熱線：
熱線：
2022-12-09
摘要: 隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，汽車設(shè)計選材逐漸加大鋁合金等輕量化材料的使用，這對涂裝工藝設(shè)計、工藝管理和質(zhì)量管控等方面均提出了全新的挑戰(zhàn)，尤其是對涂裝前處理工藝設(shè)計、材料選型、工藝參數(shù)管控、質(zhì)量管理等方面提出了新的要求。本文重點介紹了鋼鋁共線涂裝生產(chǎn)線的兩種前處理工藝技術(shù)，從工藝角度，重點介紹了脫脂、表調(diào)和磷化等關(guān)鍵工藝要求和管理要點，并對無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝進行了對比闡述。同時對鍍鋅鋼板和鋁合金板材分別經(jīng)過磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理方法對應(yīng)的電泳涂膜配套性進行了分析和研究。
中國打響藍天白云保衛(wèi)戰(zhàn)，全國各地紛紛出臺節(jié)能減排政策新規(guī)和新能源汽車雙積分制度，汽車設(shè)計向輕量化方向發(fā)展，汽車材料由全鋼鐵車身向多材料連接的輕量化車身和模塊化車身結(jié)構(gòu)等轉(zhuǎn)變，均對涂裝工藝提出了全新要求和挑戰(zhàn)。汽車車身輕量化有不同的發(fā)展方向，分別為全鋁車身、鋼鋁混合車身、多材料輕量化車身、非金屬與金屬混合車身等，其中鋼鋁混合多材質(zhì)的輕量化車身是汽車輕量化設(shè)計的發(fā)展趨勢，鋼鋁混合車身主要是通過車身骨架采用高強鋼材料，外板及車門等采用鋁合金、鍍鋅板等材料來優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。鋼鋁混合車身涂裝工藝與傳統(tǒng)涂裝工藝流程差別不大，主要是根據(jù)處理車身鋁合金面積的比例不同，前處理工藝略有差異。鋼鋁混合車身目前有兩種前處理工藝一磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理，在工藝設(shè)計及生產(chǎn)管控過程中與傳統(tǒng)鋼制車身前處理管理方式不同，其工藝過程和技術(shù)要求也更加復(fù)雜。
鋼鋁混合車身由于車身是由鋼制材料、鋁合金、鍍鋅板等組成，不同材質(zhì)的金屬存在搭接，鐵、鋁、鋅等金屬的腐蝕電極電位不同，如果板材涂裝不良，搭接處易形成微電池，會產(chǎn)生電偶腐蝕。為了避免鋼鋁混合車身腐蝕問題的發(fā)生，需要對鋼鋁混合車身同時進行前處理。而鋼鋁混合車身的涂裝前處理的工藝包括傳統(tǒng)的三元鋅系磷化處理及無磷轉(zhuǎn)化薄膜處理，兩種前處理成膜類型不同，三元鋅系磷化處理為有晶粒結(jié)構(gòu)的磷化膜，無磷轉(zhuǎn)化薄膜處理為無晶粒結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀膜。兩種前處理工藝的關(guān)鍵技術(shù)介紹如下。
磷化前處理工藝適合涂裝處理面積中鋁合金面積≤20%的鋼鋁混合車身，為確保鋁合金板材在磷化中成膜，需要提高磷化液中氟離子濃度，為處理游離在磷化槽液中的鋁離子，磷化槽液也需添加氟離子添加劑，并控制氟離子濃度。
鋼鋁混合車身共線的鍍鋅鋼板和鋁板均為兩性金屬，在脫脂除油率滿足要求的情況下，建議采用無磷堿性脫脂劑清洗，脫脂劑中需添加無機抑制劑，如硼酸鹽、硅酸鹽，以保護基材金屬表面免受過度刻蝕。如果處理鍍鋅鋼板和鋁板的脫脂液配方不合理，例如未加入硼酸鹽、硅酸鹽類抑制劑，會導(dǎo)致板材表面局部腐蝕引起白點，水洗后，板材表面會產(chǎn)生直徑為幾mm的缺陷，直接影響后續(xù)的涂裝過程。鋁板(特別是高硅含量的鋁合金)需要充分考慮脫脂劑的緩蝕能力，鋁板表面有氧化皮，在脫脂中刻蝕量大，易在表面形成偏鋁酸鹽，附在鋁板表面，所以鋁板過度刻蝕可能存在生成表面沉淀物的風險。
表調(diào)能夠提高金屬表面晶核的數(shù)量，進而提高單位表面積的磷酸鹽晶體數(shù)量，促使金屬表面在短時間內(nèi)形成覆蓋均勻的晶核，因此對磷化過程具有加速及細化結(jié)晶的作用，能夠縮短磷化時間，降低磷化溫度，降低磷化膜重。日前，常見的表調(diào)有磷酸鈦系表調(diào)和磷酸鋅系表調(diào)。
鈦系表調(diào)主要成分是含鈦基團活性的添加劑與pH 緩沖劑、抗硬水穩(wěn)定劑。表調(diào)起活性作用的只有膠體磷酸鈦(10~100 nm)，其溶液通常為 pH=8~10的膠體磷酸鈦水溶液，表調(diào)工藝過程決定著這些表調(diào)劑的性能表現(xiàn)，鈦系表調(diào)溶液的活化效果會隨著時間的推移逐漸降低，這種變化很大程度上依賴于具體的產(chǎn)品配方以及配槽用水的硬度，而與零件產(chǎn)品的通過量無關(guān)。
