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解析電泳底漆重涂配套性不良的事故分析
www.wxq1.com 化學鍍鎳--合航集團 2013-03-29 13:56
深圳陽極氧化：1引言
為確保整車尤其是底盤部件在海運中的防銹質量，目前各大汽車廠在對出口商用車整車采取噴蠟防護的同時，對底盤件的涂層也制定了嚴格的標準，以不斷提升涂層質量。本公司根據多年出口車的防銹經驗和海外市場需求，對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量標準。為滿足該出口車標準要求，本廠對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→磷化→水洗→水分烘干）→電泳及后沖洗→電泳漆烘干（180℃，30min）→轉掛→高壓靜電粉末噴涂→粉末固化（180℃，25min）采用該生產工藝，漆膜總厚度為70～100μm，附著力為0級，中性鹽霧試驗超過800h，涂層綜合性能優異，并且涂層質量一直穩定。但在2009年10月中旬，粉末重涂后零件出現大面積嚴重縮孔，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。針對問題出現的時間和狀況，通過對生產線的工況進行逐一分析，并結合相關文獻資料[1]，可能有如下幾個原因造成粉末重涂時涂層出現縮孔現象：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。
2事故試驗分析與驗證
針對上述可能造成粉末涂層出現縮孔的因素，通過試驗逐步進行分析研究。
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，壓縮空氣經除油、干燥氣處理后，各項參數均能滿足粉末噴涂的要求，其具體指標如下：壓力為0.6～0.8MPa，露點溫度不大于-40℃，油、水等雜物滿足標準要求。同時，進行如下試驗：采用同型號的零件，一部分電泳后再噴涂粉末，其余零件經過前處理后直接噴涂粉末。試驗結果為：電泳后再噴涂粉末的零件，漆膜表面出現大面積縮孔、附著力極差；而直接進行粉末噴涂的零件，漆膜外觀良好、附著力優異。據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格，如烘干溫度或時間達不到最低要求，就可能造成解封后含異氰酸酯基團的固化劑反應不完全而存留在電泳漆膜表面，造成電泳漆膜表面性質發生變化而導致與面漆配套不佳[1]。為驗證此因素，對電泳后漆膜質量進行檢查，其硬度為2H，附著力為0級，漆膜質量完全滿足原漆技術指標；同時，用蘸有丙酮的脫脂棉在電泳漆膜上用力（約9.8N）反復擦拭10次后，涂層表面狀態良好、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行180℃、25min的二次固化，最后再進行粉末重涂，發現漆膜依然存在大面積縮孔、附著力極差。據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
為驗證電泳底漆漆膜接觸外界污物被污染，采取了如下驗證方案：①對電泳底漆漆膜用二甲苯擦拭，晾干后再進行粉末噴涂；②取電泳槽槽液在實驗室制電泳樣板，然后再進行粉末重涂。二甲苯擦拭后的零件，重涂漆膜外觀質量有所改善，但依然存在嚴重縮孔，附著力基本無改善；在實驗室制作的電泳樣板，粉末重涂后其效果與電泳線生產線的情況完全一樣：大面積縮孔，附著力極差。據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在多方查找原因未果的情況下，與電泳漆生產廠家溝通得知：電泳線最近使用的是10月20批次原漆，廠家在檢驗發現外觀質量不佳的情況下加入了臺灣德謙公司的435流平劑，于是懷疑有可能是該流平劑導致的縮孔及附著不良。為驗證該因素，進行如下試驗：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，與現場反映的情況一致；而9月10批次原漆正常，據此基本可判斷是435流平劑造成電泳后重涂性不良，結果見圖2。
3結果分析與討論
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，通過在主鏈的側基接入帶有反應性的官能團羥基進行的改性[2]。
該流平劑可用于解決金屬、聚合物及木質底材由于脫膜劑和潤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，促進涂膜流平性能，防止發花、橘皮，提高對底材的潤濕性，增加附著力，減少縮孔、針孔等涂膜表面弊病。但由于采用反應性官能團進行改性，其在成膜過程中與樹脂或固化劑發生交聯反應，在漆膜表面富集大量的甲基基團，漆膜表面張力變得極低。根據液體展布理論：當重涂涂料的表面張力大于底漆漆膜的表面張力時，會造成濕膜潤濕展布困難，漆膜產生弊病，嚴重影響重涂涂層的外觀和層間附著力[3]。為了系統了解435流平劑添加量對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，再進行粉末噴涂觀察重涂性情況。
4結語
重涂配套性的影響因素有很多，其中涂層表面張力是一個極其重要的因素。如果底漆的表面張力過低，將給后續重涂配套性帶來很大問題，甚至無法進行重涂。根據本次質量事故和對有機硅類流平劑的重涂配套性研究，筆者認為：電泳底漆中應盡）量不加入對涂層表面張力影響較大的助劑，如有機硅類流平劑，特別是未改性的聚硅氧烷、反應性官能團改性的聚硅氧烷，因為該類流平劑在含量僅為0.025‰時，重涂附著力明顯下降、漆膜外觀開始變差。之外，用戶在對電泳底漆進行檢驗時也應根據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應與用戶提前溝通并做好相關的工藝試驗，確保重涂配套性，以免出現不可挽回的損失。
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