引言

隨著新能源汽車全產業體系化快速發展，汽車輕量化需求日漸迫切。新能源汽車較傳統汽車全鋼鐵車身結構設計正悄悄地發生變化，出現了多材料連接的輕量化車身和模塊化車身結構等設計，這些都對新能源汽車涂裝工藝提出了全新要求和挑戰。車身輕量化技術中全鋁車身或鋼鋁混合車身也是非常重要的技術路徑，其中鋼鋁混合車身主要是通過車身骨架采用高強鋼材料，外板及車門等采用鋁合金材料，實現車身輕量化目標。本文通過CCT循環交變試驗驗證并考察不同前處理工藝制備的鋼鋁共線涂裝電泳涂膜的耐腐蝕性能差異，為車身板材設計提供數據支持，提高整車防腐性能。

1試驗

1.1 實驗板材

本次試驗選用6系鋁合金外板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板，試板參數信息詳見表1。

表 1 試板參數信息

1.2 前處理試驗

6系鋁合金外板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板均在實驗室開展兩種前處理制板工作，分別為傳統磷化前處理和薄膜前處理，兩種前處理工藝脫脂工序均相同，采用堿性脫脂劑，型號為S5166，操作方式為浸漬，脫脂時間為3 min；水洗采用實驗室自來水常溫沖洗，時間為1 min。加強對脫脂槽液總堿度的控制，在其超過工藝要求范圍時需要進行換槽處理，對6系鋁合金板材的刻蝕量控制在≤1 g/m2，避免鋁合金表面過脫脂侵蝕而發黑。

兩種前處理工藝流程分別為：

（1）磷化前處理工藝：脫脂→水洗→表調→磷化→水洗。表調采用液態表調劑，型號為PL-X，工藝參數：常溫，pH值7.6，時間1 min，操作方式為浸漬。磷化采用三元鋅系磷化，型號為PB-3035，操作方式浸漬，時間為3 min。由于鋁合金表面有一層致密的氧化膜，為促進鋁合金板材磷化反應，在磷化槽中添加氟離子促進鋁合金表面成膜反應。

（2）薄膜前處理工藝：脫脂→水洗→薄膜處理→純水洗。薄膜處理液型號為Oxsilan 9831，控制薄膜處理槽液鋯離子質量濃度88 ×10-6，pH 4.76，氟離子質量濃度36 ×10-6。

1.3 電泳實驗

6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板均在實驗室開展電泳制板工作。將制備好的前處理試板用純水潤濕后電泳，電泳涂料采用高泳透力電泳漆CG-800。電泳工藝參數：電泳電壓按照不同板材的電壓膜厚設定在100～320 V之間；電泳槽液溫度為30 ℃；電泳時間：軟啟動30 s，電泳時間共計3 min。電泳后試板用純水清洗，在烘箱中170 ℃烘烤20 min，自然冷卻后放置在干燥器內存放，控制試板電泳涂膜厚度（18±2）μm。

1.4 測試性能及技術指標

對6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板的兩種前處理膜以及電泳涂膜性能檢測按照表2的技術指標及檢測方法進行檢測。

表 2 檢測技術指標及檢測方法

2試驗結果與討論

2.1 前處理性能

對6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板的前處理性能進行檢測，主要從兩種前處理膜外觀形貌、膜重等幾方面進行性能檢測。對磷化前處理試板皮膜進行外觀、結晶尺寸結晶形狀和膜重檢測，目視外觀表明幾種試板磷化膜均為灰色皮膜，表面平整、均一、細致、皮膜完整，無掛灰、黃銹等缺陷。SEM 2000倍鏡像照片顯示，DC04冷軋鋼板結晶形狀為粒狀，結晶尺寸為2～5 μm，鍍鋅板結晶形狀為柱狀，結晶尺寸≤10 μm，鋁合金板材結晶尺寸≤10 μm。試驗用退膜法對6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板前處理形成的有晶粒結構網狀膜的磷化膜進行膜重檢測，冷軋板磷化膜的膜重在3.01 g/左右，滿足膜重（1.8～3.5 ）g/m2的技術要求，鍍鋅板磷化膜膜重在2.7 g/m2左右，滿足膜重（2.5～4.5）g/m2的技術要求，鋁合金板材膜重在2.78 g/m2，滿足膜重（1.5～3.5）g/m2 的技術要求。用XRF對6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板前處理形成的無晶粒結構的網狀膜進行膜重檢測，前處理性能均滿足技術要求，具體數據見表3。

