项目5 汽车涂装工艺学习目标知识目标1了解汽车涂装的作用、汽车涂料的基本知识、静电喷涂及电泳涂装原理;2理解涂装前处理技术每道工序的作用、汽车各涂层的作用及特点;3熟悉涂装前处理工艺过程、汽车车身典型涂装工艺;能力目标1能完整讲述汽车涂装工艺流程;2会使用手动喷枪等涂装设备;3能进行一般汽车修理中的补漆工作;汽车是一种交通工具,它需要在日晒雨淋、干湿交替、冷热变换、风沙冲击以及盐雾酸雨等恶劣环境下工作,因此,汽车表面必须进行涂装处理;汽车涂装就是将涂料均匀涂覆于车身表面,经干燥后形成一层连续、致密涂膜的工艺,俗称涂漆;汽车涂装是汽车制造四大工艺之一;为保证汽车涂装质量,获得最佳涂层,必须选择合适涂装材料、精心设计涂装工艺,并严格进行涂装过程管理;任务汽车涂装概述一、汽车涂装的作用1汽车涂装起到保护作用;经过涂装的车身能够防腐蚀、抗老化,使其免受周围介质的侵蚀;因此,涂装是提高汽车耐蚀性和延长使用寿命的主要措施;2汽车涂装起到装饰作用;涂装使汽车具有色彩、光泽、鲜映性、平滑性、立体感和标志性等,大大提高了汽车的外观质量;3汽车涂装起到特殊功能作用;涂装可以调节热、电等能量的传导性,防止微生物的附着杀菌,超温报警示温,控制声波的散发、反射和吸收,产生夜光等特殊功能;4汽车涂装起到标识作用;通过车身涂装可以做色彩广告标志,起到警告、禁止等信号作用,比如警车、救护车等都有明显的特殊标识;二、汽车涂装基本工作汽车涂装工艺非常复杂、严谨;涉及到车身涂装、装饰件涂装、油箱等零部件涂装,其中以车身的涂装为主要工作,包括以下两个阶段;1．涂装前处理汽车涂装前,先要对冲压焊接件进行涂装前处理也称为漆前处理,彻底清除其表面的油脂、锈蚀、氧化皮、灰尘等,并进行表面磷化处理,以增加涂料与金属表面间的结合力,提高涂层的质量,延长涂层使用寿命;2．车身涂装车身一般涂装3～5层,包括底漆、中间涂层、面漆、清漆等涂层;每层涂层均有不同的作用,严格按照工艺要求实施,才能保证涂装质量;三、汽车涂装工艺流程汽车涂装工艺过程要经过数十道工序,有严格的工艺流程和规范要求;下面是汽车几个主要总成或零部件的常用涂装工艺流程;1汽车车身涂装基本工艺过程：白车身→涂装前处理清洗→脱脂→表面调整→磷化→水洗→电泳底漆→清洗→烘干→密封底涂→中涂→烘干→色漆→烘干→清漆→烘干;2汽车塑料件涂装基本工艺过程：上线→脱脂→水洗→表面调整→静电除尘→底漆喷涂→晾干→色漆喷涂→晾干→罩光清漆;3发动机油箱涂装基本工艺过程：涂装前处理→底漆→烘干→面漆;上述工艺流程中的各个涂装工序内涵及操作要领等将在后面具体介绍;任务汽车涂料一、汽车涂料性能要求优质的涂装材料和良好的涂装工艺是保证涂层质量的基本条件;在选用涂料时,要从涂膜性能、作业性能和经济效益等方面综合衡量,反复实验确定;如果选用涂料不当,即使精心施工,所得涂层也不可能耐久;比如把内用涂料用作车身户外面漆,就会早期失光、变色和粉化；又如含铁颜料的涂料涂在黑色金属制品上是好的防锈涂料,而涂在铝制品上反而促进铝的腐蚀;根据汽车的使用条件和涂装特点,汽车所用涂料要求具有以下特点;1要求涂料有极好的耐候性和耐腐蚀性,能适应各种气候条件耐寒、耐高温、耐盐雾,在苛刻的日晒、风雨侵蚀的情况不失光、不变色、不起泡、不开裂、不脱落、不粉化、不锈蚀;确保涂层的使用寿命接近汽车本身的使用寿命5～10年以上