《汽车制造工艺 教学课件 ppt 作者 何耀华第四章+汽车涂装工艺 第四章 汽车涂装工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车制造工艺 教学课件 ppt 作者 何耀华第四章+汽车涂装工艺 第四章 汽车涂装工艺（120页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 汽车涂装工艺,汽车是一种陆路交通工具，其使用的环境、气候、道路条件复杂而多变，为此它需要有良好的耐候、耐蚀、耐擦伤及抗石击的特性，即应在日晒、雨淋、风沙冲击、干湿交替、冷热变换、盐雾与酸雨侵蚀的环境下，具有良好的保光、保色、不粉化、不脱落、不起泡、不锈蚀能力。此外，覆盖在车身表面的油漆涂装层还是汽车一层美丽的外装，对于绝大多数用户而言，往往外观是决定是否购买某车的主要因素。由此可见，汽车涂装应具有防护和装饰二大功效。汽车涂装工艺的重点就在于：在低污染、低成本的前提下实现对汽车车身及其他各总成部件最有效的防护并达到最佳的美化效果。,第一节 汽车涂装工艺流程,汽车涂装工艺经历了100 多年
2、的发展历程，其作业方式由最初作坊式的简单刷涂到简单喷涂再到适应于大量流水生产的现代化工业涂装；其作业内容也由最初的仅在需保护的工件表面刷上一层油漆到在工件表面先刷防锈漆再喷面漆发展到现在的“漆前处理电泳中涂面漆”（见图4-1）等。涂装涂层至少包括电泳底漆、中涂、色漆和清漆等四层，如图4-2所示。对于有密封要求的焊缝部位，在电泳底漆与中涂之间还要加涂PVC或SGC密封胶。为了适应用户对汽车外观质量越来越高及多样化的要求，汽车车身涂装的漆前处理、底漆阴极电泳工艺已实现全自动化，中涂与面涂工艺实现了静电自动喷涂、计算机智能化控制。汽车车身涂层质地（外观装饰性、耐腐蚀性、抗擦伤性等）得到了显著提高，车
3、身保用期达到和超过了汽车的整体使用寿命。,图4-1 涂装工艺布局与流程图,图4-2 车身涂层的构成,影响汽车车身涂层质地的因素,影响汽车车身涂层质地的因素很多，如：基底材料的表面质量、表面状态、涂料与基底材料的黏附能力、涂层颜色的一致性、涂层的光泽与柔韧性、涂层表面硬度等。 基底材料的表面质量是由上游冲压和焊装工艺决定的，所以要想汽车的外表美观好看，冲压与焊接工艺不可忽视。 基底材料的表面状态及涂料与基底材料黏附能力的好坏主要取决于其前处理工艺，内容包括除脂、除锈、表调、磷化等。 电泳涂底漆在汽车涂装工艺中的应用已有超过30年历史，是汽车工业中普及最快和技术更新最快的金属件涂底漆方法。阴极电泳
4、涂底漆工艺经历了几十年的不断发展与完善，已成为最成熟的汽车车身、车轮和车架等涂底漆的先进技术之一，至今尚无替代它的更先进的涂装方法。 为了改善被涂工件表面和底漆的平整度，为面漆层创造良好的基底，以提高面漆涂层的鲜映性、丰满度及抗石击的能力，需要进行中涂。,面漆的构成,面漆包括色漆层和清漆层二个层级，色漆层的主要作用是装饰，使车身美观好看；清漆层处于涂装的最外层，其主要作用是：防紫外线、防水的渗透、耐气候的蚕食、保色、耐酸雨、抗划伤等。,第二节 漆前处理,早期生产的汽车，尽管新车出厂时外观非常漂亮，但不久就会出现起泡、油漆表面冒出星罗棋布的锈蚀斑点，通常每隔2至3年需要重新做一次油漆。其原因是漆
5、膜的附着能力不够、防腐蚀能力差。为有效提高涂层寿命，其有效的方法是磷化。利用磷酸的离解（平衡）反应在洁净的金属表面析出不溶性的磷酸金属盐膜（简称磷化膜）。磷化膜是否能够有效生成与金属表面的洁净程度和表面微观结构直接相关。车身冲压与焊装工艺过程中不可避免会在金属车身表面留下脂、锈或其他残留物。为此，在磷化前需彻底除脂、除锈和表调处理；磷化处理后，还需彻底清除残留在车身表面上的磷化液及磷化膜表面的疏松层，并对磷化膜不完全的部分空穴进行封闭，使磷化膜的结晶细化，提高其致密性（即钝化）。汽车车身的前处理通常需要经历预清洗、预脱脂、脱脂、水洗、表调、磷化、水洗、纯水洗、翻转沥水等10 多道工序，如下图。
6、,一、脱脂,前5道工序是除油清洗（脱脂）工序。用热水和热碱液喷、浸结合的方法清洗车身。通过脱脂剂中的碱性物质对油污皂化及表面活性剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到脱脂的目的。脱脂质量的好坏主要取决于： 脱脂温度 脱脂时间 机械作用 脱脂剂,1、脱脂温度,一般说来，温度越高、脱脂效果越好。温度高可使油污的牢度降低，加速皂化等化学反应和表面活性剂的浸润、乳化、分散等作用。但不是所有场合都是温度越高越好，不同的脱脂剂有其自身最合适的温度范围，过高的温度会使某些脱脂液中的表面活性剂析出聚集，附着在被清洗的表面上，造成磷化膜发花不均。,2、脱脂时间,必须保证有足够的脱脂时间，喷射方式的脱脂时问一般为13
