46车身表面漆膜厚度的控制

1车身表面漆膜厚度的控制谷昭斌吉林汽车有限公司佳宝制造部邮编：132013摘要：漆膜厚度的控制影响涂装质量，体现涂装成本。一、前言随着我厂“漆面靓化工程”的推进，对涂装产品质量提出了更高的要求，用户购车时，他所关心的不仅仅是汽车良好的安全性能和卓越的动力性能，汽车漆面质量的优劣同时也是用户关注的一项重要内容，其水平可以直接影响到顾客的购买欲。那种漆面光滑、鲜映性好的车身总能够给人耳目一新的感觉，而面漆色泽灰暗且有严重桔皮的车身，则很难让用户接受。评价汽车涂装质量的标准主要是看漆膜的外观、机械性能及耐化学品腐蚀性能。二、膜厚控制的意义对于涂装施工而言，涂膜厚度是涂装工艺中最重要的控制因素，其意义在于：(1)防止因膜厚不适当导致的涂层缺陷。现场生产中涂层的外观缺陷有超过一半以上是因为漆层膜厚控制不当造成的。一些常见的涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚控制失控有关。(2)帮助外观指标的调整。常见的漆膜外观指标如：光泽、色差、桔皮、DOI等都需要以膜厚控制作为基础。上述指标都明显受到膜厚，特别是面漆膜厚的影响，因此，在整个涂装质量控制中，把膜厚作为最重要的控制因素是必须的。(3)成本的控制。除了膜厚控制对涂装质量影响体现的质量成本外，涂装的主要成本中约有一半被涂料所占据。精确的膜厚控制不仅有助于涂装质量的稳定，还有利于涂料的节约。三、我厂涂层结构及工艺要求吉林市汽车有限公司涂装车间的工艺流程：前处理（又称涂装前表面预处理）——阴极电泳——电泳漆烘干——焊缝密封（底涂遮蔽、焊缝密封、PVC底涂）——PVC烘干——电泳漆打磨——喷中涂漆——中涂漆烘干——中涂漆打磨——喷面漆（金属闪光漆是金属底漆+罩光漆是湿碰湿喷涂）——面漆烘干——修饰后过总装漆膜组成见图1罩光清漆30-40μm手工喷涂金属色漆10-15μm手工喷涂中涂漆膜25-30μm手工喷涂电泳漆膜20-25μm浸涂磷化膜2-4μm钢板总膜厚外表面85-110μm图1：佳宝车涂膜组成四、如何保证各涂层的厚度对漆膜质量的管理，应经常检查涂膜的均一性和膜厚，外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等现象，定期检查涂膜的附着力、耐腐蚀性能等物理化学指标。检验周期按生产厂家的检验标准，一般每个批次都需检测。4.1.电泳膜厚的保证电泳的膜厚缺陷有两种情况：1）漆膜偏薄：被涂物泳涂后表面的干涂膜厚不足，低于工艺规定的膜厚。主要原因是工艺参数执行不严，槽液老化、失调、导电不良和再溶解造成；2）漆膜过厚：被涂物表面的干漆膜厚度超过工艺规定的膜厚，如果漆膜外观仍很好，一般不算造成不合格品的弊病，主要是涂料消耗增大，成本增高。针对漆膜偏薄或偏厚产生的原因对应具体的措施见表1缺陷产生原因对应措施漆膜偏薄1)槽液的固体份过低。1)提高固体份，保证固体份稳定在工艺要求范围内，波动最好控制在±0.5％以下。22)泳涂电压偏低，泳涂时间太短。3)槽液温度低于工艺规定的范围。4)槽液中的溶剂含量偏低。5)槽液老化，使湿涂膜的电阻过高，槽液电导率低。6)极板电极连接不良或有效面积低，极液电导率太低，被涂工件通电不良。7)电泳后冲洗过程中UF液清洗时间过长，产生再溶解。8)槽液的pH值太低(MEQ值高)2)提高泳涂电压和延长泳涂时间，使它们被控制在合适范围内。3)注意定期清理热交换器，检查是否堵塞，温度控制系统是否出现故障，槽液温度控制在规定的范围内或上限。4)按化验结果适量添加有机溶剂调整5)加速槽液更新或添加调整剂，提高槽液电导率和降低湿涂膜的电阻。6)检查极板、极罩和极液系统，定期清理或更新，使其导电良好；清理挂具，使被涂物通电良好，7)缩短UF液冲洗时间，防止再溶解。8)加速阳极液的排放，或添加低中和度涂料，使槽液的pH值升到工艺规定的值漆膜过厚1)泳涂电压偏高。