汽车零配件专用漆耐盐雾性的研究

汽车零配件专用漆耐盐雾性的研究

童学平,冯俊,李华杰,胡爱琼(武汉双虎涂料有限公司,武汉430035)

0 引言
随着我国汽车工业的高速发展,2009 年我国汽车年产量成为世界第3 个汽车年产破千万辆的国家。其配套的汽车零配件产品如:减振器、传动轴、车桥、轴承等,市场需求也在不断增大;并且有相当的一部分为出口外销,对表面漆膜也提出了更高的要求。表面漆膜基本都采用单道薄膜涂层,漆膜耐盐雾性一般要求达到144 h 以上;出口产品大部分因要经过海洋运输,漆膜耐盐雾性一般要求达到200 h 以上。通过对涂料产品体系中的各组分的系统试验分析,按漆膜耐盐雾性高于240 h,研发出了综合性能优异的专用产品。

1 试验部分
1.1 原料
树脂:双酚A 型环氧树脂,工业级;功能性防锈颜料:复合防锈颜料、磷酸锌、三聚磷酸铝;功能性填料:600 目湿法绢云母粉、1250 目滑石粉;普通填料:轻质碳酸钙、沉淀硫酸钡;溶剂;着色颜料;助剂;均为工业级。
1.2 涂料生产工艺
配料→搅拌分散→研磨→调漆→检测→后包装。
1.3 工件现场涂装一般工艺流程
工件→碱洗脱脂→中和→水洗→表调→水洗→磷化→水洗→钝化→水洗→热风吹干→涂装→烘干(105℃,30 min)→晾干(30 min)→下件。
1.4 试验配方
试验配方见表1,m 漆料∶m 固化剂=5 ∶ 1。

1.5 油漆技术标准
油漆技术标准见表2。

1.6 要因分析
针对其单道薄膜涂层耐盐雾性较高,确定采用双酚A 型环氧树脂为主要成膜物质,再通过对其他各组分的试验对比,研究确定影响其耐盐雾的要因为:树脂的添加量、功能性防锈颜料、功能性填料、底材的处理情况、单道薄膜涂层漆膜厚度。

2 结果与讨论
2.1 正交因素水平表
因其底材处理现场一般采用磷化处理,检测要求无锈蚀且有完整致密的磷化膜;漆膜厚度为(45±5)μm,涂装现场通过检测可以保证厚度要求。在确定此2 要因的前提下对其他3 个要因做正交试验进行对比研究,见表3。

2.2 正交试验的设计与结果
2.2.1 正交试验的条件和前提
分别取树脂含量(因素A)为40%、45%、50%,功能性填料含量(因素B)为5%、10%、20%,功能性颜料含量(因素C)为5%、10%、15%来做正交试验,以此为基础来确定一个最佳的条件。其中成本的计算公式为(单价的单位是元/kg):
成本= 树脂含量× 单价+ 功能性填料含量× 单价+ 功能性颜料含量× 单价+ 其他成分含量× 单价
2.2.2 极差分析法
正交试验的设计和结果见表4。

由耐盐雾时间和成本等因素进行综合评价可看出,A1、B2 和C2 得分是最高的,因此结果得到最佳组合为A1B2C2,即树脂含量为40%、功能性填料的含量为10%、功能性颜料的含量为10%。
此条件在9 次正交试验中已经出现,所以从上表的数据看出其盐雾时间达到290 h 左右,符合要求,而且成本较低。因此,直观分析得到A1B2C2 组合的效益是最好的。从表4 可见C 因素的极差是最大的,A、B 次之,主次因素的次序为C>A>B。因为因素B 是最次要因素,又因其2 水平(B 含量为10%)和3 水平(B 含量为20%)之间的跨度太大,所以决定增加功能性填料(因素B)的含量到15%。对此进行了试验验证,结果盐雾时间272 h,超标准32h,完全符合要求。而且成本更加低廉,也增加了固体组分的含量,综合效益更加好。因此,最终选用的条件为:树脂含量为40%、功能性填料含量为15%、功能性颜料含量为10%。

2.2.3 方差分析法
极差分析法得到的结论往往不够精确,而且对影响试验结果的各因素的重要程度也不能给出精确的数量估计。为了弥补极差分析法的不足,所以又采用了方差分析法对以上结论进行验证,见表5。

由F 分布表查得F0.10 ( 2,2)=9,F0.05 ( 2,2)=19,F0.01(2,2)=99,比较各F 值与F0.10、F0.05、F0.01 的大小得出:
F0.05<FC<F0.01,故C 因子影响显著;
F0.10<FA<F0.05,A 因子比较显著;
F0.10<FB< F0.05,B 因子也比较显著,但比A、B 二因子的影响作用差。
以上分析看出,方差分析的结论与直观分析法的结论是一致的,即功能性颜料的含量C 对综合效益的影响最大,树脂含量A 和功能性填料的含量B 影响也比较显著;好的生产工艺条件仍然是A1B2C2。因此,结论得到了验证。

2.2.4 正交试验及数据处理的结论
通过试验数据以及以上分析,可以得出:直观观察得到最佳的生产工艺条件是A1B2C2;由方差分析法,功能性颜料的含量C 对综合效益的影响最大,树脂含量A 和功能性填料的含量B 影响也比较显著;极差分析主次因素的次序为,即C>A>B;在以上的基础上经过分析和调整,最终选用的条件为:树脂含量为40%、功能性填料含量为15%、功能性颜料含量为10%。

2.3 通过正交试验结论制漆并检测其性能
通过正交试验结论制漆,其性能见表6。

可以看出研制的油漆品种完全达到油漆技术标准且耐盐雾性已经超过240 h,完全能满足市场上客户的要求。

3 结语
通过大量试验分析表明:成膜树脂、功能性颜料、功能性填料的添加量是影响该产品最主要的因素。最后通过正交试验确定配方研制出的产品性价比优异且耐盐雾性达到并超过目前市场对出口产品漆膜的要求,也为以后进一步提高该产品的性能提供了数据依据。

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