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1、1 无铅阴极电泳涂料置换试验与应用前言随着汽车工业的发展， 汽车涂装技术也同步发展到新的平台。就耐蚀性而言， 由最初汽车钢板的简单防锈技术，到七、八十年代的阳极电泳技术，完成了从简单加工到技术较为先进的批量生产组织，实现了涂装技术的第一次飞跃； 进入到九十年代后期， 一种新理念的阴极电泳涂装在短期内普遍代替了阳极电泳涂装，与第四次工业技术革命成果（电脑应用） 渗入的自动旋杯静电喷涂技术一起，构成了涂装技术的第二次飞跃，实现了高产能的转化。同时我国政府进入WTO后，承诺了 2003 年 7 月开始取消含铅Pb、镉 Cd的化合物质领域的应用；人类社会的和谐发展及可持续性发展的需求，研究应用无铅电泳
2、涂料、涂装就成为与世纪呼应的“新涂装环保”主题。汽车涂装最初采用阳极电泳方式， 后来完成了阴极电泳方式的转化。目前正在实现无铅电泳涂装的置换。 一无铅电泳涂料技术性能我厂原采用含铅阴极电泳涂料KNT821 ，为满足日益严格的环保法规和人类社会和谐、 可持续发展的要求， 开展了用无铅阴极电泳涂料 KNT831LF 代替 KNT821的实验工作。这 2 种涂料均以聚酰胺改性环氧树脂液为主料，不同之处体现在以下三点：a. KNT831LF 和 KNT821的基本化学构成虽然都同为环氧/ 氨基甲酸酯类聚合物，但KNT831LF 对环氧树脂做了特别的改性，在聚合物中引入了杂环、 - 羟基酯等结构，提高了
3、聚合物自身的湿附着性，从而改进了涂层耐腐蚀能力。b. KNT831LF 使用无铅化合物代替Pb 化合物，发挥同样的抗腐蚀作用和固化催化效果。c. 与 KNT821相比，KNT831LF具有较均一的分子量、官能度分布，有利于涂层形成完善的网络结构， 提高了对水分子等腐蚀性物质的渗透阻力，可延缓基材腐蚀。 二.电泳涂料试验室置换小试2 1：KNT831LF 和 KNT821 槽液的混槽实验 在 KNT821）槽液中逐步补加 KNT831LF 原漆，混槽采用点混法 （即按两者在混合槽液中固体份的比例， 依次进行混槽实验，具体比例为：KNT821/KNT831LF =90/10 、 80/20、70/
4、30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90） ，并在每个点，都要对混合槽液进行检测、分 析，绘制混槽过程中主要参数的波动曲线图，如PH、K、NV、P/B、EB%、MEQ 值等；同时考察混合槽液在各阶段的施工性能和漆膜的 外观、机械性能，并做出客观评价。对有异常的现象要进行阐述，分析一些可能产生的原因，及可以避免或现场能快速解决的方案。2：KNT831LF 阴极电泳漆的综合评价2.1）槽液的配制（以16000g） ：KNT831LF 乳液/KNT831LF 色浆/纯水 6400g/1600g/8000g ， 首先取 2500g 纯水开动搅拌（ 120200rpm
5、） ，加入计量的乳液搅拌均匀，再缓慢加入计量的色浆，搅拌均匀后补足剩余的纯水。不间断连续搅拌 48 小时后即可使用。2.2）槽液的参数 从检测的数据来看，均达到产品的技术要求，只是有些参数和KNT821 有差异，比如：槽液的电导率要比KNT821 相对要高一些， 一般高出 500 s/cm左右（指原漆配制的槽液） 。其它均差不多。2.3）漆膜的外观漆膜流平性能良好，平整光滑，没有异常的现象。2.4）机械性能漆膜的机械性能和KNT821 一致，没有特别明显的差异。2.5）漆膜的理化性能 漆膜的耐酸碱性、耐水性、耐中性盐雾等技术指标和KNT821 一致。2.6 ）固化温度凝胶含量测试表 2 固化条
