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车身电泳漆选用与防腐蚀性
汽车防腐蚀关键的就是车身和零部件防锈蚀。对车主来说,没有比突然发现光洁的车身上出现了锈点更让人糟心的事情了。车身漆膜是由多个涂层构成的,目前主流的二涂车漆由内到外分为电泳层、中涂层、色漆层、清漆层4个涂层,其中电泳层是所有车漆喷涂的基础层, 也就是我们俗称的底漆。
整个车身的外部框架大部分是由一层钢板构建而成的,无论钢板先天条件多么,强度多么高,一旦出现了腐蚀、锈穿等现象,在实际使用中就和一层脆弱的薄纸没什么区别了。而车身原本的设计初衷是为了保护乘客生命安全,如果在锈蚀的情况下发生碰撞,将无法起到任何保护作用。
要让一辆汽车的车身既穿上华丽的外衣,又能持续耐腐蚀并保持刚强度,电泳漆的作用则是至关重要的,因为它不仅是连接车身钢板和外漆的纽带,还与车身防腐直接相关。当车身钢板被电泳漆包裹形成电泳层后,车身即使在高温、潮湿及强腐蚀等极端坏境下,也能多年不出现腐蚀。因此,为了让车身达到优越的耐腐蚀性,每个主机厂的工程师在电泳漆的选择和车身的防腐蚀管控上都会下很大的功夫。
在电泳漆的涂装过程中,白车身进入充满电泳漆的电泳槽里,经过电化学反应,车身表面会附着上电泳漆,再经过160 ℃以上的高温烘烤,阴极电泳涂料应用实例,终形成电泳漆膜。车身的外表面电压较高,电泳漆更容易附着,但车身内腔、复杂的严重屏蔽盒状结构以及电场等难以达到的部位则很难附着上电泳漆。而泳透力高的电泳漆就能保证在外板膜厚满足要求的同时,内腔也能达到很高的膜厚。由此可见,泳透力是考量电泳漆进入凹陷的能力,是电泳漆的一项重要指标。
关于泳透力的检测方法有很多种,一般选用四枚盒法进行测试。所谓四枚盒法就是将四块板子组装成盒装结构,留有一个小孔让电泳漆流进去,电泳完成后测试内侧和外侧膜厚的比值(G/A),这个比值就是泳透力了。泳透力越高,内腔上膜就越容易。
汽车轻量化用高强度钢零部件的表面性能要求
汽车应用的所有钢铁零件,在多种环境中都需要进行表面防护处理,包括电镀层、化学镀层、有机涂层(油漆)等,目的主要是为了表面防护(防腐蚀)的需要,当然也有表面装饰、耐磨等要求。相对于汽车用普通钢板材料的表面处理来说,高强度钢板尽管强度高,但是材料本身的厚度薄,为了使用过程中的安全可靠,对其表面涂镀层的耐腐蚀性能的要求比普通碳钢零件要高。
随着汽车轻量化的发展和高强度钢铁零件的大量应用,世界一些的汽车厂商对于高强度钢铁电镀锌零件的中性盐雾试验出白锈时间由原来的72~120 h,提高到了 168~240 h。出红锈时间由312 h提高到720h以上。当然,电镀锌镍合金的汽车零件和电镀锌、锌镍再阴极电泳的零件耐腐蚀性能的要求会更高。
除了汽车零部件电镀层耐腐蚀性能高之外,由于高强度钢零件在电镀过程中会析氢,容易引起高强度钢零件的氢脆敏感性增加,因此,在高强度钢铁汽车零件电镀后要进行严格的除氢工艺进行处理,以消除汽车高强度钢电镀零件的氢脆敏感性。
另外,有些汽车高强度钢铁零件的表面镀层有滑动磨损性能的要求,希望零件表面有更稳定的低摩擦系数和低的磨损率。一般镀锌层的表面摩擦系数在0.02~0.16。这也需要在镀锌钝化之后的封闭溶液里,加入一些减摩物质(如二硫化钼、聚四氟乙烯等),才能满足这种低摩擦系数的性能要求。
一些汽车厂商要求经过镀锌、镀锌镍合金镀层既要进行三价铬钝化,高铁车厢阴极电泳涂料,提高镀层的耐腐蚀性能,同时还希望保留镀锌、镀锌镍的本色,目前国内外通常是通过镀锌镍钝化后的封闭,即可以消除零件镀层钝化膜的色泽,说明封闭实现了很好的遮色效果,同时提高了电镀零件的耐腐蚀性能。另外,这种封闭有时还可以满足汽车高强度钢铁零件的表面镀层滑动磨损性能的要求,通过钝化后的封闭实现了稳定的低摩擦系数和磨损率,零件表面摩擦系数在0.10~0.16之间。
汽车底漆,就是直接涂装在经过表面处理的本身部件表面上的道涂料,它是整个涂层的开始。设计上要求底漆与底材应有良好的附着力,阴极电泳涂料设备,与上面的中涂或面漆具有良好的配套性,还必须具备良好的防腐性、防锈性、耐油性、耐化学品性和耐水性。当然,汽车底漆所形成的漆膜还应具有合格的硬度、光泽、柔韧性和抗石击性等机械性能。随着汽车工业的快速发展,对汽车底漆的要求越来越高。
20世纪50年代,汽车还是喷涂硝基底漆或环氧树脂底漆,阴极电泳涂料加工,然后逐步发展到溶剂型浸涂底漆、水性浸涂底漆、阳极电泳底漆、阴极电泳底漆。比较的汽车尤其是轿车一般采用阴极电泳底漆,阴极电泳底漆经过20多年的发展,同时也经过引进先进技术和工艺,已经能很好的满足底漆所要求的各项机械性能、与其他涂层的配套性尤其是现代的流水线涂装工艺,轿车用底漆几乎已全部使用阴极电泳底漆。汽车用溶剂型底漆主要选用硝基树脂、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂等为基料,颜料一般选用氧化铁红、钛白、炭黑及其他颜料和填料,涂装方式有喷涂和浸涂两种。
电泳漆是在水性浸涂底漆的基础上发展起来的,它在水中能离解为带电荷的水溶性成膜聚合物,并在直流电场的作用下泳向相反电极(被涂面),在其表面上沉积析出。
采用电泳涂装法要求被涂物一定是电导体。根据所采用的电泳涂装方式的不同,电泳底漆可分为阳极电泳底漆和阴极电泳底漆。电泳底漆使用的成膜聚合物是阴、阳离子型树脂,中和剂为无机械、有机胺或有机酸,颜料一般选用钛白和炭黑等。