汽車電鍍件涂層附著力改善研究

劉幫毅，陳穩(wěn)宏，蘇英霞

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，寧波 315336）

引言

汽車塑料電鍍零件噴漆后可以實現(xiàn)特殊色彩及光澤，既有油漆顏色的豐富多樣性，又帶有強(qiáng)烈的金屬質(zhì)感，帶給消費者強(qiáng)烈的視覺感官體驗，并在現(xiàn)有車型上普遍應(yīng)用。但是由于電鍍件表面鉻層光滑或帶有鈍化層且表面易沾染或吸附灰塵等雜質(zhì)，因此電鍍件上噴漆，其涂層附著力差一直是行業(yè)老大難問題[1-3]。

本文主要研究聚氨酯-丙烯酸類涂料對鍍鉻層的附著性研究，影響變量為電鍍后至涂裝前的間隔時間、不同油漆、不同前處理、不同涂層結(jié)構(gòu)[4-9]。本文驗證了5家供應(yīng)商提供的漆在相同測試條件下的附著力表現(xiàn)情況，以供行業(yè)同仁參照。

1 試驗部分

1.1 樣板制作

參考格柵及散熱器面罩飾條產(chǎn)品工藝，先制作電鍍樣板，按照一定時間間隔，在電鍍樣板上噴涂油漆，制作噴漆樣板。

1.2 試驗項目

將1.2制備的噴漆樣板按表1和表2的條件測試。

表1 蒸汽掃射測試條件

表2 碎石沖擊測試條件

2 試驗結(jié)果與分析

2.1不同油漆對產(chǎn)品合格率的影響

A供應(yīng)商選用當(dāng)前行業(yè)有穩(wěn)定量產(chǎn)應(yīng)用的成熟油漆；B供應(yīng)商選用開發(fā)油漆，其在汽車內(nèi)飾零件應(yīng)用較多，但電鍍件上應(yīng)用較少。

圖1、2所示，A供應(yīng)商，4H和16H樣板局部油漆破損, 分析因為樣板是手工噴涂，一致性較差；B供應(yīng)商，2H樣板合格，4H樣板邊緣掉漆，8H和16H樣板大面積涂層脫落。隨電鍍與噴漆的間隔延長，蒸汽掃射合格率呈下降趨勢，分析是噴漆前，電鍍樣板放置時間越久，樣板表面會逐漸沉積水汽、灰塵及其他雜質(zhì)，樣板表面活性會逐漸降低，不利于油漆附著。另外不同油漆配方，附著力不同，根據(jù)接觸角原理，見公式（1），涂料與基材間的潤濕程度（即附著力大小）取決于基材、涂料、基材與涂料間的表面張力。只有涂料的表面張力小于基材的表面張力時，才有可能潤濕；而表面張力大的物體不能潤濕表面張力小的物質(zhì)。表面張力小的涂料可以改善涂料與基材間的附著力[4]。后續(xù)2.2-2.5章節(jié)均選用該成熟油漆進(jìn)行驗證。

圖1 不同油漆對產(chǎn)品合格率的影響

圖2 蒸汽掃射后圖片

2.2噴漆前處理對產(chǎn)品合格率的影響

A供應(yīng)商對電鍍樣板進(jìn)行除塵脫脂及弱酸擦拭，再噴漆；C供應(yīng)商不作前處理，直接在電鍍樣板上噴漆；然后開展蒸汽掃射測試。

圖3、4所示，A供應(yīng)商，4H和16H樣板局部油漆破損；C供應(yīng)商，僅2H樣板合格，其余樣板油漆脫落明顯，露出電鍍本體。說明噴漆前處理，可有效提高涂層附著力。

圖3 噴漆前處理對產(chǎn)品合格率的影響

加嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)，蒸汽30 s定點直射結(jié)果見圖5，說明噴漆前處理可有效提高涂層附著力。