6、件（20min） 150155160165170凝胶含量/ 85 88 94 94 涂层达到性能完善要求凝胶指数达到0.90 以上，固化条件图可以看到 165/20min 可以达到 KNT831LF 的固化条件。3 3：KNT831LF 较 KNT821的优势KNT831LF在产品的组成以及一些技术参数上和KNT821有一定的差异，但比 KNT821更具优势，具体表现在以下几点。表 3指标 型号泳透率干膜密度加热减量固化条件现场阳极液的控制KNT821 20cm 1.45g/m311.5175/25min K600-1000 s/cm KNT831LF 22cm 1.33 g/m37.8816
7、5/20min K1000-3000 s/cm 通过以上数据， 可以说 KNT831LF 的使用成本要比 KNT821的要低，这可以从漆膜的干膜密度以及加热减量可以看出，另外漆膜固化温度和 时间均有所下降， 这样可以提高生产节拍以及材料、能源的消耗， 从而降低生产成本。4：混槽综合分析 41）槽液 PH值的分析由于现场槽液的PH值偏低，故此随着KNT831LF的加入， PH值呈逐步上升的趋势，加上实验室没有相应的阳极系统，无法对PH值进行 调控。但是基本稳定工艺范围之内， 现场可以通过阳极系统来进行调控。42）电导率的变化PH的变化曲线图5.605.705.805.906.006.106.20
8、6.30KNT8219/18/27/36/45/54/63/72/81/9KNT831LF比例PH4 由于 KNT831LF 原漆的电导率比原槽液略高， 故此随着 KNT831LF 的加入，混合槽液固体分的提高， 电导率开始也逐步随着上升。由于实验室无法进行超滤工作， 故电导率稳定在高限；当然现场可以根据需要，通过超滤系统来调控槽液的电导率，使之能控制在最佳的工艺范围之内。43）颜基比的变化KNT821和 KNT831的颜基比是比较接近的， 现场槽液的颜基比处于低限，在混槽过程中可以通过颜料浆、乳液的添加比例来控制槽液颜基比。44）溶剂含量的变化电导率的变化曲线图100012001400160
9、0180020002200KNT8219/18/27/36/45/54/63/72/81/9KNT831LF 比例K颜基比的变化曲线图0.160.180.200.220.24KNT8219/18/27/36/45/54/63/72/81/9KNT831LF比例P/B5 从溶剂含量的检测结果来看，可以得出几个结论：1）KNT821和 KNTLF 具有相同的溶剂体系，均采用醇醚类的溶剂（如EB ） 。2）两种槽液对溶剂含量的要求一致，都在1.0-1.8 。在混槽过程中未发现因溶剂含量发生变化，而导致槽液产生颗粒， 以及漆膜外观变差，出现颗粒、针孔、缩孔等异常现象。45）MEQ 值的变化原 KNT8
10、21槽液的 MEQ 处于正常范围之内，加上KNT831的 MEQ 值和KNT821接近，故此 MEQ 值变化比较平稳。46）凝胶含量达到90的固化温度与KNT821/KNT831LF 比例看当混合比例达到 50时涂层的完全固化条件可以下降到165/20min。溶剂含量变化图0.801.001.201.401.601.802.00KNT8219/18/27/36/45/54/63/72/81/9KNT831LF 比例B%MEQ值变化曲线图20253035404550KNT8219/18/27/36/45/54/63/72/81/9KNT831LF比例MEQ6 混槽涂层烘烤 20MIN 最低工件温
11、度150155160165170175180100/090/1080/2070/3060/4050/5040/6030/7020/8010/900/100KNT821/KNT831LF 比例工件温度47）漆膜外观 整个混槽过程漆膜外观有所好转，尤其是A板，随着 KNT831LF 的加入，变得更加平整光滑，L、H板始终维持在8 级以上；另外漆膜厚度均匀，通过电压的调整可以控制在20 m以上。48）施工性能击穿电压：维持在340V左右，达到产品的技术要求；泳透率：由于KNT831LF的泳透率要比KNT821要高，故此随着KNT831LF 的加入，逐步提高；库仑效率：均达到30mg/C ，达到产品技
