汽车涂装工艺过程如图4-51所示，主要包括前处理、电泳、中涂和面漆。

图4-51　汽车车身涂装工艺过程

1.涂装前处理

涂装前处理是指车身表面涂漆前清除车身表面和其他板材所附着的油脂、铁锈、氧化皮、焊渣、酸碱和灰尘等污物的过程，其作用是为涂层提供清洁干净的基底，以增加涂料与金属表面间的结合力，提高涂层质量，延长涂层使用寿命。

前处理工艺将根据表面污物的性质、沾污程度、被涂金属种类、制品粗糙度以及最后涂层的作用来选择表面处理方法和工序，包括脱脂、表面调整（表面调整简称表调）、磷化、钝化、水洗、纯水洗等。其中主要工序为脱脂、表调和磷化。

图4-52所示为前处理工艺流程图。图4-53所示为前处理作用效果图。

（1）脱脂。

脱脂就是前处理工艺中去掉工件表面动植物油、矿物油（缓蚀剂）和冲压油等油污的过程。脱脂方法包括物理机械法（擦抹法、喷沙法和超声振荡法）和物理化学方法两大类。

图4-52　前处理工艺流程图

图4-53　前处理作用效果图

常用的脱脂方法有溶剂脱脂法、乳化剂清洗脱脂法和碱液清洗脱脂法等，如图4-54所示。

图4-54　脱脂过程示意图

（a）溶剂脱脂；（b）乳化剂脱脂；（c）碱液脱脂

（2）表调。

表调即表面调整，是在含有表调剂（活化剂）的溶液中进行前处理的过程。表调的作用在于有利于改变金属表面微观状态，促使后续磷化过程中形成晶粒细小、均匀致密的磷化盐膜，如图4-55所示。同时，通过表调，可以有效减少磷化工艺时间。图4-56所示为磷化时间与表调工艺关系。

图4-55　细致、均匀的磷酸盐晶粒的形成和生长过程

（a）活性点较少的皮膜结晶；（b）活性点较多的皮膜结晶

图4-56　磷化时间与表调工艺关系

表调剂主要有粉体和液体两种。粉体表调剂包括钛系表调剂、草酸表调剂和锰表调剂等。钛系表调剂包括含钛表调剂、钛镁表调剂、钛铁表调剂以及含钛和硼砂的表调剂等。液体表调剂是近年来开发的新产品，主要有钛系和锌系两大类。液体表调剂的优点是可通过采用压力泵实现自动滴加，取代了人工加料，节省了大量水，而且表调液稳定性良好，无须经常换槽和补充，使用寿命增长。

（3）磷化。

在车身制造过程中，漆前车身表面磷化处理是当今必备工序。其作用是通过金属涂层基底磷化，生成一层保护膜，能显著提高涂层的耐蚀性，阻止金属腐蚀于涂层下或涂层被破坏的部位扩展，并能增强涂层与金属之间的附着力，将大大延长涂层的使用寿命。磷化指用磷酸或锰、铁、锌、镉的磷酸盐溶液与经过脱脂、表调后的金属表面反应，于金属表面结晶出一层薄薄的不溶于水的磷化膜的过程。图4-57所示为车身磷化槽现场情景。磷化膜晶体成分为Zn2Fe（PO4）3·4H2O和Zn2（PO4）2·4H2O。通过磷化处理所得到的磷化膜，要求均匀、致密、坚实。

图4-57　车身磷化槽现场情景

在车身制造过程中应用较广的是喷淋式快速磷化处理，采用磷酸锌盐磷化。磷化膜厚度为1.5～3.0μm。图4-58所示为全喷淋式漆前处理磷化工艺流程。

图4-58　全喷淋式漆前处理磷化工艺流程

2.电泳涂装底漆

轿车底漆大多采用电泳涂装。电泳涂装是将经过前处理工艺的白车身或工件和对应电极送入电泳槽中，电泳槽盛满水溶性树脂配制的电泳漆液。将白车身或工件和对应电极分别接上电极后，在电场力作用下，漆液于白车身或工件表面沉积而形成均匀涂膜。这是一种先进的涂装方法。图4-59所示为车身电泳涂装示意过程。图4-60所示更接近电泳涂装实际流程。

