自泳漆的应用试验研究.doc

自泳漆的应用试验研究高宏伟（中国第一汽车集团公司技术中心，长春 130011）摘要：对国内自泳漆涂装技术的发展状况进行了阐述。对国内某知名公司的第3代自泳漆产品其中的一种产品从漆摸膜性能到工艺影响因素进行了全面的试验研究，对自泳漆涂装技术的应用提出了参考性意见。关键词：自泳漆 应用 试验研究 前言自泳漆涂装技术在国际上已经有三十多年的发展历史,其耐盐雾性能接近阴极电泳漆，明显优于目前车下黑漆件用其他品种涂料。材料成本比目前车下黑漆件通用的阴极电泳漆高10%-20%;运行成本低30%-40%;综合成本低约20%。同时，先期设备投入和后期生产维护成本低，VOC=O，重金属含量=0，具有环保优势；105-110度的低温固化温度，节能优势明显；和电泳漆技术相比，具有工艺简化，减少占地面积40%的特点等诸多好处，自泳漆涂装技术将会越来越被人们所看好。但以往的研究结果始终存在着工艺稳定性差，难于管理等一些问题，所以迟迟没能得到广泛的生产应用。第3代自泳漆产品的问世，解决了很多1、2代产品实际应用中存在的问题，能否真正应用于生产，必须通过试验，因此我们进行了自泳漆的应用试验研究。一、自泳漆性能检测1、工艺流程脱脂（655，2-5min）水洗（自来水，室温1min，）酸洗（自来水配槽，50-70，1min）水洗（自来水，室温，1min）纯水洗（室温，0.5-1min）自泳漆（NV=5%-7%，ORP：300-400mV,101:100-300A,20-23，3-5min）水洗（自来水，室温，1min）反应水洗（纯水，室温，1min）烘干（115X30min）。试验目的全面了解AUTOPHORETIC 866自泳漆性能及工艺特点。2、工艺参数检测1、配槽自泳漆：2260ml；添加剂：1000ml；纯水至20L。2、检测结果经实验检测，参数如下：氟离子浓度210A；氧化还原电位：444mV；固体份：5.07%；pH值：3.3；电导率：2200S/cm。3、检测结果检测项目检测结果试验方法外观平整、光滑GB/T9761-1988膜厚 (m)13-20（3min）;21-26(4min)GB/T 13452.2-1992光泽无光（2150）；40-50（3414）GB/T 9754-1988粗糙度（Ram）0.8-1.2（冷轧板）A08 M64.22-2003铅笔硬度6HGB/T 6739-1996附着力 (级)Gt0-1GB/T 9286-1998杯突 mm6.5GB/T 9753-1988冲击 (Ncm)490AGB/ 1732-1993抗石击（级）1级（20(m )；3-4级（26-30(m ) (2bar1次)A08 M64.3-2003耐酸24 h，1级A08 M64.5-2003耐碱24 h，1级A08 M64.6-2003耐汽油8 h，1级A08 M64.4-2003耐机油48 h，1级A08 M64.4-2003耐盐雾 (h)840（热轧、冷轧）；396（铸件）GB/ 1771-1991耐湿热500 h（热轧、冷轧），1级GB/T 1735-1979（1989）铅、锡含量%铅小于0.0010,锡小于0.0010(见附件)A08 M-02-2004槽液稳定性室温放置720小时后用纯水补充液面，外观、膜厚无变化。抗石击试验结果照片（漆膜厚度26.0-m 33.0m）盐雾照片（漆膜厚度14.0m -21.0m 840小时）盐雾照片（漆膜厚度25.0m -32.0m 840小时）二、晾干时间对漆膜性能影响自泳水洗后，烘干之前，室温放置10分钟之内对性能无任何影响；放置超过30分钟，在过烘烤的条件下，漆膜外观明显粗糙，并开始有失光、粉化迹象，机械性能下降较大，但正常烘烤条件下，性能稍有下降，但还满足车下黑漆件涂层质量标准要求；放置时间过长，性能开始下降，耐过烘性能下降明显。见表1表1晾干时间对漆膜性能影响凉干时间烘干条件漆膜性能外观附着力（级）冲击强度（Ncm）铅笔硬度10分钟10520分钟良好Gt04906H12040分钟良好Gt04906H15020分钟良好Gt04906H30分钟10520分钟良好Gt04906H12040分钟良好Gt04906H15020分钟粗糙Gt14905H18小时10520分钟良好Gt04906H12040分钟良好Gt14904H15020分钟很差成片脱落4903H三、搅拌速度对漆膜性能影响（见表2）表2 搅拌速度对漆膜性能影响转速（转/min）膜厚（m）附着力（级）冲击（Ncm）外观013-18Gt0490B无光、严重发花，有明显流痕。10015-20Gt0490A有轻微发花15022-23Gt0490A好18024-26Gt0490A好20025-27Gt0490A好30032-36Gt0490B合格 搅拌速度在100转/分-300转/分最佳。