《汽車制造工藝技術》 教案 學習情境四 底漆的涂裝

授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術2單元9授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務一底漆的基礎知識教學目標知識目標：掌握底漆的作用、性能要求；底漆的種類、涂裝方法和底漆涂料配制。能力目標：能正確進行底漆的配制。素質目標：培養(yǎng)善于思考、善于總結、認真嚴謹?shù)膽B(tài)度重點難點重點：底漆的作用、性能要求難點：底漆的種類、涂裝方法和底漆涂料配制教學地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學方法及手段常規(guī)教學□啟發(fā)式教學√現(xiàn)場教學□案例教學□問題教學√項目教學√多媒體教學□演示教學□其他教學過程設計一、復習二、導入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結

教學后記教案用紙No授課內容備注任務一底漆的基礎知識【復習】1.概述噴漆房的結構組成？2.噴漆房供氣系統(tǒng)的三種方式？3.概括烤漆房的類型？4.簡述烘干設備的類型和特點。【導入】汽車涂裝工藝經(jīng)歷了100多年的發(fā)展歷程，其作業(yè)方式由最初作坊式的簡單刷涂到簡單噴涂再到適應于大量流水生產(chǎn)的現(xiàn)代化工業(yè)涂裝；其作業(yè)內容也由最初的僅在需保護的工件表面刷上一層油漆到在工件表面先刷防銹漆再噴面漆，最后發(fā)展到現(xiàn)在的“漆前處理一電泳一中涂一面漆”等十分復雜的作業(yè)內容，其工藝布局與流程如圖3-109所示。車身涂裝涂層至少包括電泳底漆、中涂、色漆和清漆等四層，如圖3-110所示。對于有密封要求的焊縫部位，在電泳底漆與中涂之間還要加涂PVC或SGC密封膠。近20多年來，為了適應用戶對汽車外觀質量越來越高及多樣化的要求，汽車車身涂裝工藝過程中的漆前處理、底漆陰極電泳工藝已實現(xiàn)全自動化，中涂與面涂工藝實現(xiàn)了靜電自動噴涂(機器人噴涂機實現(xiàn)噴涂無人化)、計算機智能化控制。汽車車身涂層質地(外觀裝飾性、耐蝕性、抗擦傷性等)得到了顯著提高，車身保用期達到或超過了汽車的整體使用壽命?！局v授新課】一、底漆的作用

底漆即底涂層用漆，它一般直接涂覆于施工物體表面或涂于原子灰表面，如圖3-111所示。它的作用一是防止金屬表面的氧化腐蝕，二是增強金屬表面與原子灰(或中間涂層、面漆)、原子灰與面漆之間的附著力。合適的底漆是面漆耐久、美觀的前提。如果底漆不好，面漆的外觀就會受影響，甚至出現(xiàn)裂紋或剝落。二、底漆的性能要求（1）底漆對經(jīng)過表面處理的工件表面應有很好的附著力，所形成的底漆漆膜應具有極好的機械強度。（2）底漆本身必須是腐蝕的阻化劑，底漆涂層必須具有極好的耐腐蝕性、耐水性(耐潮濕性)和抗化學試劑性。（3）底漆與中間涂層和面漆涂層的配套性應良好。（4）底漆應能適應汽車涂裝工藝的大量流水生產(chǎn)的特點，應具有良好的施工性能。為達到上述要求，制造汽車底漆用的主要漆基是各種環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和一些優(yōu)質水溶性樹脂。汽車用底漆中都加有優(yōu)質的防銹顏料。底漆涂膜的強度和結合能力的大小取決于涂膜的厚度、均勻度及其是否完全干燥，底漆涂膜一般不宜過厚，以15～25

