“硅烷+电泳”与“磷化+电泳”配套性能的对比.pdf

材料应用 55 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT M MATERIAL APPLICATION 摘要 为了更加直观 准确地对 硅烷 电泳 与 磷化 电泳 的配套性能进行对比 制定 了一种特殊的试验方案 即在同一块试验样板上采用两种化学处理方式 一侧用硅烷处理 另一 侧用磷化处理 然后整体进行电泳 这样能够在样板两侧同一高度上获得完全相同的电泳条件 从 而排除其他因素的干扰 试验结果表明 硅烷 电泳 的机械性能优于 磷化 电泳 而 磷 化 电泳 的耐蚀性略胜一筹 因此 硅烷 电泳 基本可以替代 磷化 电泳 硅烷膜层对底 材缺欠的遮盖能力不如磷化膜 虽然两者相差不多 但对于有较高外观要求的涂层仍需进行硅烷和 油漆的配套性试验 关键词 硅烷 磷化 电泳 配套 中图分类号 TQ639 文献标识码 B 硅烷 电泳 与 磷化 电泳 配套性能 的对比 中国第一汽车股份有限公司技术中心 赵 冉 宋 华 高宏伟 长春安特涂装技术工程有限公司 张 智 1 试验样板的制备 1 1 试验材料 1 1 1 试验样板 1 材质 冷轧钢板和镀锌钢板 2 规格 70 mm 150 mm 0 8 1 0 mm 1 1 2 前处理材料 a 硅烷材料 b 磷化材料 1 1 3 电泳涂料 a 普通无铅灰色阴极电泳涂料 b 配套材料 1 2 样板的制备 1 2 1 前处理样板的制备 样板经脱脂处理后 一半进行磷化处理 另一半 进行硅烷处理 见图1和图2 磷化工作液和硅烷工作 液的控制参数见表1和表2 1 2 2 电泳样板的制备 前处理样板进行电泳并按电泳烘干规范进行烘 干 电泳槽液控制参数见表3 2 检测项目及检测方法 检测项目及检测方法见表4 MATERIAL APPLICATION 材料应用 56 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT M 3 试验结果 电泳样板的试验结果见表5 4 数据分析及总结 4 1 表面粗糙度 表面粗糙度的试验参数见表6 表1 磷化工作液的控制参数 游离酸 pt总酸 pt工作液温度 处理时间 s 1 023 037180 表2 硅烷处理工作液控制参数 pH值 工作液 温度 电导率 s cm 1 锆离子 浓度 pt 处理 时间 s 4 5常温6908 4120 图1 前处理后的样板图2 电泳后的样板 从表5可以看出 硅烷膜的粗糙度与底材表面的粗 糙度更加接近 这是因为磷化膜是多孔的晶体结构膜 层 膜层较厚 能够较充分地遮盖底材的缺陷 不同底 材对磷化膜表面粗糙度的影响较小 而硅烷膜是无定形 网状结构的非晶态薄膜 其厚度仅为磷化膜厚度的1 10 左右 对底材缺欠的遮盖能力较差 与底材的表面粗糙 度更为接近 即不同底材对硅烷膜表面粗糙度的影 表3 电泳槽液控制参数 pH值电导率 s cm 1固体分 槽液温度 电泳电压 V电泳时间 s 5 631 67020 330190 钢板 170 镀锌钢板 150 表4 检测项目及检测方法 检测项目检测方法 表面粗糙度Q CAM 64 11 2010 油漆性能试验方法 第11部分 表面粗糙度 膜厚GB T 13452 2 2008 色漆和清漆 漆膜厚度的测定 划格试验GB T 9286 1998 色漆和清漆 漆膜的划格试验 杯突试验GB T 9753 2007 色漆和清漆 杯突试验 耐冲击性GB T 1732 1993 漆膜耐冲击性测定法 抗石击Q CAM 64 3 2010 油漆性能试验方法 第3部分 抗石击 耐盐雾性GB T 1771 2007 色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定 耐湿性GB T 13893 2008 色漆和清漆 耐湿性的测定 连续冷凝法 循环交变腐蚀Q CAM 62 2 2010 漆膜腐蚀性能试验方法 第2部分 循环交变腐蚀试验 耐温变性Q CAM 62 8 2010 油漆性能试验方法 第8部分 耐温变性 涂层损坏程度评价IOS 4628 2003 涂层材料损坏程度评价方法 材料应用 57 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT M MATERIAL APPLICATION 表5 电泳样板的试验结果 性能 冷轧板镀锌板 磷化硅烷磷化硅烷 底材表面粗糙度 m0 660 74 前处理后样板表面 粗糙度 m 0 890 761 060 87 转化膜外观深灰 均一浅黄 