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汽車漆涂裝中常見的涂膜缺陷與現象分析

0 引言

2009年中國汽車產銷量雙超越美國成為世界第一大汽車市場。汽車漆作為汽車的表層其性能越來越受到關注。汽車行業的迅猛發展使得汽車漆產量隨之增加行業的競爭壓力也越來越大。汽車漆在涂裝過程中不可避免的會出現各種各樣的漆膜問題針對常見的漆膜表面弊病本文旨在分析其成因以及相應的解決辦法。由于筆者經驗有限因此僅僅是淺要說明如有不當之處望予以諒解并歡迎指正。  


1 涂膜弊病出現成因

由于涂料涂裝本身的特性其作為一種生產出來的半成品需要在汽車生產涂裝車間進行涂裝并烘烤后才能成為最終的產品因此在生產環節、運輸環節、使用環節都有可能出現相應的問題。另外涂料由于直接涂裝過程是暴露在空氣中其不可避免的收到環境的影響如溫度、濕度等這些都會影響涂料的最終成膜性能。


2   常見的涂膜缺陷與現象

表1 常見的涂膜缺陷與現象

缺陷

現象

1、  針孔

涂膜表面小孔

2、  爆孔

與針孔相似,孔稍大

3、流掛

濕膜下垂

4、鏡框

濕膜在邊緣聚集看起來象鏡框

5、縮孔(凹陷)

涂膜表面凹陷

6、魚眼

在縮孔中間可以看到下面涂層表面的情況

7、桔皮

涂膜不平滑,看起來不平

8、耐污染性差(漆霧)

由于漆霧相容性低造成外觀差

9、發花

鋁粉向中心點呈放射狀排列這一點的電導率高于周圍的區域

10、旋杯霧影

由于旋杯離心力產生的顏料輕微絮凝而形成的霧影

11、失光

光澤低于標準

12、過度烘烤發黃

車體涂膜的顏色在烘烤過程中變黃

13、門框黑滲色

未干的灰色中涂遷移到覆蓋的門框黑上看起來為白點

14、爬痕/蛀痕

清漆滲進疏松多孔的面漆層看起來像蟲蛀


 3 成因分析與解決方法


3.1 針孔/爆孔

 現象:漆膜表現出現密密麻麻的針孔

表2 針孔/爆孔產生的可能原因和對策

 

產生問題的可能原因

對策

(A)設備方面

(1)噴房溫度過高 閃蒸區溫度過高

(2)霧化不良→吐出量過高→霧化壓力過低

(3)與鏈速有關因素  →升溫太快 →閃蒸時間太短

(4)旋杯保養:由于旋杯凹槽損壞噴涂出漆團形成爆孔

 (1) 適當降低噴房溫度與閃蒸區溫度 

(2) 使用多次少量的噴涂方式

增加霧化壓力

(3) 降低鏈速或者延長升溫線

提高流平時間

(4) 定期檢查旋杯維護和保養

(B)涂料調整方面

(1)粘度太高

(2)溶劑揮發太快

(3)每批涂料稀釋率有波動

 (1) 適當降低涂料粘度

(2)使用揮發速度較慢的溶劑

(3)嚴格的控制涂料的固含量從而使得涂料的稀釋率不會有較大范圍的波動

(C)操作方法方面

(1)涂膜噴涂過厚

(2)槍/旋杯重疊噴涂不適當

 (1)降低吐出量減少涂膜厚度

(2)更改機器人仿型使得噴涂更加均勻

(D)涂料配方本身

爆孔(流掛)極限達不到客戶實際要求

 對涂料中的稀釋劑進行調整設定良好的揮發梯度;選擇溶解性好的溶劑;選用適當的添加劑增加涂料的抗流掛性


3.2 流掛/鏡框

   現象:流掛是涂膜在流平或烘烤時下流形成涂料聚集或象冰垂一樣流掛

      鏡框是過濕涂膜流向四周邊緣看起來像鏡框

表3 流掛/鏡框產生的可能原因和對策

 

產生問題的可能原因

對策

稀釋劑是否適合噴房溫度?

