摘要：概述了汽車零部件用粉末涂料技術的發展歷史及應用現狀，根據粉末涂料在汽車部件(包括車身，發動機，輪轂，底盤等)應用的特性要求。
指出汽車不同零部件應選用相對應的粉末涂料體系，并列出不同粉末涂層的具體檢測標準，為汽車粉末涂料的開發提供參考性依據，并展望今后汽車用粉末涂料技術的發展動向和應用前景。
引言
近年來，汽車涂料行業在環保政策和清潔生產理念的 指引下，低VOC和環境友好型涂料成為汽車涂料發展的主推動力，以粉末涂料、水性涂料為代表的環保型涂料已 經成為汽車涂料OEM的首選。
國家在2017年9月發印發的 《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》中指出(如表1)，將粉末涂料列為汽車零部件制造領域低VOC排放、汽車涂裝綠色環保型涂料。受國家政策影響，粉末涂料將在中國 汽車涂料市場取得快速發展。
注：(1)—即用狀態下VOC含量值，檢測方法參照GB/T 23985—2009與 GB/T 23986—2009.
1 汽車用粉末涂料的發展概況
20世紀70年代初，粉末涂料初步應用于汽車領域。由于汽車涂料有高耐候、高耐腐蝕、高耐磨，以及耐熱、保光保色等性能要求，技術進展相對緩慢。
粉末涂料初期應用僅局限于汽車零部件、汽車底涂等，后來逐步用于汽車底面合一粉末涂料和粉末罩光清漆，成為真正意義上的汽車用粉末涂料。
20世紀80年代，日本的Honda、意大利Fiat開始使用粉末涂料噴涂汽車車身。美國的汽車制造商引入粉末涂料作為汽車面漆時則保持著更加謹慎的態度。
GeneralsMotors(通用)于1982年開始在小型載貨卡車系列中使用粉末涂料作為汽車車身的底面合一涂料，積累了相關經驗后，在20世紀90年代初，開始在其乘用汽車系列中使用粉末涂料技術。
2000年時，GeneraltMotors(通用)和Daimler-Chrysler(克萊斯勒)這2家公司每天有1萬多輛汽車車身采用底面合一粉末涂料進行涂裝。
目前，歐洲的汽車工業涂料也秉承了粉末涂料這一發展趨勢，取代液體涂料。
我國粉末涂料在汽車工業中的應用大多在汽車零部件方面，雖然以其優異的涂層性能和環保性能已經完全可以替代液體涂料，但受產品結構和涂裝技術限制。
我國粉末涂料占汽車涂料應用市場不到10%，而歐美國家適用于汽車零部件噴涂的粉末產品已經達到50%以上，我國的粉末涂料品種與西方發達國家相比存在較大差距，另外在噴涂設備和烘烤設備方面也存在質量與規模上的差距。
隨著粉末涂料新產品及新技術的開發，粉末涂料在汽車領域的應用不斷擴大，如汽車鋁輪轂、汽車保險杠、剎車片、濾化器、發動機、雨刮、汽車車廂等。
汽車用粉末涂料品種有環氧粉末、環氧聚酯粉末、耐候純聚酯粉末、聚氨酯、丙烯酸。目前它們固化溫度相對偏高(180～200℃)，能耗較高，并且高溫涂裝對汽車部件機械力學方面有較大影響，存在一定安全隱患。
在汽車輪轂、剎車片、轉動軸等特殊零部件涂裝方面，現很多汽車公司已提出低溫固化涂裝要求。
2 汽車部件用粉末涂料的涂裝要求
2.1 汽車表面粉末涂裝
汽車涂料對保護性能和裝飾性能均有較高要求。傳統的汽車表面液體涂裝工藝一般為：中涂、色漆及清漆3道工序，在涂裝過程中有大量VOC排放，各國政府為了減少VOC排放，鼓勵汽車生產企業采用相對環保涂裝工藝。
2000年，歐洲大眾汽車開始推行免中涂工藝，采取“水性底色漆+高固體分罩光清漆”涂裝工藝。
這種噴涂工藝每年可以降低70%的VOC排放、降低20%的CO2排放，是迄今為止最環保的汽車涂裝工藝之一。
相對于水性涂料，粉末涂料在汽車車身上的應用推廣相對較少，但變革已經在慢慢發生，北美三大汽車制造廠商通用、克萊斯勒和福特率先在1996年開展汽車車身中涂粉末噴涂研發。
采用粉末涂料作為底粉，代替原有的中涂涂裝，在美國現在已經有11家汽車OEM工廠采用粉末涂裝汽車生產線。
汽車罩光清漆一直是粉末涂料較難進入的領域，但粉末涂料在經濟性和環保性方面的優勢使得汽車制造商和涂料生產商都在這方面開展廣泛的研究。
BMW是世界上第一家在其標準產品中使用粉末罩光清漆的汽車制造商，BMW德國工廠粉末罩光清漆自2000年商業化投產，共計已生產了50多萬輛汽車。
國內市場中，2015年江淮汽車與阿克蘇貝爾公司聯合開發粉末涂裝生產線，在卡車車廂上實現粉末素色漆噴涂工藝。
2016年CIMC東莞中集專用車在東莞投產粉末涂料噴涂的掛車，年產3萬臺(套)，主要出口北美、歐洲。
2018年，蕪湖中集瑞江汽車有限公司各類攪拌罐車、粉罐及其零部件，采用粉末涂料噴涂，選用底粉+面粉雙涂層和面粉單涂層的涂裝工藝，實現罐車涂裝線技術的全新突破。
