汽车起重机涂装中的色差控制

2022-12-07唐华明谭正秋李忠夫

材料保护 2022年6期

唐华明，谭正秋，李忠夫

(中联重科股份有限公司，湖南长沙 410000)

0 前言

随着汽车起重机行业的发展和客户审美观念的提升，客户对于涂装质量的要求也越来越高，良好的防锈性能、颜色搭配、漆膜外观质量成为了产品竞争力的重要影响因素。

国内主要的汽车起重机主机厂已实现面漆化涂装工艺，即“零部件按面漆状态涂装，整机装配成台后不再进行整体涂装，只对局部进行补漆”，因此零部件涂膜色差的控制成为面漆化实施的重点。汽车起重机产品上有热轧板、冷轧板、塑料件、玻璃钢件、铝合金等不同材质的配套件，主机厂和供应商根据配套件的尺寸、重量、结构形式等特性选用常规油性、高固含、水性、粉末等不同的涂料体系，而且涂装设备、工艺、管理也存在较大差别，导致配套件之间的色差和修补色差控制困难。

本文通过对汽车起重机面漆化实施过程中各种因素导致的色差问题的分析探讨和试验研究，总结了影响色差的因素并提出了相应的控制方法。

1 色彩、色差及其测量

光线投射到视网膜上后，形成某种信息，大脑对这种信息进行辨认，产生一种生理感觉，就是通常所说的“颜色”。颜色具有3大特性，分别是色调、明度、彩度[1]。色调又称色相，它取决于光源的光谱组成以及物体表面对各种波长可见光的反射比例，是表示物体的颜色在“质”的方面的特性。“明度”又称明暗度，它是人眼对物体反射光强度的的感觉，是物体颜色在“量”上的特性。“彩度”又称饱和度，它是表示颜色是否饱和纯洁的一种特性。

目前定量度量涂料颜色系统一般采用国际照明委员会CIE标准色度系统。CIE标准色度系统是一种混色系统，是基于每一种颜色都可以用3个选定的原色(红绿蓝3原色)按适当比例混合而成的原理建立起来的，有CIELab、CIELCH、CMC 3种色差度量方式。目前最流行的是CIELab度量方式。

CIELab色差度量方式是指涂料颜色采用L、a、b值定量度量。L表示明度值；a表示红/绿值；b表示黄/蓝值。图1和图2表示一个CIELab三维颜色空间，在此空间可以看到所有颜色的位置及L、a、b坐标[2]。

CIELab色差公式以标准为中心，分别测量L、a、b值的偏差，找出色差产生的原因。

△L=L(实测)-L(标准板)：表示明度差异。△L偏差为正时，实测明暗度偏浅；△L偏差为负时，实测明暗度偏深。

△a=a(实测)-a(标准板)：表示明度差异。△a偏差为正时，实测明暗度偏红；△a偏差为负时，实测明暗度偏绿。

△b=b(实测)-b(标准板)：表示明度差异。△b偏差为正时，实测明暗度偏黄；△b偏差为负时，实测明暗度偏蓝。

CIELab色差公式：△E=[(△L)2+(△a)2+(△b)2]1/2，△表示差值，△E为总色差值。

从CIELab色差公式看出，其度量方式由明度、红绿色调、黄蓝色调3个数值决定。

漆膜颜色色差的测量一般有目视法和色差仪测量法，目视法是指在标准光源下，将喷漆件与标准板，以及喷漆件与喷漆件之间进行目视对比观察，可以直观地看出是否存在色差，这种方法的优势是可以直观地感受出色差，且与最终用户的感受一致，但是无法定量地描述存在多少色差；色差仪测量可以定量地表示颜色色差值，目前通常采用CIE表色系统，它采用分光光度法对颜色进行分析，精度较高[3]。

2 汽车起重机色差的主要表现形式

其主要表现形式包括：

(1)同一产品不同部位的色差，相邻安装的零部件比较明显；

(2)同一颜色在不同产品之间的色差；

(3)因不同零部件采用的涂料体系、品种不同，其涂膜耐候性不同导致的色差；

(4)产品局部修补或改色产生的色差。

3 汽车起重机涂装后色差的影响因素

3.1 不同体系涂料的色差

由于国家环保政策的影响，汽车起重机零部件涂装工艺选择原则为能选择粉末就选择粉末，不能采用粉末涂装就会选择水性、高固含涂料等环保涂装工艺。因此，目前工程机械各零部件采用的涂料体系各有不同，且存在不同涂料涂装的零部件紧邻安装的情况，在这种情况下对于色差就非常敏感，需要严格控制。如粉末涂料与液态涂料之间的色差就存在较大差别，特别在用油性漆修补粉末涂层的时候，由于本身光泽度、颜色就存在差异，修补后存在较大的颜色和光泽度差异，对此需要专门配制相应的涂料进行修补。

另外一类常见的是因不同体系涂料耐候性不同导致的色差，比如某2个零件在刚涂装不久的情况下颜色差别不大，经过油性漆修补后，短时间就出现了色差的问题。通过排查，发现主要原因为涂料的耐候性差别所致。

