纳米结构色油漆车身修补工艺研究_刘帮毅.pdf

37 DOI:10.19289/j.1004-227x.2023.04.007 纳米结构色油漆车身修补工艺研究纳米结构色油漆车身修补工艺研究 刘帮毅*，汪光伟，陈矗，陈稳宏，夏文科 吉利汽车研究院(宁波)有限公司，浙江 宁波 315336 摘要：摘要：采用基于蝴蝶翅膀微观结构原理而生产的纳米结构色粉，制备了颜色渐变的炫彩油漆(即纳米结构色油漆)，并用作车身面漆。从纳米结构色粉添加量、修补深度、返修的面漆厚度等几个方面对该色漆的返修工艺进行研究，主要结论如下：1)纳米结构色粉含量的增加会导致零件返修难度加大，量产可行性降低；2)只返修至清漆层时难度不大，返修后的外观与标准板接近，但若返修至结构色漆层，则很难达到标准板的颜色，而直接返修至底色漆层，同时调整底色漆配方，便可使返修漆膜外观接近于标准板；3)纳米结构色漆膜的随角异色特点导致常规的色差控制方法并不完全适用，需要更多的目视对比；4)精准的纳米结构色漆膜厚控制及复杂的修补操作手法要求修补人员必须具备很高的技术水平，这在一定程度上制约了该色漆的大批量应用。关键词：关键词：汽车漆；纳米结构色粉；修补；外观；色差 中图分类号：中图分类号：TQ639.2;U466 文献标志码：文献标志码：A 文章编号：文章编号：1004 227X(2023)04 0037 06 Study on repair technology of a paint containing multilayer-nanostructured pigment for vehicle body LIU Bangyi*,WANG Guangwei,CHEN Chu,CHEN Wenhong,XIA Wenke Geely Automobile Research Institute(Ningbo)Co.,Ltd.,Ningbo 315336,China Abstract:A paint with color gradient effect was prepared with a kind of multilayer-nanostructured pigment which was produced according to the microstructure of butterfly wing,and then used as a topcoat for vehicle body.The repair process for the film of the paint was studied from several respects including the dosage of pigment in the paint,the depth of repair,and the thickness of repainted topcoat.With the increasing of the dosage of pigment,the difficulty of repairing the painted parts is increased,reducing the feasibility of wide application of the paint.It is easy to repair when the defect is located at the clear coat,and the appearance of repainted coating can be close to the original.It is hard to restore the appearance by repainting if the defect reaches to the topcoat.The appearance of repainted coating can be similar to the original when removing the clear coat,topcoat,and base coat at the defective area and modifying the composition of base coat prior to repainting.The conventional method for color difference control is not fully applicable to the paint with multilayer-nanostructured pigment due to the fact that the color of its film changes as the viewing angle varies,and more visual comparison is required.Considering the precise control in thickness of the paint and the complicate repair operation,the repair personnel should have good technical ability,which is adverse to the wide application of the paint.Keywords:automotive paint;multilayer-nanostructured pigment;repair;appearance;color difference 汽车车身及外饰高端车型常喷涂珠光漆。珠光漆是用云母代替铝粒，在漆基中添加涂覆二氧化钛和氧化铁的云母颜料，光线射到云母颗粒上，便可显出二氧化钛和氧化铁的颜色，然后在云母颗粒中发生复杂的折射和干涉，进而产生色彩斑斓的视觉效果。但是珠光漆涂膜缺陷较多，局部返修难度大，很难实现外观一致1。