汽车涂料
研究厚膜阴极电泳涂料在轿车零部件的涂装应用
以环氧树脂为主体的阴极电泳涂料以其良好的防腐蚀性能、高泳透率被广泛用于轿车车身及其他零部件的涂装,涂膜的厚度也有早期的薄膜型向厚膜型转化,外观也更具有装饰性。80年代中后期,厚膜型阴极电泳涂料能实现一次泳涂膜厚在30μm以上,且外观良好,涂膜均匀,更具有极佳的耐腐蚀性,在一些场合下还可以省略中涂,从而简化涂装工艺,降低成本。“八五”期间,我院成功地开发了HED-I型厚膜阴极电泳涂料,并用于桑塔纳轿车零部件的涂装。
由于桑塔纳轿车零部件对涂装有着极高的要求,对涂膜除了要求外观好、装饰性佳、机械性能好外,在耐腐蚀性方面要求更高,涂层在一定条件下对盐雾和湿热要有综合抵抗能力。HED-I型厚膜阴极电泳涂料自1996年应用以来,完全达到了桑塔纳轿车零部件的涂装要求。下面就HED-I厚膜阴极电泳涂料应用的一些经验体会作一介绍。
2涂料特点及技术要求
2.1特点及技术指标
表1涂料及漆膜性能指标
HED-I型厚膜阴极电泳涂料是以胺改性环氧树脂、封闭型异氰酸酯固化剂为主要成膜基料,配以各种分散剂、流平剂、助溶剂等,由乳液和色浆组成。涂料指标及漆膜性能见表1。
2.2槽液及施工参数
HED-I型厚膜阴极电泳涂料的槽液及施工参数见表2。
表2槽液及施工参数

图1 电压-膜厚曲线

图2 温度-膜厚曲线
由于桑塔纳轿车零部件对涂装有着极高的要求,对涂膜除了要求外观好、装饰性佳、机械性能好外,在耐腐蚀性方面要求更高,涂层在一定条件下对盐雾和湿热要有综合抵抗能力。HED-I型厚膜阴极电泳涂料自1996年应用以来,完全达到了桑塔纳轿车零部件的涂装要求。下面就HED-I厚膜阴极电泳涂料应用的一些经验体会作一介绍。
2涂料特点及技术要求
2.1特点及技术指标
表1涂料及漆膜性能指标
涂 料 | 项 目 | 指 标 |
原 漆 |
固体分(%) | 乳液 38±2 色浆 40±2(黑) |
乳液外观 | 乳白色 微黄 | |
漆 膜 性 能 |
厚度(μm) | 30~40 |
硬度(H) | 3 | |
冲击强度(N.cm) | 500 | |
柔韧性(mm) | ≤2 | |
耐盐雾性(h) | ≥1 000 | |
60循环试验(mm) | ≤2(单边) | |
粗糙度Ra(μm) | ≤0.3 |
HED-I型厚膜阴极电泳涂料是以胺改性环氧树脂、封闭型异氰酸酯固化剂为主要成膜基料,配以各种分散剂、流平剂、助溶剂等,由乳液和色浆组成。涂料指标及漆膜性能见表1。
2.2槽液及施工参数
HED-I型厚膜阴极电泳涂料的槽液及施工参数见表2。
表2槽液及施工参数
项 目 | 指 标 |
固体分(%) | 19±1 |
pH值(25 ℃) | 6.0±0.3 |
电导率(μS/cm,25 ℃) | 1 200±500 |
溶剂含量(%) | 3~5 |
槽液温度(℃) | 28±2 |
施工电压(V) | 200~250 |
电泳时间(min) | 2~3 |
烘干条件(℃,min) | 180,30 |
2.3涂装要求
桑塔纳轿车零部件多为钢铁件,涂装前须经除油、磷化处理。常用于阴极电泳涂料的磷化多半是锌系磷化,磷化膜厚度为2~3μm,且均匀、细密,P比高。经磷化处理的工件,涂膜防腐蚀性能将有极大的提高。
电泳涂装时须对电泳槽、储备槽、循环系统、超滤系统、热交换系统、电极及极液循环系统、直流电源供电系统进行严格地监控,以保证获得满意的涂装效果。