使用適合噴房溫度的揮發速度的稀釋劑

使稀釋劑與標準操作匹配?

檢查稀釋率確認是合適的

膜厚是否合適?

調整吐出量/增加噴涂次數

是不是其它條件發生變化?(如旋杯轉速、鏈速、槍霧化壓力、往復速度等)

調整操作條件


3.3 縮孔和魚眼

現象:涂膜表面凹陷(酒窩狀)

表4 縮孔和魚眼產生的可能原因和對策

 

產生問題的可能原因

對策

(A)設備設施方面

(1)由于不適當的噴室布置和其它公司涂料的特性(表面張力)引起的漆霧不相容(特別是其它公司的)

(2)旋杯軸承潤滑油泄漏

(3)噴吐空壓機中油的污染

 

(1)盡量避免不同公司的涂料在同一噴房的使用減少互相之間的漆霧影響或者增大排風風速降低漆霧的飛散

(2)使用對于涂料沒有污染的潤滑油

(3)去除噴吐空壓機中油的干擾

(B)涂料調整方面

粘度太低

 調整粘度的高低對排除縮孔是非常敏感的因此應增加粘度重新調整粘度

(C)涂料配方

(1)抗縮孔性能適應不了客戶現場的特殊情況

(2)粉料研磨不佳

(3)丙烯酸類添加劑結晶

(4)鋁粉聚團

 

(1)提高涂料的抗縮孔性可以使用抗鎖孔助劑

(2)嚴格涂料的出廠細度排查

(3)使用合格的原材料

(4)天降適量的分散劑防止鋁粉聚團


3.4  橘皮

現象:涂膜表面不平整形成凹陷和突起(表面粗糙)

表5 桔皮產生的可能原因和對策

 

產生問題的可能原因

對策

下涂或底材是否平整?

使下涂或底材平整

膜厚是否合適?

確保膜厚合適(調整吐出量)

稀釋劑是否適合噴室溫度?

選用與設置條件符合的稀釋劑

噴涂條件的影響

調整噴涂參數


 3.5 漆霧相容性差

現象:由于后面與前面噴涂的漆霧相容性差導致外觀不佳(凹凸)

表6 漆霧相容性差產生的可能原因和對策 

產生問題的可能原因

對策

涂料的稀釋劑和粘度是否適合噴室溫度?

使用適當的稀釋劑

先噴涂的涂膜膜厚是否恰當?

調整至合適的膜厚

主漆和后噴涂涂料的時間間隔是否過長?

減少前后噴涂的時間間隔

后噴涂涂料霧化是否合適?

調整霧化(吐出量,霧化壓力)


3.6  發花

現象:鋁粉呈放射狀向中心點排列這一點的電導率高于周圍的區域

表7 發花產生的可能原因和對策 

產生問題的可能原因

對策

稀釋的涂料電阻適當嗎?

調整至合適(0.05~0.5MΩ)

負載電壓合適嗎?

調整為標準操作條件的下限

是不是噴室濕度太低?

控制濕度在合適的范圍內

接地牢固嗎?

接地牢固


3.7 旋杯霧影

現象:由于旋杯離心力產生的顏料輕微絮凝而形成的霧影

表8 旋杯霧影產生的可能原因和對策

 

產生問題的可能原因

對策

(A)設備方面

(1)旋杯轉速過快

(2)霧化條件苛刻   →吐出量太小

 (1)降低旋杯轉數

(2)增加吐出量

(B)涂料調整因素

揮發慢的溶劑促進對流有助于絮凝顏料浮起

 增加適量的揮發速度快的稀釋劑

(C)涂料配方

這個問題最終取決于顏料研磨水平和穩定性

測20°光澤評價旋杯霧影;確認顏料和白底的分散程度


3.8 失光

現象:涂膜表面光澤不良

表9 失光產生的可能原因和對策 

產生問題的可能原因

對策

濕碰濕噴涂時中涂干燥充分嗎?

加快中涂的干燥速度

噴房的溫度和濕度有問題嗎? 

溫度低:調整為快干稀釋劑

濕度高:如果車體有結露擦凈車體

稀釋劑合適嗎?

