抗腐蝕能力。改善陰極電泳涂料的邊角抗腐蝕能力是國產陰極電泳涂料的主要任務之一。
(2) 進一步提高泳透率。泳透率是電泳涂料的重要指標之一，它反映了電泳涂料的綜合電沉積性能，提高泳透率將有助于提高轎車零部件的夾縫及孔洞的防腐蝕性能。