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1、第四章 汽车涂装工艺,汽车是一种陆路交通工具，其使用的环境、气候、道路条件复杂而多变，为此它需要有良好的耐候、耐蚀、耐擦伤及抗石击的特性，即应在日晒、雨淋、风沙冲击、干湿交替、冷热变换、盐雾与酸雨侵蚀的环境下，具有良好的保光、保色、不粉化、不脱落、不起泡、不锈蚀能力。此外，覆盖在车身表面的油漆涂装层还是汽车一层美丽的外装，对于绝大多数用户而言，往往外观是决定是否购买某车的主要因素。由此可见，汽车涂装应具有防护和装饰二大功效。汽车涂装工艺的重点就在于：在低污染、低成本的前提下实现对汽车车身及其他各总成部件最有效的防护并达到最佳的美化效果。,第一节 汽车涂装工艺流程,汽车涂装工艺经历了100 多年
2、的发展历程，其作业方式由最初作坊式的简单刷涂到简单喷涂再到适应于大量流水生产的现代化工业涂装；其作业内容也由最初的仅在需保护的工件表面刷上一层油漆到在工件表面先刷防锈漆再喷面漆发展到现在的“漆前处理电泳中涂面漆”（见图4-1）等。涂装涂层至少包括电泳底漆、中涂、色漆和清漆等四层，如图4-2所示。对于有密封要求的焊缝部位，在电泳底漆与中涂之间还要加涂PVC或SGC密封胶。为了适应用户对汽车外观质量越来越高及多样化的要求，汽车车身涂装的漆前处理、底漆阴极电泳工艺已实现全自动化，中涂与面涂工艺实现了静电自动喷涂、计算机智能化控制。汽车车身涂层质地（外观装饰性、耐腐蚀性、抗擦伤性等）得到了显著提高，车
3、身保用期达到和超过了汽车的整体使用寿命。,图4-1 涂装工艺布局与流程图,图4-2 车身涂层的构成,影响汽车车身涂层质地的因素,影响汽车车身涂层质地的因素很多，如：基底材料的表面质量、表面状态、涂料与基底材料的黏附能力、涂层颜色的一致性、涂层的光泽与柔韧性、涂层表面硬度等。基底材料的表面质量是由上游冲压和焊装工艺决定的，所以要想汽车的外表美观好看，冲压与焊接工艺不可忽视。基底材料的表面状态及涂料与基底材料黏附能力的好坏主要取决于其前处理工艺，内容包括除脂、除锈、表调、磷化等。电泳涂底漆在汽车涂装工艺中的应用已有超过30年历史，是汽车工业中普及最快和技术更新最快的金属件涂底漆方法。阴极电泳涂底漆
4、工艺经历了几十年的不断发展与完善，已成为最成熟的汽车车身、车轮和车架等涂底漆的先进技术之一，至今尚无替代它的更先进的涂装方法。为了改善被涂工件表面和底漆的平整度，为面漆层创造良好的基底，以提高面漆涂层的鲜映性、丰满度及抗石击的能力，需要进行中涂。,面漆的构成,面漆包括色漆层和清漆层二个层级，色漆层的主要作用是装饰，使车身美观好看；清漆层处于涂装的最外层，其主要作用是：防紫外线、防水的渗透、耐气候的蚕食、保色、耐酸雨、抗划伤等。,第二节 漆前处理,早期生产的汽车，尽管新车出厂时外观非常漂亮，但不久就会出现起泡、油漆表面冒出星罗棋布的锈蚀斑点，通常每隔2至3年需要重新做一次油漆。其原因是漆膜的附着
5、能力不够、防腐蚀能力差。为有效提高涂层寿命，其有效的方法是磷化。利用磷酸的离解（平衡）反应在洁净的金属表面析出不溶性的磷酸金属盐膜（简称磷化膜）。磷化膜是否能够有效生成与金属表面的洁净程度和表面微观结构直接相关。车身冲压与焊装工艺过程中不可避免会在金属车身表面留下脂、锈或其他残留物。为此，在磷化前需彻底除脂、除锈和表调处理；磷化处理后，还需彻底清除残留在车身表面上的磷化液及磷化膜表面的疏松层，并对磷化膜不完全的部分空穴进行封闭，使磷化膜的结晶细化，提高其致密性（即钝化）。汽车车身的前处理通常需要经历预清洗、预脱脂、脱脂、水洗、表调、磷化、水洗、纯水洗、翻转沥水等10 多道工序，如下图。,一、脱
6、脂,前5道工序是除油清洗（脱脂）工序。用热水和热碱液喷、浸结合的方法清洗车身。通过脱脂剂中的碱性物质对油污皂化及表面活性剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到脱脂的目的。脱脂质量的好坏主要取决于：脱脂温度脱脂时间机械作用脱脂剂,1、脱脂温度,一般说来，温度越高、脱脂效果越好。温度高可使油污的牢度降低，加速皂化等化学反应和表面活性剂的浸润、乳化、分散等作用。但不是所有场合都是温度越高越好，不同的脱脂剂有其自身最合适的温度范围，过高的温度会使某些脱脂液中的表面活性剂析出聚集，附着在被清洗的表面上，造成磷化膜发花不均。,2、脱脂时间,必须保证有足够的脱脂时间，喷射方式的脱脂时问一般为13分钟，浸渍方式脱