均一浅灰 均一浅蓝 均一 电泳漆膜表面 粗糙度 m 0 190 210 260 26 电泳漆膜外观平整 无弊病平整 无弊病平整 无弊病平整 无弊病 电泳漆膜膜厚 m16 1718 1916 1718 20 划格试验 级1111 杯突试验 mm7 78 97 58 3 耐冲击性 N cm490490490490 抗石击性 级2222 耐温变性Rtc1Rtc1Rtc1Rtc1 耐盐雾性 图3和图4 600 h后 划痕腐蚀 量C 1 mm 锈蚀程度 为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为0 S0 600 h后 划痕腐蚀 量C 1 5 mm 锈蚀程 度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为2 S1 360 h后 划痕腐蚀 量C 1 8 mm 锈蚀程 度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为0 S0 360 h后 划痕腐蚀 量C 2 9 mm 锈蚀程 度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为2 S2 耐湿性 504 h 锈蚀程度Ri0 起泡程度0 S0 开裂程度0 S0 剥落程度0 S0 锈蚀程度Ri0 起泡程度0 S0 开裂程度0 S0 剥落程度0 S0 锈蚀程度Ri0 起泡程度0 S0 开裂程度0 S0 剥落程度0 S0 锈蚀程度Ri0 起泡程度0 S0 开裂程度0 S0 剥落程度0 S0 30个循环交变腐蚀 图5和图6 划 痕 腐 蚀 量C 1 mm 锈蚀程度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为0 S0 划 痕 腐 蚀 量C 1 mm 锈蚀程度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为1 S1 划痕腐蚀量C 1 5 mm 锈蚀程度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为0 S0 划痕腐蚀量C 1 6 mm 锈蚀程度为Ri0 起泡程度为0 S0 开裂程度为0 S0 剥落程度为1 S1 注 每块样板的左侧为 硅烷 电泳 右侧为 磷化 电泳 图3 冷轧板 图4 镀锌板 图5 冷轧板 图6 镀锌板 下转第67页 材料应用 67 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT M MATERIAL APPLICATION 待续 b 玻纤增强CSM试样 图19 不同材料和约束条件下试样的载荷 位移曲线 a Akzo 556试样 上接第57页 响较大 4 2 耐腐蚀性 从表5看出 磷化处理和硅烷处理的耐温变性和 耐湿性的试验结果都相同 而耐盐雾性的电泳漆膜划 痕腐蚀量和循环交变腐蚀试验的剥落程度差异很大 磷化 电泳的划痕腐蚀量和剥落程度的试验结果都明 显好于硅烷 电泳的试验结果 这同样是由磷化膜和 硅烷膜的结构决定的 磷化膜的多孔结构使之能够与 电泳漆膜紧密结合 而硅烷膜很薄而且较光滑 盐水 一旦渗入电泳层和硅烷层之间 容易在其间扩散 进 而对电泳漆膜产生剥离作用 这说明如果前处理采用 硅烷技术 与之配套的电泳涂料的配方必须进行相应 改进 目前生产线的电泳涂料的耐腐蚀性能不能满足 标准要求 4 3 电泳漆膜厚度 由表5可知 在电泳条件完全相同的情况下 无 论是冷轧板还是镀锌板 硅烷转化膜的电泳漆膜都 表6 表面粗糙度的试验参数 Lt mmVt mm s 1Lc mm 4 80 50 8 比磷化膜的电泳漆膜厚1 3 m 由此可以判断硅 烷转化膜的电阻 磷化膜的电阻 另外 硅烷转化 膜的厚度仅为100 500 nm 导电性更好 若采用 相同的电泳电压 则硅烷处理的电泳膜厚就高于磷 化处理的电泳膜厚 对相同品种的电泳漆而言 漆 膜厚度对其耐蚀性能和机械性能的影响很大 如果 漆膜太薄 耐蚀性下降 而漆膜太厚 涂装成本提 高 同时机械性能也会下降 所以要想得到与磷化 膜上同样的电泳漆膜厚度 就要改变电泳条件 如 适当降低施工电压等 4 4 机械性能 由表5可知 两种转化膜层电泳后的机械性能基 本一致 5 结束语 综合上述试验结果 硅烷前处理技术完全可以替 代磷化前处理技术 以适应节能和环保的双重要求 但硅烷处理技术的进一步推广还有很多工作要做 相 信在不久的将来 硅烷技术一定会和磷化技术一样成 熟地应用于汽车涂装领域 AT M