客车涂装底层材料配套性分析

慧正资讯：为了提高客车的防腐性能，增加市场占有率，扬州亚星客车股份有限公司从2014年5月起试运行客车整车阴极电泳工艺，到2014年9月正式采用客车阴极电泳工艺。但是采用此工艺的部分车辆在客户使用1a左右时，出现了涂层起泡脱落的质量问题，尤其在广州、浙江等南方的客车批量出现涂层起泡。现场调查发现为涂层底层起泡脱落，是电泳漆膜和车身金属蒙皮之间起泡脱落。

客车车身一般采用热镀锌板、冷轧板、铝板等多种金属板材作为车身蒙皮。其中，车身前后围蒙皮采用冷轧板，左右侧蒙皮和顶蒙皮采用热镀锌板，仓门采用铝板。目前客车行业标准涂装工艺为整车磷化、整车阴极电泳、车身刮磨原子灰、中涂漆、面漆、彩条。苏州亚星客车的客车车身涂装工艺就是采用该涂装工艺。其中磷化液为锌镍锰三元磷化液；阴极电泳漆采用胺化的改性环氧树脂和全封闭多异氰酸酯混合乳液作为成膜树脂的环氧电泳漆；原子灰为不饱和聚酯树脂；中涂漆、面漆和色漆采用双组分聚氨酯漆。

底层起泡脱落主要出现在车身的左右侧蒙皮刮涂原子灰部位，目测可见漆膜表面有密密麻麻的泡点，严重部位涂层已经开裂。铲开问题部位，发现电泳底漆和左右侧金属蒙皮之间无附着力，且有黏性的液体。而车身其他部位没有出现这样的问题。

进一步检查前处理电泳线的各槽液参数，都在工艺范围；同时检测磷化后热镀锌板、冷轧板、铝板的磷化膜晶体状态，检测电泳漆的附着力、耐溶剂、耐盐雾等一系列参数，都符合工艺要求。检测原子灰、中涂漆、面漆的性能指标，均符合技术标准。以上说明原材料性能符合技术要求，现有工艺、生产线执行情况也没有出现问题。

通过对比分析，发现以下几个问题：

（1）人工处理和电泳处理相比，人工处理需要用P180砂纸对车身表面进行打磨清洁后喷涂双组分环氧底漆；阴极电泳工艺是整车经自动化电泳线的脱脂（客车电泳工艺原则上车身外覆件是不需要打磨的，除非车身外覆件有生锈等缺陷）、磷化、电泳，最后烘干成膜，且阴极电泳漆和环氧底漆的固化成膜方式不一样。双组分环氧底漆的主体树脂一般是双酚A型环氧树脂，胺类作为固化剂，用固化剂的活泼氢原子和环氧基反应，生成网状的成膜树脂，该固化方式的环氧漆是所有环氧树脂漆固化方式中附着力、耐碱性较优的。而苏州亚星客车使用的环保阴极电泳漆的主体树脂是胺化的改性环氧树脂，固化剂为被封闭的异氰酸酯类物质，高温烘烤后，解封封闭剂，—NCO和—OH反应，生成网状的成膜树脂；

（2）客车涂装工艺与乘用车涂装工艺相比，多了一道原子灰的刮涂工序，这道工序是为了弥补客车平整度相对较差的缺陷。原子灰含有大量的不饱和聚酯树脂，其中苯乙烯既是稀释剂，也是参与固化交联的活性单体，并且苯乙烯的渗透性较强；

（3）经过大量的数据采集发现，问题均出现在车身的左右侧围，该部位采用热镀锌板，且问题部位刮涂了大量原子灰，未刮涂原子灰的部位没有出现底层起泡的问题。

因此，本次涂层底层起泡的原因可能为:热镀锌板+阴极电泳漆+原子灰三者之间的配套存在问题。使用的阴极电泳漆漆膜的致密性、耐溶剂性不如原双组分环氧底漆，当原子灰固化后少量未反应、残留的不饱和聚酯树脂迁移到已固化的原子灰和电泳漆之间，在高温情况下缓慢渗透到电泳漆和镀锌板之间，不饱和聚酯树脂链末端上的羧基和锌反应，生成金属盐，使得电泳漆出现点状附着力变差，造成苯乙烯的聚集，使得电泳漆和镀锌板之间出现油状的液体。

