電泳底漆重涂配套性不良的事故分析
1引言
為確保整車尤其是底盤部件在海運(yùn)中的防銹質(zhì)量，目前各大汽車廠在對(duì)出口商用車整車采取噴蠟防護(hù)的同時(shí)，對(duì)底盤件的涂層也制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，以不斷提升涂層質(zhì)量。本公司根據(jù)多年出口車的防銹經(jīng)驗(yàn)和海外市場(chǎng)需求，對(duì)出口車底盤件要求涂層總厚度不小于40μm，涂層綜合性能滿足出口車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為滿足該出口車標(biāo)準(zhǔn)要求，本廠對(duì)出口車部分底盤件采用“電泳底漆+高壓靜電粉末噴涂”的方式，其工藝流程如下：電泳前處理（脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→水分烘干）→電泳及后沖洗→電泳漆烘干（180℃，30min）→轉(zhuǎn)掛→高壓靜電粉末噴涂→粉末固化（180℃，25min）采用該生產(chǎn)工藝，漆膜總厚度為70～100μm，附著力為0級(jí)，中性鹽霧試驗(yàn)超過800h，涂層綜合性能優(yōu)異，并且涂層質(zhì)量一直穩(wěn)定。但在2009年10月中旬，粉末重涂后零件出現(xiàn)大面積嚴(yán)重縮孔，且主要集中在零件的拐角處，漆膜附著力極差。漆膜缺陷如圖1所示。針對(duì)問題出現(xiàn)的時(shí)間和狀況，通過對(duì)生產(chǎn)線的工況進(jìn)行逐一分析，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料[1]，可能有如下幾個(gè)原因造成粉末重涂時(shí)涂層出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象：①壓縮空氣不干凈，含油、水過多；②電泳底漆固化不充分；③電泳底漆漆膜接觸外界污物，被污染；④電泳漆中的某種成分在烘干過程中釋放出來附著在電泳漆膜表面，改變了漆膜表面性質(zhì)。
2事故試驗(yàn)分析與驗(yàn)證
針對(duì)上述可能造成粉末涂層出現(xiàn)縮孔的因素，通過試驗(yàn)逐步進(jìn)行分析研究。
2.1壓縮空氣不干凈，含油、水過多
本廠采用WZG-6/8型無熱再生空氣干燥器，壓縮空氣經(jīng)除油、干燥氣處理后，各項(xiàng)參數(shù)均能滿足粉末噴涂的要求，其具體指標(biāo)如下：壓力為0.6～0.8MPa，露點(diǎn)溫度不大于-40℃，油、水等雜物滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，進(jìn)行如下試驗(yàn)：采用同型號(hào)的零件，一部分電泳后再噴涂粉末，其余零件經(jīng)過前處理后直接噴涂粉末。試驗(yàn)結(jié)果為：電泳后再噴涂粉末的零件，漆膜表面出現(xiàn)大面積縮孔、附著力極差；而直接進(jìn)行粉末噴涂的零件，漆膜外觀良好、附著力優(yōu)異。據(jù)此可排除壓縮空氣不干凈，含油、水過多造成的縮孔。
2.2電泳底漆固化不充分
電泳涂裝過程中，若烘干工藝控制不嚴(yán)格，如烘干溫度或時(shí)間達(dá)不到最低要求，就可能造成解封后含異氰酸酯基團(tuán)的固化劑反應(yīng)不完全而存留在電泳漆膜表面，造成電泳漆膜表面性質(zhì)發(fā)生變化而導(dǎo)致與面漆配套不佳[1]。為驗(yàn)證此因素，對(duì)電泳后漆膜質(zhì)量進(jìn)行檢查，其硬度為2H，附著力為0級(jí)，漆膜質(zhì)量完全滿足原漆技術(shù)指標(biāo)；同時(shí)，用蘸有丙酮的脫脂棉在電泳漆膜上用力（約9.8N）反復(fù)擦拭10次后，涂層表面狀態(tài)良好、紗布上無任何漆膜；再將電泳漆后的底盤件在粉末噴涂線油漆固化爐中進(jìn)行180℃、25min的二次固化，最后再進(jìn)行粉末重涂，發(fā)現(xiàn)漆膜依然存在大面積縮孔、附著力極差。據(jù)此可排除電泳底漆固化不充分造成的縮孔。
2.3電泳底漆漆膜接觸外界污物被污染