2)槽液温度偏高。3)槽液的固体份过高。4)泳涂时间过长(如运输链停上等)。5)槽液中的溶剂含量过高。6)被涂工件周围循环效果不好。7)槽液电导率高。8)阴／阳极比不对，阳极(对阴极电泳涂料而言)位置布置不当。1)调低泳涂电压。2)槽液温度绝对不能高出工艺规定，尤其是阴极电泳涂料，当涂料温度过高将会影响槽液的稳定性，维持槽液温度在工艺规定的温度范围内生产。3)将固体份降低到工艺规定之内，固体份过高不仅使涂膜过厚，而且表面带出的槽液多，又会增加后冲洗的困难。4)控制泳涂时间，在连续生产时应尽可能避免停链。5)控制槽液中的溶剂含量，排放UF液，添加去离子水，延长新配槽液的熟化时间。6)通常因泵、过滤器及喷嘴堵塞而造成被涂工件周围槽液循环不良，应及时维修。7)排放UF液，添加去离子水，降低槽液中的杂离子的含量。8)调整极比和阳极布置的位置。表1：电泳漆膜偏薄或偏厚产生的原因对应具体的措施4.2.中涂漆及面漆膜厚的保证我厂中涂漆、金属漆和罩光清漆的施工均为手工操作，对于膜厚的保证，影响因素较多，根据影响效果进行分类，并拿出相应的措施：4.2.1操作者的熟练程度这是直接影响各种漆施工的最大因素，也是最难控制的。对涂装起着最关键的作用。膜厚的均匀程度和是否达到工艺要求，全掌握在操作者手中。对策：对操作着进行系统的培训，养成良好的操作习惯。4.2.2喷枪的吐出量（流量）喷枪的吐出量：即喷涂时单位时间从喷枪口流出的涂料体积。在空气喷涂时，流量的大小影响到涂料雾化效果。流量受到涂料的黏度和相对密度的影响，可以通过实际测量获得。（1）吐出量大：一次成膜较厚，中涂、清漆容易出现流挂；金属漆易出现漆花等缺陷。（2）吐出量小：一次成膜较薄，造成金属漆膜晾干时间短，容易产生毛刺、颗粒等缺陷，铝粉定向不良，容易产生痱子；中涂、清漆厚度不足。对策：恒定吐出量。针对中涂、金属底漆和罩光清漆设定不同的吐出量，并纳入标准作业中，制定监测频次，避免操作者随意改变。4.2.3涂装距离和走枪的速度涂装距离和走枪的速度：对各种漆的施工影响很大见图2、图3和图5。理论上喷涂速度同膜厚成反比关系，但实际上，由于不同速度选用的喷涂参数会间接影响到涂料利用率，所以在满足喷涂节拍的前提下，优先选用较低的枪速。关于枪速对于涂料利用率的影响，可以这样解释：枪速慢，获得同样膜厚使用的涂料流量低，相应的雾化空气也小，对于提高涂料利用率有利。喷涂距离系指喷枪头到被涂物的距离。（1）涂装距离近：(见图4)一次成膜较厚，中涂、清漆容易出现流挂；金属漆易出现漆花等缺陷。（2）涂装距离远：(见图4)一次成膜较薄，造成金属漆膜晾干时间短，容易产生麻点、颗粒等缺陷，铝粉定向不良，容易产生痱子；中涂、清漆厚度不足。涂料损失增大，严重时涂膜会变成无光。如果喷枪倾斜并呈圆弧状运行或运行速度多变，都得不到厚度均匀的涂膜，易产生条纹和斑痕。喷枪运行3速度过慢(30cm／s以下)，则易产生流挂；过快和喷雾图样搭接不多时，就不易得到平滑的涂膜。措施：喷枪与被涂物面呈直角、平行运行，喷涂距离为20-30cm，移动速度在30-60cm/s内调整，并要求恒定。图2喷涂距离和膜厚的关系图3喷涂距离和涂着效率的关系图4喷枪距离过近和过远的状态图5喷枪移动速度和膜厚的关系:4.2.4油漆的施工固体份固体含量：固体含量参数通常有体积百分比和质量百分比两种，计算膜厚时使用的是体积百分比。在涂装施工中，常常会忽视这一因素变化带来的不稳定，由于喷涂中其他因素的精确控制，这一因素的影响在手工喷涂中显得更为突出。下面的几个因素可能引起施工时涂料固体含量的不稳定：①不同批次涂料固体含量的变化。作为原漆控制指标的固体含量造成的偏差一般在±2%，这种偏差的影响有时是很大的。例如一种遮盖力为11μm的色漆，原漆的固体含量在27%±2%之间，这样高低极限的偏差在(29～25)/25=16%。如果原来使用29%喷涂的膜厚在12μm，现在25%的只能喷到12/29×25=10.3μm，显然膜厚不够了。