HOWO輕卡駕駛室電泳底漆升級切換的生產(chǎn)準(zhǔn)備

徐洪鵬，郭磊，李維橋，王景帥，崔俊路，張鋒

（1.重汽(濟南)輕卡有限公司制造公司，山東 濟南 250200；2.廊坊立邦涂料有限公司，河北 廊坊 065000；3.山東嘉泰涂料有限公司，山東 濟南 250200）

1971年第一代環(huán)氧胺系陰極電泳漆在美國PPG公司研制成功，1976年美國通用公司率先將電泳涂裝工藝應(yīng)用于汽車部件的生產(chǎn)[1]。經(jīng)過近50年的不斷發(fā)展，目前陰極電泳漆已發(fā)展至第六代，滿足了客戶對汽車涂層高外觀、高防腐性能的要求[2]，也使電泳底漆配套高溫面漆成為汽車本色金屬部件的主要涂裝工藝。

自2011年建廠至今，筆者所在公司即采用電泳底漆配套高溫面漆的工藝生產(chǎn)HOWO(豪沃)輕卡駕駛室，經(jīng)10余年在人、機、料、法、環(huán)等方面的不斷優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高。為進一步提高HOWO輕卡的產(chǎn)品競爭力，計劃對駕駛室電泳底漆產(chǎn)品進行換代升級，以提升漆膜的外觀效果以及防腐等性能。為保證換代升級過程順利實施，預(yù)先進行相應(yīng)的生產(chǎn)準(zhǔn)備驗證。

1 現(xiàn)狀

目前HOWO輕卡涂裝為保證整車顏色協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，要求駕駛室與各外飾件涂裝成相同顏色(本體色)。本體色分為標(biāo)配顏色和非標(biāo)配顏色，涉及的具體顏色分類如圖1所示。

駕駛室的沖壓、焊裝、涂裝等工序均由本單位自主完成，其中涂裝采用電泳?高溫面漆工藝，電泳底漆為立邦POWERNICS EXCEL 3200電泳底漆(以下簡稱PN3200電泳漆)，呈深灰色；高溫面漆為山東嘉泰高固含油漆。各外飾件(包括面罩、保險杠、導(dǎo)風(fēng)罩、導(dǎo)流罩等)均為外購，采用低溫底漆?低溫面漆工藝，當(dāng)前低溫底漆的顏色與PN3200電泳漆保持一致，低溫面漆也由山東嘉泰提供。

根據(jù)供應(yīng)鏈響應(yīng)時間的不同，標(biāo)配顏色訂單提前3 d進行排產(chǎn)，非標(biāo)配顏色訂單提前7 d進行排產(chǎn)。

2 電泳產(chǎn)品的屬性

根據(jù)市場導(dǎo)向，為使車漆顏色更加通透飽滿，同時提高駕駛室內(nèi)外表面的耐腐蝕性能，本次電泳底漆的升級旨在尋求一種泳透力更高以及漆膜顏色更淺、粗糙度更低、耐鹽霧性能更好的替代產(chǎn)品。綜合考慮產(chǎn)品需求、原材料成本及切換風(fēng)險后，選擇與原漆同廠家的淺灰色立邦TOPCRON EXCEL 800電泳底漆(以下簡稱TP800電泳漆)作為替代產(chǎn)品。2種電泳底漆的槽液特性列于表1。

表1 2種電泳底漆工作槽液的特性Table 1 Characteristics of two electrophoretic paints

2種電泳產(chǎn)品的槽液特性、施工參數(shù)幾近相同，表明升級切換過程中生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控指標(biāo)、工藝參數(shù)可基本保持不變，有利于切換的順利執(zhí)行。

3 電泳產(chǎn)品的混溶驗證

從控制生產(chǎn)成本的角度出發(fā)，要求本次換代升級通過混槽的方式進行，但不同電泳產(chǎn)品混槽會導(dǎo)致槽液穩(wěn)定性降低，進而出現(xiàn)各種漆膜缺陷[3]。因此，需預(yù)先在實驗室內(nèi)進行混溶試驗，以確認(rèn)混槽方案的可行性。

選取混溶比例點w(TP800)∶w(TP800 +當(dāng)前槽液PN3200)分別為0%、10%、30%、50%、70%、90%和100%，取當(dāng)前槽液和TP800電泳底漆配制成1 000 g混溶槽液進行驗證，測得的槽液參數(shù)見表2。

