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行走机械涂装常用材料及主要性能主讲人:宋华目录一、行走机械涂装材料的定义二、行走机械涂料的发展历史及现状三、漆前处理材料四、底漆（包括电泳涂料）五、中涂涂料（中间层涂料，二道浆）六、面漆材料（本色漆、底色漆、罩光清漆）七、后处理材料（抛光膏、保护蜡）八、PVC涂料（车底涂料、密封胶）九、粉末涂料十、辅助材料十一、低温烘干或自干系列双组分涂料十二、术语和定义一、行走机械涂装材料的定义行走机械涂装材料系指涂装和修补各类汽车、摩托车、农用车及零部件等所用的涂料及辅助材料。汽车涂装一般系多层涂装体系，按涂装工艺及涂层中的功能可分为:1）前处理材料（脱脂、表调、磷化等）；2）涂料（底漆、中涂、面漆、腻子、修补涂料等）;3）后处理材料（抛光、保护材料等）；4）辅助材料（打磨、擦净、遮蔽材料等）。按涂装方法，汽车涂料还可分为电泳涂料、喷用涂料和浸用涂料等;按对大汽污染的有害性，汽车涂料尚可分为有机溶剂型涂料（VOC含量高的，含对大气污染有害物质的涂料）和环保型涂料（如水性涂料、粉末涂料、低VOC含量的涂料）等。二、行走机械用涂料的发展历史及现状在汽车诞生至今的100多年的历史中世界汽车用涂料已实现了四次大的更新换代：油性漆、硝基漆（汽车喷漆）→以醇酸和酚醛树脂为主的合成树脂涂料→电泳涂料和优质的有机溶剂型合成树脂（环氧、氨基醇酸、丙烯酸、聚酯、聚氨酯等）涂料→环保型涂料（水性涂料、高固体分涂料和粉末涂料）。在我国汽车工业的50多年历史中，随着科技进步和汽车涂层质量要求的提高，我国汽车涂料也已实现了四次大的更新换代。第一代汽车涂料是以解放牌卡车用漆为代表的汽车涂料。是按苏联支援的配方及技术条件生产的，由醇酸树脂漆、沥青漆和硝基喷漆组成的汽车涂料体系。施工方法:采用空气喷涂法和浸涂法，醇酸和沥青漆采用热风对流烘干固化。第二代汽车涂料是由阳极电泳涂料、一般氨基醇酸树脂涂料、沥青漆和快干的合成树脂涂料等组成汽车涂料体系。这一代都是由国内科研单位和油漆厂在60年代末70年代自已开发的产品（如纯酚醛、环氧酯阳极电泳涂料、出口卡车用氨基醇酸树脂面漆;苯乙烯改性的快干合成树脂涂料等）组成。第三代汽车涂料是由阴极电泳涂料，优质氨基醇酸树脂涂料和丙烯酸树脂涂料，面漆顔色还是本色为主的汽车涂料体系。这一代是在上世纪八十年代初，由沈阳、北京油漆厂分别从日本关西和奥地利Stolllace引进的两套汽车用涂料（含阴极电泳涂料、中涂和高氨基含量的面漆），以满足汽车产品换型和一汽、二汽、重汽同时从英国引进三条现代化的车身涂装线的需要。第四代汽车涂料以第4、5代阴极电泳涂料、耐酸雨、抗划伤性的优质的丙烯酸树脂涂料、丙烯酸聚氨酯涂料，面漆顔色有金属色和本色，适应轿车三涂层涂装体系的涂料等为代表。这一代是在近10年中随轿车产品和轿车车身涂装线的引进，世界著名的汽车涂料公司在华设厂，达到国际轿车涂层标准而形成。基于轿车产品引进的国别不同这一代汽车用涂料可分为日本体系和欧美体系的汽车涂料。根据世界汽车涂料的发展趋势，随我国环保要求的提高，VOC排放量的限制，预测我国汽车涂料的下一代将是发展、采用环保型汽车涂料。三、漆前表面处理材料1、前处理的目的被涂物在涂装前为获得清洁的被涂面，提高涂膜的结合力和涂层的耐腐蚀性，都要进行清洗和进行必要的化学处理，(如黑色金属件在涂装前要求100%进行磷化处理)。除机械除锈(喷砂、喷丸和机械打磨)和手工擦洗外，采用多种化学处理剂进行清洗和表面处理。汽车车身的前处理工艺一般由预脱脂、脱脂、水洗、表调、磷化、水洗、纯水洗、（钝化）等１０多道基本工序组成。2、前处理材料涂装前表面处理剂脱脂剂钢铁件用铝件、塑料件等用除锈剂（含酸洗抑制剂、中和剂）表面调整剂磷化前表调剂铝件表调剂塑料件表调剂磷化处理剂钢铁用锌及锌合金（镀锌钢板用）铝及铝合金用后处理剂钝化剂（铬钝化剂或无铬钝化剂）脱脂剂有有机溶剂、酸性和碱性三种。1）有机溶剂：对油污的溶解力较强，除油效率高，但不能溶解盐和碱类。