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隨著世界各國對環境保護的不斷加強及技術的不斷進步，新材料和新工藝在汽車涂裝行業中不斷地得到應用。新材料、新工藝的應用有助于在汽車制造過程中實現降低能耗、增進環保，并達到提高生產效率和提升產品性能的目的。但同時，也帶來了新的挑戰，對涂裝質量控制提出了新的要求，如，鋯化薄膜工藝的應用，對涂裝車間工藝控制提出了很高的要求，也更容易在生產過程中產生漆膜外觀缺陷；再比如，緊湊型面漆工藝的應用，由于取消了傳統的中涂線，對電泳漆膜的外觀控制要求更高。所以，汽車主機廠迫切需要一款電泳涂料，它不單要能承擔起防腐的作用，還必須要能遮蓋鋯化薄膜工藝帶來的外觀缺陷以及擁有更加平滑的外觀。本文研究了一種超高泳透力電泳涂料的應用性能，尤其對其與新工藝的配套方面進行了試驗研究。

1實驗部分

1.1主要原料

本試驗考察的EPIC是PPG涂料（天津）有限公司開發的電泳涂料；該電泳涂料采用不含重金屬的有機催化體系，樹脂仍采用與現有ED7類似的水性環氧聚氨酯體系，符合歐盟規章REACH的相關規定。

1.2測試方法

1.2.1泳透力的測定

采用GMJ16法和四枚盒法2種測試方法對泳透力進行測定。GMJ16法使用2塊100mm×300mm冷軋板，在2塊測試板間放2根300mm×100mm×4mm的隔條，使2塊測試板間距為4mm，用寬38mm的膠帶將測試板兩長邊及其隔條固定，形成上下空、兩側封閉的泳透力盒。在所有試驗條件均一致的情況下，將泳透力盒分別放入ED7和EPIC電泳槽液中進行2min電泳。175℃烘烤25min后，測量5μm膜厚處距離底邊的長度，長度越長，泳透力越好。四枚盒法使用4塊70mm×150mm冷軋板，其中3塊在離底邊45mm處開一個直徑8mm的圓孔。使用隔條將4塊板隔成間隔20mm的泳透力盒，使用導電膠帶包覆泳透力盒底部和側面。將泳透力盒分別放入ED7和EPIC電泳槽液中進行電泳。175℃烘烤25min后，測量G面膜厚與A面膜厚的比值，比值越高泳透力越好。四枚盒法示意圖如圖1所示。

圖1 四枚盒法示意圖

1.2.2粗糙度的測定

采用英國泰勒公司的Surtronic25粗糙度測量儀對電泳漆膜的粗糙度進行測定。

1.2.3附著力的測定

附著力從初始和240h濕熱老化附著力2方面進行考察。初始附著力，使用BYKGardnerA-5120劃格儀以及3M公司的8981膠帶進行測試，按脫落面積大小進行評級。標準要求為0級或1級，即脫落面積小于5%。240h濕熱老化附著力，測試方法同初始附著力，但電泳板在測試附著力前需在（38±2）℃，濕度100%的環境下保養240h。

1.2.4耐石擊和循環腐蝕測試

耐石擊測試使用SAEJ400注明的礫石投擲測試設備以及8~16mm大小的礫石，在-18℃以及室溫2個溫度下進行測試，一般要求評價要高于8級，即電泳漆膜破損寬度≤1.5mm。循環腐蝕測試通過對樣板進行26個鹽霧循環腐蝕，觀察其擴蝕寬度。標準要求冷軋板擴蝕寬度<6mm，鍍鋅板、鋁板擴蝕寬度<4mm。

1.2.5其他性能

在未特殊說明的情況下，其他測試均按照通用汽車相關實驗標準方法執行。

2結果與討論

2.1電泳槽液參數對比

2.1.1槽液參數

試驗使用的EPIC電泳槽液與現用的ED7電泳槽液的主要參數如表1所示，EPIC與ED7的槽液參數比較接近，支持主機廠在線進行逐步置換。

表1 ED7和EPIC的主要槽液參數

2.1.2泳透力對比

泳透力是電泳涂料的一項重要指標，表征電泳涂料對車體空腔內部的涂覆能力。泳透力越高，內腔電泳漆膜膜厚達到標準值時，外板所需涂覆的電泳漆膜膜厚越低，材料耗量越低。使用GMJ16法和四枚盒法測試的結果如表2所示。

表2 EPIC與ED7的泳透力對比

從表2可以看出，EPIC的泳透力與ED7基本相當，滿足通用汽車標準要求（GMJ16法≥20cm，四枚盒法≥60%）。如后期進行電泳涂料切換，在確保內腔電泳漆膜膜厚達標前提下，電泳材料耗量不會產生明顯變化。

2.2鋯化薄膜配套性試驗

2.2.1鋯化薄膜前處理停線模擬試驗

由于鋯化薄膜工藝不同于傳統磷化工藝，其化學反應會隨著時間不斷進行，鋯化薄膜膜重也會不斷增加。而膜重的急劇增加會影響板材電泳漆膜外觀以及其他性能。因此本文設計實驗模擬了汽車車身常用的冷軋板（CRS）、熱鍍鋅板（HDG）、電鍍鋅板（EG）以及鋁板（Al）在不同鋯化薄膜反應時間下的電泳漆膜表現。使用粗糙度測量儀測量了電泳漆膜的粗糙度，結果如圖2所示。

圖2 不同鋯化薄膜反應時間下的電泳漆膜粗糙度對比

從圖2可以看出，隨著鋯化薄膜反應時間的增加，電泳漆膜粗糙度會變大，外觀變差。但對比EPIC和ED7，在相同鋯化薄膜反應時間的情況下，EPIC的粗糙度比ED7低，擁有更好的外觀。不同鋯化薄膜反應時間下初始和240h濕熱老化附著力測試結果如表3所示。