μm為宜(在汽車表面裝飾性要求不高，底漆上直接噴涂面漆的情況下膜厚可以在30

μm左右)，過厚則涂膜干燥緩慢，還容易造成涂膜強度不夠和附著力不強。三、底漆的種類1.根據(jù)使用目的不同分類底漆根據(jù)其使用目的不同可分為頭道底漆、頭二道合用底漆、二道底漆、表面封閉底漆等。2.按構成的主要樹脂分類用于制造底漆的樹脂種類比較多，現(xiàn)在汽車涂裝中，以環(huán)氧樹脂底漆和侵蝕底漆最為多見。（1）環(huán)氧樹脂底漆環(huán)氧樹脂底漆簡稱環(huán)氧底漆，是物理隔絕防腐底漆的代表。環(huán)氧樹脂是線型的高聚物，以環(huán)氧丙烷和二酚基丙烷縮聚而成。環(huán)氧底漆具有如下優(yōu)點。（2）侵蝕底漆侵蝕底漆是以化學防腐手段來達到其防腐目的的，主要代表為磷化底漆。磷化底漆是以聚乙烯醇縮丁醛樹脂溶于有機溶劑中，并加入防銹顏料四鹽鋅鉻黃等制成，使用時與分開包裝的磷化液按一定調配后噴涂。品牌漆中的磷化底漆一般都已經(jīng)制成成品，按一定的比例加入固化劑使用即可。四、底漆的涂裝方法涂裝效果好與壞是涂裝三要素綜合作用的結果，其中涂裝工藝的正確選用尤為重要。所謂涂裝工藝的選擇在某種意義上說是涂裝方法的選擇，不同的涂裝方法適用于不同條件下的涂裝。因此，選擇正確的涂裝方法是非常重要的。到目前為止，涂裝方法主要有浸涂、噴涂、刷涂、輥涂、電泳、刮涂、靜電噴涂和搓涂8種。其中，電泳、噴涂、靜電噴涂和刮涂在汽車涂裝中應用較多。五、底漆的選配六、底漆噴涂常用工具與設備當被涂表面經(jīng)過清洗、除油、除舊漆膜、除銹等表面處理后，就可以對其進行涂裝施工。空氣噴涂的特點：優(yōu)點主要是：設備簡單，容易操作，能夠獲得厚薄均勻、光滑平整的涂層膜，使有縫隙、小孔的物件，以及傾斜、彎曲的地方均能噴到。

（2）空氣噴涂的基本原理：典型噴槍空氣噴涂的原理，如下圖所示?！咎釂枴?.概述底漆的作用？2.簡述底漆的分類及特點？【布置作業(yè)】

簡述空氣噴涂系統(tǒng)組成？【小結】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術2單元10授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務二底漆前處理教學目標知識目標：底漆前處理內容和流程；底漆前處理主要設備能力目標：能正確進行底漆前處理操作素質目標：培養(yǎng)善于思考、善于總結、認真嚴謹?shù)膽B(tài)度重點難點重點：底漆前處理工藝流程難點：底漆前處理主要設備教學地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學方法及手段常規(guī)教學□啟發(fā)式教學√現(xiàn)場教學□案例教學□問題教學√項目教學√多媒體教學□演示教學□其他教學過程設計一、復習二、導入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結

