汽车车身涂装新技术的应用与发展

孙华雨?李伟

摘 要：本文主要从涂装前处理、二次电泳、中涂面漆涂装工艺、涂膜固化，涂装管理5个方面介绍我国汽车车身涂装工艺的应用及发展趋势。

关键词：汽车车身；涂装工艺；涂装管理

随着国内汽车市场竞争的日益激烈以及中国对清洁生产的日渐重视，汽车涂装在保证高装饰性、高防腐蚀性能的同时，正朝着采用环保材料和工艺、简化工序、减少设备投资和运行费用、降低生产成本的方向发展。一些新的涂装工艺已开始或即将在国内涂装线上使用，如膜分离技术、二次电泳工艺、湿碰湿工艺及涂膜的固化工艺等，都可以简化工序、减少设备投资和运行费用以及降低人员费用等。[1]

1 前处理工艺

汽车车身涂装前处理现今几乎100%采用低温低锌三元磷化处理工艺，并在低温少渣化，快速化、无铬钝化、表调剂长效化等方面都取得较大的科技进步。可是从环保和节能省资源的角度考虑，锌盐磷化处理工艺存在以下问题。[2]

（1）磷化处理液中含有资源短缺的有害物质如：Ni、Mn、P、F、N02-等；

（2）资源利用率低，几乎50%的药剂在处理过程中成为磷化沉渣（工业废弃物）。在处理过程中需及时清除磷化沉渣，否则将严重影响磷化膜和电泳涂膜的质量，因而需装备除渣过滤装置和需严控管理。

另外，前处理工艺的节水问题也应关注。一般前处理工艺用水量最大，约占涂装车间总用水量的90%，国内好多车身涂装前处理线的水洗工序尚未采用多次（段）化、逆工序补水、预清洗、清洗水综合利用和再生循环利用等节水技术，有的在脱脂和磷化后仅设一道水洗工序，造成耗水量成倍增大或水洗不干净（如在现场发现磷化渣增多、电泳涂膜颗粒弊病）。

脱脂和磷化后的水洗清洁度是以最终稀释倍数来表示，一般要求稀释500或l 000倍，为节省水资源和减少污水排放处理量，希望达到同一水洗清洁度（稀释倍数），耗水量应尽可能小为好。通过清洗水洗综合利用和再生循环利用，实现零排放。

前处理和电泳是汽车涂装耗水量和废水排放量最大的环节。随着膜技术的不断成熟，采用膜分离技术（UF和RO）回收脱脂液，再生清洗水和前处理废水，使得实现真正意义的电泳闭路清洗成为可能。目前，膜分离技术已经开始应用。

2 二次电泳工艺

采用两涂层电泳材料，用第二层电泳（35～40μm）替代中涂。电泳工艺自动化施工稳定可靠性高，一次合格率高，材料利用率高，设备投资少（不需空调系统），因此可节省费用的48%，减少了维修频次及传统中涂的漆渣和VOC排放。

在涂装工艺体系中，中涂是一个非常重要的涂层，它不仅要具有抗石击性能，还要对电泳表面有良好的填充作用，同时还要有一定的耐候性和紫外线隔绝性能来保护电泳漆。就目前体系而言，如果不涂中涂漆，紫外线辐射会使传统的电泳漆产生光氧化分解和粉化，从而造成电泳漆与面漆的结合力降低，导致面漆层分离。

通过调整电泳漆配方和工艺参数，耐紫外线电泳漆（如PPG公司开发的耐紫外线电泳漆Dura-Prime）在防腐蚀、耐石击以及耐紫外线方面与目前使用的“电泳+中涂”体系相同，同时外观质量与目前常规使用的体系接近。采用该技术使取消中涂成为可能。取消中涂层后，可减少VOC排放、减少设备投资和维修保养费用、降低能源消耗以及减少人员费用等。

PPG的Dura-Prime电泳漆在日本的五十铃公司已完成了在线试验，在国内也准备进行推广应用。

3 中涂面漆喷涂工艺

在电泳涂层后以“湿碰湿”的方式喷涂中涂、金属色漆和罩光清漆，并一次性烘干的工艺，称为3C1B的工艺。南京福特马自达涂装线将采用此工艺。与传统的汽车涂装工艺相比，该工艺取消了中涂烘干工序，从而减少了中涂打磨、擦净和烘干的涂装设备的投资和占地面积，提高生产效率，降低能源消耗，同时由于无中涂打磨工序，因而节约了打磨所需的人员和辅料费用。