笔者受蝴蝶翅膀的微观结构启发，通过无机材料层间的纳米结构尺寸设计，制备了一种对称结构的光学薄膜，粉碎后得到纳米结构色粉。依据自然界可见光的光谱波长，对特定光波段的反射进行选择性控制，可以实现特定的颜色色调及变色效果，如图 1 所示。将这种纳米结构色粉放入预制好的油漆中，并添加一种特殊的定向排列助剂来促使色粉的定向排列，便可获得色彩鲜艳、光泽高、颜色渐变的炫彩油漆(即纳米结构色油漆)。该纳米炫彩油漆的变色效果优于珠光漆。本文对该油漆在局部返修时遇到的色差问题展开研究。1 纳米结构色油漆的喷涂与返修工艺纳米结构色油漆的喷涂与返修工艺 采用高温漆模拟钣金车身漆制备纳米炫彩白油漆板，该制件从正面观察是白色的，倾斜一定角度观察时 收稿日期：收稿日期：20220429 修回日期：修回日期：20221123 作者简介：作者简介：刘帮毅（1987），男，工程师，研究方向为汽车表面处理工艺。引用格式：引用格式：刘帮毅,汪光伟,陈矗,等.纳米结构色油漆车身修补工艺研究J.电镀与涂饰,2023,42(4):37-42.LIU B Y,WANG G W,CHEN C,et al.Study on repair technology of a paint containing multilayer-nanostructured pigment for vehicle body J.Electroplating&Finishing,2023,42(4):37-42.纳米结构色油漆车身修补工艺研究 38 图图 1 纳米结构色油漆显色原理和色板纳米结构色油漆显色原理和色板 Figure 1 Schematic diagram showing principle of coloration for the paint with multilayer-nanostructured pigment and relevant color templates 呈现渐变的红色，加大倾斜角度观察则呈现渐变的蓝色。具体的喷涂工艺流程为：前处理(包括脱脂、表调、磷化等)电泳烘烤中涂烘烤喷涂底色漆闪干流平喷涂纳米结构色油漆(简称面漆喷涂)闪干流平喷涂清漆闪干流平烘烤检查下线。油漆局部返修工艺流程为：P1500 砂纸水磨底色漆除尘和除油喷涂底色漆 2 道P1500 砂纸水磨底色漆P1500 砂纸水磨驳口区域除尘、除油和除水喷涂纳米结构色油漆2 道喷涂清漆2 道P1500 砂纸水磨。2 结果与讨论结果与讨论 2.1 纳米结构色粉添加量对返修效果的影响纳米结构色粉添加量对返修效果的影响 分别以 4.0%、2.0%和 1.2%的纳米结构色粉添加量，采用高温漆模拟钣金车身漆制备纳米炫彩白油漆板，各保留 1 件作为标板，其余制件采用低温修补漆进行局部返修，使用色差仪检测返修制件与标板之间的色差，并目视修补区域的色差变化，结果见表 1 和表 2。表表 1 纳米结构色粉添加量对返修层色差的影响纳米结构色粉添加量对返修层色差的影响 Table 1 Effect of dosage of multilayer-nanostructured pigment on color difference between repainted coating and original coating 色粉添加量/%检测角度 L a b E*4.0 15 4.31 6.14 5.80 9.48 45 0.87 1.95 1.08 2.40 90 1.54 1.65 2.18 3.14 2.0 15 2.03 3.21 2.42 4.50 45 0.01 1.15 0.68 1.34 90 0.39 0.86 1.47 1.75 1.2 15 0.45 0.53 0.16 0.71 45 0.24 0.96 0.47 1.10 90 0.53 0.49 0.71 1.02 表表 2 纳米结构色粉添加量对返修层外观的影响纳米结构色粉添加量对返修层外观的影响 Table 2 Effect of dosage of multilayer-nanostructured pigment on appearance of repainted coating 色粉添加量/%目视角度 不同人员目视修补区外观的结果 结论 人员 1 人员 2 人员 3 4.0 15 明显泛白 明显泛白 明显泛白 明显泛白 45 接近标板 接近标板 接近标板 接近标板 90 接近标板 接近标板 接近标板 接近标板 2.0 15 轻微泛白 轻微泛白 轻微泛白 轻微泛白 45 接近标板 接近标板 接近标板 接近标板 90 接近标板 接近标板 接近标板 接近标板 1.2 15 轻微泛白 轻微泛白 轻微泛白 轻微泛白 45 接近标板 接近标板 接近标板 接近标板 90 接近标板 接近标板 接近标板 接近标板 纳米结构色油漆车身修补工艺研究 39 从表 1 和表 2 可知，在纳米结构色粉添加量较大的情况下，返修制件的难度加大，返修后制件的色差非常明显。纳米结构色粉添加量为 4.0%时，15角度下测得 L 为负值，与标板相比修补区域应该变暗，但是实际目测结果为明显泛白，这是因为4.0%的色粉没有形成均匀的定向排列，无法遮盖下方底色漆的颜色(白色)，所以修补区域泛白；45和 110角度下测量的 E*分别为 2.40 和 3.14，但目视修补区域的颜色与标板接近。纳米结构色粉添加量为 1.2%时，在不同角度下测得的色差均小于 1.5，除 15角度下可见修补区域内轻微泛白之外，其余角度观察修补区域的色泽均十分接近于标板。这是因为修补油漆用量较少，对于相同质量的修补油漆，其纳米结构色粉添加量较高时，色粉难以混合均匀，并且返修采用手工喷涂，喷枪压力较小，很难实现纳米结构色粉的均匀定向排列。另外，标板制作使用的是高温漆，返修使用的是低温漆，二者在配方和工艺方面都有差别，这是产生色差的另一个重要原因2。为了使车身达到最佳的颜色效果，并验证该纳米结构色粉的应用可行性，下文都在纳米结构色粉添加量为 4.0%的情况下进行研