為驗(yàn)證電泳底漆漆膜接觸外界污物被污染，采取了如下驗(yàn)證方案：①對(duì)電泳底漆漆膜用二甲苯擦拭，晾干后再進(jìn)行粉末噴涂；②取電泳槽槽液在實(shí)驗(yàn)室制電泳樣板，然后再進(jìn)行粉末重涂。二甲苯擦拭后的零件，重涂漆膜外觀質(zhì)量有所改善，但依然存在嚴(yán)重縮孔，附著力基本無改善；在實(shí)驗(yàn)室制作的電泳樣板，粉末重涂后其效果與電泳線生產(chǎn)線的情況完全一樣：大面積縮孔，附著力極差。據(jù)此可排除電泳底漆漆膜接觸外界污物被污染造成的縮孔。
2.4電泳漆中的某種成分在烘干過程中釋放出來附
著在漆膜表面，改變了漆膜表面性質(zhì)在多方查找原因未果的情況下，與電泳漆生產(chǎn)廠家溝通得知：電泳線最近使用的是10月20批次原漆，廠家在檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外觀質(zhì)量不佳的情況下加入了臺(tái)灣德謙公司的435流平劑，于是懷疑有可能是該流平劑導(dǎo)致的縮孔及附著不良。為驗(yàn)證該因素，進(jìn)行如下試驗(yàn)：分別取10月20批次原漆和9月10批次原漆（不含435流平劑），重新制作電泳漆樣板，再進(jìn)行粉末重涂，10月20批次原漆存在大量縮孔，并且附著力極差，與現(xiàn)場(chǎng)反映的情況一致；而9月10批次原漆正常，據(jù)此基本可判斷是435流平劑造成電泳后重涂性不良，結(jié)果見圖2。
3結(jié)果分析與討論
流平劑是涂料助劑之一，它能賦予涂料在干燥成膜過程中形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。435流平劑的主要成分為改性聚硅氧烷，屬于有機(jī)硅樹脂類助劑，該助劑具有較低的表面張力，通過在主鏈的側(cè)基接入帶有反應(yīng)性的官能團(tuán)羥基進(jìn)行的改性[2]。
該流平劑可用于解決金屬、聚合物及木質(zhì)底材由于脫膜劑和潤(rùn)滑油等污染引起的涂料表面縮孔問題，加入涂料中，可顯著降低涂料的表面張力，減少涂膜表面張力梯度，促進(jìn)涂膜流平性能，防止發(fā)花、橘皮，提高對(duì)底材的潤(rùn)濕性，增加附著力，減少縮孔、針孔等涂膜表面弊病。但由于采用反應(yīng)性官能團(tuán)進(jìn)行改性，其在成膜過程中與樹脂或固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在漆膜表面富集大量的甲基基團(tuán)，漆膜表面張力變得極低。根據(jù)液體展布理論：當(dāng)重涂涂料的表面張力大于底漆漆膜的表面張力時(shí)，會(huì)造成濕膜潤(rùn)濕展布困難，漆膜產(chǎn)生弊病，嚴(yán)重影響重涂涂層的外觀和層間附著力[3]。為了系統(tǒng)了解435流平劑添加量對(duì)粉末噴涂重涂性的影響，做了不同添加量（從無到0.3‰）的電泳板，再進(jìn)行粉末噴涂觀察重涂性情況。
4結(jié)語
重涂配套性的影響因素有很多，其中涂層表面張力是一個(gè)極其重要的因素。如果底漆的表面張力過低，將給后續(xù)重涂配套性帶來很大問題，甚至無法進(jìn)行重涂。根據(jù)本次質(zhì)量事故和對(duì)有機(jī)硅類流平劑的重涂配套性研究，筆者認(rèn)為：電泳底漆中應(yīng)盡）量不加入對(duì)涂層表面張力影響較大的助劑，如有機(jī)硅類流平劑，特別是未改性的聚硅氧烷、反應(yīng)性官能團(tuán)改性的聚硅氧烷，因?yàn)樵擃惲髌絼┰诤績(jī)H為0.025‰時(shí)，重涂附著力明顯下降、漆膜外觀開始變差。之外，用戶在對(duì)電泳底漆進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)也應(yīng)根據(jù)使用情況抽查其重涂配套性，涂料廠家在變更流平劑類助劑配方時(shí)應(yīng)與用戶提前溝通并做好相關(guān)的工藝試驗(yàn)，確保重涂配套性，以免出現(xiàn)不可挽回的損失。
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