【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 去干擾離子及控制PH值，因而不可忽視，可作參考配方用量； (6) .對(duì)氨基苯磺酸、硫酸羥胺均對(duì)磷化有延緩作用，但在膜的增厚方面仍需更多的研究。圖211各促進(jìn)劑的磷化電位時(shí)間(t)曲線 (注:以上曲線均為成膜最佳時(shí)的電位時(shí)間曲線)第3章 汽車涂料與涂裝工藝的研究第三章 汽車涂料與涂裝工藝的研究汽車涂料包括汽車在制造與維修中使用的涂料，主要品種有汽車底漆、汽車面漆、罩光清漆、汽車中間層涂料和汽車修補(bǔ)漆等。當(dāng)今開發(fā)汽車涂料嚴(yán)格要求污染小，性能好，投資少，工藝簡(jiǎn)單，涂裝效率高以及高的性價(jià)比，并且電泳涂料、水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料將逐步替代傳統(tǒng)的溶劑型涂料，成為現(xiàn)代汽車涂料的主流。我國(guó)汽車底漆經(jīng)歷了油性底漆→硝基底漆→醇酸樹脂底漆→環(huán)氧樹脂底漆→浸用水性底漆→陰離子型電泳底漆(陽極電泳漆) →陽離子型電泳底漆(陰極電泳漆)和粉末底漆等幾次重大變革。其中電泳漆是最早開發(fā)的水性涂料，具有涂裝效率高，經(jīng)濟(jì)、安全、污染少、可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化等特點(diǎn)，由于陽極電泳涂漆工藝存在溶解陽極(被涂對(duì)象)的缺點(diǎn)，當(dāng)前主要應(yīng)用陰極電泳工藝。實(shí)踐證明，很多高分子樹脂經(jīng)過改性帶上正電荷后，都可以成為陰極電泳涂料的成膜物質(zhì)。使樹脂陽離子化的方法很多，關(guān)鍵是必須在聚合物上引進(jìn)某些具有孤對(duì)電子的元素如氮、磷、硫等，再用酸中和(質(zhì)子化)使之具有水溶性。當(dāng)前電泳涂料的主體樹脂主要有丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚丁二烯和聚氨酯等幾種，其中引入氮元素的居多。陰極電泳漆不斷更新?lián)Q代，經(jīng)歷了普通膜厚→厚膜→抗黃變→中厚膜→無鉛陰極電泳漆的過程。在電泳涂裝技術(shù)方面，超濾膜(UF)利用使電泳涂裝實(shí)現(xiàn)了半封閉的循環(huán)清洗，提高了電泳漆的利用率；反滲透(R0)技術(shù)處理水可減少電泳涂裝的廢水排放，提高電泳漆的回收率，在原有工藝中加裝RO設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)完全閉合回路循環(huán)清洗，使電泳漆的回收率提高到99%～1O0%。中間涂層和面漆開發(fā)的重點(diǎn)為水性涂料、粉末涂料和高固含量涂料。1．水性涂料水性涂料以水作溶劑，只以少量醇醚作助溶劑，采用不同的水性樹脂配制而成，可分為水溶型、膠體分散型和乳膠型3種。目前水性涂料主要為聚氨酯類，其特點(diǎn)是固含量高，烘烤溫度低，一般為140～160℃，施工條件寬，漆膜性能可與傳統(tǒng)溶劑型中涂漆相當(dāng)，抗石擊性能優(yōu)于溶劑型中涂漆膜?，F(xiàn)有的水性底漆主要有水性丙烯酸氨基漆和水性聚氨酯漆兩種。由于水不能像有機(jī)溶劑那樣快速蒸發(fā)，因此水性底漆鋁粉的定位控制是水性底漆的技術(shù)關(guān)鍵，必須經(jīng)特殊的流變處理。經(jīng)不斷努力，目前的水性金屬底漆的定向性能已經(jīng)優(yōu)于一般的溶劑型底漆，閃光效果更好。水性底漆可與溶劑型罩光清漆、水性清漆和粉末清漆配套使用。水性罩光漆主要由水溶性甲醇醚化三聚氰胺甲醛樹脂與水性丙烯酸樹脂或醇酸樹脂按比例配制而成，是上世紀(jì)90年代開發(fā)出的水性涂料。由于價(jià)格較高，性能尚有待提高，目前尚未被廣泛應(yīng)用。迄今為止，水性涂料一般仍含有2%～15% 的有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境仍有一定程度的污染，開發(fā)無溶劑的水性涂料成為涂料廠商未來的主要課題。