汽车涂装免中涂工艺对钢板表面质量要求的影响

柯 聪 董 蓓

(1.武钢股份质检中心 湖北 武汉：430081； 2.武钢研究院 湖北 武汉：430080)



汽车涂装免中涂工艺对钢板表面质量要求的影响

柯 聪1董 蓓2

(1.武钢股份质检中心 湖北 武汉：430081； 2.武钢研究院 湖北 武汉：430080)

水性免中涂涂装工艺是汽车制造行业目前开发的最新涂装技术，不仅优化了涂装过程，还实现了节能减排并较大降低了汽车厂的生产成本，受到越来越多汽车制造厂商的采纳和运用，被认为是当前最具发展潜力的涂装技术之一。本文主要介绍了免中涂工艺在汽车行业中的应用背景、工艺特点，与传统的三涂两烘(3C2B)工艺的对比，以及免中涂工艺的工艺特点导致其对钢板表面质量要求发生的变化。

汽车外板；水性免中涂涂装工艺；表面质量；汽车涂装

节能环保、降本增效是当前各行各业面临的重要主题。尤其在汽车行业发展到今天，世界各国的汽车企业在汽车市场渐渐饱和，利润不断被压缩的压力下，在节能环保、降本增效方面都投入大量资金进行研究。涂装工序是汽车制造过程中的重要环节，其能耗约占整个汽车制造过程总能耗的60%。降低涂装的能源消耗、减少污染对于保护环境，降低制造成本就成了汽车行业积极推进和亟待解决的问题。在此背景下，水性免中涂工艺就应运而生了。水性免中涂工艺是目前所开发的最新涂装技术，相对于传统的三涂两烘(3C2B)工艺，免中涂工艺优化了涂料体系，取消了中涂过程，不仅满足汽车制造中的各项性能指标，还减少了涂料消耗量，降低了能耗和污染物的排放，有效达到节能减排和降低成本的目的。与此同时，由于对钢板表面缺陷有较高遮盖能力的中涂层的取消，导致钢板表面缺陷容忍度的降低。随着免中涂工艺在国内外汽车厂地广泛应用，各大汽车厂对汽车板，尤其是汽车面板的表面质量要求也在不断地提高，这对钢铁企业来说无疑是一项巨大的挑战[1]。

1 免中涂工艺与传统3C2B工艺对比

免中涂涂装工艺流程：电泳(烘烤)-色漆1+色漆2-预烘干-清漆(烘烤)；

传统3C2B涂装工艺流程：电泳(烘烤)-中涂(烘烤)-色漆+清漆(烘烤)。

免中涂涂装工艺取消了中涂层及中涂烘干工序，以喷涂二层漆层达到目标效果。中涂层在传统三涂工艺体系中是非常重要的，主要有五大功能：(1)遮蔽缺陷功能；(2)填充功能；(3)抗硬物冲击功能；(4)吸收紫外线功能;(5)散色功能。

取消中涂层，涂层将变得脆弱，抗硬物冲击功能将会减弱，同时，由于紫外线会透过面漆层直接照射到电泳底漆层，使电泳涂层产生氧化分解和粉化，降低电泳层和面漆层的结合力，最终导致漆面层龟裂和剥离。取消中涂层会导致遮蔽缺陷功能的降低，对整个涂装过程带来风险。为了解决这些问题，各大涂料厂商通过不断调整电泳漆配方和工艺参数，使得耐紫外线电泳漆在防腐蚀、抗硬物冲击、缺陷遮蔽能力以及耐紫外线方面与传统“电泳+中涂”体系效果相同，采用改良后的电泳漆底漆涂层替代中涂功能[2]。

2 免中涂工艺对白车身质量要求的影响

目前，世界各大涂料生产厂家均在开发和推广免中涂色漆，并相继开发出一系列喷涂工艺。例如庞贝捷的B1B2免中涂工艺已经在合资品牌上海大众、国产自主品牌奇瑞汽车等汽车厂得到应用。再如杜邦的Eco-concept工艺，目前已经在神龙汽车公司投入使用。免中涂工艺目前已被越来越多的汽车制造商采纳，并且已成为许多汽车厂在新工厂建立时首选的涂装工艺，免中涂工艺将逐步成为主流涂装工艺方式。

尽管免中涂工艺在汽车行业越来越得到广泛地应用，但由于其取消了中涂工序，漆面的总膜厚度降低，缺陷遮盖能力下降，对于涂装过程带来一定风险。

2.1 对电泳后车身表面的要求

对涂装环节而言，要求电泳后的车身表面尽可能地平滑。由于刮灰的痕迹会直接透过色漆层反映在外观上，因此在电泳打磨工序中取消了传统涂装工艺中的刮灰工序，所以需严格控制车身表面质量，减少钢板表面缺陷。取消了中涂打磨对钢板表面进行修磨，因此对电泳涂层的外观质量要求更加严格，对汽车用钢的的表面质量相对要求就更加严格，同时，钣金件在搬运、焊接等操作过程中的细节需要更加注意，避免在搬运、焊接等过程中由于操作不当造成细微缺陷影响涂装效果。

2.2 钢板和电泳膜粗糙度控制

钢板和电泳漆膜表面粗糙度会直接透过色漆层影响车身外观的光泽度和鲜艳度。由于免中涂工艺降低了膜厚，不能覆盖高粗糙度的钢板表面，因此钢板的表面粗糙度需控制在更加苛刻的范围内，这对汽车板的生产过程提高了难度。电泳膜粗糙度的控制与前处理效果、板面铁粉含量、钣金件外观质量、清洗、烘干等工序息息相关，进一步增加管理成本和难度。

