高泳透力電泳漆現場工藝的開發與應用

張思明，劉驍，黃建，胡嘯，包宇航

（中國重汽集團濟南卡車股份有限公司，山東 濟南 250000）

陰極電泳涂料由于自身的優越性，對幾何形狀復雜的工件各個部位都能涂裝均勻，而且內腔部位也有較高的涂覆能力，因此在汽車行業內得到廣泛的應用。隨著汽車行業的迅速發展，人們對汽車車身有了更高的防腐要求，特別是對內腔凹陷處、縫隙處和被遮蔽處的膜厚均勻程度要求更高。對于駕駛室，要在提高內表面膜厚的情況下，適當降低外表面膜厚，從而節約涂料，降低生產成本。本文介紹了在滿足現場設備條件下從普通電泳漆切換至一款高泳透力電泳漆的過程，除實現了順利切換以外，還在切換完成后達到駕駛室內腔及外表面的膜厚與防腐蝕要求。

1 實驗室模擬階段

1.1 外觀對比

用現有電泳漆和新型高泳透力電泳漆在與現場駕駛室同樣材質的樣板上進行電泳，具體數據見表1。

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

以上數據說明，高泳透力電泳涂料在漆膜粗糙度方面明顯比現用電泳涂料有優勢，特別是大大降低了平面的粗糙度。

1.2 泳透力對比

采用福特盒法來測試現用電泳涂料與高泳透力電泳涂料的泳透力，數據見表2。

表2 2種電泳涂料的泳透力數據Table 2 Throwing power of two electrophoretic coatings

以上數據說明，高泳透力電泳涂料能顯著提高內腔的膜厚。泳透力的提高使得涂料可以在較低的電壓下達到相應的內腔膜厚要求，駕駛室內外膜厚將變得更加均一，提高整個工件的防腐性能。另一方面，施工電壓一旦降低，就可以降低電泳槽內的電流，從而避免槽液升溫對板面產生不良影響。

1.3 機械性能對比

分別測試2種電泳涂膜的機械性能，數據見表3。可以看出，在干膜機械性能方面，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 機械性能數據Table 3 Data of mechanical properties

1.4 抗油污性能對比

采用現場所使用的3種拉延油對2種電泳涂料的抗油污性能進行測試，將各型號拉延油均勻涂抹在2組試板表面，然后用2種電泳漆對試板進行電泳，實驗結果見表4。可以看出，高泳透力電泳涂料的抗油污性能明顯優于現用電泳涂料。

表4 抗油污試驗結果Table 4 Oil stain resistance test results

1.5 耐腐蝕性能對比

在實驗室模擬各個混槽節點，用與駕駛室相同的基材樣板進行電泳，其耐鹽霧性能的測試結果見表5。可以看出，各個混槽節點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。混槽全部完成后，高泳透力電泳涂料的耐腐蝕性優于現用電泳涂料。

表5 鹽霧檢測數據Table 5 Salt spray test data

1.6 模擬混槽實驗數據

為了保證現場混槽的順利進行且混槽過程中外觀質量不降低，在不同泳涂條件下進行了實驗室模擬混槽實驗，測量特定混槽節點的膜厚和外觀數據，數據見表6。可以看出，在實驗室模擬混槽過程中，粗糙度從0.229 μm下降至0.219 μm，外觀質量得到明顯的改善，而且整個混槽過程平穩，沒有出現縮孔、針孔等涂膜弊病。

表6 實驗室混槽節點數據Table 6 Data at different mixing proportions at laboratory

通過上述大量實驗可以看出，現用電泳涂料完全可以平穩地過渡到高泳透力電泳涂料，實現電泳漆施工性能和效果的全面提升。

2 現場工藝開發及應用過程

2.1 切換前的準備工作

2.1.1 設備方面

(1) 檢測電泳系統中槽液的細菌情況，要求槽液無菌。

(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) 對電泳前純水槽進行一次徹底的清洗及殺菌。

(4) 清理和排查陽極系統，確保循環流暢，無滲漏，并進行殺菌處理。

2.1.2 原槽液參數和車身質量確認

(1) 確認槽液參數(包括固體分、pH、電導率、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 現場參數設置

經過前期在實驗室對參數與膜厚關系的探索以及后期現場駕駛室膜厚數據與槽液參數的相關性分析，根據混槽各個節點的不同情況將槽液參數設置在表7的最佳范圍。

表7 各節點工藝參數Table 7 Process parameters at each mixing proportions

2.3 檢測

2.3.1 駕駛室外觀質量

從表8可以看出，隨著混槽的進行，電泳涂料的泳透力逐漸增強，內腔膜厚增加的同時，外表面膜厚也有適當的降低，使得內外表面膜厚更加均勻，有效提高了內腔的防腐能力，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量。

表8 駕駛室外觀質量數據Table 8 Cab appearance quality data

2.3.2 機械性能檢測

從表9可以看出，混槽過程中，駕駛室漆膜機械性能良好，混槽過程質量穩定。

表9 駕駛室漆膜性能數據Table 9 Properties of coating on cab

2.3.3 鹽霧試驗結果

在整個混槽過程中，耐腐蝕性能是最受關注的性能參數，尤其是駕駛室內腔的防腐蝕能力。根據駕駛室的幾何構造特點，選取了具有代表性的位置掛板電泳，對電泳后的板材進行鹽霧試驗，結果見圖1。可以看出隨著混槽的進行，內外表面的防腐能力都逐漸提高，尤其是內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外表面的防腐性能幾乎無差異。

圖1 車身不同位置的鹽霧試驗數據Figure 1 Salt spray test results of coatings on different positions of car body

3 試生產階段

試生產過程是對前期過程進行總體評價驗證，并為批量生產作準備。此階段需對整體質量狀態進行總結分析，尋找各質量控制平衡點，確定生產過程控制的方法及方式。在實際當中，將完全切換后的3個月定為試生產階段。

3.1 關注生產過程的可靠性

通過連續生產的方式，確定生產過程的可靠性。如連續生產時槽液參數、陽極系統的確認。需將槽液的pH、固體分、MEQ值、電導率、顏基比等參數控制在最佳范圍內，對最佳電泳電壓和溫度進行設定并確定超出極限時報警。連續電泳生產的過程中若各設置參數均滿足生產要求，則驗證合格。

3.2 關注產品質量的穩定性

此階段需對批量生產的產品的電泳質量進行全方位的檢測與總結。將先前期望標準與產品質量進行對比分析，通過同一質量參數折線圖或者方差進行穩定性判定。各部位質量狀態的穩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越性，適合批量生產。

3.3 關注單車材料消耗指標

需對批量生產過程中使用的油漆輔料進行統計，一般以單車耗量進行評價。對切換前一年內使用原電泳漆的單車耗量以及完全切換并穩定運行后3個月的單車耗量進行統計，具體見表10。相較于常規電泳涂料，高泳透力電泳涂料在提高了駕駛室內外表面防腐性能的同時，能夠使電泳涂料的消耗量降低，從而節約涂裝成本。

表10 電泳涂料單車耗量數據Table 10 Consumption per vehicle for electrophoretic paint

4 結語

本文結合實際案例，對高泳透力電泳漆現場切換及試運行過程的施工工藝開發過程進行解析，通過對其過程開發的詳盡分析和全面試驗，保證了切換過程中駕駛室質量的穩定性。此開發過程也進一步證實了高泳透力電泳漆可以在較低的成本下達到較高的防腐要求，適應當前的高環保要求。