徐一丁，王 琳，陳筱誠 （上海金力泰化工股份有限公司，上海 201417）

0 引言

作為汽車及其他金屬部件最有效的防護(hù)措施之一，電泳涂料和涂裝技術(shù)一直處于不斷發(fā)展和進(jìn)步中［1-4］。金力泰公司針對陰極電泳涂料的核心技術(shù)：耐蝕性、泳透效果、多涂層配套，開發(fā)了新一代高性能陰極電泳涂料并投入使用，下面對其特點及應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹。

1 車用高性能陰極電泳涂料的特點

1.1 優(yōu)異的耐蝕性能

涂層耐蝕性的測試方法眾多，為更好地模擬日常使用過程中的腐蝕環(huán)境，不同汽車制造商和儀器制造商提出了不同的測試評價標(biāo)準(zhǔn)，本研究選取常見的中性鹽霧和交變循環(huán)測試方法對自制高性能陰極電泳涂料涂層進(jìn)行評價。

采用ASTM B 117—2011/ASTM D 1654—2008（2016）中的測試方法對不同厚度涂層的鹽霧耐蝕性能進(jìn)行測評，結(jié)果見圖1。

采用HG/T 3952—2007對涂層進(jìn)行交變循環(huán)測試，結(jié)果見圖2。

圖 1 不同厚度陰極電泳涂料涂層的中性鹽霧測試（1 000 h）結(jié)果Figure 1 Salt spray test results（1 000 h） of CED coating with different film thickness

圖2 不同厚度陰極電泳涂料涂層交變循環(huán)測試（60周期）結(jié)果Figure 2 Cyclic corrosion test results（60 cycles）of CED coating with different film thickness

從圖1、圖2可見：當(dāng)涂層有效厚度達(dá)到16 μm或以上時，涂層可以滿足1 000 h中性鹽霧或60周期交變測試的耐蝕要求；涂層厚度在12 μm時，腐蝕測試易出現(xiàn)局部缺陷。與傳統(tǒng)厚膜電泳涂料20 μm以上的厚度需求相比，自制高性能陰極電泳涂料可在更低的涂層厚度下達(dá)到相同的耐蝕等級。薄膜耐蝕能力的提升不僅可為金屬提供更可靠的保護(hù)，也為提高涂料的利用率提供了基礎(chǔ)。

在不同金屬結(jié)構(gòu)的成型過程中，不可避免地存在切割面、焊接點等加工位置。這類位置在應(yīng)用中更易成為腐蝕的起始點。因此，在提升金屬平面保護(hù)能力的同時，對金屬銳邊的保護(hù)提升更為重要，一般采用刀片測試法對涂料銳邊的耐蝕能力進(jìn)行測試。不同類型陰極電泳涂料的銳邊耐蝕性測試結(jié)果見表1。

表 1 不同類型陰極電泳涂料的銳邊耐蝕性測試結(jié)果Table 1 Sharp edge protection test results of different CED coatings

表1結(jié)果表明，自制高性能陰極電泳涂料具有更優(yōu)異的銳邊保護(hù)能力。

除銳邊銹蝕測試外，通過顯微鏡能夠直觀地在破壞性測試前觀察到不同類型涂料對銳邊的包覆情況。圖3為3種不同類型電泳涂料測試前的銳邊涂覆照片，當(dāng)?shù)度形恢寐冻龊谏z狀區(qū)域時，表明刀刃部分的涂層沒有完全覆蓋金屬基材。絲狀區(qū)域越窄，表明涂層的銳邊保護(hù)能力越強(qiáng)。由圖3可以比較明顯地看出自制高性能陰極電泳涂料在銳邊保護(hù)方面的優(yōu)勢。

圖 3 不同類型陰極電泳涂料銳邊包覆的顯微鏡照片F(xiàn)igure 3 Microscope photograph of sharp edge coated with different CED coatings

自制高性能陰極電泳涂料更優(yōu)異的銳邊保護(hù)效果得益于兩點：樹脂固化過程的優(yōu)化及薄膜耐蝕性能的提升。一方面，通過樹脂固化過程的優(yōu)化，在兼顧涂層流平的基礎(chǔ)上減少因張力引起的刀刃區(qū)域漆膜變薄，使得涂料在刀刃區(qū)域具有更高的覆蓋率；另一方面，通過薄膜耐蝕能力的優(yōu)化，使刀刃區(qū)域在低于平面膜厚的情況下仍能保持良好的保護(hù)效果。

