高庆福
【摘 要】概述了汽车部件用粉末涂料技术的发展历史及应用现状,根据粉末涂料在汽车部件(包括车身、发动机、轮毂、底盘等)应用的特性要求,指出汽车不同部件应选用相对应的粉末涂料体系,并列出不同粉末涂层的具体检测标准,为汽车粉末涂料的开发提供参考性依据,并展望今后汽车用粉末涂料技术的发展动向和应用前景.
【期刊名称】《涂料工业》
【年(卷),期】2018(048)010
【总页数】5页(P69-73)
【关键词】汽车涂料;粉末涂料;汽车零部件
【作 者】高庆福
【作者单位】广州擎天材料科技有限公司,广州510860
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ637.82
1 汽车用粉末涂料的发展概况
20世纪70年代初，粉末涂料初步应用于汽车领域。由于汽车涂料有高耐候、高耐腐蚀、高耐磨以及耐热、保光保等性能要求，技术进展相对缓慢[1]。粉末涂料初期应用仅局限于汽车零部件、汽车底涂等，后来逐步用于汽车底面合一粉末涂料和粉末罩光清漆，成为真正意义上的汽车用粉末涂料。20世纪80年代，日本的Honda、意大利Fiat开始将粉末涂料应用于汽车车身喷涂。美国的汽车制造商引入粉末涂料作为汽车面漆时则保持着更加谨慎的态度。General Motors(通用)于1982年开始在小型载货卡车系列中使用粉末涂料作为汽车车身的底面合一涂料，积累了相关经验后，在20世纪90年代初，开始在其乘用汽车系列中使用粉末涂料技术。2000年，General Motors(通用)和Daimler-Chrysler(克莱斯勒)这2家公司每天有1万多辆汽车车身采用底面合一粉末涂料进行涂装。目前，欧洲的汽车工业涂料也正探索逐步将粉末涂料取代液体涂料的应用。
我国粉末涂料在汽车工业中的应用大多在汽车零部件方面，虽然以其优异的涂层性能和环保性能已经完全可以替代液体涂料，但受产品结构和涂装技术限制，我国粉末涂料占汽车涂料应用市场不到10%，而欧美国家适用于汽车零部件喷涂的粉末涂料已经达到50%以上，我国的粉末涂料品种与西方发达国家相比存在较大差距，另外在喷涂设备和烘烤设备方面也存在质量与规模上的差距。
随着粉末涂料新产品及新技术的开发，粉末涂料在汽车领域的应用不断扩大，如汽车铝轮毂、汽车保险杠、刹车片、滤化器、发动机、雨刮、汽车车厢等。汽车用粉末涂料品种有环氧粉末、环氧聚酯粉末、耐候纯聚酯粉末、聚氨酯粉末、丙烯酸粉末[4]。目前它们固化温度相对偏高(180～200 ℃)，能耗较高，并且高温涂装对汽车部件机械力学方面有较大影响，存在一定安全隐患。在汽车轮毂、刹车片、转动轴等特殊零部件涂装方面，现很多汽车公司已提出低温固化涂装要求。
2 汽车部件用粉末涂料的涂装要求
粉末涂料已经在汽车部件上有较多应用实例，本文综述了大众、通用、本田、中信戴卡、江铃汽车等公司对汽车各部位粉末涂层的涂装要求，为开发更新粉末涂料在汽车领域的应
用提供参考依据。
2.1 汽车车身粉末涂装
汽车涂料对保护性能和装饰性能均有较高要求。传统的汽车表面液体涂装工艺一般为：中涂、漆及清漆3道工序，在涂装过程中有大量VOC排放，各国政府为了减少VOC排放，鼓励汽车生产企业采用相对环保的涂装工艺。2000年，欧洲大众汽车开始推行免中涂工艺，采取“水性底漆+高固体分罩光清漆”涂装工艺，这种喷涂工艺每年可以降低70%的VOC排放、降低20%的CO2排放，是迄今为止最环保的汽车涂装工艺之一[5]。
相对于水性涂料，粉末涂料在汽车车身上的应用推广相对较少，但变革已经在慢慢发生，北美三大汽车制造厂商通用、克莱斯勒和福特率先在1996年开展汽车车身中涂粉末喷涂研发，采用粉末涂料作为底粉，代替原有的中涂涂装，在美国现在已经有11家汽车OEM工厂采用粉末涂装汽车生产线。
汽车平衡块汽车罩光清漆一直是粉末涂料较难进入的领域，但粉末涂料在经济性和环保性方面的优势使得汽车制造商和涂料生产商都在这方面开展广泛的研究。BMW(宝马)是世界上第一家在
其标准产品中使用粉末罩光清漆的汽车制造商，BMW德国工厂粉末罩光清漆自2000年商业化投产，共计已生产了50多万辆汽车[6]。国内市场中，2015年江淮汽车与阿克苏诺贝尔公司联合开发粉末涂装生产线，在卡车车厢上实现粉末素漆喷涂工艺。2016年，CIMC东莞中集专用车在东莞投产粉末涂料喷涂的挂车，年产3万台(套)，主要出口北美、欧洲。2018年，芜湖中集瑞江汽车有限公司各类搅拌罐车、粉罐及其零部件采用粉末涂料喷涂，选用底粉+面粉双涂层和面粉单涂层的涂装工艺，实现罐车涂装线技术的全新突破。据报道阿克苏诺贝尔生产的Interpon超耐候聚酯粉末漆在佛罗里达曝晒60多个月后，保光率大于80%，并已为TOYOTA(丰田)、HONDA(本田)、AUDI(奥迪)、PSA(标致雪铁龙)、FORD(福特)等汽车生产公司所采用，具有与传统水性漆涂料相类似的外观。本文对各汽车生产厂家对汽车车身粉末涂装性能要求进行了总结，如表1所示。
2.2 汽车发动机粉末涂装
汽车发动机涂装主要选用耐高温、耐热、耐冲击以及柔韧性好的环氧粉末涂料。国内江铃汽车联合粉末涂料厂商开发了可直接应用在经喷砂除锈的铸铁发动机机体表面的环氧粉末涂料，固化条件为140 ℃/(15～25)min。环氧低温固化涂层可抵抗发动机连续工作时高温
