我國汽車塗裝飛躍的30年及發展趨勢

    一、前言

    我國汽車工業起步於20世紀50年代，已有近60年的歷史，按其發展歷程可劃分為兩個三十年，前30年（50年代初至80年代初），與同時起步於50年代的日本汽車工業相比，是發展極其緩慢的30年，1980年的汽車產量為222288輛（其中轎車產量5418輛）產品和車型30年一貫制，塗裝的面漆顏色單一；70年代建的二汽，也僅是當時一汽水平的翻版；汽車以卡車為主體，僅有的「紅旗」、「上海」牌轎車車身塗裝是作坊式生產，刮膩子工作量不小。與國外先進水平相比，汽車塗裝工藝水平及質量十分落後，其原因是受國內外形勢、體制機制、產品國家包銷等因素的影響。

    後30年（1980年以來）是改革開放的30年，國門打開、國內外技術交流頻繁；「以市場換技術、資金」走合資化、發展轎車工業和消化吸收引進技術的基礎上走自主創新發展轎車工業之路；是我國轎車工業飛躍發展的30年。尤其近10多年來我國汽車工業從無名小卒，經幾次「井噴式」的大發展，2009年成為世界生產汽車的第一大國和汽車銷售的第一大市場。受全球性金融危機的影響，2009年美、日汽車產銷量大幅度下降（負增長30%以上），而我國汽車工業產、銷兩旺（井噴式發展，產、銷分別增長47.6%和46.15%）；2009年我國汽車產量為1379.10萬輛（其中乘用車產量1038.38萬輛），產量比第二、三名日、美之和還多，銷量達1364.48萬輛。

    近20年來大規模地發展了轎車，使汽車工業真正成為我國的支柱產業，讓轎車進入了尋常百姓家庭，實現現代文明，安居樂業，為建設小康社會打下良好的基礎。

    在後30年中隨轎車工業的飛躍式發展，帶動我國汽車塗裝行業的飛速發展，新建或擴建改造的汽車車身塗裝線上百條（其中經濟規模年生產綱領15萬台以上的車身塗裝線40多條）；外飾塑料件、車輪、車架、底盤件、傳動軸、減震器等金屬件塗裝生產線也有上百條。其工藝水平和塗裝質量已與國際接軌、其裝備水平可稱世界一流，使我國汽車塗裝工藝技術產生了質的飛躍。

    二、汽車塗裝飛躍30年的業績和成就

    飛躍30年的成就可歸納為：汽車塗裝線的工藝水平和塗裝質量與國際水平全面接軌；塗裝工藝裝備世界一流；汽車用塗裝材料實現全面的更新換代，並向新一代環保型方向發展；培養和造就出一支汽車塗裝的科技隊伍。

    1.汽車塗裝工藝水平和塗裝質量與國際水平全面接軌。合資企業的塗裝生產線一般都按引進產品的塗裝質量需求及工藝設計建設。其工藝水平一般是超前或至少同步的水平。以引進技術和消化吸收基礎上自主設計、建設的塗裝線也至少與引進線同步。從不同國家（地區）引進的汽車塗裝工藝雖有所不同，各有其特點，但大同小異，都是傳統4C3B塗裝工藝體系.

    汽車車身質量和使用壽命得到大幅度提高，塗層質量達到「時尚的色彩，悅目舒適，5年無明顯的鏽蝕-擦傷-失光-褪色，10年無穿孔鏽蝕、塗膜剝落」基準，成倍地提高車身的使用壽命，保用12年以上。

    汽車產品、車型和色彩不再是幾十年一貫制，而是一年幾十種（2009年國產乘用車共推出新車型221種，其中全新車型近50款），面漆色彩（金屬閃光色、珠光色及各種本色）能趕上時尚潮流和適應個性化的需求。

    2.汽車塗裝工藝裝備世界一流。基於近10多年中我國轎車工業大發展（由1990年轎車年產量4.2萬輛，發展到2009年的1038.38萬輛，增長247倍），設計、新建汽車車身和外飾塑料件、車輪等塗裝生產線上百條，而其他汽車工業大國新建塗裝線較少；合資公司的塗裝線一般都由國際著名的塗裝設備公司設計、承建，選用當今的新技術、新裝備較多，如先進輸送機（滑橇輸送系統，滾浸式輸送機，擺杆輸送鏈、推桿懸鏈等），文丘里式大型上供下抽風噴漆室，噴·浸結合式的前處理和陰極電泳設備，智能化的機器人杯式自動靜電噴塗機等。

    塗裝設備公司向用戶介紹：要看汽車塗裝線的裝備水平到中國去；外汽的塗裝同行參觀國內新建的德系汽車塗裝車間後讚美我們的設備先進，布局好。

    3.汽車用塗裝材料實現了全面更新換代，並開始向新一代環保型材料方向發展。中、低溫低鋅三元磷化處理與陰極電泳塗裝的配套工藝已成為汽車車身打底的典型塗裝工藝（大量流水生產的汽車車身及金屬零部件幾乎100%地採用磷化+陰極電泳塗裝工藝），CED塗料已發展採用耐腐蝕性更好和泳透力更高的無鉛無錫的第2、3代CED塗料。面漆塗裝工藝已是兩塗層（底色漆+罩光）為主流，採用優質的丙烯酸聚氨酯樹脂罩光清漆。塗層的色澤、鮮映性、耐候性、耐光保色性等方面都有大幅度提升。

