《汽车材料》-第8章　汽车涂装涂料、车用胶黏剂

８.１汽车涂装涂料８.１.１汽车涂装的性能要求及分类随着我国汽车工业的飞速发展，汽车保有量迅速升高，汽车由单纯的客货运输工具，转变为人们追求舒适性、展现个性审美的时尚产品。所以，汽车的装饰性是决定汽车商品价值的重要因素，而汽车的装饰性除车型设计和车内装饰外，主要靠涂装。汽车的涂装不再是简单的“油漆”，其目的是通过对各种类型的汽车车身、底盘、车架、车厢和零部件的涂装，赋予汽车漂亮的外观和优良的防护性能。下一页返回８.１汽车涂装涂料１.汽车涂装的性能要求汽车是户外使用产品，随着地球环境的恶化，影响了汽车油漆涂层的使用寿命，污染物侵入漆面引起涂层早期损坏。汽车油漆涂层的主要污染源为工业落尘、酸雨、农药、昆虫与鸟粪、汽车自身污染和道路交通的飞溅等。涂层必须具有极高的耐腐蚀性，耐水性，耐汽油、机油性，耐候性，耐酸雨，耐化学药品，抗划伤性及机械强度，即具有优良的防护性能。汽车的涂装还应有良好的外观装饰性，特别是车身涂装，必须选用合适的涂装涂料，选择合理的涂装设备与工艺，在良好的涂装环境条件下，监控好汽车涂料、涂膜的性能指标，才能使涂层具有优良的装饰性。汽车涂层的装饰性主要取决于色彩、光泽、丰满度和平整度。汽车色彩一般依据汽车类型、用途、外形设计和市场的流行色彩来选择。汽车还要求涂层具有高光泽，汽车面漆层要求平整光滑，不应有颗粒。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料２.汽车涂装的分类按汽车涂装的对象，分为新车的生产线涂装、汽车修补涂装。按汽车涂装不同部位，分为车身外板涂装、行驶系涂装、其他部位涂装。８.１.２汽车涂装工艺１.新车的生产线涂装工艺汽车涂装中汽车车身涂装是汽车涂装工艺中工序最多、涂层质量要求最高、工艺最复杂的典型多层涂装代表。新车车身涂装工艺如图８-１所示。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(１)漆前磷化处理工艺。以提高涂层的附着力和耐蚀性为目的，漆前进行磷化处理。在处理前清洗除去车身表面的油污和尘埃，经磷化液处理；微细的磷酸锌、铁盐结晶，处理方法为浸渍法；磷化膜质量为１~３ｇ/ｍ２，膜厚为１~２ｐｍ，结晶粒为１~１０μｍ。(２)阴极电泳涂底漆工艺。阴极电泳涂装法能形成与底材附着性良好的、耐蚀性优良的底漆层；所使用的涂料是以改性环氧树脂和防锈颜料为主要成分组成的水分散性涂料；涂膜厚度为２０~３５μｍ，在三涂层体系一般选用２０~２５μｍ的膜厚作为底漆层。(３)喷中涂工艺。采用静电涂装或空气喷涂法涂布以耐候性良好的(抗紫外线性强)树脂、体质颜料为主体的涂料；涂膜与底漆具有优良的附着性，耐崩裂性，耐候性；涂膜厚:第一道为４０~４５μｍ，第二道为３０~３５μｍ。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(４)涂面漆工艺。采用静电涂装或空气喷涂法涂布以耐候性树脂、着色颜料为主体的涂料；涂膜具有优良的耐候性、鲜映性，光泽优良；在金属闪光涂装场合先涂一道底色漆层，再在其上采用“湿碰湿”工艺涂一层罩光涂层；本色面漆为４０~５０μｍ。２.汽车修补涂装(１)汽车修补涂装的特点。与工厂的生产线涂装不同，它无法规范作业，因车型、汽车及涂层的老化程度(如涂膜变色、失光、粉化、开裂等)或损伤程度、形状和颜色不同，不能按规定的工艺顺利进行作业，因而要求作业人员具有较高的涂装操作技艺。(２)汽车修补涂装工艺。汽车修补涂装工艺一般由表面准备、涂底漆、刮腻子填平、喷中涂、涂面漆等工序组成，视涂层的损坏状态和现场的具体条件确定执行哪道工序。汽车修补典型流程如图８-２所示。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料双组分低温汽车面漆涂装工艺流程如图８-３所示。