底面合一阴极电泳漆在轻卡车架涂装上的应用

底面合一阴极电泳漆在轻卡车架涂装上的应用一汽红塔云南汽车制造有限公司朱斌655000摘要：本文阐述了解放轻卡车架电泳漆涂层存在的质量问题，分析了涂层耐候性质量提升的方案和利弊，实施了底面合一KNT833阴极电泳漆进行混槽的方案。通过屋顶大气自然曝晒试验和销售市场信息反馈，进一步证实了底面合一阴极电泳漆的混槽是成功的，在成本没有上升的情况下，车架涂层的耐候性质量达到了出口轻卡车架涂层的控制要求。关键词：底面合一电泳漆车架涂装应用前言车架作为汽车产品的一个承载本体，位于车身底部，工作条件十分恶劣，这就要求车架油漆涂层具有优良的耐腐蚀，良好的耐冲击性能。为此，我公司的轻卡车车架涂装经历了三个阶段：第一阶段，1994年12月以前手工喷涂C06-1铁红醇酸底漆及C04-42黑醇酸磁漆，虽然设备投资小，但占地面积大、原材料利用率低、劳动强度大，很难获得优良的耐蚀性、耐冲击性；第二阶段，994年12月～2004年12月，浸涂水性丙烯酸环氧漆，工艺流程有所增加，提高了材料利用率、生产效率及产品质量，减少了环境污染，但存在流挂、涂膜不均缺陷，导致外观质量差，涂层耐盐雾试验240h，达不到要求值720h；第三阶段，2005年1月～2007年3月，采用KNT831阴极电泳漆涂装，进一步提高了材料利用率、生产效率、外观质量和耐腐蚀性能（1000h），减少了环境污染。随着汽车产品的多样化，市场对车架耐候性方面提出了更高的要求。2006年7月，根据销售公司及市场反馈，公司生产的轻卡车车架（特别是二类底盘车）油漆涂层存在粉化现象，已影响到公司品牌形象和产品质量。本文对分析了提升耐候性质量的途径和利弊，确定了采取底面合一阴极电泳漆混槽的方案，通过KNT833阴极电泳漆与KNT831阴极电泳漆槽液混槽试验、停止补加原漆、正式混槽和产品涂层耐候性验证四个阶段，实现了轻卡车架油漆涂层的耐候性质量提升的目的。1．KNT831阴极电泳漆存在的问题对于轻卡车架涂层耐候质量的KNT831阴极电泳漆与一般阴极电泳漆一样，其最初目的是作为底涂层，重点在于提高涂层的防腐蚀性，其耐盐雾试验已经达到1000h。普通KNT831电泳漆中使用的季铵盐分散树脂，涂层的光泽较低，对耐候性也有负面作用。较为主要的是其主体中还含有大量的双酚A环氧，此结构中含有芳香醚键，在紫外线照射下容易被氧化降解，1因而户外耐候性差。通过QUV加速老化实验，检测到以下数据（见表1）：表1样板试验时间（h）失光率（%）失光等级综合等级KNT831黑色阴极电泳底漆7271级0级96514级3级一汽集团企业标准Q/CATBD-12-2002《汽车油漆涂层》中的C202甲，对轻卡车架总成的耐候性作出了以下规定：耐紫外光潮湿交替试验200h后失光率≤30%、或海南或广州曝晒6个月后漆膜失光率≤30%。因此KNT831阴极电泳底漆的耐候性达不到技术标准，质量改进已势在必行。2．轻卡车架涂层耐候性提升的方案和利弊方案一：增加喷涂面漆工艺。在车架电泳底漆上喷涂耐候性好的丙烯酸、聚酯溶剂型面漆或粉末涂料，能够较好的提升涂层耐候性，比较比较适用于重卡车架（尤其是半引牵挂车）。以单组分的黑色丙烯酸磁漆为例，单台车架涂装成本上升20～30元，而采用双组分的丙烯酸聚氨酯漆、聚酯漆或粉末涂料则涂装成本上升幅度更大。方案二：丙烯酸阴极电泳漆替换环氧阴极电泳漆。丙烯酸阴极泳漆的耐候性较好，但耐蚀性将下降一半左右，新投丙烯酸阴极电泳则将报废原30t的KNT831阴极电泳漆槽液，意味着损失约50多万元，同时将面临丙烯酸阴极电泳漆单价上升20%～30%。目前国内轻卡车架涂装线没有采用丙烯酸阴极电泳漆。方案三：改性的底面合一阴极电泳漆混槽。改性的环氧阴极电泳底漆进行混槽，在耐蚀性没有明显下降的情况下，涂层的耐候性有较大提高，能够满足轻卡车耐候性质量要求。这一方案涂装成本上升幅度较小，比较适合耐候性质量低于重卡车车架的轻卡车架。