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某车型无铅电泳涂料的研究与应用袁建新,李 建(景德镇学院 机械电子工程学院,江西 景德镇 3 3 3 4 0 0)摘 要:该文从无铅电泳涂料的技术性能、置换试验、混槽置换试验和实际应用技术中的改进等方面入手,研究某车型该涂料涂层所达到的技术规格和质量水准,体现其技术、质量的优越性,以期改进汽车车身的防腐效果。关键词:无铅电泳 涂料 应用中图分类号:T Q6 3 0.7 文献标志码:A 文章编号:2 0 9 5 9 6 9 9(2 0 2 2)0 6 0 0 1 3 0 3 随着汽车工业的发展,汽车涂装技术也同步发展到新的平台。在环保要求日趋严格的背景下,取消含铅、镉等重金属物质在工业领域的应用1以及取消含铬、汞、银的化合物质和铅蓄电池产品的应用迫在眉睫。下文从无铅电泳涂料的技术性能、置换试验、混槽置换试验和实际应用技术入手,论述某车型在无铅电泳涂料的研究与实际应用。1 无铅电泳涂料技术性能表1 关键技术性能指标项目名称含铅电泳涂料H B 2 0 0 0 L B无铅电泳涂料L B 2 0 L F原涂料P b含量/p p m1 5 0 0 0无槽涂料P b含量/p p m1 5 0 03 0 05光泽,6 0/%4 0 6 06 0 7 0烘烤温度时间/m i n1 7 02 01 6 02 0无铅电泳涂料L B 2 0 L F继承了含铅电泳涂料H B 2 0 0 0 L B的材料配方的精华部分,仍然由聚酰胺改性环氧树脂为主料,氰酸脂交链的叔铵盐型环氧树脂为副料组成2。该项涂料技术来源于日本关西公司,由于原涂料中铅量“无”赋予无铅定义,即使用含铋(B i)的化合物代替含铅(P b)化合物来发挥同等的硬化触媒效果3-4。因此,无铅涂料的置换也就变得稳步、平坦地推进。含铅电泳涂料与无铅电泳涂料关键性能指标如表1所示:2 电泳涂料置换试验为确保无铅与含铅电泳涂料置换的成功性,及电泳涂层品质的优良性,在试验中选择的主要工艺条件及获得的数据结果如表2所示:表2 主要工艺条件及数据H B 2 0 0 0 L B/L B 2 0 L F(量比)1 0 0/07 5/2 55 0/5 02 5/7 55/9 5固含量NV/%1 9.91 9.71 9.51 9.31 9.1涂膜厚度/m1 5 0 V1 51 51 51 51 52 0 0 V2 02 01 91 91 92 5 0 V2 42 42 32 32 3库仑效率/m g/C3 0.33 1.33 2.33 3.13 3.9光 泽,G6 0/%4 95 16 06 67 3烘烤温度(2 0 m i n)/1 7 01 7 01 7 01 6 51 6 0附着力/N1 0 0/1 0 0 1 0 0/1 0 0 1 0 0/1 0 0 1 0 0/1 0 0 1 0 0/1 0 0涂膜外观平整、光滑两种涂料置换后获得的试板耐介质试验结果见表3:从表2、表3中可知:随着置换量比的增大,涂第3 7卷 第6期2 0 2 2年1 2月 景德镇学院学报J o u r n a l o f J i n g D e Z h e nU n i v e r s i t y V o l.3 7N o.6D c e.2 0 2 2收稿日期:2 0 2 2 0 9 2 0基金项目:2 0 1 8年江西省教育厅科学技术立项项目(G J J 1 9 1 1 7 1);景德镇市科技计划项目(2 0 2 1 2 G Y Z D 0 1 1 0 7)作者简介:袁建新:(1 9 6 6),男,江西都昌人。教授,本科,从事机械、汽车研究。膜光泽得到较多提高,固化工艺温度可降低,热效值减小;同时可知,任何量比下的涂层耐介质性都能得到保证。