表 3 兩種前處理皮膜性能檢測數據

2.2 電泳性能

對6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板制備的前處理板進行實驗室電泳，控制電泳漆膜厚度在（18±2）μm，對電泳后的試板涂膜性能進行檢測。

電泳膜厚

試驗用磁性膜厚儀對試板經過前處理電泳后的試板涂膜厚度進行測定，電泳膜厚均滿足設計要求。

表 4 電泳漆膜厚度

電泳涂膜附著力

將制備好電泳涂膜試板用BYK劃格器（規格為1 mm）劃十字，用3M膠帶測試涂膜附著情況。試驗結果顯示，鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板和冷軋板電泳涂膜十字部分交叉部位切割邊緣完全平滑，無一格脫，附著力均為0級。

表 5 電泳漆膜附著力

電泳漆膜循環交變性能

試驗采用CCX循環腐蝕試驗箱，將3種板材電泳涂膜試板的4邊用3M防水膠帶封邊，試板中心用Erichsen公司生產的型號為463劃痕工具，寬度為0.5 mm刀片劃叉處理，按QJQ 16113.2—2018 涂層循環交變腐蝕測定方法標準進行實驗室循環交變腐蝕試驗測試，耐蝕性能采用循環腐蝕CCT（60個循環）評價方式。循環腐蝕載荷為：

（1）按照ISO 20567-1—2017方法進行抗石擊性能測試，在剩余未破壞的表面上，劃一條約10 cm長直達金屬基材的劃痕；

（2）按照4 h 中性鹽霧條件(GB/T 1771—2007色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測定) →4 h 標準氣候條件（溫度23 ℃、濕度50%）→16 h 濕熱環境條件（溫度40 ℃，濕度100%，按照GB/T 13893—2008 色漆和清漆耐濕性的測定連續冷凝法）實驗條件進行CCT循環交變腐蝕測試。每周5個工作日試驗5個循環，周六、周日在標準條件溫度23 ℃、濕度50%環境放置；

（3）測試60個循環（總計84天）結束后試驗板必須移出試驗箱并用流動的清水沖洗清理試板表面，調節1小時后在先前被石擊的同一表面上進行第二次石擊，進行電泳涂膜膜耐腐蝕性能評價。檢測機械損傷后耐腐蝕性能，試驗結果見表6。

表 6 CCT循環交變腐蝕試驗結果

實驗結果顯示，鋁合金板電泳涂膜試樣經過60個循環交變腐蝕實驗后，對試板表面進行評價，薄膜前處理工藝和磷化前處理工藝制備的電泳涂膜樣板抗石擊性能≤1.5級，均滿足技術要求。電泳涂膜試板表面膜下擴蝕0 mm，滿足技術要求，鋁合金試板CCT循環交變腐蝕性能最優，詳見圖1和圖2。

圖 1 鋁合金板磷化前處理腐蝕圖

 圖 2 鋁合金板薄膜前處理腐蝕圖片

3結語

本文通過對6系鋁合金板、GA鋅鐵合金熱鍍鋅板、DC04冷軋鋼板經過兩種前處理后制備的電泳涂膜性能研究表明，幾種板材的兩種前處理皮膜性能和電泳涂膜機械性能均滿足技術要求。耐循環防腐性能方面，當前處理工藝相同、電泳材料工藝都相同時，鋁合金板材制備的電泳涂膜耐循環腐蝕性能最好；底材相同、電泳材料相同時，磷化前處理工藝制備的電泳涂膜樣板耐循環腐蝕性能最好。通過對鋁合金板材、冷軋板和GA鋅鐵合金熱鍍鋅板材料涂裝共線的研究，了解不同材質的耐蝕性能，對汽車用鍍層產品CCT循環交變腐蝕性能有了一定認識。