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1、材料应用 55 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M MATERIAL APPLICATION 摘要：为了更加直观、准确地对“硅烷+电泳”与“磷化+电泳”的配套性能进行对比，制定 了一种特殊的试验方案，即在同一块试验样板上采用两种化学处理方式一侧用硅烷处理，另一 侧用磷化处理，然后整体进行电泳。这样能够在样板两侧同一高度上获得完全相同的电泳条件，从 而排除其他因素的干扰。试验结果表明，“硅烷+电泳”的机械性能优于“磷化+电泳”，而“磷 化+电泳”的耐蚀性略胜一筹，因此，“硅烷+电泳”基本可以替代“磷化+电泳”；硅烷膜层对底 材缺欠的遮盖能力不如磷化膜，虽然两者相差不多，但对于有
2、较高外观要求的涂层仍需进行硅烷和 油漆的配套性试验。 关键词：硅烷 磷化 电泳 配套 中图分类号：TQ639 文献标识码：B “硅烷+电泳”与“磷化+电泳”配套性能 的对比 中国第一汽车股份有限公司技术中心 赵 冉 宋 华 高宏伟 长春安特涂装技术工程有限公司 张 智 1 试验样板的制备 1.1 试验材料 1.1.1 试验样板 （1）材质 冷轧钢板和镀锌钢板。 （2）规格 70 mm150 mm（0.81.0）mm。 1.1.2 前处理材料 a.硅烷材料。 b.磷化材料。 1.1.3 电泳涂料 a.普通无铅灰色阴极电泳涂料。 b.配套材料。 1.2 样板的制备 1.2.1 前处理样板的制备 样
3、板经脱脂处理后，一半进行磷化处理，另一半 进行硅烷处理，见图1和图2。磷化工作液和硅烷工作 液的控制参数见表1和表2。 1.2.2 电泳样板的制备 前处理样板进行电泳并按电泳烘干规范进行烘 干，电泳槽液控制参数见表3。 2 检测项目及检测方法 检测项目及检测方法见表4。 MATERIAL APPLICATION 材料应用 56 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M 3 试验结果 电泳样板的试验结果见表5。 4 数据分析及总结 4.1 表面粗糙度 表面粗糙度的试验参数见表6。 表1 磷化工作液的控制参数 游离酸/pt总酸/pt工作液温度/处理时间/s 1.023.037180 表
4、2 硅烷处理工作液控制参数 pH值 工作液 温度/ 电导率 /scm-1 锆离子 浓度/pt 处理 时间/s 4.5常温6908.4120 图1 前处理后的样板图2 电泳后的样板 从表5可以看出，硅烷膜的粗糙度与底材表面的粗 糙度更加接近。这是因为磷化膜是多孔的晶体结构膜 层，膜层较厚，能够较充分地遮盖底材的缺陷，不同底 材对磷化膜表面粗糙度的影响较小；而硅烷膜是无定形 网状结构的非晶态薄膜，其厚度仅为磷化膜厚度的1/10 左右，对底材缺欠的遮盖能力较差，与底材的表面粗糙 度更为接近，即不同底材对硅烷膜表面粗糙度的影 表3 电泳槽液控制参数 pH值电导率/scm-1固体分/%槽液温度/电泳电压
5、/V电泳时间/s 5.631 67020.330190（钢板），170（镀锌钢板）150 表4 检测项目及检测方法 检测项目检测方法 表面粗糙度Q/CAM-64.11-2010 油漆性能试验方法 第11部分：表面粗糙度 膜厚GB/T 13452.2-2008 色漆和清漆 漆膜厚度的测定 划格试验GB/T 9286-1998 色漆和清漆 漆膜的划格试验 杯突试验GB/T 9753-2007 色漆和清漆 杯突试验 耐冲击性GB/T 1732-1993 漆膜耐冲击性测定法 抗石击Q/CAM-64.3-2010 油漆性能试验方法 第3部分：抗石击 耐盐雾性GB/T 1771-2007 色漆和清漆 耐中
6、性盐雾性能的测定 耐湿性GB/T 13893-2008 色漆和清漆 耐湿性的测定 连续冷凝法 循环交变腐蚀Q/CAM-62.2-2010 漆膜腐蚀性能试验方法 第2部分：循环交变腐蚀试验 耐温变性Q/CAM-62.8-2010 油漆性能试验方法 第8部分：耐温变性 涂层损坏程度评价IOS 4628-2003 涂层材料损坏程度评价方法 材料应用 57 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M MATERIAL APPLICATION 表5 电泳样板的试验结果 性能 冷轧板镀锌板 磷化硅烷磷化硅烷 底材表面粗糙度/m0.660.74 前处理后样板表面 粗糙度/m 0.890.761.0