2．粉末涂料粉末涂料卓越的環(huán)境效應(yīng)和節(jié)能、高效、低成本等原因使之成為一般金屬表面涂裝的首選材料，在冰箱、洗衣機(jī)等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。由于粉末涂料的抗紫外線能力和耐候性較差，在汽車涂裝，尤其是整車涂裝方面的應(yīng)用較晚。汽車用粉末涂料有環(huán)氧聚酯混合型，聚酯、聚氨酯和丙烯酸等類型。由于粉末漆不能像液態(tài)漆那樣可以迅速換色，目前汽車用粉末漆只是單色漆系列。今后，汽車用粉末涂料的發(fā)展，將在進(jìn)一步提高耐候性、抗紫外線性、低溫化、薄膜化和提高裝飾性方面努力3．高固含量涂料水性涂料與粉末涂料對(duì)設(shè)備都有專門的要求，投資大，且操作比較困難，在使用溶劑型涂料的生產(chǎn)線上均無法直接使用。高固體分涂料由于其施工性能及所需的施工條件與現(xiàn)有溶劑型涂料基本相同，原有的涂裝線不需進(jìn)行大的改造就可使用，因此，許多汽車廠開始使用高固體分的涂料。高固體分涂料采用低黏度的聚酯、丙烯酸樹脂，以及高固含量的氨基樹脂，最高固含量可大于60%，更多的是使用固含量比傳統(tǒng)的高出10%～20% 的涂料，平均每千克涂料其溶劑揮發(fā)量可減少1/3以上。在汽車用單色面漆、罩光清漆、塑料專用涂料和修補(bǔ)用涂料等方面應(yīng)用相當(dāng)廣泛。普通顏料通過對(duì)光的漫反射產(chǎn)生單色效果，金屬片狀顏料通過平行反射產(chǎn)生一種金屬閃光效果，珠光顏料通過平行反射+透射+折射+干涉產(chǎn)生一種珠光效果。所以現(xiàn)在金屬閃光漆和珠光漆發(fā)展迅速，并且通過控制粒徑可產(chǎn)生不同的閃爍效果。中等粒徑可以產(chǎn)生柔和的閃爍，5～25um粒徑可以產(chǎn)生絲綢光澤和微弱閃爍效果，遮蓋力也較好。最新一代的奇特涂料具有全息效果，如同許多信用卡表面的特殊圖案一樣，隨著觀察角度的不同這些顆粒會(huì)閃閃發(fā)光，并且會(huì)不斷地變換顏色。PPG的DH900系列有12個(gè)色調(diào)，顏色能夠從藍(lán)綠色變化到紫色、紫紅色到金黃色。DX78 顏色系列顏色變化有紅、藍(lán)、紫、綠、白、橙和金，這種變色效果是由于聚氨酯樹脂上的浮凸槽形成的光的衍射造成的。因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的光照到浮凸槽上就會(huì)有不同的反射，從不同角度觀察獲得的反射光線不同，色彩自然發(fā)生變化。 我國(guó)汽車用涂料的市場(chǎng)變化隨著轎車工業(yè)合資化和經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，在近10多年中，我國(guó)汽車用涂裝材料市場(chǎng)產(chǎn)生了巨大的變化。(1)世界上著名的汽車用涂裝材料制造廠商(如漆前處理材料：帕卡、漢高、凱密特爾；汽車用涂料：PPG、杜邦、關(guān)西、立邦、BASF等五大公司)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，在華設(shè)立獨(dú)資或合資公司，成為轎車用涂裝材料的主要供應(yīng)廠商，轎車用涂裝材料的配套廠家?guī)缀醺鶕?jù)引進(jìn)轎車產(chǎn)品的國(guó)別而定。(2)隨著科研機(jī)構(gòu)和國(guó)營(yíng)企業(yè)的轉(zhuǎn)制，機(jī)制靈活的民營(yíng)汽車用涂裝材料廠家涌現(xiàn)出來，占領(lǐng)部分汽車涂裝材料市場(chǎng)。(3)基于機(jī)制不靈活，技術(shù)開發(fā)能力弱，產(chǎn)品品種及質(zhì)量、售前售后服務(wù)跟不上市場(chǎng)需要，原有的大型汽車涂裝材料主導(dǎo)廠家被淘汰出局；有些國(guó)營(yíng)汽車涂料生產(chǎn)廠雖還堅(jiān)持，但轎車用涂料在品種、質(zhì)量上缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。(4)制漆用原料(如顏料、樹脂、助劑等)采購(gòu)實(shí)現(xiàn)了國(guó)際化。