低于100转/分时，外观无光发花，高于300转/分时，容易出现漆膜过厚、臃肿的漆膜弊病。四、自泳时间对膜厚的影响（见表3）表3 自泳时间对膜厚的影响编号时间(min)膜厚（m）附着力 （级）冲击（Ncm）外观117-9整张剥落-底边泛黄217-8整张剥落-底边泛黄3210-15Gt1-2490B底边轻泛黄4210-151-2490B底边轻泛黄5315-241-2490BOK6315-241-2490AOK7418-252490BOK8422-271490BOK9525-381490BOK10526-381490BOK111045-521490BOK121049-531490AOK 自泳时间在3-4分钟可控制漆膜厚度在20微米左右，2分钟，漆膜厚度可达到10-15微米；自泳时间低于2分钟，漆膜过薄，性能达不到技术要；自泳时间5分钟，漆膜厚度超过25微米，并随时间的延长，在10分钟之内漆膜厚度一直在增加，一般情况下控制漆膜厚度不超过25微米，所以自泳漆要根据漆膜厚度要求严格控制自泳漆反应时间。五、过烘烤对漆膜性能的影响（见表4）表4 过烘烤对漆膜性能的影响120X20 min130X40 min140X60 min150X20 min170X20 min膜厚（m）无变化无变化无变化无变化无变化附着力 （级）Gt0Gt0Gt0Gt0-冲击（Ncm）490A490A490A490B490B杯突（mm）10.59.68.07.95.2铅笔硬度6H6H6H6H3H外观无变化无变化无变化无变化粗糙、粉化 当烘烤温度在120-150时，40分钟之内的过烘烤对漆膜性能影响不大；当烘烤温度高于150，不高于160时，20分钟之内的过烘烤漆膜杯突性能稍有下降，但满足涂层质量标准要求；当烘烤温度高于160时，漆膜抗冲击性能、硬度和杯突性能都明显下降，漆膜已经几乎没有结合力了。六、氟离子浓度对漆膜性能的影响（见表5）表5 氟离子浓度对漆膜性能的影响氟离子浓度（A）50100180260340510840附着力 （级）Gt0Gt0Gt0Gt0Gt0Gt0Gt0冲击（Ncm）490A490A490A490A490A490A490B铅笔硬度6H6H6H6H6H6H6H外观合格良好良好良好良好合格合格氟离子浓度对漆膜性能影响不大,但可能会对槽液使用稳定性有影响,实际生产过程中,要根据具体情况合理控制自泳漆槽液氟离子浓度。七、氧化还原电位对漆膜性能的影响 试验结果表明：随过件数量不断增加，氧化还原电位会有所降低。一般当氧化还原电位低于300 mV时，可通过添加添加剂来提高氧化还原电位值，但添加剂的添加要非常谨慎，存在一个突变点，而且这个突变点还并不是在一个恒定的氧化还原电位数值上，一但过了突变点，氧化还原电位值会有较大幅度提高，同时带来漆膜外观非常粗糙的不利后果，并且只能靠不断过件来自然降低氧化还原电位值，逐渐恢复漆膜外观质量，否则就要大量废弃部分槽液，才能达到快速降低氧化还原电位值的效果，损失会很大。我们的试验经验是，添加添加剂的数量按槽液的0.1、0.05、0.025依次递减的数量添加,边添加边检测氧化还原电位值,高于300mV以上且不超过400mV为宜。稍高于400mV时，虽然对漆膜性能没大的影响，但对槽液使用稳定性不利。氧化还原电位值过高就会影响漆膜外观，甚至影响漆膜的其他质量。八、烘干工艺窗（见表6）表6 不同烘烤条件漆膜性能自泳时间 烘烤时间（min）烘烤温度851020304050600；490；5H；1080h0；490；5H；1080h0；490B；5H；1080h900；490；5H；950；490A；6H；1051；490；5H；1080h0；490A；6H；1200h0；490A；6H；1200h0；490A；6H；1200h1201；490A；5H；1080h0；490；6H；1080h1300；490A；6H；1080h1400；490A；6H；1080h0；490A；6H；1080h1500；490A；6H；1080h0；490A；6H；1080h1605；490；5H；5；98；3H5；98；3H；1705；98；3H；注：表中数据依次为附着力 （Gt级）、冲击（Ncm）、铅笔硬度、耐盐雾试验结果。FABCDEGHIJK图1中分几个区域，分别解释如下：ABCDEFG之内的区域是漆膜性能最佳烘干工艺范围；HAGK之内区域为欠烘烤亚稳定区域，在该区域烘干工艺范围，漆膜个别机械性能达不到最佳，但还满足通常漆膜性能标准要求；BCD区域为过烘烤亚稳定区域，在该区域烘干工艺范围，漆膜个别机械性能达不到最佳，但还满足通常漆膜性能标准要求；GFK区域和DEJ区域烘干工艺范围，漆膜硬度、结合力开始下降，一般能达到附着力Gt1-Gt2,硬度能达到3H；HAB区域是过烘危险区域，在该区域烘干工艺范围，漆膜硬度、结合力开始下降，对晾干时间大于30分钟的工件，开始出现漆膜粉化现象；HIJDB之内以及以上的区域为机械性能丧失区域，在该区域烘干工艺范围，漆膜多方面性能大大下降，特别是结合力已经基本丧失。