电泳涂料防腐能力评价方法研究

苟泽明，郭玉凤

（1.北京长城华冠汽车技术开发有限公司，北京 101300；2.北京汽车股份有限公司，北京 101300）

0 引言

电泳涂料选材一直是汽车车身耐腐蚀性能管理控制工作中的一个重要环节，电泳涂料的防腐能力通常决定了整车车身的耐腐蚀性能，完善的电泳涂料评价方法对汽车企业提升整车耐腐蚀性能的管理控制有很重要的作用，本研究在总结了许多试验结果和参考文献的基础上，对电泳涂料防腐能力的评价方法进行了研究。

经中性盐雾试验后，对划痕样板表面的扩散量进行研究是电泳涂料选材过程中的常用方法。但此法在试验过程中，难免会有涂层厚度不一致、划痕深浅不一等人为因素，造成试验数据的波动，产生误差，从而影响到试验分析和评价结果的准确性。此时，应采取一些措施来尽量避免甚至消除这种误差，这种措施被称为试验检测结果的分析统计过程控制。本研究主要根据高斯分布理论对试验结果进行统计分析，用更加客观的分析来减小试验分析的误差，对电泳涂料进行选择。

1 试验方法分析与评价方法研究

对电泳涂料的防腐性能开发，首先要选择合适的腐蚀试验方法，然后根据电泳涂料的防腐目标制定相应的防腐技术要求。下面以某电泳涂料的选择为例，进行试验分析，描述电泳涂料的选择过程。

1.1 试验方法分析

制定电泳涂料覆盖零部件的防腐技术标准要求，用来满足整车防腐技术指标的需求，选择适合电泳涂料考核的试验方法是保证达到电泳涂料防腐目标的合理方式。

现阶段检验电泳涂料耐腐蚀性能的试验方法主要有：中性盐雾试验（NSS）、铜加速乙酸盐雾试验（CASS）、循环加速腐蚀试验（CCT）3种。这3种腐蚀性测试方法的比较如表1所示［1］。

表1 电泳涂料常用腐蚀试验方法比较Table 1 Comparison among common corrosion test methods for electrophoretic coatings

1.2 试验部分

本研究选用的防腐等级要求为500 h中性盐雾试验的扩散量，选择两种不同的电泳涂料样板，按GB/T 10125—2012《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》标准进行中性盐雾试验，通过试验和计算获得其评价指标。

参照标准ISO 17872—2007《色漆和清漆-指导原则，通过涂料在金属面板的腐蚀试验引进划痕》［2］，在电泳涂料样板上引入划痕。涂层必须是干燥的薄片，试验过程中，对上述划线腐蚀结果按规定的循环数进行拍照和测量扩散量。样板长度为150 mm，宽度为100 mm。

1.3 试验数据的筛选

采用格拉布斯方法对试验结果进行计算，如果个别数据偏离平均值很远，问题数据应该从此组测量数据中剔除而不参与平均值的计算，这可以规避因为操作失误造成的试验误差。利用格拉布斯法判断试验中的问题数据时，必须将所有试验数据全部包含在内进行计算，计算试验数据的平均值x和标准差s，用来对电泳涂装样板出现异常试验数值的概率进行分析，对试验数据中的极大值和极小值进行筛选。

式中，n——试验数据的总个数；i——试验数据的编号；xi——第i个试验数据的值；x——试验数据的平均值；s——试验数据的标准差。

按公式（3）计算试验数据的计算偏离值：

式中，Gi——第i个试验数据的计算偏离值。

将计算偏离值Gi与格拉布斯表（表2）中给出的临界值GP（n）进行比较，如果Gi值大于表中的临界值GP（n），则能判断该测量数据是异常值，可以剔除。临界值GP（n）与检出水平α（与置信概率P有关）和测量次数n（与自由度f有关）有关。定检出水平α：如果要求严格，检出水平α可以定得小一些，例如定α=0.01，那么置信概率P=1-α=0.99；如果要求不严格，α可以定得大一些，例如定α=0.10，则P=0.90；通常定α=0.05，P=0.95。