图4-59　车身电泳涂装示意图

1—水洗；2—滴漏；3—电泳涂漆；4—接触极杆；5—电极安装；6—车身壳体；7—电源；8—涂料补充；9—溶解槽；10—热交换器；11—过滤器；12—溢流槽；13—排水

图4-60　电泳涂装工艺流程

电泳涂装，按使用电源性质分为直流电泳涂装与交流电泳涂装，可采用定电压或定电流控制；如果使用直流电泳涂装，则按涂料的沉积极性可分为阳极电泳涂装和阴极电泳涂装。

轿车底漆目前大多采用阴极电泳和定电压法涂装。这是因为阳极电泳涂装过程中，工件作为阳极易发生电偶腐蚀，导致表面磷化膜会部分溶解，降低了涂膜的耐腐蚀性。

轿车底漆漆膜厚度一般控制在25μm左右，具有极强的防腐蚀能力。

这里指出，在白车身或工件的电泳涂装中，漆液之所以能够产生表面沉积而快速形成涂膜，其机制在于阴极电泳中分别发生了“电解、电泳、电沉积、电渗”四个物理或电化学过程。其中“电解”即电泳过程中水的电解；“电泳”即涂料在电场力作用下离解成带电粒子而向工件泳动；“电沉积”是带电涂料粒子在工件上的析出并沉积形成电泳膜；“电渗”即在电场力的持续作用下，电泳膜内水分的不断渗出，致使涂膜脱水。

电泳涂装具有以下优势：

①涂层质量好，涂膜厚度均匀，附着力强。电泳涂装通过带电涂料粒子在工件表面上的沉积可以使一般涂装法不易涂覆的工件内腔、凹缘、焊缝及锐边等部位都能获得均匀、平整、光滑的涂膜。

②施工速度快，容易实现机械化与自动化和维持连续生产，劳动生产率得以提高，大大降低劳动强度。

③电泳涂装不产生漆雾，涂料利用率高达90％～95％。因采用水作主要溶剂，故能减少空气污染，改善工作环境。没有或少有漆雾，减轻了发生火灾的危险。

电泳涂装存在以下不足之处：

①设备较复杂，一次性投资费用高。

②只能在导电的工件表面上进行涂漆，且烘烤温度较高，耗电量比较大。

③涂料颜色不易变换，存在废水处理问题等。

电泳涂装需要注重以下工艺要点：

（1）超滤器（UF）的应用。

超滤器又称UF水洗系统，是电泳涂装系统中的一种必备装置。其工作原理如图4-61所示。图4-61中说明，水洗电泳槽原液流入超滤器后，将通过管状超滤膜（图4-61中注明为半透膜）的超滤而不断地将电泳漆中的水、乙醇、丁醇、无机杂质离子及低分子树脂等与具有高分子量的树脂漆料、颜料颗粒进行分离。原液被超滤后称为超滤水（液），又称UF滤液；未能透膜颗粒为浓缩电泳漆液，可随即重新回收到电泳槽中。超滤水（或称UF滤液）被流入滤液槽（或称UF水洗槽）中，可继续用来清洗电泳槽原液，回收电泳涂料。

图4-61　超滤装置示意图

由上所述，超滤器的超滤作用主要是控制电泳漆液中的金属离子含量，回收电泳涂料，提供冲洗超滤液等。这样，电泳涂料的回收率可达95％。

（2）工艺参数的合理选择。

①电压。电泳电压决定漆膜厚度和外观效果。电压过低则泳透力小，漆膜薄；电压高，则泳透性好，但不能太高，否则会使漆膜表面粗糙，有针孔、橘皮状等缺陷出现。一般选用130～180V。

