汽车零部件阴极电泳漆技术应用现况及发展方向

一、全球汽车零部件阴极电泳漆技术应用现况

    20世纪80年代，由于美国、日本、德国等许多涂料公司的不懈开发，阴极电泳涂料最有代表性的是厚膜型阴极电泳涂料、低温固化型阴极电泳涂料及彩色阴极电泳涂料。20世纪80年代末期，国际上形成了三大体系：以美国PPG公司为开端的防锈蚀阳离子型电泳涂料；以德国Hoechst公司为先驱的轿车、卡车用阳离子型电泳底漆；以日本神东、关西涂料公司为代表的改进型阳离子电泳涂料。

    从20世纪90年代开始，欧美汽车厂为环保达标采用环保型汽车涂料替代传统的有机溶剂型汽车涂料。到2001年已采用水性中涂、底色漆的轿车分别已占总产量的份额为：北美7%和43%；欧洲32.5%和36%。其中德国已基本实现水性化，中涂占80%，底色漆占93%。

    汽车车身涂底漆工艺的发展历程为：手工刷涂或喷涂底漆→手工喷涂底漆→辊浸或拖式浸涂底漆（有机溶剂型，后改为水性底漆）→阳极电泳涂装→1977年开始采用阴极电泳涂装。采用阴极电泳涂装已有30余年历史，并取得较大的科技进步（如涂层的耐腐蚀性，槽液稳定性、作业性、泳透力、涂膜外观等方面）；通过一次涂布使车身所有表面获得均匀涂膜，从环保、资源再利用和涂层质量等方面来评价，现今仍是先进的车身涂底漆工艺，大量流水生产的汽车车身几乎100%都采用阴极电泳打底。近年来，为进一步提高车身及空腔结构内表面阴极电泳涂装的质量和降低成本，汽车厂与涂料厂联合开发提高电泳涂料的泳透力、控制涂膜厚度、改善电泳涂膜外观、降低涂装成本等方面的阴极电泳涂装技术。

    阴极电泳涂料经过30年的发展，国际上以美国PPG公司为代表的涂料供应商不断采用新技术，开发新产品，使电泳涂料不断更新换代。新一代的阴极电泳涂料应具有以下特点：

    新一代阴极电泳涂料的泳透率应进一步提高。泳透率越高，车身内部膜厚就越均匀，从而提高车身整体防腐蚀性，降低施工电压，减少涂料用量。

    提高边缘防腐性。电泳过程中，一些边缘部分由于涂料电化学作用，造成边角涂层特别薄，从而腐蚀易在此处发生，通过改善涂料性能提高防腐能力。

    降低颜基比。颜基比就是涂料中颜料与树脂的比例，降低它可以增加树脂的含量，提高涂料的流动性，降低胶体的沉降整速率，减少颜料絮凝和保护泵，降低材料消耗。

    降低溶剂量。溶剂含量越高对环境污染越大，不利于工作。降低它有利保护环境，节约投资。

    无铅无锡，更趋环保型。铅在电泳涂料的防腐蚀催化、钝化和加速交联等方面起着重要作用，但含铅的颜料对裸钢板的防腐蚀影响很大，且铅本身是毒性很强的元素，环保上对其限制甚严。锡的性能与铅比较接近，通常二者混用。新一代电泳涂料通过改进树脂去除铅等重金属，更有利于环保阴极电泳涂装的涂层均匀性和优良耐蚀性、生产性以及低污染性对涂装今后的发展起着积极的作用，它作为一种涂装工艺在金属表面处理的防护、装饰方面得到广泛应用。因此，阴极电泳涂装在涂料开发和应用领域的开拓方面有着很大的潜力。

