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1、展望21 世纪汽车涂装技术,汽车涂装在100多年的汽车历史中，由当初的作坊式涂装发展到适应于大量流水生 产的典型的工业涂装，经历了多次质的变革，尤其在近20多年中。以汽车车身涂装为例。 漆前处理磷化，涂底漆阴极电泳涂装实现全自动化，涂中涂、面漆实现了静电自动喷涂（机器人喷涂机实现喷涂无人化）、计算机智能化控制技术等高科技的应用，使汽车涂装成为高度自动化和现代化的工艺。涂层质量（外观装饰性和耐腐蚀性等）跟上了时代潮流的要求，达到和超过了汽车的使用寿命，车身保用期达到“# 年以上。涂装工艺成为轿车制造的主要工艺之一，得到人们的普遍重视。 市场和环保两大压力促使汽车制造公司选用更优质的低公害或无公害
2、的新型涂装材料，进一步依靠技术进步完善工艺，提高涂装材料的利用率，改造和新建涂装线，强化管理，提高生产效率和降低涂装成本。适应客户的选择，使涂层具有更高的机能性（如耐酸雨性、抗擦伤性等），来增强商品竞争力。,汽车涂装材料厂商和汽车涂装专家普遍认为21 世纪的汽车涂装的开发方向为保护 地球环境、提高涂装的经济性和涂层的品质、增加产品的附价值等三个方面。,1、漆前处理技术,为提高涂层对底材的附着力和耐腐蚀性，汽车和摩托车的金属（铁、锌 和铝）制件在涂漆前都进行除油和磷化处理。世界各国的表面处理工艺及设备基本定型，仅在脱脂和磷化后的水洗次数、磷化后进行钝化或不钝化等细节上有点差别。处理方式：外形、结
3、构较简单的工件（无空腔、缝隙结构）采用喷射式；而对有空腔结构的工件，如汽车车身，在近20年中由,70年代末的喷射式为主逐步地几乎都改为全浸式（在913 道工序中至少有57 道以上为全浸式工序）。现今所用前处理药品还是从中温碱性脱脂（4566度），中低温磷化（4045度）为主体；表调槽液的使用寿命短，且与产量无关；磷化以(Zn、Mn、Ni) 三元,处理液和亚硝酸盐催化为主，钝化还是以含铬钝化剂为主，日本和韩国因环保取消了磷化后的钝化工序。环保型的漆前表面处理药品（如生物可降解性活性剂配制的脱脂剂、无镍、无亚硝酸盐的磷化液、无铬钝化剂等）近几年来已开发出商品供应商场；节能省资源的低温脱脂剂、低温少
4、渣的磷化液、长寿命的表调剂也相继开发成功。进入21世纪将会全面替代现用的各种表面处理剂。 为进一步提高汽车车身的耐腐蚀性和减少空腔涂蜡量，采用镀锌钢板（电镀锌和热镀锌两种）和预涂漆钢板制作车身的中空件和增强件；为节省燃料、使汽车轻量化，用铝合金和镁合金制造车身或其部件，用塑料制造车身部件（如顶盖、叶子板）。它们在汽车上的用量有逐步增多的趋势。为适应这些新底材的应用，开发选用新型的漆前处理工艺及用材（如能同时处理Fe、Zn、Al、Mg制件的漆前处理工艺），各种塑料件的漆前处理工艺和配套的底漆材料，将是汽车涂装发展的新前景。,2、阴极电泳涂装技术,电泳涂装法在汽车涂装中获得应用已有30多年历史，它
5、是在汽车工业中普及最快和技术更新最快的金属件涂底漆的方法。尤其1977 年以来，基于阴极电泳涂料的泳透率高，涂层的耐腐蚀性非常优良，形成了阴极电泳涂装替代阳极电泳涂装之势。至今仅对耐腐蚀性要求较低的车内零部件采用阳极电泳涂装，采用阴极电泳涂装法涂底漆的汽车车身达90%以上。 阴极电泳涂装工艺经近20年的不断完善，已成为最成熟的汽车车身、车轮和车架等涂底漆（或底面合一涂层）的先进技术之一，至今尚无替代它的更先进的涂装方法。,现今用阴极电泳涂料属第四、五代阴极电泳涂料（以泳涂的膜厚分为薄模型和厚膜型）；为适应环保、节能和提高工件边角的耐腐蚀性，20世纪90年代以来已经和正在开发无铅、锡的 阴极电泳
