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隨著現(xiàn)代生活水平的提高，消費(fèi)者對汽車外觀質(zhì)量要求也越來越高，其中汽車油漆涂層的裝飾性與耐候性成為主要關(guān)注點(diǎn)。受到外界環(huán)境因素的影響，尤其是在沿海、高熱和工業(yè)污染嚴(yán)重的地區(qū)，汽車油漆涂層老化現(xiàn)象比較明顯，不同程度影響了汽車的美觀性和安全性，因此汽車油漆涂層除了滿足各項(xiàng)外觀及物化性能指標(biāo)外，還要檢驗(yàn)?zāi)秃蛐?，才能避免車身在使用時因老化而造成不必要的損害。

在開發(fā)新顏色時，一般涂料供應(yīng)商都會做油漆樣板的人工加速老化試驗(yàn)以滿足對油漆耐候性的檢驗(yàn)。但由于受到人工加速老化試驗(yàn)自身的局限性、涂裝噴涂工藝、基體焊接工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，汽車車身的耐候性無法得到真實(shí)驗(yàn)證。汽車車身暴曬試驗(yàn)是模擬車身最終使用狀態(tài)的最佳方法，在暴曬過程中，油漆涂層的分布和所處環(huán)境跟汽車車身使用情況保持一致，老化的類型和速度最接近實(shí)際使用狀態(tài)。根據(jù)長期的試驗(yàn)結(jié)果和各主機(jī)廠反饋的信息來看，這種方法的試驗(yàn)結(jié)果與客戶實(shí)際使用狀態(tài)最吻合。因此，我們選擇室外暴曬方法對汽車車身進(jìn)行油漆涂層的大氣耐候性進(jìn)行研究。

車身暴曬試驗(yàn)方法及結(jié)果分析

1．試驗(yàn)方法
將一臺白色SUV試驗(yàn)樣車置于海南暴曬場內(nèi)直接暴露，按照QC/T 728-2005汽車整車大氣暴露試驗(yàn)方法進(jìn)行車身暴曬試驗(yàn)：前風(fēng)擋玻璃面朝正南方向，緊閉車門車窗和通風(fēng)系統(tǒng)，保持暴曬車放置空間通風(fēng)且無遮擋陽光，進(jìn)行為期1年的大氣暴曬試驗(yàn)。

2．試驗(yàn)結(jié)果分析
（1）光澤變化
以投放狀態(tài)時的光澤度為基準(zhǔn)，計(jì)算12個月過程中的車身60°光澤失光率。由圖1可見，隨著暴曬時間的延長，車身各部位60°光澤失光率ΔA越高。在第9個月時候失光率ΔA趨于平穩(wěn)，在12個月的時候，車身各部位60°光澤失光率ΔA在2～5范圍內(nèi)，失光等級均為1級。車身各部位失光率由大到小的順序是車頂→發(fā)動機(jī)蓋→前門→后門→行李箱蓋。這個結(jié)果與各部位接受的太陽熱幅射相對應(yīng)。車頂位置最高，且處于平面，接受的太陽輻射最大。發(fā)動機(jī)蓋朝南且為平面，接受太陽輻射較多；其次為立面車門；最后為幾乎為背光的平面行李箱蓋。因此，太陽熱輻射程度直接影響車身各部位的失光率。



圖1 不同車身部位失光率趨勢

（2）色差變化
以投放狀態(tài)時色差值為基準(zhǔn)，計(jì)算12個月暴曬過程中車身各部位45°相對色差ΔEab。由圖2可見，隨著暴曬時間的延長，車身各部位45°相對色差ΔEab越大，且向黃綠色方向偏走。在第6個月時候相對色差ΔEab趨于平穩(wěn)，在12個月的時候，車身各部位45°相對色差在1～1.8范圍內(nèi)，失光等級為1級。各部位相對色差由大到小的順序是車頂→前門→發(fā)動機(jī)蓋→后門→行李箱蓋，與失光順序一致。由此可見，太陽熱輻射程度也直接影響車身各部位的色差變化。



圖2 不同車身部位色差變化趨勢圖

（3） 老化現(xiàn)象
車身各部位老化評級如下表所示。在第6個月時無老化現(xiàn)象，在第12個月時車頂出現(xiàn)沾污現(xiàn)象，且評級為2級，左右側(cè)車身部位沾污1級，前圍和行李箱蓋無老化現(xiàn)象。本色漆白色在所有涂料顏色中是最易沾污的顏色，沾污部位受光照和環(huán)境影響而不同：車頂為水平位置最高部位，易受到外界環(huán)境影響，其次為左右車身側(cè)面接受風(fēng)塵較多，最后為前后蓋板。



表 車身各部位老化評級表

除以上老化現(xiàn)象外，在12個月暴曬后，左側(cè)A柱與翼子板搭接處有局部銹蝕，達(dá)到2（S3）銹蝕，右側(cè)同位置未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。這很可能是因?yàn)榇颂幋罱涌p形成的凹槽過窄，當(dāng)機(jī)器人噴涂此處時，形成了法拉第籠效應(yīng)，引起噴槍電極產(chǎn)生的電場或噴槍與工件間粉粒與自由離子形成的“云團(tuán)”電場都不能充分進(jìn)入凹槽內(nèi)，噴涂粒子缺少推動力，就無法充分進(jìn)入此處凹槽深處，最終造成此處漆膜過薄，耐候性差，老化銹蝕。另外，在設(shè)計(jì)過程中忽略了此處過窄帶來的不良噴涂結(jié)果，搭接尺寸設(shè)計(jì)處于邊緣值，在車身生產(chǎn)過程中車身狀態(tài)在公差范圍內(nèi)波動，左側(cè)波動后恰好達(dá)到法拉第籠效應(yīng)的范圍，右側(cè)還未達(dá)到，因此左右側(cè)現(xiàn)象不對稱，左側(cè)暴露了此處的設(shè)計(jì)問題。此處搭接按照圖4的標(biāo)注，需要工藝部門討論滿足噴涂工藝要求的A和B范圍，反饋給設(shè)計(jì)部門進(jìn)行優(yōu)化整改，并寫入相關(guān)規(guī)范文件中。



圖3 局部銹蝕



圖4 間隙示意

（4）其他漆膜性能變化
在暴曬前測量車身各部位涂層鉛筆劃痕硬度等級均為HB，經(jīng)12個月室外暴曬后，測量各部位等級仍為HB。
在暴曬前車身涂層附著力劃格檢測結(jié)果等級均為 “1”級，經(jīng)12個月室外暴曬后，測量各部位等級仍為“1”級。
結(jié)語
車身各部位因所處位置和外界環(huán)境不同，表現(xiàn)出來的老化現(xiàn)象也不同。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，油漆涂層綜合老化等級依次降低順序：車頂→前門→后門→發(fā)動機(jī)蓋→行李箱蓋。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以對車身各部位有針對性地改善噴涂工藝。
在生產(chǎn)過程中，有一些部位的漆膜涂層無法得到全面的監(jiān)控，如鈑金搭接距離、型面和邊緣等。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的油漆樣本涂層的加速耐候性試驗(yàn)無法全面反映生產(chǎn)線上車身局部的耐候性，只有定期實(shí)車考察車身性能，才能排查出車身的設(shè)計(jì)和工藝問題，提高設(shè)計(jì)和工藝能力，從而提高車身質(zhì)量。

本文作者：
華晨汽車工程研究院 包爽 王彥利 李婷婷