教學后記教案用紙No授課內容備注任務二底漆前處理【復習】1.概述底漆的作用？2.簡述底漆的分類及特點？3.簡述空氣噴涂系統(tǒng)組成？【導入】早期生產(chǎn)的汽車，盡管新車出廠時外觀非常漂亮，但不久就會出現(xiàn)起泡、油漆表面冒出星羅棋布的銹蝕斑點，通常每隔2至3年需要重新做一次油漆。其原因是漆膜的附著能力不夠、防腐蝕能力差。為有效提高涂層壽命，其有效的方法是磷化。利用磷酸的離解（平衡）反應在潔凈的金屬表面析出不溶性的磷酸金屬鹽膜（簡稱磷化膜）。磷化膜是否能夠有效生成與金屬表面的潔凈程度和表面微觀結構直接相關。車身沖壓與焊裝工藝過程中不可避免會在金屬車身表面留下脂、銹或其他殘留物。為此，在磷化前需徹底除脂、除銹和表調處理；磷化處理后，還需徹底清除殘留在車身表面上的磷化液及磷化膜表面的疏松層，并對磷化膜不完全的部分空穴進行封閉，使磷化膜的結晶細化，提高其致密性（即鈍化）。汽車車身的前處理通常需要經(jīng)歷預清洗、預脫脂、脫脂、水洗、表調、磷化、水洗、純水洗、翻轉瀝水等10多道工序，如下圖。【講授新課】一、底漆前處理工藝流程1.汽車整車涂裝工藝流程按照汽車的種類，包括貨車、乘用車、商用車等，其整車涂裝生產(chǎn)線工藝各有特點。常見的汽車整車涂裝工藝如圖3-112所示。氣動打磨機是利用粘附砂紙對表面進行打磨的設備，根據(jù)砂紙和運動方向有單作用打磨機、雙作用打磨機、軌道式打磨機和往復直線式打磨機，適用于不同的工作需要。2.前處理主要工藝流程為了有效提高涂層使用壽命，經(jīng)過不懈努力，人們找到了一種十分有效的方法，即磷化，利用磷酸的離解(平衡)反應在潔凈的金屬表面析出不溶性的磷酸金屬鹽膜(簡稱磷化膜)。如圖3-113所示，汽車在進行第一遍涂層時需要進行漆前表面處理，主要包含洪流水洗。預脫脂、脫脂、脫脂后噴淋洗及浸洗、表面調整、磷化、磷化后水洗、鈍化以及鈍化后純水洗等工序。實驗表明，磷化膜能顯著提高涂層的附著力和耐蝕性。磷化膜是否能夠有效生成與金屬表面的潔凈程度和表面微觀結構直接相關。然而汽車車身在上游的沖壓與焊裝工藝過程中不可避免會在金屬車身表面留下脂(防銹油、潤滑油等)、銹或其他殘留物。為此，在磷化前需進行十分徹底的除脂、除銹和表調處理(在金屬車身表面形成一層有利于生成磷化膜的均勻結晶核)；磷化處理后，還需徹底清除殘留在車身表面上的磷化液及磷化膜表面的疏松層，并對磷化膜不完全的部分空穴進行封閉，使磷化膜的結晶細化，提高其致密性(即鈍化)。汽車車身的前處理通常需要經(jīng)歷預清洗、預脫脂、脫脂、水洗、表調、磷化、水洗、純水洗、翻轉瀝水等十多道工序。3.前處理的目的前處理是對適于涂裝的板材進行處理的第一道工序，其把附著在鋼板表面上的油、雜質、異物等去除，并在鋼板上形成多孔的磷酸鹽膜，為電泳涂裝提供良好條件，以提高與電泳涂料結合的密合性，提高防銹能力。4.夾具安裝為保證車身在生產(chǎn)時能夠得到有效的工藝處理，不出現(xiàn)碰撞、積液及由于夾具固定問題而導致的品質不良，在進入前處理之前需在四門及前、后蓋位置安裝支撐固定及相關輔助功能的工裝夾具，如圖3-113所示。5.脫脂前五道工序是除油清洗(脫脂)工序。用熱水和熱堿液噴、浸結合的方法清洗車身，通過脫脂劑中的堿性物質對油污皂化及表面活性劑的浸潤、分散、乳化及增溶作用達到脫脂的目的。脫脂質量的好壞主要取決于脫脂溫度、脫脂時間、機械作用和脫脂劑四個因素。6.除銹除銹較為有效的方法是酸洗。對于現(xiàn)代汽車制造業(yè)而言，由于普遍采用了拉動式生產(chǎn)方式，焊裝好的白車身無需中間停留便進入到涂裝工藝，銹蝕通常來不及產(chǎn)生，因此在現(xiàn)代化的汽車制造公司，車身涂裝工藝中已很少見到除銹工序。當然，若車身沖壓件及換裝好的車身有較長時間的儲存、中轉，車身表面銹蝕可能在所難免，在這種情況下，則應增設除銹工序。7.表調表調是磷化前必須進行的一道重要工序，其作用是改變金屬表面的微觀狀態(tài)，促使磷化過程中形成結晶細小、均勻、致密的磷化膜。尤其是經(jīng)酸洗或高溫強堿清洗過的金屬表面。8.磷化磷化處理的主要物質是磷酸(H3PO4)，磷酸在水溶液中三次離解所對應的是三種不同離解狀態(tài)的鹽。當金屬是Zn、Fe等二價金屬時，生成的三種鹽分別是：磷酸二氫鹽Me(H2PO4)2、磷酸一氫鹽MeHPO4、磷酸鹽Me3(PO4)2。Me(H2PO4)2是可溶性的，Me3(PO4)2是難溶性的，MeHPO4介于二者之問。磷化處理技術是可溶性磷酸二氫鹽Me(H2PO4)2形態(tài)的水溶液通過化學反應析出難溶磷酸鹽Me3(PO4)2膜。9.水洗磷化后的水洗，其目的是清除殘留在車身表面上的磷化液。水洗效果與水洗次數(shù)、水洗方式、水的潔凈度、水質（自來水、純水、去離子水）和瀝水時間等工藝參數(shù)有關。多次水清洗是提高清洗效果的關鍵因素，欲達到工藝要求的洗凈度，需水洗2~4次。在大量生產(chǎn)的流水生產(chǎn)線上噴射水洗一般為20~30s，浸漬水洗為浸入即出。瀝水時間以達到?jīng)]有水流及近乎無滴水為標準，一般約需30s左右，最長不超過l