7、脂时间一般为35分钟。油污种类和多少的不同所需的脱脂时间亦各不相同。但对于先进的高效流水生产线，往往需要在较短的时间内达到良好的脱脂效果，这正是需采用预清洗、预脱脂、脱脂、喷淋水洗、浸渍水洗等多道工序，并辅以机械作用的原因。,3、机械作用,借助压力喷射和搅拌等机械作用（见图4-4）可以达到良好的脱脂清洗效果，其原理是，压力喷射可强化脱脂液的渗透和破坏油膜的作用，阻止油污在车身表面的再吸附。尤其是中、低温脱脂，机械作用显得特别重要。实验表明，在相同的温度条件下，压力喷射脱脂比浸渍脱脂速度快一倍以上。图4-4 压力喷射与搅拌相结合的清洗,4、脱脂剂,脱脂剂的组成和品种对脱脂效果有很大的影响。例如，
8、含有表面活性剂的碱性脱脂剂较单独的碱性脱脂剂的脱脂效果好，所以，要根据被清洗物的材质（钢板，镀锌板，还是铝材等）、油污状态、处理方式、与下道工序的匹配性，通过试验来正确选用什么类型的脱脂剂。常用的含表面活性剂的碱性脱脂剂有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠及缩合磷酸盐、硅酸钠等。,不同类型的脱脂剂,氢氧化钠：碱性化合物，在水中溶解后，与各类油脂发生皂化反应。碳酸钠：在水中溶解后呈碱性，具有一定的缓冲作用，对硬水有一定的软化能力。磷酸三钠及缩合磷酸盐：有软化硬水和促进污垢粒子分散的作用，具有较高的碱性，通过皂化作用使油脂类污垢溶解。硅酸钠：水解后生成的硅酸不溶于水，以胶束结构悬浮在水中，胶束对固体污垢粒
9、子具有悬浮和分散能力，对油污有乳化作用，有利于防止污垢在工件表面上再沉积,二、除锈,除锈较为有效的方法是酸洗。对于现代汽车制造业而言，由于普遍采用了拉动式生产方式，焊装好的白车身无需中间停留便进入到涂装工艺，锈蚀通常来不及产生，因此在现代化的汽车制造公司，车身涂装工艺中已很少见到除锈工序。当然，若车身冲压件及焊装好的车身有较长时间的储存、中转，车身表面锈蚀可能在所难免，在这种情况下，则应增设除锈工序。,三、表调,表调是磷化前必须进行的一道重要工序，其作用是改变金属表面的微观状态，促使磷化过程中形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。尤其是经酸洗或高温强碱清洗过的金属表面。表调液的主要成分是铁盐（钛胶
10、体）和磷酸钠，是微碱性的胶体溶液。由于胶体微粒表面能很高，对金属表面有极强的吸附作用，可在被处理表面形成数量极多、细小且均匀的磷酸盐晶核，于是便限制了大晶体的生长，促使磷化膜细化、致密，能有效提高磷化的成膜性、缩短磷化时间、降低磷化膜厚度。,表调应控制的参数,1、有效铁浓度l0 mg/kg，pH=8.59.5，Ti（钛）浓度10 mg/kg；2、配制表调处理液的水应纯净，其电导率应200s/cm，自来水含有氯离子，会严重影响表调质量，最好使用去离子水；3、表调处理液及车体温度35；4、为保证表调处理液的稳定性，必须及时添加新鲜水和表调剂，每周需更换一次表调处理液，处理液应保持良好的搅拌状态，避
11、免沉淀。5、表调处理时间为3060s，浸渍式处理。,四、磷化,磷化处理的主要物质是磷酸（），磷酸在水溶液中三次离解所对应的三种不同离解状态的盐。当金属是Zn、Fe等二价金属时，生成的三种盐分别是：磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、磷酸盐。是可溶性的，是难溶性的，介于二者之间。磷化处理技术是可溶性 磷酸二氢盐形态的水溶液通过化学反应析出难溶磷酸盐膜。,1、磷化的分类,磷化的分类有磷化成膜体系、磷化膜厚度、磷化使用温度、促进剂类型等多种分类方法。1）磷化成膜体系 按磷化成膜体系的不同，磷化可分为：锌系锌钙系锌锰系锰系铁系非晶相铁系,锌系磷化液,锌系磷化液主体成分是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO
12、4、促进剂等。钢铁件上所形成磷化膜的物质是：Zn3(PO4)24H2O、Zn2Fe(PO4)24H2O。磷化膜晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多，广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。,锌钙系磷化液,锌钙系磷化液主体成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4及其它添加物等。钢铁件上所形成磷化膜的物质是：Zn2Ca(PO4)24H2O、Zn2Fe(PO4)24H2O、Zn3(PO4)24H2O。磷化膜晶粒呈紧密颗粒状（有时有大的针状晶粒），孔隙较少。可用于涂装前打底及防腐蚀。,锌锰系磷化液,锌锰系磷化液主体成分是：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4及其它