表2 格拉布斯表Table 2 Grubbs table

2 试验数据的分布分析

对经过中性盐雾试验的不同电泳涂料样品的划痕扩散试验结果数据进行格拉布斯法筛选，提出可能引起误差的可疑值，进行重新统计分析。首先计算不同电泳涂料的划痕扩散量的平均值μ，通过平均值可以初步评判不同电泳涂料的防腐水平。

再进行标准差σ的计算：

标准差可以反映一组电泳涂料样板内个体间的划痕扩散量的离散程度，从而对电泳涂料样板在中性盐雾试验中的划痕扩散量的稳定性进行评价，评估电泳涂料质量的一致性。

高斯分布是一种概率分布，它是具有两个参数μ和σ2的连续型随机变量的分布，记作N（μ，σ2）。第1个参数μ是服从高斯分布的随机变量的均值，第2个参数σ2是此随机变量的方差。服从高斯分布的随机变量的概率规律为：取与μ邻近的值的概率大，而取离μ越远的值的概率越小；σ越小，分布越集中在μ附近；σ越大，分布越分散。计算公式如下所示：

对两种电泳涂料样板的划痕试验结果做了分析，如表3所示。由表3可见，电泳涂料1的样板的划痕扩散量的最大值、最小值和平均值均小于电泳涂料2的样板的划痕扩散量的对应值，即电泳涂料1的性能要好一些。同时，电泳涂料1的样板的划痕扩散量的标准差（0.13），小于电泳涂料2的样板的划痕扩散量的标准差（0.17），说明电泳涂料1比较稳定，一致性比较好。

表3 两种电泳涂料样板的划痕试验结果分析Table 3 The scratch test results analysis of two types of electrophoretic coating samples

两种电泳涂料样板的划痕扩散量分布示意图见图1。

图1 两种电泳涂料样板的划痕扩散量分布示意图Figure 1 The sketch map of scratch diffusion quantity distribution of two kinds of electrophoresis coating samples

由图1可见，试验数据基本符合高斯分布曲线，可以用高斯分布进行试验数据分析。

3 防腐能力的判定

基于小概率事件和假设检验的基本思想进行判断，小概率事件必须满足发生概率极低（小于5%）的要求，所以可以用高斯分布计算出评估一个电泳涂料的划痕扩散量的最大值，在excel中的计算公式为NORM.INV（probability，mean，standard_dev），其 中probability为对应于高斯分布的概率；mean为分布的算术平均值；standard_ dev为分布的标准差。

通过计算高斯分布函数的反函数值，得出划痕扩散量的理论峰值，设划痕试验结果高于理论峰值的概率为5%，经过计算获得电泳涂料1的样板的划痕扩散量理论峰值为1.64 mm，电泳涂料2的样板的划痕扩散量理论峰值为1.78 mm。

4 结语

通过上述研究方法，对不同电泳涂料样板中性盐雾试验的划痕扩散量的检测结果进行分析，可以实现以下目标：

（1） 利用格拉布斯法筛选试验数据，可以有效避免因操作不当引起的试验误差，提高样本数据的可信度；

（2） 可以通过平均值、标准差来分析电泳涂料防腐能力的平均水平和稳定性；

（3） 通过计算高斯分布函数的反函数值，算出划痕扩散量的理论峰值，从而客观评价电泳涂料的防腐能力。

综上所述，该研究方法对电泳涂料选材试验分析问题具有指导意义，有一定的参考价值。

［1］冯昌川.车辆防腐性能开发及评价方法探讨［J］.表面技术，2017，46（4）：95-100.

［2］ISO 17872—2007. Paints and Varnishes-Guidelines for the Introduction of Scribe Marks Through Coatings on Metallic Panels for Corrosion Testing［S］. 2007-03.

［3］陈豪杰，刘薇薇，柳昀，等.自愈合微胶囊在电泳涂料中的应用［J］.表面技术，2017，46（4）：114-118.

［4］陈兴兰，陈卫东，吕赟，等.阴极环氧电泳涂料用色浆的研制［J］.上海涂料，2016，54（6）：9-12.