HOWO轻卡驾驶室电泳底漆升级切换的生产准备

徐洪鹏，郭磊，李维桥，王景帅，崔俊路，张锋

（1.重汽(济南)轻卡有限公司制造公司，山东 济南 250200；2.廊坊立邦涂料有限公司，河北 廊坊 065000；3.山东嘉泰涂料有限公司，山东 济南 250200）

1971年第一代环氧胺系阴极电泳漆在美国PPG公司研制成功，1976年美国通用公司率先将电泳涂装工艺应用于汽车部件的生产[1]。经过近50年的不断发展，目前阴极电泳漆已发展至第六代，满足了客户对汽车涂层高外观、高防腐性能的要求[2]，也使电泳底漆配套高温面漆成为汽车本色金属部件的主要涂装工艺。

自2011年建厂至今，笔者所在公司即采用电泳底漆配套高温面漆的工艺生产HOWO(豪沃)轻卡驾驶室，经10余年在人、机、料、法、环等方面的不断优化，产品质量稳步提高。为进一步提高HOWO轻卡的产品竞争力，计划对驾驶室电泳底漆产品进行换代升级，以提升漆膜的外观效果以及防腐等性能。为保证换代升级过程顺利实施，预先进行相应的生产准备验证。

1 现状

目前HOWO轻卡涂装为保证整车颜色协调、统一，要求驾驶室与各外饰件涂装成相同颜色(本体色)。本体色分为标配颜色和非标配颜色，涉及的具体颜色分类如图1所示。

驾驶室的冲压、焊装、涂装等工序均由本单位自主完成，其中涂装采用电泳−高温面漆工艺，电泳底漆为立邦POWERNICS EXCEL 3200电泳底漆(以下简称PN3200电泳漆)，呈深灰色；高温面漆为山东嘉泰高固含油漆。各外饰件(包括面罩、保险杠、导风罩、导流罩等)均为外购，采用低温底漆−低温面漆工艺，当前低温底漆的颜色与PN3200电泳漆保持一致，低温面漆也由山东嘉泰提供。

根据供应链响应时间的不同，标配颜色订单提前3 d进行排产，非标配颜色订单提前7 d进行排产。

2 电泳产品的属性

根据市场导向，为使车漆颜色更加通透饱满，同时提高驾驶室内外表面的耐腐蚀性能，本次电泳底漆的升级旨在寻求一种泳透力更高以及漆膜颜色更浅、粗糙度更低、耐盐雾性能更好的替代产品。综合考虑产品需求、原材料成本及切换风险后，选择与原漆同厂家的浅灰色立邦TOPCRON EXCEL 800电泳底漆(以下简称TP800电泳漆)作为替代产品。2种电泳底漆的槽液特性列于表1。

表1 2种电泳底漆工作槽液的特性Table 1 Characteristics of two electrophoretic paints

2种电泳产品的槽液特性、施工参数几近相同，表明升级切换过程中生产现场的监控指标、工艺参数可基本保持不变，有利于切换的顺利执行。

3 电泳产品的混溶验证

从控制生产成本的角度出发，要求本次换代升级通过混槽的方式进行，但不同电泳产品混槽会导致槽液稳定性降低，进而出现各种漆膜缺陷[3]。因此，需预先在实验室内进行混溶试验，以确认混槽方案的可行性。

选取混溶比例点w(TP800)∶w(TP800 +当前槽液PN3200)分别为0%、10%、30%、50%、70%、90%和100%，取当前槽液和TP800电泳底漆配制成1 000 g混溶槽液进行验证，测得的槽液参数见表2。

表2 混溶槽液的参数Table 2 Parameters of the mixture of two electrophoretic paints

随着混溶比例的提高，槽液各项参数逐步过渡，槽液理化性质稳定、无激变。槽液固体分、溶剂含量的提高使得电导率升高，电泳过程中电流增大，槽液泳透力提高，有利于形成更平滑、更厚的漆膜[4]。

使用电泳仪在不同混溶比例的槽液中制取电泳样板(63 mm × 140 mm的08#钢板)，电泳180 s后取出，用纯水冲洗两遍，最后在170 °C下烘烤20 min使之完全固化。测得的样板漆膜性能见表3。

表3 混槽样板的漆膜性能Table 3 Properties of coating samples prepared with the mixtures of two paints

从样板漆膜的检测结果来看，混溶过程的电泳漆膜外观良好，颜色随混溶比例的提高而逐渐变浅，各项性能均不低于之前的电泳漆膜。混槽后泳透力和漆膜耐盐雾性提高，表面粗糙度降低，表明随着混溶比例的提高，驾驶室内外表面及内腔的膜厚将更加均匀，表面更加平滑(有利于面漆橘皮性能的提升)，驾驶室耐腐蚀性能提高。

4 电泳漆色变对面漆色相的影响

4.1 电泳底漆的色相变化

混溶试验说明，通过混槽的方式将当前槽液(PN3200电泳漆)升级为TP800电泳漆的方案具有可行性，混槽过程风险较小。但作为底漆，电泳漆膜颜色由深灰色逐渐过渡到浅灰色，势必会对面漆的色相产生影响。为确保整车颜色一致，需对电泳底漆切换过程中面漆的色相变化进行分析。

首先探究电泳底漆的色相变化。以当前漆膜(PN3200电泳漆)色相为标准检测不同混溶比例时样板漆膜的色相变化，按 CIE2000色差公式计算色差∆E00，实色漆(包括底漆)默认检测 45°单角度色差∆E00(45°)，金属漆默认检测 25°、45°、75°的色差∆E00(25°)、∆E00(45°)和∆E00(75°)，结果如图 2 所示。