5)隨著轎車工業(yè)的飛躍式發(fā)展和汽車保有量的增加，汽車修補(bǔ)用涂料和涂裝在國(guó)內(nèi)也已形成了產(chǎn)業(yè)。轎車修補(bǔ)用涂料由當(dāng)初幾乎全部依靠進(jìn)口到現(xiàn)在已有多家國(guó)內(nèi)汽車修補(bǔ)涂料生產(chǎn)廠家占領(lǐng)了較大的市場(chǎng)份額。(6)涂料涂裝一體化新的經(jīng)營(yíng)理念在汽車涂裝領(lǐng)域已得到體現(xiàn)，即由專業(yè)化公司(如涂料公司、涂裝設(shè)備公司等)來管理或總承包汽車廠的涂裝生產(chǎn)線，不再以涂裝材料的消耗量來結(jié)算，而是以涂裝的合格產(chǎn)品為結(jié)算依據(jù)，也就是說由涂料轉(zhuǎn)換成涂膜成為涂料公司的產(chǎn)品。這種專業(yè)化的經(jīng)營(yíng)管理有利于涂裝材料利用率和涂裝一次合格率的提高，能較大幅度地降低涂裝成本?；谏鲜鲎兓?，我國(guó)汽車用涂裝材料的品種、性能等與國(guó)際接軌，如轎車車身涂裝工藝水平和汽車涂層質(zhì)量，除環(huán)保方面外，已與國(guó)際同類產(chǎn)品相當(dāng)?；谄嚻贩N繁多，其涂裝技術(shù)要求和涂層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也相差甚大。一般來說轎車車身的涂層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要比商用車(載重汽車)車身的高，同時(shí)轎車又分低、中、高級(jí)多種檔次。低檔的經(jīng)濟(jì)型轎車車身涂裝的要求，涂層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與高級(jí)商用車差不多；而高級(jí)豪華轎車車身是頂級(jí)產(chǎn)品，其涂層外觀裝飾性、耐候性、耐蝕性等性能需達(dá)到非常耐久、藝術(shù)性很強(qiáng)的頂級(jí)水平，必須采用精工細(xì)作的涂裝工藝和高檔優(yōu)質(zhì)的涂裝材料來實(shí)現(xiàn)。因涂裝材料費(fèi)用是涂裝成本的基礎(chǔ)，涂裝材料的質(zhì)量是確保涂裝工藝穩(wěn)定和涂層質(zhì)量的物質(zhì)保證，故應(yīng)正確地、科學(xué)地選用采購(gòu)。汽車廠的涂裝材料消耗量大，一般采用定點(diǎn)直供方式。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，定點(diǎn)供應(yīng)商應(yīng)從以下四個(gè)方面對(duì)比，通過協(xié)商或“招標(biāo)”，定期地貨比幾家，選定協(xié)作供應(yīng)廠商。(1)在質(zhì)量方面：應(yīng)符合汽車涂層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及涂裝施工的技術(shù)要求，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)各汽車公司的涂層質(zhì)量極不統(tǒng)一，都是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和供應(yīng)廠商之間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。用過的材料品種可以在不斷改進(jìn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)供應(yīng)，新材料必須通過工藝試驗(yàn)，生產(chǎn)試用，得到相關(guān)技術(shù)部門的確認(rèn)，才可納入購(gòu)貨清單，當(dāng)然也可參照兄弟單位采用成熟的材料選用。(2)在供應(yīng)能力方面：供應(yīng)廠商是否具有保質(zhì)保量按期供應(yīng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力；誠(chéng)信度如何；供應(yīng)廠商的業(yè)績(jī)、供應(yīng)距離的長(zhǎng)短等應(yīng)考察對(duì)比。