表3 涂料置换后试板耐介质试验结果H B 2 0 0 0 L B/L B 2 0 L F(量比)7 0/3 04 0/6 01 0/9 05/9 5耐水性(4 02 4 0 h r)无异常耐 湿 热 性(RH 9 55 0 2 4 0 h r)无起皱、起泡、变色,附着力合格耐盐 雾 性(5%中 性 盐 水3 5)1 0 0 0 h r单侧蚀痕为无泡,无锈点,无剥落3 无铅电泳涂料混槽置换实施由于长期以来应用有铅电泳涂料H B 2 0 0 0 L F进行涂装,置换前对电泳设施中的槽体、管道内壁的积垢和附着物进行清理和清洗,有利于油漆的循环均匀。随着生产的推进,以试验为依据,逐步添加L B 2 0 L F无铅电泳涂料来置换H B 2 0 0 0 L B电泳涂料。混槽置换期间监控工件(汽车)涂膜的附着力、外观、光泽及内外和袋部膜厚等参数。电泳槽液的部分管理项目的变化列于表4中:表4 电泳槽液的部分管理项目的变化无铅涂料百分比/%01 05 07 09 09 5附着力1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0光泽,G 6 0/%4 74 96 06 67 27 5内表面膜厚/m1 2 1 61 2 1 61 2 1 81 2 1 81 4 1 81 4 2 0外表面膜厚前脸/m2 42 42 32 01 81 7司机门/m2 2/2 32 3/2 22 2/2 12 0/2 11 8/1 71 6/1 8侧门门/m2 1/2 32 2/2 32 2/2 21 9/2 01 7/1 81 7/1 7侧围/m2 3/2 42 3/2 32 2/2 22 0 2 01 9/1 81 8/1 7后门/m2 82 72 52 32 01 9顶棚/m2 52 52 32 11 91 9膜厚均匀性,/m754433外观质量平整光滑平整、光滑管理项目新要求漆温/2 812 812 912 912 912 91电压/V低段2 0 02 0 02 0 02 2 02 2 02 2 0高段2 4 02 4 02 4 02 6 02 6 02 6 0电极电导率/s/c m7 0 0 9 0 07 0 0 9 0 07 0 0 9 0 0 1 1 0 0 1 3 0 0 1 1 0 0 1 3 0 0 1 1 0 0 1 3 0 0表中可知:随着无铅电泳涂料的增多,提出了电泳技术管理项目的新要求,涂膜的光泽得到提高,而外表面的工件膜厚有所降低,其均匀性得到提高,相反,内表面的工件膜厚得到改进。通过向工件腔体插入钢条实验,得到以下数据,如表5所示:在实验数据对比中可知:随着百分量比的增大,钢条最高处从原来的锈斑到含有涂覆电泳膜具有重大改善,量比达到9 0%以上时,钢条实验结果较好。从对达到9 0%量比的电泳车体的解剖照片中,得到与钢条实验相同的结论。表5 工件腔体插入钢条实验数据含无铅涂料的百分比钢条规格:1 0 0 0 mm1 5 mm(以底部为0 mm计起)1 0 0mm2 0 0mm3 0 0mm4 0 0mm5 0 0mm6 0 0mm7 0 0mm8 0 0mm9 0 0mm1 0 0 00%膜层厚/m1 21 09753210(锈蚀)1 0%膜层厚/m1 21 19754310(锈蚀)5 0%膜层厚/m1 21 1975533107 0%膜层厚/m1 31 21 098754329 0%膜层厚/m1 31 31 31 21 21 096549 5%膜层厚/m1 31 31 31 21 21 197654 应用技术的改进为充分体现无铅电泳涂膜良好的均匀性和薄膜性、低能源及环保性等技术优点,对前处理进行了相应的技术改进。4.1 电泳底部阳极改进图1 改进前阳极液系统图图2 改进后阳极液系统图41 景德镇学院学报 2 0 2 2年第6期原设计中底部阳极与车体行进方向垂直,车体袋部涂膜的厚度不均匀性差别大,高位无涂膜并出现锈斑,后将其改进与车体行进方向平行,重新选用管状阳极进行改进,使得袋部高位获得一定厚度涂膜,解决了该处锈斑问题。4.2 阳极液循环改进由于增加了底部阳极的数量和管道的拐弯数量,须增加阳极液的循环量。故在原技术基础上又增加了一定的投入,从图1、图2可看出具体的改进措施,阳极液的循环能力得到改善,解决了采用无铅电泳后,随之产生的阳极液易生菌问题。