圓管表面噴涂金屬漆的色差分析及控制

劉高翔，郭家玲，袁 ?。ń鹘弻Ｓ密囕v廠有限公司，江西南昌 330208）

0 引言

色差簡單來說，就是顏色的差別。它是指噴涂后的涂層與標(biāo)準(zhǔn)色板存在色相、光澤差別的現(xiàn)象。色差值常用ΔE表示這是一種在特定光照下對于顏色色相、飽和度、明度與標(biāo)準(zhǔn)色板差別的評價方式。一旦產(chǎn)品存在色差，必須要通過將產(chǎn)品徹底打磨才能消除缺陷，不僅影響面漆外觀，還對涂層的防腐性能造成較大影響，對于產(chǎn)線造成的綜合損失是巨大的。

江西江鈴專用車輛廠有限公司小藍(lán)工業(yè)園區(qū)新涂裝線建于 2015 年上半年，主要產(chǎn)品為各種江鈴輕卡配套的貨柜和貨廂，以及域虎PK 車廂兩側(cè)的綁繩鉤。綁繩鉤年產(chǎn)加上損耗在12 萬根左右。因金屬漆顏色色差問題經(jīng)常引起客戶抱怨導(dǎo)致索賠。

圖1 綁繩鉤樣式Figure 1 The pattern of the rope hook

1 現(xiàn)場工藝和事件背景

綁繩鉤生產(chǎn)工藝為陰極電泳+3C1B 的面漆噴涂工藝，主要流程：電泳下線→打磨→擦凈→噴中涂→噴面漆→噴面漆→流平→烘烤（熱風(fēng)對流）→自然冷卻→檢驗。檢驗員對產(chǎn)品顏色進行目測比對時，發(fā)現(xiàn)深色綁繩鉤經(jīng)常性出現(xiàn)顏色與色板存在偏差，生產(chǎn)桿件顏色偏深、偏暗，嚴(yán)重影響產(chǎn)品交付，增加生產(chǎn)、返工壓力。

2 原因分析

首先確認(rèn)定實色漆及金屬漆顏色的差異。

（1）差異點：實色漆的透明性低，顏色取決于表面反射光。金屬漆含金屬，高灰感好；深度感好（從涂膜深處發(fā)出的光澤感）；陰影感（色相取決于觀察的方向、角度而變化）；按著濕潤，涂裝粒子排列不一樣，通過清漆層從顆粒的反色光，著色顏料的反射光等涂膜內(nèi)部的反射折射而合成的顏色。

（2）涂膜構(gòu)造和光的流動：通過對金屬漆顏色差異的了解，初步確認(rèn)金屬漆色差原因為涂層中金屬顆粒（鋁粉、珠光粉等）、著色顏料的排列不同，受到光線照射后形成的反射不同，從而導(dǎo)致顏色色差。所以研究色差問題就是研究噴涂過程中各關(guān)鍵工藝參數(shù)、噴涂方式等對金屬漆內(nèi)反光物質(zhì)排列的影響。通過5M1E 的方法確定可能造成顏色色差的因素：①機：噴涂設(shè)備的選擇（靜電噴槍、手工噴槍）；②料：油漆種類，配方可能存在差異；③法；油漆攪拌時長，噴漆工操作走槍方式，每遍走槍時長，間隔時間等差異；④環(huán)：觀察角度、天氣、光照強度等差異。以上因素均可能對顏色產(chǎn)生影響，故決定對所有因素逐一確認(rèn)，明確其與顏色表現(xiàn)之間的關(guān)系。

3 原因排查

3.1 機：噴涂設(shè)備的選擇（靜電噴槍、手工噴槍）

（1）分別開啟和關(guān)閉靜電噴涂，按工藝要求對綁繩鉤噴涂1 道、2 道、3 道后，比對顏色差異及變化；開啟靜電噴涂后，油漆上漆率高，涂層偏厚，顏色偏深；隨著噴涂道數(shù)增加，膜厚增加，顏色加深。