(3)在價(jià)格方面：要注意性價(jià)比，做到貨比幾家。在對(duì)比中不僅要注意進(jìn)廠原漆單價(jià)，更應(yīng)注意成膜物質(zhì)的單價(jià)(如陰極電泳涂料常按l 00％ 固體分來核價(jià))、同一涂裝條件和膜厚下的涂裝成本(如每平方米涂裝面積的材料和耗能價(jià)格及工費(fèi))以及所得涂膜的性能差別。(4)在售前售后技術(shù)服務(wù)方面：了解供應(yīng)廠商的技術(shù)服務(wù)實(shí)力和態(tài)度，能否做到涂料涂裝一體化，不僅能做到售前售后的技術(shù)服務(wù)，還應(yīng)能協(xié)助解決汽車在使用中產(chǎn)生的涂層質(zhì)量問題。 漆前表面處理劑及其它化工材料汽車用涂裝材料包括漆前表面處理用及其它化工材料和汽車用涂料兩大部分。被涂物在涂裝前為獲得清潔的被涂面，提高涂膜的附著力和涂層的耐腐蝕性，都要進(jìn)行清洗和進(jìn)行必要的化學(xué)處理(如黑色金屬件在涂裝前要求l00％ 進(jìn)行磷化處理)。除機(jī)械除銹(噴砂、噴丸和機(jī)械打磨)和手工擦洗外，采用多種化學(xué)處理劑進(jìn)行清洗和表面處理。汽車涂裝用的表面處理劑品種分類如圖l所示。汽車涂裝工藝中除上述漆前表面處理藥品外，還有以下品種：(1)漆霧凝聚劑：添加在噴漆室的循環(huán)水中，使漆霧凝聚，失去粘性，產(chǎn)生沉淀或漂浮，利于廢漆分離和清理，使水循環(huán)使用；(2)防銹材料(劑)；(3)水處理劑和脫漆劑；(4)維護(hù)保養(yǎng)化學(xué)品；(5)噴漆室保護(hù)涂料；(6)車身運(yùn)輸保護(hù)涂料等輔助化工材料。 汽車用涂料在我國(guó)汽車工業(yè)的52年歷史中，隨著科技進(jìn)步和汽車涂層質(zhì)量要求的提高，我國(guó)汽車涂料已實(shí)現(xiàn)了四次大的更新?lián)Q代?，F(xiàn)用的第四代汽車涂料是以第5代陰極電泳涂料，耐酸雨、抗劃傷性的優(yōu)質(zhì)丙烯酸樹脂涂料，丙烯酸聚氨酯涂料，面漆顏色為金屬色和本色，適應(yīng)轎車三層涂裝體系的涂料等為代表。是近年隨轎車產(chǎn)品和轎車車身涂裝線的引進(jìn)，世界著名的汽車涂料公司在華設(shè)廠，達(dá)到國(guó)際轎車涂層標(biāo)準(zhǔn)而形成的?；谵I車產(chǎn)品引進(jìn)的國(guó)別不同，這一代汽車涂料尚可分為日本體系和歐美體系。從20世紀(jì)90年代開始，歐美汽車廠為環(huán)保達(dá)標(biāo)采用環(huán)保型汽車涂料替代傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑型汽車涂料。到2001年已采用水性中涂、底色漆的轎車分別已占總產(chǎn)量的份額為：北美7％和43％；歐洲32．5％和36％。其中德國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)水性化，中涂占80％，底色漆占93％。％根據(jù)資料介紹，各種涂料配套的汽車涂裝工藝體系只有采用水性中涂、水性底色漆的體系與雙組分高固體分罩光清漆、水性罩光清漆或粉末罩光清漆才能使有機(jī)溶劑(VOC)排放量達(dá)到環(huán)保要求(35g/m以下)。這些配套涂裝體系都已成熟獲得工業(yè)應(yīng)用。 汽車用涂裝材料的發(fā)展趨勢(shì)隨著我國(guó)環(huán)保要求的提高(限制VOC排放量和減少危害空氣污染物HAPS)，預(yù)測(cè)我國(guó)汽車用涂裝材料將是朝采用環(huán)保型汽車涂裝材料及節(jié)能、節(jié)省資源型的涂裝新工藝的方向發(fā)展。具體目標(biāo)是：(1)低成本、簡(jiǎn)化工藝流程(“濕碰濕”烘干工藝)；(2)減少或消除汽車涂料對(duì)人類生存的地球環(huán)境的危害，零排放物化；(3)節(jié)能省資源；(4)靠涂裝提高產(chǎn)品的附加值等(高裝飾性、藝術(shù)(5)品質(zhì)的穩(wěn)定性。 