汽車涂裝免中涂工藝對鋼板表面質(zhì)量要求的影響

柯 聰 董 蓓

(1.武鋼股份質(zhì)檢中心 湖北 武漢：430081； 2.武鋼研究院 湖北 武漢：430080)

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汽車涂裝免中涂工藝對鋼板表面質(zhì)量要求的影響

柯 聰1董 蓓2

(1.武鋼股份質(zhì)檢中心 湖北 武漢：430081； 2.武鋼研究院 湖北 武漢：430080)

水性免中涂涂裝工藝是汽車制造行業(yè)目前開發(fā)的最新涂裝技術(shù)，不僅優(yōu)化了涂裝過程，還實現(xiàn)了節(jié)能減排并較大降低了汽車廠的生產(chǎn)成本，受到越來越多汽車制造廠商的采納和運用，被認為是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ耐垦b技術(shù)之一。本文主要介紹了免中涂工藝在汽車行業(yè)中的應(yīng)用背景、工藝特點，與傳統(tǒng)的三涂兩烘(3C2B)工藝的對比，以及免中涂工藝的工藝特點導(dǎo)致其對鋼板表面質(zhì)量要求發(fā)生的變化。

汽車外板；水性免中涂涂裝工藝；表面質(zhì)量；汽車涂裝

節(jié)能環(huán)保、降本增效是當(dāng)前各行各業(yè)面臨的重要主題。尤其在汽車行業(yè)發(fā)展到今天，世界各國的汽車企業(yè)在汽車市場漸漸飽和，利潤不斷被壓縮的壓力下，在節(jié)能環(huán)保、降本增效方面都投入大量資金進行研究。涂裝工序是汽車制造過程中的重要環(huán)節(jié)，其能耗約占整個汽車制造過程總能耗的60%。降低涂裝的能源消耗、減少污染對于保護環(huán)境，降低制造成本就成了汽車行業(yè)積極推進和亟待解決的問題。在此背景下，水性免中涂工藝就應(yīng)運而生了。水性免中涂工藝是目前所開發(fā)的最新涂裝技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的三涂兩烘(3C2B)工藝，免中涂工藝優(yōu)化了涂料體系，取消了中涂過程，不僅滿足汽車制造中的各項性能指標，還減少了涂料消耗量，降低了能耗和污染物的排放，有效達到節(jié)能減排和降低成本的目的。與此同時，由于對鋼板表面缺陷有較高遮蓋能力的中涂層的取消，導(dǎo)致鋼板表面缺陷容忍度的降低。隨著免中涂工藝在國內(nèi)外汽車廠地廣泛應(yīng)用，各大汽車廠對汽車板，尤其是汽車面板的表面質(zhì)量要求也在不斷地提高，這對鋼鐵企業(yè)來說無疑是一項巨大的挑戰(zhàn)[1]。

1 免中涂工藝與傳統(tǒng)3C2B工藝對比

免中涂涂裝工藝流程：電泳(烘烤)-色漆1+色漆2-預(yù)烘干-清漆(烘烤)；

傳統(tǒng)3C2B涂裝工藝流程：電泳(烘烤)-中涂(烘烤)-色漆+清漆(烘烤)。

免中涂涂裝工藝取消了中涂層及中涂烘干工序，以噴涂二層漆層達到目標效果。中涂層在傳統(tǒng)三涂工藝體系中是非常重要的，主要有五大功能：(1)遮蔽缺陷功能；(2)填充功能；(3)抗硬物沖擊功能；(4)吸收紫外線功能;(5)散色功能。

取消中涂層，涂層將變得脆弱，抗硬物沖擊功能將會減弱，同時，由于紫外線會透過面漆層直接照射到電泳底漆層，使電泳涂層產(chǎn)生氧化分解和粉化，降低電泳層和面漆層的結(jié)合力，最終導(dǎo)致漆面層龜裂和剝離。取消中涂層會導(dǎo)致遮蔽缺陷功能的降低，對整個涂裝過程帶來風(fēng)險。為了解決這些問題，各大涂料廠商通過不斷調(diào)整電泳漆配方和工藝參數(shù)，使得耐紫外線電泳漆在防腐蝕、抗硬物沖擊、缺陷遮蔽能力以及耐紫外線方面與傳統(tǒng)“電泳+中涂”體系效果相同，采用改良后的電泳漆底漆涂層替代中涂功能[2]。

