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中國打響藍(lán)天白云保衛(wèi)戰(zhàn)，全國各地紛紛出臺節(jié)能減排政策新規(guī)和新能源汽車雙積分制度，汽車設(shè)計向輕量化方向發(fā)展，汽車材料由全鋼鐵車身向多材料連接的輕量化車身和模塊化車身結(jié)構(gòu)等轉(zhuǎn)變，均對涂裝工藝提出了全新要求和挑戰(zhàn)。汽車車身輕量化有不同的發(fā)展方向，分別為全鋁車身、鋼鋁混合車身、多材料輕量化車身、非金屬與金屬混合車身等，其中鋼鋁混合多材質(zhì)的輕量化車身是汽車輕量化設(shè)計的發(fā)展趨勢，鋼鋁混合車身主要是通過車身骨架采用高強鋼材料，外板及車門等采用鋁合金、鍍鋅板等材料來優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。鋼鋁混合車身涂裝工藝與傳統(tǒng)涂裝工藝流程差別不大，主要是根據(jù)處理車身鋁合金面積的比例不同，前處理工藝略有差異。鋼鋁混合車身目前有兩種前處理工藝一磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理，在工藝設(shè)計及生產(chǎn)管控過程中與傳統(tǒng)鋼制車身前處理管理方式不同，其工藝過程和技術(shù)要求也更加復(fù)雜。

鋼鋁混合車身由于車身是由鋼制材料、鋁合金、鍍鋅板等組成，不同材質(zhì)的金屬存在搭接，鐵、鋁、鋅等金屬的腐蝕電極電位不同，如果板材涂裝不良，搭接處易形成微電池，會產(chǎn)生電偶腐蝕。為了避免鋼鋁混合車身腐蝕問題的發(fā)生，需要對鋼鋁混合車身同時進(jìn)行前處理。而鋼鋁混合車身的涂裝前處理的工藝包括傳統(tǒng)的三元鋅系磷化處理及無磷轉(zhuǎn)化薄膜處理，兩種前處理成膜類型不同，三元鋅系磷化處理為有晶粒結(jié)構(gòu)的磷化膜，無磷轉(zhuǎn)化薄膜處理為無晶粒結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀膜。兩種前處理工藝的關(guān)鍵技術(shù)介紹如下。

磷化前處理工藝適合涂裝處理面積中鋁合金面積≤20%的鋼鋁混合車身，為確保鋁合金板材在磷化中成膜，需要提高磷化液中氟離子濃度，為處理游離在磷化槽液中的鋁離子，磷化槽液也需添加氟離子添加劑，并控制氟離子濃度。

鋼鋁混合車身共線的鍍鋅鋼板和鋁板均為兩性金屬，在脫脂除油率滿足要求的情況下，建議采用無磷堿性脫脂劑清洗，脫脂劑中需添加無機抑制劑，如硼酸鹽、硅酸鹽，以保護(hù)基材金屬表面免受過度刻蝕。如果處理鍍鋅鋼板和鋁板的脫脂液配方不合理，例如未加入硼酸鹽、硅酸鹽類抑制劑，會導(dǎo)致板材表面局部腐蝕引起白點，水洗后，板材表面會產(chǎn)生直徑為幾mm的缺陷，直接影響后續(xù)的涂裝過程。鋁板(特別是高硅含量的鋁合金)需要充分考慮脫脂劑的緩蝕能力，鋁板表面有氧化皮，在脫脂中刻蝕量大，易在表面形成偏鋁酸鹽，附在鋁板表面，所以鋁板過度刻蝕可能存在生成表面沉淀物的風(fēng)險。

表調(diào)能夠提高金屬表面晶核的數(shù)量，進(jìn)而提高單位表面積的磷酸鹽晶體數(shù)量，促使金屬表面在短時間內(nèi)形成覆蓋均勻的晶核，因此對磷化過程具有加速及細(xì)化結(jié)晶的作用，能夠縮短磷化時間，降低磷化溫度，降低磷化膜重。日前，常見的表調(diào)有磷酸鈦系表調(diào)和磷酸鋅系表調(diào)。

鈦系表調(diào)主要成分是含鈦基團(tuán)活性的添加劑與pH 緩沖劑、抗硬水穩(wěn)定劑。表調(diào)起活性作用的只有膠體磷酸鈦(10~100 nm)，其溶液通常為 pH=8~10的膠體磷酸鈦水溶液，表調(diào)工藝過程決定著這些表調(diào)劑的性能表現(xiàn)，鈦系表調(diào)溶液的活化效果會隨著時間的推移逐漸降低，這種變化很大程度上依賴于具體的產(chǎn)品配方以及配槽用水的硬度，而與零件產(chǎn)品的通過量無關(guān)。