7、分钟，浸渍方式脱脂时间一般为35分钟。油污种类和多少的不同所需的脱脂时间亦各不相同。但对于先进的高效流水生产线，往往需要在较短的时间内达到良好的脱脂效果，这正是需采用预清洗、预脱脂、脱脂、喷淋水洗、浸渍水洗等多道工序，并辅以机械作用的原因。,3、机械作用,借助压力喷射和搅拌等机械作用（见图4-4）可以达到良好的脱脂清洗效果，其原理是，压力喷射可强化脱脂液的渗透和破坏油膜的作用，阻止油污在车身表面的再吸附。尤其是中、低温脱脂，机械作用显得特别重要。实验表明，在相同的温度条件下，压力喷射脱脂比浸渍脱脂速度快一倍以上。 图4-4 压力喷射与搅拌相结合的清洗,4、脱脂剂,脱脂剂的组成和品种对脱脂效果有
8、很大的影响。例如，含有表面活性剂的碱性脱脂剂较单独的碱性脱脂剂的脱脂效果好，所以，要根据被清洗物的材质（钢板，镀锌板，还是铝材等）、油污状态、处理方式、与下道工序的匹配性，通过试验来正确选用什么类型的脱脂剂。常用的含表面活性剂的碱性脱脂剂有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠及缩合磷酸盐、硅酸钠等。,不同类型的脱脂剂, 氢氧化钠：碱性化合物，在水中溶解后，与各类油脂发生皂化反应。 碳酸钠：在水中溶解后呈碱性，具有一定的缓冲作用，对硬水有一定的软化能力。 磷酸三钠及缩合磷酸盐：有软化硬水和促进污垢粒子分散的作用，具有较高的碱性，通过皂化作用使油脂类污垢溶解。 硅酸钠：水解后生成的硅酸不溶于水，以胶束结构悬
9、浮在水中，胶束对固体污垢粒子具有悬浮和分散能力，对油污有乳化作用，有利于防止污垢在工件表面上再沉积,二、除锈,除锈较为有效的方法是酸洗。对于现代汽车制造业而言，由于普遍采用了拉动式生产方式，焊装好的白车身无需中间停留便进入到涂装工艺，锈蚀通常来不及产生，因此在现代化的汽车制造公司，车身涂装工艺中已很少见到除锈工序。当然，若车身冲压件及焊装好的车身有较长时间的储存、中转，车身表面锈蚀可能在所难免，在这种情况下，则应增设除锈工序。,三、表调,表调是磷化前必须进行的一道重要工序，其作用是改变金属表面的微观状态，促使磷化过程中形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。尤其是经酸洗或高温强碱清洗过的金属表面。
10、表调液的主要成分是铁盐（钛胶体）和磷酸钠，是微碱性的胶体溶液。由于胶体微粒表面能很高，对金属表面有极强的吸附作用，可在被处理表面形成数量极多、细小且均匀的磷酸盐晶核，于是便限制了大晶体的生长，促使磷化膜细化、致密，能有效提高磷化的成膜性、缩短磷化时间、降低磷化膜厚度。,表调应控制的参数,1、有效铁浓度l0 mg/kg，pH=8.59.5，Ti（钛）浓度10 mg/kg ； 2、配制表调处理液的水应纯净，其电导率应200s/cm，自来水含有氯离子，会严重影响表调质量，最好使用去离子水； 3、表调处理液及车体温度35 ； 4、为保证表调处理液的稳定性，必须及时添加新鲜水和表调剂，每周需更换一次表调
11、处理液，处理液应保持良好的搅拌状态，避免沉淀。 5、表调处理时间为3060s，浸渍式处理。,四、磷化,磷化处理的主要物质是磷酸（ ），磷酸在水溶液中三次离解所对应的三种不同离解状态的盐。当金属是Zn、Fe等二价金属时，生成的三种盐分别是：磷酸二氢盐 、磷酸一氢盐 、磷酸盐 。 是可溶性的， 是难溶性的， 介于二者之间。磷化处理技术是可溶性 磷酸二氢盐形态的水溶液通过化学反应析出难溶磷酸盐膜。,1、磷化的分类,磷化的分类有磷化成膜体系、磷化膜厚度、磷化使用温度、促进剂类型等多种分类方法。 1）磷化成膜体系 按磷化成膜体系的不同，磷化可分为： 锌系 锌钙系 锌锰系 锰系 铁系 非晶相铁系,锌系磷化
12、液,锌系磷化液主体成分是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。钢铁件上所形成磷化膜的物质是：Zn3(PO4)24H2O 、Zn2Fe(PO4)24H2O。磷化膜晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多，广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。,锌钙系磷化液,锌钙系磷化液主体成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4及其它添加物等。钢铁件上所形成磷化膜的物质是：Zn2Ca(PO4)24H2O、Zn2Fe(PO4)24H2O、Zn3(PO4)24H2O。磷化膜晶粒呈紧密颗粒状（有时有大的针状晶粒），孔隙较少。可用于涂装前打底及防腐蚀。,锌锰系磷化液,锌锰系磷化液主