表2 混溶槽液的參數(shù)Table 2 Parameters of the mixture of two electrophoretic paints

隨著混溶比例的提高，槽液各項參數(shù)逐步過渡，槽液理化性質(zhì)穩(wěn)定、無激變。槽液固體分、溶劑含量的提高使得電導(dǎo)率升高，電泳過程中電流增大，槽液泳透力提高，有利于形成更平滑、更厚的漆膜[4]。

使用電泳儀在不同混溶比例的槽液中制取電泳樣板(63 mm × 140 mm的08#鋼板)，電泳180 s后取出，用純水沖洗兩遍，最后在170 °C下烘烤20 min使之完全固化。測得的樣板漆膜性能見表3。

表3 混槽樣板的漆膜性能Table 3 Properties of coating samples prepared with the mixtures of two paints

從樣板漆膜的檢測結(jié)果來看，混溶過程的電泳漆膜外觀良好，顏色隨混溶比例的提高而逐漸變淺，各項性能均不低于之前的電泳漆膜?；觳酆笥就噶推崮つ望}霧性提高，表面粗糙度降低，表明隨著混溶比例的提高，駕駛室內(nèi)外表面及內(nèi)腔的膜厚將更加均勻，表面更加平滑(有利于面漆橘皮性能的提升)，駕駛室耐腐蝕性能提高。

4 電泳漆色變對面漆色相的影響

4.1 電泳底漆的色相變化

混溶試驗說明，通過混槽的方式將當(dāng)前槽液(PN3200電泳漆)升級為TP800電泳漆的方案具有可行性，混槽過程風(fēng)險較小。但作為底漆，電泳漆膜顏色由深灰色逐漸過渡到淺灰色，勢必會對面漆的色相產(chǎn)生影響。為確保整車顏色一致，需對電泳底漆切換過程中面漆的色相變化進行分析。

首先探究電泳底漆的色相變化。以當(dāng)前漆膜(PN3200電泳漆)色相為標(biāo)準(zhǔn)檢測不同混溶比例時樣板漆膜的色相變化，按 CIE2000色差公式計算色差?E00，實色漆(包括底漆)默認(rèn)檢測 45°單角度色差?E00(45°)，金屬漆默認(rèn)檢測 25°、45°、75°的色差?E00(25°)、?E00(45°)和?E00(75°)，結(jié)果如圖 2 所示。

圖2 不同混溶比例樣板與PN3200電泳漆樣板的色差數(shù)據(jù)和目視效果Figure 2 Color difference between the samples with different mixing ratios and the PN3200 electrophoretic paint sample and the visual appearance of the samples

隨著混溶比例的提高，電泳底漆的色差逐漸增大。當(dāng)完成升級切換(混溶比例為 100%)時，電泳漆膜的?E00(45°)= 6.09，其中漆膜明度變化(?L)更是達到20.24。

4.2 電泳底漆顏色變化對面漆色相的影響

由于標(biāo)配顏色占訂單總量的96%以上，因此主要分析6種標(biāo)配顏色的色相變化情況。在不同混溶比例下制得的底漆色板(63 mm × 140 mm的08#鋼板，170 °C烘烤20 min，底漆膜厚在20 ~ 25 μm范圍內(nèi)) 上涂裝面漆，濕膜流平約10 min后在140 °C下烘烤20 min使之完全固化，確保實色面漆膜厚在35 ~ 45 μm之間，總膜厚為55 ~ 70 μm，而金屬閃光底色漆膜厚控制在15 ~ 20 μm，罩光清漆膜厚控制在30 ~ 35 μm，總膜厚為65 ~ 80 μm。色差測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 標(biāo)配顏色的色相變化Figure 3 Hue changes of standard colors

隨著混溶比例的提高，電泳底漆顏色的變化導(dǎo)致6種標(biāo)配顏色均出現(xiàn)不同程度的色差增大，尤其是金色金屬漆，25°、45°、75°的色差最大達到了1.67、0.99和0.47。通過目視判定色差情況，其中白色實色漆、銀色金屬漆、灰色金屬漆在所有混溶比例下均無目視色差；金色金屬漆在混溶比例 90%以上時出現(xiàn)輕微色差；紅色金屬漆、藍色金屬漆在混槽比例 70%以上時出現(xiàn)輕微色差。色差數(shù)據(jù)與目視結(jié)果不完全一致，但反映出的色差規(guī)律是一致的。

