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摘要：随着汽车技术的发展，市场对车架的耐候性提出了更高要求。针对公司生产的轻卡车架（特别是二类底盘车架）存在的油漆涂层粉化问题，分析了提升车架涂层耐候性能的各种措施及其利弊所在，最终确定采用以KNT833底面合一阴极电泳漆取代原KNT831阴极电泳漆的方案。经过混槽试验、停止补加原漆、正式混槽和产品涂层耐候性验证等4个阶段的工作，达到了提高轻卡车架油漆涂层耐候性能的目的。在成本没有上升的前提下，车架涂层的耐候性能可以满足出口轻卡车架涂层的控制要求。
1 KNT831阴极电泳漆存在的问题
作为汽车承载体的车架位于车身底部，其工作条件十分恶劣，因而要求车架油漆涂层具有优良的耐腐蚀性能和良好的耐冲击性能。我公司轻卡车架涂装工艺的发展经历了3个阶段：第1阶段，采用手工喷涂C06-1铁红醇酸底漆及C04-42黑醇酸磁漆的工艺，虽然设备投资小，但占地面积大、原材料利用率低、劳动强度大，很难获得有优良耐蚀性能和耐冲击性能的涂层；第2阶段，采用浸涂水性丙烯酸环氧漆的工艺，工艺流程有所增加，提高了涂料利用率、生产效率和产品质量，减少了环境污染，但存在流挂、涂膜厚度不均等问题，涂层外观质量差，涂层耐盐雾试验平均为240 h，达不到要求值（504 h）；第3阶段，采用KNT831阴极电泳涂装工艺，进一步提高了涂料利用率、生产效率、涂层的外观质量和耐腐蚀性能（涂漆样板耐盐雾试验可达到1 000 h），减少了环境污染。
应用KNT831阴极电泳漆（黑色）虽然达到了提高涂层耐蚀性的目的，但由于该电泳漆中季铵盐分散树脂的主体含有大量的双酚A环氧，其中的芳香醚键在紫外线照射下容易被氧化降解，因而KNT831阴极电泳涂层的户外耐候性差。通
过QUV加速老化试验检测到的涂层耐老化数据见表1。
一汽企业标准Q/CATBD-12-2002《汽车油漆涂层》中的C202甲对轻卡车架总成的耐候性作出了以下规定：耐紫外光潮湿交替试验200 h后的失光率≤30%，或海南或广州曝晒6个月后的漆膜失光率≤30%。可见，KNT831阴极电泳底漆的耐候性达不到技术标准的要求。
2 提高轻卡车架涂层耐候性的方案
（1）方案1
增加喷涂面漆工艺。在电泳底漆上喷涂耐候性好的丙烯酸聚氨酯自干面漆或粉末涂料能够较好地提高涂层的耐候性，这种方法比较适用于重卡车架（尤其是半挂牵引车）的涂装。以单组分的黑色丙烯酸磁漆为例，喷涂这种面漆将使单台车架涂装成本上升20??30元；如采用双组分的丙烯酸聚氨酯自干型面漆，则单台车的涂装成本将上升45??55元。
（2）方案2
以丙烯酸阴极电泳漆替换环氧阴极电泳漆。虽然丙烯酸阴极电泳漆的耐候性较好，但耐蚀性将下降50%左右；如果采用丙烯酸阴极电泳漆，则原30 t的KNT831阴极电泳漆槽液将报废，损失约50多万元：与环氧阴极电泳漆相比，丙烯酸阴极电泳漆的成本高30%左右。目前，国内轻卡车架涂装线没有采用丙烯酸阴极电泳漆的。
（3）方案3
以改性的底面合一阴极电泳漆代替KNT831阴极电泳漆，在涂层的耐蚀性没有明显下降的基础上，耐候性有较大提高，能够满足轻卡车架耐候性的标准要求。该方案的涂装成本增加较少，比较适合于耐候性要求低于重卡车架的轻卡车架。
通过分析，在综合考虑提高轻卡车架的耐候性、涂装成本和涂装产品的特点后，最终确定采用方案3，并采纳上海金力泰化工股份有限公司的意见，选用底面合一的KNT833阴极电泳底漆进行混槽。
3 KNT833阴极电泳漆提高涂层耐候性的原理
KNT833阴极电泳漆通过加入脂肪族环氧树脂和脂肪族交联剂，使最终制得的产品具有抗紫外线（耐QUV超过400 h）和低温固化（150 ℃×20 min）的性能，而且电泳漆槽液pH值较高，对设备的腐蚀性小，便于生产管理。通过采用底面合一耐候性KNT833电泳漆，实现了既可提高轻卡车架电泳漆单涂层的耐候性，又大大降低了涂装成本的目的。
3.1 不同交联剂对电泳涂层耐候性能的影响
KNT833电泳漆由基料树脂（双酚A环氧、678脂肪族环氧）、低温合成交联剂、有机溶剂、中和剂和颜料（分散树脂、高色素碳黑、瓷土、防锈颜料、DBTO有机锡）组成。
异氰酸酯种类较多，例如MDI二苯基甲烷二异氰酸酯主要用来生产聚氨酯，TDI甲苯二异氰酸酯主要用于制备聚氨酯类和大环冠醚类化合物，HDI己二异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯，制成的树脂或涂料固化剂、胶粘剂等具备很好的耐黄变性能。