图2 不同混溶比例样板与PN3200电泳漆样板的色差数据和目视效果Figure 2 Color difference between the samples with different mixing ratios and the PN3200 electrophoretic paint sample and the visual appearance of the samples

随着混溶比例的提高，电泳底漆的色差逐渐增大。当完成升级切换(混溶比例为 100%)时，电泳漆膜的∆E00(45°)= 6.09，其中漆膜明度变化(∆L)更是达到20.24。

4.2 电泳底漆颜色变化对面漆色相的影响

由于标配颜色占订单总量的96%以上，因此主要分析6种标配颜色的色相变化情况。在不同混溶比例下制得的底漆色板(63 mm × 140 mm的08#钢板，170 °C烘烤20 min，底漆膜厚在20 ~ 25 μm范围内) 上涂装面漆，湿膜流平约10 min后在140 °C下烘烤20 min使之完全固化，确保实色面漆膜厚在35 ~ 45 μm之间，总膜厚为55 ~ 70 μm，而金属闪光底色漆膜厚控制在15 ~ 20 μm，罩光清漆膜厚控制在30 ~ 35 μm，总膜厚为65 ~ 80 μm。色差测试结果如图3所示。

图3 标配颜色的色相变化Figure 3 Hue changes of standard colors

随着混溶比例的提高，电泳底漆颜色的变化导致6种标配颜色均出现不同程度的色差增大，尤其是金色金属漆，25°、45°、75°的色差最大达到了1.67、0.99和0.47。通过目视判定色差情况，其中白色实色漆、银色金属漆、灰色金属漆在所有混溶比例下均无目视色差；金色金属漆在混溶比例 90%以上时出现轻微色差；红色金属漆、蓝色金属漆在混槽比例 70%以上时出现轻微色差。色差数据与目视结果不完全一致，但反映出的色差规律是一致的。

此外，非标配颜色中遮盖力最差的3种黄色系实色漆受电泳底漆颜色变化的影响如图4所示。经验证，电泳底漆的颜色变化会使上述颜色的色差变大，但并未出现目视色差。同时，相比于电泳底漆颜色变化的影响，漆膜厚度的差异会在更大程度上影响上述颜色的目视效果，当同种颜色的色板膜厚相差10 μm以上时，上述颜色即出现目视可见的轻微色差。

图4 非标配颜色的色相变化Figure 4 Hue changes of nonstandard colors

综上分析，电泳产品切换会引起底漆颜色变化。为保证整车面漆无目视色差，一方面需要严格控制施工参数，使涂装件膜厚保持基本相同；另一方面需要调整外饰件低温底漆的颜色，使之与电泳底漆保持一致，以消除底漆色变的影响。

5 色差控制方案及其实施

综合图3、图4的色差数据和目视结果可知，当混溶比例达到70%时金色金属漆率先产生目视色差，由图2可知此时电泳底漆的∆E00(45°)= 3.4。为避免整车出现可视色差，需将驾驶室电泳底漆与外饰件低温底漆之间的∆E00(45°)控制在3.4以内。

基于以上分析，首先组织低温底漆供方依据不同混溶比例的电泳样板生产相应颜色的低温底漆，然后以不同混溶比例的电泳样板色相为标准，检测相应低温底漆的色差，结果见图5。经调色后，低温底漆与原底漆相比，色差更小。通过这种阶段性的颜色调整，可将两者之间的色差控制在1.7以内，符合预期目标。在调色低温底漆样板上喷涂面漆的验证结果表明此方案可保证外饰件与驾驶室颜色变化一致，整车始终无目视色差。

图5 调色后外饰件低温底漆与相应电泳底漆的色差数据和目视效果对比Figure 5 Color difference of low-temperature primer for exterior trim parts and corresponding electrophoresis primer after toning and the visual appearance of the samples

根据电泳槽液体量及未来订单情况，预计本次电泳产品混槽升级工作将持续约8个月。为保证色差控制方案的准确实施，各部门按以下步骤分工协作生产：

(1) 制造部(负责订单排产的部门)每天发布未来3天标配颜色订单和7天非标配颜色订单的排产信息，车身部(生产驾驶室本体的部门)根据排产信息估算未来的混槽比例。

(2) 当混槽比例分别达到25%、45%、65%、85%和95%时，采购部(负责产品件采购的部门)要求外饰件供方谨慎控制库存(包括购买的老状态低温底漆和生产的外饰件的库存)，并尽快购买新状态低温底漆。

(3) 当混槽比例分别达到30%、50%、70%、90% 和100%时，工艺工程部(负责技术资料受控的部门)制作标准色板并向相关供方下发，供方以标准色板为依据进行外饰件低温底漆的切换工作，并做好出厂前的产品检验(特别是色差检验)。

(4) 质量部(负责监控产品件质量的部门)严格执行进货检验流程，以标准色板为依据，以目视为主、数据检测为辅的方式对外饰件进行色差检验，进一步确保整车无目视色差。

6 结语

根据以上生产准备工作的策划，自2021年7月开始正式启动混槽切换工作，目前混槽比例已达37.0%。相应各方根据前期策划方案已完成混槽比例30%时的底漆颜色阶段性调整，至今整车色相稳定、无目视色差，漆膜质量良好，切换工作正有条不紊地继续推进。