3.2 不同批次涂料原材料及生产工艺对色差的影响

涂料由树脂、颜填料、助剂、溶剂等各种成分组成，其中颜料直接影响涂料的色相，涂料供应商应根据标准色板制备符合色差要求的涂料。不同批次涂料可能由于原材料批次、生产工艺参数控制、人员状态等因素影响，颜色存在变化，这是影响产品车色差的主要因素。对此，涂料供应商必须加强对原材料的管控，同时加强涂料生产工艺的管控，如采用自动化加料设备等减少涂料配方比例的误差等措施，确保涂料色差在正常范围内。

3.3 涂料遮盖力对色差的影响

各汽车起重机厂家采用的涂装颜色不同，大部分上车面漆采用浅色系，如黄色、白色、绿色、浅灰色等，下车采用深色，如黑色、深灰色等，而底漆的颜色一般选择灰色较多。浅色涂料由于其遮盖力较差，当喷涂在深色底漆表面或在深色面漆上改色时，如果喷涂较薄则难以完全遮盖住下部颜色，容易产生发花、色差等弊病，因此需要适量增加膜厚。

3.4 不同底材表面粗糙度对色差的影响

工程机械各零部件存在有热轧板、冷轧板、玻璃钢件、铝合金件、塑料件等不同的材质，表面粗糙度等存在较大差别，会导致涂料吸收不均匀，造成局部色差；而且底材颜色不一样，也会导致涂装颜色差异。汽车起重机上应用的典型底材及前处理后的表面粗糙度情况见表1。

表1 不同材质零部件前处理工艺及表面粗糙程度

3.5 涂装工艺对色差的影响

(1)调漆工程机械行业目前主流采用的是双组分环氧底漆、聚氨酯面漆等油漆品种，大部分厂家还在采用人工调漆，因此调漆时应尽量保证搅拌均匀，搅拌的目的是将沉于桶底的沉淀物搅起来，并充分搅拌均匀。如果不进行搅拌，桶底的着色颜料将沉淀在桶底，无法在涂料中均匀地分散，这样会影响涂层的遮盖力，同时会影响油漆的色差。随着工程机械行业双组分配比自动输调漆系统的应用，调漆对色差的影响会越来越小，但同时应注意输调漆系统对于色差也存在影响，如油漆在输调漆系统中的流速、输漆系统的清洁状态、消耗时间等。

(2) 喷漆室施工环境环境的温度和湿度会影响油漆溶剂的挥发速度，温度高溶剂挥发快，温度低溶剂挥发慢，进而影响漆膜的表干时间；同样，如果湿度高溶剂的挥发就慢，湿度低溶剂的挥发就快，也会影响漆膜的表干时间，导致漆膜产生色差。

(3)喷涂工艺汽车起重机供应商现阶段采用人工喷涂较多，不同喷涂人员技能水平不同，导致喷涂的漆膜外观会存在差异。而主机厂近年来正在陆续对喷涂设备进行升级，开始大量采用机器人自动喷涂，这样就导致各供应商零部件之间、主机厂与供应商零部件之间均有可能产生色差。

(4)烘干温度烘干过程是一个从量变到质变的物理化学过程，烘干温度的高低和时间的长短对物理化学变化的过程影响较大，温度低，交联反应进行慢，温度低于规定的范围，漆膜就不能完全干燥，影响漆膜性能；漆膜烘干温度高，能加速交联反应的过程，但由于漆膜形成过快，影响流平效果，漆膜就会粗糙。如果烘干温度过高，超过规定的干燥温度，则会产生过烘烤，漆膜就会发黄。

对于汽车起重机喷粉件，由于结构件厚薄不一，且大部分供应商的喷粉设备水平参差不齐，管理水平也存在差异，往往导致漆膜烘烤不够或过烘烤，从而导致漆膜表面色差严重。

(5) 催干剂、耐油剂过量添加由于汽车起重机供应商的硬件水平不一，部分供应商为节约能耗，在冬天温度低的情况下，不使用烘烤设备，而采用添加催干剂的方式加快漆膜干燥。某玻璃钢件厂家在涂装过程中添加了催干剂和耐油剂，且用量偏大，结果导致漆膜表面颜色偏浅。

如表2，通过实验室验证，在喷涂深灰色面漆时添加0.5%的催干剂和抗油剂后，色差值出现明显变化，△L值分别为0.73和1.08，说明颜色偏浅，与实物一致。

表2 抗油剂和催干剂对星耀灰面漆的色差影响

4 汽车起重机涂装色差的控制方法

4.1 提升供应商零部件涂装能力

由于各供应商涂装硬件条件、管理水平、涂装人员技能水平等参差不齐，导致零部件涂装后容易产生色差弊病，因此有必要提高供应商涂装能力。首先应在供应商准入时就应严格按照准入条件选择具有良好涂装设备、管理规范的厂家；其次对于已进入供应链体系且涂装水平较差的供应商，要求定期整改，并扶持有意愿投入的供应商做大做强；再次，还可以将涂装能力较差的供应商的零件统一安排至专业的涂装单位协作，减少色差问题。

