新涂装工艺

漆膜性能
耐UV阴极电泳漆的漆膜厚度（25～30 µm）稍厚，加热减量在10%左右，有优异的漆膜 外观（Ra≤0.2 µm），耐UV性能与粉末中涂相当，其他性能与现用极阴极电泳漆相当
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a.施工工艺：UV和热固化可并 用；可改善内表面/阴影区域的涂装 性能。
中国第一汽车集团公司技术中心 宋 华 吉林大学材料学院 张业飞 高若天 一汽-大众汽车有限公司 郑 爽
1 耐候性阴极电泳底漆
阴极电泳漆具有涂装效率高、 经济安全、污染少、防腐蚀性能好、 可完全实现自动化管理等特点,在汽 车涂装上得到了迅速的普及应用。近 几年围绕节能和环保的要求，阴极电 泳漆技术的发展速度很快。无铅、无 锡阴极电泳漆，低温烘烤型阴极电泳 漆，高泳透力、低溶剂含量的阴极电 泳漆，高锐边防腐性的阴极电泳漆等 已经在涂装生产线上得到成熟应用。 但由于现用阴极电泳漆主体树脂（环 氧树脂）的耐候性能差，随着汽车产 品种类的增多及质量要求的提高，有 些只涂电泳漆的零部件及总成不但要 具有较高的耐腐蚀性能，还要具有一 定的耐候性能（比如商用车车架总成 等），因此国外涂料开发商开发了耐
性能，而底色漆和罩光漆的性能不 开发的UV和热双固化罩光清漆用于
变。如果在阴极电泳漆涂层上直接 汽车外表面涂装，在环保、节能、
喷面漆（金属底色漆和罩光漆）， 涂膜性能（外观装饰性、耐酸雨和
则由于金属底色漆阻止UV的能力 抗划伤性）和涂装成本等方面都有
差，易引起电泳涂层表面光氧化和 较强的竞争力。日本已有采用UV和
候性的阴极电泳涂料、边缘耐腐蚀 性阴极电泳涂料等也在生产线上得 到了实际应用。随着各国环保法规 的日趋严格，无铅、无锡阴极电泳 涂料及低溶剂含量的阴极电泳涂料 在国内外生产线也已普遍应用。
国外汽车紧固件采用电泳涂装 已有20年的历史了,最早是使用阳极 电泳涂装替代传统的浸漆。为解决 紧固件在拧紧时漆膜脱落的问题， 1999年改成阴极电泳涂装。现美国 （通用、福特、克莱斯勒）已有5个 电泳槽在使用。用于汽车紧固件的 主要是黑颜色，建筑用标准件有其 他颜色。
艺配套的电泳涂料，3C1B涂装工 艺使用的中涂必须具有良好的底材 隐蔽性、耐石击性，W/W施工适应 性强；底色漆的底材隐蔽性好、清 漆添加紫外线吸收剂提高耐老化性
表2 不同膜厚紫外线的穿透能力
穿透能力/%
膜厚/μm
100
0
1
10
0.1
15
0.01
20
常工艺相同。所以底色漆的厚度必 须保证在20 μm以上，为保险起见， 厚度控制在25 μm以上。Base1为双 组分，膜厚为15 μm左右，Base2为 单组分，膜厚为10 μm左右，目前已 开发为水性底色。
施工时要严格控制Base1的配 比，膜厚分布误差要小，另外清漆 与底色漆配套性要好。当然，该工 艺应用的前提是白车身的平整度和 电泳漆膜的平整度要好。双底色漆 涂装工艺研发的几个阶段及VOC排 放情况见图3。
第1阶段是成熟技术，底色与清 漆都是溶剂型，可以W/W涂装，已 有生产线实际应用；第2阶段已完成 试验室试验，底色1与底色2之间可 以W/W涂装，但喷清漆前需要预热 （40~60 ℃、1~3 min），目前无 实际应用；第3阶段尚处于试验室 研究、开发阶段，底色与清漆都是 水性，底色1与底色2之间、底色2 与清漆之间必须预热（40~60 ℃、 1~3 min）。
（2）3C1B涂装工艺对底材及涂 涂层（Base1和Base2）。为了达到
装材料的要求
和正常工艺相同的耐候性能，在底
由于3C1B涂装工艺的整体膜厚 色漆中加入吸收紫外线的组分，在
减薄，所以对底材及电泳漆膜外观 罩光漆中加入抗紫外线的组分。底
的平整度要求比较严格。大量试验表 色漆Base1做为一种特殊涂层，其目
粉化，导致面漆附着力降低、漆膜 热双固化涂料的摩托车零部件生产
脱落和早期粉化，而使用耐候性电 线。该清漆可同时用于金属件和非
泳漆可以克服这一缺陷。
金属件，生产线修补也可使用。
使用耐候型阴极电泳漆的综合
新开发的UV和热双固化清漆具