鋅系表調(diào)是以磷酸鋅作為主要分散體系的新型液體表面調(diào)整劑，一般需要與其配套的調(diào)節(jié)劑一起使用。槽液日常監(jiān)控參數(shù)主要為 pH 及鋅點數(shù) (滴定法檢測)，定期監(jiān)控磷酸根及鋅離子濃度。鈦系表調(diào)及鋅系表調(diào)處理后的磷化結(jié)晶見表 1。
三元鋅系磷化是行業(yè)內(nèi)多金屬車身前處理的標準傳統(tǒng)磷化工藝。根據(jù)噴淋或浸漬兩種不同工藝，建議在同時進行鋼板和鋁板磷化處理的磷化工作液中額外加入含氟化合物(氫氟酸、堿金屬氟化物或堿性金屬氟化物)，并保證游離氟離子濃度為(5.0 ~ 25.0)x10^-5。低鋅磷化生成的磷化膜成分主要是磷酸鋅。磷酸鹽晶體是電絕緣體，但其孔隙率約占表面積的 1%，是電泳沉積的重要前提。磷化工藝中，鋼鋁混合結(jié)構(gòu)車身的浸漬是至關(guān)重要的。磷化液的組成、流動性、藥品補給都是獲得均勻磷化膜(避免在表面生成晶粒沉淀)的先決條件，研究表明，基材表面的磷化液的最佳流速為>0.4m/s。過高的鈉和氟化物濃度會增加磷化膜中的六氟鋁酸鈉含量，因此，要在一定范圍內(nèi)控制游離鈉和游離氟化物濃度，并在此基礎(chǔ)上保證最佳流速。
無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理中鋼鋁共線的車身脫脂與磷化的方式相同，詳見1.1.1 鋼鋁共線的脫脂。
無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理因無表調(diào)、磷化工序，因此所有種類的金屬板材（如冷軋鋼板、鍍鋅板、鋁合金板等）均生成無磷轉(zhuǎn)化膜，實現(xiàn)金屬表面的防護作用，所以，無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝對車身鋁合金處理面積比例不限，并且對于全鋁車身而言，無磷轉(zhuǎn)化工藝是一個較好的選擇。但是此工藝對白車身表面要求較高，對板材表面的打磨痕遮蓋力相對較差。無磷轉(zhuǎn)化前處理膜電阻值小，需關(guān)注與電泳漆的配套性，注意電泳漆泳透力驗證，無磷轉(zhuǎn)化必須配套高泳透力電泳漆才能獲得較佳的涂裝效果。磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝對比見表 2。
為系統(tǒng)考察鋼鋁混合共線車身兩種前處理工藝的適應(yīng)性及電泳后涂膜性能，對鋁合金車身板材和鍍鋅板采用磷化工藝和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝進行高泳透力電泳配套性試驗驗證。兩種板材分別為鋁合金板6016，鍍鋅板 DC56ZF，其基本參數(shù)對比見表 3。
本次試驗所采用的電泳漆為同一種高泳透力電泳漆。按兩種前處理成膜類型:有晶粒結(jié)構(gòu)的磷化膜(傳統(tǒng)磷化處理)和無晶粒結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀膜(薄膜前處理)進行電泳配套性試驗。
對鍍鋅板和鋁合金兩種板材，分別進行磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝預(yù)處理，生成轉(zhuǎn)化膜的兩種板材分別與同一種型號的高泳透力電泳漆進行配套性試驗驗證，經(jīng)實驗室驗證，鋁板磷化膜重為 2.78 g/m2，鋁板網(wǎng)狀膜膜重為 51.6 mg/m2；鍍鋅板磷化膜重為2.7g/m2，鍍鋅板的網(wǎng)狀膜膜重為95.7 mg/m2。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可以得出，鋁板磷化后與鋼板磷化后的電泳泳透力基本相同，鋁合金板材網(wǎng)狀膜的電泳泳透力偏高。兩種表面成膜類型對應(yīng)的泳透力均滿足技術(shù)要求 (≥60%)，具體數(shù)據(jù)見表 4。
對鍍鋅板和鋁合金兩種板材分別進行磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝預(yù)處理，生成轉(zhuǎn)化膜的兩種板材分別與同一種型號的高泳透力電泳漆進行配套性試驗驗證。經(jīng)實驗室驗證，兩種板材經(jīng)過兩種前處理后的電泳漆膜附著力均滿足要求，具體數(shù)據(jù)見表 5。
本文通過對鋼鋁混合車身兩種前處理工藝的研究，結(jié)果表明磷化前處理和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理均能滿足性能要求，具體生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)產(chǎn)品板材的類型和比例，開展前處理、電泳各項性能驗證。隨著汽車輕量化技術(shù)及環(huán)保要求的不斷提高,車身用鋁合金板材的比例將不斷增加，汽車企業(yè)都將不可避免地面對鋼鋁混合車身的涂裝前處理。
0757-26382347/13380287549
