王 華，陸士堃，歐陽(yáng)澤華 （PPG涂料天津有限公司，天津 300457）

0 引言

眾所周知，緊固件是汽車(chē)上廣泛采用的一種用于聯(lián)接和鎖緊的零件，其對(duì)于車(chē)輛的安全性能非常重要。因此，如何保護(hù)和防止汽車(chē)緊固件腐蝕、生銹亦變得尤為重要。目前，汽車(chē)緊固件采用的比較多的表面處理技術(shù)有：鍍鋅、鍍鋅鎳合金、達(dá)克羅技術(shù)和噴漆等，但這些表面處理技術(shù)都存在一定的缺陷和不足，如電鍍可能導(dǎo)致氫脆的風(fēng)險(xiǎn)；達(dá)克羅可能存在塞牙和環(huán)保的問(wèn)題。并且大多數(shù)目前采用的表面處理技術(shù)都存在耐腐蝕性不足的問(wèn)題。

針對(duì)這些問(wèn)題，PPG公司聯(lián)合北美主要的汽車(chē)制造商一起開(kāi)發(fā)了ELECTROPOLYSEAL?緊固件涂裝工藝，包括PPG前處理系列產(chǎn)品、POWERCRON?XP系列電泳產(chǎn)品、防銹油處理產(chǎn)品，以及相關(guān)的處理工藝。POWERCRON?XP是PPG公司最新研發(fā)的一款陰極環(huán)氧電泳涂料，專(zhuān)為緊固件市場(chǎng)進(jìn)行了配方的特殊優(yōu)化，顯著提高了螺牙部位的防腐蝕能力；同時(shí)，它還滿(mǎn)足了終端客戶(hù)對(duì)緊固件外觀(guān)、扭力、穩(wěn)定性和無(wú)氫脆的嚴(yán)苛要求。該產(chǎn)品的應(yīng)用使緊固件大批量涂裝成為可能，顯著降低了人工成本。此緊固件電泳涂裝技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于汽車(chē)緊固件、建筑緊固件和其他有扭力要求的緊固件領(lǐng)域。

1 緊固件的電泳工藝及產(chǎn)品性能簡(jiǎn)介

ELECTROPOLYSEAL?系列產(chǎn)品對(duì)小部件和緊固件可以使用滾泳涂裝的工藝進(jìn)行批量化加工。同時(shí)，還可以與富鋅液體涂料一起使用，用于浸漬-噴漆、自干漆和線(xiàn)性噴涂施工。通過(guò)將批量施工工藝與高品質(zhì)涂料相結(jié)合，使制造商能夠更好地控制成本并提高產(chǎn)品性能。

該系列電泳涂料產(chǎn)品采用了特殊的不黏連配方，產(chǎn)品具有卓越的邊緣保護(hù)性和附著力，無(wú)氫脆風(fēng)險(xiǎn)、不塞緊固件螺牙及頂孔，有寬泛的工藝操作窗口；同時(shí)，該產(chǎn)品采用無(wú)鉻、無(wú)鉛體系，完全符合有害物質(zhì)限制（RoHS）的標(biāo)準(zhǔn)；除具有高度的耐腐蝕性外，還可根據(jù)客戶(hù)要求調(diào)整表面摩擦扭矩，并得到了OEM（原始設(shè)備制造商）原廠(chǎng)的認(rèn)可，具有極大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

根據(jù)不同的汽車(chē)緊固件要求，PPG為客戶(hù)提供的產(chǎn)品見(jiàn)表1。

同時(shí)，根據(jù)不同緊固件產(chǎn)品，結(jié)合ELECTROPOLYSEAL?系列產(chǎn)品，PPG為客戶(hù)提供完整的滾泳涂裝工藝流程，圖1為典型的電泳操作示意圖。

表1 PPG電泳產(chǎn)品系列Table 1 PPG electrophoresis production series

圖1 標(biāo)準(zhǔn)滾電泳操作示意圖Figure 1 Barrel type electrocoating operation diagram

在生產(chǎn)過(guò)程中，緊固件頭部以及螺紋部分膜厚均勻，電泳后增加封閉處理，可以調(diào)整扭矩的一致性，烘烤后，電泳層不會(huì)產(chǎn)生常規(guī)電泳涂料的黏連現(xiàn)象，外觀(guān)光滑均勻。

圖2為金相顯微鏡下的螺帽、螺紋電泳切片以及膜厚。

根據(jù)切片分析結(jié)果可知，采用PPG POWERCRON?XP系列滾泳產(chǎn)品，螺栓頭部和螺紋處的膜厚不會(huì)產(chǎn)生明顯差異，邊緣包裹優(yōu)異，保證了產(chǎn)品所有表面的防腐性能；且滾泳使得整桶產(chǎn)品的批次膜厚穩(wěn)定性較高。