12、术要求；49）机械性能均达到产品的技术要求。10）理化性能漆膜的耐酸、碱性均达到产品技术要求， 其它的也均达到产品的技术要求。 三无铅电泳涂料混槽置换生产性实验由于长期应用有铅电泳涂料KNT821进行涂装，开始置换前对原槽液涂料进行了转移， 清除、清理和清洗电泳设施的槽体、管道内壁的积垢和附着物， 这有利于今后无铅电泳涂料的置换工作和管理，有7 利于油漆的循环搅拌。 另外，同步进行阳极系统的隔膜、 罩体及阳极板的化学清洗，恢复功能，去除有机菌、有机藻类物质工作。以电泳涂料试验室置换小试为依据，逐步添加KNT831LF 无铅电泳涂料来置换 KNT821电泳涂料。混槽置换期间监控工件涂膜的附着力、
13、外观、光泽及车体内外表面和“袋部”膜厚等参数。电泳槽液的部分管理项目的变化列于表4 中，保持烘烤时间不变， 同步降低了烘烤温度。表 4 管理项目新要求无铅涂料的百分比01050709095施工温度291 291 291 301 301 301 电压低段180V 180V 100V 70V 70V 70V 高段240V 240V 240V 240V 240V 240V 电极电导，us/cm2700- 900 700- 900 700- 900 1000- 1200 1000- 1200 1000- 1200 烘 烤 温 度（20 分钟）180180180180165165随着无铅涂料添加量的增大
14、，按发生总量的函数关系式获得表4中的百分比，电泳槽液的部分管理项目， 进行了有方向性的技术调整，提高电泳槽液温度和阳极液电导， 表 5 介绍了相应百分比下的车身获得的膜厚实测数据， 可知：随着无铅电泳涂料KNT831LF 含量的增加，涂膜光泽得到提高，工件外表面膜厚有所降低， 但其膜厚均匀性（膜厚的最大值与最小值之差）得到提高。涂膜粗糙度Ra值有减小，平整性提高了。表 5 含无铅涂料百分比下的车身膜厚无铅涂料的百分比01050709095光泽， G60 ，47 49 60 66 72 75 内表面膜厚， um 12-16 12-16 12-18 12-18 14-18 14-20 外表前脸，
15、um 24 24 23 20 18 17 左/ 右司机门，um 22/23 23/22 22/21 20/21 18/17 16/18 8 面膜厚左/ 右侧门， um 21/23 22/23 22/22 19/20 17/18 17/17 左/ 右侧围， um 23/24 23/23 22/22 2020 19/18 18/17 后门， um 28 27 25 23 20 19 顶棚， um 25 25 23 21 19 19 膜厚均匀性，7 um 5 um 4 um 4 um 3 um 3 um 外观质量平整、光滑涂膜粗糙度 Ra值0.32 0.28 无铅电泳漆的泳透力效果更好，这可以从下列
16、实验中得到证实。在生产中，同步将1000mm 15mm 的钢条（以钢条底部为0mm ）插入工件袋部进行试验，结果见表6。随着 KNT831LF涂料百分比增大， 钢条最高处从原来的锈斑到具有电泳膜的涂覆状况有了重大改善，百分比达到 90以上时，钢条实验结果较好。表 6 袋部钢条实验表无铅涂料的百分比钢条规格： 1000mm 15mm （以底部为 0mm 计起）100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0膜厚um 12 10 9 7 5 3 2 1 0（锈蚀）1012 11 9 7 5 4 3 1 0（锈蚀）5012 11 9 7 5 5 3 3 1 0 7013 12 10 9 8 7 5 4 3 2 9013 13 13 12 12 10 9 6 5 4 9513 13 13 12 12 11 9 7 6 5 表明无铅电泳涂料有利于提高钢材