在3C1B材料配方中采用了特殊的丙烯酸树脂和高韧性聚酯树脂，通过调整中涂的树脂结构及溶剂来优化固化速率，使之与面漆有良好的湿碰湿涂装性能。同时涂料黏度和触变性要求尽可能增大，保证在溶剂挥发时，产生的湍流对铝粉片定位取向影响不大。在施工过程中，3C1B工艺对喷漆室环境温度和湿度要求较高。

3C1B工艺的技术发展趋势是采用高固体分中涂、高固体分色漆和高固体分清漆，可提高涂装线速率，减少VOC的排放，降低中涂、色漆和清漆涂层之间的混溶。高固体分中涂采用不透明的颜料防止紫外线的辐射，同时由于中涂的膜厚，可防止电泳漆受紫外线辐射的影响。

4 涂膜的固化工艺

汽车车身涂膜固化过程随所采用涂料的成膜性能的演变而变化，其发展历程为：自然干燥（油性漆）→自干或低温（100℃以下）烘干（以硝基漆为代表的热塑性汽车涂料） →中温（100～120℃）烘干（以氧化聚合固化的醇酸树脂汽车涂料为代表的热固性汽车涂料，每道漆都需要烘干，且膜厚不能大于25mm，也能自干，则干燥时间长达24 h以上） →高温（120℃以上）烘干（以氨基醇酸树脂烤漆为代表的热固性合成树脂系汽车涂料，且适应较厚涂膜的烘干和“湿碰湿”涂装工艺）。

在发达国家，底盘类零件涂装普遍采用磷化、阴极电泳或粉末喷涂工艺，大总成一般是零件先进行电泳或粉末喷涂，然后装配，根据需要再对总成喷涂低温或室温固化面漆。由于阴极电泳和粉末涂层具有良好的机械性能，有些零件的机械加工可以在涂装后进行，这样可以避免零件在涂装前因加工时间长而锈蚀。车架、底盘类零件毛胚多是热轧板和铸件，成形前或涂装前多采用喷丸或喷砂处理，酸洗处理已经逐渐被淘汰。目前，我国的零部件涂装生产规模普遍较小，总体上相对落后。轿车及其他小型乘用车相对较好，载货车、客车、农用运输车的涂装工艺和使用的涂料水平都不高。

5 涂装管理技术

现在世界汽车涂装生产管理的趋势已经朝着“专业化分包管理”的方向发展。所谓“专业化分包管理”即汽车厂的涂装车间生产是由汽车厂、涂料厂、涂装设备厂或专门的管理公司共同管理。涂料厂深入到涂装生产线服务，直至交付合格漆膜，涂料价格不再按销售涂料的量计算。设备厂在设备维护和保养方面也可提供越来越多的服务，三废处理和车间清扫也有专业的管理服务公司。通过涂装生产服务，涂料公司能够直接获得第一手应用信息反馈，有利于其产品改进，另外按合格涂装成品的结算方式，促使涂料厂商更关注有针对性地优化涂料性能，降低单车材料消耗和提高一次合格率。可见，无论涂料供应商还是汽车生产厂，都会从涂装生产管理的专业化分工中受益，减少单车涂料消耗则意味着资源的节省，社会效益不言而喻。

汽车公司的涂装车间还可以由涂装材料公司或涂装设备公司投资建设，并负责生产管理，根据汽车公司的整车生产计划进行涂装生产，汽车公司只需制定技术标准和验收、监督涂装产品质量。

“专业化分包管理”很重要的前提条件是涂装车间自动化程度较高和高度的计划生产，我国在汽车涂装生产管理上也引入了这种先进的模式。最近几年，各大汽车厂纷纷以各自的方式进行简化管理的尝试，收效显著，相信“专业化分包管理”会进一步得到推广。

参考文献

[1]周杰，陈慕祖.中国汽车涂装生产线新技术的应用及发展[J].现代涂料与涂装.2007，10（4）.

[2]王锡春.谈汽车车身涂装工艺的发展趋势[J].上海涂料.2009，47（3）.

作者简介

孙华雨（1981-），女，河南扶沟人，硕士研究生，研究方向：汽车涂装。