2.3 耐候性

耐候性是汽车涂装工艺中非常重要的一个技术指标，取消中涂层，为了保护电泳漆不被破坏，必须在色漆中添加抗紫外线成分、耐老化成分，而色漆中添加过多的成分会造成烘干过程中出现如缩孔、针孔、剥落等严重的外观质量问题的风险，因此如何既能保证漆面的耐候性、抗紫外线的效果，又不会出现质量风险，是一项难度很大的技术问题。

3 某钢企汽车面板主要质量问题

由于免中涂涂装工艺缺少了中涂层，同时也取消了中涂打磨这一中间环节，漆面对钢板表面缺陷的遮盖能力大为减弱，也失去了在中涂打磨过程中对部分缺陷修磨的机会，因此对钢板电泳涂层的外观质量要求，表面缺陷的控制较三涂工艺更加严格[3]。以某汽车厂为例，某钢企汽车板目前存在的的表面质量问题主要是锌渣、锌灰类缺陷，并且主要是由于非保证面的细小锌渣类缺陷经过冲压后造成保证面凸起无法满足免中涂工艺质量要求，必须经过人工打磨、返修，导致抱怨不断。以下是某钢企供某汽车厂汽车板2015年面板返修PPM值(100万件中返修的件数)，如图1所示：

图1 某钢企供某汽车厂汽车面板返修PPM/OKM

从图1上可以看出：2015年某钢企汽车板返修PPM/OKM平均100万件中667件需要返修，而目标是100万件中小于500件，因此未达预定目标。通过对现场调查，发现主要原因就是由于该汽车厂采用的是免中涂涂装工艺而非传统3C2B涂装工艺,导致现有涂层对汽车板的表面锌渣，锌灰类细小缺陷遮盖能力减弱。

4 应对汽车免中涂工艺的钢板表面质量要求的措施

(1)锌渣类缺陷主要是溶解在锌液中的Fe析出后与Zn、Al发生反应形成。因此控制锌液重点的Fe含量是降低锌粒锌渣严重程度的关键。锌液中的Fe主要来自与带钢表面的残铁以及镀锌过程中钢基中析出到锌液的Fe。控制锌渣产生必须在面板生产过程中提高质量稳定性，减少入锌锅带表面残铁；锌锅锌液温度控制在460-465℃水平；汽车外板生产前通过过渡料的生产保证锌锅Fe含量0.01%以下，调整锌液中Al含量在0.19%-0.21%水平，避免Fe含量和Al含量波动而产生过多锌渣，如在外板生产过渡中，锌液中Fe含量过高，可以根据情况采用升Al降Fe的工艺措施。

(2)积极与汽车厂开展对标及广泛地技术合作，针对免中涂涂装工艺的特性开展联合研究，针对锌渣、锌灰等表面缺陷进行缺陷分级，明确不能满足汽车免中涂工艺的缺陷等级，制定符合免中涂涂装工艺的质量标准。

(3)积极推进钢板缺陷地图的建立及完善表面质量检查仪的缺陷图谱，提高表面检测系统的检出率和分类准确率。针对某钢企热镀锌汽车面板在汽车厂冲压过程中，由于钢带表面锌粒、锌灰等缺陷导致返修率较高的情况，需在线对影响涂装效果的锌粒、锌灰类缺陷进行切除，因此需要建立一套更为科学、有效的判定、处置锌粒、锌灰类缺陷的质量控制体系。表面检测系统能够对所检测的钢卷全长进行缺陷检测与数量统计，但对于无规律分布的缺陷，仅用表面检测系统进行影响区比例统计计算，已经不能够满足实际生产与判定的要求，需要对一定区域内关注缺陷进行数量统计的要求，因此需要尝试在表面检测系统中实现缺陷分区域数量统计并报警提示。

5 小结

汽车厂广泛使用免中涂涂装工艺以取代传统的三涂工艺,对钢厂来说是巨大的挑战。免中涂涂装工艺对钢板表面质量要求更高，对钢厂的产品质量管控、检查带来了新的难题。作为钢厂来说必须及时适应这一新的变化，认真研究，切实掌握免中涂工艺及可能影响涂装质量的缺陷种类、程度，不断调整生产、检查工艺及方法，为客户提供满足客户使用的产品。

[1] 王飞，宋国华，刘雷.免中涂技术在涂装工艺中的应用[J].上海涂料,2015，53(3)：32-34．

[2] 高伟峰，冉浩，赵旭星，杨丛.汽车免中涂工艺探讨[J].涂料工业,2015，45(3)：77-80.

[3] 赵妮.汽车涂装打磨影响因素分析[J].工业技术,2014(25)：99.

(责任编辑：李文英)

Impact of Intercoat-free Coating Process for Automotive on Surface Quality of Steel Plate

Ke Cong Dong Bei

(Quality Inspection Center of WISCO, Wuhan 430080, Hubei)

The intercoat-free coating process is the newest technology of automobile manufacturing industry，which is not only optimizing painting process, but also reducing energy emission and the cost. Right now, more and more automobile manufacturers are adopting this technology as it is considered to be one technology with the greatest potential. With a contrast to the traditional technology of 3C2B, this paper mainly introduces the applications and technical characteristics of the intercoat-free coating process lest it requires better surface quality of steel plate.

automotive panel; intercoat-free coating process; surface quality; automotive coating

2016-09-02

2016-11-10

柯 聪(1985～)，男，硕士，助理工程师.E-mail：121964346@qq.com

U465.1+1

A

1671-3524(2016)04-0027-03