段雪娜*，曹曉根，黃昊

（浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315300）

汽車水基型防腐蠟的應(yīng)用

段雪娜*，曹曉根，黃昊

（浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315300）

從組成成分、防銹機(jī)理、施工工藝、設(shè)備以及性能方面對(duì)比介紹了水基型和溶劑型防腐蠟，為其在汽車車身(尤其是內(nèi)腔)涂裝上的應(yīng)用提供參考。

汽車；內(nèi)腔；防腐蠟；涂裝；防腐

近年來我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車出口量逐年增加，銷售區(qū)域遍布全球七大洲。為保證車輛品質(zhì)，防腐已經(jīng)成為一個(gè)不可忽視的問題，特別是在濕潤的海洋性氣候區(qū)域，汽車的防腐性能更成為考察各制造商產(chǎn)品質(zhì)量保證能力的硬性指標(biāo)。部分發(fā)達(dá)國家已制定了相應(yīng)的法規(guī)對(duì)在其市場(chǎng)銷售的車輛的防腐能力提出要求，如英國、意大利、俄羅斯、澳大利亞等國家要求車體5年無銹蝕現(xiàn)象，10年無穿孔腐蝕[1]。陰極電泳技術(shù)對(duì)車身內(nèi)板防腐起到很大作用，但是陰極電泳漆只能到達(dá)電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)的范圍內(nèi)，有時(shí)不能完全覆蓋很小的板材間隙或搭接處，因此需要后續(xù)工序來保證車身防腐性能。如將聚氯乙烯(PVC)密封膠涂覆在板材的焊縫、包邊、輪罩、底盤等鈑金搭接處，防止車身在行駛過程中受到碎石等硬物撞擊而劃傷漆膜。還有就是在車身內(nèi)腔噴涂防腐蠟，作用在空腔夾縫等電泳漆不能到達(dá)或者漆膜不均的位置，起到隔絕空氣和水汽的作用。為促進(jìn)節(jié)能環(huán)保，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，自2015年2月1日起對(duì)涂料征收消費(fèi)稅，而施工狀態(tài)下?lián)]發(fā)性有機(jī)物(VOC)含量不高于420 g/L的涂料可免征，可見嚴(yán)格控制VOC排放對(duì)控制新車研發(fā)成本有著巨大的作用。為滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求，各汽車主機(jī)廠傾向于開發(fā)更加環(huán)保的材料，水性蠟開始受到關(guān)注，并逐步被應(yīng)用于整車。本文主要從防腐機(jī)理、工藝設(shè)備、施工性、防腐性能等方面對(duì)比介紹了水性蠟與傳統(tǒng)溶劑型蠟。

1 防腐蠟的組成和防銹機(jī)理

水汽一旦進(jìn)入縫隙部位(特別是內(nèi)腔中)，冷凝形成水滴后長時(shí)間難以排出，形成腐蝕電解質(zhì)。由于電泳漆膜難以到達(dá)或者成膜不均勻，夾縫的兩板材之間形成不同的電位差，電位低的板材析出電子，作為陽極，電位高的板材為陰極，水滴等形成導(dǎo)電通道，最終在縫隙處形成原電池腐蝕(一般稱之為電偶腐蝕)，更加劇了板材自身的腐蝕。隨著時(shí)間推移，板材由內(nèi)而外銹蝕，對(duì)整車的性能和防腐能力都造成巨大的影響。

根據(jù)溶劑含量和成分，防腐蠟可分為3種：100%固體分蠟、溶劑型蠟和水基型蠟。100%固體分蠟為純蠟，其固化過程無揮發(fā)性氣體，也不產(chǎn)生VOC。溶劑型防腐蠟由基礎(chǔ)石蠟、防銹劑、脂肪烴類溶劑與各種添加劑調(diào)配而成，固體分含量在40% ～ 70%，主要依靠溶劑揮發(fā)成膜固化，過程中會(huì)產(chǎn)生VOC。水基型防腐蠟的主要成分一般為基礎(chǔ)石蠟、防銹劑、添加劑、乳化劑和水，固體分含量與溶劑型蠟大體相當(dāng)，為40% ～ 60%。涂覆在車身內(nèi)腔板材表面后，石蠟、防銹劑等大分子會(huì)排布在下面，水分子作為最小的分子排布在上面，之后水分子揮發(fā)，在板材表面逐漸形成防護(hù)蠟?zāi)ぃ撨^程只排出水分子，未有VOC產(chǎn)生。在基礎(chǔ)石蠟的選擇上，水基型與溶劑型防腐蠟并無區(qū)別，關(guān)鍵在于水基防銹蠟是一種蠟乳化液：水經(jīng)特殊處理形成親油基團(tuán)作為水包油型的乳化體系，基礎(chǔ)石蠟、防銹劑、添加劑、乳化劑等作為分散介質(zhì)分散于其中。水基型防腐蠟乳化體系的穩(wěn)定性對(duì)其防銹性能有著至關(guān)重要的影響，在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中要注意保護(hù)乳化體系不被破壞。