min。如果超過l

min還瀝不干凈，則應在產(chǎn)品上增設排水孔。應充分注意清洗用水的水質，所用自來水的電導率應<200us/cm；新鮮純水的電導率應<1uscm。前處理的最終一道水洗必須用純水來置換自來水，使得從車身上滴落下來的水的電導率<30us/cm。10.鈍化利用化學或電化學的方法，在金屬表面形成一層化學轉換膜使活性金屬表面處于鈍化狀態(tài)，稱為鈍化。汽車車身磷化后的鈍化處理常采用化學鈍化方法，即利用鈍化劑實現(xiàn)鈍化。常用的鈍化劑有稀鉻酸(0.1~2g/L)和鉻酸鹽溶液(0.01%)。磷化后進行鈍化處理能進一步改善電泳涂層與磷化膜黏附能力和提高磷化膜的耐蝕性。鈍化處理可在常溫下進行，鈍化時間約為0.5～1min。磷化膜的鈍化技術，在北美和歐洲國家被廣泛應用，采用鈍化技術是基于磷化膜自身特點決定的。磷化膜較薄，一般在1~4g/m2，最大不超過10g/m2，在顯微鏡下可以看到磷化膜有針狀、片狀、棒狀等，磷化膜含有約１%的孔隙，孔隙深處“裸露”的金屬表面容易因腐蝕介質滲入而腐蝕，導致膜本身的耐蝕力有限，有的甚至在干燥過程中就迅速生黃銹。磷化后進行一次鈍化封閉，可以使磷化膜孔隙中暴露的金屬進一步氧化，或生成鈍化層，對磷化膜可以起到填充、氧化作用，使磷化膜穩(wěn)定于大氣之中。二、前處理主要設備1.前處理方式前處理方式大致分為噴淋方式、大洪流噴淋方式、半噴半浸漬方式和浸漬方式，如圖3-118所示。目前整車涂裝常用到的處理方式為大洪流噴淋方式/半噴半浸漬方式、噴淋方式、浸漬方式相結合，磷化一般采用浸漬方式。前處理各種方式的特點見表3-1。圖3-118