    二、中国汽车零部件阴极电泳漆技术现况

    阴极电泳技术包括前处理、脱脂、水洗、表调、磷化、水洗、纯水洗、电泳、超滤水洗、纯水洗等10多道前处理电泳工序。与喷涂底漆工艺相比，采用电泳技术涂装的底漆是由金属材料通过电化学反应而在表面形成的漆膜，比普通喷涂更致密、附着力更强，并且具有超强的耐盐雾、耐湿热性能，其防腐能力也远高于其他类型的底漆。

    阴极电泳涂装工艺经过30多年的发展，已经成为最成熟的汽车车身底漆涂装的先进技术之一，大量流水生产的汽车车身几乎100%都采用阴极电泳涂装工艺。与此同时，为适应防腐、环保、节能和客户的多样化性能要求，阴极电泳涂料的开发也取得了快速发展，有的涂料公司目前已经开发出所谓第七代、第八代阴极电泳涂料。总体来看，阴极电泳涂料的主要技术发展趋势是：较低的溶剂含量；较低烘烤固化温度；不含铅等重金属；较低的漆膜密度和加热减量；高泳透力性能；耐候性、平滑性及锐边涂覆性优良等。

    未来发展方向

    1、进一步提高结构复杂的被涂物(如汽车车身)用阴极电泳涂料的泳透力，最终目标是100%，以进一步提高车身内表面及空腔的涂装质量，提高生产效率和减少阴极电泳涂料的使用量。

    2、根据各种被涂物产品技术标准和用户的需求，在现有各种特种功能的阴极电泳涂料的基础上，改进或开发新的各种功能的阴极电泳涂料，如锐边耐蚀性阴极电泳涂料、耐候性(耐UV型)阴极电泳涂料(供底面合一涂装或与金属闪光色面漆配套的两涂层涂装使用)、厚膜阴极电泳涂料(含粉末阴极电泳涂料)等。

    3、进一步提高阴极电泳涂料与涂装工艺的环保性，开发采用VOC含量更低的、固化时分解物更少和无HAPs的阴极电泳涂料；依靠ED-RO技术提高水的利用率，实现电泳涂装污水“零”排放；

    4、开发采用节能减排型的阴极电泳涂料与涂装技术。如在国外已着手进行的项目有：

    开发采用省搅拌型的阴极电泳涂料，除在工作时间需搅拌外，停产时和节假日可停止搅拌(最好可达10d不需搅拌)。因而可不设备用电源，削减停产时循环搅拌槽液的能耗。

    开发采用电泳涂膜与随后涂层的“湿碰湿”工艺。如在湿电泳涂膜上(吹掉随着的水分后)喷涂抗石击涂层(CGP)或中涂后一起烘干，减少烘干次数，达到节能减排和降低成本的目的。

    开发采用节能型阴极电泳涂料(烘干温度低温化)和烘干固化设备及技术。

    5、加强管理，实现无缺陷的电泳涂装，废止打磨工序。现状是大多数的电泳涂装线烘干固化后电泳涂膜表面存在各种各样的异物和表面缺陷，为此在中涂前需进行打磨、平整被涂面，如果未消除，进入中涂、面漆线，造成不良率上升。日本汽车涂装界提出和已实现“无缺陷的电泳涂装、废止打磨工序”，其具体措施是：

    白车身进入涂装前应彻底清扫，清除掉车身外表面的附着物，真空吸除掉车身内的铁粉，削磨掉钢板端面的毛刺、锐角等。

    提高洗净除去车身异物的效率和除掉磷化沉渣的效率。如保持各槽液的污染度在工艺许可的范围内，改进车身的吊挂和输送方式(如采用旋转浸渍输送机，使车身的顶盖外表面的浸渍处理时朝下)，确保车身的主要表面不积异物(如磷化沉渣等)。

    电泳涂装的槽液应彻底净化。用夜间槽液全过滤，完全除去异物；改进槽液的流动及创造气泡、沉淀物不附着的槽液环境。

    防止从输送设备上掉落异物，应设吊装挂具清扫工们。

    被涂物通过途径(含烘干室)应彻底净化，确保无尘化。