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赵建华
（霍尼韦尔自动化控制（中国）有限公司上海201210）
摘要：本文介绍了水性汽车原厂漆涂装的工艺流程和技术特点，详细分析了电泳、中涂和漆清漆后的常见缺陷及其产生原因，并且指出解决缺陷问题的措施。
关键词：水性漆；汽车；原厂漆；涂装；缺陷
0前言
汽车车身是由一个牢固结合的主体和其他可移动的部件组成，主体金属表面包括车身，车顶等，车身可移动金属部件有车门，顶盖等。制造汽车材料有两个基本需求，一个是硬，一个是轻。硬可以提高汽车安全性及操控性能，轻可以提高车速还可以省油。汽车的这两个需求常常矛盾，需要寻求平衡。一直以来，钢铁是车身最常用的材料，不同强度的钢铁按需用在不同的位置上，铝合金由于其重量轻成为另一种广泛使用的材料，碳纤维则由于其出的强度及轻重量成为理想的材料，但其高昂的成本让产业化望 而却步。虽然汽车材料在不断创新及轻量化，但是钢和铝及其合金现在及未来几十年仍然是车身的主体材料［1］。无论是钢还是铝，他们都有金属无法克服的腐蚀缺陷，汽车表面涂装对于减少腐蚀、保护车身非常有必要。本文针对水性汽车原厂漆涂装过程中存在的问题，对关键技术的改进和提升进行实践分析，从而避免类似问题的发生。
1涂装的工艺流程和技术
1.1涂装前处理过程
汽车涂装工艺一般分为两大部分，涂装前金属的表面处理和涂装的施工工艺。其中涂装前的表面处理又叫前处理，主要过程包括，脱脂-冲洗-磷化-冲洗-钝化-去离子水洗，前处理的目的是清除工件表面的油污、灰尘、锈蚀、金属屑等。其中磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称为磷化膜。磷化膜的目的是给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀⑵。钝化是为了进一步防腐，主要是用氧化性介质处理，在金属表面生成一种薄且密的钝化膜，金属达到一种钝态从而起到防腐的效果。
1.2涂装的工艺流程和技术
汽车金属表面涂装的施工工艺流程为：电泳-打胶-中涂-漆-清漆-检查。
1.2.1电泳
电泳是指水溶性的涂料在槽体中发生电化学反应，在导电基材（主要是车身）上沉积下来，基本是占槽液70%的水发生的电解反应。现在主流的技术是阴极电泳，当电泳槽液通入直流电时，水发生电解反应，两极PH值发生了重大变化，阳极附近PH值接近2，阴极附近PH值接近12。阴极工件表面的OH-夺走了稳定树脂用的中和剂（水和氢离子），这样使得树脂不稳定，不水溶，从而携带着颜料、助剂和一些溶剂一同沉积下来。多余的酸根离子透过离子选择性半透膜，与水电解反应生成的理0+形成新的酸。实际上，树脂的絮凝沉积反应是制造树脂中和反应的逆反应。车身经过电泳工艺后形成一层厚度为20ym的均匀一致的膜。电泳层加上前处理的磷化和钝化，金属的防腐一步步被增强，同时也为后续的涂层提供了好的附着力。
1.2.2打胶
电泳打磨后的工艺就是打胶，机器人手臂或是人工在指定的位置涂覆密封胶，保证完全覆盖缝隙。
1.2.3中涂
传统的水性工艺，中涂是必须的，而且中涂施
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工后还有烘烤打磨工序的。随着技术的进步，现在
也有紧凑型工艺，即湿碰湿工艺，虽然中涂还会喷，
但是后续的烘烤打磨变更为脱水。传统水性工艺
中涂厚度约在25ym〜32ym，湿碰湿技术厚度约为
15ym〜20ym。中涂层的意义在于填充金属板面的
不平整，提供更加平整的漆面，同时承载着机械性
能及UV抗老化的性能。
1.2.4漆
漆起到提供颜和良好外观的作用，漆
分为实漆和金属漆，实漆中不含效应颜料，金属漆中会添加铝粉或是珠光，外在表现为漆膜在光下闪动，并且其颜随着观察角度的变化而不同。1.2.5清漆
漆喷涂完成后经过一道脱水工艺就来到清漆，清漆承担着保护下面的涂层、提供光泽和良好外观的作用。清漆漆膜是所有涂层中最厚的，一般膜厚在38ym〜55ym。清漆漆膜多数是无透明的，但是也有一些添加颜的，称为彩清漆，这是为了得到更加绚丽的彩。清漆经过烘烤固化，所有的涂装就完成了。
1.2.6检查
车头时距清漆之后就进入检查工序，该工序是评价涂装是否达标，检查项目包括外观、颜、光泽、附着力、抗石击能力等⑶。
2涂装过程中常见缺陷及防治措施涂装车间检查点一般设置在电泳后、中涂后和清漆后。下面就针对这三个检查点常见的问题进行讨论。
2.1电泳后常见缺陷及防治措施
2.1.1粗糙度高
电泳后常见的一个问题是车身表面粗糙度高，如图1所示。粗糙度高可能的原因是工件出电泳槽后，表面的湿膜在工件上干燥快，流平时间短。为了改善粗糙度，可以在工艺参数上做调整，比如减少工件从出槽到槽上喷淋的时间，改善喷淋效果，或是调整炉温增加湿膜流平时间，也可以在电泳的配方