前處理噴淋方式圖解圖3-1

前處理各處理方式特點2.前處理輸送方式在整車生產(chǎn)過程中，全浸的連續(xù)式生產(chǎn)輸送模式是車身借助懸掛式輸送鏈貫穿通過各處理槽體進行處理。在規(guī)劃中對輸送形式進行選擇時，要充分考慮不同的輸送形式對車身涂層質量的影響，以及所需投資(包括工藝設備和土建公用)的高低，所能達到的凈產(chǎn)能的大小。設備運行、維修、維護成本等因素。目前生產(chǎn)常用的輸送方式有推桿式懸鏈輸送機(OHC)、雙擺桿輸送鏈及旋轉全浸式輸送機?！咎釂枴?.概述汽車整車涂裝工藝流程？2.概述前處理主要工藝流程？【布置作業(yè)】

簡述前處理輸送方式？【小結】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術2單元11授課時間2022年3月9日年月日年月日第2周第周第周星期三星期星期第9-12節(jié)第節(jié)第節(jié)20772/23/21761班班班授課章節(jié)任務三電泳底漆涂裝教學目標知識目標：掌握電泳底漆概念、發(fā)展歷程；了解電泳涂裝膜的形成原理和電泳涂裝工藝流程；了解電泳涂裝工藝參數(shù)能力目標：會進行電泳涂裝操作素質目標：培養(yǎng)善于思考、善于總結、認真嚴謹?shù)膽B(tài)度重點難點重點：電泳涂裝膜形成過程難點：電泳涂裝工藝流程教學地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學方法及手段常規(guī)教學□啟發(fā)式教學√現(xiàn)場教學□案例教學□問題教學√項目教學√多媒體教學□演示教學□其他教學過程設計一、復習二、導入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結

教學后記線上網(wǎng)絡授課，無法及時掌控學生動態(tài)，教學效果一般教案用紙No授課內容備注任務三電泳底漆涂裝【復習】1.概述汽車整車涂裝工藝流程？2.概述前處理主要工藝流程？【導入】

當前汽車涂裝工藝技術采用多是陰極電泳涂裝工藝。什么陰極電泳涂裝工藝？【講授新課】一、電泳底漆概念電泳涂裝是一種特殊的涂膜形成方法，僅適用于電泳涂裝專用水溶性或水乳液涂料(或稱電泳涂料)。將具有導電性的被涂工件浸漬在裝滿用水稀釋過的低濃度電泳涂料槽中，被涂工件作為一個電極(陽極或陰極)，在槽中另設置一個與之相對應的電極(陰極或陽極)，兩極間通上一定時間的直流電后，在工件表面析出一層均勻的水不溶性涂膜，這種涂裝方法稱為電泳涂裝法。根據(jù)被涂工件極性與電泳涂料種類的不同，電泳涂裝法分為陽極電泳涂裝法和陰極電泳涂裝法。若被涂工件為陽極，電泳涂料是帶負電荷的陰離子型涂料，則稱為陽極電泳涂裝；若被涂工件為陰極，電泳涂料是帶正電荷的陽離子型涂料，則稱為陰極電泳涂裝。

二、電泳涂裝膜的形成原理電泳涂裝膜的形成需要經(jīng)歷電泳、電沉積、電解和電滲四個化學物理過程。（一）電泳涂裝膜形成過程1.電泳

(ElectroPhoresis)膠體溶液中的陽極和陰極接電后，在電場的作用下帶正(或負)電荷的膠體粒子向陰極(或陽極)一方泳動的現(xiàn)象稱為電泳。膠體溶液中的物質不是分子和離子形態(tài)，而是分散在液體中的溶質，該物質體積較大(粒度約為10-7~10-9m)，不會沉淀，如圖3-128所示。2.電沉積

(ElectroDeposition)固體從液體中析出的現(xiàn)象稱為沉積，一般是由于冷卻或溶液濃縮時才會產(chǎn)生，而電泳涂裝中是借助于電的作用，使得帶正電荷的粒子在陰極上凝聚，帶負電荷的粒子(離子)在陽極上聚集。當帶正電荷的膠體粒子(樹脂和顏料)到達陰極表面時得到電子，并與氫氧離子反應生成水不溶性膜，沉積在陰極(工件)上，如圖3-129所示。

