彭小娟 周忠保 范俊凱

（重慶長安汽車股份有限公司汽車工程研究總院，重慶 401133）

1 前言

噴涂工藝是汽車內(nèi)外飾零件應(yīng)用最廣的表面處理技術(shù)之一，通過噴涂可實現(xiàn)多種色彩以及啞光、高光等不同表面質(zhì)感[1]。通常，實現(xiàn)高光且?guī)в兄楣庑Ч辽傩枰獓娡績蓪佑推?，即兩涂工藝，其中一層噴涂色漆，實現(xiàn)珠光效果，另外一層噴涂清漆，實現(xiàn)高光效果。一涂高光且?guī)в兄楣庑Ч?，因珠光效果是通過在油漆中添加閃爍的金屬顆粒形成的，而高光效果需要表面平整，產(chǎn)品表面需要拋光來保證良品率，受金屬顆粒的影響拋光難度很高，因此在同一涂層中實現(xiàn)難度極大，對制造工藝控制要求高。

本文通過油漆樣板開發(fā)驗證、零件開發(fā)驗證、性能測試驗證，一步步研究油漆配方的調(diào)整方案和噴涂工藝的優(yōu)化措施，開發(fā)出一涂高光+珠光效果的汽車內(nèi)飾零件，既能達(dá)到二涂方案的外觀，又能滿足汽車裝飾件性能要求，實現(xiàn)了工藝的簡化與生產(chǎn)成本的降低。

2 一涂方案油漆樣板開發(fā)研究

傳統(tǒng)的二涂方案首先是噴涂一層帶有珠光效果的色漆，然后再噴一層高光清漆，這樣既有珠光的閃爍效果，又有飽滿的高光效果，涂層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 二涂方案油漆涂層結(jié)構(gòu)

常見噴漆件以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）、PP（聚丙烯）或PC/ABS合金為基材[2-3]。一涂高光+珠光效果方案開發(fā)選用極性強(qiáng)的ABS基材塑料樣板噴涂，樣板尺寸為150 mm×75 mm×3 mm，選用高羥樹脂油漆體系，直接將極細(xì)顆粒珠光鋁粉放入清漆層里，加入適量助劑后攪拌，混合均勻后將油漆噴涂在樣板上。涂層結(jié)構(gòu)如圖2所示，從圖中可以看出，與二涂方案對比，一涂方案油漆涂層結(jié)構(gòu)更簡約，工藝更簡單。

圖2 一涂方案油漆涂層結(jié)構(gòu)

對制作的樣板進(jìn)行切片，通過環(huán)氧樹脂包裹固化再對切面進(jìn)行打磨，制成測試樣品，再通過金相顯微鏡觀察測試樣品斷面，對新開發(fā)的一涂方案及原有二涂方案油漆樣板進(jìn)行膜厚測試，結(jié)果分別如圖3、圖4所示。從圖中可以看出，二涂方案油漆清漆層厚度為30～40μm，色漆層厚度為10～20μm，而一涂方案油漆總厚度為30～40μm，相比二涂方案厚度減少10～20μm，因此材料成本更低。

圖3 二涂方案油漆膜厚

圖4 一涂方案油漆膜厚

在顯微鏡下觀察二涂和一涂油漆樣板的外觀形貌，結(jié)果分別如圖5、圖6所示。從圖中可以看出，在50倍和200倍放大的情況下，二涂和一涂方案無明顯差異。同時參照二涂方案的油漆樣板效果，對一涂方案樣板進(jìn)行外觀主觀評審，評價結(jié)果外觀效果也無明顯差異，滿足汽車零件外觀開發(fā)要求。

圖5 二涂方案表面顯微形貌

圖6 一涂方案表面顯微形貌

3 一涂方案零件開發(fā)研究

首先按照設(shè)計方案調(diào)配油漆，進(jìn)行第1輪零件試噴，噴涂效果如圖7所示，從圖中可以看出，零件外觀表面有很多細(xì)小的麻點(diǎn)，造成此現(xiàn)象的主要原因是金屬粉直接分散在油漆層中，油漆固化后，部分金屬粉會浮在表面造成麻點(diǎn)。