圖5 蒸汽定點直射后圖片

A供應(yīng)商噴漆前對樣板進(jìn)行了除塵脫脂，可去除表面沉積的灰塵和油污，進(jìn)行弱酸擦拭，會對樣板表面溶蝕形成微小的粗糙多孔表面，而且也會增加樣板表面極性，這些都可以提高樣板的表面張力，增加潤濕性，利于油漆附著。

2.3涂層結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品合格率的影響

電鍍樣板，A供應(yīng)商噴雙層漆；C和D供應(yīng)商噴單層漆；然后開展碎石沖擊測試。

圖6和圖7所示，雙層漆試驗合格；單層漆所有樣板失效，涂層脫落并有露底現(xiàn)象，說明涂層結(jié)構(gòu)對碎石沖擊測試有較大影響，單層漆涂層厚度較薄，而碎石沖擊能量較大，直接穿透涂層，導(dǎo)致單層漆起不到防護(hù)作用。而通常油漆物理機(jī)械性能及化學(xué)性能最好的是清漆涂層，但是清漆涂層對于基材的附著力相對較弱，因此解決此類問題的關(guān)鍵在于同時具有強(qiáng)附著力的底漆以及搭配優(yōu)秀物理機(jī)械性能的清漆。

圖4 蒸汽掃射后圖片

圖6 涂層結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品合格率的影響

圖7 碎石沖擊后圖片

2.4不同電鍍樣板對產(chǎn)品合格率的影響

D供應(yīng)商選用同一家油漆（單層漆），分別在電鍍亮鉻和黑鉻樣板上噴漆，制作噴漆樣板，噴漆前對電鍍樣板表面進(jìn)行除塵脫脂及弱酸擦拭處理。

圖8所示，電鍍黑鉻所有樣板都有涂層脫落露底現(xiàn)象，其中2塊樣板脫落嚴(yán)重，塑料電鍍件都是采用光亮銅-半光鎳-光亮鎳-鎳封-鉻層工藝，尤其是黑鉻樣件，其鉻層含有二價鐵離子及硫元素，故耐腐蝕性較差，因此黑鉻工藝通常會增加鈍化工序增加產(chǎn)品的耐腐蝕性，而此有機(jī)鈍化層多為化學(xué)性能非常穩(wěn)定的憎水基有機(jī)物，會嚴(yán)重影響涂層附著力。

圖8 蒸汽掃射后圖片

2.5樣件考察

E供應(yīng)商為國內(nèi)龍頭供應(yīng)商，選用當(dāng)前行業(yè)有穩(wěn)定量產(chǎn)應(yīng)用的雙層油漆，電鍍后8 h內(nèi)使用機(jī)器噴漆，噴漆前對電鍍樣件進(jìn)行除塵脫脂及弱酸活化。隨機(jī)從制件產(chǎn)品線上抽樣進(jìn)行試驗。蒸汽掃射和定點直射后，無涂層剝離，結(jié)果見圖9。

圖9 制件抽樣蒸汽掃射和定點直射后圖片

3 試驗結(jié)論

1）黑鉻表面含有鈍化層，嚴(yán)重影響涂層附著力，不建議三價黑鉻電鍍上應(yīng)用油漆涂層。

2）若在六價亮鉻電鍍件上應(yīng)用油漆涂層，建議按照如下執(zhí)行：

①使用有成熟量產(chǎn)經(jīng)驗的油漆，其他油漆務(wù)必進(jìn)行嚴(yán)格油漆試驗并跟蹤市場狀況；

②保證8 h內(nèi)噴漆，并開展蒸汽掃射考察涂層附著力；

③噴漆前，必須進(jìn)行電鍍表面的除塵脫脂及弱酸活化處理；

④油漆層數(shù)保證2層以上（必須含底漆）；

⑤油漆試驗合格后，電鍍和噴漆工藝必須固化，且保證量產(chǎn)后嚴(yán)格執(zhí)行。