常用的有白醇（又称200#溶剂汽油或松香水）或各种含氯溶剂；2）酸性脱脂剂：主要由表面活性剂、普通无机酸和缓蚀剂组成，兼有除锈和除油双重功能，又称为“二合一”处理液。但对后序的处理有不良影响，在汽车涂装中已不使用；3）碱性脱脂剂：分弱碱和强碱性；最早使用的复合碱脱脂剂是由氢氧化钠、碳酸纳和磷酸钠按一定比例组成，属强碱脱脂剂，现已逐渐被淘汰。现最常用的是弱碱性脱脂剂，是由无机弱碱、表面活性剂和消泡剂等组成。PH为9-12，对设备腐蚀小，对工件表面状态破坏小、可在中温或低温条件下使用，脱脂效率高，特别在喷淋下使用，效果更加。脱脂剂性能：一般检测脱脂剂碱度、除油率、含油量和抗污染性等性能。国内主要供应商：帕卡公司、汉高公司、剀密特尔公司等。除锈材料：金属表面除锈的方法很多，通常可分为两类：即机械除锈和化学除锈。机械除锈主要使用各种工具和专用设备进行，所用材料有砂布、钢丸、砂子等。化学除锈则根据被处理材料的不同，采用不同类型的除锈剂。最常用的除锈材料为无机酸和有机酸。无机酸有：硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸等；有机酸有：醋酸、乳酸、草酸、柠檬酸等。有机酸作用和缓，残酸无严重后患，不易重新锈蚀，物件处理后表面干净。但有机酸价格较贵，除锈效率低，一般用于特殊要求的构件。无机酸除锈效率高、速度快、原料来源广、价格低廉，缺点是如浓度控制不当，会产生金属“过蚀”现象，而且残酸腐蚀很强，如酸液清洗不彻底，会影响涂料性能。磷酸可以克服这个缺点，因在金属表面产生一层不溶于水的磷酸盐层（磷化膜），可防止锈蚀，同时对后序的涂漆有好处。硝酸主要用于高合金钢的处理；与盐酸混合用于有色金属的处理；氢氟酸单独很少使用，和硝酸的混合液多用于处理不锈钢。表调剂：脱脂后磷化前的表面调整是生成磷化膜结晶的重要工序。它改变金属表面的微观状态，促使磷化过程中形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。尤其是经酸洗或高温强碱清洗过的金属表面，和浸式低温低锌薄膜磷化场合，特别需要进行表面调整。目前普遍采用有两类：一类是弱酸性表调（如草酸）；一类是活性的胶体钛。有液体和固体两种。胶体钛表面调整剂比较常用，由于胶体微粒表面能很高，对金属表面有极强的吸附作用，在被处理表面形成数量极多的晶核，磷化初期就在晶核周围快速形成均匀的磷酸盐结晶，限制了大晶体的生长，促使磷化膜细化和致密，且提高了成膜性，缩短了磷化时间，降低膜厚，同时也能消除金属表面状态的差异对磷化质量的影响。表调剂性能：一般检测表调剂中Ti含量、抗硬水性能、表调效果和循环寿命。磷化液：磷化工艺在工业上应用广泛，根据用途不同（如金属加工成型、润滑、防锈、涂装等）、处理温度不同（低温、中温、高温）、被处理材料不同（如钢铁、锌或铝等）及催化剂种类不同（如无机、有机等）等等有多种不同的配方。根据所形成的磷化膜的组成，磷化液可分为磷酸锌系、磷酸铁系和磷酸锰系三大类。在汽车涂装中最早使用的是高温锰系磷化液，主要成分为马日夫盐、后来又发展为高温高锌磷化液。现一般使用锌、镍、锰三元体系中、低温低锌磷化液。主要成分为氧化锌、磷酸、硝酸及一些细化晶粒的添加剂（如锰和镍）、催化剂（无机和有机）等。主要性能有：磷化液沉渣量、含渣量、消耗量、总酸度、游离酸度等。磷化膜的性能有：磷化膜重量、耐碱性、结晶形貌、P比率、与漆膜配套性、耐磨性和耐热性。国内主要供应商：帕卡公司、汉高公司、剀密特尔公司等。钝化剂：钝化的作用是除去磷化膜表面的疏松层，并对磷化膜不完整的部分或孔隙进行封闭。有含铬钝化剂（三价铬和六价铬混合物）和无铬钝化剂，趋势是采用铬钝化剂。主要性能：钝化剂铬含量、钝化效果、钝化膜重量。前处理材料的发展趋势(1)使用生物可降解的表面活性剂配制低温脱脂剂，去油能强，低泡，减少漂洗水，降低COD排放；脱脂剂中不含硅酸盐，对镀锌钢板无腐蚀性，水洗效果好，能延长表调寿命；能节约漂洗水50%左右的液体脱脂剂使用寿命长，无粉尘污染，在欧美已有近一半的生产线开始使用。