2 免中涂工藝對白車身質(zhì)量要求的影響

目前，世界各大涂料生產(chǎn)廠家均在開發(fā)和推廣免中涂色漆，并相繼開發(fā)出一系列噴涂工藝。例如龐貝捷的B1B2免中涂工藝已經(jīng)在合資品牌上海大眾、國產(chǎn)自主品牌奇瑞汽車等汽車廠得到應(yīng)用。再如杜邦的Eco-concept工藝，目前已經(jīng)在神龍汽車公司投入使用。免中涂工藝目前已被越來越多的汽車制造商采納，并且已成為許多汽車廠在新工廠建立時首選的涂裝工藝，免中涂工藝將逐步成為主流涂裝工藝方式。

盡管免中涂工藝在汽車行業(yè)越來越得到廣泛地應(yīng)用，但由于其取消了中涂工序，漆面的總膜厚度降低，缺陷遮蓋能力下降，對于涂裝過程帶來一定風(fēng)險。

2.1 對電泳后車身表面的要求

對涂裝環(huán)節(jié)而言，要求電泳后的車身表面盡可能地平滑。由于刮灰的痕跡會直接透過色漆層反映在外觀上，因此在電泳打磨工序中取消了傳統(tǒng)涂裝工藝中的刮灰工序，所以需嚴格控制車身表面質(zhì)量，減少鋼板表面缺陷。取消了中涂打磨對鋼板表面進行修磨，因此對電泳涂層的外觀質(zhì)量要求更加嚴格，對汽車用鋼的的表面質(zhì)量相對要求就更加嚴格，同時，鈑金件在搬運、焊接等操作過程中的細節(jié)需要更加注意，避免在搬運、焊接等過程中由于操作不當(dāng)造成細微缺陷影響涂裝效果。

2.2 鋼板和電泳膜粗糙度控制

鋼板和電泳漆膜表面粗糙度會直接透過色漆層影響車身外觀的光澤度和鮮艷度。由于免中涂工藝降低了膜厚，不能覆蓋高粗糙度的鋼板表面，因此鋼板的表面粗糙度需控制在更加苛刻的范圍內(nèi)，這對汽車板的生產(chǎn)過程提高了難度。電泳膜粗糙度的控制與前處理效果、板面鐵粉含量、鈑金件外觀質(zhì)量、清洗、烘干等工序息息相關(guān)，進一步增加管理成本和難度。

2.3 耐候性

耐候性是汽車涂裝工藝中非常重要的一個技術(shù)指標，取消中涂層，為了保護電泳漆不被破壞，必須在色漆中添加抗紫外線成分、耐老化成分，而色漆中添加過多的成分會造成烘干過程中出現(xiàn)如縮孔、針孔、剝落等嚴重的外觀質(zhì)量問題的風(fēng)險，因此如何既能保證漆面的耐候性、抗紫外線的效果，又不會出現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險，是一項難度很大的技術(shù)問題。

3 某鋼企汽車面板主要質(zhì)量問題

由于免中涂涂裝工藝缺少了中涂層，同時也取消了中涂打磨這一中間環(huán)節(jié)，漆面對鋼板表面缺陷的遮蓋能力大為減弱，也失去了在中涂打磨過程中對部分缺陷修磨的機會，因此對鋼板電泳涂層的外觀質(zhì)量要求，表面缺陷的控制較三涂工藝更加嚴格[3]。以某汽車廠為例，某鋼企汽車板目前存在的的表面質(zhì)量問題主要是鋅渣、鋅灰類缺陷，并且主要是由于非保證面的細小鋅渣類缺陷經(jīng)過沖壓后造成保證面凸起無法滿足免中涂工藝質(zhì)量要求，必須經(jīng)過人工打磨、返修，導(dǎo)致抱怨不斷。以下是某鋼企供某汽車廠汽車板2015年面板返修PPM值(100萬件中返修的件數(shù))，如圖1所示：

圖1 某鋼企供某汽車廠汽車面板返修PPM/OKM

從圖1上可以看出：2015年某鋼企汽車板返修PPM/OKM平均100萬件中667件需要返修，而目標是100萬件中小于500件，因此未達預(yù)定目標。通過對現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)主要原因就是由于該汽車廠采用的是免中涂涂裝工藝而非傳統(tǒng)3C2B涂裝工藝,導(dǎo)致現(xiàn)有涂層對汽車板的表面鋅渣，鋅灰類細小缺陷遮蓋能力減弱。