表3 鋯化薄膜反應時間對電泳板外觀及附著力的影響

從表3可以看出，在各鋯化薄膜反應時間下，ED7和EPIC的初始附著力以及240h濕熱老化附著力均為0級，符合標準要求。對電泳后的板材進行了耐石擊和循環腐蝕測試，結果如表4所示。

表4 不同鋯化薄膜反應時間的電泳板耐石擊和耐腐蝕性能

從表4可以看出，EPIC電泳涂料在室溫以及-18℃條件下的耐石擊測試結果均優于或等于ED7。而在循環腐蝕實驗中，ED7在冷軋板反應20min、30min以及鍍鋅板反應30min的測試中發生失效，相同條件下EPIC所有條件下的測試結果均達標。主要是因為EPIC的主樹脂體系庫倫效率更低，濕膜電阻更高，在上膜過程中更加緩慢，不易受底材變化影響，因此能始終保持良好的耐腐蝕性能。

2.2.2遮蓋能力試驗

鋯化薄膜工藝在板材上形成的轉換膜厚度只有10~200nm，遠比傳統2~3μm的磷化膜要薄，因此其對缺陷的遮蓋能力很弱。使用鋯化薄膜工藝的主機廠經常會遇到各種條印問題的困擾，比如板材打磨印、二次鋯化印以及鐵離子流痕等。實驗采用100目砂紙打磨機對鍍鋅板進行打磨，將鍍鋅層打穿露出底材。按相同工藝進行鋯化薄膜處理，然后分別在ED7和EPIC槽液中進行電泳，結果如圖3所示。

圖3 2種電泳漆膜對鍍鋅層打穿牛眼的遮蓋對比

從圖3可以看出，ED7不能有效遮蓋板材打磨印，打磨印四周有明顯的電泳漆膜膜厚突變而形成的“臺階印”，需要生產人員進行額外處理。而EPIC對打磨印的遮蓋效果明顯，僅有輕微痕跡，不需要進行額外處理。由于鋯化薄膜反應不會自動中止，在生產過程中，車身兜液或水洗槽中的活性成分會在車身板材上不規律流淌，流淌經過的板材就會繼續發生鋯化反應。這些發生額外鋯化反應的位置，在電泳后會形成膜厚不均的電泳漆膜條印，一般稱這類缺陷為二次鋯化印。圖4所示的缺陷就是由于車身后蓋兜了大量鋯化薄膜槽液，在出鋯化薄膜槽時從工藝孔流淌至牌照框位置，導致電泳后有影響外觀的二次鋯化印。

圖4 薄膜二次鋯化導致的電泳漆膜缺陷

實驗過程中使用2塊相同的板材，在完成正常工藝的鋯化薄膜反應后，在板材中間滴加鋯化薄膜槽液，使其產生二次鋯化流痕，再分別放入ED7和EPIC槽液中進行電泳。ED7電泳后的板材能看到類似圖4所示的二次鋯化印，而EPIC電泳后的板材無相同缺陷。鐵離子污染一直是鋯化薄膜工藝的一個工藝難題。車身結構中如有冷軋板或者鍍鋅板打孔等情形，在反應過程中會產生含鐵離子的槽液，并在車身板材上流淌，電泳后能看到明顯流痕，需要生產人員進行額外處理，如圖5所示。

圖5 鐵離子流痕導致的電泳漆膜缺陷

圖6 鐵離子流痕模擬試驗設計

鐵離子流痕模擬試驗設計如圖6所示，在一塊100mm×300mm鍍鋅板的頂端貼一塊邊長為6cm的三角形鐵片，一起放入鋯化薄膜槽液反應2min，反應完成后取出板材并豎直放置，使反應產生的鐵離子在鍍鋅板上流下，純水沖洗后再分別放入ED7和EPIC槽液中進行電泳。ED7電泳后的板材能看到類似圖5所示的鐵離子流痕，而EPIC電泳后的板材未發現相同缺陷。

2.3EPIC對面漆外觀的影響

目前行業內采用緊湊型面漆工藝的主機廠也越來越多。缺少了傳統意義上的中涂層，要保證最終的面漆外觀，就必須對電泳漆膜外觀提出更高的要求。本次試驗也分別在ED7和EPIC電泳板上按照行業典型的緊湊型面漆工藝噴涂了面漆。考察2種電泳漆膜對面漆外觀的影響，結果如表5所示。

表5 ED7和EIPC與面漆的配套性

由表5可知，EPIC電泳板上噴涂面漆后R值比ED7提高了0.8~1.8個單位，長短波的表現也有顯著提升?？傮w來看EPIC電泳涂料配套相同面漆的外觀綜合表現明顯優于ED7。主要是因為EPIC采用的交聯劑固化速率較緩，能夠使顏、填料在樹脂固化過程中更好地往下沉積，從而形成更加平滑細膩的電泳漆膜表面。

3結語

本文所采用的新一代超高泳透力電泳涂料EPIC擁有優良的泳透力。在與鋯化薄膜工藝的配套性方面，EPIC能提供更穩定的質量表現，能遮蓋目前鋯化薄膜工藝常見的車身打磨印、二次鋯化印以及鐵離子流痕等主要缺陷。同時，EPIC能為緊湊型面漆工藝提供更好的底材外觀，從而改善面漆外觀。相信隨著EPIC的逐步推廣應用，會使更多的主機廠有信心應用鋯化薄膜工藝和緊湊型面漆工藝，助推汽車涂裝的綠色環保變革。