通过试验验证热镀锌板+阴极电泳漆+原子灰涂层的配套性能。分别进行了3种样板交叉试验:方案一，原子灰常规配套试验。一般来说，原子灰常规配套试验就是检测原子灰和底涂的正常配套性能，只是在已涂覆底漆的板材上刮涂原子灰，养护后，80℃烘烤3h后进行折弯检测，查看原子灰和底漆的附着情况以及底漆和板材的附着情况，如无附着不良的缺陷，就可以判断原子灰常规配套合格，即原子灰耐高温80℃，烘烤3h合格；方案二，“热镀锌板+阴极电泳漆+原子灰”样板耐高温80℃试验，分别在72h、120h、168h、240h进行检测；方案三，为了确认方案二的可靠性，采用样板室外自然曝晒，分别在1a、2a后进行检测。

配套试验样板涂层为热镀锌板+电泳漆+原子灰+面漆的工艺方式，每种样板取3块。电泳漆漆膜厚度:20~24μm，原子灰厚度1~1.5mm，面漆厚度40~60μm。

镀锌板选用:钝化热镀锌板（D1）、非钝化热镀锌板（D2）；电泳漆选用:浩力森电泳漆（Q1）、PPG电泳漆（Q2）；原子灰选用:风田原子灰（Y1）、福田原子灰（Y2）、盾牌原子灰（Y3）、黑马原子灰（Y4）；面漆选用:丹阳凯林面漆（M）。其中浩力森电泳漆、福田原子灰、丹阳凯林面漆是我公司客车生产涂装用材料的正常标配。

分别用钝化镀锌板、非钝化镀锌板随电泳线电泳、干燥后，刮涂不同品牌原子灰并固化，打磨至光滑平整，喷涂白色溶剂型本色面漆，烘干后养护3d，对样板进行耐高温80℃烘烤，烘烤时间分别是3h、72h、120h、168h、240h。冷却到常温状态，进行180°折弯检测，观察原子灰和电泳漆的附着情况。

其中PPG电泳漆样板委托使用PPG电泳漆的整车厂家随线电泳。

样板检测判断依据是：

（1）若涂层已经鼓泡，立即进行检测，不再继续试验，可以判定为不合格；

（2）在各个时间段对样板进行检测，检测方法是180°折弯样板，观察折弯处原子灰和底漆的剥离情况。折弯处原子灰与底漆可以出现一定程度的剥离，但是底漆与腻子间的结合面应为粗糙的毛面；同时折弯处底漆无明显脱落。不能同时满足要求的，视为配套不合格。样板检测情况见表1。

表1 配套样板检测结果

从表1可以看出：

（1）所有样板耐高温80℃，烘烤3h都未出现起泡质量问题，说明方案一原子灰常规配套试验合格，也就是说常规评定原子灰配套性是合格的；

（2）采用钝化热镀锌板作为底材的样板，高温80℃烘烤72h时都出现了底层起泡问题，折弯后电泳漆脱落，且有黏性的液状物体。说明钝化热镀锌板不能用于客车车身蒙皮；

（3）非钝化热镀锌板+Q1电泳漆+Y1、Y2原子灰都不能满足耐高温80℃，120h的烘烤试验要求；

（4）非钝化热镀锌板+Q1电泳漆+Y3或Y4原子灰能达到耐高温80℃，240h的烘烤试验要求；

（5）非钝化热镀锌板+Q2电泳漆+Y1、Y2、Y3或Y4原子灰能达到耐高温80℃，240h的烘烤试验要求；

（6）电泳漆、原子灰的性能对涂层配套性有很大的影响，具有优良致密性、耐溶剂性的电泳漆可以配套多种原子灰；优质原子灰，特别是原子灰固化率高，残留未固化的不饱和聚酯树脂量少的原子灰可以配套不同的电泳漆。

苏州亚星客车的涂层执行GB11380—1989客车车身涂层技术条件KT4-1的标准，其对耐候性要求为:2a内涂层应完整（不起泡、不粉化、不生锈、不开裂），光泽不低于60%。

为了确定“非钝化热镀锌板+电泳漆+原子灰”高温80℃烘烤240h后检测配套合格，可以作为检查GB11380—1989客车车身涂层技术条件KT4-1中的耐候性要求的标准，进行了样板户外自然曝晒的试验。

