引言

随着新能源汽车全产业体系化快速发展，汽车轻量化需求日渐迫切。新能源汽车较传统汽车全钢铁车身结构设计正悄悄地发生变化，出现了多材料连接的轻量化车身和模块化车身结构等设计，这些都对新能源汽车涂装工艺提出了全新要求和挑战。车身轻量化技术中全铝车身或钢铝混合车身也是非常重要的技术路径，其中钢铝混合车身主要是通过车身骨架采用高强钢材料，外板及车门等采用铝合金材料，实现车身轻量化目标。本文通过CCT循环交变试验验证并考察不同前处理工艺制备的钢铝共线涂装电泳涂膜的耐腐蚀性能差异，为车身板材设计提供数据支持，提高整车防腐性能。

1试验

1.1 实验板材

本次试验选用6系铝合金外板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板，试板参数信息详见表1。

表 1 试板参数信息

1.2 前处理试验

6系铝合金外板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板均在实验室开展两种前处理制板工作，分别为传统磷化前处理和薄膜前处理，两种前处理工艺脱脂工序均相同，采用碱性脱脂剂，型号为S5166，操作方式为浸渍，脱脂时间为3 min；水洗采用实验室自来水常温冲洗，时间为1 min。加强对脱脂槽液总碱度的控制，在其超过工艺要求范围时需要进行换槽处理，对6系铝合金板材的刻蚀量控制在≤1 g/m2，避免铝合金表面过脱脂侵蚀而发黑。

两种前处理工艺流程分别为：

（1）磷化前处理工艺：脱脂→水洗→表调→磷化→水洗。表调采用液态表调剂，型号为PL-X，工艺参数：常温，pH值7.6，时间1 min，操作方式为浸渍。磷化采用三元锌系磷化，型号为PB-3035，操作方式浸渍，时间为3 min。由于铝合金表面有一层致密的氧化膜，为促进铝合金板材磷化反应，在磷化槽中添加氟离子促进铝合金表面成膜反应。

（2）薄膜前处理工艺：脱脂→水洗→薄膜处理→纯水洗。薄膜处理液型号为Oxsilan 9831，控制薄膜处理槽液锆离子质量浓度88 ×10-6，pH 4.76，氟离子质量浓度36 ×10-6。

1.3 电泳实验

6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板均在实验室开展电泳制板工作。将制备好的前处理试板用纯水润湿后电泳，电泳涂料采用高泳透力电泳漆CG-800。电泳工艺参数：电泳电压按照不同板材的电压膜厚设定在100～320 V之间；电泳槽液温度为30 ℃；电泳时间：软启动30 s，电泳时间共计3 min。电泳后试板用纯水清洗，在烘箱中170 ℃烘烤20 min，自然冷却后放置在干燥器内存放，控制试板电泳涂膜厚度（18±2）μm。

1.4 测试性能及技术指标

对6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板的两种前处理膜以及电泳涂膜性能检测按照表2的技术指标及检测方法进行检测。

表 2 检测技术指标及检测方法

2试验结果与讨论

2.1 前处理性能

对6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板的前处理性能进行检测，主要从两种前处理膜外观形貌、膜重等几方面进行性能检测。对磷化前处理试板皮膜进行外观、结晶尺寸结晶形状和膜重检测，目视外观表明几种试板磷化膜均为灰色皮膜，表面平整、均一、细致、皮膜完整，无挂灰、黄锈等缺陷。SEM 2000倍镜像照片显示，DC04冷轧钢板结晶形状为粒状，结晶尺寸为2～5 μm，镀锌板结晶形状为柱状，结晶尺寸≤10 μm，铝合金板材结晶尺寸≤10 μm。试验用退膜法对6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板前处理形成的有晶粒结构网状膜的磷化膜进行膜重检测，冷轧板磷化膜的膜重在3.01 g/左右，满足膜重（1.8～3.5 ）g/m2的技术要求，镀锌板磷化膜膜重在2.7 g/m2左右，满足膜重（2.5～4.5）g/m2的技术要求，铝合金板材膜重在2.78 g/m2，满足膜重（1.5～3.5）g/m2 的技术要求。用XRF对6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板前处理形成的无晶粒结构的网状膜进行膜重检测，前处理性能均满足技术要求，具体数据见表3。