;2汽车涂料要求工艺性好,具有极好的施工性、配套性、可修补性,能适应汽车工业高速度流水线作业,适应自动喷涂、大槽浸漆、淋漆、静电喷涂等高效涂装方法；涂层的烘干时间短,涂层间结合力强,不引起咬起、渗色、开裂等涂膜缺陷；对汽车维修时修补性好,经济耐用;3汽车涂装要有极高的装饰性;汽车车身要求漆膜丰满、鲜映性好、华丽柔和、色彩多样、符合潮流、给人美感;鲜映性表示漆膜面的投影镜物清晰度,是与涂膜的平滑性和光泽依存的性质;轿车、客车等对鲜映性的要求较高;鲜映度可目测对比或用专用仪器测定,用数值表示;PGD是鲜映度的专用计量单位;例如,现今高级轿车的车身涂层的鲜映度PGD值为～,稍低一点应在～范围内,经济型轿车、轻型客车和装饰性要求较高的中型卡车车身涂层的鲜映度应在左右;4涂料成膜后要有很高的机械强度、坚韧耐磨、耐崩裂和抗划伤等性能,以适应汽车行驶中的震动和应变,降低漆膜划伤、石击等受损程度;5汽车涂层应具备极好的耐污性和耐擦洗性;例如要求能耐汽油、机油和公路用沥青等,在上述介质中浸泡一定时间后不产生软化、变色、失光、融结合斑印等现象；要求能耐肥皂、清洗剂、鸟或昆虫的排泄物和酸雨等,与这些物质接触后不留痕迹;6涂料符合环保要求,便于三废废气、废水、废渣处理;上述性能要求主要是对汽车车身涂层而言,汽车其他部位如油箱等的涂装并非要求具备上述全部性能;二、汽车涂料组成与种类1．涂料的组成涂料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面,形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态涂膜;涂料一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂四部分组成;1成膜物质成膜物质是涂料的基础,因此称为基料或漆基,它具有粘结涂料中其它物质形成涂膜的功能,对涂料和涂膜的性能起决定性的作用;在涂料中,作为成膜物质的有油料和树脂两大类;以油料为成膜物质的涂料为油性涂料,习惯上称为油性漆；以树脂为成膜物质的涂料为树脂涂料,习惯上称为树脂漆;现在的涂料工业主要使用树脂作为主要成膜物质,如醇酸树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶树脂、环氧树脂、酚醛树脂等;涂料的基本物理性能、机械性能大都是由树脂自身的特性所决定的,它使涂料具有一定的硬度、耐久性、弹性、附着力等,并对汽车具有一定的保护与装饰作用,如耐水、耐酸碱、耐各种介质、抗石击、抗划伤、光泽等;2颜料颜料使涂膜呈现色彩,起美观装饰和遮盖作用,还可以增加耐热、防锈等性能;按其化学成分的不同可以分为有机颜料和无机颜料,前者主要用于装饰性涂料,后者主要用于保护性涂料;3溶剂溶剂是涂料的重要组成部分,起着辅助成膜的作用;它能溶解或稀释涂料,降低其黏稠度,以便于施工,改善涂料的流平性,避免涂膜过厚、过薄、起皱等弊病;当施工后溶剂又能从漆膜中挥发至大气中,原则上溶剂不构成涂膜,也不应存留在涂膜中;4助剂助剂是涂料辅助材料,它的用量一般很少,但它对改善涂料的性能、延长储存时间、扩大涂料的应用范围、改进和调节涂料施工的性能、保证涂装品质等都起很大的作用;涂料助剂品种很多,根据功能不同,有催干剂、增塑剂、防潮剂、固化剂、流平剂和减光剂等;2．