13、添加物。所形成磷化膜物质是：Zn2Fe(PO4)24H2O、Zn3(PO4)24H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)44H2O，磷化膜晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合型晶粒，孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。,锰系磷化液,锰系磷化液主体成分是：Mn2+、NO3-、H2PO4、H3PO4及其它添加物。钢铁件上形成磷化膜物质是（Mn，Fe）5H2（PO4）44H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化膜晶粒呈密集颗状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。,铁系磷化液,铁系磷化液主体成分是：Fe2+、H2PO4、H3PO4及其它添加物。钢铁件上形成磷化膜物质是：Fe5H2（PO4）44H2O。
14、磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化膜晶粒呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。,非晶相铁系磷化液,非晶相铁系磷化液主体成分是：Na+(NH4+)、H2PO4、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)及其它添加物。钢铁件上所形成磷化膜物质是：Fe3(PO4)28H2O,Fe2O3。磷化膜薄，微观膜结构呈非晶相的平面分布状，仅应用于涂漆前打底。,2）磷化膜厚度,按磷化膜厚度（磷化膜重）的不同，磷化可分为次轻量级、轻量级、次重量级、重量级四类。次轻量级膜重仅0.11.0，一般是非晶相铁系磷化膜，仅用于漆前打底，特别是变形大工件的涂漆前打底效果很好；轻量级膜重1.14.5
15、，广泛应用于漆前打底，在防腐蚀和冷加工行业应用较少；次重量级磷化膜重4.67.5，由于磷化膜较重、较厚（一般大于3），较少用于漆前打底，一般用于防腐蚀及冷加工减摩滑润；重量级膜重大于7.5，广泛用于防腐蚀及冷加工。,3）磷化处理温度,按磷化处理温度的不同，磷化可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化即不加温磷化；低温磷化处理温度为3045；中温磷化温度为6070；高温磷化温度大于80。温度的划分并不严格，也无明确的界限，具体的磷化温度常由工序时间而定。通常情况下，温度越高成膜时间越短，温度越低成膜时间越长。,4）促进剂类型,按促进剂类型的不同，磷化可分为硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮
16、化物型、钼酸盐型等五类。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，于是构成许多分支系列。硝酸盐型包括：NO3型、NO3/NO2（自生型）；氯酸盐型包括：ClO3、ClO3/NO3、ClO3/NO2；亚硝酸盐型主要是硝基胍R-NO2/ClO3；钼酸盐型包括：MoO4、MoO4/ClO3、MoO4/NO3。磷化分类方法还有很多，如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化等。,2、汽车车身磷化工艺,当今汽车行业较流行低锌磷化，实验表明：低锌磷化与阴极电泳配合使用效果十分良好。低锌磷化液中需加入少量的Mn2+、Ni2+，可提高耐腐蚀性，能形成颗状磷化晶粒的磷化膜。低锌磷化所用的促进剂体多为NO3-
17、/NO2-，处理温度为5060，磷化膜重1.52.5。处理方式有：喷淋、浸渍、喷浸结合、刷涂等多种，由于浸渍（见图4-5）处理方式具有高的生产效率和高的磷化处理质量，因此应用最为广泛。图4-5 磷化施工,进入磷化池,浸渍磷化,磷化处理工艺过程应控制的参数,在磷化处理工艺过程中，应严格控制的工艺参数主要有：总酸度游离酸酸比温度处理时间促进剂的浓度,1）总酸度,总酸度偏低，会导致磷化膜生成反应所需要的游离磷酸锌量不足，而不能充分生成磷化膜（结晶）；反之，总酸度过高，生成磷化膜的药品消耗量过大，沉渣发生量增多，附着在磷化膜面上形成磷化缺陷。控制总酸度的意义是将磷化膜中成膜离子浓度保持在必要的范围内。