在常规的KNT831体系中使用不同的交联剂时，涂层的耐候性有明显差别（见表2）。KNT833电泳漆采用HDI异氰酸酯，使耐候性在一定程度上有所改善，但仅靠更换交联剂不能达到预期的耐候性目标，必须在提高基料树脂耐候性的同时配合使用HDI交联剂才行。
3.2 不同种类树脂对电泳涂层耐候性的影响
由于KNT833阴极电泳漆基料树脂中引入了TONE0200聚酯改性材料，因此涂层的耐候性明显高于引入BPE-60聚醚改性材料的KNT831阴极电泳涂层（见图1）。
3.3 分散树脂中不同聚醚环氧含量对电泳涂层耐候性能的影响
KNT831电泳漆使用的是季铵盐分散树脂，涂层光泽较低、耐候性差。KNT833电泳漆使用的酸中和型分散树脂有利于提高颜料和基料树脂的共沉积性，而且该分散树脂本身具备抗紫外线的能力，是保障整体电泳涂层耐候性的基础。由于KNT833电泳漆基料树脂中含有大量的双酚A环氧结构，不具备耐候性，只有使耐候性好的分散树脂在固化过程中向涂层表面迁移，才能保证电泳涂层既具有耐盐雾性又具有耐候性。在分散树脂中加入聚醚环氧，不仅降低了分散树脂体系的粘度，也同时降低了该体系的表面张力，能促使分散树脂向表层迁移，进而提高涂层的耐候性能（见图2）。
4 电泳漆混槽的实施过程
a.在试验室进行KNT831和KNT833阴极电泳漆的混槽试验。结果表明，混槽过程可控性好，没有出现异常情况，证实混槽方案可行。
b.在混槽期间，轻卡车二类底盘车架采用在电泳底漆上喷涂面漆的工艺，以保证耐候性要求较高的二类底盘车架涂层的耐候性质量满足标准要求。
c.车架涂装线的电泳槽停止补加KNT831阴极电泳漆，只补加中和剂、助剂和纯水，以维持槽液的稳定和保证正常生产的进行。在此期间，槽液固体分从19.99%下降到12.30%。
d.正式投加KNT833阴极电泳漆，槽液固体分在1周时间内从12.30%上升到19.41%，置换率达40%以上，使耐候性的提升得以较快地体现；
3个月后，KNT833电泳漆混槽达1.04个更新周期（槽液更新周期=补给涂料的累计用量/初始配槽用涂料量）时，停止二类底盘车架喷涂面漆工艺；1年后，达到2个更新周期。
5 混槽过程中槽液工艺参数的变化对涂层质量的影响
5.1 固体分
在混投KNT833电泳漆之前，原槽液固体分逐步下降了约40%，使泳透力略有下降，但车架纵梁外表面的膜厚变化不大；混槽后，逐步将槽液固体分调整到17%以上，并维持在17%??19%。
5.2 溶剂含量
KNT831电泳漆以1种溶剂为助溶剂，而KNT833以两种溶剂为助溶剂，但两种电泳漆槽液对溶剂总量（0.8%??1.8%）的要求一致。在实际混槽过程中，电泳漆槽液中的溶剂含量呈现下降的趋势，溶剂含量偏低时，漆膜厚度下降，此时应补加KNT833电泳漆所用的混合溶剂。
5.3 酸浓度（MEQ值）和pH值
MEQ值与电泳漆的稳定性和电泳特性有关，pH值是使槽液稳定的最重要因素。当pH值高于规定值时，槽液稳定性变差，并且产生不溶性颗粒。MEQ值、pH值和电导率的关系见表3。
5.4 颜基比
KNT831和KNT833的颜基比比较接近。混槽前因没有补加原漆而使固体分下降，颜基比最低下降至0.11，这期间车架涂层局部出现少量缩孔；混槽后，颜基比提高，缩孔现象明显减少。
6 混槽效果
6.1 生产地屋顶曝晒试验检测数据见表4。
由表5看出，KNT831阴极电泳涂层在室外曝晒1个月以上后，光泽下降较快、粉化严重，失光率超出控制标准；KNT833电泳漆混投0.4个周期、1个周期时，车架涂层的失光率大于30%，粉化程度降低，但仍未达到控制要求；KNT833电泳漆混投1.8个周期时车架涂层失光率25.2%，达到控制标准。说明随着电泳槽液的更新，涂层的耐候性能不断提升。
6.2 销售市场的反馈信息
在混槽1个更新周期以后，公司要求销售部门及时反馈混槽后车架涂层的质量信息。在混槽后的1年多时间里，销售部门搜集的信息中没有涂层耐候性差的不良反馈。
7 结束语
综上，解放轻卡车架采用底面合一型KNT833阴极电泳漆涂装后，耐候性能明显提高，达到一汽标准中出口轻卡车架涂层的耐候性要求。而且与方案1（面漆选用单组分丙烯酸磁漆）相比，按年产5万台车架计算，每年可节约涂装费用120万??130万元。
参考文献：
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