    自2004年以來，國內已有10多條新建的轎車車身塗裝線採用了環保型水性塗料（中塗和底色漆），使其VOC排放量達到國際標準。

    汽車用塗裝材料的品種、性能和質量隨經貿國際化和跨國的汽車塗料公司在華建廠也已與國際市場接軌；供應品種齊全、性能優良、汽車廠選用幾乎可與國外同步。

    4.隨轎車工業的發展汽車塗裝由小專業發展成為汽車製造的主要專業之一；在汽車塗裝飛躍30年中造就和培養出一支掌握現代化汽車塗裝的科技隊伍。中國汽車工程學會於1984年成立的汽車塗裝學組，發展長大為汽車塗裝專業委員會，現已成立汽車塗裝分會，每兩年召開的全國汽車塗裝技術交流會，論文多，技術含量高，越辦越興旺。

    設計研究院和一些大型企業通過消化吸收引進技術，學習國外先進技術，造就培養出一支塗裝工藝及設備設計隊伍；塗裝設備製造業由現場小作坊製作為主發展成較現代化的塗裝設備製造廠（公司）。所製作的塗裝設備的可靠性和質量，有的已達到進口同類設備水平並出口。

    在這期間編輯出版專業書籍（如《塗裝技術》、《最新汽車塗裝技術》、《汽車塗裝工藝技術》、《塗裝車間設計手冊》等）多本（參見照片1、2），普及汽車塗裝知識提高從業人員的素質。

    與國際先進水平相比，我國是汽車生產大國但還不是強國，汽車塗裝也不例外，尚存在以下差距：

    1.在環保、節能減排和資源利用率方面的差距較大。除汽車車身打底幾乎與國際同步，普及了陰極電泳塗裝外，應用水性中塗和水性底色漆的還不到汽車產量1/10（2008年德國的水性底色漆普及率已接近100%）；中塗、面漆還是以有機溶劑型塗料為主。很多塗裝線VOC和CO2排放量不達標，單位塗裝面積的耗能量、耗水量和塗裝材料耗用量都偏高。

    2.塗裝工程設計（含工藝及設備設計）水平偏低（工藝設計落後）。缺少工藝技術訣竅和專有技術；缺少自主創新精神；有的設計幾十年一貫制，簡單翻版；及時總結經驗少，不能依靠技術進步在工程的經濟技術指標方面上水平（要求應做到年年有創新、5~10年有突變）。

    3.各汽車公司發展不平衡。有的公司白車身表面質量差，還靠刮膩子來消除缺陷；有的塗裝車間的管理還是粗放經營，一次合格率低（返修率高），塗裝設備的開動率和有效利用率偏低，有的「大馬拉小車」；塗裝公害較嚴重。

    三、汽車塗裝的發展趨勢

    世界汽車塗裝在2000年前以提高塗裝性能和追求高附加值為主要目的進行改進，現今是以環境問題和降低塗裝成本為主要目的。因此，當今汽車塗裝的核心課題是環境保護，節能省資源和在高質量的基礎上降低塗裝成本。就是要在改進現用塗裝材料和採用環保型塗料的基礎上，優化（或簡化）塗裝工藝；依靠技術進步，提高塗裝材料的利用率、降低能耗；提高塗裝設備的可靠性、開動率及有效利用率，減少維修費用；加強科學管理，降低勞動力成本；來降低單元成本，並達到清潔生產的要求。同時做到兼顧VOC、CO2、成本和品質等4個方面的當今「低碳經濟」時代要求（即降低單位GDP能耗量，加快建設資源節約型、環境友好型社會的需要）。

    結合我國的國情，最適宜選用的新塗裝技術和具體的發展趨向：

    1、加速汽車塗裝材料的更新換代，採用環保型的塗裝材料。

    a.開發採用環保型新一代非磷酸鹽前處理工藝替代現用磷化處理工藝。採用氧化鋯處理和矽烷處理技術等新一代環保型表面處理工藝，來消除磷化處理所用的有害物質（P、NO2、Mn、Ni等）和沉渣問題。簡化工藝（可取消表調、鈍化工序），提高資源利用率和節能效果。筆者認為矽烷處理技術更有發展潛力、其處理時間更短（5~30s）、無渣，且處理後可不水洗，工藝更簡化，適用於各種底材的漆前表面處理。其環保和經濟技術效果參見表2所示。

    b.加速推廣採用環保型（低VOC型）塗料（如水性塗料、粉末塗料和高固體份塗料），替代現用的有機溶劑型塗料。尤其是進一步改進水性塗料（中塗、底色漆）的塗裝性能，使其施工工藝窗接近溶劑型塗料。