８.１.３汽车涂料１.汽车涂料的概念涂料是指一种液态或固态的有机材料，采用特定的工艺方法涂于物体表面，干燥固化后能形成牢固附着，并具有一定物理机械和化学性能的涂层，又称漆膜。２.汽车涂料的基本性能要求(１)涂膜性能:良好的力学性能，耐各种环境介质侵蚀性能，漆膜耐久性好，不变色，不褪色；(２)施工性能:涂装作业容易，对涂装施工环境及装备适应性强；(３)环保性能:对施工人员无危害，对环境无污染或排放物易处理；上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(４)储运性能:在运输及仓储过程中自身不产生影响施工及涂膜性能的化学变化及分散状态的变化。３.汽车涂料的分类(１)按功能分类:涂料可分为底漆、中涂涂料、面漆(单涂层面漆、底色漆、罩光清漆)、防腐蚀涂料等；(２)按干燥(固化)成膜机理分类:①溶剂挥发干燥型:仅液态漆膜中的溶剂挥发以后就干燥成膜，如硝基漆，属于快干类涂料，干燥仅需几分钟；②氧化聚合干燥型:随涂膜中的溶剂挥发的同时吸收空气中的氧气产生氧化聚合反应，交联固化成膜，如油性漆、油改性的醇酸树脂漆等，一般在常温下需１６~２４ｈ才能干燥；上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料③双组分室温交联型:在涂布之前涂料中添加一定量的固化剂，随溶剂挥发，双组分或多组分之间反应而交联固化成膜，如双组分聚氨酯涂料、原子灰腻子等，干燥速度也较快速；④热固化型:随涂膜中的溶剂挥发，必须加热到一定的温度，才能交联固化成膜的涂料，如氨基烤漆、热固性丙烯酸树脂涂料(现是新车用涂料的主流)。(３)按漆基分类:醇酸树脂漆、硝基漆、氨基漆、丙烯酸树脂涂料、聚氨酯涂料等。４.汽车涂料的组成涂料虽然有较多的品种，用法及特性也各不相同，但它们都由成膜物质、颜料、溶剂和助剂４种成分或其中２~３种成分组成。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(１)成膜物质(又称漆基、连接剂):它是涂料成膜不可缺少的物质，是决定漆膜性能的主要因素。涂料在储存期内不发生明显的物理、化学变化，涂装后，在规定的条件下能迅速固化成膜。汽车用涂料的成膜物质均为各种优质的合成树脂。(２)颜料:漆用颜料均为细粉状，它或是天然矿物、金属粉，或是化学合成的无机化合物或有机染料。颜料能赋予涂料色彩和遮盖力，并有助于决定其耐久性和功能，有助于提高抗腐蚀性、填平性和降低成本。(３)溶剂(俗称稀料):它的作用是将涂料调到储运各种涂布方法所需的黏度。溶剂是由真溶剂、助溶剂和稀释按所需要的溶解性能和挥发速度配制而成的混合物，具有挥发性，在涂装和成膜过程中会挥发，留下不挥发成分(树脂和颜料等)形成硬的漆膜。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(４)助剂(又称添加剂):改善颜料的分散性和抗沉淀性，改善涂料的储存性、涂装施工性和防止漆膜缺陷。主要在涂料制造和涂装过程中发挥很大作用，在涂料中用量小而品种多。５.涂料在汽车上的用途涂料在汽车上的用途见表８-１。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料６.汽车修补涂料汽车修补涂料均属自干型或低温(８０℃以下)烘干型。底层涂料是指为各种面漆作基底层所用的涂料，包括底漆、封闭底漆或隔底漆等。直接涂布在经过表面预处理的物体表面上的第一道漆，在修补涂装场合也可用于覆盖旧漆面上。通常用于裸钢板表面上以增进耐腐蚀能力，其主要功能是牢固地附着于物体表面，为涂层体系提供牢固的基础。现代汽车修补底漆有钢板、镀锌钢板、铝材和不锈钢等表面的专用底漆，聚丙烯塑料专用底漆(即ＰＰ底漆)等。底漆应根据被修补底材类型、涂层体系、涂装条件和配套的中涂、面漆品种来选择。