工件电泳涂装后须立即冲洗。为了满足不同种类及结构复杂工件的冲洗要求,涂装后的冲洗区还可预留手工冲洗区。
涂膜的烘干是在烘道中进行的,180℃,30min左右,为保证不同工件的充分干燥固化,在烘道内应根据工件的种类及大小厚薄来调节烘道内各区段的温度。
3注意事项
3.1前处理
(1)脱脂轿车零部件表面涂有较重的油脂,均应通过预脱脂和脱脂除去,对于十分复杂的工件还须辅以人工方法除去,否则会造成严重的涂装弊病。因此,须对影响除油效果的因素,如脱脂剂的浓度、温度、脱脂时间、搅拌效果等进行严格的控制,以确保工件表面能充分除去油污。
(2)磷化HED-I型厚膜阴极电泳涂料涂装前要求磷化膜均匀细密,表面无挂灰和颗粒,且有较高的P比,以确保最终的涂膜具有良好的防腐蚀性能和机械性能。磷化处理过程中磷化渣的监控显得较为重要,磷化液中的含渣量过高,很容易造成磷化膜粗糙,引起涂膜弊病和性能下降。因此,在生产过程中须对磷化进行严格的管理,并定期排渣。
(3)水洗磷化后的工件须充分清洗干净,以免各种污染物如磷化液中的酸和金属离子等进槽,污染电泳槽液,引起槽液的品质下降。采用3道水洗,即自来水溢流洗,自来水喷洗和去离子水洗,并严格控制进槽前工件的滴水电导率≤30μS/cm,即可确保电泳槽液不被污染,避免因磷化后的冲洗不净造成涂装质量的下降。
3.2涂装工艺参数
(1)pH值槽液的pH值决定着槽液的稳定性、电泳性能及漆膜的性能,因而HED-I型厚膜阴极电泳涂料的槽液pH值要控制在6.0±0.3内。过高的pH值会导致漆液不稳定使漆析出,造成超滤堵塞,甚至不能电泳。pH值过低,将使槽液的库仑效应降低,电泳时电解加剧、膜厚变薄,漆膜性能降低,还会加剧管路和设备的腐蚀。因此,在涂装过程中应经常检测槽液pH值的变化,随时进行调整。
(2)电导率槽液的电导率表征槽液的导电性能,HED-I型厚膜阴极电泳涂料电导率应控制在1200±500μS/cm内。在生产过程中往往会出现因前处理等因素引起的槽液电导率偏高,进而引起电解反应加剧,破裂电压降低,导致漆膜堆积等弊病出现。生产中应根据这一情况适当排放超滤液,保证电导率在工艺控制范围内,确保涂装质量。
(3)固体分将HED-I型厚膜阴极电泳涂料的槽液固体分控制在(19±1)%内。生产过程中,由于工件的泳出,固体分不断降低,应根据测定结果定期补充,避免长时间低固体分下长期运行,以确保槽液的稳定性、膜厚及膜外观。
(4)助溶剂HED-I型厚膜阴极电泳涂料的助溶剂含量须控制在3%~5%内。生产中助溶剂的挥发会导致含量降低,引起膜厚下降及外观质量变差,槽液的分散性变差等弊病。这些可通过补充专用补给溶剂加以调整。
(5)电压HED-I型厚膜阴极电泳涂料的施工电压可根据工件的大小和种类加以调节(见图1)。提高电压可增加涂膜厚度,且涂膜的致密性、耐蚀性也有所提高,但过高的电压会引起漆膜针孔、桔皮等缺陷。过低的电压会引起膜厚不足,漆液使用稳定性变差,泳透率降低。HED-I型厚膜阴极电泳涂料在生产中应采用较高的电压,以确保获得稳定的膜厚、较高的泳透率和良好的涂膜防腐蚀性能。
桑塔纳轿车零部件多为钢铁件,涂装前须经除油、磷化处理。常用于阴极电泳涂料的磷化多半是锌系磷化,磷化膜厚度为2~3μm,且均匀、细密,P比高。经磷化处理的工件,涂膜防腐蚀性能将有极大的提高。
电泳涂装时须对电泳槽、储备槽、循环系统、超滤系统、热交换系统、电极及极液循环系统、直流电源供电系统进行严格地监控,以保证获得满意的涂装效果。