6、涂料、VOC（有机挥发物）含量低的和低加热减量的阴极电泳涂料、低温固化型阴极电泳涂料、边角覆盖型阴极电泳涂料；为适应底面合一涂层和无中涂的两涂层体系的需要，开发耐候性阴极电泳涂料；为降低成本，开发新一代作为汽车车身的三涂层涂装体系的底漆用的高泳透率、更薄膜型或低密度的阴极电泳涂料；开发适应于粉末4、电泳（PD/ED）倒置工艺的阴极电泳涂料。具有上述多种性能的新型阴极电泳涂料有的已成功开发为商品供应市场，上述新品种可望在21世纪更换现用阴极电泳涂料,3、膜过滤技术,电泳涂装采用超滤（UF）技术后，实现了半封闭循环清洗，提高了电泳涂料的利用率，杂质离子对电泳漆槽液的污染变质问题得到了解决，而使电泳
7、涂装技术走向成熟，加速了普及速度。又如反渗透（RO）技术用于海水淡化早为人们所知。可是由于UF 膜元件和RO 膜元件价格昂贵，使它们的应用面受到了限制。随着复合膜开发技术的进步，UF 和RO 元件的造价降低，为扩大它们在水处理领域应用创造了良好的条件。汽车涂装车间是用水大户，漆前处理和电泳涂装的水洗工序耗用大量的水。为保证每道水洗工序水的污染度不超标，需添加优质的自来水来置换。为防杂 第一篇汽车涂装喷漆概论质离子污染被涂漆表面，磷化处理和电泳后清洗的最后一道水洗工序需纯水。,每平方米清洗面积清洗置换水量为1.52.0L。年产30 万台轿车车身（面积约80M2/台）的前处理和电泳涂装的耗水量每小
8、时30t左右，其排放的污水量也与此相仿，污水处理费用也相当可观。从节省水资源、环保和降低成本等角度考虑，近几年来扩大膜过滤技术在汽车涂装领域中的应用已见成效。如用RO法替代离子交换树脂法制纯水，其优点：纯水成本可降低30%，作业环境好，操作简便，无含酸、碱的废水排放，有利于环保，水中的微粒子和细菌微生物也可同时除去。用RO法再生前处理最终纯水洗用的水，循环使用。又如用超滤技术再生脱脂槽液，进行油水分离再利用。用UF 装置进行含油污水的处理。,最近日本涂料公司和旭化成工业公司开发了电泳涂装最终水洗水的再循环利用方法，称“NPECS 法”（日本涂料电泳闭路清洗法）。它是采用特殊UF 装置，进行特定
9、条件的管理，浓缩循环纯水洗的水，滤液返回纯水洗工序再利用，浓缩液返回电泳槽回收利用。此法的优点是纯水使用量和电泳废水排放量大幅度减少，进一步提高电泳涂料的利用率和涂膜的外观质量。低VOC 含量的喷用水性涂料在汽车工业中也开始形成替代传统的有机溶剂型涂料之势。调漆和清洗用纯水量也随着增加。采用UF技术回收水性涂料的过喷涂漆雾在国外也已开发成功。即在喷涂时形成的过喷涂的水性涂料漆雾被喷漆室的循环水带入水槽中，采用UF 技术浓缩喷漆室循环水中的水性涂料（由1%固体分浓缩到1540%后利用，可综合提高经济效益30%以上。综上所述，膜过滤技术在提高涂装材料利用率、水的再循环利用和涂装用水处理（纯水的制取
10、和涂装污水的处理）等领域中应用很有前途。,4、 自动静电涂装技术,自动静电喷涂与人工喷涂相比，具有所得涂膜的装饰好、质量稳定等优点。它克服了人的因素，保证喷涂质量始终如一；涂料利用率高，且使用方便；生产效率高，一次喷涂较厚（3050UM）。因而国外高转速旋杯式自动静电涂装机在经济规模的汽车车身的中涂和面漆喷涂线上几乎已完全替代了人工喷漆，在最现代化的喷漆线上采用智能化的自动静电涂装机（ROBOT），实现了喷涂无人化。 自动静电喷涂机不仅适用于传统的有机溶剂型涂料（中涂、本色面漆、金属底色漆、罩光清漆等）的喷涂，经改进后也适用于导电的水性涂料的喷涂。且自动化程度很高，不仅能识别车型，能自动换色，
11、还能按设定的工艺要求自动调节供漆供气量、杯的转速及行程、自动清洗等。无论从节省涂料、节省工时和改善喷漆工的劳动条件的角度考虑，还是从提高涂层质量和环保的角度来考虑，自动静电喷涂工艺已确保了自身的重要地位，可预见它仍将是21世纪汽车车身的液态中涂和面漆的主要工艺手段。,静电粉末涂装技术,粉末涂料及其涂装法获得工业应用也始于20 世纪60 年代，可是由于其涂膜性能及第一章汽车涂装概述“工艺性差，发展缓慢，没有像同期开发的电泳涂装工艺在汽车工业中那样快地普及。近10年来在环保的促进下粉末涂料市场十分活跃，得到高速持续增长（增长率在涂料中是最高的，10 年产量增长3 倍），在粉末涂料制造及涂装技术上有