13、体成分是：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4及其它添加物。所形成磷化膜物质是：Zn2Fe(PO4)24H2O、Zn3(PO4)24H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)44H2O，磷化膜晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合型晶粒，孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。,锰系磷化液,锰系磷化液主体成分是：Mn2+、NO3-、H2PO4、H3PO4及其它添加物。钢铁件上形成磷化膜物质是（Mn，Fe）5H2（PO4）44H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化膜晶粒呈密集颗状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。,铁系磷化液,铁系磷化液主体成分是：Fe2+、H2PO4、H3PO4及
14、其它添加物。钢铁件上形成磷化膜物质是：Fe5H2（PO4）44H2O。磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化膜晶粒呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。,非晶相铁系磷化液,非晶相铁系磷化液主体成分是：Na+(NH4+)、H2PO4、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)及其它添加物。钢铁件上所形成磷化膜物质是：Fe3(PO4)28H2O, Fe2O3。磷化膜薄，微观膜结构呈非晶相的平面分布状，仅应用于涂漆前打底。,2）磷化膜厚度,按磷化膜厚度（磷化膜重）的不同，磷化可分为次轻量级、轻量级、次重量级、重量级四类。次轻量级膜重仅0.11.0 ，一般是非晶相铁系磷化膜，仅
15、用于漆前打底，特别是变形大工件的涂漆前打底效果很好；轻量级膜重1.14.5 ，广泛应用于漆前打底，在防腐蚀和冷加工行业应用较少；次重量级磷化膜重4.67.5 ，由于磷化膜较重、较厚（一般大于3 ），较少用于漆前打底，一般用于防腐蚀及冷加工减摩滑润；重量级膜重大于7.5 ，广泛用于防腐蚀及冷加工。,3）磷化处理温度,按磷化处理温度的不同，磷化可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化即不加温磷化；低温磷化处理温度为3045；中温磷化温度为6070；高温磷化温度大于80。温度的划分并不严格，也无明确的界限，具体的磷化温度常由工序时间而定。通常情况下，温度越高成膜时间越短，温度越低成膜时间越长。,4
16、）促进剂类型,按促进剂类型的不同，磷化可分为硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等五类。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，于是构成许多分支系列。硝酸盐型包括：NO3型、NO3/NO2（自生型）；氯酸盐型包括：ClO3、ClO3/ NO3、ClO3/ NO2；亚硝酸盐型主要是硝基胍R- NO2/ ClO3；钼酸盐型包括：MoO4、 MoO4/ ClO3、 MoO4/ NO3。 磷化分类方法还有很多，如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化等。,2、汽车车身磷化工艺,当今汽车行业较流行低锌磷化，实验表明：低锌磷化与阴极电泳配合使用效果十分良好。低锌磷化液中需加入少量的Mn2+、Ni2+，可提高耐腐蚀性，能形成颗状磷化晶粒的磷化膜。低锌磷化所用的促进剂体多为NO3-/NO2-，处理温度为5060，磷化膜重1.52.5 。处理方式有：喷淋、浸渍、喷浸结合、刷涂