汽车涂料种类1按涂装对象分为新车原装漆及汽车修补漆两种;新车原装漆又叫原厂高温漆,主要是热固型氨基烘漆,汽车制造商在车辆生产时,以接近200℃的温度下烘烤而成;而汽车修补漆一般为常温漆;2按涂层由底至面分为底漆电泳漆、中间涂层漆、底色漆面漆、清漆罩光漆;3按使用部位分为车身用涂料、货厢用涂料、车架等部件用涂料、发动机部件用涂料、底盘用涂料、车内装饰用涂料等;4按涂装方法分为喷漆、浸漆、电泳漆等;5按功能分为绝缘漆、防锈漆、防污漆、PVC密封胶、抗石击涂料等;6按组成形态分为油性漆、水性漆水性涂料;二者的区别就在于分散介质不同;油性漆以不溶于水的油脂作为成膜物,以有机溶剂主是烃类,如香蕉水为分散介质,因此油性漆也称溶剂型涂料;这类有机溶剂是极易挥发的有机化合物,有强烈的刺激性气味,含有大量的苯、二甲苯等有害致癌物质,是油漆危害环境和健康的主要原因；水性漆是以可溶于水的树脂作为成膜物,只以清水作为稀释剂,无毒无味,对人体健康无害;目前在欧美等发达国家,水性漆已基本取代油性漆,成为汽车涂料的主体;但从漆膜的性能上看,水性漆的耐腐蚀性、耐候性和丰满度等目前还比不上油性漆;此外,水性漆在干燥时间、硬度、饱满度等性能上的技术要求比较高,生产工艺复杂,生产成本相对较高;这些也是同等档次的水性漆价格远高于油性漆的原因;三、汽车各涂层漆介绍不同档次的轿车对涂装工艺要求也不一样;普通轿车车身要喷涂三层,由阴极电泳底漆,中涂和面漆组成；一些中高档轿车车身要喷涂四至五层,由阴极电泳底漆、中涂一至二层、面漆一至二层组成,以达到较高的外观装饰性;此外,高档轿车还会在面漆之后再加一层清漆罩光;一底漆底漆是直接涂布在钢板表面上的第一层涂料,是整个涂层的基础,主要是防止钢板生锈;1．底漆性能要求1要有良好的防锈能力、耐水性、耐油性和抗化学腐蚀性;2附着力强,有较高强度和适当的弹性,不脆裂脱落,还能与中涂、腻子和面漆涂层粘附牢固;2．车身用底漆汽车用底漆主要分溶剂型底漆油漆和水性底漆电泳底漆两类;客车用底漆主要是溶剂型底漆,要求耐盐雾性能好;水性底漆以阴极电泳漆为主,目前轿车用底漆均使用水性底漆进行电泳涂装,其优点是耐蚀性好、便于流水线作业,且节能环保;二中涂中间层涂料简称中涂,又称为二道底漆或二道浆,是用于汽车底漆和面漆之间的涂料;轿车和高档卡车车身在阴极电泳底漆之后、面漆工序之前,需要增喷一道中涂漆;它的特点是填充性能好,可填补金属钣金和底漆的细小不平面,减少面漆厚度面漆太厚成本高,还易产生桔皮状,提高面漆的鲜映性、丰满度及抗石击能力;1．中涂性能要求1中涂应承上启下,与底漆、面漆层配套良好,涂层之间的结合力强,硬度适中,不产生被面漆的溶剂咬起的现象;2要有较强的填平性,能消除涂层表面的浅纹路等微小缺陷;3打磨性能良好,在湿打磨后能得到平整光滑的表面,高温烘干性好,再打磨时不沾砂纸;4涂层不应在潮湿环境下起泡;2．汽车中涂1中涂漆有多种品牌和配方,如氨基丙烯酸中涂漆、丙烯酸聚氨脂中涂漆等;中涂漆喷涂后高温烘干;中涂漆的基料与底漆、面漆所用基料相近,这样就可保证达到与上下涂层间牢固的结合力和良好的配套性;现在欧美等国由于环保条例的要求,汽车中涂漆一般都使用水基油漆,但使用水基油漆成本偏高;2对于汽车修补,中涂大多要刮腻子,用以填补车身凹坑、针眼和划痕等不平整的地方;现在多采用不饱和聚酯腻子俗称原子灰,呈厚浆状,可自然干燥,填充性能好,便于湿打磨;三面漆面漆是汽车整个涂层中最主要的一层涂料,起着直接装饰和保护作用,决定了汽车涂层的耐久性能和外观色泽;1．