18、总酸度随磷化液的消耗而逐渐下降，为此需实时监控，及时补充。,2）游离酸浓度（H 浓度）,游离酸度过高或过低均会对磷化产生不良影响。游离酸度过高不能成膜，易出现黄锈；游离酸度过低，磷化液的稳定性差，易生成额外的沉渣。游离酸浓度可通过控制磷酸二氢盐的离解度来实现。,3）酸比,酸比即总酸度与游离酸度的比值。酸比视磷化处理对象、条件和所选用药剂配方而定，酸比一定要维持在一个适当的数值。酸比小（即游离酸度高），成膜速度慢，磷化时间长，所需温度高；酸比大，成膜速度快，磷化时间短，所需温度低。,4）温度,磷化处理温度与酸比一样，是能否成膜的一个关键因素。不同的磷化液配方都有与之对应的处理温度范围。温度过高会
19、产生大量沉渣，磷化液很快会失去原有的浓度平衡；温度过低，成膜离子达不到成膜所需的浓度，磷化膜不完整。须特别注意的是：磷化处理温度过高而失去原有的浓度平衡后，即便是处理液温度恢复到原定温度，浓度平衡也不能恢复，需进行必要的调整，才能达到设定的磷化效果。,5）处理时间,磷化处理时间过短，成膜不足，不能形成致密的磷化膜；时间过长，结晶在形成的膜上继续生长，使磷化膜变粗、变厚，且疏松。,6）促进剂浓度,在汽车涂装的高质量的快速磷化工艺中，促进剂是一个必不可少的成分。磷化处理用促进剂浓度过低，游离酸返回，和 浓度变得过大，磷化膜生成困难；促进剂浓度过高时，游离酸被中和，产生大量沉渣；若促进剂浓度继续增高
20、，铁面会产生氧化发蓝。,五、水洗,水洗的目的是清除残留在车身表面上的磷化液。水洗效果与水洗次数、水洗方式、水的洁净度、水质（自来水、纯水、去离子水）、沥水时间等工艺参数有关。多次水洗是提高清洗效果的关键因素，欲达到工艺要求的洗净度，需水洗24 次。在大量生产的流水生产线上喷射水洗一般为20S30S，浸渍水洗为浸入即出。沥水时间以达到没有水流及近乎无滴水标准，一般约需30S 左右，最长不超过1min。如果超过1min还沥不干净，则应在产品上增设排水孔。应充分注意清洗用水的水质，所用自来水的电导率应200 S/cm；新鲜纯水的电导率应1S/cm。前处理的最终一道水洗必须用纯水来置换自来水，使得从车
21、身上滴落下来水的电导率30S/cm。,六、钝化,利用化学或电化学的方法，在金属表面形成一层化学转换膜使活性金属表面处于钝化状态，称为钝化。车身磷化后的钝化处理常采用化学钝化方法。常用的钝化剂有稀铬酸（0.12g/L）、铬酸盐溶液（0.01%）。钝化处理能进一步改善电泳涂层与磷化膜黏附能力和提高磷化膜的耐腐蚀性。常温钝化时间约为0.5min1min。钝化剂中的六价铬系剧毒物质，有些国家基础上已取消了钝化工序。但欧美的汽车公司仍坚持在磷化后要进行钝化处理，为了减小污染，无铬钝化剂已开始用于欧美的汽车制造公司。结合我国的国情，对于普通钢板，若采用低锌磷化液进行磷化可不进行钝化处理；若采用高锌磷化液或
22、镀锌钢板磷化后应进行钝化处理，以提高磷化膜与电泳涂装的附着力和涂层的耐蚀性。,第三节 电泳涂装工艺,电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，仅适用于电泳涂装专用水溶性或水乳液涂料。将具有导电性的被涂工件浸渍在装满用水稀释过的低浓度电泳涂料槽中，被涂工件作为一个电极，在槽中另设置一个与之相对应的电极。两极间通上一定时间的直流电后，在工件表面析出一层均匀的水不溶性涂膜，这种涂装方法称为电泳涂装法。电泳涂装法分为阳极电泳和阴极。若被涂工件为阳极、电泳涂料是带负电荷的阴离子型涂料，则称为阳极电泳；若被涂工件为阴极、电泳涂料是带正电荷的阳离子型涂料，则称为阴极电泳。电泳涂装的英语名词是Electrophore
23、sis Depositon，简称ED。阳极电泳涂装（Anodic Electrophoresis Depositon）简称AED、阴极电泳涂装Cathodic Electrophoresis Depositon），简称CED。,一、电泳涂装膜的形成原理,电泳涂装膜的形成需要经历电泳、电沉积、电解、电渗等四个化学物理过程。1、电泳（electrophoresis）胶体溶液中的阳极和阴极接电后，在电场的作用下带正（或负）电荷胶体粒子向阴极（或阳极）一方泳动的现象称为电泳。胶体溶液中的物质不是分子和离子形态，而是分散在液体中的溶质，该物质体积较大（粒度约为 m），不会沉淀。,2、电沉积（electr
24、o depositon）,固体从液体中析出的现象称为沉积，一般是由于冷却或溶液浓缩才会产生，而电泳涂装中是借助于电的作用，使得带正电荷的粒子在阴极上凝聚，带负电荷的粒子（离子）在阳极聚集。当带正电荷的胶体粒子（树脂和颜料）到达阴极表面时，得到电子，并与氢氧离子反应生成水不溶性膜，沉积在阴极（工件）上。,3、电解（electrolysis）,具有离子导电性的溶液中的阳极和阴极接通直流电后，产生电化学反应。在阳极端产生金属溶解，放出氧气、氯气；阴极端金属析出，并将H电解还原为氢气。,4、电渗（electroosmosis）,阴极和阳极通电后，低浓度的溶媒向高浓度侧移动的现象称为电渗。刚沉积到工件表