汽車車身涂裝工藝研究汽車車身涂裝的主要目的是提高車身的防護(hù)性和裝飾性，增強(qiáng)車身防腐蝕能力，改善車身外觀；另外國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)保的要求越來越高，為了更有效地減少汽車制造過程中造成的污染，更好地保護(hù)環(huán)境，汽車制造商致力于各種新工藝、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的研究與應(yīng)用，不斷提升汽車車身涂裝質(zhì)量。為了增強(qiáng)車身底材鋼板與涂層間的附著力，提高車身底材的抗腐蝕能力，在涂漆之前要對(duì)白車身進(jìn)行表面處理。在各種金屬表面處理方法中，磷化處理工藝已被廣泛應(yīng)用。車身漆前表面處理(簡(jiǎn)稱前處理)的工藝流程見圖1。圖1 前處理工藝流程 脫脂汽車車身材料一般是鋼板，車身在進(jìn)入涂裝車間之前，經(jīng)過貯藏、沖壓拉延、焊接、修磨甚至烘烤等處理過程。在這些處理過程中，不可避免地帶人大量的防銹油、拉延油等油脂類物質(zhì)，而在壓延和焊裝過程中又產(chǎn)生大量的鐵粉、鐵屑以及殘膠等雜物，脫脂工序是清除這些油脂、雜物的重要工序。車身進(jìn)入前處理之前設(shè)置手工高壓水槍沖洗，使用中性脫脂劑和工業(yè)水按一定比例混合，通過增壓裝置輸送到兩把高壓水槍后進(jìn)行沖洗。高壓水槍的工作壓力一般為50100MPa，對(duì)車身內(nèi)倉(cāng)、夾縫、空腔結(jié)構(gòu)等容易積聚灰粒的部位進(jìn)行初步清洗。特別是車身內(nèi)腔地板，影響電泳漆膜質(zhì)量的灰粒有80％以上分布于車身內(nèi)腔地板上。經(jīng)過沖洗后的車身，灰粒大約可減少30％。有利于降低脫脂槽的污染，延長(zhǎng)槽液的使用壽命。脫脂工序采用浸洗和出槽噴洗相結(jié)合的處理工藝，可根據(jù)白車身質(zhì)量和車間工藝水平狀況設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)浸洗槽。槽液通過循環(huán)泵進(jìn)行連續(xù)攪拌，增強(qiáng)對(duì)車身的沖刷清洗效果。除油裝置有兩種工作狀態(tài)，生產(chǎn)過程中表面浮油和分散在槽液中的油污隨槽液輸送到油水分離器，在油水分離器內(nèi)通過加熱使油脂破乳分層，再經(jīng)多級(jí)溢流將油污濃縮收集；停產(chǎn)期間通過補(bǔ)加少量工業(yè)水使表面靜態(tài)浮油溢流到油水分離器，再經(jīng)多級(jí)溢流將油污濃縮收集。使用的脫脂劑根據(jù)板材、油污的種類與性質(zhì)選擇，通常由硅酸鹽、磷酸鹽及表面活性劑等組成。但這些材料在一定程度上會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，環(huán)保成為新型脫脂劑的主要研究方向。為有效去除槽液中的鐵屑、焊渣等金屬顆粒，需在脫脂槽循環(huán)管路上安裝除鐵屑裝置。該裝置由旋液分離器、磁性過濾器、刮渣槽和接渣小車等組成。旋液分離器利用離心力使固體顆粒沉積到管壁，聚集到分離器底部的收集室，并定期排放到刮渣槽內(nèi)進(jìn)行刮渣處理，清液從分離缸的中間回到分離器的出口，通過管道輸送到磁性過濾器，在磁性過濾器中通過磁棒的吸附作用除去槽液中殘留的細(xì)小鐵屑。旋轉(zhuǎn)分離器示意圖2； 磁性過濾器示意圖3。 水洗車身經(jīng)過脫脂工序除去車身鋼板表面油污等雜物后，需進(jìn)行水洗處理。水洗的作用是：①洗掉車身殘留的脫脂液，防止產(chǎn)生串槽污染；②降低車身溫度，在車身鋼板表面形成水膜，防止車身鋼板在高溫高濕環(huán)境下生銹；③進(jìn)一步清洗車身，消除顆粒污染。采用噴洗和浸洗相結(jié)合的處理工藝，噴淋清洗借助較大的機(jī)械作用力，選用大流量的洪流噴嘴對(duì)車身進(jìn)行噴洗，使車身夾縫和地板殘留的顆粒隨水流排出，流量大、效果好；浸洗方法可以進(jìn)一步清洗車身內(nèi)部復(fù)雜內(nèi)腔里的顆粒，并通過連續(xù)循環(huán)攪拌方式增加車身與槽液之間的機(jī)械作用力。 表調(diào)