梯度膜厚底涂胶抗石击性能的研究与应用

李玉刚，邢汶平，吴吉霞 （安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

涂装技术

梯度膜厚底涂胶抗石击性能的研究与应用

李玉刚，邢汶平，吴吉霞 （安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

介绍了梯度膜厚底涂胶抗石击性能、耐磨性等的试验情况，为现场底涂胶膜厚设定提供试验数据支持。

底涂胶；梯度膜厚；抗石击性

0 引言

汽车在行驶过程中，底盘等部位容易受到碎石、泥砂等异物的撞击而造成涂层剥落，影响涂层对车身的保护性能。由于底盘部位所处的环境较恶劣，容易受到水汽等侵蚀，底盘涂层一旦被击穿剥落，锈蚀便会从疵点处产生，并由此向车身钢板内部蔓延，进而导致车身底盘的锈蚀。为此，汽车生产商在制造过程中一般会在车底、轮罩、挡泥板等部位电泳漆表面喷涂一定厚度的抗石击底涂胶，经面漆烘烤固化后，达到产品的性能要求，提高车身底盘的耐磨性及抗石击性能，降低汽车运行过程中产生的振动和噪声，延长汽车的使用寿命。

本研究介绍一种PVC（聚氯乙烯）底涂胶在不同膜厚下的抗石击性能及耐磨性等的试验情况，为现场底涂胶喷涂膜厚的设定提供一定的试验数据支持。

1 试验部分

1.1 基材准备

基材为车身外板使用的宝钢DC04冷轧钢板，裁剪成尺寸为300 mm×100 mm×0.8 mm的平板，在涂装生产线白车身上件处挂板，随线制备前处理电泳板。随白车身经过水洗→脱脂→表调→磷化→水洗→电泳→UF（超滤）→电泳烘干等前处理电泳工序，电泳烘干下线处取下试板，用膜厚仪检测试板的电泳膜厚，测量距试板边缘1 cm以外的20个点，要求电泳膜厚≥16 μm，电泳膜厚均匀度2 μm以内。选取电泳膜厚达标的试板放入干燥器中备用。

1.2 底涂胶准备

本研究PVC底涂胶是由聚氯乙烯树脂、增塑剂、填充剂、颜料、附着力促进剂、稳定剂等混合而成的一种单组分黏稠膏状涂料，固体分高达95%以上。它是一种加热熔融塑化型涂料，需要在一定的烘烤温度下，经过一定时间的熔融塑化，聚氯乙烯树脂在40～80℃下吸取增塑剂，产生膨润，80℃以上时膨润继续，在140℃条件下烘烤保温20 min后，胶膜充分塑化。熔融塑化后的胶膜具有柔韧性好，附着力强、耐磨性、耐低温性、耐冲击性、抗拉强度、耐腐蚀性、抗石击性能好等特点。

1.3 试板制备

将干燥器中的电泳试板取出，在电泳试板中间位置用直尺量取100 mm×80 mm的长方形区域，用记号笔标记，按照表1清单制备不同膜厚的底涂胶试板。

表1 梯度膜厚试板列表Table 1 The list of plates with gradient film thickness

在标记好的电泳试板长方形区域内，放置制备好的不同高度的模具（图1），将足够量的底涂胶挤在模具内，用刮板刮平（图2），不能有气泡产生，如有气泡产生，需重新刮涂，用湿膜仪测试胶膜的湿膜厚度，确保胶膜厚度在设定的膜厚范围内，按照底涂胶产品烘烤要求在烘箱中烘干。

图1 不同高度的模具Figure 1 The mold with different height

图2 刮涂底涂胶Figure 2 Coating underbody sealing

1.4 性能测试

1.4.1 耐磨性

关于底涂胶的耐磨性检测，我国尚未颁布相关国家标准或行业标准进行规范，本研究使用的是汽车行业内常用的耐磨性检测标准。自制高度为2 m的耐磨仪（图3），仪器顶端为加料漏斗，加料漏斗通向垂直的金属导管，仪器底部设置一个可调的与垂直位置成45°角的放置测试样板的托座，使导管开口正对着磨耗区域的上方，磨料为M-4铜螺丝帽。实验过程为：将试板固定在托座上，把≥18 kg的M-4铜螺丝帽磨料灌注到漏斗中，使磨料通过导管撞击试板，安装在仪器底部的容器收集落下的磨料。重复检测3块试板，记录试板上的胶膜有无被砸穿。