4.2 统一涂料品牌型号

由于各涂料厂家对于同一种颜色的涂料的配方、原材料和生产工艺均存在差异，导致不同厂家的涂料颜色本身就存在较大差异，涂装后更容易产生色差，对此应尽可能统一涂料的品牌型号，或至少做到同一颜色只由一个涂料厂家供货。

4.3 配备同规格型号色差仪器

因不同品牌、规格的色差仪测量值会有偏差，特别是某些便宜的色差仪，对于一些颜色的色差测量敏感度低，常给检验人员造成误判，影响色差的及时纠正。为统一标准，主机厂、涂料厂商、零部件供应商应采用相同品牌型号的色差仪。

4.4 确定色差控制标准

色差控制标准即色差控制范围，包括产品与配套件的色差控制范围、油漆进货检验的色差控制范围以及标准色板制作过程中执行的色差控制范围。由于颜色复制过程中存在色差控制范围叠加、扩大的问题，因此不同情况下的色差控制范围要分级管理，以某一深灰色面漆为例，其具体色差标准见表3。

表3 标准色板、油漆、产品和配套件执行不同的色差标准

4.5 标准色板和涂料供应过程中的管控

(1)涂料供应商根据需求制作标准色板，分为零基准板、标准板和检测板，每块色板均用色差仪检测数据并记录，然后粘贴在色板背面，提供给主机厂。

(2) 涂料供应商根据标准色板生产涂料，要求均须满足色差要求；每批次涂料不仅必须对照零基准板，而且还须对照上批次色板，要求每批次涂料和零基准板色差控制在△E(45°)≤0.24，和上批次涂料色差控制在△E(45°)≤0.48。

(3)涂料供应商发货给同一供应商的涂料产品，需尽量保证为同一批次生产；且应提供同批次的色板给供应商进行比对。

(4)要求供应商按需求领取色板并签字，A面零件供应商每种颜色领取1块标准板和1块检测板。

(5)供应商对标准板密封保存，避免色板见光后颜色变化；采用检测板进行颜色比对检测。供应商如需自己制作色板，必须保证制作的色板与在工起领取的标准色板△E(45°)≤0.24。

(6)供应商购买涂料时应尽量保证为同一批次生产的产品，且应将基准板与涂料厂家提供的色板进行比较，确保色差控制在△E(45°)≤0.48范围内。

(7)供应商应对仓库油漆加强管理，遵循“先进先出”原则。

4.6 涂装工艺、设备的控制

汽车起重机主机厂和供应商需要对施工参数进行严格控制，主要有：(1)为规范板材表面粗糙度，应规范抛丸使用的丸料大小，在保证抛丸效率的情况下，钢丸直径越小越好，禁止使用钢丝切丸；(2)对于人工调漆，应配备好调漆工具，并严格按规定的配比、方法进行调漆，禁止随意添加催干剂、耐油剂等助剂；(3)实时监控喷漆室内的温湿度，出现问题及时调整；(4)严格喷涂压力、流量、走枪速度等工艺参数，如有色差问题及时调整；(5)严格控制烘干温度在工艺范围内。

4.7 整机修补的色差控制

汽车起重机采用面漆化涂装工艺后，整机精饰时只对局部进行修补，如修补部位过多，且修补色差严重，会严重影响产品外观，给客户造成“补疤”多的二手车的印象，甚至会导致客户退车，因此必须严格控制修补色差。

(1)修补涂料的选择因产品体积较大和涂装硬件条件限制，工程机械行业整机修补一般采用油性漆，而汽车起重机由于有实色漆、金属漆、粉末涂层等不同体系的涂料，因此，除了要求修补漆颜色与修补的涂层颜色相近、在不同涂层上有较好的附着力外，其耐老化性应与修补的涂层尽量接近，防止出现一段时间后因颜色变化不一致导致的色差问题。

(2)素色漆的修补要点根据经验，素色漆的修补相对简单，但由于不同颜色的色差敏感度不同，修补难易程度也存在差别。第一，亮光漆较哑光漆要容易修补、浅色漆比深色漆容易修补，因此选择涂料的时候应尽量采用亮光漆；第二，修补时应尽量采用面补，或利用同一零部件上的焊缝、凹或者凸的特征线等进行修补，避免点补时的色差问题；第三，修补应采用口径小的修补枪，点补时应采用圆形喷涂，然后喷涂接口水消除边界处颜色和光泽度差异。

(3)粉末涂料的修补金属粉末涂层如有大面积破损，修补难度很高，基本难以达到原涂层相近的颜色，应整件重新返工喷粉处理。如有非重要面微小部位漆膜损伤，可采用毛笔涂刷修补。对于素色粉末涂层，可以进行修补，但要注意以下两方面：一是修补时应将底材打磨到位，防止出现附着力差的问题；二是对重要面超过2个点以上应尽量进行面补。