上做调整，适当添加流平剂改善流平。若 只是某个部位的粗糙度高，建议更多的从工艺角度解决。
柴火灶
图1电泳后车身表面高粗糙度
在某主机厂投新线过程中发现全线整车身电泳表面不平整，粗糙度Ra^0.35M m o将炉温烘干区温度降低5兀，粗糙度没有明显改善。槽液颜基比从23%降低至20%，粗糙度降低到0.3M m左右，取现有槽液平行实验对比，发现聚醴硅氧烷类型的流平剂有助于进一步改善粗糙度。现场槽液降低颜基比后检测当天300台车身，粗糙度稳定在0.3M m以下，后续日常监测也未出现波动。但是需要指出的是，虽然实验室验证聚醴硅氧烷流平剂可以进一步改善粗糙度，但是低表面张力的助剂需要慎重加入，加入不当可能引起缩孔，润湿不良等负面作用。
2.1.2缩孔
电泳后常见的另一个问题是车身表面缩孔，表现为类似火山口的凹坑，在凹坑的中央有或者没有颗粒，如图2所示。这种缺陷是该处的表面张力比周围低，电泳无法进行，亦或是电泳的过程中，滴入油污，硅等低表面张力的杂质，也可能是烘烤时带入的杂质流出等。出现大面积缩孔问题是比较严重的，甚至需要更换整个电泳槽，检查清洗每一道工序，如果只是小范围的缩孔，可以在配方中添加抗缩孔助剂，查可能的原因避免污染再次发生，使用吸油滤袋等。
图2
电泳后车身表面缩孔
2020年11月第四期水性汽车原厂漆涂装过程常见缺陷及其防治措施59
2.2中涂后常见缺陷及防治措施2.2.1 流挂
中涂后常见的一个问题是车身表面出现流挂 现象，如图3所示。涂料是有流动性的，同时又有
—定的粘度，粘度与流动性失衡的一个后果是流
挂。流挂一般发生在垂直面或不规则面。梅雨天 A 车厂的传统水性中涂在脚踏板与密封胶连接处
发生流挂。经测量，中涂粘度45s，流挂处膜厚
36ym，施工膜厚要求25ym 〜32ym，施工粘度要求 45s 〜55s 。将该处喷涂流量降低20%，膜厚调到要 求范围内，偶尔出现几台车流挂，粘度在要求的范 围内，但是偏低限，加入0.05%丙烯酸增稠剂调整
到50s，再没有发现流挂。梅雨天，空气湿度大，车 间受到外界环境的影响湿度增大，水性漆脱水动力 降低。为了减小涂料对环境的敏感性，在后续生产
过程直接添加0.05%增稠剂。
图4 中涂后车身表面颗粒
2.3漆清漆后起皱及防治措施
D 车厂批量上车试线时发现车身内表固定位
置起皱，其中白漆比金属漆严重，如图5所示。 现场调试人员通过降低起皱处膜厚和降低清漆炉 温温度均未解决起皱问题。起皱原因可能是漆
干燥速度慢，清漆干燥速度快，干燥过程中漆清
医用消毒灭菌漆界面不断收缩造成的。基于此，在清漆中降低酸 催化剂含量，减慢催化过程。清漆烘烤过程中流平
固化曲线见图6⑷，可以看出添加催化剂后的清漆 粘度最低点升高到120兀，粘度也比最初的
0.05Pa.S 低O.OlPa.S，在过了最低点后，粘度快速 上升进入交联状态。3兀的延迟平衡了漆与清漆
的干燥速度同时也不影响交联密度及硬度。在此 基础上进行了实践验证，现场添加酸催化剂，当天 所有颜不同车型没有再发生起皱,2016年初量产
至今未出现起皱现象。网络球
2.2.2 颗粒
中涂后常见的另一个问题是车身表面出现颗 粒，见图4。B 车厂最近中涂烘干后颗粒杂质多，取
样分析发现一些颗粒是纤维或是灰尘。为了帮助 涂装车间更快寻杂质来源，从不同工位及设备处
t型铝型材取样，如机器人手臂包装物、清洗抹布、操作人员无 尘服、油漆过滤袋等，建立现场物质数据库，这样发
生类似问题可以迅速判断污染处并及时更换。数 据库在油漆供应商和主机厂之间共享，互利互赢。
图5
漆清漆后车身表面起皱现象
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图6清漆烘烤过程中温粘曲线
3结语
涂装过程主要是涂料从液体或是粉体到固化为漆膜的过程，涂装工艺对最终漆膜的质量有很大影响。针对涂装过程中存在的几种常见缺陷，出引起缺陷的原因并对涂装工艺进行改进。在进行涂装施工
时，通过调整工艺参数和配方，在每一个检查点处仔细检查并记录问题，从而减少水性汽车原厂漆施工过程中缺陷的产生，并对相应缺陷进行科学合理的防治。
（上接第22页）
4）三种不同材质浇铸流钢砖中，莫来石质流钢砖对钢液质量的影响最小，粘土质流钢砖对钢液质量的影响最大。
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收稿日期：2020-10-17
审稿：吴彩霞
编辑：潘君益
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150〜151
收稿日期：202009-21
审稿：马学忠
编辑：
吴彩霞
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