汽車空腔防銹蠟噴涂工藝

周磊，王云飛，華云*

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

汽車車身骨架要達(dá)到與汽車發(fā)動機(jī)和其他系統(tǒng)相同的壽命，必須進(jìn)行防腐工藝處理。在汽車制造工藝中，涂裝工藝主要致力于提升汽車車身的防腐性能。一般說來，要求車身達(dá)到使用3 a不生銹、在惡劣的環(huán)境下車身10 a不穿孔腐蝕(耐鹽霧1 000 h以上以及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)60個(gè)循環(huán))的目標(biāo)。隨著環(huán)保要求的提高，汽車公司以及原材料供應(yīng)商正致力于使車身達(dá)到10 ～15 a不穿孔的目標(biāo)。

電泳漆是汽車車身防腐的最好保證，陰極電泳工藝經(jīng)過30多年的不斷完善，至今尚無更先進(jìn)的涂底漆的替代方法。然而，電泳漆沉積是在電場可達(dá)的區(qū)域內(nèi)成膜，對于電場屏蔽以及縫隙小的地方，電泳漆膜不能形成或者膜厚不足，達(dá)不到防腐要求。因此，需要采取后期局部彌補(bǔ)的措施，如使用聚氯乙烯(PVC)密封膠涂覆在焊縫、包邊和鈑金搭接處；在車底部涂聚氯乙烯(PVC)，以防止碎石打擊造成損壞；對于空腔的防腐，則使用滲透性好的防銹蠟，即空腔噴蠟工藝。密封膠和PVC噴涂工藝已經(jīng)成為汽車涂裝的固有工藝，該技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)很成熟。但是空腔噴蠟工藝無論在材料、工藝方法等方面，還是在設(shè)備上，都呈現(xiàn)出參差不齊的局面。因此，本文主要論述空腔噴蠟工藝，供同行參考。

1 空腔防銹蠟的組成和防銹機(jī)理

目前，汽車空腔防腐蠟主要有兩種類型：一種是溶劑型防銹蠟，另一種是水基防銹蠟[1]。其中，溶劑型蠟依據(jù)固體分不同分為兩種：固體分在40% ～ 85%的稱為溶劑型蠟，固體分接近100%的則稱為純蠟。汽車行業(yè)中最早普遍使用的是溶劑型蠟，它由石蠟、石油磺酸鹽(防銹劑)、潤滑脂(如凡士林)、高黏度潤滑油和溶劑組成[2]，其VOC約為13%，與罩光清漆相當(dāng)。到了20世紀(jì)90年代，隨著歐洲環(huán)保要求的加嚴(yán)，不允許用溶劑型蠟，水性蠟以及純蠟得以研究和使用。水基型防銹蠟一般由石蠟、防銹劑、添加劑、乳化劑及水組成[1]，固體分為60%左右。

無論是溶劑型防腐蠟還是水基防腐蠟，其組成中石蠟的含量最高，主要起防銹作用，同時(shí)提高固化性能，干燥后能生成固態(tài)彈性薄膜；凡士林主要是增加附著力；石油磺酸鹽(常用鋇基脂、鈣基脂)主要起防銹作用，溶劑主要起稀釋作用。

石蠟的主要成分是由C、H、O三種元素組成的直鏈烷烴，能溶于汽油、四氯化碳等非極性溶劑，不溶于水、甲醇等極性溶劑，因此具有極好的抗?jié)駳饧芭潘裕芨艚^濕氣與基材的接觸，起到隔離防銹作用。石蠟滲透性、浸潤性好，很容易滲入所有的角落和連接處，因此容易噴涂到無電泳漆的空腔以及縫隙中。由于蠟是不良導(dǎo)體，抗氧化能力好，能隔絕空氣，因此，蠟?zāi)芊乐管嚿硪驀姴坏狡岫l(fā)生空腔腐蝕，防止車身板材焊接處內(nèi)部生銹。蠟是防止穿孔腐蝕的最佳防銹材料。更重要的是，石蠟的自我修復(fù)能力強(qiáng)，在58 ～ 85 °C時(shí)熔化流淌，但是在溫度降低時(shí)又凝固成固體狀。例如，車門被碰之后，鈑金和漆膜以及蠟?zāi)るS即也被破壞，但是等溫度達(dá)到58 °C以上，蠟就會融化流淌，將裂縫修復(fù)。但是漆膜等則永久失效，不能繼續(xù)履行防腐職責(zé)。所以，空腔防腐蠟在汽車涂裝工藝中使用越來越廣，尤其是在高檔車方面。

