汽車涂料與涂裝

1引言1
1.1歷史沿革1
1.2法規(guī)7
1.3汽車和汽車涂料市場8
參考文獻10

2車身結(jié)構(gòu)材料和概念11
2.1簡介11
2.2車身結(jié)構(gòu)設計形式13
2.2.1單體結(jié)構(gòu)設計13
2.2.2空間框架15
2.2.3混合型結(jié)構(gòu)16
2.2.4模塊化結(jié)構(gòu)16
2.3設計準則17
2.3.1傳統(tǒng)設計17
2.3.2輕量化背景下的設計原則18
2.3.3仿生學設計19
2.4車身材料21
2.4.1鋼材21
2.4.1.1綜述21
2.4.1.2低碳深拉伸鋼23
2.4.1.3較高強度鋼24
2.4.1.4高強鋼25
2.4.1.5高等級（不銹）鋼26
2.4.1.6錳-硼鋼26
2.4.1.7誘發(fā)塑性輕結(jié)構(gòu)鋼（TWIP鋼）26
2.4.2鋁28
2.4.2.1綜述28
2.4.2.2后續(xù)處理29
2.4.2.3鋁合金31
2.4.2.4用作車身輕量化結(jié)構(gòu)材料的鋁32
2.4.3鎂33
2.4.4鈦34
2.4.5非金屬零件——纖維復合材料35
2.5制造方法38
2.5.1定制產(chǎn)品38
2.5.1.1綜述38
2.5.1.2定制板38
2.5.1.3定制管39
2.5.1.4定制條39
2.5.1.5拼接板39
2.5.1.6未來39
2.5.2液壓成型40
2.5.3模壓淬火40
2.5.4泡沫金屬41
2.5.5夾心構(gòu)件41
2.5.6輥軋成型42
2.6連接方法42
2.6.1粘接43
2.6.2激光焊44
2.6.3其他45
2.6.3.1壓鉚45
2.6.3.2釘鉚45
2.6.3.3輥壓卷邊45
2.7展望46
2.8表面保護47
2.8.1鋼板預涂47
2.8.2設計階段的防腐考量48
參考文獻48

3多種金屬車身的前處理49
3.1簡介49
3.2轎車車身結(jié)構(gòu)材料49
3.2.1板材49
3.2.2表面狀況/污染物51
3.3前處理工藝52
3.3.1工序52
3.3.2脫脂52
3.3.3表調(diào)56
3.3.4鋅系磷化57
3.3.5鈍化60
3.3.6鋁-鋼結(jié)構(gòu)的前處理61
3.3.7鎂的前處理62
3.3.8塑料部件的前處理62
3.4轎車車身前處理線63
3.4.1噴淋線65
3.4.2連續(xù)式水平面噴淋/浸漬線65
3.4.3RoDip-3翻轉(zhuǎn)線65
3.4.4Vario Shuttle多功能穿梭機線66
3.4.5其他類型的線66
3.4.6槽體結(jié)構(gòu)材料67
3.4.7工序明細67
3.4.7.1預清洗工序67
3.4.7.2噴淋脫脂67
3.4.7.3浸脫脂68
3.4.7.4水洗68
3.4.7.5表調(diào)68
3.4.7.6磷化68
3.4.7.7水洗69
3.4.7.8鈍化69
3.4.7.9去離子水清洗69
3.4.7.10進入電泳線69
3.5磷化層的性能和規(guī)格69
3.6環(huán)境法規(guī)70
3.7展望70
參考文獻71

4電泳72
4.1歷史及簡介72
4.2電泳工藝的物理化學基礎73
4.3質(zhì)量控制參數(shù)77
4.3.1電壓、電流密度、槽液溫度和槽液電導率78
4.3.2濕膜電導率78
4.3.3固含量、溶劑含量和pH值78
4.4樹脂和配方原則79
4.4.1綜述79
4.4.2陽極電泳涂料80
4.4.3陰極電泳涂料80
4.5陰極電泳漆膜性能82
4.5.1漆膜物理參數(shù)82
4.5.2腐蝕保護83
4.5.3耐石擊性85
4.5.4表面平整度和外觀85
4.6陰極電泳生產(chǎn)線設計86
4.6.1轎車和卡車的涂裝工藝集成86
4.6.2前處理87
4.6.3電泳線的主要功能和設備87
4.6.4槽體、過濾器、換熱器、直流電源87
4.6.5補充及陽極盒91
4.6.6超濾和水洗區(qū)93
4.6.7烘房96
4.7生產(chǎn)中的缺陷及預防97
4.7.1灰粒97
4.7.2縮孔98
4.7.3表面粗糙度99
4.7.4膜厚/泳透力100
4.7.5其他缺陷100
4.8應用于汽車供應商產(chǎn)業(yè)的電泳涂裝及類似工藝101
4.9展望102
參考文獻103

