最新汽车紧固件表面处理技术—ELECTROPOLYSEAL®电泳涂装

王 华，陆士堃，欧阳泽华 （PPG涂料天津有限公司，天津 300457）

0 引言

众所周知，紧固件是汽车上广泛采用的一种用于联接和锁紧的零件，其对于车辆的安全性能非常重要。因此，如何保护和防止汽车紧固件腐蚀、生锈亦变得尤为重要。目前，汽车紧固件采用的比较多的表面处理技术有：镀锌、镀锌镍合金、达克罗技术和喷漆等，但这些表面处理技术都存在一定的缺陷和不足，如电镀可能导致氢脆的风险；达克罗可能存在塞牙和环保的问题。并且大多数目前采用的表面处理技术都存在耐腐蚀性不足的问题。

针对这些问题，PPG公司联合北美主要的汽车制造商一起开发了ELECTROPOLYSEAL®紧固件涂装工艺，包括PPG前处理系列产品、POWERCRON®XP系列电泳产品、防锈油处理产品，以及相关的处理工艺。POWERCRON®XP是PPG公司最新研发的一款阴极环氧电泳涂料，专为紧固件市场进行了配方的特殊优化，显著提高了螺牙部位的防腐蚀能力；同时，它还满足了终端客户对紧固件外观、扭力、稳定性和无氢脆的严苛要求。该产品的应用使紧固件大批量涂装成为可能，显著降低了人工成本。此紧固件电泳涂装技术已经应用于汽车紧固件、建筑紧固件和其他有扭力要求的紧固件领域。

1 紧固件的电泳工艺及产品性能简介

ELECTROPOLYSEAL®系列产品对小部件和紧固件可以使用滚泳涂装的工艺进行批量化加工。同时，还可以与富锌液体涂料一起使用，用于浸渍-喷漆、自干漆和线性喷涂施工。通过将批量施工工艺与高品质涂料相结合，使制造商能够更好地控制成本并提高产品性能。

该系列电泳涂料产品采用了特殊的不黏连配方，产品具有卓越的边缘保护性和附着力，无氢脆风险、不塞紧固件螺牙及顶孔，有宽泛的工艺操作窗口；同时，该产品采用无铬、无铅体系，完全符合有害物质限制（RoHS）的标准；除具有高度的耐腐蚀性外，还可根据客户要求调整表面摩擦扭矩，并得到了OEM（原始设备制造商）原厂的认可，具有极大的市场竞争力。

根据不同的汽车紧固件要求，PPG为客户提供的产品见表1。

同时，根据不同紧固件产品，结合ELECTROPOLYSEAL®系列产品，PPG为客户提供完整的滚泳涂装工艺流程，图1为典型的电泳操作示意图。

表1 PPG电泳产品系列Table 1 PPG electrophoresis production series

图1 标准滚电泳操作示意图Figure 1 Barrel type electrocoating operation diagram

在生产过程中，紧固件头部以及螺纹部分膜厚均匀，电泳后增加封闭处理，可以调整扭矩的一致性，烘烤后，电泳层不会产生常规电泳涂料的黏连现象，外观光滑均匀。

图2为金相显微镜下的螺帽、螺纹电泳切片以及膜厚。

根据切片分析结果可知，采用PPG POWERCRON®XP系列滚泳产品，螺栓头部和螺纹处的膜厚不会产生明显差异，边缘包裹优异，保证了产品所有表面的防腐性能；且滚泳使得整桶产品的批次膜厚稳定性较高。

作为衡量紧固件涂层表面状态满足装配顺畅和紧固力矩一致要求的重要指标，零件涂层摩擦系数的批次一致性显得尤为重要，ELECTROPOLYSEAL®产品系列中的SEALCOAT产品用作零件电泳后湿膜浸涂的TOPCOAT，可将批次产品的摩擦系数调整一致，且满足客户要求。该涂层与电泳涂层一同烘烤后成为不可分层的统一涂膜。根据Ford 标准测得的摩擦系数见表2。

图2 金相显微镜下紧固件电泳切片及膜厚Figure 2 Fastener electrophoresis sections and film thickness under metallographic microscopy

由表2可见，采用PPG POWERCRON®XP系列滚泳涂装的紧固件，其摩擦系数完全符合Ford的检测要求，同时批次之间的稳定性高，完全符合工业化生产的需要。

2 紧固件电泳涂装和其它涂覆技术之比较

几种紧固件处理工艺的优劣比较见表3。

表2 摩擦系数测试结果＊Table 2 The test results of friction coefficient

表3 几种紧固件处理工艺的优劣比较Table 3 Comparison of the advantages and disadvantages of several fastener treatment processes

3 紧固件电泳的应用情况以及OEM’s批准状态

PPG紧固件滚泳工艺，依据其特殊的生产工艺以及膜厚均匀性，已为各大主机厂商关注，同时，各家厂商根据其自身发展需要，制定了相关工艺标准，见表4。

表4 相关OEM针对紧固件电泳制定的标准Table 4 Standards for fastener electrophoresis established by related OEM

同时也有越来越多的中国自主品牌汽车厂商对这一新技术表现出浓厚的兴趣，正在和PPG洽谈推广、合作。PPG也因此联合紧固件业务合作伙伴Oneup（万埃浦）一起在浙江平湖设立了专业的紧固件电泳加工厂，目前该厂运行情况良好。

4 结语

PPG ELECTROPOLYSEAL®涂装工艺经过批量化的生产、发展完善，为北美、拉丁美洲、欧洲和亚太等地区的零部件制造商实现了新的标准和施工可能。

在美国，有Curtis Metal Finishing Co.等公司为通用、福特、克莱斯勒等提供汽车紧固件的电泳加工，还有一些公司专业从事建筑紧固件的电泳加工。

在中国台湾，由PPG持有的Alltech公司，已经建成世界最大的紧固件电泳生产线，年加工量超过10 000 t。

在中国，位于浙江平湖的紧固件合作伙伴Oneup（万埃浦），仅仅用了1 a时间年加工量就超过500 t。

在欧洲，位于德国和西班牙的紧固件电泳公司已于2017年投产，为欧洲地区的OEM厂商提供紧固件电泳加工服务。

PPG ELECTROPOLYSEAL®涂装工艺以及PPG POWERCRON®XP紧固件电泳涂料，以其优越的漆膜稳定性，稳定的涂装表现和突出的环保特点，得到越来越多的客户认可和使用，同时PPG也期待为中国的紧固件制造商提供优异的产品和先进的技术，共同发展。

［1］ 宋华，牛丽媛. 汽车紧固件的表面防护技术及其发展方向［J］.汽车工艺与材料，2007（4）：34-35，37.