实际生产过程中可根据具体情况，选择最合理的烘干区域。九、自泳漆耐防锈油污染性能（见表7）表7 自泳漆耐防锈油污染性能含油量（g/L）膜厚（m）附着力（级）冲击（Ncm）外观118-20Gt0490B良好218-20Gt0490B良好518-20Gt0490B可能出现少量污染斑点防锈油虽然对自泳漆有污染，但一般情况下对漆膜性能没有影响，当污染较严重时会出现漆膜外观有工件出槽时携带表面漂浮油污造成的污染斑点。十、自泳漆耐拉延油污染性能选择的拉延油是乳化型拉延油，实验结果见表8。表8 自泳漆耐拉延油污染性能含油量（g/L）膜厚（m）附着力（级）冲击（Ncm）外观118-20Gt0490B外观发亮218-20Gt0490B外观发亮518-20Gt0490B工件上部较多污染斑点（见图2）图 2工件上部较多污染斑点照片 实验结果表明：乳化型拉延油有部分溶解在自泳漆槽液的现象，当含量达到1 g/L时，漆膜外观会出现局部发亮，有轻微污染斑痕；当含量达到5 g/L时会在工件的上部出现明显的污染斑点，漆膜发亮，但对漆膜机械性能还没多大影响。十一、自泳漆耐脱脂剂污染性能把通常的脱脂剂槽液先用水稀释100倍，再按1 g/L的含量加入到自泳漆槽液中，搅拌24小时，开始试验。结果见表9。表9 自泳漆耐脱脂剂污染性能含脱脂剂量（mg/L）膜厚（m）附着力（级）冲击（Ncm）外观0.518-20Gt0490B工件边缘较大面积无漆（见图3） 图3工件边缘较大面积无漆照片实验结果表明：脱脂剂污染对自泳漆影响很大，参数方面，槽液电导率和101值都有所降低，同时导致工件边缘泳不上漆，所以实际生产中要严格控制脱脂后自泳前的水洗质量。十二、自泳漆和面漆的配套性考虑修补和需要喷涂面漆的实际应用问题，选择了丙烯酸水性漆、氯化橡胶漆和氨基醇酸漆和自泳漆做了配套性试验，实验结果见表10。表10 自泳漆和面漆的配套性水性漆氯化橡胶漆氨基醇酸漆膜厚（m）15+（22-25）16+（17-20）16+（35-45）冲击（Ncm）490490490附着力（级Gt0Gt0Gt0杯突（mm）10.611.68.0外观合格合格合格耐盐雾 (h)不小于240不小于240不小于240实验结果表明:自泳漆和水性漆、氯化橡胶漆及氨基醇酸漆配套性良好。十三、不同涂装工艺实际成本比较分析（见表11） 表11 不同涂装工艺之间成本比较工艺名称水性漆Suncorite 自泳漆ACC阴极电泳漆粉末涂料价格：yuan/Kg35.08 45.00 30.76 45.82 价格：yuan/L48.06 51.75 36.91 80.18 重量固含量%55.00 38.00 40.00 100.00 体积固含量%.40.00 26.00 30.00 100.00 100%体积固含量的价格120.15 199.04 123.05 80.18 干膜厚(Microns)40.00 20.00 20.00 50.00 每平米理论体积固含量25.00 50.00 50.00 20.00 利用率%70.00 90.00 80.00 90.00 每平米有效体积固含量17.50 45.00 40.00 18.00 总生产线投资成本3,272,500.00 6,545,000.00 11,781,000.00 4,581,500.00 每年投资成本回收（5年）654,500.00 1,309,000.00 2,356,200.00 916,300.00 每年投资回收期利率（10）196,350.00 392,700.00 706,860.00 274,890.00 每年维护成本65,450.00 65,450.00 654,500.00 654,500.00 每年处理面积m2500,000.00 500,000.00 500,000.00 500,000.00 烘烤温度20分钟.105 C105 C190 C190 C有效烘烤温度(室温 =20 C)85 C85 C170 C170 C每年总的生产线成本850,850.00 1,701,700.00 3,063,060.00 1,191,190.00 每平米生产线成本1.70 3.40 6.13 2.38 每平米涂料成本6.87 4.42 3.08 4.45 每平米前处理的成本0.26 0.13 0.26 0.26 添加剂/平米0.00 0.26 0.26 0.00 每平米电耗0.13 0.13 0.65 0.13 每平米烘烤成本0.52 0.52 1.05 1.05 每平米烘烤后成本0.00 0