工件电泳涂装后须立即冲洗。为了满足不同种类及结构复杂工件的冲洗要求,涂装后的冲洗区还可预留手工冲洗区。
涂膜的烘干是在烘道中进行的,180℃,30min左右,为保证不同工件的充分干燥固化,在烘道内应根据工件的种类及大小厚薄来调节烘道内各区段的温度。
3注意事项
3.1前处理
(1)脱脂轿车零部件表面涂有较重的油脂,均应通过预脱脂和脱脂除去,对于十分复杂的工件还须辅以人工方法除去,否则会造成严重的涂装弊病。因此,须对影响除油效果的因素,如脱脂剂的浓度、温度、脱脂时间、搅拌效果等进行严格的控制,以确保工件表面能充分除去油污。
(2)磷化HED-I型厚膜阴极电泳涂料涂装前要求磷化膜均匀细密,表面无挂灰和颗粒,且有较高的P比,以确保最终的涂膜具有良好的防腐蚀性能和机械性能。磷化处理过程中磷化渣的监控显得较为重要,磷化液中的含渣量过高,很容易造成磷化膜粗糙,引起涂膜弊病和性能下降。因此,在生产过程中须对磷化进行严格的管理,并定期排渣。
(3)水洗磷化后的工件须充分清洗干净,以免各种污染物如磷化液中的酸和金属离子等进槽,污染电泳槽液,引起槽液的品质下降。采用3道水洗,即自来水溢流洗,自来水喷洗和去离子水洗,并严格控制进槽前工件的滴水电导率≤30μS/cm,即可确保电泳槽液不被污染,避免因磷化后的冲洗不净造成涂装质量的下降。
3.2涂装工艺参数
(1)pH值槽液的pH值决定着槽液的稳定性、电泳性能及漆膜的性能,因而HED-I型厚膜阴极电泳涂料的槽液pH值要控制在6.0±0.3内。过高的pH值会导致漆液不稳定使漆析出,造成超滤堵塞,甚至不能电泳。pH值过低,将使槽液的库仑效应降低,电泳时电解加剧、膜厚变薄,漆膜性能降低,还会加剧管路和设备的腐蚀。因此,在涂装过程中应经常检测槽液pH值的变化,随时进行调整。
(2)电导率槽液的电导率表征槽液的导电性能,HED-I型厚膜阴极电泳涂料电导率应控制在1200±500μS/cm内。在生产过程中往往会出现因前处理等因素引起的槽液电导率偏高,进而引起电解反应加剧,破裂电压降低,导致漆膜堆积等弊病出现。生产中应根据这一情况适当排放超滤液,保证电导率在工艺控制范围内,确保涂装质量。
(3)固体分将HED-I型厚膜阴极电泳涂料的槽液固体分控制在(19±1)%内。生产过程中,由于工件的泳出,固体分不断降低,应根据测定结果定期补充,避免长时间低固体分下长期运行,以确保槽液的稳定性、膜厚及膜外观。
(4)助溶剂HED-I型厚膜阴极电泳涂料的助溶剂含量须控制在3%~5%内。生产中助溶剂的挥发会导致含量降低,引起膜厚下降及外观质量变差,槽液的分散性变差等弊病。这些可通过补充专用补给溶剂加以调整。
(5)电压HED-I型厚膜阴极电泳涂料的施工电压可根据工件的大小和种类加以调节(见图1)。提高电压可增加涂膜厚度,且涂膜的致密性、耐蚀性也有所提高,但过高的电压会引起漆膜针孔、桔皮等缺陷。过低的电压会引起膜厚不足,漆液使用稳定性变差,泳透率降低。HED-I型厚膜阴极电泳涂料在生产中应采用较高的电压,以确保获得稳定的膜厚、较高的泳透率和良好的涂膜防腐蚀性能。

图1 电压-膜厚曲线
(6)温度HED-I型厚膜阴极电泳涂料槽液的使用温度为28±2℃。温度对电泳的性能、槽液的稳定性均有较大的影响。温度与膜厚的关系见图2,由此可知当槽液的温度控制在规定的工艺范围内时,能获得稳定膜厚和均匀光滑的涂层。

图2 温度-膜厚曲线
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