②电泳时间。漆膜厚度随着电泳时间的延迟而增加，但当漆膜达到一定厚度后，再继续延迟时间，漆膜厚度也不再增加。一般电泳时间控制为1～3min。

③漆液温度。电沉积量随漆液温度升高而增厚，但温度也不能过高，过高会影响漆膜与金属表面结合力。漆液温度一般控制在（25±5）℃为宜，最高不得超过35℃。(www.daowen.com)

④漆液固体含量。漆液固体含量影响泳透力和漆膜厚度，一般控制为10％～15％。

⑤漆液的pH。一般保持在6.5左右。

（3）其他注意事项。

电泳底漆前，一定要严格检查工件表面和磷化膜质量，绝对不允许有锈、油污和灰尘存在。磷化膜应该均匀致密，不得有露底现象，要确保漆膜厚度在20～30μm。底漆的颜色不限，一般为铁红色、灰色，应属于防锈颜料。

3.中涂与面漆工艺

（1）车身接缝处涂装密封胶。

在车身完成电泳底漆并干燥后，为了有利于防振、防锈、防水与隔声降噪和提高舒适性，于车身中涂和面漆前，在各覆盖件接缝处实施一道涂装密封胶工序，又称之为PVC胶密封工艺。图4-62中所示分布于车身内外白色细长条状即打胶机打出并经干燥的PVC密封胶。这种密封胶是以PVC树脂为主，加入一定配方的增塑剂、填充料、颜料、附着力促进剂和稳定剂等添加物而混合成一种黏稠膏状物质，它实质上也是一种无溶剂型涂料，其固体组分达95％以上（挥发物小于5％）。

图4-62　涂密封胶工艺

（2）中涂与面漆涂装方法与装备。

中涂与面漆涂装是车身涂装的最终工艺。图4-63所示为中涂与面漆工艺流程。图4-64列出了中涂与面漆涂装情景，包括手工喷涂、鸵鸟毛擦净、机器人喷涂和面漆精修现场。下面分别介绍几种涂漆方法与装备。

图4-63　中涂与面漆工艺流程

图4-64　中涂与面漆涂装情景

（a）手工喷涂；（b）鸵鸟毛擦净；（c）机器人喷涂；（d）面漆精修现场

①手工刷涂。

手工刷涂是一种手工采用毛刷蘸漆刷涂的古老而传统的涂装方法。除一些快干和分散性不好的涂料外，手工刷涂几乎可以用于所有涂料，尤其是能够适用于那些容易渗透金属表面的细孔、附着力好的油性涂料。手工刷涂的优点是设备简单，施工方便灵活，不受工件形状和大小的限制；缺点是劳动强度大，效率低。涂装质量常取决于操作者的经验和技巧，漆膜质量难以保证。该方法虽然应用普遍，但在汽车生产中只适于车身的局部维修或小批量生产。

②浸涂。

浸涂是指将工件浸入涂料槽中，保持一定时间后取出，经滴漆、流平、干燥工序完成涂装的方法。漆膜厚度取决于漆液的黏度而不是浸涂时间。操作中，要求工件入槽和出槽保持垂直位置；入槽、出槽需缓慢匀速动作。工件在滴漆、流平及干燥过程中也应保持与浸涂同样的最佳位置，以利于漆液更快流尽，漆膜均匀无流痕。为避免涂料发生沉淀，在大容量槽内，需要设置搅拌器搅拌。

浸涂具有设备简单，易于实现机械化或自动化，生产效率较高等特点，适用于外观装饰要求不太高的防蚀性涂层。浸涂易出现漆膜上薄下厚、流挂等不利现象，不适合于挥发型和含有重质颜料的涂料及双组分涂料等。

③喷涂。

喷涂实质为利用压缩空气喷涂。它是以压缩空气气流为动力，在喷枪喷嘴处形成负压而将漆流带出并分散呈雾滴状，能够涂布于工件表面上的方法。喷涂是目前涂装施工中使用最普遍的方法，在汽车维修中应用很广。