25、面上的涂膜是半渗透膜，在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水分从涂膜中析出，涂膜脱水，这就是电泳涂装过程中的电渗。电渗使亲水的涂膜变成憎水涂膜，脱水使涂膜致密。电渗性好的电泳涂料泳涂后的湿漆可用手摸也不粘手，可用水冲洗附着在湿漆膜上的电泳液。,二、电泳涂装膜的增厚,电泳涂料是靠添加中和剂使水不溶性的涂料树脂变成水溶化和水分散化的液态涂料。阴极电泳涂料呈酸性。阴极电泳涂料是用有机酸中和碱性树脂（氨）基改性的环氧树脂制成水溶化带阳离子的涂料粒子涂着到阴极的工件上，工件表面上得 负电荷析出水不溶性涂膜。随着这一过程不断进行，涂膜不断增厚而形成湿涂 膜。图4-6是电泳涂装过程 电流值、涂膜厚度、涂膜 电
26、阻的变化曲线。湿电泳 涂膜的特点是，涂膜有一 定的电阻值，因而使其有 较好的泳透力。图4-6 电泳涂装过程电流、涂膜厚度、涂膜电阻变化曲线,三、电泳涂装的特点,良好的浸透性泳透性好、涂膜均匀电泳液的利用率高电泳涂膜的附着与防锈能力均强安全性好电泳涂装工艺的应用范围受限,1、良好的浸透性,电泳涂料可在水中完全溶解和乳化，且电泳液的浓度很低，和水差不多。能浸透到车身内外表面的每一个部分，包括袋状结构部及缝隙中，所以可以对车身实现无遗漏的全方位保护。,2、泳透性好、涂膜均匀,电泳液具有良好的导电性，涂料粒子具有很高的活性，但随着涂膜厚度的增加，沉积到车身上湿涂膜的导电性逐渐减小，电阻逐渐增大。当涂膜
27、电阻达到一定数值时，电沉积停止，涂膜不再增厚。由此可见，电泳涂装具有良好的泳透性，涂膜厚度均匀。,3、电泳液的利用率高,槽液的固体含量小，黏度小，被车身带出槽外涂料少，且可用超滤（UF）装置和反渗透(RO）装置回收利用，电泳液的利用率高。,4、电泳涂膜的附着与防锈能力均强,由于电泳涂膜均匀、致密，因此涂膜的附着能力和防锈能力都很强。,5、安全性好,电泳液的浓度很低，用喷灯点火都烧不起来，因此不可能发生爆炸与火灾，整个工艺过程均十分安全。,6、电泳涂装工艺的应用范围受限,导电性能差、多种不同材料的组合体、耐温性能差的工件及批量小的产品均不适合电泳涂装工艺，且电泳涂装工艺最适合涂底漆工艺。,四、电
28、泳涂装工艺流程,电泳涂装工艺由电泳、电泳后清洗、吹干和烘干（涂膜固化）等工序组成，如图47所示，电泳过程由摆杆链式输送系统在输送过程中自动完成，如图4-8所示。各工序的功能、工艺参数管理要点等见表41。图4-7 电泳涂装工艺流程,（a）车身进、出电泳池（b）车身进入电泳中图4-8 电泳涂装,阴极电泳工艺内容与参数控制,阴极电泳底气涂装工艺内容与参数控制表 表4-1,五、电泳涂装工艺参数,阴极电泳涂装的工艺参数，它包括四类12个参数，分别是：电泳液成分参数电泳条件参数槽液特性参数电泳特性参数,1、电泳液成分参数,1）固体分NV：电泳涂料在（1052）温度条件下烘烤3h所留下来的不挥发部分称为电泳
29、涂料的固体分（NV=残留物质量样品起始质量100%）。电泳液固体分NV应适量，对于阴极电泳涂装CED，固体分NV应控制在（191)范围内。2）灰分与颜基比：灰分系指固体分或干涂膜经高温烘烧后的残留分，表示涂料、电泳液或干涂膜中的含颜料量。颜基比系指电泳涂料、电泳液或干涂膜中颜料与基料（如树脂）含量的比值。3）中和物质当量（MEQ）：电泳涂料的中和物质当量是表示使涂料具有水溶性所需中和剂的中和程度。4）有机溶剂含量：为提高电泳涂料的水溶性和电泳液的稳定性，电泳涂料的配方中加有亲水性的有机溶剂，常用的有中、高沸点的酯系或醇系溶剂。电泳液溶剂含量系指电泳液中除水以外的有机溶剂的百分含量。新配制的电泳
30、液中原漆带入的有机溶剂含量较高，一般待电泳液的熟化过程结束后，挥发掉低沸点的有机溶剂才能泳涂工件。,2、电泳条件参数,1）电泳液温度：电泳液温度应控制在（281）范围内，电泳液温度增高，涂膜厚度随之增加，电泳液变质的速度加快；当电泳液温度低于15.5 时，湿涂膜的粘度大，被涂工件表面的气泡不易排出；电泳液温度对泳透力也有影响，通常在较低温度下得到较高的泳透力。2）泳涂时间：被涂工件浸在电泳液中通电（成膜）的时间称为泳涂时间。泳涂时间通常由生产节拍确定，对于汽车车身涂装，多为2-4min。3）泳涂电压：泳涂电压会直接影响到涂膜厚度和泳涂时间。泳涂电压高，在涂膜厚度不变的情况下，可缩短泳涂时间。若