5中涂105
5.1簡介105
5.2中涂的基本要求108
5.2.1法規(guī)要求108
5.2.2技術要求108
5.2.2.1漆膜性能108
5.2.2.2產(chǎn)品標準111
5.2.2.3施工111
5.3原材料112
5.3.1樹脂成分113
5.3.2顏料和填料115
5.3.2.1二氧化鈦116
5.3.2.2硫酸鋇117
5.3.2.3滑石粉117
5.3.2.4二氧化硅118
5.3.2.5長石粉118
5.3.2.6炭黑119
5.3.3添加劑119
5.3.3.1顏料潤濕和分散添加劑119
5.3.3.2消泡劑和脫氣劑120
5.3.3.3表面活性劑和底材潤濕添加劑120
5.3.3.4流變添加劑121
5.3.4溶劑121
5.3.4.1芳香烴：填充劑/稀釋劑122
5.3.4.2醇類、溶纖劑和酯類溶劑123
5.3.4.3四氫化萘或松節(jié)油：高沸點添加稀釋劑123
5.4液體中涂123
5.4.1配方原則123
5.4.1.1施工123
5.4.1.2流變性124
5.4.2生產(chǎn)工藝126
5.4.3噴涂127
5.5粉末中涂129
5.5.1配方原則129
5.5.2生產(chǎn)工藝131
5.5.3施工134
5.6工序138
5.7總結(jié)和展望139
參考文獻140

6面漆142
6.1簡介142
6.2顏料和顏色143
6.3單涂層面漆（單色漆）147
6.4色漆148
6.4.1色漆流變學150
6.4.2低、中等固含量色漆152
6.4.3高固含量色漆152
6.4.4水性色漆152
6.4.5水性色漆技術的全球轉(zhuǎn)化153
6.4.6色漆的干燥154
6.5清漆155
6.5.1市場155
6.5.2液體清漆155
6.5.2.1單組分丙烯酸氨基樹脂清漆156
6.5.2.2丙烯酸氨基硅烷157
6.5.2.3氨基甲酸酯-氨基樹脂單組分清漆157
6.5.2.4單組分聚氨酯（PUR）清漆157
6.5.2.5單（雙）組分酸環(huán)氧清漆158
6.5.2.6雙組分（2K）聚氨酯清漆158
6.5.2.7水性清漆159
6.5.3粉末清漆159
6.5.4面漆性能162
6.5.4.1環(huán)境腐蝕162
6.5.4.2清漆的紫外耐候性163
6.5.4.3耐刮擦清漆165
6.5.4.4施工性能167
6.5.5未來發(fā)展趨勢：紫外光固化169
6.6緊湊型面漆工藝（IPP）171
6.6.1中涂-色漆-清漆濕-碰-濕-碰-濕施工工藝（3涂1烘）171
6.6.2免中涂工藝171
參考文獻172

7汽車涂料應用中的聚合工程174
7.1概述174
7.2汽車工業(yè)涂料用聚丙烯酸樹脂177
7.2.1丙烯酸樹脂性能控制設計177
7.2.2聚丙烯酸樹脂的制備180
7.2.2.1溶液聚合法制備聚丙烯酸樹脂180
7.2.2.2水相中聚合183
7.2.2.3整體聚合185
7.3汽車工業(yè)涂料用聚酯185
7.3.1聚酯樹脂性質(zhì)的控制185
7.3.2聚酯的生產(chǎn)188
7.4汽車工業(yè)涂料用聚氨酯分散體190
7.4.1聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂分散體的性能特征控制191
7.4.2制備聚氨酯樹脂分散體192
7.5用于汽車涂料的聚氨酯聚丙烯酸樹脂196
7.5.1簡介196
7.5.2聚氨酯聚丙烯酸樹脂性能控制196
7.5.3聚氨酯聚丙烯酸樹脂的制備197
7.6環(huán)氧樹脂198
7.6.1性能描述198
7.6.2環(huán)氧樹脂的制備199
7.7交聯(lián)劑和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹脂201
7.7.1簡介201
7.7.2液體涂料用交聯(lián)劑201
7.7.2.1三聚氰胺和苯胍胺樹脂201
7.7.2.2三（烷氧基羰基氨基）-1，3，5-三嗪203
7.7.2.3聚異氰酸酯和封端的聚異氰酸酯203
7.7.2.4液體涂料材料中的其他交聯(lián)劑206
7.7.3汽車工業(yè)中用粉末涂料的交聯(lián)劑206
參考文獻208