对其产生的热冲击，同样能满足汽车发动机在极端条件(如受高速机械加工)下不出现碎落、卷层或周边翅片等性能使用要求。各汽车生产厂家对汽车发动机用粉末涂装性能要求，如表2所示[7]。
2.3 汽车零部件粉末涂装
粉末涂料在汽车零部件方面也有一些应用。汽车座椅、门窗和雨刮器主要以聚酯/TGIC或聚氨酯粉末涂料为主，多数以光泽为5～15的无光粉和半光粉进行喷涂，这些粉末涂料通常为低光泽黑或深灰产品[8]。
以汽车保险杠粉末涂装为例，其技术要求如表3所示。
2.4 汽车铝轮毂粉末涂装
汽车轮毂涂装主要集中在京津冀地区，以戴卡和立中系为代表的轮毂厂，轮毂粉末的配套工艺经过近10 a的发展已经步入成熟阶段，主要的施工喷涂工艺为：(1)铝轮毂金属工件前处理→喷涂粉末涂料(环氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→喷涂漆→喷涂透明粉末涂料(GMA丙烯酸罩光粉末或纯聚酯透明粉末)。(2)铝轮毂金属工件前处理→喷涂粉末涂料(环氧/聚酯粉末
或聚酯粉末)→喷涂漆→精车→喷涂透明粉末涂料(GMA丙烯酸罩光粉末或纯聚酯透明粉末)。
表1 汽车车身粉末涂装的技术要求Table 1 Technical index of primer powder coatings on automotive项目要求检验标准光泽高光70～90或客户要求ASTM D523—2018附着力/级0ASTM D3359—2017耐冲击性/cm50GB/Tt 1732—1993涂膜硬度H～2HASTM D3363—2011耐磨性/mg<60ASTM D4060—2014伸缩性/%⫺20ASTMD522/D522M-2017耐碱性(5%NaOH溶液)24 h无剥落、无气泡ASTM D1308—2013耐酸性(5%HCl溶液)24 h无剥落、无气泡ASTM D1308-2013盐雾试验(1 200 h)防锈10级,无起泡,单边腐蚀≤2 mmASTM B117—2016循环腐蚀试验(12圈)防锈等级10级,无起泡,单边腐蚀≤2 mmISO11971∶2008耐水性(480 h)无剥落、无起泡ASTM D1735—2014防潮性(1000 h)防潮10级ASTM D2247—2015耐二甲苯性25次擦拭后有轻微变ASTM D5402—2015耐高低温老化性(70±2) ℃(3 h)—室温(1 h)—(40±2) ℃(2 h)—室温(1 h),循环10次,涂层不起泡、不剥离GB/T 30648.5—2015耐氙灯老化(1400 h)失光≤30%、变≤6级、无龟裂GB/T 1865—2009
表2 发动机粉末涂装技术要求Table 2 Technical index of powder coatings on engines项目
要求检测标准涂膜颜及外观漆膜平整、允许轻微橘皮目测膜厚/μm80～120ISO 2808∶2007附着力/级0或1ISO 2409∶2013盐雾试验(120 h,本体)无剥落、无起泡ISO 7253∶2001高湿试验(1 000 h)漆膜表面无起泡、剥落、变软等现象,允许轻微变ASTM D2247—2015
表3 汽车保险杠粉末涂装的技术要求Table 3 Technical index of powder coatings on car bumper项目要求检验标准差与板对比无目测差,ΔE≤1.5;如有特殊要求则按特殊要求执行GB/T 11186—1989光泽亚光(10～40),平光(60±5),高光(≥90)GB/T 9754—2007附着力除绵绵漆1级外,其余0级GB/T 9286—1998耐冲击性50 cm(绵绵漆30 cm)GB/T 1732—1993涂膜硬度≥2HGB/T 6739—2006耐腐蚀性CASS (96 h),≥9级;NSS (800 h),≥9级GB/T 6461—2002耐酒精擦拭性来回擦拭60次不露底GB/T 1768—2006耐丁酮擦拭性来回擦拭60次不露底GB/T 1768—2006耐高低温老化(70±2) ℃(3 h)—室温(1 h)—(40±2) ℃(2 h)—室温(1 h),循环10次,涂层不起泡、不剥离GB/T 30648.5—2015耐氙灯老化(1 000 h)失光1级、变1级、无龟裂GB/T 1865—2009
在铝轮毂上喷涂环氧/聚酯底粉，可提高轮毂耐腐蚀性，改善轮毂外观。轮毂底粉分为高光
、平光和亚光。一般高光底粉配套喷涂电镀银漆，平光和亚光底粉配套喷涂闪光银漆。在铝轮毂表面喷涂使用的丙烯酸粉末清漆必须满足耐冲击、耐酸雨腐蚀、耐温变、耐紫外线的要求。宝马汽车最先对丙烯酸粉末清漆做系统评定，最终将丙烯酸粉末清漆作为汽车OEM生产商的喷涂标准[9]。轮毂涂装对粉末涂料要求比较高，能够生产底粉与透明粉厂家不多，外资企业有阿克苏诺贝尔、PPG、老虎等，国内企业有广州擎天。
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