2022年汽車車身涂裝技術(shù)與發(fā)展新趨勢(shì)

整理文本整理文本..整理文本.汽車車身制造工藝學(xué)(論文)題目：汽車車身涂裝的新技術(shù)與開展趨勢(shì)專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：日期：2021年5月13日整理文本整理文本..整理文本. 汽車車身涂裝的新技術(shù)和開展趨勢(shì)21世紀(jì)被稱為面向環(huán)境的新世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)備受全球關(guān)注，并已成為人類最迫切的研究課題。汽車及其零部件的涂裝是汽車制造過(guò)程中產(chǎn)生三廢排放最多的環(huán)節(jié)之一，所以減少涂裝公害、降低涂裝本錢、提高涂裝質(zhì)量一直是涂裝技術(shù)開展的主題。保護(hù)地球環(huán)境，貫徹落實(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO9001-14001，減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC，涂料中含的有機(jī)溶劑等)，禁用有害物質(zhì)(鉛、鉻、汞、六價(jià)鉻)。對(duì)汽車制造業(yè)的污染物產(chǎn)生指標(biāo)等做了明確的要求，如下表1。汽車制造業(yè)的污染物產(chǎn)生指標(biāo)表1污染物產(chǎn)生指標(biāo)一級(jí)二級(jí)三級(jí)廢水產(chǎn)生量/(m3/㎡)≤0.09≤0.18≤0.27COD產(chǎn)生量/(g/m2)≤100≤150≤200總磷產(chǎn)生量/(g/m2)≤5≤10≤20有機(jī)廢氣(VOC)產(chǎn)生量/(g/m2)2C2B涂層≤30≤50≤703C3B涂層≤40≤60≤804C4B涂層≤50≤70≤905C5B涂層≤60≤80≤100廢漆渣產(chǎn)生量/(g/m2)≤20≤50≤80在國(guó)內(nèi)，一些合資汽車公司開始將涂裝車間的局部管理和涂裝材料管理，轉(zhuǎn)交給專業(yè)公司承包管理。這種涂裝方式為汽車生產(chǎn)管理走向?qū)I(yè)化、社會(huì)化以降低本錢，從而汽車廠可以集中精力開發(fā)、銷售汽車。1外表處理當(dāng)前，國(guó)內(nèi)廠家普遍采用的前處理工藝:預(yù)清洗→預(yù)脫脂→脫脂→一次水洗→二次水洗→表調(diào)→磷化→三次水洗→一次純水洗→二次純水洗。這種工藝主要存在以下缺點(diǎn):⑴能源消耗大:脫脂、磷化的工作溫度一般為40～50℃，在給槽液加熱中，同時(shí)也有大局部熱由于管路及槽體保溫不佳而損失;整理文本整理文本..整理文本.⑵有大量的含磷、氮、鉻等元素的廢水排放;⑶生成鋅鹽磷化膜時(shí)產(chǎn)生的磷化渣，需作為廢棄物處理。所以，耗能小，無(wú)污染的材料，是當(dāng)今前處理開展的主要趨勢(shì)。1.1氧化鋯的轉(zhuǎn)化膜Henkel公司和Parker公司都成功開發(fā)了基于氧化鋯的轉(zhuǎn)化膜，不含法規(guī)限制的重金屬和磷酸鹽。轉(zhuǎn)化膜是非結(jié)晶質(zhì)的氧化鋯，膜重100mg/㎡、膜厚40μm。在工藝上，取消了表調(diào)工序、縮短了成膜處理時(shí)間(90～120s)。由此可縮短設(shè)備長(zhǎng)度和工藝時(shí)間。在環(huán)保方面，沉渣減少90%以上，消除了P、Ni、Mn、F離子減少到原磷化處理工藝的1/8以下。目前這種轉(zhuǎn)化膜的性能已經(jīng)接近鋅鹽磷化膜了。豐田汽車公司于2006年在零部件涂裝線上開始投產(chǎn)應(yīng)用，并納入2021年轎車車上涂裝工藝更新規(guī)劃。1.2硅烷技術(shù)Chemetall公司開發(fā)成功的最新的預(yù)處理技術(shù)——硅烷技術(shù)。這是采用OXSIAN超薄的類似磷化晶體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)涂層，同時(shí)在界面形成的Si＝O＝Me(Me為金屬陽(yáng)離子)共價(jià)鍵分子間力很強(qiáng)，與金屬外表和隨后的涂膜形成良好的附著力。它與鋅鹽磷化處理相比，具有環(huán)保、節(jié)能、操作簡(jiǎn)便及本錢低等優(yōu)點(diǎn)。