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[分享] 提高汽车轮毂防腐性能的研究

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发表于 2020-3-15 15:51:35 | 显示全部楼层 |阅读模式

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高汽车轮毂防腐性能的研究
冯 亮,崔志龙
(中信戴卡股份有限公司,河北 秦皇岛 066011)
摘 要:以车间现场轮毂喷涂过程实验为例,从油漆开发工艺、喷涂方式、预处理、基体表面的状态、漆膜厚度和涂层烘烤温度和时间六个方面对漆膜性能的影响进行分析研究,对提高轮毂防腐性能的方法进行讨论。提出适合生产车间的过程控制方法及技术方案,并从轮毂防腐方面出发对产品设计提出三条建议,通过从以上技术控制,能够大大降低轮毂腐蚀风险,提高产品质量。
关键词:防腐;涂装工艺;轮毂

[size=1em]当铝合金轮毂表面上的漆膜上附着有盐类化合物时,它们能够吸附空气中的水分等,凝结成水滴,并能够渗透到漆膜的下方[1];铝合金轮毂表面清洗不干净,在漆膜喷涂以前已经吸附着有盐类化合物,在潮湿的大气中漆膜上会凝结水分,并渗透过涂层,形成液滴。以上两种途径形成的液滴,其边缘位置与内部位置氧含量不一致。边缘充氧较充足,构成阴极;内部充氧不充足,构成阳极,两者形成腐蚀电池。当电解液中铝离子饱和后,氢氧化铝逐渐析出、沉淀,这种现象称作腐蚀[2]。车轮作为一种重要的汽车部件,美丽的外观是其一项重要的评价指标,而且其使用环境比较恶劣,它需要经受复杂载荷及高速旋转,在潮湿,高温等环境下工作[3],因此,车轮需要有良好的涂料保护[4];为此,本文通过尝试如何减少在轮毂轮毂腐蚀风险,来总结提供出一种极具实用价值的开发、喷涂工艺。

[size=1em]一款合格的铝合金轮毂需要经过一系列漆膜性能测试[5],如表1所示,在一款新产品开发时,油漆厂家会出具以下实验的测试报告,只有符合标准的油漆才能够投入使用,但在后期轮毂油漆开发过程中,受工艺或油漆成分调整的影响,最终轮毂的腐蚀性能会出现偏差,因而还需要进一步进行轮毂耐腐蚀性的测试。

[size=0.8em]表1 漆膜性能测试方法
Table 1 Film performance testingmethods

1 技术方案

[size=1em]为了达到漆膜的各项标准,需要通过以下六个方面进行工艺保证:

1.1 油漆开发工艺对漆膜性能的影响

[size=1em]一款轮毂新产品的开发,需要经过油漆开发,外观合格,性能合格后才能进行批量生产,在油漆开发阶段,采用2~3个油漆供应商共同开发的过程,并优先采用符合客户标准的油漆性能报告,不仅能够将油漆的开发效率提高,而且对于后期量产时提供更多选择,若实验进度较紧张时,新油漆的漆膜性能报告未能出具,要遵循边轮毂工艺开发边油漆性能验证,避免出现后期量产油漆漆膜性能不合格的问题;多个油漆供应山的开发,对保证后期油漆出现腐蚀问题后的及时调整也提高了效率。

1.2 喷涂方式对漆膜性能的影响

[size=1em]目前精车产品发生腐蚀,多数是由于固体粉末涂装局限性所致。因为固体粉末不同于电泳涂装,与电泳涂装相比,粉末涂装对环境的污染小[6],但它有自己的局限性:

[size=1em](1)在涂层厚度方面,他难以像电泳涂装那样,能保证所有涂层面的厚度均匀(由于固体粉末受到重力及粉末自身的特点,导致各涂装面的漆膜厚度均匀性差);

[size=1em](2)固体粉末在溜平过程中,在基体的边角部位,会出现涂层薄,甚至无涂层,腐蚀大多从这些薄弱部位开始发生。

[size=1em]对固体粉末的溜平过程,做个比喻:液态的水,流过一个物体,瞬间发生固化,在物体的尖端部位,几乎没有冰层。而我们的产品,也存在尖点部位,就存在腐蚀薄弱环节,如图1所示,边角位置处漆膜厚度很薄甚至出现没有漆膜的情况,通过调整喷枪角度以及局部补的方法,来增加边角位置的漆膜厚度。

[size=0.8em]图1 铝合金轮毂易腐蚀的边角位置
Fig.1 Corrosion of aluminum alloy wheels corner position

1.3 预处理对漆膜性能的影响

[size=1em]涂装预处理的好坏直接影响着涂膜的使用寿命及美观效果,表面处理能够增加涂层对物体表面的附着力以及增加涂层与轮毂的配套性。对于预处理的工艺参数保证需要有以下措施:(1)保证工艺参数的稳定;(2)保证药液的新鲜程度,有效成分的比例;(3)各工位处理完善,保证钝化膜的完整;

1.4 基体表面的状态,产品边角毛刺对漆膜性能的影响
[size=0.8em]图2 铝合金轮毂边角位置
Fig.2 Aluminum alloy wheels corner position

[size=1em]轮毂的造型含有多种边角位置,如图2所示,包括正面的边角,背腔边角和螺栓孔边角等,这些位置的在压铸成型或机加工后可能会出现针孔、毛刺等轻微缺陷,漆膜的覆盖能够掩盖其外观不良,但对于腐蚀的风险并不能掩盖。

