汽车水性涂料针孔问题解决方法探讨
康志新，胡正涛，宗言峰
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定）
国内外现代化汽车涂装生产线大都使用环保型水性涂料（中涂、面漆），一些老的溶剂型涂装生产线通过线体、设备的改造也逐步使用水性涂料代替了传统的溶剂型涂料，在低污染的条件下使漆膜达到相对溶剂型涂料更高鲜映性的外观效果。在水性涂料的施工过程中会出现各种漆膜缺陷，本文通过对一次面漆针孔缺陷的调查、解决，对水性涂料施工缺陷防治方法进行简单的总结。
1问题背景
某水性漆涂装车间一轿车灰色车身翼子板与前门位置面漆后出现明显的针孔缺陷，随后银色、白色车身也出现相同漆膜缺陷，一般针孔缺陷在面漆后修整线进行打磨抛光后即可消除,但是该针孔缺陷通过打磨抛光处理后目视仍然明显，可以判断该针孔缺陷发生在色漆层，与清漆层无关。
针孔缺陷指溶剂或空气水分在漆膜干操过程中，突破已表干漆膜逸出时留下的针状小孔或像皮革毛孔的现象。
形成机理：漆膜内部水分、溶剂或漆膜底部空气在漆膜表干前不能完全挥发出去，经过烤房时漆膜内水分、溶剂、空气经高温后膨胀,挥发顶破已表干的漆膜形成针孔。
缺陷原因分析：1）喷漆前车身上腻子未干或腻子空隙较大内部留有空气；2）喷漆前车身被水或其他溶剂污染；3）水性色漆在预烘干后漆膜脱水率低；3）漆膜太厚，漆膜内部水分、溶剂在漆膜表干前不能挥发出去。针对上述可能造成漆膜针孔缺陷的原因展开排查。
2排查过程
根据造成针孔缺陷的机理和一些影响因素,结合现场实际施工条件做如下排查：
1）涂装生产线为无刮灰线设计，所以可以排除由于腻子未干等问题造成针孔缺陷。
2）根据现场问题跟踪，出现针孔缺陷的位置固定为左右翼子板与前门连接的位置。在色漆前人工吹擦净工位对灰色、银色、白色车辆翼子板与前门交接位置进行重点擦拭，跟踪试验车辆发现重点擦拭车辆与不做重点处理车辆出现针孔缺陷情况相同。根据以上验证结果,可排除水或溶剂污染车身表面而引起的针孔缺陷的可能。
3）利用试验车测量色漆预烘干脱水率。灰色、白色漆涂料要求预烘干脱水率大于等于90%，试验测得针孔部位漆膜脱水率为82%，低于要求值，喷清漆前色漆漆膜含水量大，可能在面漆烘干过程中水汽逸出色漆漆膜而引起针孔缺陷，鉴于此将面漆预烘干烤房设定温度提升3℃（85℃调整至88℃），随后过试验车验证灰色、白色脱水率达到90%，与灰色车共线生产的银色车漆脱水率要求预烘干脱水率为80%—90%，试验测得银色针孔部位漆膜脱水率为90%，刚刚满足要求。提高烤房温度后过实车验证，跟踪试验车辆发现针孔依然出现，但数量减少，可见在预烘烤温度不达标,导致烘烤后色漆含水量超标是造成面漆针孔缺陷的原因之一。
4）测量评价出现针孔缺陷部位的漆膜厚度。观察色漆喷涂完毕后针孔缺陷部位湿膜状态，漆膜较车身其它部位更湿润、饱满，分析其喷涂完毕后膜厚应该比其它部位厚且含水量高，烘干后测量缺陷部位总膜厚要比正常部位漆膜厚（4～8）μm，喷涂分层膜厚试验后测得银色漆分层膜厚针孔缺陷部位发现色漆膜厚较厚，达到（17～20）μm，比银色漆最佳膜厚（12～15μm）厚（见图1），同时也比其他无缺陷部位膜厚厚（3～7）μm，在水性色漆预烘干后缺陷部位漆膜的含水量更高，可能在车身喷涂清漆后进入烤房时色漆底层含的水会受热膨胀顶破色漆层形成色漆针孔缺陷。
分析机器人喷涂轨迹(见图1)可知翼子板与前门搭接部位第6、7、8、11枪喷涂轨迹在红圈部位重叠率高，且第6、7、8、11枪涉及喷涂面积大，如果喷涂参数改动后会影响翼子板、前门色漆膜厚，可能引起局部色差问题。但在车型调试初期进行机器人仿形过程中没有考虑该区域钣金结构复杂，与其他部位上漆率不同，造成机器人程序改进困难。在无法进行分枪喷涂情况下，只有在现有条件下调整第6、7、8、11枪喷涂参数，在不影响漆膜其他外观水平的前提下降低针孔缺陷部位色漆厚度。
3调整措施
1）试验调整银色漆第6、7、8、11枪喷涂参数：减小喷涂流量、增大成型空气压力、降低高压静电电压，在不影响翼子板、前门及A柱外观和不产生明显色差的基础上降低该部位色漆漆膜膜厚，使该部位色漆漆膜在预烘干后充分干燥，避免因为预烘干脱水率低，喷涂清漆前色漆漆膜含过量溶剂而产生针孔问题。
2）效果验证。在调整喷涂机器人喷涂参数后重新测量产生缺陷部位的色漆膜厚，降至（10-14）μm，基本达到色漆最佳膜厚范围，在不改动其他喷涂条件下，将银色漆喷涂参数修改并备份后在生产线小批量（10台车）试验，观察其色漆喷涂完毕后湿膜状态较调整前更显干瘪、无光泽，跟踪面漆烘干后该批车无针孔缺陷，涉及更改喷涂参数的部位也无明显色差，随后生产线银色漆全部更改为调整后参数进行批量生产，再跟踪后续量产情况，针孔缺陷消失。将银色漆喷涂参数调整方式复制到灰色、白色漆喷涂上，其余两种颜色的针孔缺陷也消除。
4结语
本文通过分析针孔缺陷的起因，逐一排查可能引起问题的因素，最后解决了生产过程中产生的针孔缺陷问题。从本次问题解决过程中可以发现，水性漆脱水率的高低、色漆层喷涂厚度差异会造成面漆后针孔缺陷。该生产线使用的上述三种色漆体系不同，涂料对脱水率的要求有差异（银色80%～90%，灰色、白色≥90%），两个体系的水性色漆只有一个重合点。三种色漆在同一条生产线生产，很难通过调整预烘干温度将脱水率严格控制在90%，所以在涂料招标过程中就应该考虑生产线调整能力，虽然属于不同的涂料体系，但应要求涂料施工性能达到合理的范围，给生产线留一定的调整空间。建议在新车型机器人喷涂仿形过程中将车身表面结构复杂或上漆效果有差异的部位区分对待，并且在车身边角或分缝线附近尽量减少起枪、断枪点，在喷涂困难的部位单独设定喷涂轨迹，方便示教及量产后在不影响车身漆膜的外观、性能等关键质量指标前提下更方便问题的解决。
（详情见《现代涂料与涂装》-11）
现代涂料与涂装
年创刊
国内外公开发行
国内涂装行业唯一的国家级期刊
国内涂装报道量最大的科技期刊
面向汽车、轨道交通、工程机械、船舶、家具、3C、航空航天等各行业涂装工程师
★精准定位涂料涂装工程师★
涂料、涂装、设计、设备上下游共同配合，实现完美涂层！
公众