    2.在開發改進中塗底色漆的塗裝性能的基礎上優化（或簡化）中塗、面漆塗裝工藝，推薦採用「三濕」塗裝技術。開發採用適應「濕碰濕」塗裝工藝的溶劑型和水性的中塗和底色漆。「三濕」塗裝技術已是國際上確認的「除高檔轎車外」汽車車身塗裝的主流工藝，它包括3C1B（即中塗、底色漆、罩光三道漆「濕碰濕」後一起烘乾）和雙底色緊湊型面漆噴塗工藝（即BC1、BC2和罩光三道漆「濕碰濕」後一起烘乾）。

    還有無中塗的兩塗層體系替代三塗層體系。在選用耐候型、外觀平滑性好的陰極電泳底漆上噴塗底色漆+罩光漆或本色面漆）。各塗層膜厚作適當調整，適用於經濟型轎車和商用車車身塗裝。

    擴大「濕碰濕」工藝技術的應用範圍，如PVC密封膠、車底塗料不單獨烘乾、與中塗或面漆一起烘乾；又如富鋅粉末底漆與聚酯粉末面漆噴塗後一起烘乾（即2C1B粉末塗裝工藝）。

    3.擴大應用智能型機器人靜電噴塗技術，全面替代人工噴塗或往復式自動靜電噴塗（ESTA），實現中塗·面漆噴塗作業無人化。機器人噴塗的優點是：塗裝效率高、適用於多品種的柔性化生產；噴塗質量優，且穩定；能克服人為因素帶來的噴塗質量問題；能在線外按最佳噴塗程序及參數示教。

    現今國內汽車廠較多是「手工噴塗車身內表面與機器人靜電噴塗車身外表面相結合的作業方式；在國外已有全部採用機器人靜電噴塗的無人化，全自動噴塗作業方式的實例。

    4.開發採用乾式漆霧捕集裝置替代濕式漆霧捕集裝置和噴漆室排風循環再利用技術。現今噴漆室用的濕式漆霧捕集裝置的捕集漆霧率雖較高，可是其致命的缺點是耗水，消費多種藥劑和能源，使廢棄物大幅增量，且成為危險廢棄物。德國杜爾公司新近開發成功，推出噴漆室用的乾式漆霧捕集裝置（Eco·DryScrubber）和艾斯曼公司開發成功的半乾式靜電漆霧捕集裝置（Escrub），如圖4、5所示。據介紹Eco·DryScrubber使用的乾式分離技術與通常採用的濕式（水洗）分離技術相比，不再會產生特殊的垃圾，無水，可節省能源30%。它們與機器人及噴塗參數匹配，使噴漆室排風不需追加過濾，可直接再循環使用，僅需補充5~20%的新鮮空氣。採用這種新的漆霧捕集方法後塗裝單車成本可降低10%，它是環保性最好的捕集漆霧的工藝方法。

    5.為節能和減少CO2排放量，烘乾室能源混合化和烘乾室緊湊化。如汽油汽車與電池相結合的混合動力型汽車那樣，烘乾室採用天然氣與電混合加熱法來節能減排，約能減少CO2排放量40%左右。烘乾室緊湊化是最大限度縮小和利用烘乾室內的空間，如烘乾室的循環風管布置在烘乾室內；或車身積放狀態通過烘乾室，縮短烘乾室長度，來縮小烘乾室內空間。

    6.推廣選用塗裝工藝性好的、先進的輸送機。如汽車車身塗裝線：前處理、陰極電泳線選用滾浸式輸送機。PVC、中途、面漆噴塗線和烘乾室選用滑橇輸送系統。它們的工藝性好，有利於充分利用廠房空間和立體工藝布置；與其他輸送方式相比，可縮短塗裝設備長度，節省投資；有利於節能減排。

    如4.5~5.0米長的轎車車身前處理·陰極電泳塗裝線選用滾浸式輸送機（參見照片3），在處理過程中能使車身旋轉360°（或>180°），車身外表面朝下，外表水平面的顆粒大幅度減少，處理面積可達100%，槽液帶出量可減少90%左右，設備長度可縮短20~30％，浸槽容積與其它輸送方式相比，可縮小20~40%。

    7.學習先進的科學管理知識及經驗，加強和提高塗裝管理水平，向管理要質量、產量和經濟效益。通過科學管理、全員努力提高塗著效率（即資源利用率）、設備的有效利用率和一次合格率（即降低返修率）等三大降低塗裝成本的最有效措施。

    8.開發推廣採用清洗水的廢熱回收再生利用技術。如利用RO膜過濾法進行前處理後的清洗水和電泳後清洗的純水循環清洗水的回收再生循環利用，實現「閉合式」清洗水「〇」排放。如閉合式陰極電泳後沖洗工藝流程如圖6所示。由循環純水洗液（電導≤50ms），經RO裝置處理的電導為5ms的濾液替代新鮮純水，濃縮液逆工序返回電泳槽。利用烘乾室廢氣和煙道氣的廢熱加熱水，供前處理和生活用，或用這廢熱處理塗裝車間排放的污水制純水。又如採用預清洗、逆工序補水法，提高水的綜合利用率，節省用水。

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