车身油漆色差的影响因素及控制方法

1、第6页车身油漆色差的影响因素及控制方法周杰 陈慕祖（上海大众汽车有限公司 201805）摘要：从色漆材料、喷涂工艺、喷涂设备及供漆系统状态等方面探讨了色差的影响因素，提出了相应的控制方法。1 前言车身油漆色差是每个涂装生产部门都会遇到的一个非常复杂且难以控制的问题，随着保险杠、门把手、后视镜及加油小门等彩色塑料件的大量采用，要求车身与塑料件的颜色无偏差，这就对车身油漆色差的控制提出了更高的要求。目前轿车厂流行的方法是采用仪器测量与目测相结合的方式来控制色差，一般提供一块标准颜色样板，要求车身及塑料配件的颜色与该标准样板相比无论是目测，还是仪器测量都应接近。车身油漆色差的影响因素众多，它与色漆材

2、料、喷涂工艺、喷涂设备、供漆系统状态等因素密切相关。本文就车身油漆色差的控制谈一点看法。2色差的概念及测量2.1 色差为了定量地表示颜色，目前通常采用CIE表色系统，它采用分光光度法对颜色进行分析，精度高。Lab色空间是目前最流行的用于测量物体颜色的色空间（如图1所示）。在该色空间中，L*为明度，+L*为白色方向，-L*为黑色方向。a*，b*为色度坐标，其中+a*为红色方向，-a*为绿色方向，+b*为黄色方向，-b*为蓝色方向，中心为无色。L*、a*、b*可由三刺激值X、Y、Z计算而得。蓝-b*绿-a*黑-L*黄+b*红+a*白+L*蓝-b*绿-a*黑-L*黄+b*红+a*白+L*图1 L*a

3、*b*色空间LCH色空间与Lab色空间的色度图相同，但该色空间为柱面坐标而不是直角坐标。L*表示明度，与Lab色空间的L*值相同，H表示色相，C表示饱和度。CIELAB色空间中的两个色度值(L*样品，a*样品，b*样品)和(L*标准，a*标准，b*标准)之间的色差Eab*由下式决定：Eab* = (L*)2+(a*)2+(b*)21/2其中：L*= L*样品- L*标准（明度差异），a*= a*样品- a*标准（红/绿差异）， b*= b*样品- b*标准（黄/蓝差异）如L*为正值，说明样品颜色偏浅；L*为负值，样品偏深。 a*为正值，样品偏红；a*为负值，样品偏绿。 b*为正值，样品偏黄；b

4、*为负值，样品偏蓝。一般可用Eab*来评价色差，Eab*值越小表示色差越小。2.2色差的测量色差的测量一般采用分光测色法，首先测出待测光的光谱分布或试样的光谱反射率，然后通过计算求出色度值。随着观测角度的不同，车身金属漆的颜色也有较大不同，先进的色差仪采用D65光源（标准日光，色温为6500K）单方向（450）照明，可从5个角度（150、250、450、750及1100）同时测量金属漆或珠光漆的颜色。2.3色差的标准色差的测量点各厂也有不同的标准，有些厂的测量点有十多个，有些厂却较少。一般来说，以与塑料件相邻的部位作为色差测量的重点部位，如与保险杠及加油小门相匹配的前叶和后叶。目前车身油漆色差

5、无统一的标准，各厂根据其自身经验进行控制，如某厂以综合色差ECMC*作为色差的衡量指标，计算公式如下：ECMC* = (L*/AL)2+(a*/Aa)2+(b*/Ab)21/2其中AL，Aa，Ab为修正系数。对于特定颜色的油漆，有特定的经验修正系数。当ECMC*1.7不合格。对于单色漆仅需以1个角度（即450）的测试结果评价颜色。而对于闪光漆，按照执行的标准不同，有些厂控制5个角度的色差，有些厂则控制3个角度（250、450、750）的色差。3车身油漆色差的影响因素3.1 色漆材料油漆供应商根据标准颜色样板制备相应的色漆。色漆分为两大类：单色漆和闪光漆，闪光漆包括金属漆和珠光漆。单色漆是通过颜

