当今社会汽车工业高速发展,汽车涂装作为汽车生产工艺中重要的一个环节,也在各方面快速发展。但在重视可持续发展的今天,节能环保成为涂装工艺中一项重要指标。本文介绍了当前汽车涂装的一些新技术,并对其发展趋势进行了分析。
一、表面处理
当前,国内厂家普遍采用的前处理工艺:预清洗→预脱脂→脱脂→一次水洗→二次水洗→表调→磷化→三次水洗→四次水洗→一次纯水洗→二次纯水洗。
这种工艺主要存在以下缺点:
(一)能源消耗大:脱脂、磷化的工作温度一般为40-50℃,在给槽液加热时也有大部分热由于管路及槽体保温不佳而损失。
(二)有大量的含磷、氮、铬等元素的废水排放。
(三)生成锌盐磷化膜时产生的磷化渣,需作为废弃物处理。
所以,耗能小、无污染的材料,是当今前处理发展的主要趋势。
虽然近年来为贯彻清洁生产标准开发了许多新的处理药剂和技术,如无磷无氮生物分解型脱脂剂、长效表调剂、低温低渣磷化处理剂、无亚硝酸的有机促进剂、无铬钝化和无钝化技术等,但传统的磷化处理受锌盐磷化处理剂的本质所限,以上缺点仍不能解决。为适应更高的环保节能的要求和简化工艺降低成本的需求,国外开发成功了不用磷酸盐的涂装前表面处理技术。
以Chemetall公司开发成功的最新的预处理技术—硅烷技术为例。这是采用OXSILAN超薄的似磷化晶体的三维网状结构的有机涂层,同时界面形成的Si-O-Me (Me为金属阳离子)共键分子间力很强,与金属表面和随后的涂膜形良好的附着力。它与锌盐磷化处理相比,具有环保、节能、操作简便及成本低等优点。硅烷预处理工艺无需表面调整和钝化工序,可缩短工艺时间和设备长度,现有前处理设备不用改造,仅需要换槽液即可投产应用,适用多种金属底材(冷板、镀锌板、铝板)的混线处理。处理膜重20 ~40mg/m2有机组份,40~80mg/m2无机组份,硅烷OXSAM9812预处理工艺参数:时间2min,温度25 -45℃,处理方式为喷淋或浸渍,pH值3.5~4.5。这种硅烷技术已应用于汽车轮毅的生产。
二、电泳
现今全世界90%以上的汽车车身采用CED(阴极电泳涂装)涂料,为适应环保节能的要求,已实现了低温化、低VOC(挥发性有机化合物)化、无铅化及低加热减量化,开发了高泳透力、锐边耐蚀型等CED涂料。为进一步简化工艺、降低涂装成本,正在开发研究超高泳透力CED涂料和耐候性(耐UV)优良的CED涂料。
(一)超高泳透力CED涂料
为使汽车车身内表面的阴极电泳涂膜厚度达到10μm(耐蚀性要求的膜厚),习惯做法是延长电泳时间(由3min增到4-5min ),提高电泳电压和车身外表面的膜厚。目前,PPG公司与丰田公司合作,正在开发超高泳透力涂料。丰田公司要求车身内腔膜厚10μm,外表面达到15 μm,即内腔达到基本保护的要求下,外表面没必要用太厚的电泳膜。这样既可以减少涂料的使用量,也可减少VOC的排放量。现在涂装成本可降低10%,目标是降低20%。
(二)耐候性(耐UV )CED涂料
为确保CED涂料的耐蚀性,多使用环氧树脂,它易受光老化,耐候性不佳。为适应简化工艺,确保无中涂的两涂层涂装体系的需要,现已开发采用表面平滑性好的耐候性(耐UV)CED涂料。耐候性 CED涂料有2种类型:一种是丙烯树脂CED涂料,另一种是层分离型高耐候性CED涂料。后者是利用溶解性参数的差异,2种相溶性低的树脂配合电泳涂装后,在烘干过程中在膜厚方向产生层分离,在一道工序中使耐候性和防蚀性并存,使其上层不仅具有耐候性,还具有耐崩裂性,才具有用于无中涂的涂装体系的可能性。
2005年,欧洲已全部使用无铅电泳涂料,到2015年,将全部转向耐候性(耐UV)电泳涂料。
三、PVC涂料
PVC涂料是以聚氯乙烯树脂为主的塑料溶胶涂料,属无溶剂涂料,固化条件为温度110-140℃,加热10-15min或随中涂、面漆一道烘干。在轿车车身涂装工艺中,PVC涂料作为填密缝隙用密封胶和车底涂料,以提高车身的密封舒适性和车身底板的耐蚀性和抗石击性。PVC涂料的主要发展方向是低密度化,其密度由1.4g/cm2时可降到0.8 g/cm2;其次是提高其与中涂、面漆的相溶性。
近年来国外公司在开发自干型(空气干燥)无PVC的车底涂料、焊缝密封胶替代现用的PVC系列的车底涂料、焊缝密封胶。日本丰田公司正在开发湿气固化(Moisturecure)聚氨醋系列车底涂料,是一种橡胶型弹性变形材料,不含PVC、重金属和溶剂,是自干型,不需烘干。在车身涂装合格后涂布。它具有耐崩裂性和防声阻尼功能。