4.3 阳极隔膜、U F隔膜清洗技术定期对阳极隔膜和其循环设施、U F隔膜和其设施清洗。选用的清洗材料和不同的使用方法会产生不同的效果。就清洗阳极隔膜而言,先彻底排出阳极液。选用一定浓度的清洗剂,用纯水配置成较低浓度于极液槽内,启动阳极循环系统若干时间,待溶液颜色稳定后,彻底排出混液;重新(多次)加注纯水循环排出至净,最后向槽内加注纯水,使用F 3 A调整p H值或电导率至极液的正常范围。对于U F装置,将其隔膜内的涂料先用纯水U F液彻底置换出来。然后向清洗用配套的槽内配制一定浓度的溶剂(测量p H值)进行循环清洗若干时间,期间,按频次检查U F透过量,稳定后排出,再用纯水洗净。U F重新运转前,应先加入U F滤液。4.4 U F装置技术能力改进原设计中规格为6英寸5根、流量为1.8T的U F装置,难以满足生产需要,车体清洗后的污水含有一定的电泳涂料量(含P b),后采用规格为8英寸6根、3.2T的U F装置,增大了清洗能力,污水的电泳涂料量降低了,含P b量随之降低,确保了清洗后的污水从含铅向低铅,最终向无铅过渡。E D R O技术的应用,杜绝了清洗后的污水源。4.5 置换中槽内含铅量实验结果置换中槽内铅含量大致如表6所示:表6 实验结果置换中槽内铅含量H B 2 0 0 0 L B/L B 2 0 L F(量比)/%1 05 07 09 09 5槽内涂料含铅量,P PM1 2 0 0 8 5 05 0 01 8 08 5从以上数据得知:电泳涂层的外观平整性,得到了进一步改善;该涂膜的粗糙度R a值可降至0.1 8,而置换前的电泳涂膜的粗糙度R a值为0.2 2,对下道工序作业质量的提高起到了促进作用。5 结束语通过对前处理电泳底部阳极改进、阳极液循环改进、阳极隔膜、U F隔膜清洗技术和U F装置技术能力改进,使用无铅涂料后,避免了U F装置的含P b化合物的析出、造成U F透过量的降低,使得电泳后涂料的清洗效果欠佳及至质量的遗留问题。参考文献:1 沈连辉.新型防腐阴极电泳涂料的制备C.第十四届全国涂料涂装技术信息交流会暨交通用涂料涂装技术研讨会论文集,2 0 1 1.2 胡朝霞.新型阴极电泳涂料在汽车上的应用J.表面技术,2 0 0 0(6).3 郑松林,张家胜,刘万青,等.新型无磷转化膜与阴极电泳涂装配套性能研究C.第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集,2 0 1 2.4 罗全.丙烯酸酯阴极电泳涂料的合成、制备及其结构与性能研究D.武汉理工大学,2 0 1 2.R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fL e a d f r e eE l e c t r o p h o r e t i cC o a t i n g f o raC a rY U A NJ i a n x i n,L I J i a n(S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r o n i cE n g i n e e r i n g,J i n g d e z h e nU n i v e r s i t y,J i n g d e z h e n3 3 3 4 0 0,J i a n g x iP r o v i n c e,C h i n a)A b s t r a c t:S t a r t i n gf r o mt h et e c h n i c a lp e r f o r m a n c e,r e p l a c e m e n tt e s t,m i x e dt a n kr e p l a c e m e n tt e s ta n dt h ei m p r o v e m e n to fp r a c t i c a l a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g yo f l e a d