鋅系表調(diào)是以磷酸鋅作為主要分散體系的新型液體表面調(diào)整劑，一般需要與其配套的調(diào)節(jié)劑一起使用。槽液日常監(jiān)控參數(shù)主要為 pH 及鋅點數(shù) (滴定法檢測)，定期監(jiān)控磷酸根及鋅離子濃度。鈦系表調(diào)及鋅系表調(diào)處理后的磷化結(jié)晶見表 1。

三元鋅系磷化是行業(yè)內(nèi)多金屬車身前處理的標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)磷化工藝。根據(jù)噴淋或浸漬兩種不同工藝，建議在同時進(jìn)行鋼板和鋁板磷化處理的磷化工作液中額外加入含氟化合物(氫氟酸、堿金屬氟化物或堿性金屬氟化物)，并保證游離氟離子濃度為(5.0 ~ 25.0)x10^-5。低鋅磷化生成的磷化膜成分主要是磷酸鋅。磷酸鹽晶體是電絕緣體，但其孔隙率約占表面積的 1%，是電泳沉積的重要前提。磷化工藝中，鋼鋁混合結(jié)構(gòu)車身的浸漬是至關(guān)重要的。磷化液的組成、流動性、藥品補給都是獲得均勻磷化膜(避免在表面生成晶粒沉淀)的先決條件，研究表明，基材表面的磷化液的最佳流速為>0.4m/s。過高的鈉和氟化物濃度會增加磷化膜中的六氟鋁酸鈉含量，因此，要在一定范圍內(nèi)控制游離鈉和游離氟化物濃度，并在此基礎(chǔ)上保證最佳流速。

無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理中鋼鋁共線的車身脫脂與磷化的方式相同，詳見1.1.1 鋼鋁共線的脫脂。

無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理因無表調(diào)、磷化工序，因此所有種類的金屬板材（如冷軋鋼板、鍍鋅板、鋁合金板等）均生成無磷轉(zhuǎn)化膜，實現(xiàn)金屬表面的防護(hù)作用，所以，無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝對車身鋁合金處理面積比例不限，并且對于全鋁車身而言，無磷轉(zhuǎn)化工藝是一個較好的選擇。但是此工藝對白車身表面要求較高，對板材表面的打磨痕遮蓋力相對較差。無磷轉(zhuǎn)化前處理膜電阻值小，需關(guān)注與電泳漆的配套性，注意電泳漆泳透力驗證，無磷轉(zhuǎn)化必須配套高泳透力電泳漆才能獲得較佳的涂裝效果。磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝對比見表 2。

為系統(tǒng)考察鋼鋁混合共線車身兩種前處理工藝的適應(yīng)性及電泳后涂膜性能，對鋁合金車身板材和鍍鋅板采用磷化工藝和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝進(jìn)行高泳透力電泳配套性試驗驗證。兩種板材分別為鋁合金板6016，鍍鋅板 DC56ZF，其基本參數(shù)對比見表 3。

本次試驗所采用的電泳漆為同一種高泳透力電泳漆。按兩種前處理成膜類型:有晶粒結(jié)構(gòu)的磷化膜(傳統(tǒng)磷化處理)和無晶粒結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀膜(薄膜前處理)進(jìn)行電泳配套性試驗。

對鍍鋅板和鋁合金兩種板材，分別進(jìn)行磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝預(yù)處理，生成轉(zhuǎn)化膜的兩種板材分別與同一種型號的高泳透力電泳漆進(jìn)行配套性試驗驗證，經(jīng)實驗室驗證，鋁板磷化膜重為 2.78 g/m2，鋁板網(wǎng)狀膜膜重為 51.6 mg/m2；鍍鋅板磷化膜重為2.7g/m2，鍍鋅板的網(wǎng)狀膜膜重為95.7 mg/m2。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可以得出，鋁板磷化后與鋼板磷化后的電泳泳透力基本相同，鋁合金板材網(wǎng)狀膜的電泳泳透力偏高。兩種表面成膜類型對應(yīng)的泳透力均滿足技術(shù)要求 (≥60%)，具體數(shù)據(jù)見表 4。

對鍍鋅板和鋁合金兩種板材分別進(jìn)行磷化和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理工藝預(yù)處理，生成轉(zhuǎn)化膜的兩種板材分別與同一種型號的高泳透力電泳漆進(jìn)行配套性試驗驗證。經(jīng)實驗室驗證，兩種板材經(jīng)過兩種前處理后的電泳漆膜附著力均滿足要求，具體數(shù)據(jù)見表 5。

本文通過對鋼鋁混合車身兩種前處理工藝的研究，結(jié)果表明磷化前處理和無磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理均能滿足性能要求，具體生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)產(chǎn)品板材的類型和比例，開展前處理、電泳各項性能驗證。隨著汽車輕量化技術(shù)及環(huán)保要求的不斷提高,車身用鋁合金板材的比例將不斷增加，汽車企業(yè)都將不可避免地面對鋼鋁混合車身的涂裝前處理。