面漆性能要求汽车面漆要求漆膜外观丰满、鲜映性好 ,具有很好的耐候性、耐潮湿性、耐化学品性、耐污性,具有足够的硬度、抗石击性等;因为油漆总会慢慢退色,所以,面漆里面加入光稳定剂、抗氧剂等添加剂是很重要的;这样至少保证汽车的退色是缓慢、均匀的,尽量避免汽车的不同部分出现色差;2．汽车面漆汽车面漆所采用的树脂基料与底层涂料基本上一致,但其配方组成却有很大不同;面漆在生产过程中对细度、颜色、涂膜外观、光泽、耐候性方面的要求更为突出,原料和工艺上的波动都会明显地影响涂膜性能,对加工的精细度要求更加严格;汽车面漆分为本色漆、金属漆、珠光漆、金属珠光漆等多种;1本色漆,也称普通色漆、素色漆或实色漆;为了追求颜色的标准和纯净,本色漆不加银粉等添加剂;目前流行的本色漆颜色有：红、橙、黄等暖色,这些颜色使人感到温暖、欢快和兴奋；兰、绿、紫等冷色,使人感到安静、清新而不疲劳；黑、白、灰等中性色,体现了沉稳、大气、得体的气质;此外,也有几种颜色的复合色,大部分为灰性色,如紫橙、绿橙、紫绿等,大多沉稳不张扬,但不及原色鲜艳;2金属漆又称金属闪光漆,它的涂膜在阳光照耀下具有鲜艳的金属光泽和闪光感;这是因为在色漆中加入了金属铝粉或珠光粉等效应颜料,光线照过来后反射、透射或干涉,就会有金属光泽,且有随角度变光变色的闪光效果;金属漆不仅美观,而且硬度高,不易划伤;所以,现在的高档汽车基本都使用了金属漆;在金属漆的外面,还加有一层清漆予以保护;涂装金属漆的汽车一般要比同类型的普通色漆汽车价格高出两三千元左右;金属漆有水性和溶剂型两种;由于金属粉末在水和空气中不稳定,常发生化学反应而变质,因此其表面需要进行特殊处理,致使用于水性漆中的金属粉价格昂贵,使用受到限制,目前还主要以溶剂型为主;3珠光漆又叫云母漆,也是流行的一种汽车面漆;它的原理与金属漆是基本相同的,在珠光漆的漆基中加入了云母颜料,光线射到云母颗粒上发生复杂的折射和干涉;同时,云母本身也有一种特殊的、有透明感的颜色;这样,反射出来的光线,就具有珍珠般的光彩;而且云母中的二氧化钛本身具有黄色,斜视时又改变为浅蓝色,从不同的角度去看,具有不同的颜色;因此,珠光漆就给人一种五光十色、琳琅满目的感觉;但珠光漆的色彩纯净度较低,修补费用较高;4金属珠光漆,在色漆中加入铝粉、云母粉等,具有金属漆和珠光漆的双重特点;自1990年代以来,世界各国更加注重环保,开始广泛采用水性汽车面漆;但目前由于漆面效果、技术及成本等原因,国内汽车面漆基本上还处于喷涂溶剂型面漆油性漆阶段;四清漆不含颜料的透明漆叫做清漆,也称为罩光漆,它可以增加车身的光泽度,防紫外线,加强耐候性及耐腐蚀性,还有一定的硬度和柔韧性,耐划伤,保护色漆层;但清漆比普通漆更易受到环境污染的侵蚀;清漆分为自干型和烘干型两类;汽车原厂涂装一般为高温烤漆120～150℃,时间为半小时;自干型清漆一般用于维修行业,它既能在室温下自然干燥,也能低温烘烤烘烤温度为50～80℃;喷涂罩光漆时一定要注意涂料的过滤和涂装环境的纯净,它比喷涂面漆更严格,要求也更高;车身各涂层顺序见图5-1所示;涂层总厚度为80~120μm左右,各层厚度大致为：1豪华型涂层结构：电泳18~20μm+中涂30~35μm+色漆18~25μm+清漆35~45μm;2普通型涂层结构：电泳18~20μm+中涂30~35μm+面漆35~45μm;3节约型涂层结构：电泳18~20μm+面漆40~60μm;图5-1 