1.2 高泳透力

作為電泳涂料的另一項核心指標(biāo)，泳透力代表了涂料對復(fù)雜金屬結(jié)構(gòu)，如汽車車身內(nèi)腔涂覆能力的強(qiáng)弱。腔體內(nèi)部一般僅有電泳單涂層覆蓋，為達(dá)到一定的內(nèi)腔保護(hù)效果，傳統(tǒng)電泳涂料一般采用延長涂裝時間、提高涂裝電壓的方式應(yīng)對，由此導(dǎo)致外側(cè)涂層偏厚、性能過剩的問題，同時會造成固化能耗和廢水、廢氣排放量增加的現(xiàn)象。自制高性能陰極電泳涂料通過提高涂層電阻，快速減少金屬腔體的屏蔽，降低復(fù)雜結(jié)構(gòu)不同區(qū)域的涂層厚度差異。

分別采用HG/T 3334—2012中的四枚盒法和福特盒法對自制高性能陰極電泳涂料的泳透力進(jìn)行測評（圖4），結(jié)果如表2所示。表2結(jié)果表明，自制高性能陰極電泳涂料四枚盒泳透力可達(dá)到60%、福特盒泳透力超過20 μm。

圖 4 自制高性能陰極電泳涂料泳透力測試Figure 4 Throwing power tests of self-made high performance CED coatings

表 2 自制高性能陰極電泳涂料泳透力測試結(jié)果Table 2 Throwing power test results of self-made high performance CED coatings

在保護(hù)能力提升的同時，采用自制高性能陰極電泳涂料可有效減少額外消耗，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)測算，達(dá)到同等內(nèi)腔涂覆效果時，自制高性能陰極電泳涂料的消耗量可減少5%～15%（表3）。

表3 不同陰極電泳涂料理論消耗量Table 3 Theoretical consumption of different CED coatings

1.3 良好的多涂層配套性

隨著技術(shù)的發(fā)展，電泳涂料的使用環(huán)境也逐步發(fā)生了變化：傳統(tǒng)磷化前處理工藝正在向無磷前處理工藝轉(zhuǎn)變；配套上涂層逐漸由溶劑型涂料向水性涂料過渡；3C2B工藝向緊湊型工藝發(fā)展。不同的前處理工藝、涂層配套對電泳涂料提出了不同的需求。

1.3.1 前處理適應(yīng)性

無磷前處理工藝由于其特殊的化學(xué)組成，在處理層厚度、電阻率、遮蓋能力等方面與磷化工藝相比有一定的差異，對于電泳涂層也提出了不同的要求。

傳統(tǒng)電泳涂料在無磷前處理配套中易出現(xiàn)漆膜厚度升高、泳透力、耐蝕性下降的現(xiàn)象；自制高性能陰極電泳涂料具有較高的電阻率和更優(yōu)異的耐蝕性能，在與無磷前處理工藝配套中具有先天的優(yōu)勢。采用自制高性能陰極電泳涂料與無磷前處理工藝配合，同樣可以達(dá)到高耐蝕、高泳透力的涂裝效果（圖5）。

圖 5 自制高性能陰極電泳涂料與無磷前處理工藝配套的鹽霧（1 000 h）、泳透力（四枚盒法）測試結(jié)果Figure 5 Salt spray（1 000 h） and throwing power（4-box throwing power）test results of self-made high performance CED coatings matching with non-phosphate pretreatment technology

1.3.2 涂層配套

隨著免中涂工藝的技術(shù)革新和水性涂料及粉末涂料的推出，涂裝行業(yè)對電泳涂料提出了更高的要求：除基礎(chǔ)的配套附著力外，由于中涂層的取消或變薄，電泳涂層需要為上涂層提供更平整的涂覆表面。通過對不同類型底材及各涂層的粗糙度測試結(jié)果顯示（圖6），自制高性能陰極電泳涂料具有優(yōu)良的流平能力。

圖 6 不同底材的粗糙度Figure 6 Roughness of different substrates

2 結(jié)語

陰極電泳涂料發(fā)展至今已有超過50 a的歷史，涂料技術(shù)的進(jìn)步與涂裝技術(shù)的發(fā)展相輔相成。為配合環(huán)保綠色的制造理念，車用電泳涂料不斷革新。自制高性能陰極電泳涂料具有高耐蝕、高泳透力、優(yōu)良的涂層配套性等特點，應(yīng)用前景廣闊。

［1］宋華，王錫春. 國內(nèi)外陰極電泳涂料的進(jìn)展［J］. 涂料工業(yè)，1994（6）：1-6.

［2］俎喜紅，胡劍青，涂偉萍. 新型陰極電泳涂料的研究進(jìn)展［J］. 電鍍與涂飾，2008，27（8）：51-54.

［3］劉海軍. 環(huán)保型低溫固化陰極電泳涂料的研制［J］. 電鍍與涂飾，2008，27（7）：46-49.

［4］李欣聞，向麗琴，王瑋. 高泳透力電泳漆的應(yīng)用研究［J］.電鍍與涂飾，2014，33（14）：616-620.