用合適的稀釋劑

循環系統中的涂料有問題嗎?

涂料更新達到預期嗎?

使用在安全使用許可期限內的涂料定期更新涂料

其它涂裝條件變化了嗎?

調整條件減少噴涂過程對于涂膜的影響

 


3.9  過烘烤黃變

現象:車體顏色在烘烤過程中變黃

表10 過烘烤黃變產生的可能原因和對策

 

產生問題的可能原因

對策

烘烤時烘房的溫度過高烘烤時間過長

適當降低烘房的溫度減少烘烤時間

使用的顏料在高溫下產生黃變

使用耐高溫的顏料


3.10  門框黑滲色

現象:未干的灰色中涂遷移到覆蓋的門框黑上看起來為白點

表11 門框黑滲色產生的可能原因和對策

 

可能的原因/檢查項目

對策

(A)設備方面

噴房或閃蒸區溫度太低

 調整噴房溫度和閃蒸區溫度至合適的范圍

(B)涂料調整

(1)中涂稀釋劑太慢

(2)門框黑粘度太高不能使門框黑正常霧

(1)使用快干稀釋劑

(2)降低門框黑粘度

(C)操作方法

(1)門框黑膜厚太低

(2)中涂太厚            

 (1)輕微增加門框黑(通常比介于合格和不合格之間的標準膜厚多2-3μm)

(2)通過調整噴涂條件使門框上的中涂膜厚薄些

(D)涂料配方

必須考慮門框黑的涂覆的相容性 

 考慮添加劑的使用量增加流平助劑;調整門框黑與中涂的反應速率接近


3.11 爬痕/蛀痕

現象:清漆透進疏松多孔的面漆層看起來像蟲蛀

表12 爬痕/蛀痕產生的可能原因和對策

 

可能的原因/檢查項目

對策

(A)設備方面

(1)面漆膜厚太薄 

(2)鏈速方面  → 面漆與清漆涂裝間隔時間太短 

 (1)調整面漆噴涂條件加厚薄膜區域(車頂角落行李艙蓋等)的膜厚

(2)更改噴涂條件(開關/噴涂時間吐出量)

但是大多數情況下很難因為其他因素改變設備、設施的操作或設定的條件在這種情況下必須通過涂料調整和改良來克服問題

(B)涂料調整方面

(1)面漆溶劑揮發速度太慢 

(2)清漆溶劑太強侵蝕面漆         

 (1)調整面漆溶劑揮發稍快稍微調低面漆粘度使面漆平整

(2)用溶解度參數較低不會強烈侵蝕面漆的溶劑考慮更好的稀釋劑

(C)操作方法

車體溫度太低(例:在冬季周末存量車體優先噴涂上涂)

 增加車體的預熱

(D)重涂工藝

打磨不充分在重涂過程中薄噴與漆霧噴涂區域的邊界一直都存在。在這些區域這種問題經常發生。阻止這些問題的發生打磨是關鍵。


為了拋光和防止這種問題在砂紙打磨區域外部采用組合打磨方式將有助于提高修補表面噴涂面漆的潤濕性。

(E)涂料配方本身

(1)中涂表面張力太低            

(2)面漆和清漆溶解度參數均衡            

 

 

(1)考慮中涂添加劑用量調整表面張力

(2)溶解度參數差大較好但是很難改變成膜樹脂因此可以考慮MG,CAB和Disp-4200等

也考慮界面調整添加劑以及改用低溶解性的清漆稀釋劑


    汽車制造商有他們自己對涂料工程獨特的要求這是在考慮汽車消費者在購買汽車十多年后仍一如既往期望擁有一輛全新外觀的車所形成的。汽車涂料必須經過設計、開發和檢驗以達到他們在性能等方面的要求規范。另一值得關注的是涂料在汽車制造廠的使用作業性它直接影響產品質量和產量在開發涂料時應加以考慮。因此在設計汽車涂料時不僅僅需要考慮相關的法律法規更要考慮到在車廠中的實際使用情況只有最終滿足客戶的要求才是一款合格的產品。


(詳情見《現代涂料與涂裝》2017-10期)

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