3.電解

(Electrolysis)具有離子導電性的溶液中的陽極和陰極接通直流電后，產(chǎn)生電化學反應，在陽極端產(chǎn)生金屬溶解，放出氧氣、氯氣；陰極端金屬析出，并將H+電解還原為氫氣，如圖3-130所示。4.電滲

(Electroosmosis)陰極和陽極通電后，低濃度的溶媒向高濃度側移動的現(xiàn)象稱為電滲。剛沉積到工件表面上的涂膜是半滲透膜，在電場的持續(xù)作用下，涂膜內部所含的水分從涂膜中析出，涂膜脫水，這就是電泳涂裝過程中的電滲。電滲使親水的涂膜變成憎水涂膜，脫水使涂膜致密。電滲性好的電泳涂料泳涂后的濕漆可用手摸也不粘手，且可用水沖洗附著在濕漆膜上的電泳液。

（二）電泳涂裝膜的增厚

電泳涂料是靠添加中和劑使水不溶性的涂料樹脂變成水溶化和水分散化的液態(tài)涂料。陰極電泳涂料呈酸性。陰極電泳涂料是用有機酸中和堿性樹脂(氨)基改性的環(huán)氧樹脂制成水溶化(水乳化)帶陽離子的涂料粒子，使之涂著到陰極的工件上，工件表面上得到負電荷析出水不溶性涂膜。隨著這一過程不斷進行，涂膜不斷增厚而形成濕涂膜。圖3-132所示是電泳涂裝過程電流值、涂膜厚度和涂膜電阻的變化曲線。濕電泳涂膜的特點是涂膜有一定的電阻值，因而使其有較好的泳透力。圖3-132

電泳涂裝過程電流值、涂膜厚度和涂膜電阻變化曲線（三）電泳涂裝工藝流程

電泳涂裝工藝包括電泳涂裝工序、電泳后清洗工序及電泳涂膜的烘干。（1）電泳涂裝工序。將被涂物浸入電泳槽中按規(guī)定的泳涂條件通電一定時間，使槽液中的成膜物質泳涂至被涂物表面上。（2）電泳后清洗工序。為防止涂膜表面的再溶解、二次流痕等缺陷，電泳后的被涂物需要用超濾水清洗，最后使用去離子水清洗。（3）電泳涂膜的烘干。在規(guī)定的溫度下保持一定時間，直到涂膜完全固化。電泳涂裝工藝主要流程如圖3-133所示。電泳過程由擺桿鏈式輸送系統(tǒng)在輸送過程中自動完成，各工序的功能、工藝參數(shù)管理要點等見表3-4。圖3-133

電泳涂裝工藝主要流程表3-4

陰極電泳底漆涂裝工藝內容與參數(shù)控制表（四）電泳涂裝的特點（1）良好的浸透性（2）泳透性好、涂膜均勻（3）電泳液的利用率高（4）電泳涂膜的附著能力、防銹能力均強（5）安全性好（6）電泳涂裝工藝的應用范圍受限（六）電泳涂裝工藝參數(shù)陰極電泳涂裝的工藝參數(shù)包括四類12個參數(shù)，分別是：1.電泳液成分參數(shù)電泳液成分參數(shù)包括固體分(NV)、灰分與顏基比、中和物質當量(MEQ)和有機溶劑含量。固體分（NV）?；曳峙c顏基比。（3）中和物質當量（MEQ）。（4）有機溶劑含量。2.電泳條件參數(shù)電泳條件參數(shù)包括電泳液溫度、泳涂時間和泳涂電壓。電泳液溫。

（2）泳涂時間。（3）泳涂電壓。3.槽液特性參數(shù)

槽液特性參數(shù)包括pH值、電導。pH值。（2）電導