硅烷預(yù)處理工藝無(wú)需外表調(diào)整和鈍化工序，可縮短工藝時(shí)間和設(shè)備長(zhǎng)度，現(xiàn)有前處理設(shè)備不用改造，僅需要更換槽液即可投產(chǎn)應(yīng)用，適用多種金屬底材的混線處理。1.3卷板前處理和防腐涂料PPG公司和Henkel公司都相繼開發(fā)了可滿足汽車車身要求的卷板前處理和防腐涂料，使應(yīng)用預(yù)涂鋼板制造車身成為可能，這將大大簡(jiǎn)化汽車車身制造工藝，可能使汽車車身涂裝實(shí)現(xiàn)零排放。整理文本整理文本..整理文本.2電泳陰極電泳涂料用作汽車車身底漆已有36年歷史，它是電泳涂裝專用的水性涂料?，F(xiàn)今全世界90%以上的汽車車身采用CED涂料，為適應(yīng)環(huán)保節(jié)能的要求，已實(shí)現(xiàn)了低溫化、低VOC化、無(wú)鉛化及低加熱減量化，開發(fā)了高泳透力、銳邊耐蝕型等CED涂料。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝、降低涂裝本錢，正在研發(fā)超高泳透力CED涂料和耐侯性優(yōu)良的CED涂料。2.1超高泳透力CED涂料為使汽車車身內(nèi)外表的陰極電泳涂膜厚度到達(dá)10μm(耐蝕性要求的膜厚)，習(xí)慣做法是延長(zhǎng)電泳時(shí)間，提高電泳電壓和車身外外表的膜厚。目前，PPG公司與豐田公司合作，正在開發(fā)超高泳透力涂料。豐田公司要求車身內(nèi)腔膜厚10μm，外外表到達(dá)15μm，即內(nèi)腔到達(dá)根本保護(hù)的要求下，外邊面沒(méi)必要要用太厚的電泳膜。這樣既可以減少涂料的使用量，也可減少VOC的排放量?，F(xiàn)在涂裝本錢可降低10%，目標(biāo)是降低20%。2.2耐候性CED涂料為確保CED涂料的耐蝕性，多使用環(huán)氧樹脂，它易受光老化，耐候性不佳。為適應(yīng)簡(jiǎn)化工藝，無(wú)中涂料的兩層涂裝體系的需要，開發(fā)采用外表平滑性好的耐候性涂料。耐候性涂料有兩種類型:一種是丙烯樹脂CED涂料;另一種是層別離型高耐候CED涂料。后者是利用溶解性參數(shù)的差異，兩種相容性低的樹脂配合電泳涂裝后，在烘干過(guò)程中在膜厚方向產(chǎn)生層別離，在一道工序中使耐候性和防腐性并存，使其上層不僅具有耐候性，還具有耐崩裂性，才具有用于無(wú)中涂料的涂裝體系的可能性。整理文本整理文本..整理文本.2005年，歐洲已全部使用無(wú)鉛電泳漆，到2021年，將全部轉(zhuǎn)向耐候性電泳漆。3PVC涂料PVC是以聚氯乙烯樹脂為主的塑料溶膠涂料，屬于無(wú)溶劑涂料，固化條件溫度110～140℃，加熱10～15min或隨中涂、面漆一道烘干。在轎車車身涂裝工藝中，PVC涂料作為填密縫隙用密封膠和車底涂料，以提高車身的密封性舒適性和車身底板的耐蝕性和抗石擊性。PVC涂料的主要開展方向是低密度化，其密度由1.4g/cm2可降到0.8g/cm2;其次是提高其與中涂、面漆的相溶性。近年來(lái)國(guó)外公司在開發(fā)自干型(空氣枯燥)無(wú)PVC的車底涂料、焊縫密封膠替代現(xiàn)用的PVC系列的車底涂料、焊縫密封膠。日本豐田公司正在開發(fā)濕氣固化聚氨酯系列車底涂料，是一種橡膠型彈性變形材料，不含PVC、重金屬和溶劑，是自干型、不需烘干。在車身涂裝合格后涂布。它具有耐崩裂性和防聲阻尼功能。4.中涂面漆(罩光)汽車涂裝中排出的VOC主要來(lái)源于涂料和噴具的清洗，在汽車涂裝線上VOC的排出比例中，中途和面漆分別占到了19%和36%，兩者在VOC排放量中占全部排放的55%，所以控制VOC的排放，主要在于控制中涂和面漆的VOC排放，減少VOC排出量必須更新采用環(huán)保型涂料。屬于環(huán)保型涂料的有水性涂料、粉末涂料和超高固體份涂料。在歐洲，水性涂料的應(yīng)用較普遍，一代中涂(水性、粉末)已經(jīng)開始被低本錢轉(zhuǎn)換概念(LCCC)二代中涂(低膜厚水性中涂和低膜厚粉末)所代替，烘干標(biāo)準(zhǔn)和溶劑型完全相同(20整理文本整理文本..整理文本.℃晾干6～8min、升溫6～8min、160℃保溫12～15min),外觀質(zhì)量?jī)?yōu)于第一代;寬施工窗口(50%～80%RH、20～32℃)的金屬和塑料通用的水性底色漆開始應(yīng)用，底色漆噴涂與罩光漆之間不需要紅外烘干和冷卻，可以降低設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行本錢;雙組份高固體份溶劑或水性清漆應(yīng)用比較普及，在適應(yīng)VOC排放要求的同時(shí)，抗擦傷性能進(jìn)一步提高;粉末罩光漆的應(yīng)用不斷改進(jìn)已經(jīng)成熟，將進(jìn)一步推廣。