汽车底层涂料的种类有五种，其性能见表８-２。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料修补用中间层涂料是作为介于底漆与面漆层之间的涂层所用的涂料，其主要功用是改善被涂工件表面和底漆涂层的平整度，为面漆层创造良好的基底，提高面漆涂层的装饰性(鲜映性和丰满度)和整个涂层的抗击性。修补常用面漆如下:(１)硝基面漆(俗称汽车喷漆):该类面漆由硝化棉及合成树脂混合配制而成，硝化棉带来快干特性，合成树脂赋予膜厚、光泽和色彩与颜色的耐久性，改性的硝基面漆，是用优质树脂(丙烯酸树脂和有机硅树脂等)以改善其耐候性。硝基面漆具有易施工、快干和能抛光、适于局部修补等特性，即使在涂装条件不理想场合，也能得到高水准的漆面；一般的汽车喷漆耐候性差，而且涂装固体成分低，需喷涂３~４道才能达到所要求的面漆涂层厚度。硝基漆所用溶剂的溶解力强，可能造成旧漆膜被咬起(起皱)，当修补较旧的车辆时应特别注意。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(２)丙烯酸树脂喷漆:丙烯酸树脂喷漆是由丙烯酸系列的热塑性树脂组成，也仅由溶剂挥发而成膜，因而表干极快，且具有高光泽和良好的颜色耐久性，强制低温干燥与硝基面漆相类似。丙烯酸树脂喷漆的涂膜具有打磨、抛光性能，抛光程度则视对光泽的需求而定。快干和抛光性能是汽车修补面漆所需的主要特性，前者可提高工效减少粘尘，后者是消除修补面缺陷和斑痕的手段之一。其施工喷涂性能与硝基面漆相同，它的表干较硝基漆稍快，对喷涂时的温度变化甚为敏感。在选用丙烯酸树脂喷漆场合，与底漆配套良好和稀释剂选用正确，则可获得极佳效果，能得到耐久性良好的涂膜。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(３)空气干燥合成磁漆:空气干燥合成磁漆又称自干型合成磁漆，它是由干性油或各种物质改性的合成树脂制成。该类磁漆的涂装固体成分高，喷涂两道漆即能得到光泽度高的，且有较佳刮痕填平性的涂膜；该类磁漆所用溶剂较弱，故对旧漆层一般不能产生咬起、膨胀现象的危险；其涂膜一般不具有抛光性，不宜作为轿车修补用面漆，而供载重汽车驾驶室、货箱面漆的翻新用；因自干型磁漆表干慢(即所需不沾尘时间较长)，故对干燥环境的要求严格，最好能在无尘的喷漆室中喷涂，以避免沾上灰尘；另外，该类面漆涂膜不具有硝基面漆和丙烯酸面漆那样的抛光性能。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(４)双组分汽车面漆:双组分汽车面漆是由主料和固化剂分装，主料一般是羟基丙烯酸/三聚氰胺树脂混合物或聚氨酯树脂，固化剂是多异氰酸类树脂。在使用前按一定配比混合，一般室温下即可自干，也可在８０℃下烘干，以加速固化。双组分汽车面漆的涂装固体成分高，且有极佳的刮痕填平性的漆膜。在２０℃~８０℃之间的任何温度下，其干燥速度都比其他修补涂料快。此类漆在双组分混合后有４~８ｈ的生命期(或称有效时间、使用寿命)，超过这段时间后，所有混合过的漆料即应处理。７.汽车涂层的保养汽车油漆涂层的主要污染源为工业落尘、酸雨、农药、昆虫与鸟粪以及汽车自身污染和道路交通的飞溅等，它直接影响汽车油漆涂层的使用寿命，污染和侵入漆面引起涂层早期损坏。涂层主要污染源如下:上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(１)工业落尘:工业落尘是指由化学、钢铁、发电以及纺织等工厂所排出的微小粒子，这些微粒带有水汽，特别是又带有少量磁性，这些微粒常会附着于漆面可能造成漆层表面的细孔和变色(锈点)，甚至可能渗入、穿透涂层，导致底材生锈，损坏车身结构。工业落尘侵蚀的防护的最好办法是定期清洗，当已发生工业落尘侵蚀，则用１０％的草酸液清洗。