最新汽車緊固件表面處理技術—ELECTROPOLYSEAL?電泳涂裝

王 華，陸士堃，歐陽澤華 （PPG涂料天津有限公司，天津 300457）

0 引言

眾所周知，緊固件是汽車上廣泛采用的一種用于聯接和鎖緊的零件，其對于車輛的安全性能非常重要。因此，如何保護和防止汽車緊固件腐蝕、生銹亦變得尤為重要。目前，汽車緊固件采用的比較多的表面處理技術有：鍍鋅、鍍鋅鎳合金、達克羅技術和噴漆等，但這些表面處理技術都存在一定的缺陷和不足，如電鍍可能導致氫脆的風險；達克羅可能存在塞牙和環保的問題。并且大多數目前采用的表面處理技術都存在耐腐蝕性不足的問題。

針對這些問題，PPG公司聯合北美主要的汽車制造商一起開發了ELECTROPOLYSEAL?緊固件涂裝工藝，包括PPG前處理系列產品、POWERCRON?XP系列電泳產品、防銹油處理產品，以及相關的處理工藝。POWERCRON?XP是PPG公司最新研發的一款陰極環氧電泳涂料，專為緊固件市場進行了配方的特殊優化，顯著提高了螺牙部位的防腐蝕能力；同時，它還滿足了終端客戶對緊固件外觀、扭力、穩定性和無氫脆的嚴苛要求。該產品的應用使緊固件大批量涂裝成為可能，顯著降低了人工成本。此緊固件電泳涂裝技術已經應用于汽車緊固件、建筑緊固件和其他有扭力要求的緊固件領域。

1 緊固件的電泳工藝及產品性能簡介

ELECTROPOLYSEAL?系列產品對小部件和緊固件可以使用滾泳涂裝的工藝進行批量化加工。同時，還可以與富鋅液體涂料一起使用，用于浸漬-噴漆、自干漆和線性噴涂施工。通過將批量施工工藝與高品質涂料相結合，使制造商能夠更好地控制成本并提高產品性能。

該系列電泳涂料產品采用了特殊的不黏連配方，產品具有卓越的邊緣保護性和附著力，無氫脆風險、不塞緊固件螺牙及頂孔，有寬泛的工藝操作窗口；同時，該產品采用無鉻、無鉛體系，完全符合有害物質限制（RoHS）的標準；除具有高度的耐腐蝕性外，還可根據客戶要求調整表面摩擦扭矩，并得到了OEM（原始設備制造商）原廠的認可，具有極大的市場競爭力。

根據不同的汽車緊固件要求，PPG為客戶提供的產品見表1。

同時，根據不同緊固件產品，結合ELECTROPOLYSEAL?系列產品，PPG為客戶提供完整的滾泳涂裝工藝流程，圖1為典型的電泳操作示意圖。

表1 PPG電泳產品系列Table 1 PPG electrophoresis production series

圖1 標準滾電泳操作示意圖Figure 1 Barrel type electrocoating operation diagram

在生產過程中，緊固件頭部以及螺紋部分膜厚均勻，電泳后增加封閉處理，可以調整扭矩的一致性，烘烤后，電泳層不會產生常規電泳涂料的黏連現象，外觀光滑均勻。

圖2為金相顯微鏡下的螺帽、螺紋電泳切片以及膜厚。

根據切片分析結果可知，采用PPG POWERCRON?XP系列滾泳產品，螺栓頭部和螺紋處的膜厚不會產生明顯差異，邊緣包裹優異，保證了產品所有表面的防腐性能；且滾泳使得整桶產品的批次膜厚穩定性較高。

作為衡量緊固件涂層表面狀態滿足裝配順暢和緊固力矩一致要求的重要指標，零件涂層摩擦系數的批次一致性顯得尤為重要，ELECTROPOLYSEAL?產品系列中的SEALCOAT產品用作零件電泳后濕膜浸涂的TOPCOAT，可將批次產品的摩擦系數調整一致，且滿足客戶要求。該涂層與電泳涂層一同烘烤后成為不可分層的統一涂膜。根據Ford 標準測得的摩擦系數見表2。

圖2 金相顯微鏡下緊固件電泳切片及膜厚Figure 2 Fastener electrophoresis sections and film thickness under metallographic microscopy

由表2可見，采用PPG POWERCRON?XP系列滾泳涂裝的緊固件，其摩擦系數完全符合Ford的檢測要求，同時批次之間的穩定性高，完全符合工業化生產的需要。

2 緊固件電泳涂裝和其它涂覆技術之比較

幾種緊固件處理工藝的優劣比較見表3。

表2 摩擦系數測試結果＊Table 2 The test results of friction coefficient

表3 幾種緊固件處理工藝的優劣比較Table 3 Comparison of the advantages and disadvantages of several fastener treatment processes

3 緊固件電泳的應用情況以及OEM’s批準狀態

PPG緊固件滾泳工藝，依據其特殊的生產工藝以及膜厚均勻性，已為各大主機廠商關注，同時，各家廠商根據其自身發展需要，制定了相關工藝標準，見表4。

表4 相關OEM針對緊固件電泳制定的標準Table 4 Standards for fastener electrophoresis established by related OEM

同時也有越來越多的中國自主品牌汽車廠商對這一新技術表現出濃厚的興趣，正在和PPG洽談推廣、合作。PPG也因此聯合緊固件業務合作伙伴Oneup（萬埃浦）一起在浙江平湖設立了專業的緊固件電泳加工廠，目前該廠運行情況良好。

4 結語

PPG ELECTROPOLYSEAL?涂裝工藝經過批量化的生產、發展完善，為北美、拉丁美洲、歐洲和亞太等地區的零部件制造商實現了新的標準和施工可能。

在美國，有Curtis Metal Finishing Co.等公司為通用、福特、克萊斯勒等提供汽車緊固件的電泳加工，還有一些公司專業從事建筑緊固件的電泳加工。

在中國臺灣，由PPG持有的Alltech公司，已經建成世界最大的緊固件電泳生產線，年加工量超過10 000 t。

在中國，位于浙江平湖的緊固件合作伙伴Oneup（萬埃浦），僅僅用了1 a時間年加工量就超過500 t。

在歐洲，位于德國和西班牙的緊固件電泳公司已于2017年投產，為歐洲地區的OEM廠商提供緊固件電泳加工服務。

PPG ELECTROPOLYSEAL?涂裝工藝以及PPG POWERCRON?XP緊固件電泳涂料，以其優越的漆膜穩定性，穩定的涂裝表現和突出的環保特點，得到越來越多的客戶認可和使用，同時PPG也期待為中國的緊固件制造商提供優異的產品和先進的技術，共同發展。

［1］ 宋華，牛麗媛. 汽車緊固件的表面防護技術及其發展方向［J］.汽車工藝與材料，2007（4）：34-35，37.