成本将有所增加，如果其成本与现 有以下特征。
用电泳漆相当，推广应用的可能性
对挥发性有机化合物（VOC）的排
双固化型清漆在施工工艺、涂
放量有限制，而且对CO2的排放量 膜性能、经济性和环保等方面有以 也要限制，同时对面漆涂膜的功能 下优点。
传统的中涂、面漆涂装工艺为 3C2B ，即中涂-烘干-金属（珠光） 底色漆-罩光漆（或两道本色面漆）烘干。为降低汽车涂装成本和VOC 的排放量，近几年开发了几种新的 中涂、面漆涂装工艺，并在生产线 上得到了应用。 3.1 3C1B涂装工艺
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图2 3C2B和3C1B的膜厚组成
膜厚减薄10 μm，其他各涂层厚度不 能，建议使用高固体分中涂和高固
变。德国“奔茨”公司1998年已开发、 体分底色漆。
采用了水性中涂/水性底色漆/水性粉 3.2 双底色漆涂装工艺
清漆，且都已商品化并获得工业 烘干，与普通清漆相比，可缩短烘
应用，但全世界的汽车涂料开发商 干时间10~15 min。
还在进一步开发新的环保型罩光清
d.无UV固化的内表面和阴影部
漆。紫外线（UV）和热双固化清漆 位也具有较好的性能。
就是最近几年开发出来的新品种。
e.施工范围宽，更有利于生产线
近10年来，世界环保法规不仅 使用。
b.有利于环保：VOC排放量削 减45%以上，在使用溶剂型涂料时 也能达到欧洲的VOC排放限制水准 （35 g/m2以下）。
c.漆膜质量：可以达到目前工艺 的质量水平，可以降低20%面漆产 生的垃圾点。
（1）3C1B涂装工艺的膜厚组成 与目前应用的3C2B涂装工艺比
较，3C1B涂装工艺膜厚组成见图 2。可见，3C1B涂装工艺的中涂层
采用双底色漆涂装工艺的优点 如下。
a.本工艺应用后的涂层质量不低 于现有水平。
b.节约材料成本（平均10百度文库元 /台）。
c.每年减少20%~30%能源费 用。
（1）—W/W表示湿碰湿涂装； （2）—预热条件（40~60 ℃、1~3 min） 图3 双底色漆涂装工艺研发的几个阶段及VOC排放情况
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末罩光涂料的3C1B工艺；日本大发
为了达到降低涂装成本和环保
汽车公司与日本关西涂料公司合作 的目的，除了采用上述3C1B涂装工
开发的水性中涂/水性底色漆/溶剂型 艺外，涂料开发商又开发了一种新
罩光涂料的3C1B工艺，也于2004年 的涂装工艺，即将正常的中涂层取
在生产线上得到了应用。
消，将原来的一道底色漆设计为两
候性阴极电泳漆。 目前有两种技术路线可以提高
电泳漆的耐候性能。 1.1 耐紫外线（UV）阴极电泳漆
耐UV阴极电泳漆通过调整涂料 配方，将原有的芳香族异氰酸酯改 换成脂肪族异氰酸酯，并加入UV稳 定剂和UV稳定的颜料来提高耐候性 能。涂料开发商用不同方法（包括 大气曝晒、人工加速老化试验）测 试了该涂料的耐UV性能，结果都证 明该阴极电泳漆耐UV性能达到了与 粉末中涂相当的水平。耐UV阴极电 泳漆的开发是一个技术进步，已在 国外某生产线上得到了应用。
采用阴极电泳涂装工艺的优点 如下。
a.有利于环保。镀锌后钝化液含 有六价铬，而阴极电泳漆是水性涂 料，有利于环保。
b.提高产品的耐腐蚀性和耐湿热 性能。传统的电镀锌+钝化工艺，盐 雾试验达到144 h左右，达克罗涂覆 耐腐蚀性能可以达到500~1 000 h， 但成本比较高，且膜层耐潮湿性差 （耐湿热240 h）、不耐磨；阴极电 泳涂装通过采用不同的工艺方案， 耐盐雾性能可达到240~1 000 h以 上、耐湿热500 h以上。
所谓3C1B涂装工艺，就是从 中涂层漆开始，金属底色漆、罩光 清漆“湿碰湿”涂装（Three coat one back），取消中涂漆烘干工序的工 艺。该工艺已于2002年在日本涂装 线上投入使用，实践证明，这种新 工艺的效果如下。
a.降低成本：节省15%~20%的 总能耗；大幅度降低涂料使用量； 涂装加工区总体成本降低25%,生产 时间缩短15%。
a.双组分、固体分高
会更大。