4 應(yīng)對汽車免中涂工藝的鋼板表面質(zhì)量要求的措施

(1)鋅渣類缺陷主要是溶解在鋅液中的Fe析出后與Zn、Al發(fā)生反應(yīng)形成。因此控制鋅液重點的Fe含量是降低鋅粒鋅渣嚴重程度的關(guān)鍵。鋅液中的Fe主要來自與帶鋼表面的殘鐵以及鍍鋅過程中鋼基中析出到鋅液的Fe?？刂其\渣產(chǎn)生必須在面板生產(chǎn)過程中提高質(zhì)量穩(wěn)定性，減少入鋅鍋帶表面殘鐵；鋅鍋鋅液溫度控制在460-465℃水平；汽車外板生產(chǎn)前通過過渡料的生產(chǎn)保證鋅鍋Fe含量0.01%以下，調(diào)整鋅液中Al含量在0.19%-0.21%水平，避免Fe含量和Al含量波動而產(chǎn)生過多鋅渣，如在外板生產(chǎn)過渡中，鋅液中Fe含量過高，可以根據(jù)情況采用升Al降Fe的工藝措施。

(2)積極與汽車廠開展對標及廣泛地技術(shù)合作，針對免中涂涂裝工藝的特性開展聯(lián)合研究，針對鋅渣、鋅灰等表面缺陷進行缺陷分級，明確不能滿足汽車免中涂工藝的缺陷等級，制定符合免中涂涂裝工藝的質(zhì)量標準。

(3)積極推進鋼板缺陷地圖的建立及完善表面質(zhì)量檢查儀的缺陷圖譜，提高表面檢測系統(tǒng)的檢出率和分類準確率。針對某鋼企熱鍍鋅汽車面板在汽車廠沖壓過程中，由于鋼帶表面鋅粒、鋅灰等缺陷導(dǎo)致返修率較高的情況，需在線對影響涂裝效果的鋅粒、鋅灰類缺陷進行切除，因此需要建立一套更為科學(xué)、有效的判定、處置鋅粒、鋅灰類缺陷的質(zhì)量控制體系。表面檢測系統(tǒng)能夠?qū)λ鶛z測的鋼卷全長進行缺陷檢測與數(shù)量統(tǒng)計，但對于無規(guī)律分布的缺陷，僅用表面檢測系統(tǒng)進行影響區(qū)比例統(tǒng)計計算，已經(jīng)不能夠滿足實際生產(chǎn)與判定的要求，需要對一定區(qū)域內(nèi)關(guān)注缺陷進行數(shù)量統(tǒng)計的要求，因此需要嘗試在表面檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)缺陷分區(qū)域數(shù)量統(tǒng)計并報警提示。

5 小結(jié)

汽車廠廣泛使用免中涂涂裝工藝以取代傳統(tǒng)的三涂工藝,對鋼廠來說是巨大的挑戰(zhàn)。免中涂涂裝工藝對鋼板表面質(zhì)量要求更高，對鋼廠的產(chǎn)品質(zhì)量管控、檢查帶來了新的難題。作為鋼廠來說必須及時適應(yīng)這一新的變化，認真研究，切實掌握免中涂工藝及可能影響涂裝質(zhì)量的缺陷種類、程度，不斷調(diào)整生產(chǎn)、檢查工藝及方法，為客戶提供滿足客戶使用的產(chǎn)品。

[1] 王飛，宋國華，劉雷.免中涂技術(shù)在涂裝工藝中的應(yīng)用[J].上海涂料,2015，53(3)：32-34．

[2] 高偉峰，冉浩，趙旭星，楊叢.汽車免中涂工藝探討[J].涂料工業(yè),2015，45(3)：77-80.

[3] 趙妮.汽車涂裝打磨影響因素分析[J].工業(yè)技術(shù),2014(25)：99.

(責(zé)任編輯：李文英)

Impact of Intercoat-free Coating Process for Automotive on Surface Quality of Steel Plate

Ke Cong Dong Bei

(Quality Inspection Center of WISCO, Wuhan 430080, Hubei)

The intercoat-free coating process is the newest technology of automobile manufacturing industry，which is not only optimizing painting process, but also reducing energy emission and the cost. Right now, more and more automobile manufacturers are adopting this technology as it is considered to be one technology with the greatest potential. With a contrast to the traditional technology of 3C2B, this paper mainly introduces the applications and technical characteristics of the intercoat-free coating process lest it requires better surface quality of steel plate.

automotive panel; intercoat-free coating process; surface quality; automotive coating

2016-09-02

2016-11-10

柯 聰(1985～)，男，碩士，助理工程師.E-mail：121964346@qq.com

U465.1+1

A

1671-3524(2016)04-0027-03