為了適應(yīng)不斷提高的環(huán)保節(jié)能的要求，目前，中涂和面漆開始向簡(jiǎn)化工藝方向開展。下面就介紹幾種新的工藝技術(shù)。4.1DuPontHerbertsde的Ecoconcept產(chǎn)品為了降低涂裝本錢和減輕涂裝公害，杜邦公司開發(fā)出將中涂涂料及其工藝全部省掉的新技術(shù)。其工藝比照方圖1所示。圖1Ecoconcept與標(biāo)準(zhǔn)水性漆涂裝工藝比照Ecoconcept是采用靜態(tài)混合器向水性底色漆中導(dǎo)入穩(wěn)定化的基色漆，即在第一涂層的WB—BC中導(dǎo)入第2個(gè)組分mixingcomponent。在不改變面漆的烘干條件下，與面漆、清漆一起烘干。從而使底色漆具有中涂漆的功能。其化學(xué)機(jī)理是在特殊設(shè)計(jì)的寬施工窗口水性底色漆中，采用UV防護(hù)顏料、高彈性聚氨酯和穩(wěn)定劑改性，從而實(shí)現(xiàn)了中涂的阻擋紫外線穿透、抗石擊和增加涂層附著力的功能。其原理如圖2所示。整理文本整理文本..整理文本.圖2Ecoconcept原理圖由于Ecoconcept取消了中涂，它的膜厚也比傳統(tǒng)的水性漆膜厚小40～50μm。Ecoconcept的優(yōu)點(diǎn)主要有:①新(Ecoconcept)涂裝車間比標(biāo)準(zhǔn)水性漆涂裝車間的投資降低30%，減掉中途機(jī)器人和輸漆系統(tǒng)、中涂噴漆房、閃干區(qū)和烘房、中涂的打磨間和擦凈區(qū)以及中涂的場(chǎng)地和位置;②材料使用比標(biāo)準(zhǔn)水性漆涂裝車間降低20%，減掉了中涂工段噴漆間的全部水、壓縮空氣和能源消耗、中途工段烘房的能源消耗、中途工段的人工費(fèi)用、中途工段消耗的砂紙、粘性擦布、手套、中途工段的清潔維護(hù)費(fèi)用;③能源消耗比標(biāo)準(zhǔn)水性漆涂裝車間降低30%;④VOC排放量比標(biāo)準(zhǔn)水性漆涂裝車間降低10%。目前，全球已有多個(gè)工廠采用DuPontEcoConcept工藝:DaimlerChrysler不來(lái)梅工廠、BMW(MINI車型)工廠、SEAT在Martorell工廠、VW西班牙工廠(POLO車型)及墨西哥工廠(寶來(lái)車型)。在中國(guó)，長(zhǎng)春一汽正在對(duì)DuPontEcoConcept工藝進(jìn)行認(rèn)可。4.2Nippon的3C1B工藝立邦公司的有機(jī)溶劑型3C1B工藝，又稱3WET工藝。即中涂、底色漆及罩光清漆３涂層濕碰濕噴漆涂，在一個(gè)噴室內(nèi)噴完，一起烘干140～150℃。水性3WET產(chǎn)品2007年已完成開發(fā)，2021年已投入使用。工藝變化如圖3所示。整理文本整理文本..整理文本.圖33C1B工藝流程3C1B工藝采用高固體份中涂漆、底色漆和罩光漆，通過(guò)改善中涂漆性能，得以調(diào)整膜厚度和按不同工位有效控制膜厚度(內(nèi)板無(wú)中涂)，使中涂有傳統(tǒng)的30～35μm降到20～25μm，仍能保證對(duì)底材的填充型和平流性;采用高效機(jī)器人噴涂，減少噴杯數(shù)提高涂著效率及涂裝有效率，合理設(shè)計(jì)以減少換色次數(shù)和換色溶劑水崩量，從槍頭回收溶劑。3C1B工藝的優(yōu)點(diǎn):①經(jīng)濟(jì):取消中途烘干、冷卻、打磨等工序;能耗降低20%～30%(通過(guò)二氧化碳排放計(jì)算);減少設(shè)備的使用(中涂噴房、烘爐、打磨工段);涂料使用量降低20%;②環(huán)保:VOC排放量降低30%～40%(VOC排放量約35g/㎡)。3C1B工藝以用于日本馬達(dá)、海南馬自達(dá)、南京福特馬自達(dá)和沈陽(yáng)金杯客車等涂裝線,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益較好(符合我國(guó)環(huán)保和節(jié)能政策要求)。但要求使用3C1B體系涂裝的車體鋼板、磷化膜和電泳漆膜等的缺陷很少或不深，不會(huì)影響到面漆后的光澤、外表狀態(tài)和平滑性。在涂裝前就需要對(duì)涂裝車體、噴漆室、空調(diào)送風(fēng)、涂裝設(shè)備管路、壓縮空氣、噴漆工人及涂裝材料等嚴(yán)格進(jìn)行潔凈處理，保證到達(dá)無(wú)塵涂裝。整理文本整理文本..整理文本.4.