據報道阿克蘇諾貝爾生產的Interpon超耐候聚酯粉末色漆在佛羅里達曝曬60多個月后，保光率大于80%，并已為TOYOTA、HONDA、AUDI、PSA、FORD等汽車生產公司所采用，具有與傳統水性色漆涂料相類似的外觀，汽車車身粉末涂裝性能要求如表2所示。
圖1 汽車車身粉末噴涂
2.2 汽車發動機粉末涂裝
汽車發動機涂裝主要選用耐高溫、耐熱、耐沖擊以及柔韌性好的環氧粉末涂料。國內江鈴汽車聯合粉末涂料廠商開發了可直接應用在經噴砂除銹的鑄鐵發動機機體表面的環氧粉末涂料，固化條件為(15～25)min@140℃。
純環氧低溫固化涂層可抵抗發動機連續工作時高溫對其產生的熱沖擊，同樣能滿足汽車發動機在極端條件下(如受高速機械加工)不出現碎落、卷層或周邊翅片等性能使用要求。發動機用 粉末涂料技術要求如表3所示。
2.3 汽車零部件粉末涂裝
粉末涂料在汽車零部件方面也有一些應用。汽車座椅、門窗和雨刮器主要以聚酯/TGIC或聚氨酯粉末涂料為主，多數以光澤為5～15的無光粉和半光粉進行噴涂，這些粉末涂料通常為低光澤黑色或深灰色產品。
以汽車保險杠粉末涂裝為例，其技術要求如表4所示。汽車零部件粉末噴涂如圖3所示。
2.4 汽車鋁輪轂粉末涂裝
汽車輪轂涂裝主要集中在京津冀地區，以戴卡和立中為代表的輪轂廠，輪轂粉末的配套工藝經過近10年的發展已經步入成熟階段，主要的施工噴涂工藝為：
(1)鋁輪轂金屬工件前處理→噴涂粉末涂料(環氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→噴涂色漆→噴涂透明粉末涂料(GMA丙烯酸罩光粉末或純聚酯透明粉末);
(2)鋁輪轂金屬工件前處理→噴涂粉末涂料(環氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→噴涂色漆→精車→噴涂透明粉末涂料(GMA丙烯酸罩光粉末或純聚酯透明粉末)。
在鋁輪轂上噴涂環氧/聚酯底粉，可提高輪轂耐腐蝕性，改善輪轂外觀。輪轂底粉分為高光、平光和亞光。
一般高光底粉配套噴涂電鍍銀漆，平光和亞光底粉配套噴涂閃光銀漆。在鋁輪轂表面噴涂使用的丙烯酸粉末清漆必須滿足耐沖擊、耐酸雨腐蝕、耐溫變、耐紫外線的要求。
寶馬汽車最先對丙烯酸粉末清漆做系統評定，最終將丙烯酸粉末清漆作為汽車OEM生產商的噴涂標準。
輪轂涂裝對粉末涂料要求比較高，能夠生產底粉與透明粉廠家不多，外資企業有阿克蘇諾貝爾、PPG、老虎等，國內企業有廣州擎天。
受環保壓力，輪轂制造商提出PVD車輪鍍膜新工藝，此工藝省去中間的噴色漆環節，采用PVD電鍍工藝代替噴漆環節，可解決輪轂涂裝存在的環境污染和涂料回收問題等。
據報道，該鍍膜工藝現在已經成功應用，汽車鋁輪轂涂裝已經逐漸轉向粉末全涂工藝發展。表5列出了鋁輪轂透明粉末涂料涂裝技術要求。
2.5 汽車底部粉末涂裝
汽車底部裝飾件一般不直接接觸太陽光，但不同使用條件下對粉末涂料的性能要求也不同。如汽車散熱器用粉末涂料需要具備較好的耐熱性和耐腐蝕性，減震設備用粉末涂料需要具備較好的韌性和抗彎曲性能。
汽車底部涂裝主要選用環氧體系和聚氨酯體系。表7列出了汽車底部粉末涂裝技術要求。
3 汽車粉末涂料發展展望
汽車生產廠家對汽車用涂料的涂層外觀、性能要求相對較高。目前汽車用粉末涂料(如中涂和清漆)都只是單色系列，這是由于粉末涂料不能像液體涂料那樣可以迅速換色;
在實際生產中，粉末涂料流平性達不到液體涂料效果且固化溫度較高，這是粉末涂料在汽車涂裝領域推廣應用速度緩慢的主要原因。
因此，汽車用粉末涂料技術發展方向是提高涂層流平性;開發低溫固化粉末涂料。隨著粉末涂料技術的日益進步，粉末涂料將逐步擴大其在汽車領域的應用。
如：(1)汽車鋁輪轂金屬粉末涂料可逐步替代金屬漆;(2)汽車底盤、發動機;(3)汽車車身罩光、汽車車廂內飾;(4)新能汽車車身、零部件及電源電池外殼會全部采用噴粉技術。
4 結語
粉末涂料在汽車零部件領域應用已經經歷一個長期發展過程，近年國家低碳環保法規的日益加強，汽車涂料的更新換代也開始加速。
由于粉末涂料零VOC排放，將在汽車涂料行業發展中處于優先發展地位，隨著粉末涂料原材料、配方技術不斷更新，國外先進涂裝技術引進，粉末涂料在汽車應用將會迎來無限機遇，粉末涂料在汽車涂料中地位將愈加重要。
(來源：高慶福/廣州擎天材料科技有限公司)
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