车身各涂层顺序及厚度任务涂装前处理技术一、涂装前处理作用汽车钢板在涂装前如果不进行表面处理,新车最多不过两三年就会出现漆面起泡、锈迹斑斑等现象,通常每隔两、三年就要重新涂一次油漆;其原因是漆膜的附着力不够、耐腐蚀能力差;人们经过反复实践,找到了一种行之有效的方法,可以大大提高涂层的寿命,这就是钢板的涂装前表面处理技术;经此处理后,可以显着增加涂料与金属表面间的结合力,增强涂层和被涂物的防腐蚀能力,提高涂层的质量,延长涂层使用寿命;研究表明：漆前处理质量对油漆涂层质量影响最大约占49％;二、涂装前处理工艺过程涂装前表面处理技术首先要彻底清除车身表面油脂、锈蚀等污物,然后再进行表面调整、磷化处理及钝化处理,其中磷化处理是表面处理的核心工序;汽车车身涂装前处理工艺过程如下：白车身→清洗→脱脂→清洗→除锈→清洗→表调→磷化→清洗→钝化→清洗→沥水→电泳底漆;在上述工艺过程中,有以下几个主要工序;1．脱脂油类物质固态称脂,液态称油;脱脂就是利用碱性溶液通过皂化、乳化以及机械等作用除去金属表面的油脂污物,使其清洁;简单的脱脂工艺只有2道工序：脱脂→水洗；完整的脱脂工艺多达5道：热水洗→预脱脂→主脱脂→热水洗→冷水洗;脱脂质量好坏主要取决于脱脂剂、脱脂温度、脱脂时间和机械作用等四个因素;通常说碱性脱脂、酸性除锈,因此,脱脂一般采用含表面活性剂的碱性脱脂剂;这类脱脂剂有氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠等,要根据被清洗物的材质钢板、镀锌板或铝材等、油污状态、处理方式以及与后续工序的匹配性等,通过试验正确选用;不同的脱脂剂有其自身最合适的温度范围;一般来说,高温可使油污粘度降低,加速去污作用,脱脂效果显着提高;但不是所有场合都是温度越高越好,过高的温度会使某些脱脂剂中的表面活性剂析出聚集,附着在钢板表面,造成磷化膜发花不均;中温脱脂50～60℃较常温脱脂具有更强除油能力和更快除油速度,目前使用最广;同时,还要保证有足够的脱脂时间,以喷射方式脱脂,时间为1~3min,以浸渍方式脱脂,时间为3~5min;但在现代化流水生产线上,往往需要在较短的时间内完成脱脂,这时会采用预清洗、预脱脂、脱脂、喷淋水洗、浸渍水洗等多道工序,并辅以压力喷射和搅拌等机械作用来提高脱脂效果和生产效率;2．除锈如果车身钢板表面出现锈蚀,可以通过酸洗加以清除;由于汽车钢板质量越来越高,保养越来越好,现在用于车身冲压的钢板一般很少锈蚀,而且在现代汽车制造企业,冲压、焊装、涂装车间早已连成一线,白车身无需中间停留,一般也没有锈蚀产生,因此,无需除锈工序;但如果车身及相关冲压件有较长时间的储存、中转,其车身表面难免会有锈蚀产生,在这种情况下,车身脱脂后还要进行除锈处理;钢板除锈所用的酸洗剂一般为盐酸及硫酸,采用盐酸时在室温下酸洗,采用硫酸时则在中温酸洗;酸洗完后从酸洗槽中取出工件,必须用温水冲洗其表面残留的酸液,否则,钢板表面又会马上生锈;3．