12、了突破性进展。 粉末涂料作为防腐涂层和车身的中涂层，在国外汽车工业中已有较多条涂装线采用，在国内汽车涂装中尚局限于外形简单的中小金属件的涂装。,美国通用、福特和克莱斯勒三家大汽车公司于1993 年携手设立了低污染涂料财团（LEPC）进行共同研究开发，呼吁世界上有实力的涂料制造厂和涂装机械制造厂联合开发平滑性、耐候性、耐酸雨性、鲜映性、保色性和粉末流动性等性能更好的丙烯酸系粉末涂料，开发涂膜的流平性更好的、且能薄膜化的小粒径粉末涂料，制造粒度分布幅度窄的小粒径粉末涂料用的粉碎机，开发使喷枪喷粉量均一的粉末定量供给装置，开发大喷粉量的杯式喷枪，等等。,在欧洲宝马汽车公司领先一步突破粉末罩光技术，与
13、Herberts和PPG涂料公司，Durr和)Eisenmam涂装设备公司，金马、Gerick、FanuC和AEG喷涂设备公司经4年多的联合攻关，于1996年建成第一条车身粉末罩光线,1997 年2月调试完，正式投入运行，日产450台轿车车身，第二条粉末罩光线1998年初建成投产，所采用工艺是干法静电粉末喷涂技术。 奔驰、大众和沃尔沃等汽车公司在探索开发粉末浆罩光工艺（称为湿法）。粉末浆能得到与溶剂型同等的涂膜外观，且据说不要粉末涂装线的初期设备投资。有资料介绍，从现有的车身双组分罩光工艺转换成粉末浆罩光工艺，现涂装设备及喷涂机系统只需少量改造就可，而干粉农涂料罩光工艺，则几乎要彻底更新。,因
14、此，基于汽车厂涂装线的现状，可能采用粉末浆罩光工艺在经济上更有利。汽车车身粉末中涂涂装工艺在国外已较成熟。美国通用汽车公司在19921995年间建成多条皮卡车车身粉末中涂线，采用聚酯粉末作为中涂，环氧聚酯粉末作为抗崩裂涂层，丙烯酸粉末作为中、面合一涂层。为提高经济性，国外有些公司在探索粉末电泳倒置涂装工艺，即汽车车身外表面先涂粉末涂料，熔融后，未涂装部分进行电泳涂装，粉末电泳涂膜同时烘干，达到降低电泳涂料的用量和缩短烘干工序的目的。实现这一工艺方法的难题是粉末、电泳涂膜境界的防腐性，要确保这境界部的膜厚，需靠调整原材料和工艺条件来完善之。 随21 世纪的地球环保要求，限制VOC 排放将越来越严
15、，可预测汽车车身的粉末涂装在21世纪会正式登场，且有大的发展。,6、烘干技术,现今为保证汽车涂层的质量，新车生产线（OEM）用涂料几乎都属热固性合成树脂涂料（无论是溶剂型，还是水性或粉末涂料）。为适应大量流水生产，汽车涂装中涂膜固化都靠烘干来实现，以缩短固化时间，满足生产节奏的需要。因而汽车涂装车间在汽车工厂中是耗能大户，烘干工序又是涂装车间耗能最多的工序之一，另外也是产生VOC、CO2 污染的公害源之一。因此节能、降低成本、环保和保证涂膜的固化质量也是当今涂膜固化工序及其烘干设备的革新课题。汽车涂装烘干技术发展趋势如下。,1)在保证涂膜质量和涂装效率的基础上，开发、选用低温烘干型涂料。 (2
16、)在经工艺试验认可和采用热固性涂料的基础上扩大“湿碰湿”（wet on wet）烘干工艺的应用范围，减少烘干工序。如当初“湿碰湿”工艺仅适用于同种热固性中涂或面漆，现今在国外已扩大到电泳底漆与水性中涂，中涂与面漆配套的“湿碰湿”烘干工艺。 (3)进一步优化烘干设备的设计，开发新结构，减少烘干室的散热面积和选用优质保温材料，减少热损失，提高热能的有效利用率。如以桥式和“II”型烘干室、整体焊接密封结构的烘干室替代直通式和壁板拼装式烘干室。 (4)扩大高红外固化加热式、辐射与对流结合式和以天然气为热源的烟道气直接加热式等高效节能技术的应用。 (5)在以油或燃气为热源的场合采用同时能处理烘干室废气功能的焚烧炉，同时达到废气热能综合利用。,