（>70%）。
2 UV和热双固化清漆
b.与专用的聚异氰酸酯齐聚物组 合，在涂布过程中有效组分能很好
罩光清漆虽然已有粉末罩光清 混合。
漆（含浆状粉末罩光清漆）、水
c.根据需要可高温（140 ℃）烘
性 清 漆 、 高 固 体 分 和 超 高 固 体 分 干，也可低温（90 ℃或低于90 ℃）
b.涂膜性能：极好的外观装饰 性、优异的抗划伤和耐蚀（酸雨） 性。
c.经济性：烘干室长度可缩短； 改造现有设备投资费用最低。
d.环保方面：节能、高固含量 （>70%），可降低VOC挥发量。
3 新的中涂、面漆涂装工艺
图1 分层电泳反应机理
涂、面漆涂装工艺（在本文后面 性（如耐酸雨、抗划伤性）和外观
介绍）；二是使电泳漆具有耐候 装饰性也提出了更高要求。近几年
明，当钢板的粗糙度Ra<1.0 μm、电 泳漆膜的粗糙度Ra<0.2 μm，并具备 较强的抗缩孔性时，才能得到良好
的是通过底色漆涂层控制紫外线的 穿透能力。表2是膜厚不同时，紫外 线的穿透能力的测试结果。
的3C1B体系涂膜外观，目前使用的
同时，通过大量试验验证了当
电泳涂料漆膜的粗糙度Ra为0.3 μm 紫外线的穿透能力<0.01%时，才能 左右。现已开发出为3C1B涂装工 保证双底色漆工艺的耐候性能与正
目前，国内高档商用车和面包 车采用金属漆涂装工艺，为降低 涂装成本和VOC排放，可以将中 涂层取消。要保证达到原有涂层质 量，有两种技术措施：一是改变底 色漆和罩光漆的性能，采用新的中
性能 原漆及施工性能
表1 耐UV阴极电泳漆与现用阴极电泳漆性能的不同点 不同点
耐UV阴极电泳漆的烘干温度高5 ℃，烘干时间长5 min，其他性能一样
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d.新建涂装线的一次性投资减少 10%~30%。
e.一次涂装合格率提高50%。 f.生产效率提高30%。 g.可满足环保及VOC排放的要 求，VOC排放减少30%以上。 3.3 多功能色漆（Premium primer）涂装工艺 目前也有涂料开发商采用多功 能色漆涂装工艺来达到降低涂装成 本和环保的目的，所谓多功能色漆 就是把中涂和底色的功能合二为 一。其涂层组合有3种。 涂层组合I：适用于中级乘用 车、厢式面包车及高档商用车的金 属漆车身，即：电泳→烘干→多功 能色漆→烘干→罩光清漆→烘干。 涂层组合II：适用于高级乘用车 的金属漆车身，即：电泳→烘干→ 多功能色漆→色漆→烘干→罩光清 漆→烘干。 涂层组合III：适用于高级乘用 车的发动机盖、行李箱盖等，即： 电泳→烘干→多功能色漆→烘干。 该工艺可以减少材料成本、提 高生产效率、降低VOC排放。与双 底色漆涂装工艺相比的不足之处是 多功能色漆涂装工艺有烘干工序。 涂料开发商正在开展此方面的工 作，取消该烘干工序。
耐UV阴极电泳漆与现用阴极电 泳漆性能的不同点列于表1中。 1.2 分层阴极电泳漆
分层阴极电泳漆的主体树脂是
环氧树脂和耐候性树脂的混合。在 漆膜烘烤过程中，不同的成分通过 分层电沉析体现各自的机能，上层 具有高耐候性能，下层具有高防腐 性能（见图1）。主要通过控制树 脂特性Sp值，使环氧树脂和耐候性 树脂在涂膜固化时发生分离。分层 阴极电泳漆膜能耐400 h人工老化试 验，保光率为80%，漆膜的耐腐蚀 性能与现用电泳漆相当，已在日本 轻型车和商用车生产线上得到了应 用，国内某商用车车架涂装线在3年 前也应用了该种电泳漆。
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汽车涂装用几种最新涂料与涂装工艺
日益严格的环保法规的颁布实施及汽车市场日趋激烈的竞争，加快了汽车涂装材料和涂 装技术不断更新与发展的步伐。为适应市场的新需要和用户对不同质量、价格的要求，汽车 涂料供应商采用新技术、新工艺和新材料来满足汽车主机厂的需求。在达到环保法规和涂层 质量要求的前提下，降低汽车涂装成本的工作变得越来越重要。介绍了目前国际上已经应用 于汽车涂装中的几种最新涂料与涂装工艺，希望这些技术能尽快在国内汽车涂装生产线上得 到应用。