31、因生产纲领的调整需要缩短生产节拍时间，可通过提高泳涂电压来实现。当然，泳涂电压应控制在一个合适的范围内，一旦超过某一数值，工件表面上剧烈的化学反应会产生大量气体，使得工件表面的涂膜炸裂，严重影响涂膜质量，此电压称为破坏电压。泳涂电压也不可太低，当泳涂电压低于某一电压时，将泳涂不上漆膜，此电压称为临界电压。为获得优良的泳涂质量，常采用变电压涂装模式，即：在电泳的前半个时段，采用较低的泳涂电压，以减轻被涂工件表面反应的剧烈程度，随后提高泳涂电压，以缩短泳涂时间。,3、槽液特性参数,1）电泳液pH值：电泳涂料靠利用碱或有机酸中和漆基中的羟基或氨基，并保持一定的氢离子浓度（酸性和碱性）而获得较稳定的水
32、溶液或乳液，度量电泳涂料水溶液或乳液氢离子浓度用常的方法是pH值。阴极电泳涂料所用中和剂是有机酸，其原漆和电泳液呈酸性，pH值在之间，最好控制在的范围内。2）电导：电导又称比电导度，是指间距为、面积为 二极面间的导电量。电泳液的电导与固体分、pH值和杂质离子的含量等有关，是重要的工艺参数之一，应严格控制，电导偏低或偏高均会直接影响电泳涂装的质量。电导的大小取决于电泳涂料的品种。电泳涂料的调配、极液的更换、电泳后的清洗都需用纯水、去离子水或蒸馏水。电泳涂装用纯水水质一般用电导表示，纯度标准为10S/cm（微欧姆）或100000，如果水质超过25S/cm，则油漆可能被污染，水质低于25S/cm，对
33、涂装质量不会构成明显影响。,4、电泳特性参数,1）库仑效率：库仑效率是表征涂膜生长难易程度的量，其表达方法有二：一是mg/C，即电泳涂装过程中消耗1C电量析出涂膜的质量，反映的是用电效率，故又称电泳电效率；二是C/g，即被涂工件表面沉积1g固体漆膜所需电量的多少。2）泳透力：在电泳涂装过程中被涂工件表面涂上漆的能力称之为泳透力，又称泳透性，是电泳涂料的重要特性参数之一。泳透力与电泳液的电导有关，电导越大泳透力越高。泳透力还与涂装工艺参数（泳涂时间、泳涂电压、电泳液固体分）直接相关。泳涂时间长、电压和固体分高，泳透力随之增高。3）杂质离子浓度：杂质离子浓度是指被涂工件或挂具从前处理工序中带入电泳
34、槽的Na、Fe、Zn等杂离子，Fe离子还可从涂料循环管道（管道腐蚀）带入，杂离子含量在界限值以上时，会影响涂膜性能和感观质量。除去Na、Zn等离子，可采用废弃UF过滤液；除去Fe离子时不能采取同样的方法，只能通过更换部分电泳液的方法解决。,六、电泳后清洗,电泳后清洗是一道十分重要的工序，其目的和作用是：回收电泳液，提高电泳涂料的利用率（在封闭清洗场合涂料利用率可达95%以上）；提高和改善涂膜表面质量；减小打磨工作量，从而提高涂层的耐腐蚀性。,电泳后清洗工艺的工序组成,1、槽上一次清洗：在被涂工件出槽口或溢流槽上，用去离子水、新鲜超滤(UF)液或循环超滤液喷雾淋洗，被涂工件出槽至清洗的间歇时间应
35、小于1min；2、二次清洗：用循环超滤(UF)液冲洗3040S，沥液时间最多60S；3、三次清洗：用循环超滤(UF)液浸洗；4、四次清洗：用新鲜超滤(UF)液在UF浸洗槽出口端淋洗，沥液时间不小于60S；5、去离子水清洗：用循环去离子水浸洗(或喷洗3040S)，沥水10S；6、最终清洗：用新鲜纯水或去离子水淋洗，沥水时间不小于60S。有的涂料公司还推荐在清洗工序(3)和(4)之间增加一道循环超滤液冲洗。,七、电泳涂膜的烘干,阴极电泳涂料属于热固化性涂料，必须在规定的较高温度下固化，其烘干过程包括：溶剂（水分）挥发、涂膜热融化、高温热固化三个阶段。电泳涂膜本身含水（溶剂）少，其烘干过程与热固性粉
36、末涂料相仿，可直接进行高温烘干。阴极电泳涂膜在热固化过程中（当涂膜温度达110以上时）有热分解产物，产生较多的油烟，在较高温度下较长时间烘干，能使涂膜变薄23m，膜的平整度明显提高。烘干条件（温度和时间）对阴极电泳涂膜的固化十分重要，低于规定温度和烘干时间则不能固化，严重影响涂膜质量和性能。烘干不彻底，会严重影响涂膜的力学性能、附着力、耐腐蚀性、抗石击性和耐崩裂性。烘干温度过高、时间过长，轻者会影响中涂或面漆与电泳底漆层的附着力；重者涂膜会变脆，乃至脱落。,电泳涂膜烘干程度的评估,正确评估电泳涂膜的干燥程度，对确保车身涂装质量十分重要。可通过观察涂膜的色泽变化判断涂膜的干燥程度。如车身涂膜出烘
37、干室时不冒烟、不粘手，即表明涂膜已基本干透。电泳涂层完全干透需在约190的烘干炉中烘烤3040min。,烘干室,八、强冷,电泳后的车身经长达近40min钟190高温的烘烤，车身温度远远高于后续涂防石击密封胶工艺所要求的温度，为了使后续工序能按照生产节拍连续进行，须迅速降低车身温度，即对电泳烘干后的车身进行强冷处理。,第四节 PVC涂装与 防振隔声材料装涂工艺,PVC是聚氯乙烯英文（ploy vinyl chloride）的缩写，PVC在汽车涂装工中的应用有二种不同的形态：一是PVC密封胶，主要用于焊缝的密封；二是PVC防石击涂料，喷涂到汽车车身的底部，可以防止汽车行驶时车轮甩起的沙石对汽车底部