(2)新的表调剂为液体，槽液在50℃时胶体仍稳定，已在欧州四分之一的生产线投入使用。(3)传统的磷化液以Zn、Ni、Mn三元处理液和亚硝酸盐催化为主，亚硝盐有致癌作用。目前，磷化液的主要集中在无亚硝酸盐和无镍方面的研究。最新开发的有机促进剂反应速度快，对钢板、镀锌板、铝材均适用，反应后无毒害物质产生。(4)大多数汽车厂采用金属磷化后进行钝化，但六价铬有剧毒，有致癌作用，因而，各国致力于发展无铬钝化。新开发的以六氟化锆为主的钝化液，没有Cr3+、Cr6+和酚类衍生物，无COD、BOD，废水通过石灰水中和后就可以排放。最新的研究成果表明：使用有机硅烷可以处理金属或合金｛铝及铝合金、锌及锌合金（包括镀锌钢板）、铁及铁合金（包括普通碳钢及不锈钢）、铜及铜合金、镁及镁合金｝能使其表面具有优异的防腐性能，且工艺过程简单，无毒性无污染，应用广泛。(5)以铝合金、镁合金、塑料替代各类钢板制作车身及汽车部件已形成趋势，各种镀层板已经大量采用，开发选用相应的漆前处理工艺及用材，国外已开发成功并投入实际使用。(6)使用不含亚硝酸盐的清洗剂与防锈剂对工件进行防锈处理；以喷丸工艺取代酸洗工艺，对热轧板去除氧化皮，对人体和环境不产生危害。（6）金属表面用无磷化成剂的开发及应用：特点：a无需加热，节省大量的能源开支;b皮膜为非晶态的致密皮膜;c无渣，无废物，省去除渣步骤;d不含磷和镍，锰等重金属元素，符合环保要求;e省去表调步骤，节省开支，简化处理工艺;f日常管理简单，解放人工.传统磷化处理脱脂水洗水洗表调磷化环保型脱脂剂废水处理废水处理磷化淤渣的处理脱脂后水洗的排水N,P表面活性剂化成后水洗排水P,N,F,Zn,Ni,Mn（化成处理的1/10浓度）磷化槽P,Fe,Zn,Ni,Mn（皮膜量：2-3g/m2）不含有重金属离子新表面处理剂汽车预处理工艺(硅烷)磷化被替换水洗脱脂硅烷处理水洗水洗电泳钝化表调水洗促进剂工艺简单，流程缩短新型表面处理剂处理脱脂水洗水洗表调磷化环保型脱脂剂废水处理废水处理脱脂后水洗的排水N,P表面活性剂化成后水洗排水不含有P,Zn,Ni,Mn磷化槽不含有P,Fe,Zn,Ni,Mn（皮膜量：0.4-1g/m2）不含有重金属离子无淤渣处理新表面处理剂节能环保低成本系统长度缩减易控制高质量优异的环保工艺无有害物,无需换槽对环境友善节约能源室温操作工艺简单化双组分，液体补槽与处理金属基材无关排放物和淤渣无磷无渣和无有害重金属质量可替代传统的磷化涂层，质量相当已通过所有测试标准，并很稳定在线监控系统操作简便、易于控制多金属处理工艺冷轧板、热镀锌板、电镀锌板、涂层板、铝可混线处理系统长度缩减无需活化和钝化（表调和钝化步骤可省略）可缩短处理时间（30-120S）技术优点适用所有程序浸渍、喷淋、辊涂等四、底漆（包括电泳涂料）1、底漆的定义：直接涂布在经过表面处理的被涂物表面上的第一道漆，它是整个涂层的基础。2、底漆的特性：1）在经过表面处理的工件表面上应有很好的附着力，所形成的底漆漆膜应具有极好的机械强度（耐冲击强度、硬度、弹性等）；2）底漆本身必须是腐蚀的阻化剂，底漆涂层必须具有极好的耐腐蚀性、耐水性和抗化学药品的腐蚀性；3）与中间涂层或面漆涂层的配套性良好；4）应能适应汽车涂装工艺的大量流水生产的特点，施工性能良好。为达到上述性能，汽车用底漆的主要漆基是各种改性的环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、石油沥青和一些优质的水溶性树脂。3、底漆的演变历史：随着化学工业的发展和对汽车防腐蚀性能要求的提高，汽车用底漆已经历了几次重大改革，其演变历史（以汽车车身用底漆为例）大致如下：刷涂油性底漆、喷涂硝基底漆和合成树脂底漆（40-50年代）、浸涂溶剂型合成树脂底漆（50年代）、浸涂水性底漆（60年代）、阳极电泳底漆（1963-1980年）、阴极电泳底漆（1976年以来）。4、溶剂型底漆常用的品种：现汽车涂装常用的底漆有：环氧（单、双组分）底漆、环氧富锌（单、双组分）底漆、磷酸锌环氧酯底漆。硝