2 空腔防銹蠟噴涂工藝

空腔防腐蠟噴涂工藝在涂裝操作完全完成后轉(zhuǎn)總裝裝配之前進(jìn)行，對預(yù)先設(shè)計(jì)的內(nèi)腔進(jìn)行噴涂，形成約幾百微米的蠟?zāi)?。噴涂完畢即直接進(jìn)入總裝裝配。噴涂工藝分為兩大類──注蠟和噴蠟。這 2種工藝不僅所選擇的蠟材料不同，而且使用的設(shè)備也不相同。下面對這兩種工藝和適用的蠟型進(jìn)行說明。

2. 1 注蠟工藝

注蠟工藝只能采用純蠟材料。在注蠟前，使用熱風(fēng)將車體加熱到85 °C左右，同時(shí)將專用的內(nèi)腔防銹蠟加熱到115 °C。用專用的泵向預(yù)先留好的注蠟孔中注入已經(jīng)溶化的蠟，并保持一定的時(shí)間讓多余的蠟液自動流出。最終蠟?zāi)さ暮穸仍趲装傥⒚鬃笥摇Ｈ缓筮M(jìn)入冷卻區(qū)用冷風(fēng)吹至常溫。最后用膠堵封閉所有的注蠟孔。注蠟工藝流程如下：

在注蠟過程中，蠟池上面有一個(gè)很大的定位柱，車體到達(dá)后，放在柱子上定位好，噴頭上帶有橡皮頭，橡皮頭套到孔上，將工作罐中的蠟通過管子泵入，時(shí)間 5 ～ 10 s，然后滴落，此時(shí)車身接近 90 ～ 100 °C，蠟為液態(tài)。經(jīng)過冷卻后，蠟?zāi)坛晒虘B(tài)。轉(zhuǎn)總裝前，人工用小鏟刀將滴落在外面的蠟鏟掉。

注蠟的流程很簡單，但設(shè)備投資大，對溫度的控制要求嚴(yán)格。需要將蠟在供應(yīng)商處加熱到120 °C，存儲罐需要有保溫措施，送到工廠后蠟溫保持在110 °C左右。因此，通常需要兩個(gè)存儲罐，每個(gè)罐30 ～ 40 t，帶加熱控制。但是蠟溫不能超過125 °C，如果超過此溫度，純蠟里面添加的抗氧化劑就會分解，而車身也最好控制在80 °C左右。因?yàn)檐嚿頊囟冗^低，蠟流到車身就會馬上凝固，無法滲透，使得蠟?zāi)ず穸仍黾?，既增加了車重，還浪費(fèi)了材料。而120 °C的蠟流到80 °C的車上，蠟會有一個(gè)慢慢浸透的過程，效果好。目前，中國大眾汽車使用空腔注蠟技術(shù)，基本上用120 kg蠟注入到車身空腔，經(jīng)過滴落一定時(shí)間，最后殘留在車內(nèi)約1 kg蠟，該蠟在空腔表面形成均勻的保護(hù)膜。

注蠟的缺點(diǎn)是同一個(gè)線體必須是同一車型，或者是噴蠟孔位一致的不同車型；另外，它不能噴涂 5門和機(jī)蓋，這些部位需要采用噴涂的方式進(jìn)行；而且注蠟室溫度高，槍嘴易高溫?fù)p壞，更換困難。