通过以上分析，在综合考虑耐候性质量提升要求、涂装成本经济性和涂装产品特点后，最终选定方案三，并采纳金力泰公司的意见，选用底面合一的KNT833阴极电泳底漆进行混槽。3．KNT833阴极电泳漆提高涂层耐候性的原理KNT833阴极电泳漆通过加入脂肪族环氧、脂肪族交联剂，使最终制得的产品达到抗紫外线和低温固化，而且电泳漆的槽液具备较高的PH值，实现轻卡车架电泳漆单涂层具备耐候性，大大节省涂装成本的目的。3.1交联剂不同封闭物的比较（见表2）表22异氰酸酯品种MDITDIHDIQUV5080200不同的交联剂使用在常规的KNT831体系中，耐候性有明显的差别。KNT833电泳漆采用HDI异氰酸酯，耐候性有一定程度改善，仅靠交联剂的更换并不能实现耐候性达到预期的耐候性，这就必须通过调整主体树脂的耐候性配合HDI交联剂来进一步提高电泳漆的耐候性。3.2乳液中聚酯TONE0200和聚醚BPE-60使用的耐候性比较（见图1）图1050100150200250300350400450MDI交联剂TDI交联剂TDI/HDI交联剂HDI交联剂QUV小时TONE0200BPE-60KNT833阴极电泳漆乳液主体树脂中引入了聚酯改性材料，因此耐候性明显高于引入聚醚改性材料的KNT831阴极电泳漆3.3分散树脂不同聚醚环氧含量的涂层耐候性能比较（见图2）图2200250300350400450500010%20%30%40%50%聚醚环氧的含量QUV小时KNT833阴极电泳漆采用酸中和型的分散树脂，有利于提高颜料和主体树脂的共沉积性，分散树脂本身具备抗紫外线的能力，因此是保障整体电泳涂层耐候性的基础。由于KNT831电泳漆主体中含有大量的双酚A环氧，不具备耐候性，只有通过耐候性的材料在固化过程中向3涂层表面迁移，实现电泳涂层既具备耐盐雾性又具备耐候性。聚醚环氧的加入不仅降低了分散树脂体系的粘度，也同时降低了体系的表面张力，是促使耐候性的分散树脂向表层迁移的前提条件。KNT833阴极电泳漆正是基于这一理论而开发出来的产品。4．耐候性电泳漆的混槽实施过程4.1在正式混槽前，提取KNT831槽液在实验室进行KNT833阴极电泳漆混槽的工艺试验，试验结果表明，混槽过程可控性好，没有出现异常情况，证实混槽方案可行，。4.2自2006年12月20日起，轻卡车二类底盘车架实施电泳底漆上喷涂面漆的工艺，以保证混槽期间耐候性要求较高的二类底盘车架涂层耐候性质量达到产品要求。4.32006年12月30日～2007年3月18日，车架涂装线电泳槽停止补加KNT831阴极电泳漆，只补加中和剂、助剂和纯水，以维持槽液稳定和保证正常生产，此期间槽液固含量从19.99%下降到12.3%。4.42007年3月19日，正式投加KNT833阴极电泳漆，在一周时间内槽液固含量从12.3%调整到19.41%，置换率达到40%以上，有利于耐候性较快地体现出来。到2007年6月14日，KNT833电泳漆混槽达1.04个更新周期，停止二类底盘车架喷涂面漆工艺；2008年3月，混槽达到2个周期。5．混槽过程中槽液工艺参数的变化和涂层质量的影响5．1电泳漆槽液分析数据表（见表3）表3时间溶剂含量固体份PH5.8~6.6电导率颜基比P/B0.18~0.25MEQ值25~35电泳和膜厚的关系槽液评价(0.8~1.8)%(19±1)%(1200~2000)µs/cm180V200V220V12-01-061.5020.686.2917200.1920.52242526正常01-05-071.4119.986.3316900.2029.83151720正常02-01-071.4716.546.1015300.1827.78242730槽液受到油污染，漆膜缩孔较多03-02-071.5314.576.1913800.1929.75222325漆膜有少量缩孔03-19-071.4012.036.3313000.1128.47232425漆膜有少量缩孔,颜基比偏低03-27-071.4417.956.2015000.1