38、的损害。,PVC密封胶与PVC涂料,PVC密封胶与PVC涂料的主要成分是：PVC树脂、增塑剂、填充料（碳酸钙白色粉末）和附着力增强剂，各组成部分的作用与功能见表4-2。由于PVC密封胶与PVC涂料的流动性、涂装方式与设备均存在较大差异，因此，PVC密封胶与PVC涂料中各组成物质的比例存在较大差异。PVC密封胶的成分与功能 表4-2,一、PVC密封胶涂装工艺,我国早期生产的汽车，由于没有采用涂密封胶工艺，所以车身漏风、漏雨、焊缝淌黄锈等质量问题经常发生，还严重影响到车身的使用寿命。20世纪80年代，我国开始学习和引进国外先进的PVC涂装工艺，车身密封性和寿命均有质的改变。PVC密封胶的涂装部位主
39、要是那些有密封要求的焊接部位，如图4-10所示。密封胶的涂装，对于轿车生产企业已基本实现了全自动机械手作业，如图4-11所示。(a）水平面的涂布（b）垂直面的涂布图4-10 PVC密封胶的涂装部位示例,图4-11 全自动机械手涂密封胶,1、PVC密封胶的胶化(固化)模式,常温（40以下）时，是一种溶胶形态，增塑剂内聚氯乙烯粒子表面被溶媒溶和（分子或离子间强力吸引，形成一个分子集团），聚氯乙烯粒子彼此间可自由移动，具有流动性，可用泵供料，涂布作业方便；温度为4080 时，聚氯乙烯粒子产生膨润，粒子表层开始溶解，失去流动性呈果冻状（心部仍是溶胶状态）；温度达80140 时，聚氯乙烯粒子全体膨润（胶
40、化），粒子间产生强的络合状态，具有足够的物理强度。,2、PVC密封胶的涂布作业,常用的PVC密封胶有高黏度和低黏度二种不同的类型。高黏度PVC密封胶的黏度为700001200O0mPas，采用高压枪涂布；低黏度PVC密封胶的黏度为4000070000 mPas，采用低压枪或手工涂布器涂布。轿车生产企业，车身PVC密封胶的涂装作业已广泛采用机械手自动涂布。当然，对于商用汽车，我国现阶段还大量采用人工涂布作业方式。据介绍，美国的Graco公司已推出的新型精密旋纹焊缝涂胶枪(graco precision swirl TM)，其PVC密封胶的涂布质量大幅提高，涂布成本得以明显下降。车身密封胶的涂装工
41、艺过程是：先将喷枪喷嘴沿车体板的搭接缝，距涂布面20mm 左右喷涂，利用足够的压力将PVC胶充分压入缝隙，密封胶膜厚约35mm。,二、PVC防石击涂料的涂装工艺,汽车轮罩与车底板下表面、纵梁与悬架摆臂下部等部位极易受石击而损伤。普通油漆涂料抗石击能力差，为此需要喷涂防石击涂料。防石击涂料有沥青质系、PVC树脂系、SGC(stone guard coat）系等多种。沥青质系防石击涂料与电泳底漆及中涂漆的结合力不好，沥青易渗出，在汽车上已不再采用；PVC树脂系防石击涂料无沥青质系涂料的上述问题，且重涂性好，在汽车车体下部得到了十分广泛的应用；但由于PVC防石击涂料的外观平整度不够理想，因此对于外观
42、质量要求高的豪华轿车，常采用SGC(stone guard coat）系防石击涂料。车底防石击涂料的涂装工艺过程是：利用防石击涂料专用喷枪将PVC或SGC防石击涂料均匀喷涂到彻底外表面上，喷涂膜厚度约为500800m。在轿车生产企业，防石击涂料的涂装大多采用机械手自动作业，见图4-12。,图4-12 防石击涂料的涂装,三、减振隔声材料装贴,为减小振动和噪声，减振隔声材料在汽车上得到了广泛应用，其原理是利用某些材料良好的内阻尼特性衰减振动、吸收或阻碍声的传播。轿车上使用减振隔声材料已达1520kg/辆。减振隔声材料主要是厚度为1.02.0mm的复合板材，如果防声效果不足，可使用二层型的材料。减振
43、隔声材料的主要成分是：橡胶、改型树脂、有机纤维增强材料、填充料。粘贴部位主要是：门板、隔板、车顶盖、发动机舱、后行李舱等的内表面；车身地板的上表面。作业方式：目前主要是人工作业，但在部分汽车生产企业已开始采用机械手自动粘贴。,第五节 中涂、色漆、清漆及返修工艺,尽管中途、色漆、清漆是三种不同类型的涂料，且分设在汽车涂装工艺的不同阶段，但由于其所采用的涂装设备及工艺方法较为相近，所以将其放在一起讨论。,一、中涂工艺,中间涂层简称中涂层，其主要作用是改善被涂车身表面和底漆的平整度，为面漆层创造良好的基底，提高面漆涂层的鲜映性、丰满度和抗石击性，以达到良好的外观装饰效果。为此，中涂工艺应包括表4-3