（2）依照噴涂道數(shù)、黏度、膜厚等制作梯度油漆試板，比對各參數(shù)對顏色差異的影響，見表1。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于逆變器在不同光照條件下正常工作時需要實時控制直流母線電壓，因此，要求逆變器具有更寬的直流輸入電壓范圍并保證穩(wěn)定的電壓輸出，所以本設(shè)計采用具有寬輸入電壓范圍、低載時有很高轉(zhuǎn)換效率的IGBT開關(guān)管，在相應(yīng)的脈沖控制下產(chǎn)生通斷，從而在負(fù)載端得到所需要的工頻交流電，采用IGBT作為開關(guān)器件的單相橋式電壓型逆變主電路如圖2所示.為了平衡輸入輸出瞬時功率差異等問題，系統(tǒng)中通常需要并聯(lián)電解電容來解決，由于電解電容壽命短，嚴(yán)重限制了逆變器的使用壽命，因此，在整個電路設(shè)計中使用長壽命的薄膜電容代替電解電容[4]47-49.

表1 試板梯度實驗數(shù)據(jù)Table 1 Test plate gradient test data

由表1 可見，噴涂膜厚增加，漆膜顏色越深；顏色將從淺棕→深棕→黑色變化；噴涂黏度越高，涂層膜厚增加越快；面漆單涂層厚度控制在15～25 μm，顏色較為正常。

結(jié)論：噴涂膜厚增加，顏色偏深偏暗。

3.2 料：油漆種類，配方差異

通過對主機廠車廂施工工藝進行調(diào)查，所使用的油漆于2021 年12 月改為水性漆，而綁繩鉤噴涂依舊使用溶劑型油漆。

小批量利用現(xiàn)有輸漆系統(tǒng)（小泵噴涂）使用水性漆噴涂綁繩鉤，分析比較過程及噴涂后桿件、溶劑型桿件及標(biāo)準(zhǔn)色板的差別。

結(jié)果：（1）水性漆固含量往往只有溶劑型油漆的1/3～1/2；

（2）噴涂過程中水性面漆顏色較溶劑型面漆顏色更淺更紅；

（3）噴涂后與色板比：水性漆噴涂后顏色與車身色板一致，比溶劑型漆更紅更亮一些（即溶劑型漆和水性漆噴涂后顏色存在差異）；

（4）溶劑型漆與水性漆色板相比：前者顏色偏深，偏暗。

結(jié)論：油漆配方差異會影響施工難度及可操作性。施工盡量統(tǒng)一一種油漆配方。

3.3 法：施工方式差異

油漆攪拌時長：金屬漆因含有金屬顆粒及著色顏料，油漆長時間放置后易沉淀，若再次施工會使漆膜產(chǎn)生顏色差異，故使用小系統(tǒng)噴涂時需充分?jǐn)嚢瑁凑?8.93 L 油漆計算，宜攪拌10～15 min，在試噴確認(rèn)無誤后，再進行施工。

不同油漆工操作走槍方式，每遍走槍時長、間隔時間存在差異。對不同油漆工操作方式進行跟蹤并拍攝視頻進行比對（圖2），確認(rèn)其噴涂綁繩鉤的顏色差異。

結(jié)果：（1）每一道噴涂的操作順序一致（保持每側(cè)每道相同間歇時間）；（2）噴面漆每道運槍方式（橫縱交叉法），噴涂時間也一致；（3）面漆第一道和第二道、面漆和清漆之間的噴涂間隔時間會對顏色造成影響。建議面漆之間保證3 min 以上的流平時間。面漆和清漆之間保證10 min 以上的流平時間，以防面漆向清漆涂層滲透導(dǎo)致涂層不均勻，發(fā)黑等）；（4）面漆涂層膜厚一般在15～25 μm，分兩次噴涂。第一道噴涂濕噴；第二道干噴，能有效提高涂層明度。

結(jié)論：手工噴涂金屬漆時，為減少顏色差異，應(yīng)明確油漆攪拌、噴涂施工方式、間隔時間，并納入工藝文件進行管控。

3.4 環(huán)：環(huán)境差異

針對同一批綁繩鉤安排檢驗員在上午和下午做再現(xiàn)性實驗。

結(jié)果：6 月5 日下午共排查256 根，疑似色差件158 根；6 月6 日上午二次排查，疑似色差件140 根；目測對色差判斷誤差：11.4 %。

結(jié)論：對圓管件顏色進行目測識別的判斷受人員、天氣、時間、光照等多方面影響，在無法使用色差儀測量的情況下，最好的處理方式是與其他部件放在同一光照強度下，在規(guī)定距離處（一般1 m 左右）由色差小組評審判斷色差情況。