表 3 两种前处理皮膜性能检测数据

2.2 电泳性能

对6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板制备的前处理板进行实验室电泳，控制电泳漆膜厚度在（18±2）μm，对电泳后的试板涂膜性能进行检测。

电泳膜厚

试验用磁性膜厚仪对试板经过前处理电泳后的试板涂膜厚度进行测定，电泳膜厚均满足设计要求。

表 4 电泳漆膜厚度

电泳涂膜附着力

将制备好电泳涂膜试板用BYK划格器（规格为1 mm）划十字，用3M胶带测试涂膜附着情况。试验结果显示，铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板和冷轧板电泳涂膜十字部分交叉部位切割边缘完全平滑，无一格脱，附着力均为0级。

表 5 电泳漆膜附着力

电泳漆膜循环交变性能

试验采用CCX循环腐蚀试验箱，将3种板材电泳涂膜试板的4边用3M防水胶带封边，试板中心用Erichsen公司生产的型号为463划痕工具，宽度为0.5 mm刀片划叉处理，按QJQ 16113.2—2018 涂层循环交变腐蚀测定方法标准进行实验室循环交变腐蚀试验测试，耐蚀性能采用循环腐蚀CCT（60个循环）评价方式。循环腐蚀载荷为：

（1）按照ISO 20567-1—2017方法进行抗石击性能测试，在剩余未破坏的表面上，划一条约10 cm长直达金属基材的划痕；

（2）按照4 h 中性盐雾条件(GB/T 1771—2007色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定) →4 h 标准气候条件（温度23 ℃、湿度50%）→16 h 湿热环境条件（温度40 ℃，湿度100%，按照GB/T 13893—2008 色漆和清漆耐湿性的测定连续冷凝法）实验条件进行CCT循环交变腐蚀测试。每周5个工作日试验5个循环，周六、周日在标准条件温度23 ℃、湿度50%环境放置；

（3）测试60个循环（总计84天）结束后试验板必须移出试验箱并用流动的清水冲洗清理试板表面，调节1小时后在先前被石击的同一表面上进行第二次石击，进行电泳涂膜膜耐腐蚀性能评价。检测机械损伤后耐腐蚀性能，试验结果见表6。

表 6 CCT循环交变腐蚀试验结果

实验结果显示，铝合金板电泳涂膜试样经过60个循环交变腐蚀实验后，对试板表面进行评价，薄膜前处理工艺和磷化前处理工艺制备的电泳涂膜样板抗石击性能≤1.5级，均满足技术要求。电泳涂膜试板表面膜下扩蚀0 mm，满足技术要求，铝合金试板CCT循环交变腐蚀性能最优，详见图1和图2。

图 1 铝合金板磷化前处理腐蚀图

 图 2 铝合金板薄膜前处理腐蚀图片

3结语

本文通过对6系铝合金板、GA锌铁合金热镀锌板、DC04冷轧钢板经过两种前处理后制备的电泳涂膜性能研究表明，几种板材的两种前处理皮膜性能和电泳涂膜机械性能均满足技术要求。耐循环防腐性能方面，当前处理工艺相同、电泳材料工艺都相同时，铝合金板材制备的电泳涂膜耐循环腐蚀性能最好；底材相同、电泳材料相同时，磷化前处理工艺制备的电泳涂膜样板耐循环腐蚀性能最好。通过对铝合金板材、冷轧板和GA锌铁合金热镀锌板材料涂装共线的研究，了解不同材质的耐蚀性能，对汽车用镀层产品CCT循环交变腐蚀性能有了一定认识。