雖然如此，注蠟工藝能得到厚度均勻的蠟?zāi)ぃ冷P蠟?zāi)芰魈实娇p隙邊角部位，因此，它仍然是防腐效果最好的噴涂方式。

2. 2 噴蠟工藝

噴蠟技術(shù)是采用人工或機(jī)械自動式將噴槍槍嘴伸到噴蠟孔中，采用高壓無氣噴涂方式進(jìn)行霧化噴涂。溶劑型蠟、水性蠟和純蠟采用的噴涂方式稍有不同。

2. 2. 1 水基蠟噴涂工藝

水基蠟中的稀釋劑為水，因此在噴涂后需要把蠟里的水蒸發(fā)掉，所以噴涂后需要用紅外線加熱車身至60 °C。由于水性蠟黏度低，車身需要晃動才能流平，因此，需要將沒有噴涂上的部位覆蓋上蠟，并將多余的蠟晃出來。具體工藝流程如下：輸送蠟液─噴蠟(將蠟槍放入蠟孔中噴涂)─加熱車體(60 °C)─車體傾斜使蠟流淌均勻─冷卻。

由于需要使用紅外線加熱車身，而白色和黑色的車吸熱不一樣，工藝上溫度控制困難。因此，目前國內(nèi)汽車用水基防腐蠟的使用不多。但是就環(huán)保而言，水基防腐蠟發(fā)展前景較好。

2. 2. 2 溶劑型蠟噴涂工藝

溶劑型蠟噴涂工藝和設(shè)備最簡單，只需要在預(yù)定的孔中進(jìn)行噴涂即可。與水基蠟噴涂工藝相比，它無需冷卻即可進(jìn)入下一個(gè)工序。而且，如果噴涂效果好，還可以不設(shè)計(jì)車體傾斜工位。

盡管溶劑型蠟噴涂工藝、設(shè)備均很簡單，但是由于存在流蠟的風(fēng)險(xiǎn)，因此，從噴蠟到總裝的時(shí)間最好超過24 h，目的是防止蠟滴落在總裝的地面上而污染總裝車間。

2. 2. 3 純蠟噴涂工藝

純蠟噴涂工藝與水基蠟噴涂工藝類似。純蠟噴涂要求專用的噴涂工具，噴涂完畢后，蠟慢慢流淌，噴蠟效果以蠟流到最下邊時(shí)正好不流淌為好。如果設(shè)備所限，不加熱也可以。純蠟成本高，采用噴涂工藝對材料的損耗大，故推薦采用注蠟工藝，便于回收材料。

以上噴涂工藝中，注蠟工藝設(shè)備投資大、能耗高，但是效果最好，推薦在高檔車上使用。而噴蠟工藝中，人工噴蠟成本較低，可以在已有生產(chǎn)線上使用。對于新設(shè)計(jì)的線體，考慮環(huán)保要求以及省人工，推薦使用水基蠟噴涂工藝。

3 結(jié)語

汽車防銹蠟用量不大，它只是在汽車的某些部位使用，但它仍然是空腔防護(hù)的好助手。由于防銹蠟?zāi)芡扛灿谄渌冷P工藝鞭長莫及和難以發(fā)揮作用的部位，因此在延長汽車壽命方面起著重要的作用。在目前國內(nèi)汽車出口量增長的情況下，制定適合的噴蠟工藝，選擇合適的設(shè)備，使車身空腔防腐達(dá)到合適的質(zhì)量水平，以滿足國際法律法規(guī)以及顧客的要求，尤其重要。同時(shí)，防腐蠟噴涂對汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，它要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)噴蠟或注蠟工藝孔，而對于自動化程度高的生產(chǎn)線體，還需要考慮共線生產(chǎn)的不同車型的噴蠟孔共用平臺。

[1] 王景蕓, 于萬喜. 新型汽車防銹蠟的研制及性能研究[J]. 化學(xué)與黏合,2009, 31 (6)： 30-33.

[2] 張廣林. 汽車防銹蠟的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 石油商技, 1996 (6)： 55-59.