作為衡量緊固件涂層表面狀態(tài)滿(mǎn)足裝配順暢和緊固力矩一致要求的重要指標(biāo)，零件涂層摩擦系數(shù)的批次一致性顯得尤為重要，ELECTROPOLYSEAL?產(chǎn)品系列中的SEALCOAT產(chǎn)品用作零件電泳后濕膜浸涂的TOPCOAT，可將批次產(chǎn)品的摩擦系數(shù)調(diào)整一致，且滿(mǎn)足客戶(hù)要求。該涂層與電泳涂層一同烘烤后成為不可分層的統(tǒng)一涂膜。根據(jù)Ford 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的摩擦系數(shù)見(jiàn)表2。

圖2 金相顯微鏡下緊固件電泳切片及膜厚Figure 2 Fastener electrophoresis sections and film thickness under metallographic microscopy

由表2可見(jiàn)，采用PPG POWERCRON?XP系列滾泳涂裝的緊固件，其摩擦系數(shù)完全符合Ford的檢測(cè)要求，同時(shí)批次之間的穩(wěn)定性高，完全符合工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

2 緊固件電泳涂裝和其它涂覆技術(shù)之比較

幾種緊固件處理工藝的優(yōu)劣比較見(jiàn)表3。

表2 摩擦系數(shù)測(cè)試結(jié)果＊Table 2 The test results of friction coefficient

表3 幾種緊固件處理工藝的優(yōu)劣比較Table 3 Comparison of the advantages and disadvantages of several fastener treatment processes

3 緊固件電泳的應(yīng)用情況以及OEM’s批準(zhǔn)狀態(tài)

PPG緊固件滾泳工藝，依據(jù)其特殊的生產(chǎn)工藝以及膜厚均勻性，已為各大主機(jī)廠(chǎng)商關(guān)注，同時(shí)，各家廠(chǎng)商根據(jù)其自身發(fā)展需要，制定了相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表4。

表4 相關(guān)OEM針對(duì)緊固件電泳制定的標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Standards for fastener electrophoresis established by related OEM

同時(shí)也有越來(lái)越多的中國(guó)自主品牌汽車(chē)廠(chǎng)商對(duì)這一新技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，正在和PPG洽談推廣、合作。PPG也因此聯(lián)合緊固件業(yè)務(wù)合作伙伴Oneup（萬(wàn)埃浦）一起在浙江平湖設(shè)立了專(zhuān)業(yè)的緊固件電泳加工廠(chǎng)，目前該廠(chǎng)運(yùn)行情況良好。

4 結(jié)語(yǔ)

PPG ELECTROPOLYSEAL?涂裝工藝經(jīng)過(guò)批量化的生產(chǎn)、發(fā)展完善，為北美、拉丁美洲、歐洲和亞太等地區(qū)的零部件制造商實(shí)現(xiàn)了新的標(biāo)準(zhǔn)和施工可能。

在美國(guó)，有Curtis Metal Finishing Co.等公司為通用、福特、克萊斯勒等提供汽車(chē)緊固件的電泳加工，還有一些公司專(zhuān)業(yè)從事建筑緊固件的電泳加工。

在中國(guó)臺(tái)灣，由PPG持有的Alltech公司，已經(jīng)建成世界最大的緊固件電泳生產(chǎn)線(xiàn)，年加工量超過(guò)10 000 t。

在中國(guó)，位于浙江平湖的緊固件合作伙伴Oneup（萬(wàn)埃浦），僅僅用了1 a時(shí)間年加工量就超過(guò)500 t。

在歐洲，位于德國(guó)和西班牙的緊固件電泳公司已于2017年投產(chǎn)，為歐洲地區(qū)的OEM廠(chǎng)商提供緊固件電泳加工服務(wù)。

PPG ELECTROPOLYSEAL?涂裝工藝以及PPG POWERCRON?XP緊固件電泳涂料，以其優(yōu)越的漆膜穩(wěn)定性，穩(wěn)定的涂裝表現(xiàn)和突出的環(huán)保特點(diǎn)，得到越來(lái)越多的客戶(hù)認(rèn)可和使用，同時(shí)PPG也期待為中國(guó)的緊固件制造商提供優(yōu)異的產(chǎn)品和先進(jìn)的技術(shù)，共同發(fā)展。

［1］ 宋華，牛麗媛. 汽車(chē)緊固件的表面防護(hù)技術(shù)及其發(fā)展方向［J］.汽車(chē)工藝與材料，2007（4）：34-35，37.