4 事故結(jié)論

（1）通過5M1E 分析法判定圓管件噴涂金屬漆的色差問題時，應(yīng)將噴涂厚度、油漆配方、施工前攪拌、噴涂施工方式、每道涂層噴涂間隔時間以及檢測方式等都應(yīng)納入到考慮范圍內(nèi)。通過實驗驗證以上因素與色差的普遍關(guān)系為（以熔巖棕為例）：①噴涂膜厚越厚，顏色偏深偏暗；②油漆配方差異會影響施工難度及可操作性，施工盡量統(tǒng)一油漆配方；③手工噴涂金屬漆時，為減少顏色差異，應(yīng)明確油漆攪拌、噴涂施工方式、間隔時間，并納入工藝文件進行管控；④通過目測對圓管件顏色進行識別判斷受人員、天氣、時間、光照等多方面因素影響，在無法使用色差儀測量的情況下，最好的處理方式是與其他部件放在同一光照強度下，在規(guī)定距離處（一般1 m左右）由色差小組評審判斷色差情況。

（2）使用分光色差儀對人工噴涂圓管件的色差儀進行初步研究。試驗采用CM-512m3A、CM-M6 兩款4 mm、8 mm 口徑分光測色計對圓管和標(biāo)準(zhǔn)色板進行色差測量。色差值合格判斷范圍見表2。測量結(jié)果：同一根圓管不同部位色差值不同，普遍ΔE＞2.0，對于大多數(shù)人來說，色差值大于1.5 就可以通過肉眼分辨，很明顯測量結(jié)果顯示綁繩鉤色差在不可接受范圍內(nèi)，但實際裝配與車身比對目測并無較大差別，這就要考慮到綁繩鉤、車身、色板之間的色差值偏差及修正。這在實際生產(chǎn)過程中明顯不能運用，否則必然會造成人力、物力的不必要浪費。

表2 色差值合格判斷范圍Table 2 Qualified judgment range of color difference value

5 結(jié)語

噴涂厚度、油漆配方、施工前攪拌工作、噴涂施工方式、每道涂層噴涂間隔時間，以及檢測方式都會造成色差問題或判斷結(jié)果，可針對性采取以下控制措施：

（1）噴涂厚度控制。因綁繩鉤為圓管，暫無儀器可測量弧面膜厚；經(jīng)試驗驗證，降低油漆黏度（通過黏度-溫度曲線下限調(diào)整）能有效控制涂膜厚度。

（2）油漆配方問題。因涉及水性及溶劑型油漆施工，如需統(tǒng)一將噴漆房換成不銹鋼材質(zhì)，保證環(huán)境恒溫恒濕，相對投入較大。

（3）施工前攪拌工作、噴涂施工方式、每道涂層噴涂間隔時間等，需在工藝文件中明確并形成記錄，定期進行稽核。

（4）檢測方式。在確定無法使用色差儀的前提下，模擬車身的光照條件及光照強度并等比例制作樣板，可減少檢驗員在檢驗過程中的誤判。也可通過色差小組針對易產(chǎn)生色差的顏色進行極限封樣，在批次生產(chǎn)時，依據(jù)封樣件進行排查檢測等。

顏色色差是圓管件面漆漆膜弊病中影響較大且難以處理的一個問題，前期預(yù)防及控制才是上策。排查原因也是一個系統(tǒng)龐大的工作，綜合性因素甚多，需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況去排查對比，找出變異點，筆者較為推崇的方法是福特G8D 工具中的主動驗證法和被動驗證法。更重要的是要將相應(yīng)的措施標(biāo)準(zhǔn)化，形成流程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范性文件。為徹底消除該問題的發(fā)生和流出，可從油漆配方方面著手，根據(jù)實際與色板的偏差增加相應(yīng)的色漿或者是珠光漆進行調(diào)整（比例為1 %左右），以熔巖棕為例，顏色偏深偏暗可相應(yīng)增加紅黃珠光進行調(diào)整，提高顏色的抗風(fēng)險能力，減少色差。