此外，非標(biāo)配顏色中遮蓋力最差的3種黃色系實色漆受電泳底漆顏色變化的影響如圖4所示。經(jīng)驗證，電泳底漆的顏色變化會使上述顏色的色差變大，但并未出現(xiàn)目視色差。同時，相比于電泳底漆顏色變化的影響，漆膜厚度的差異會在更大程度上影響上述顏色的目視效果，當(dāng)同種顏色的色板膜厚相差10 μm以上時，上述顏色即出現(xiàn)目視可見的輕微色差。

圖4 非標(biāo)配顏色的色相變化Figure 4 Hue changes of nonstandard colors

綜上分析，電泳產(chǎn)品切換會引起底漆顏色變化。為保證整車面漆無目視色差，一方面需要嚴(yán)格控制施工參數(shù)，使涂裝件膜厚保持基本相同；另一方面需要調(diào)整外飾件低溫底漆的顏色，使之與電泳底漆保持一致，以消除底漆色變的影響。

5 色差控制方案及其實施

綜合圖3、圖4的色差數(shù)據(jù)和目視結(jié)果可知，當(dāng)混溶比例達到70%時金色金屬漆率先產(chǎn)生目視色差，由圖2可知此時電泳底漆的?E00(45°)= 3.4。為避免整車出現(xiàn)可視色差，需將駕駛室電泳底漆與外飾件低溫底漆之間的?E00(45°)控制在3.4以內(nèi)。

基于以上分析，首先組織低溫底漆供方依據(jù)不同混溶比例的電泳樣板生產(chǎn)相應(yīng)顏色的低溫底漆，然后以不同混溶比例的電泳樣板色相為標(biāo)準(zhǔn)，檢測相應(yīng)低溫底漆的色差，結(jié)果見圖5。經(jīng)調(diào)色后，低溫底漆與原底漆相比，色差更小。通過這種階段性的顏色調(diào)整，可將兩者之間的色差控制在1.7以內(nèi)，符合預(yù)期目標(biāo)。在調(diào)色低溫底漆樣板上噴涂面漆的驗證結(jié)果表明此方案可保證外飾件與駕駛室顏色變化一致，整車始終無目視色差。

圖5 調(diào)色后外飾件低溫底漆與相應(yīng)電泳底漆的色差數(shù)據(jù)和目視效果對比Figure 5 Color difference of low-temperature primer for exterior trim parts and corresponding electrophoresis primer after toning and the visual appearance of the samples

根據(jù)電泳槽液體量及未來訂單情況，預(yù)計本次電泳產(chǎn)品混槽升級工作將持續(xù)約8個月。為保證色差控制方案的準(zhǔn)確實施，各部門按以下步驟分工協(xié)作生產(chǎn)：

(1) 制造部(負(fù)責(zé)訂單排產(chǎn)的部門)每天發(fā)布未來3天標(biāo)配顏色訂單和7天非標(biāo)配顏色訂單的排產(chǎn)信息，車身部(生產(chǎn)駕駛室本體的部門)根據(jù)排產(chǎn)信息估算未來的混槽比例。

(2) 當(dāng)混槽比例分別達到25%、45%、65%、85%和95%時，采購部(負(fù)責(zé)產(chǎn)品件采購的部門)要求外飾件供方謹(jǐn)慎控制庫存(包括購買的老狀態(tài)低溫底漆和生產(chǎn)的外飾件的庫存)，并盡快購買新狀態(tài)低溫底漆。

(3) 當(dāng)混槽比例分別達到30%、50%、70%、90% 和100%時，工藝工程部(負(fù)責(zé)技術(shù)資料受控的部門)制作標(biāo)準(zhǔn)色板并向相關(guān)供方下發(fā)，供方以標(biāo)準(zhǔn)色板為依據(jù)進行外飾件低溫底漆的切換工作，并做好出廠前的產(chǎn)品檢驗(特別是色差檢驗)。

(4) 質(zhì)量部(負(fù)責(zé)監(jiān)控產(chǎn)品件質(zhì)量的部門)嚴(yán)格執(zhí)行進貨檢驗流程，以標(biāo)準(zhǔn)色板為依據(jù)，以目視為主、數(shù)據(jù)檢測為輔的方式對外飾件進行色差檢驗，進一步確保整車無目視色差。

6 結(jié)語

根據(jù)以上生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的策劃，自2021年7月開始正式啟動混槽切換工作，目前混槽比例已達37.0%。相應(yīng)各方根據(jù)前期策劃方案已完成混槽比例30%時的底漆顏色階段性調(diào)整，至今整車色相穩(wěn)定、無目視色差，漆膜質(zhì)量良好，切換工作正有條不紊地繼續(xù)推進。