汽車塗料與塗裝（簡體書）

原版(第二版)引自德國，由數十位國內塗裝專業人士合力翻譯，描述用於汽車塗裝工藝的先進技術和塗料。代表了塗裝技術和塗料配方的前沿水平。涵蓋轎車、卡車和“輕卡”的塗裝工藝，著重介紹汽車塗料製作質量、生產成本控制及塗裝環境保護，是先進工藝方面的集成，適用於複雜的車身結構和快速大規模工業生產。 可供汽車塗料生產、應用的工程技術人員及技術工人閱讀參考。

1引言1

1.1歷史沿革1

1.2法規7

1.3汽車和汽車塗料市場8

參考文獻10



2車身結構材料和概念11

2.1簡介11

2.2車身結構設計形式13

2.2.1單體結構設計13

2.2.2空間框架15

2.2.3混合型結構16

2.2.4模塊化結構16

2.3設計準則17

2.3.1傳統設計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（不鏽）鋼26

2.4.1.6錳-硼鋼26

2.4.1.7誘發塑性輕結構鋼（TWIP鋼）26

2.4.2鋁28

2.4.2.1綜述28

2.4.2.2後續處理29

2.4.2.3鋁合金31

2.4.2.4用作車身輕量化結構材料的鋁32

2.4.3鎂33

2.4.4鈦34

2.4.5非金屬零件――纖維複合材料35

2.5製造方法38

2.5.1定制產品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鋼板預塗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轎車車身結構材料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56

3.3.4鋅系磷化57

3.3.5鈍化60

3.3.6鋁-鋼結構的前處理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連續式水平面噴淋/浸漬線65

3.4.3RoDip-3翻轉線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槽體結構材料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磷化層的性能和規格69

3.6環境法規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質量控制參數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陽極電泳塗料80

4.4.3陰極電泳塗料80

4.5陰極電泳漆膜性能82

4.5.1漆膜物理參數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陰極電泳生產線設計86

4.6.1轎車和卡車的塗裝工藝集成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93

4.6.7烘房96

4.7生產中的缺陷及預防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業的電泳塗裝及類似工藝101

4.9展望102

參考文獻103



5中塗105

5.1簡介105

5.2中塗的基本要求108

5.2.1法規要求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

5.3.2.4二氧化矽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油：高沸點添加稀釋劑123

5.4液體中塗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生產工藝126

5.4.3噴塗127

5.5粉末中塗129

5.5.1配方原則129

5.5.2生產工藝131

5.5.3施工134

5.6工序138

5.7總結和展望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單塗層面漆（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化153

6.4.6色漆的乾燥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丙烯酸氨基矽烷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未來發展趨勢：紫外光固化169

6.6緊湊型面漆工藝（IPP）171

6.6.1中塗-色漆-清漆濕-碰-濕-碰-濕施工工藝（3塗1烘）171

6.6.2免中塗工藝171

參考文獻172



7汽車塗料應用中的聚合工程174

7.1概述174

7.2汽車工業塗料用聚丙烯酸樹脂177

7.2.1丙烯酸樹脂性能控制設計177

7.2.2聚丙烯酸樹脂的製備180

7.2.2.1溶液聚合法製備聚丙烯酸樹脂180

7.2.2.2水相中聚合183

7.2.2.3整體聚合185

7.3汽車工業塗料用聚酯185

7.3.1聚酯樹脂性質的控制185

7.3.2聚酯的生產188

7.4汽車工業塗料用聚氨酯分散體190

7.4.1聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂分散體的性能特徵控制191

7.4.2製備聚氨酯樹脂分散體192

7.5用於汽車塗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製備197

7.6環氧樹脂198

7.6.1性能描述198

7.6.2環氧樹脂的製備199

7.7交聯劑和網狀結構樹脂201

7.7.1簡介201

7.7.2液體塗料用交聯劑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液體塗料材料中的其他交聯劑206

7.7.3汽車工業中用粉末塗料的交聯劑206

參考文獻208



8塗裝車間設計和質量理念212

8.1概要212

8.2塗裝工藝步驟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塗料噴塗215

8.2.4.1功能塗層和免中塗工藝216

8.2.4.2粉末噴塗216

8.2.5空腔保護217

8.3總平面佈置217

8.4塗裝設備219

8.4.1工藝技術219

8.4.2自動噴塗219

8.4.2.1噴漆機器人221

8.4.3噴塗技術222

8.4.3.1霧化器222

8.4.3.2塗料換色器224

8.4.3.3液體塗料的計量技術226

8.4.3.4粉末塗料的計量技術227

8.4.4塗料材料供應228

8.4.4.1工業漆供應系統228

8.4.4.2調漆間228

8.4.4.3塗料罐組229

8.4.4.4循環管路系統230

8.4.4.5循環管路設計的基本原則230

8.4.4.6低消耗量和頻繁換色的塗料供應系統231

8.4.4.7循環小系統231

8.4.4.8特殊顏色供應系統231

8.4.4.9高壓隔離系統233

8.4.4.10可換色高電壓隔離系統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塗料烘乾235

8.6質量考量237

8.6.1控制技術237

8.6.1.1工藝監測和調控238

8.6.2自動噴塗的質量保證240

8.6.2.1自動噴塗設備的工藝優化242

8.7經濟性考量243

8.7.1整體平面佈局243

8.7.2全自動車身噴塗244

8.7.3外表面金屬色漆100%靜電高速旋杯噴塗技術244

8.7.4內表面機器人高速旋杯噴塗技術246

參考文獻247



9塑料件塗裝248

9.1外部塑料件248

9.1.1概要248

9.1.1.1生態考量249

9.1.1.2技術和設計方面249

9.1.1.3經濟考量250

9.1.2工藝定義250

9.1.2.1離線、半隨車（Inline）和隨車（Online）噴塗250

9.1.2.2工藝相關問題的優點和缺點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塗裝性能的影響256

9.1.4前處理257

9.1.5塑料塗裝材料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、挑戰和局限性268

9.1.7.1底材和部件268

9.1.7.2塗料材料269

9.1.7.3工藝270

9.2內部塑料件272

9.2.1所謂“內部”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塗料和塗裝應滿足的要求277

9.2.3.3激光雕刻技術要求277

9.2.4內部件塗料的性能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生態和經濟要求280

9.2.4.4內部件塗裝的施工設備281

9.2.5內部件塗料的原材料基礎282

9.2.6總結和展望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黏結劑的類型286

10.2.1.2黏結劑是工藝材料289

10.2.1.3粘接的優勢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粘接系統的耐久性和老化294

10.3汽車生產中的粘接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耐衝擊黏結劑和粘接300

10.3.2塗裝車間的粘接301

10.3.3總裝車間的粘接302

10.3.3.1總裝車間結構性粘接的特殊性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305



11廠內修補306

11.1前處理和電塗後的修補306

11.2中塗後修補307

11.3面漆修補307

11.4線後修補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光譜結構和目視印象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汽車塗層的耐候性330

12.2.1簡介330

12.2.2環境因素對塗層的影響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係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擺杆阻尼硬度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落錘衝擊試驗362

12.4.4抗石擊試驗364

12.4.4.1標準化多次衝擊試驗364

12.4.4.2單次衝擊試驗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系統供應概念的要求及限制382

參考文獻382



14展望383

14.1汽車塗裝工藝的現狀和公眾意識383

14.2監管趨勢384

14.3客戶期望385

14.4設備和工藝的創新387

14.5新的經營理念388

參考文獻388



索引390



主要參考文獻400