8涂裝車間設計和質(zhì)量理念212
8.1概要212
8.2涂裝工藝步驟213
8.2.1前處理214
8.2.2電泳（EC）214
8.2.3密封和車身底部保護215
8.2.4涂料噴涂215
8.2.4.1功能涂層和免中涂工藝216
8.2.4.2粉末噴涂216
8.2.5空腔保護217
8.3總平面布置217
8.4涂裝設備219
8.4.1工藝技術219
8.4.2自動噴涂219
8.4.2.1噴漆機器人221
8.4.3噴涂技術222
8.4.3.1霧化器222
8.4.3.2涂料換色器224
8.4.3.3液體涂料的計量技術226
8.4.3.4粉末涂料的計量技術227
8.4.4涂料材料供應228
8.4.4.1工業(yè)漆供應系統(tǒng)228
8.4.4.2調(diào)漆間228
8.4.4.3涂料罐組229
8.4.4.4循環(huán)管路系統(tǒng)230
8.4.4.5循環(huán)管路設計的基本原則230
8.4.4.6低消耗量和頻繁換色的涂料供應系統(tǒng)231
8.4.4.7循環(huán)小系統(tǒng)231
8.4.4.8特殊顏色供應系統(tǒng)231
8.4.4.9高壓隔離系統(tǒng)233
8.4.4.10可換色高電壓隔離系統(tǒng)233
8.4.4.11高黏度材料供應設備234
8.4.5車身輸送設備234
8.5涂料烘干235
8.6質(zhì)量考量237
8.6.1控制技術237
8.6.1.1工藝監(jiān)測和調(diào)控238
8.6.2自動噴涂的質(zhì)量保證240
8.6.2.1自動噴涂設備的工藝優(yōu)化242
8.7經(jīng)濟性考量243
8.7.1整體平面布局243
8.7.2全自動車身噴涂244
8.7.3外表面金屬色漆100%靜電高速旋杯噴涂技術244
8.7.4內(nèi)表面機器人高速旋杯噴涂技術246
參考文獻247

9塑料件涂裝248
9.1外部塑料件248
9.1.1概要248
9.1.1.1生態(tài)考量249
9.1.1.2技術和設計方面249
9.1.1.3經(jīng)濟考量250
9.1.2工藝定義250
9.1.2.1離線、半隨車（Inline）和隨車（Online）噴涂250
9.1.2.2工藝相關問題的優(yōu)點和缺點251
9.1.3外部塑料件底材和部件253
9.1.3.1簡介253
9.1.3.2基本物理特性253
9.1.3.3零件工藝及對涂裝性能的影響256
9.1.4前處理257
9.1.5塑料涂裝材料259
9.1.5.1原材料選擇的基本技術原則259
9.1.5.2車身顏色261
9.1.5.3塑料體系上的對比色和清漆264
9.1.6技術要求和測試264
9.1.6.1基本考量264
9.1.6.2關鍵特性和測試方法265
9.1.7趨勢、挑戰(zhàn)和局限性268
9.1.7.1底材和部件268
9.1.7.2涂料材料269
9.1.7.3工藝270
9.2內(nèi)部塑料件272
9.2.1所謂“內(nèi)部”概念272
9.2.2表面及影響因素273
9.2.3激光漆275
9.2.3.1底材的要求276
9.2.3.2涂料和涂裝應滿足的要求277
9.2.3.3激光雕刻技術要求277
9.2.4內(nèi)部件涂料的性能278
9.2.4.1機械和技術要求278
9.2.4.2底材和機械附著性279
9.2.4.3生態(tài)和經(jīng)濟要求280
9.2.4.4內(nèi)部件涂裝的施工設備281
9.2.5內(nèi)部件涂料的原材料基礎282
9.2.6總結(jié)和展望283
參考文獻283