圖7 第1輪一涂方案噴涂效果

針對第1輪噴涂調(diào)試出現(xiàn)的問題進(jìn)行優(yōu)化，首先選擇相對更易于下沉的鋁粉，同時通過助劑的調(diào)整，使得鋁粉在樹脂內(nèi)更易流動，從而鋁粉不會再冒出樹脂表面，采用優(yōu)化后的方案進(jìn)行第2輪試噴，徹底解決了麻點(diǎn)問題。

一般高光產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中很難做到表面無灰塵顆粒等缺陷，通常需要經(jīng)過后期打磨拋光才能滿足出廠要求，第2輪優(yōu)化后噴涂的零件在拋光后產(chǎn)生拋光印，如圖8所示。雖然麻點(diǎn)問題已解決，但此拋光印不能消除，因無法返修，良品率極低，不能量產(chǎn)。分析主要原因是由于零件表面經(jīng)過打磨拋光后，被打磨到的鋁粉發(fā)生變化從而形成印記，類似于對啞光類噴漆產(chǎn)品進(jìn)行拋光后導(dǎo)致的拋光區(qū)域與周邊光澤不一致從而造成印記[4]。

圖8 第2輪一涂方案噴涂拋光后效果

為了解決第2輪試噴拋光后存在的拋光印問題，在第3輪優(yōu)化了噴涂及拋光工藝。首先，適當(dāng)?shù)奶嵘ず?，同時適當(dāng)調(diào)整油漆的粘度，讓鋁粉下沉得更深，使得最上面的樹脂更厚，這樣在打磨的時候就不會打磨到鋁粉，在拋光后就不會留下印記。經(jīng)過多次試制把漆膜厚度以及粘度調(diào)整到一個理想的平衡點(diǎn)。接著對拋光工藝進(jìn)行優(yōu)化，對打磨的力度、方向重新定義，并選用黑色的拋光膏，經(jīng)過上述優(yōu)化后的效果如圖9所示。從圖中可以看出，噴涂拋光后外觀合格，且可返修，合格率達(dá)到兩涂方案水平，生產(chǎn)工藝量產(chǎn)可行。

圖9 第3輪一涂方案噴涂拋光后效果

4 一涂方案零件性能驗證分析

按照汽車內(nèi)飾常用油漆性能規(guī)范對外觀合格的一涂方案零件進(jìn)行性能測試，結(jié)果如表1所示，從表1中可以看出，一涂方案各項性能指標(biāo)測試合格，可以達(dá)到使用要求。

5 結(jié)論

本文通過選用合適的油漆體系，調(diào)整油漆配方、優(yōu)化噴涂工藝，開發(fā)出一涂高光+珠光效果的汽車內(nèi)飾零件，既能達(dá)到二涂方案的外觀，又能滿足汽車裝飾件性能要求，實現(xiàn)了工藝的簡化與生產(chǎn)成本的降低。

通過選用高羥樹脂、較細(xì)的鋁粉和適當(dāng)?shù)闹鷦梢蚤_發(fā)出涂層結(jié)構(gòu)為一層、涂層厚度相比二涂薄10～20μm、外觀與二涂無明顯差異的一涂珠光+高光效果油漆樣板。

通過對鋁粉、助劑的調(diào)整，可以解決一涂噴涂零件過程中產(chǎn)生的麻點(diǎn)問題。

通過對噴涂及拋光工藝的優(yōu)化，可以解決零件拋光后出現(xiàn)的拋光印記問題。

通過對外觀合格的一涂方案零件進(jìn)行性能測試，驗證了各項性能指標(biāo)均滿足汽車內(nèi)飾常用油漆性能規(guī)范，可以作為量產(chǎn)方案應(yīng)用于零件開發(fā)。