2 防腐蠟的施工工藝

空腔對(duì)增加車身強(qiáng)度和減輕車重起到非常重要的作用。整車的內(nèi)腔噴蠟部位有幾十個(gè)，主要分布在前橫梁、前縱梁、A柱、B柱、C柱、上下邊梁(指車頂、地板與側(cè)面的交接處內(nèi)部的梁)、后橫梁、后縱梁、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、車門內(nèi)腔、行李艙蓋內(nèi)腔、所有車輪罩及其他所有出現(xiàn)空腔的地方。按車身噴蠟部位來確定符合人機(jī)工程的高、低工位，如圖1所示。高工位是將車體懸掛至半空，以便操作人員對(duì)底板處部件噴蠟；低工位指與車體處于同一水平的工位。

圖1 噴蠟時(shí)高低工位的示意圖Figure1 Schematic diagram of high and low workstation in wax spraying process

噴涂汽車內(nèi)腔防腐蠟通常為涂裝的最后一道工序，在涂裝到總裝轉(zhuǎn)交前進(jìn)行。車身進(jìn)入噴蠟工位時(shí)，首先需檢查車身，如有漆膜質(zhì)量問題，返回線體修復(fù)后再進(jìn)行噴蠟。

2. 1 溶劑型蠟的工藝流程

預(yù)處理→噴蠟→自干→去除余蠟→裝孔塞→去總裝。

噴蠟預(yù)處理時(shí)，輸送鏈將車身輸送至相應(yīng)工位，用專門的橡膠塞或塑料帽堵上門檻或底板處的工藝孔。從底部橫梁、縱梁、門檻邊梁、立柱、門邊、前蓋、后蓋等部位進(jìn)行噴涂，噴涂蠟?zāi)ず穸纫话銥?00 ～ 200 μm。室溫條件下，蠟?zāi)な紫冗M(jìn)行自干，再用無紡布或白紗布擦去多余的蠟。堵上四門、底部邊梁等處的注蠟孔，檢查合格后送至總裝線。

2. 2 水性蠟的工藝流程

預(yù)處理→噴蠟→自干→去除余蠟→裝孔塞→傾斜流平→去總裝。

工藝操作與溶劑型蠟的工藝基本相同，只是增加了傾斜流平工位，即在檢查合格后輸送鏈將車身運(yùn)輸至下一工位，車身到達(dá)后設(shè)備自動(dòng)檢查位置是否到位。如到位，立即鎖緊承載車身的小車，未到位則調(diào)整至車身到位。隨后啟動(dòng)傾斜滾床，前后往復(fù)翹起，傾斜20° ～ 30°，時(shí)間45 ～ 60 s，然后放平車身小車，降下鎖緊裝置，車身隨輸送鏈運(yùn)至總裝線。

防腐蠟噴涂在車身上后，如果沒有烘干是無法立即表干的。在隨著車身行進(jìn)時(shí)，防腐蠟逐漸流淌和滲透，小部分蠟從瀝液孔或未堵塞的裝配孔流出，滴落在生產(chǎn)線上，對(duì)車間的5S造成一定的影響。傾斜流平工序一能保證蠟更加完全地滲透和覆蓋縫隙部位，二可使?jié)B透后的蠟快速滴落，大大減少了滴落在后續(xù)生產(chǎn)線上的蠟量，減輕了5S清潔方面的工作。

3 防腐蠟的噴涂設(shè)備

噴蠟設(shè)備主要由高壓物料及循環(huán)系統(tǒng)、吸蠟和蠟材料供給系統(tǒng)(如圖2所示)以及給料單元組成。高壓物料及循環(huán)系統(tǒng)主要由高壓泵、動(dòng)力源、背壓閥、空氣壓力閥等部件組成；吸蠟和蠟材料供給系統(tǒng)主要由隔膜泵、軟管、電磁閥組等部件組成；給料單元主要由材料壓力調(diào)節(jié)器、流量計(jì)等部件組成。防腐蠟被密閉容器內(nèi)的高壓泵壓出，其速度很快，隨著空氣阻力和壓力急劇下降，防腐蠟急劇流動(dòng)，在霧化器中被推進(jìn)，體積驟然膨脹，隨即分散霧化，遂噴涂在被涂物上。現(xiàn)在主流的防腐蠟噴涂設(shè)備有手動(dòng)和半自動(dòng)空腔注蠟系統(tǒng)。手動(dòng)型是給料單元直接連接空氣噴槍，通過人工調(diào)節(jié)噴槍的噴幅和吐出量。其特點(diǎn)是設(shè)備簡單，投入少，操作靈活，但無法保證噴涂量和噴涂均一性。半自動(dòng)型的流程如圖3所示，其給料單元為PLC控制的定量系統(tǒng)，通過PLC程序和電磁閥可精準(zhǔn)控制噴幅和吐出量，從而保證膜厚均一，但缺點(diǎn)是需要根據(jù)不同車身結(jié)構(gòu)單獨(dú)仿形定制噴涂槍嘴，設(shè)備投入高。