7、60.87 转化膜外观深灰，均一浅黄，均一浅灰，均一浅蓝，均一 电泳漆膜表面 粗糙度/m 0.190.210.260.26 电泳漆膜外观平整、无弊病平整、无弊病平整、无弊病平整、无弊病 电泳漆膜膜厚/m1617181916171820 划格试验/级1111 杯突试验/mm7.78.97.58.3 耐冲击性/Ncm490490490490 抗石击性/级2222 耐温变性Rtc1Rtc1Rtc1Rtc1 耐盐雾性 （图3和图4） 600 h后，划痕腐蚀 量C=1 mm；锈蚀程度 为Ri0；起泡程度为0 （S0）；开裂程度为0 （S0）；剥落程度为0 （S0） 600 h后，划痕腐蚀 量C=1.5
8、mm；锈蚀程 度为Ri0；起泡程度为0 （S0）；开裂程度为0 （S0）；剥落程度为2 （S1） 360 h后，划痕腐蚀 量C=1.8 mm；锈蚀程 度为Ri0；起泡程度为0 （S0）；开裂程度为0 （S0）；剥落程度为0 （S0） 360 h后，划痕腐蚀 量C=2.9 mm；锈蚀程 度为Ri0；起泡程度为0 （S0）；开裂程度为0 （S0）；剥落程度为2 （S2） 耐湿性（504 h） 锈蚀程度Ri0 起泡程度0(S0) 开裂程度0(S0) 剥落程度0(S0) 锈蚀程度Ri0 起泡程度0(S0) 开裂程度0(S0) 剥落程度0(S0) 锈蚀程度Ri0 起泡程度0(S0) 开裂程度0(S0)
9、剥落程度0(S0) 锈蚀程度Ri0 起泡程度0(S0) 开裂程度0(S0) 剥落程度0(S0) 30个循环交变腐蚀 （图5和图6） 划 痕 腐 蚀 量C= 1 mm；锈蚀程度为Ri0； 起泡程度为0（S0）； 开裂程度为0（S0）； 剥落程度为0（S0） 划 痕 腐 蚀 量C= 1 mm；锈蚀程度为Ri0； 起泡程度为0（S0）； 开裂程度为0（S0）； 剥落程度为1（S1） 划痕腐蚀量C=1.5 mm；锈蚀程度为Ri0； 起泡程度为0（S0）； 开裂程度为0（S0）； 剥落程度为0（S0） 划痕腐蚀量C=1.6 mm；锈蚀程度为Ri0； 起泡程度为0（S0）； 开裂程度为0（S0）； 剥落程
10、度为1（S1） 注：每块样板的左侧为“硅烷+电泳”、右侧为“磷化+电泳”。 图3 冷轧板 图4 镀锌板 图5 冷轧板 图6 镀锌板 （下转第67页） 材料应用 67 2013年第1期汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M MATERIAL APPLICATION （待续） （b）玻纤增强CSM试样 图19 不同材料和约束条件下试样的载荷-位移曲线 （a）Akzo 556试样 （上接第57页） 响较大。 4.2 耐腐蚀性 从表5看出，磷化处理和硅烷处理的耐温变性和 耐湿性的试验结果都相同；而耐盐雾性的电泳漆膜划 痕腐蚀量和循环交变腐蚀试验的剥落程度差异很大。 磷化+电泳的划痕腐蚀量和剥落程度的试验
11、结果都明 显好于硅烷+电泳的试验结果，这同样是由磷化膜和 硅烷膜的结构决定的。磷化膜的多孔结构使之能够与 电泳漆膜紧密结合；而硅烷膜很薄而且较光滑，盐水 一旦渗入电泳层和硅烷层之间，容易在其间扩散，进 而对电泳漆膜产生剥离作用。这说明如果前处理采用 硅烷技术，与之配套的电泳涂料的配方必须进行相应 改进，目前生产线的电泳涂料的耐腐蚀性能不能满足 标准要求。 4.3 电泳漆膜厚度 由表5可知，在电泳条件完全相同的情况下，无 论是冷轧板还是镀锌板，硅烷转化膜的电泳漆膜都 表6 表面粗糙度的试验参数 Lt/mmVt/mms-1Lc/mm 4.80.50.8 比磷化膜的电泳漆膜厚1 3 m。由此可以判断
12、硅 烷转化膜的电阻磷化膜的电阻；另外，硅烷转化 膜的厚度仅为100500 nm，导电性更好，若采用 相同的电泳电压，则硅烷处理的电泳膜厚就高于磷 化处理的电泳膜厚。对相同品种的电泳漆而言，漆 膜厚度对其耐蚀性能和机械性能的影响很大，如果 漆膜太薄，耐蚀性下降；而漆膜太厚，涂装成本提 高，同时机械性能也会下降。所以要想得到与磷化 膜上同样的电泳漆膜厚度，就要改变电泳条件，如 适当降低施工电压等。 4.4 机械性能 由表5可知，两种转化膜层电泳后的机械性能基 本一致。 5 结束语 综合上述试验结果，硅烷前处理技术完全可以替 代磷化前处理技术，以适应节能和环保的双重要求。 但硅烷处理技术的进一步推广还有很多工作要做，相 信在不久的将来，硅烷技术一定会和磷化技术一样成 熟地应用于汽车涂装领域。 AT &M