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客车零部件涂漆技术
作者:吉学刚 2014/03/27

   客车涂装分整车涂装和零部件涂装两种工艺类型。客车零部件按涂装处理对象可分为自制件和外协件。自制件主要为钣金件、管材件和冲压件等金属制件,如仓挡板、骨架型钢、牛腿支架、工具箱等;外协件主要包括玻璃钢件、塑料件等非金属件,如保险杠、后视镜、发动机罩等。客车零部件涂装目的是为基材提供防护和确保零部件外观装饰效果与整车协调统一。根据工件结构和外观性能要求,可以选择不同的涂装工艺和涂装材料。

1 浸涂工艺

1.1工艺特点:

        油漆材料采用单组份类型油漆;浸漆操作简便,质量易于控制,施工效率高,并且可确保管式件内腔油漆的涂覆,不留涂漆死角;但环境污染较大,对劳保条件要求高,施工场所必须有良好的通风设施,并且浸漆工件表面存在一定的膜厚差(上薄下厚),同时漆膜外观效果不易保证,易出现流痕现象。典型浸漆工位布局如图(1)所示。

 

 

 

1.2浸涂工艺条件:

(1)依据产品使用要求,将油漆施工粘度(涂-4杯)控制在15~25秒之间,浸漆前充分搅拌漆槽内油漆,使漆液混合均匀,并定期采用滤网过滤槽内铁屑、凝结漆块等杂质,以确保漆膜外观质量。

(2)浸漆工件需打流液孔,并且装筐需隔离摆放、不能贴合,腔/盒式结构制件需注意装筐角度,以保证油漆能完全沥出。根据工件处理量适时向槽内添加原漆,尽量保持槽内油漆在同一液面。

(3)浸漆时工件筐需匀速上下起落,浸漆时间控制在3~10S。对防腐性能要求较高的工件,第一遍漆膜表干后可再浸涂一遍。

(4)不进行浸漆作业时,浸漆槽应及时加盖密封,以免灰尘或其它杂质污物混入槽内污染漆料。

2 空气静电喷涂技术

2.1工艺特点:

  对支架型的骨架型钢制件涂装如采用普通空气喷涂,油漆利用率极低,并且不易涂漆严密和保证漆膜厚度。如采用手工空气静电喷涂可有效提高油漆上漆率10-30%,从而大大减少漆雾的飞散,改善操作者作业环境;并且可提高工件表面的涂膜严密度,确保漆膜厚度,进而增强工件的防腐性能。空气静电喷枪以其极高的涂料利用率、高效的涂装效率、优异的涂装质量及其优越的环保节能技术正广泛应用于客车零部件涂装。

2.2静电喷涂原理:

  静电喷头为高压静电发生器,作阳极,被喷涂件及流水线为阴极,静电喷头与被喷涂件之间存在很大的电场力。当涂料中加入一定量的导电剂,喷涂施工时,压缩空气所吹出的涂料带电液滴在高压电场的作用下快速飞向阴极被涂件,并被牢固地吸附在被涂件上。因此静电吸附可有效防止涂料逃逸,提高其利用率。然而原漆电阻率一般在400~75MΩ.cm之间,难以满足静电喷涂的要求,需加入高极性静电稀释剂以增加漆料的导电性。常用导电稀释剂有二丙酮醇、乳酸丁酯、低碳醇类、酮类等溶剂,它们本身具有偶极矩,在外电场作用下产生定向诱导极化,偶极矩增强,从而导电性也随之增强。

2.3喷涂工艺条件:

(1)漆料的导电性是静电喷涂的主要工艺参数,其电阻率一般控制在15~40MΩ.cm之间,漆料的导电性随静电剂的加入而成指数函数上升,静电剂的含量x(质量分数)与整体电阻率y(MΩ.cm)的关系可用y=A1e-Bx+A2xB表示(其中,A1为原漆电阻率;A2为静电剂电阻率;B为静电剂特征常数,无量纲,B≈10~200)。不同规格的静电喷枪有不同的阻值范围;电阻值过高,静电效果差;电阻值低易漏电,损伤喷枪且不利于安全。

(2)工作时必须确保系统安全接地,工件、人体、枪身对地电阻应小于2兆欧。施工时操作者穿导电鞋,不允许戴绝缘手套。

(3)静电喷涂的施工粘度较普通空气喷涂略低,以利于提高雾化效果,使漆粒易于沿电力线方向环抱沉积。

(4)清洗溶剂必须为非导电性溶剂,导电性溶剂会造成喷枪失灵,也不允许将喷枪浸泡在溶剂中,否则易造成短路和静电效果下降。

(5)在进行检查、维修、安装、清洗及中断喷涂作业时,必须关闭静电开关、切断空气和涂料供应,并释放残余的涂料和空气。

3 粉末涂料的应用

3.1应用范围:

         粉末涂料在汽车零部件上的应用始于20世纪70年代中期,它不含溶剂,并辅以有效的施工回收体系,具有理想的环保性能,常用于车身底盘件、座椅、风道、卧铺支架、公交车扶手等部件。粉末涂料主要分为环氧类、聚酯类、丙烯酸类等体系。环氧类粉末涂料以其优良的附着力、机械性能、抗石击性、耐化学品性和耐腐蚀性主要用于使用环境较为苛刻的底架制件;聚酯或丙烯酸类粉末涂料以其优异的耐UV性和美观性主要应用于对外观外装饰要求较高的外露部件。

3.2喷涂原理:

  粉末喷涂是利用高压静电电晕电场的原理,在喷枪头部金属喷环和极针接上高压负极,被喷涂工件接地形成正极,使喷枪和工件之间形成一个较强的静电场。作为运载气体的压缩空气,将粉末涂料从供粉桶经粉管送到喷枪的喷杯和极针,由于它接上高压负极产生电晕放电,在其附近产生了密集的负电荷,使粉末带上负电荷进入了电场强度很高的静电场,在静电力和运载气体推动力的双重作用下,粉末均匀地飞向工件表面而形成厚薄均匀的粉层,再加热固化转化为涂膜。

        粉末涂料主要是由环氧粉末、聚酯粉末等高分子化合物组成,这此高分子化合物均有较高的介电常数,因而其库仑力(静电力)较大,工件对粉末的吸附力较大,然而当降低颜基比时(过多添加填料),粉末的上粉率会大大降低。

3.3喷涂工艺条件:

(1)粉末涂料的含水量直接影响粉末的介电常数,轻微吸湿将影响其带电性,降低粉末的上粉率,进而影响粉末的流动性、成膜性等性能;粉末严重吸湿将结团,无法进行静电喷涂。因此粉末涂料必须在通风干燥环境中密闭保存,并且压缩空气需采用二级吸湿过滤,在湿度较大的南方地区最好在喷粉房装有除湿装置,确保现场环境湿度能够满足涂装要求。

(2)静电压:粉末涂料的带电量与电场强度E成正比,其附着力随静电压的增加而迅速升高,当达到约90kv后附着力变化不明显,生产线喷粉电压一般控制在60-90kv之间。

(3)喷枪与工件的距离:在静电压确定的情况下,电场强度与极间距离成反比。当喷枪与工件间距离过短时,会产生火花放电;距离太远,则粉末的上粉率将降低。静电喷涂距离一般控制在250~350mm。

4 电泳漆的应用

4.1工艺特点:

  电泳涂料在水中能完全溶解和乳化,易浸透进入盒式构造件内部及缝隙中,可生成厚度均一的涂膜,附着力强,防腐性能好(20μm厚的阴极电泳涂膜耐盐雾性可达1000h以上),一般喷涂的环氧防锈涂料与其难以媲美。客车整车如采用电泳涂装一次性投资大、并且维护费用和运转成本也较高,一般不予采用;客车零部件涂装采用电泳涂装具有投资规模相对较小,轻度污染,同时具有提升质量和提高工效的双重作用,因此电泳涂装开始逐渐得到客车制造企业的青睐。

4.2电泳涂装原理:

  涂料胶体微粒在电流的作用下向被涂物移动,在其表面得到正(负)电荷后析出碱(酸)而成为不溶性物质。随着这一过程不断进行,湿涂膜不断增厚,直至湿涂膜电阻大到通电终至,几乎不能再涂着。电泳涂装时的电流值和涂膜增厚,涂膜电阻之间的关系如图(2)所示。根据被涂物的极性和电泳涂料的种类,电泳涂装法可分为阳极电泳(AED)、阴极电泳(CED)两类。电泳涂装过程伴随电泳、电沉积、电解、电渗等四种化学物理作用的组合,而形成涂膜。

 

 

图(2)

4.3电泳涂装工艺参数:

(1)槽液组成方面:固体份、灰分、MEQ和有机溶剂含量。

(2)电泳条件方面:槽液温度、泳涂电压、泳涂时间。

(3)槽液特性方面:PH值、电导。

(4)电泳特性方面:库仑效率、最大电流值、膜厚和泳透力。

5 美术装饰漆的应用

  为提高内饰件的美观性和装饰效果,同时便于遮盖底层不平等轻微缺陷,美术装饰漆在客车零部件涂装中应用日益广泛,常用的美术装饰漆有桔纹漆、锤纹漆、仿皮革高弹性漆等。

5.1桔纹漆:涂膜表面桔纹圆滑,涂面呈均匀的桔纹状,凸起部份有光泽,凹面呈哑光,整体效果为半哑光,并且整体色泽均匀柔和,立体感强。桔纹漆为高粘度涂料,施工时必须使用2.0mm大口径喷枪,施工粘度较高,桔纹漆喷涂时应避免多次重枪,并且走枪一定要均匀,且施工气压不宜过大。