曝晒方案：把样板45°斜放置在工位器具架上，室外阳光直射的地方，当地的夏季日最高温度在30~35℃，100~120d，日最高温度在37℃左右持续时间15~20d。冬季温度在-5~5℃，持续时间100d，日最低温度在-7℃左右持续时间15~20d。日最高温度37℃左右时，曝晒的样板表面温度约在60℃以上。广州全年温度相对较高，但是夏季日最高温度只在30~35℃，持续时间140~160d，日最高温度在37℃左右相对较少。对比两地之间的夏季高温持续时间和最高温度，苏州亚星客车所处的当地室外曝晒环境温度和广州室外曝晒环境温度几乎相当。

样板测试周期分别为1a、2a，在每个周期检测样板，结果见表2。

表2 室外曝晒样板检测结果

（1）非钝化热镀锌板+Q1电泳漆+Y1、Y2原子灰的样板，室外自然曝晒试验1a后检测情况是涂层起泡，折弯后电泳漆脱落，且有黏性的液状物体，与高温80℃烘烤120h的缺陷情况一致；

（2）非钝化热镀锌板+Q1电泳漆+Y3、Y4原子灰的样板室外自然曝晒试验2a后，未出现涂层起泡或折弯后电泳漆脱落缺陷，与高温80℃烘烤240h的情况一致。

（3）非钝化热镀锌板+Q2电泳漆+Y1、Y2、Y3、Y4原子灰的样板室外自然曝晒试验2a后，未出现涂层起泡或折弯后电泳漆脱落缺陷，和高温80℃烘烤240h的情况一致。从表2可以看出。

（1）钝化镀锌板不能使用在客车车身蒙皮；

（2）非钝化热镀锌板+苏州亚星客车的电泳漆（即浩力森电泳漆）+苏州亚星客车原子灰（即福田原子灰）不能满足高温80℃烘烤240h的要求；

（3）选用合适的电泳漆，或者合适的原子灰能够满足非钝化热镀锌板+电泳漆+原子灰高温80℃烘烤240h的要求；

（4）非钝化热镀锌板电泳+涂刮原子灰的样板耐80℃高温240h后，检测原子灰有无起泡、脱落，或电泳漆和底材之间、电泳漆和原子灰之间结合是否良好，判断电泳漆和原子灰之间的耐高温配套性是否合格，可以作为车身涂层在室外自然曝晒2a不起泡，不开裂的标准。

（1）停止使用钝化热镀锌板；

（2）要求电泳漆厂家优化阴极电泳漆的性能，提升电泳漆成膜后树脂的致密程度，增强耐溶剂性；

（3）停止使用原先使用的原子灰，使用盾牌原子灰。同时要求苏州亚星客车使用的福田原子灰厂家优化原子灰配方，降低未固化的苯乙烯用量，减少迁移。调整后的阴极电泳漆和调整后的原子灰配套测试能够满足高温80℃烘烤240h的要求。方案实施后，近2a售出的客车未出现同类型的底层起泡脱落的问题。

为了防止问题再次出现，修定了以下工艺和技术标准:

（1）为了防止钝化热镀锌板流入生产线，制定了用硫酸铜溶液滴定钝化热镀锌板和非钝化热镀锌板的检测方法，从进厂源头上控制了热镀锌板的质量，保证所有上线使用的热镀锌板都是非钝化热镀锌板；

（2）修订了原子灰的技术标准，增加了热镀锌板+阴极电泳漆+原子灰+面漆的复合涂层高温80℃烘烤240h后不起泡，折弯后电泳底漆和热镀锌板附着良好作为原子灰的性能指标；

（3）修订了电泳漆膜的技术标准，增加了热镀锌板+阴极电泳漆+原子灰+面漆的复合涂层高温80℃烘烤240h后不起泡，折弯后电泳底漆和热镀锌板附着良好作为电泳漆的性能指标；

（4）修订了热镀锌板的技术标准，非钝化作为客车车身用热镀锌板的重要性能指标。

由于客车车身外覆盖件的平整度不如乘用车车身的平整度，使得客车涂装工艺比乘用车涂装工艺多了一道原子灰刮磨工序，正是这道工序差别，造成了批量性的客车车身涂层起泡质量问题。这个教训提醒我们不能做拿来主义，客车涂装工艺在采用新工艺、新材料、新方案时，必须进行多方面的配套试验，才能生产出合格的产品。