44、所示的工艺内容。中涂工艺内容表 表4-3,中涂层的基本要求,对于装饰性要求很高的中高级轿车，油漆涂层光亮如境，其鲜映性达到0.8以上，中涂层表面应高度平整，必须进行12道中涂工序。充分利用中涂层的填平性能，消除底漆涂层表面的微小不平和缺陷；为获得与底漆及面漆涂层良好的结合力，中涂漆应与底漆、面漆有良好的相容性，以避免出现涂层剥落及被面漆溶剂咬起等质量问题。中涂层还应有良好的展平性和打磨性，经过湿打磨能得到平整光滑的表面，在不打磨时仍能靠本身的展平性形成平整光滑的表面。中涂应控制的工艺参数：中涂环境温度2026、湿度653RH%、风速0.30.5m/s，空气压力0.6 MPa，漆膜厚度（内表面总
45、厚3545m，外表面总厚5060m）；表面质量（无明显脏点、针孔、无明显流挂、无漏喷）；烘干时间约30min、烘干温度T140150；强冷时间t78min。,1、底漆打磨,底漆打磨是消除底漆表面缺陷、提高底漆表面平整度最有效的方法。中涂打磨有人工打磨和机械手自动打磨不同的作业方式。近些年，为了改善汽车涂装操作工的工作环境，减少可能对工作人员健康带来影响工位的用工人数，采用机械手自动打磨装线越来越普遍。油漆打磨在专门的封闭式打磨间进行，地面有栅格和打磨水槽，配有能产生微负压的送风系统。,人工打磨,机械手自动打磨,2、擦净,保证涂装前车身表面洁净是获得高质量涂装质量重要且最基本的保证，为此需对车身
46、进行擦净处理。其方法是采用吹、擦相结合的方式，除去车身表面上的灰尘、水渍，力争做到车身表面的洁净度达到100%。擦净处理由人工和机械自动二种作业方式。机械自动擦净的质量好效率高。,人工擦净,用驼毛擦净机擦净,3、喷涂,为了确保涂装质量，中涂喷涂在专门的恒温、恒湿的超高洁净度工艺区内进行。在早期，中涂喷涂均采用人工作业；随着轿车合资企业的建立，机械手自动喷涂的作业方式开始引入国内汽车制造企业，中涂喷涂开始进入人工喷涂和机械手自动喷涂相结合的车身涂装作业阶段；近几年，我国轿车产业的高速发展，带生产方式的进步越来越快，中涂涂装和后面要介绍的面漆（色漆和清漆）大多已全部采用机械手自动涂装，如图4-17
47、、图4-18所示。,图4-17 车身外部喷涂,图4-18 车身内部喷涂（机械手将发动机罩打开喷涂发动机舱内部）,中涂工艺控制参数,中涂工艺控制参数：中涂温度2026、湿度653RH%、风速0.30.5m/s、空气压力0.6 MPa、漆膜厚度（内表面总厚3545m，外表面总厚5060m，）。中途后的涂膜质量：无明显脏点、针孔、无明显流挂、无漏喷。,4、晾干（流平）,尽管机械手喷涂系统可以大幅提高喷涂的均匀度，但要想做到绝对均匀事实上亦是不可能。中涂用涂料（油漆）具有很好的流动性，一方面可以利用油漆在失去流动性前的短暂过程，利用其流动性让漆面充分自动流平；另一方面，再由其尚未失去流动性前，进入烘干
48、楼高温烘烤，还会带来漆面炸裂、橘皮、鱼鳞斑等质量缺陷。因此，适当的晾干（流平）时间是一个十分必要和重要的工艺过程。由于未干的漆层表面具有高的黏附性，降尘会严重损伤漆层表面，因此晾干（流平）的环境应高度洁净。,5、烘干,中途烘干在专门的高洁净度密封烘炉内进行，如图4-19所示。烘干温度140150、烘干时间约30min。烘干规范以中途涂料生产厂商的使用手册为准，因为不同厂家和不同品种的中途涂料的工艺特性存在一定的差异。,图4-19 中涂烘干,6、强冷,高达140以上的高温车身既不便于向下一道工序的转运，又不便于下一道工序的施工（稍不注意会烫伤操作工），强冷后的车身温度一般控制在40左右。自然冷却
49、所需的时间太长，会影响生产效率，为此需要在短的时间内实现冷却。当然，冷却时间若能短到足以满足流水生产的节拍要求最为理想；但冷却时间还受漆面快速强冷是否会带来漆膜损伤（冷却速度太快会导致期末炸裂）及能耗太高等因素的影响，实践表明，中途强冷时间为68min较为合适。,二、色漆喷涂工艺,色漆又称面漆，所谓色漆工艺，是指获得所要求的设定颜色及十分漂亮、色彩鲜艳饱满、无外观质量缺陷的全过程。色漆工艺与前述中涂工艺很相像，所不同的是，由于有其成分与性质的不同，涂装工艺过程中的某些具体操作细节会略有差异。为了避免重复，在此仅就色漆工艺的特殊性作一简要介绍。色漆有本色漆、金属漆和树脂漆等多种，由于此三种漆的性
50、质存在较大差异，因此应分别设置三个与之对应的喷涂站。色漆也有手工喷涂和机械手自动喷涂二种作业方式。在轿车生产企业，色漆的喷涂几乎已全部采用机械手自动喷涂作业，如图4-20和图4-21所示。金属漆的机械手自动喷涂的第一道喷涂和第二道喷涂工序存在一定的差异。金属漆自动喷涂的第一道工序采用高压静电旋杯喷涂，第二道喷涂工序采用非静电空气喷涂。,图4-20 车身外部喷涂,图4-21 车身内部喷涂,三、清漆喷涂工艺,清漆又称罩光漆，是一种无色透明、固化后有很好的耐候特性和足够的抗划伤、抗石击的能力。清漆的喷涂与中途喷涂工艺几乎完全相同，在此不再重复。,四、面漆的修饰与喷蜡,色漆和清漆加在一起统称为面漆。面