圖2 蠟供給系統(tǒng)Figure2 Wax supply system

圖3 定量給料單元Figure3 Quantitative supply unit

對(duì)于溶劑型和水基型蠟而言，手動(dòng)式和半自動(dòng)式設(shè)備均適用，只需根據(jù)材料的黏度和流變性差異調(diào)試設(shè)備各個(gè)閥組的壓力即可。以市場(chǎng)上一主流生產(chǎn)商的水性蠟為例，其黏度為(65 ± 10) mPa·s(23 °C)，而同廠商溶劑型蠟的黏度為(100 ± 10) mPa·s(23 °C)，因此應(yīng)注意水性蠟黏度較小的特點(diǎn)，有針對(duì)性地調(diào)試設(shè)備，從而保證水性蠟的施工要求。兩者設(shè)備投入的差異主要在于水性蠟設(shè)備的管道、儲(chǔ)罐、相關(guān)連接件等全部需要使用不銹鋼元件，否則后續(xù)管道銹蝕會(huì)造成設(shè)備堵塞、車身品質(zhì)下降等問題。

4 防腐蠟的性能

水性與溶劑型兩種防腐蠟的壓流黏度均根據(jù)設(shè)備配套即可，膜厚由工藝要求決定，與電泳漆的配套性好，與面漆的相容性也佳。它們的防腐性能通常用中性鹽霧試驗(yàn)來評(píng)定，常以達(dá)到1 000 h作為可防腐10年的類比。經(jīng)試驗(yàn)，水性蠟和溶劑型蠟的耐鹽霧時(shí)間均可達(dá)到1 000 h，防腐性能相當(dāng)。

溶劑型蠟的噴涂溫度為10 ～ 35 °C，水基型蠟的為20 ～ 25 °C。溶劑型蠟的儲(chǔ)存溫度為5 ～ 35 °C，水基型蠟的為20 ～ 30 °C。防腐蠟的滴蠟時(shí)間直接決定了它對(duì)生產(chǎn)線5S的影響程度。而滴蠟時(shí)間主要由蠟?zāi)さ谋砀蓵r(shí)間決定，一旦表干，蠟便不會(huì)流動(dòng)，也就不會(huì)滴落。表干時(shí)間與蠟的黏度、噴涂厚度、生產(chǎn)工位的溫濕度相關(guān)，在實(shí)驗(yàn)室條件(25 °C，50%相對(duì)濕度)下，同樣噴涂100 μm蠟?zāi)?，溶劑型蠟的表干時(shí)間通常為1 ～ 2 h，水性蠟則需2 ～ 3 h。由于水性蠟和溶劑型蠟的黏度不同，其滲透性和流淌性也有所不同。水性蠟的黏度略低，在滲透性和流淌性方面也有一定的優(yōu)勢(shì)。在25 °C、65%相對(duì)濕度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，在同樣的電泳試板上相同位置粘貼方形紙膠帶，其上方噴涂相同膜厚以及面積的水性蠟和溶劑型蠟，揭去紙膠帶，試板水平放置4 h后，觀察水平方向的滲透距離，即測(cè)得2種防腐蠟的滲透性。按同樣方法，將噴涂后的試板垂直放置于板夾臺(tái)上4 h，測(cè)得防腐蠟向下流淌的距離，即可表征其流淌性。試驗(yàn)證明，水性蠟的滲透性和流淌性均好于溶劑型蠟。

5 結(jié)語

噴涂防腐蠟作為車身防腐的重要工序，對(duì)整車防腐性能有著重要的影響。水性蠟相對(duì)于傳統(tǒng)溶劑型蠟，最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在環(huán)保方面。隨著工藝逐漸成熟，水性蠟也將被更多的主機(jī)廠認(rèn)可，并應(yīng)用在更多的車型上。

[1] 王廣東, 苑向孔, 李博. 汽車防腐蠟保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 石油商技, 2012, 30 (2): 24-27.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Application of water-based anticorrosion wax to automobile

DUAN Xue-na*, CAO Xiao-gen, HUANG Hao

The water-based and solvent-type anticorrosion waxes were comparatively introduced from the aspects of composition, anti-rust mechanism, construction process, facility and performance, providing a reference for their application in painting of automobile body, especially cavity.

automobile; cavity; anticorrosion wax; painting; anticorrosion

TQ630.6

B

1004 – 227X (2017) 06 – 0317 – 03

10.19289/j.1004-227x.2017.06.010

2016–10–31

2016–12–22

段雪娜（1988–），女，河南安陽人，本科，助理工程師，涂裝工藝工程師，從事涂裝工藝和防腐材料的研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) xnduan@126.com。

First-author’s address:Zhejiang Geely Holding Group Co., Ltd., Ningbo 315300, China