图3 自制耐磨仪Figure 3 Self-made wear-resistant instrument

1.4.2 抗石击性能

汽车涂料涂层抗石击性检测是使用石击仪在一定的温度下，以一定的空气压力，在规定的时间内将定量的砂石（或其他介质，如铁砂等）以规定的角度，投射到涂层试板上，然后进行一定时间的耐盐雾试验，观察涂层的破坏程度并加以评价。

目前，我国对于汽车涂料涂层抗石击性能检测尚未出台专门的标准来规范，国外针对汽车涂料涂层抗石击性能试验，有两大标准被广泛采用，一个是由美国汽车工程协会（SAE）制定的SAE J 400《表面涂层抗碎石测试》，另一个是由国际标准化组织（ISO）制定的ISO 20567—1—2005《色漆和清漆 涂层的抗石片划痕的测定 第1部分：多冲击试验》。本研究使用的抗石击性能检测方法按借鉴国外标准制定的企业标准来进行，具体见表2。

表2 抗石击试验Table 2 The test of stone-chip resistance

2 结果与讨论

2.1 底涂胶膜厚

待制备的样板烘干后，用磁性测厚仪测定胶膜的厚度。首先在基材电泳板上对膜厚仪进行调零、校准和测试，检测胶膜上的20个点，选择膜厚误差在20 μm以内的样板，底涂胶膜厚满足表1要求的梯度膜厚，说明在样板刮涂过程中，湿膜厚度控制较好。

2.2 耐磨性

耐磨性测试结果显示：6种梯度膜厚的底涂胶样板在经过18 kg磨料2 m高度的撞击后，胶膜表面均未被砸穿，胶膜无开裂，耐磨性均合格。具体检测结果见表3。

表3 梯度膜厚底涂胶耐磨性检测结果Table 3 The wear resistance test results of underbody sealing with gradient film thickness

2.3 抗石击性能

对6种不同膜厚底涂胶试板进行常温抗石击性能检测，在（23±2）℃下，1 kg粒径为1～2 mm棱形石英砂，压力为0.5 MPa的条件下冲击10次，观察胶膜表面，均无开裂。把进行抗石击试验后的样板放入盐雾箱，进行120 h的中性盐雾试验，模拟实际情况下，汽车表面涂层受到碎石打击后，涂层的破坏程度及对底材的影响，反应底涂胶的抗石击性能。试验结果显示，6种梯度膜厚的胶膜样板均满足常温抗石击性能要求。

由于在低温条件下，涂层会变脆，柔韧性下降，使得涂层抗石击性能下降，所以抗石击试验在低温条件下进行比在常温条件下进行来得更苛刻。对6种不同膜厚底涂胶试板进行低温（-40±2）℃抗石击性能检测，试验结果见表4。由表4可见：6种梯度膜厚的胶膜样板均满足低温抗石击性能要求。

表4 梯度膜厚底涂胶抗石击性能检测结果Table 4 The stone-chip resistance test results of underbody sealing with gradient film thickness

3 结语

汽车底涂胶耐磨性及抗石击试验是模拟汽车在实际运行过程中遇到的碎石打击情况，反应底涂胶胶膜机械性能的试验，通过试验表明：底涂胶膜厚>0.5 mm均能满足其耐磨性、抗石击性能要求。底涂胶膜太厚，对汽车轻量化不利。为避免现场喷涂的误差，建议现场底涂胶喷涂膜厚控制在0.8～1.5 mm，均可满足底涂胶的性能要求。

1 屠振文.汽车涂料涂层抗石击性标准与影响因素［J］.上海涂料，2008，46（3）：41-53.

2 王纳新，张馨月，杜屹峰.汽车车身涂层抗石击性试验及评价方法［J］.汽车工艺与材料，2012（3）：1-5.

Research and Application of Stone-Chip Resistance of Underbody Sealing with Gradient Film Thickness

Li Yugang，Xing Wenping，Wu Jixia
（Technological Centre，Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei Anhui，230601，China）

The test results of stone-chip resistance and abrasion resistance of the underbody sealing with gradient film thickness were introuced，which provided the experimental data for the site setting of the film thickness of underbody sealing. Key Words：underbody sealing；gradient film thickness；stone-chip resistance

TQ 639

A

1009-1696（2017）02-0033-03

2017-01-17

李玉刚（1982—），男，大学本科，工程师，主要从事汽车涂装标准化等方面的工作。