5.2锤纹漆:涂膜具有类似锤子敲打铁板留下的锤印花纹,同时具有漆膜坚韧、色彩调和,花纹美观逼真等特点。该漆主要采用树脂与非浮型铝粉和色浆调制而成,喷涂时在马兰格尼效应和锤纹助剂的作用下,形成旋涡边界相互连接的六角形(贝纳尔德窝)。施工控制要点见表(1)。

表(1)-锤纹漆施工控制要点

施工粘度

施工气压

施工温度

其它

粘度高,漆液流动粘滞阻力大,漆膜能及早冻结,锤纹大;粘度低,锤纹小。

压力越小,锤纹越大;压力越大,锤纹越小。压力一般控制在0.2MPA。

施工温度不同,溶剂挥发速率不同,锤纹大小和形态也不同。冬季可增加甲苯的含量,夏季可适当增加二甲苯的含量。

走枪速度要均匀,喷涂时采用“先高后低,先次后主”的原则,尽量不要补枪。

5.3仿皮革高弹性漆:此类涂料是一种由独特的着色粒子与高弹性聚氨酯组成的二液型涂料,部份内饰制件涂上仿皮革弹性漆后,看起来庄重典雅,光泽柔和舒适,手感细腻、柔软且富有弹性,可大大提高材料的附加值及其品位。此漆施工方便,采用普通喷枪( 如W-71 型)即可操作,并且一般无需高温烘烤,在厚膜状态下更可显出高级皮革般独特的柔软质感。

6 塑料零部件涂装工艺

    随着车体轻量化要求和装配件外观装饰性的提高,客车用塑料件日益增多。为适应整车色彩,延长使用寿命,提高它们的各种性能,从而扩大它们的应用范围,进而提高经济效益,塑料件一般需进行涂装。

6.1塑料种类的辨别:

(1)塑料制品因化学成分不同而品种多样,不同塑料的表面特性、硬度、结构性能、内部应力、热变形温度、耐化学、耐冲击等性能不同,涂料的选择、涂装工艺也会不同。常用塑料种类的辨别及相关特性见表(2)。

表(2)-常用塑料种类的辨别及相关特性

塑料名称

燃烧难易

离火后情况

火焰状态

表面状态

气味

特性

聚氯乙烯(PVC)

不易燃

熄灭

黄色下端绿色

软化

盐酸刺激味

由软至硬可自由选用,耐有机溶剂性弱

聚乙烯(PE)

易燃

继续燃烧

无黑烟

软化滴落

烧蜡味

/

聚氨酯(PU)

缓燃

熄灭

黑烟

烧焦

/

韧性好,耐磨

聚丙烯(PP)

易燃

燃烧

大量黑烟

软化滴落

烧蜡味

表面能低,涂膜难以附着

聚酰胺(尼龙)

缓燃

熄灭

兰黄色

软化滴落起泡

带烘羊毛味

强度、韧性好

聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)

易燃

继续燃烧

兰白无烟

软化起泡

水果香味

/

ABS塑料

易燃

继续燃烧

黑烟

软化烧焦

/

耐热性差,涂料易附着

6.2前处理:

塑料件表面存在脱膜剂和吸附的灰尘,为确保涂层质量必须将其除去,在喷涂前用可用异丙醇进行擦拭,同时需用静电去除剂消除塑料表面的静电。

6.3塑料涂料的选择:

  用于塑料表面的涂料首先应具备两个基本性质①涂料对塑料必须具有良好的附着力;②涂料不能过分融蚀塑料表面。塑料涂料基料的分子结构中应含有一定量的-COOH、-OH、 等极性基团,这样有利于附着力的提高。

6.4涂膜干燥:

对不同的塑料应采用不同的干燥条件。对ABS等耐温性较差的塑料一般在45±5℃/30min条件干燥;对PP等耐温性较高的塑料一般在75±5℃/20min条件下进行干燥。

7 结束语:

  客车零部件涂漆需根据其用途、材质、结构、成本、生产批量等因素合理选择与其相匹配的涂装工艺和涂装材料,零部件的涂装质量直接决定着客车整车的装饰性、安全舒适性和使用寿命。

 

参考文献:

[1]姜英涛.涂料工艺.北京:化学工业出版社,1998

[2]张建平.静电喷涂用漆的配方设计.涂料工业,1994

[3]帅长红.汽车涂装喷漆实务全书.北京:北方工业出版社,2005


 

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