这种情况下，就需要对涂料原料的固体含量指标严格监控，并要求供应商对于施工敏感的涂料给出更小的范围。②原漆存放时间过长导致的偏差。一般涂料的粘度随着存放时间的延长会上升，而在调配涂料时常是以涂料粘度作为控制指标的。这就出现了原漆存放前后所调配的涂料固体含量的变化。比如：一种涂料在存放6个月后粘度上升了10%(这一幅度是比较正常的，如存放环境温度高，粘度上升幅度还要大)，在调整到同样的粘度时需要加入的稀释剂较6个月前增加，这就减少了调配好的涂料的固体含量，其他喷涂因素不变的情况下，涂层膜厚会降低。③不规范的调漆操作和存放方式会导致固体含量减少。如原漆在包装桶中没有得到充分搅拌，固体含量高的成分留在桶中，这样间接地降低了涂料的固体含量。还有，调配好的涂料放置时间过长而密封不好导致溶剂挥发后，固体含量会增加。对策：①监控不同批次的原漆固体含量，尤其是对于膜厚敏感的涂料，如遮盖力高的色漆；②缩短原漆的存放时间，尽可能使用新鲜的涂料；③避免涂料存放环境温度过高；④规范调漆操作；⑤不同季节所用的稀释剂配方不同，避免施工固体含量有大的变动。44.2.5涂装施工粘度粘度：在流动物体内部产生的抵抗称谓粘度，用给予液体的切应力和剪切速度之比来表示。这个比与切应力无关，一定时（牛顿流体）为本来的粘度，这个比随切应力变动时（非牛顿流体）则为对应于切应力的假粘度。粘度的CGS单位是Pa·s，（水的粘度为1.00×102×0.1Pa·s20℃）一般是随温度上升，粘度减少。现场一般使用涂-4杯检测，单位：秒。（1）过高：一次成膜较厚，中涂、清漆容易出现桔皮；金属漆易出现麻点、颗粒等缺陷。（2）过低：易造成金属漆膜薄，盖底困难，产生漆花等缺陷；中涂、清漆厚度不足，而且易产生流挂等。对策：稳定施工粘度，增加检测频次，严格按涂料的温度-粘度曲线进行调漆，减小波动幅度，偏差控制在±0.5。4.2.6空气压力（1）过高：涂料飞散太多，不利于涂膜的形成；（2）过低：涂料雾化不好，不易形成均匀的涂膜，造成涂膜有薄有厚。对策：恒定涂装空气压力0.4-0.6MPa。4.2.7喷枪口径（1）过大：涂料的喷出量越大，生产效率高，喷涂底漆等外观要求不高，涂膜又要求较厚时可选用口径较大的喷嘴；一次成膜较厚，中涂、清漆容易出现流挂；金属漆易出现麻点、颗粒等缺陷。（2）过小：成膜均匀，有利于层间涂膜晾干，生产效率低，一般不采用对策：保证枪的型号与枪嘴相对应，并经常对枪嘴进行清洗，发现损坏及时更换。4.2.8颜色与遮盖力遮盖力：涂膜覆盖隐遮底层的色差的能力。用遮盖力测定仪测量，用分别具有光学平面的黑色或白色玻璃板和透明玻璃板组成一组，并在由两块板间作成形的间隙中央填试料，测定试验完全遮盖底层的涂层厚度，标出一定容积的试料所遮盖的面积。单位：μm或kg/m2（1）深颜色：深颜色遮盖力一般较好，喷涂时容易盖底，容易产生漆膜偏薄问题。（2）浅颜色：浅颜色遮盖力一般较差，喷涂时不容易盖底，过量喷涂漆膜偏厚，容易产生流挂。对策：严格执行喷漆的喷涂规则，不随意改变喷涂方法，保证漆膜的厚度在所要求的范围之内。4.2.9涂装喷漆室温度对各种漆的施工影响很大：（1）温度过低：造成漆膜层间干燥时间长，金属漆容易出现清漆回渗咬底的现象，铝粉定向不良；中涂、清漆容易产生流挂。影响膜厚的均匀性（2）温度过高：造成漆膜层间干燥时间短，金属漆容易产生麻点、颗粒等缺陷，铝粉定向不良，容易产生橘皮、痱子，加重清漆的施工难度，影响膜厚的均匀生成。对策：恒定喷漆室温度，18-24℃；低于16℃或高于26℃，应该停线。结语漆膜厚度虽然受到上述讨论的因素影响，我们对于这些因素的控制予以加强，但因为这中间的每个因素又受到整个涂装过程的多个因素的影响，因此在实际生产线施工中，需要根据实际情况，制定设计出有效的施工参数的监控体系，确保膜厚的可控性。参考资料：王锡春主编最新汽车涂装技术1997.6