表调表面调整简称表调,它是磷化前的重要工序,也是一个化学工程;表调能改变金属表面的微观状态,促使磷化处理时形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜,提高磷化成膜速度;因此,表调是磷化的基础,尤其是经过酸洗或高温强碱清洗过的金属表面,表调后能有效形成磷化膜;表调液的主要成分是磷酸钠和钛盐胶体,呈微碱性;由于胶体微粒在被处理表面形成数量极多的晶核,磷化初期就在晶核周围快速形成均匀的磷酸盐结晶,限制了大晶体的生长,促使磷化膜细化和致密,同时又提高了磷化成膜速度;表面调整采用浸渍式处理,表调液及车体温度控制在35℃以下,处理时间为30~60s;为保证表调处理液的稳定性,每周需更换一次表调液,在处理时要及时添加新鲜水及表调液,并对处理液进行均匀搅拌,以免沉淀;4．磷化将钢板浸泡在一定温度的磷化液中,经过化学与电化学反应,使其表面生成一层不溶于水的磷酸盐薄膜,这一过程被称为磷化处理;实验表明,磷化膜作为油漆涂层的基底,能显着提高漆膜的耐蚀性及耐潮湿性,又能增强电泳漆与钢板之间的附着力,大大延长涂层的使用寿命;磷化液为含有锌、锰、镍等金属的磷酸盐溶液,主要成分是磷酸二氢盐,如ZnH2PO42以及适量的游离磷酸和加速剂等;磷化处理工艺比较复杂,体系也很多;根据不同的磷化成膜体系分类,有锌系、锰系、锌钙系、锌锰系等类别；根据不同磷化膜厚度分类,可分为次轻量级～m2、轻量级～ g/m2、次重量级～ g/m2、重量级大于 g/m2〕等级别；根据不同的处理温度分类,有常温、低温25～45 ℃、中温60～70 ℃、高温＞80℃等四种；根据不同的处理方式可分为喷淋、浸渍、刷涂等方式;目前汽车车身磷化工艺主要采用“浸渍、轻量、低锌”的磷化工艺,它与阴极电泳漆配合使用,可使阴极电泳的优势得以充分发挥,效果非常好;5．钝化钝化是磷化的配套工序;磷化膜分子间有孔缝,比较疏松,而钝化就是利用铬酸等溶液对磷化膜进行处理,通过化学或电化学反应,在金属表面生成致密的氧化膜以封闭磷化层,使其成为耐蚀的钝态,以提高磷化膜的防锈能力、耐腐蚀能力;钝化的作用来自以下两个方面：一是使磷化膜孔隙中暴露的金属进一步氧化,或生成铬化层,填补磷化膜孔隙,使其稳定于大气之中,以便提高磷化膜单层的防锈能力,所以,钝化也称为封闭处理;二是通过含铬的酸溶液处理,可以去掉磷化膜表层疏松结构及包含在其中的各种水溶性残留物,降低磷化膜在电泳底漆时的溶解量,以提高涂膜的耐蚀性;钝化处理一般在常温下进行,以15～35℃最好;钝化处理时间对磷化膜的微观形貌有极大影响,一般在60秒以内,120秒后的磷化膜晶粒分布不均匀,厚度严重降低;以前钝化处理主要是在铬酸溶液中进行;随着环保要求越来越高,目前大部分钝化工艺都已采用无铬环保型钝化工艺,新型钝化剂主要采用含锆的酸性钝化液;6．水洗水洗主要是清洗车身脱脂后的污物、磷化后的残留磷化液等;在每道主要工序之后都要进行2～4次的水洗,每次水洗要达到稀释10倍的目的;水洗温度有常温、低温、中温三种;水洗方式可以喷淋、浸泡,喷淋水洗一般为20～30秒,浸泡水洗为浸入即出;水质有自来水、纯水、去离子水等;水洗之后要沥水;沥水时间长了钢板上的被涂物易风干而产生锈蚀,需喷雾加湿防锈;被处理过的钢板要求表面清洁,无油污、无锈痕、无氧化皮、无水份、无酸碱等附着残留物,表面有适宜的粗糙度,处理完后要在一定的时间内工艺规定涂上底漆;任务汽车涂装方法。