[size=1em]对于边角毛刺及小缺陷的影响,首先要采用自动刷毛刺设备对机加工后的毛坯进行夹角毛刺的清理,再由人工对背腔及凹槽,螺栓孔等位置进行砂纸打磨处理,在不影响轮毂设计造型的前提下,使边角位置更光滑,以减少毛刺引起的腐蚀风险。

[size=0.8em]图3 毛刺刷及人工打磨处理
Fig.3 Burr brush and artificial grinding treatment

1.5 漆膜厚度对漆膜性能的影响

[size=1em]表2为精车产品及全涂装产品漆膜厚度对性能的影响。

[size=0.8em]表2 精车与全涂装产品漆膜厚度与腐蚀情况
Table 2 Fine turning and whole coating product film thickness and corrosion

[size=1em]在实验中,喷涂工艺采用标准喷涂参数,保证正面漆膜厚度控制在客户标准范围内,漆膜测试厚度位置为较易腐蚀的轮毂正面与轮辐交点处,此位置为比较锋利的立面,由于静电效应及边角效应,油漆粉末的上粉率较低,实验对比发现,腐蚀情况与底粉与透明粉的厚度有关,尤其是精车产品对于透明粉厚度的要求较高;全涂装产品底粉的厚度对于减少腐蚀起重要作用,与色漆相比,透明漆的作用对于防腐起到更关键的作用。当色漆的厚度略低时,对于漆膜的防腐蚀性影响不大,但色漆薄容易引起局部色差缺陷,应重点关注夹角等不易上漆的部位。通过数据分析,建议轮辐夹角的位置厚度控制在以下参数内:底粉厚度控制:50~100μm;色漆厚度控制:10~20μm;透明粉厚度控制:60~100μm。

1.6 涂层烘烤温度和时间对漆膜性能的影响

[size=1em]精车产品发生腐蚀的风险较高,本实验以精车产品为例进行数据分析,考虑油漆粉末的烘烤窗口特性,提高烘烤温度或烘烤时间后,对于漆膜性能的影响较大,更容易发生腐蚀情况,通过数据分析,建议轮辐夹角的位置厚度控制在以下参数内:

[size=1em]底粉/透明粉:180℃,15~25 min;色漆/透明漆:150℃,

15 ~25 min。
[size=0.8em]表3 精车产品烘烤温度及时间对腐蚀的影响
Table 3 The effect of baking temperature and time of fine turning on corrosion

2 降低腐蚀风险,产品设计的建议

[size=1em]通过以上工艺改善,能够大大降低轮毂漆膜腐蚀的风险,但我们认为,在轮毂产品设计开发之初,如果能够考虑其防腐的特性,将会大大提高其产品特性,所以给予轮毂产品设计以下建议:

[size=1em](1)加工平面与铸造面的交界处需要有个平缓的过度区(面与面的交接处无明显的棱线),建议角度大于110°;

[size=1em](2)加工平面与铸造平面相割,需要机加工在这个交接部位加工出一个圆滑的R角,建议大于R2;

[size=1em](3)轮辐之间的间距建议大于15 mm,有利于各个涂层的附着,避免颜色色差和漆膜薄等问题。

3 结 论

[size=1em]汽车零部件企业的竞争日趋激烈,“产品质量”对提高企业竞争力、增加企业利润具有重要意义。防腐工作事无巨细,涂装车间可以从,从油漆开发工艺、喷涂方式、预处理、基体表面的状态、漆膜厚度和涂层烘烤温度和时间六个方面等方面不断优化,达到 “提高质量”的目的,为建设 “持续发展”的工厂做出贡献。以上是笔者按照涂装行业的发展趋势及所在公司的防腐要求,分析研究轮毂喷涂的防腐工艺方案,其具有较为普遍的实际应用价值。

[size=1em]参考文献

[size=1em][1] 王锡春.涂装车间设计手册[M].北京:化学工业出版社,2013:156-158.

[size=1em][2] 李福祥.铝合金轮毂双色涂装工艺探讨[J].企业改革与管理,2014(4):144-144.

[size=1em][3] 陈晓鹏.铝合金轮毂双色涂装工艺初探[J].化工管理,2016(14):206.

[size=1em][4] 王锡春.汽车涂装材料的发展历程及市场分析[J].中国涂料,2010(3):64-68,71.

[size=1em][5] 周和荣,揭敢新,赵越.汽车轮毂有机涂层的腐蚀行为[J].腐蚀与防护,2014(7):642-646.


[size=1.8em]Study on Im proving Anti-corrosion Performance of Auto Wheel
FENG Liang,CUIZhi-long
(CITIC Dicastal Co.,Ltd.,Hebei Qinhuangdao 066011,China)
Abstract:Taking the workshop wheel hub spraying process as an example,the influences on the performance of the film such as paint development process,sprayingmethod,pretreatment,substrate surface,film thickness,coating baking temperature and time were analyzed.Ways to improve the corrosion resistance of the hub were discussed.Methods and technical scheme for the workshop were put forward,and three suggestions on the product design from the aspect of anticorrosion of the hub were proposed.By controlling the above technology,the risk ofwheel hub corrosion can be greatly reduced and the product quality can be improved.
Key words:anti-corrosion;coating process;aluminum alloy wheel
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