(２)酸雨:酸雨是化工厂和发电厂等排出的烟气，含有大量的二氧化硫以及氮的氧化物和水，与臭氧结合后分别形成硫酸和硝酸，很容易和云中水汽融合形成酸雨，当ｐＨ值降到一定的程度后，就会侵蚀漆膜；水泥厂水泥灰混于水中会呈强碱性，它们会侵蚀漆膜，成为点状变色形态。酸雨侵蚀的防护方法可以通过提高面漆的耐酸雨性，使用耐酸雨性优良的新车用面漆和汽车修补用面漆，汽车修补漆中的聚氨酯漆的耐酸雨的侵蚀能力最好，酸雨造成的轻度污染需用打磨和打蜡护理。上一页下一页返回８.１汽车涂装涂料(３)酸、盐或碱:汽车油漆涂层的耐化学作用的性能仍有一定的限度，所以会发生酸、盐或碱等的局部污染，可能造成针状穿孔及变色，农业及园艺喷洒的杀虫剂、除草剂、鸟粪等造成汽车涂膜的污染，在呈现于湿气和温暖阳光中造成漆膜的斑点、孔和小泡，浓缩的除草剂可视为脱漆剂；鸟粪亦能造成漆膜的严重扭曲或变色；某些飞虫的残尸被阳光烤晒后会造成漆膜变色和龟裂。(４)石油制品、机油、黄油、刹车油和防冻液:来自汽车的污染包括有石油制品、机油、黄油、刹车油和防冻液等，它们可能使漆膜产生污迹或破损。在公路上，排气废料、焦油和其他筑路材料以及各种喷洒作业的残渣可能污染漆膜，焦油、沥青和润滑油等污迹可用２００号汽油(白醇)或类似的溶剂擦拭。上一页返回８.２车用胶黏剂８.２.１胶黏剂的特点、组成与分类粘结技术采用新材料、新工艺，是现代科学技术的一门新技术。它具有快速、牢固、经济及节能等特点，可代替部分铆接、焊接和机械装配等烦琐工艺，既节省时间、费用，同时又提高产品质量和提高劳动生产率。１.胶黏剂的概念及特点黏结技术使用的材料是胶黏剂，又称黏合剂。它既能把同种材料黏结在一起，也能将性质截然不同的两种材料黏结在一起。下一页返回８.２车用胶黏剂与铆接、焊接、螺钉连接方法相比，黏结技术具有的优点是:可以黏结不同性质的材料和不能用铆、焊方法连接的金属薄板箔以及微形、异形等复杂工件；黏结接头应力分布均匀，有良好的抗疲劳强度；整个黏结接头部分都承受负荷，因此力学强度较高。黏结接头具有优良的密封、绝缘和抗腐蚀性能，同时还能防止金属发生电化学腐蚀；黏结工艺温度低。与铆接、焊接、螺钉连接方法相比，黏结技术的缺点是:黏结接头抗剥离强度、不均匀扯离强度和冲击韧度较低；黏结质量检查困难；胶黏剂的老化问题，耐热性差等。上一页下一页返回８.２车用胶黏剂２.胶黏剂的组成天然胶黏剂的组成比较简单，合成胶黏剂大多是由多数成分混合配制而成。这些组成按其作用不同分为:基料、固化剂与硫化剂、增塑剂与增韧剂、填料、稀释剂与溶剂等，有的还加入其他附加剂。(１)基料:使胶黏剂获得良好的黏附性能，它的性质和用量对胶黏剂起决定作用。(２)固化剂与硫化剂:通过催化剂(或称促成剂)与主体黏合物质(基料)进行化学反应，使热塑性的线型主体黏合物质交联成坚韧或坚硬的网状结构，又称交联剂或硬化剂。(３)增塑剂与增韧剂:增塑剂能增进固化体系的塑性，提高弹性和改进耐寒性；增韧剂能增加韧性，提高其剥离强度、抗剪强度及低温性能。上一页下一页返回８.２车用胶黏剂(４)填料:可降低成本，提高黏结强度、耐热性，降低脆性，消除制件成型应力，增加热导率，提高导电、导磁性。(５)稀释剂与溶剂:能降低合成胶黏剂的黏度，易流动，提高浸透力，改善其工艺性能，并延长使用期限。(６)其他附加剂:为增加胶黏剂某一些方面的使用性能而加入各种附加剂。在高温条件下使用胶黏剂要加入阻燃剂；加速胶黏剂中的树脂固化和橡胶硫化反应速度的固化促进剂和硫化促进剂；防止胶层过快老化的防老剂；提高原来不粘或难粘的材料之间的黏结力的增黏剂等。３.胶黏剂的分类(１)按基料的来源分类(表８-３)。上一页下一页返回８.２车用胶黏剂(２)按使用性能和用途分类(表８-４)。(３)按固化条件分类。①室温固化胶黏剂(又称冷固化胶黏剂):不需另外加热，在室温(２０℃~３０℃)条件下，便可固化；②中温固化胶黏剂:是指需要加热到１３０℃的固化胶黏剂；③高温固化胶