10粘接——一種通用的連接技術285
10.1概要285
10.2基本知識285
10.2.1粘接的基本原理和材料性能285
10.2.1.1黏結(jié)劑的類型286
10.2.1.2黏結(jié)劑是工藝材料289
10.2.1.3粘接的優(yōu)勢289
10.2.1.4施工292
10.2.2表面準備292
10.2.2.1底材293
10.2.2.2附著力293
10.2.2.3粘接系統(tǒng)的耐久性和老化294
10.3汽車生產(chǎn)中的粘接298
10.3.1車身車間的粘接298
10.3.1.1隔振膠299
10.3.1.2折邊的粘接300
10.3.1.3點焊的粘接300
10.3.1.4耐沖擊黏結(jié)劑和粘接300
10.3.2涂裝車間的粘接301
10.3.3總裝車間的粘接302
10.3.3.1總裝車間結(jié)構(gòu)性粘接的特殊性302
10.3.3.2玻璃的直接粘接302
10.3.3.3模塊化設計303
10.3.3.4其他裝配零件的粘接303
10.4總結(jié)305

11廠內(nèi)修補306
11.1前處理和電涂后的修補306
11.2中涂后修補307
11.3面漆修補307
11.4線后修補308
參考文獻308

12標準及檢測309
12.1顏色與表面外觀309
12.1.1外觀的視覺評價310
12.1.1.1光澤的測量311
12.1.1.2鮮映性（DOI）視覺評價313
12.1.1.3鮮映性的測量313
12.1.1.4“橘皮”的視覺評價314
12.1.1.5儀器測量波紋（橘皮）316
12.1.1.6光譜結(jié)構(gòu)和目視印象318
12.1.1.7外觀測量技術展望320
12.1.2顏色的視覺評估320
12.1.2.1單色漆顏色320
12.1.2.2金屬漆顏色和干涉色323
12.1.2.3單色漆的顏色測量324
12.1.2.4金屬漆和干涉顏料的顏色測量326
12.1.2.5汽車工業(yè)顏色控制的典型應用327
12.1.2.6顏色測量展望328
12.2汽車涂層的耐候性330
12.2.1簡介330
12.2.2環(huán)境因素對涂層的影響331
12.2.2.1自然老化333
12.2.2.2人工老化337
12.2.2.3新進展343
12.2.3老化測試和評價標準346
12.2.4人工老化和自然老化之間的對應關系348
12.3腐蝕防護348
12.3.1簡述348
12.3.2表面防護的綜合測試349
12.3.3邊緣保護、接觸腐蝕和內(nèi)部零件保護的特殊測試352
12.3.4在試車場的整車測試352
12.4機械性能353
12.4.1簡述353
12.4.2硬度試驗354
12.4.2.1擺桿阻尼硬度354
12.4.2.2壓痕硬度355
12.4.2.3劃痕硬度357
12.4.3附著力和柔韌性358
12.4.3.1拉拔試驗358
12.4.3.2劃格試驗359
12.4.3.3蒸汽噴射試驗360
12.4.3.4彎曲試驗361
12.4.3.5杯突試驗362
12.4.3.6落錘沖擊試驗362
12.4.4抗石擊試驗364
12.4.4.1標準化多次沖擊試驗364
12.4.4.2單次沖擊試驗365
12.4.5磨損試驗367
12.4.5.1泰伯耐磨性試驗367
12.4.5.2落砂磨損試驗368
12.4.6耐劃傷試驗368
12.4.6.1耐摩擦色牢度試驗369
12.4.6.2耐濕擦洗性試驗369
12.4.6.3模擬洗車試驗370
12.4.6.4納米劃痕試驗371
12.4.7適用的資料、標準373
參考文獻374

13供應商體系377
13.1質(zhì)量保證377
13.2供應鏈378
13.2.1基本概念和認知378
13.2.2系統(tǒng)供應概念的要求及限制382
參考文獻382

14展望383
14.1汽車涂裝工藝的現(xiàn)狀和公眾意識383
14.2監(jiān)管趨勢384
14.3客戶期望385
14.4設備和工藝的創(chuàng)新387
14.5新的經(jīng)營理念388
參考文獻388

索引390

主要參考文獻400