汽車漆塗裝中常見的塗膜缺陷與現象分析

0 引言

2009年中國汽車產銷量雙超越美國成爲世界第一大汽車市場。汽車漆作爲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。汽車漆在塗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。由于笔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並歡迎指正。  


1 塗膜弊病出現成因

由于塗料塗裝本身的特性其作爲一種生產出來的半成品需要在汽車生產塗裝車間進行塗裝並烘烤後才能成爲最終的现有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。另外塗料由于直接塗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塗料的最終成膜性能。


2   常見的塗膜缺陷與現象

表1 常見的塗膜缺陷與現象

缺陷

現象

1、  針孔

塗膜表面小孔

2、  爆孔

與針孔相似孔稍大

3、流挂

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)

塗膜表面凹陷

6、魚眼

在縮孔中間可以看到下面塗層表面的情況

7、桔皮

塗膜不平滑看起來不平

8、耐汙染性差(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顔料輕微絮凝而形成的霧影

11、失光

光澤低于標准

12、過度烘烤發黃

車體塗膜的顔色在烘烤過程中變黃

13、門框黑滲色

未幹的灰色中塗遷移到覆盖的門框黑上看起來爲白點

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塗出漆團形成爆孔

 (1) 適當降低噴房溫度與閃蒸區溫度 

(2) 使用多次少量的噴塗方式

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)塗料調整方面

(1)粘度太高

(2)溶劑揮發太快

(3)每批塗料稀釋率有波動

 (1) 適當降低塗料粘度

(2)使用揮發速度較慢的溶劑

(3)嚴格的控制塗料的固含量從而使得塗料的稀釋率不會有較大範圍的波動

(C)操作方法方面

(1)塗膜噴塗過厚

(2)槍/旋杯重叠噴塗不適當

 (1)降低吐出量減少塗膜厚度

(2)更改機器人仿型使得噴塗更加均勻

(D)塗料配方本身

爆孔(流挂)極限達不到客戶實際要求

 對塗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塗料的抗流挂性


3.2 流挂/鏡框

   現象:流挂是塗膜在流平或烘烤時下流形成塗料聚集或象冰垂一樣流挂

      鏡框是過濕塗膜流向四周邊緣看起來像鏡框

表3 流挂/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

使稀釋劑與標准操作匹配?

檢查稀釋率,確認是合適的

膜厚是否合適?

調整吐出量/增加噴塗次數

是不是其它條件發生變化?(如旋杯轉速、鏈速、槍霧化壓力、往複速度等)

調整操作條件


3.3 縮孔和魚眼

現象:塗膜表面凹陷(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塗料的特性(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)噴吐空壓機中油的汙染

 

(1)盡量避免不同公司的塗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)使用對于塗料沒有汙染的潤滑油

(3)去除噴吐空壓機中油的幹擾

(B)塗料調整方面

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)塗料配方

(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)提高塗料的抗縮孔性可以使用抗鎖孔助劑

(2)嚴格塗料的出廠細度排查

(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:塗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

下塗或底材是否平整?

使下塗或底材平整

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

噴塗條件的影響

調整噴塗參數


 3.5 漆霧相容性差

現象:由于後面與前面噴塗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

塗料的稀釋劑和粘度是否適合噴室溫度?

使用適當的稀釋劑

先噴塗的塗膜膜厚是否恰當?

調整至合適的膜厚

主漆和後噴塗塗料的時間間隔是否過長?

減少前後噴塗的時間間隔

後噴塗塗料霧化是否合適?

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

稀釋的塗料電阻適當嗎?

調整至合適(0.05~0.5MΩ)

負載電壓合適嗎?

調整爲標准操作條件的下限

是不是噴室濕度太低?

控制濕度在合適的範圍內

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顔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)塗料調整因素

揮發慢的溶劑促進對流有助于絮凝顔料浮起

 增加適量的揮發速度快的稀釋劑

(C)塗料配方

這個問題最終取決于顔料研磨水平和穩定性

測20°光澤評價旋杯霧影;確認顔料和白底的分散程度


3.8 失光

現象:塗膜表面光澤不良

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

濕碰濕噴塗時中塗幹燥充分嗎?

加快中塗的幹燥速度

噴房的溫度和濕度有問題嗎? 

溫度低:調整爲快幹稀釋劑

濕度高:如果車體有結露擦淨車體

稀釋劑合適嗎?

用合適的稀釋劑

循環系統中的塗料有問題嗎?

塗料更新達到預期嗎?

使用在安全使用許可期限內的塗料定期更新塗料

其它塗裝條件變化了嗎?

調整條件減少噴塗過程對于塗膜的影響

 


3.9  過烘烤黃變

現象:車體顔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

使用的顔料在高溫下產生黃變

使用耐高溫的顔料


3.10  門框黑滲色

現象:未幹的灰色中塗遷移到覆盖的門框黑上看起來爲白點

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範圍

(B)塗料調整

(1)中塗稀釋劑太慢

(2)門框黑粘度太高不能使門框黑正常霧

(1)使用快幹稀釋劑

(2)降低門框黑粘度

(C)操作方法

(1)門框黑膜厚太低

(2)中塗太厚            

 (1)輕微增加門框黑(通常比介于合格和不合格之間的標准膜厚多2-3μm)

(2)通過調整噴塗條件使門框上的中塗膜厚薄些

(D)塗料配方

必須考慮門框黑的塗覆的相容性 

 考慮添加劑的使用量增加流平助劑;調整門框黑與中塗的反應速率接近


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  → 面漆與清漆塗裝間隔時間太短 

 (1)調整面漆噴塗條件加厚薄膜區域(車頂角落行李艙盖等)的膜厚

(2)更改噴塗條件(開關/噴塗時間吐出量)

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

(B)塗料調整方面

(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塗上塗)

 增加車體的預熱

(D)重塗工藝

打磨不充分在重塗過程中薄噴與漆霧噴塗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。


爲了抛光和防止這種問題,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塗面漆的潤濕性。

(E)塗料配方本身

(1)中塗表面張力太低            

(2)面漆和清漆溶解度參數均衡            

 

 

(1)考慮中塗添加劑用量,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塗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後仍一如既往期望擁有一輛全新外觀的車所形成的。汽車塗料必須經過設計、開發和檢驗以達到他們在性能等方面的要求規範。另一值得關注的是塗料在汽車制造廠的使用作業性它直接影響现有產品質量和產量在開發塗料時應加以考慮。因此在設計汽車塗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现有產品。


(詳情見《現代塗料與塗裝》2017-10期)

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