525.89283033漆膜有少量缩孔，颜基比偏低04-01-071.2917.786.2714200.1525.95232528颜基比偏低05-09-071.4218.836.2114500.2026.17202123正常05-29-071.2518.356.2314000.1925.81232425正常07-03-071.1419.306.2514400.2226.21202122正常408-03-071.3718.386.0314500.2225.57232425正常09-04-071.2918.606.2014900.1924.82202122MEQ酸值稍低10-06-071.1618.376.2614000.2223.43252627存在轻微桔皮，水平面颗粒多,槽液PH值稍高，MEQ酸值偏低11-06-071.0217.776.3413900.2123.61181920溶剂含量和MEQ值偏低，水平面颗粒多，漆膜厚度下降01-03-081.4717.976.2014500.2029.27212223溶剂含量和MEQ值得到提升，槽液参数恢复正常5．2固体份的变化及影响在KNT833电泳漆混槽之前，槽固体份逐步下降了40%，漆膜的泳透力略有下降，但车架纵梁外表膜厚变化不大，这是因为槽液溶剂含量偏高的原因。5．3溶剂含量变化及影响KNT831电泳漆选用一种溶剂作为助溶剂，KNT833选用两种溶剂作为助溶剂，但两个槽液对溶剂总量的要求一致（0.8～1.8）。实际混槽过程中，溶剂含量呈现出下降的趋势，溶剂含量偏低时，漆膜厚度下降，此时应添加补给溶剂。5．4酸浓度（MEQ值）和PH值的变化及影响MEQ值与电泳漆的稳定性和电泳特性有关，PH值是控制槽液稳定性的最重要因素。由于电泳涂料为酸溶液体系，适量的酸度才能保持其溶液稳定状态。随着酸的浓度降低（PH升高），提供的酸量减少，体系变得不稳定，当PH值高于规定值时，槽液稳定性变差，并且产生不溶性颗粒（污物）。这一理论在实际混槽过程中2007年10月、11月已有体现，此时调整PH值和MEQ值显得尤为重要。MEQ值、PH值和电导的关系如下：MEQ值PH值电导率↑↓↑↓↑↓5．5颜基比的变化及影响KNT831和KNT833的颜基比是比较接近的，混槽前因没有补加原漆，固体份下降，颜基比下降最低至0.11，这段期间车架涂层出现局部少量缩孔的现象。混槽后，颜基比得到提升，缩孔现象明显减少。56．混槽后效果评价6．1生产地屋顶曝晒试验2007年11月14日，取不同制板条件、不混槽周期的KNT体系以及丙烯酸电泳漆试板，放置生产地屋顶专用曝晒架上，进行大气自然曝晒试验，检测数据见表4。表4序号电泳漆型号光泽值（60°）失光率%光泽值（60°）失光率%评价1天66天180天1KNT831（实验室制板）43.824.244.7\\不合格2KNT831（生产线制板）42.521.549.4\\不合格3KNT833（混槽0.4个周期）48.129.838.0\\不合格4KNT833（混槽1个周期）53.5\\36.232.3不合格5KNT833（混槽1.8个周期）56.3\\42.125.2合格6KNT833（实验室制板）79.277.12.766.516.0合格7PD2000H（丙烯酸电泳漆）87.783.64.782.16.4合格上表显示，KNT831阴极电泳漆在室外曝晒1个月以上时间，光泽下降较快，粉化严重，失光率超出控制标准；KNT833电泳漆0.4个周期（2007年3月）、1个更新周期时（2007年6月），混槽后的车架涂层失光率大于30%，粉化程度降低，但仍未达到控制要求；槽液1.8个更新周期时(2007年11月),车架涂层失光率25%，达到控制标准。随着槽液的不断更新，涂层的耐候性质量也不断提升，逐步达到单纯KNT833阴极电泳漆的耐候性质量。6．2销售市场反馈信息在混槽1个更新周期以后，公司要求销售部门及时反馈混槽后车架涂层质量信息。混槽后的一年多时间里，销