喷涂的优点是设备简单，易操作，既可手工喷涂，也可机械化操作，适合喷涂各种不同形状尺寸的工件，生产效率高（比刷涂高5～10倍）。涂装质量上，涂膜厚薄均匀、光滑平整；能喷入工件缝隙、小孔、弯曲和凹凸部位。喷涂可进行大面积施工，适用于多种涂料，尤其适用于快干漆涂装。

喷涂的缺点是涂料渗透性和附着性较差，漆膜较薄；涂料有效利用率较低且污染环境，伤害人体，易造成火灾或爆炸。基于这些原因，喷涂环境需要有良好的防护和通风设备。

这里介绍一下人工喷涂装备及技术要求。

人工喷涂装备主要是喷枪。喷枪按涂料供给方式分为吸上式喷枪、重力式喷枪和压送式喷枪三种，如图4-65所示。

图4-65　喷枪分类

（a）吸上式；（b）重力式；（c）压送式

在人工喷涂中，有以下操作要求：

（a）要求走枪姿势正确。喷枪垂直物面，不能挑枪，如图4-66所示。

图4-66　人工喷涂走枪姿势示意图

（b）喷涂距离要求保持在20～30cm的稳定范围。如图4-67所示，喷涂距离过近，容易造成涂料堆积，喷幅变窄，导致工作效率和质量低下，出现图4-67（a）中1的情况。喷涂距离过远，就会造成涂料扩散，漆面厚度与涂膜质量达不到规定要求，出现如图4-67（b）中2的情况。

（c）要求喷幅保持30～45 cm的范围。喷幅是指喷枪走枪时扫动一次，涂料遮盖的范围。喷涂重叠率需要稳定在1/3～2/3范围内，重叠率是指喷枪走枪时，一次扫动喷幅和上一次喷幅重复的范围大小，如图4-68所示。

图4-67　喷涂距离控制

（a）喷距过近；（b）喷距过远

图4-68　喷幅和喷涂重叠率控制

（d）喷涂速度保持在50～80 cm/s，要求匀速喷涂。

（e）遵循“从前往后、从上到下、从里到外，先边角后平面”的喷涂顺序原则。

④静电喷涂。

静电喷涂是一种较先进的涂装方法。它是使喷枪（负极）喷出的漆雾带负电，工件接正极，通过静电引力而将漆雾均匀沉积在工件表面上。漆雾沉积经烘干后便形成牢固的涂膜。

静电喷涂与空气喷涂相比，涂膜均匀，附着力好，外观质量好；生产效率高，可实现喷涂过程连续化和自动化；漆雾飞散损失小，可节约涂料10％～50％，涂料利用率高达80％～90％；劳动环境和条件得到改善，降低了劳动强度。

但是，静电喷涂需要较高的电压。电压越高，涂着率越高，喷涂质量越好。因此，这种高压喷涂要求设备具有良好的绝缘性，设备相对复杂。同时，当工件形状发生改变时，容易造成电场强弱不一，导致涂层均匀度、漆膜流平性及光泽度等因漆雾密度减小而受到影响。

⑤粉末涂装。

粉末涂装是一项涂装新技术，它是一种以固体树脂粉末作为成膜物质的涂覆工艺。

粉末涂装的特点是：

（a）涂装使用无溶剂粉末涂料，根除了有机溶剂的逸散，减少了环境污染，改善了劳动条件。

（b）一次涂层厚度较厚，无须先涂底漆，只需涂一层烘一次即可达到溶剂型涂料的多道涂层厚度。

（c）宜采用自动流水线生产，能够显著降低劳动强度，提高生产效率。

另外，粉末被喷涂时，所散落的粉末仍可回收再利用，涂料利用率高，有利于降低生产成本。

但是，粉末涂装需要专用设备，工件要进行高温烘烤，涂料调色没有溶剂型那么方便。