6、料粒子将入射光进行反射的，由于散射光是主体，无随角异色效应，所以色差易于控制。对于金属漆，当片状铝粉在漆膜中平行于底材排列时，就像一面面小镜子，根据光的镜面反射原理，随着观察者视角的改变，因铝粉反射光强度的不同，可观察到不同深浅程度的金属色感和闪烁感。金属漆中的铝粉含量及铝粉大小对明度有较大的影响，如铝粉含量越高，尺寸越大，那么反射率越高，即明度越高。如果金属漆在管路系统中循环时间过长，铝粉易破碎变形，明度会降低，即颜色偏深。正常情况下金属色漆在管路中循环3个月的颜色应无明显变化。珠光漆是在油漆中添加了云母片和二氧化钛。当光线在折光指数不同的透明界面，发生多次反射、折射、部分吸收及透射作用时，

7、平行的各种反射光之间互相干涉就会产生珍珠般的干涉色彩。珠光粉具有加色性，它的加入能使着色颜料增色添辉。闪光漆喷涂后溶剂挥发，粘度增稠和漆膜收缩，是效应颜料定向排列的根本原因。当喷涂湿膜偏薄时，在漆膜收缩后，铝粉平行于漆膜排列的倾向性最大。当喷涂湿膜趋厚时，在溶剂挥发漆膜收缩后，其膜厚空间扩大，铝粉随机排列趋势增大，则平行于漆膜的定向排列趋势减少。由于施工工艺、施工参数及施工环境不同，铝粉在漆膜内的定向排列发生变化，与标准板相比，在各个角度就会出现颜色差异。3.2 喷涂设备相同的色漆材料，在不同的喷涂设备上喷出的色差也有所不同。以人工喷涂来控制色差是不切实际的，由于人工喷涂受人为因素的影响较大，

8、无法始终保持稳定的喷涂参数，因而高速自动静电喷杯（ESTA）及自动空气喷枪（Spraymate）等先进的设备已逐步替代了人工喷涂方式。闪光漆一般采用ESTA和Spraymate相结合的方式进行喷涂。设备的喷涂稳定性对油漆颜色有较大影响。某厂发现铂金灰车身左右侧颜色存在较大差异，左侧色差正常，而右侧色差严重超标，如表1所示：表1 铂金灰左右侧色差数据对比250450750LabECMCLabECMCLabECMC左侧-1.09-0.37-0.461.070.12-0.07-0.811.361.44-0.040.251.47右侧-7.27-0.42-0.132.91-0.10-0.45-0.721

9、.422.42-0.50-0.052.52ESTA和Spraymate左右两侧喷涂参数完全相同，检查Spraymate实际喷涂状态时发现当喷涂侧面时，右侧一喷枪喷涂状态不稳定，断断续续。通过更换该喷枪铂金灰的换色阀后，喷涂状态稳定，色差问题也随之解决。因此通过加强设备监控，及时进行维护保养来保持设备喷涂稳定是油漆颜色稳定性的重要保证。3.3 喷涂工艺喷涂工艺参数对色差会产生不同程度的影响，具体影响参见表2：表2 喷涂工艺参数对颜色的影响参数变化趋势雾化程度250 L值湿膜状态对颜色的影响程度Spray-mate雾化空气量 增大变细变浅变干一般成形空气量增大变细变浅变干较大油漆流量增大变粗变浅变

10、湿较大喷枪与车身距离增大变浅变干一般ESTA旋杯转速增大变细变浅变干一般成形空气量增大变深变湿较小油漆流量增大变粗变深变湿较大高压增大变细变浅变干较小喷杯与车身距离增大变浅变干较小喷漆室温度增大变浅变干一般湿度增大变浅变干较大色漆粘度增大变粗变深变湿一般某厂魔力黑车身某部位250 L明显偏高，将ESTA喷涂流量提高20ml/min，Spraymate喷涂流量降低30ml/min后，色差变化如表3所示：表3 ESTA和Spraymate喷涂流量对250 L值的影响Lab调整前4.40-1.00-1.00调整后0.80-0.21-0.55在新颜色色差调试时，要根据实际的色差状况设置ESTA和Spr

11、aymate的喷涂参数，控制好ESTA与Spraymate的喷涂比例，一般ESTA喷涂的膜厚应为金属色漆总膜厚的60%70%，Spraymate喷涂的膜厚应为总膜厚的30%40%。在批量生产时，还要根据每批色漆的颜色、喷漆室的温湿度以及助剂用量调整喷涂工艺参数。3.4供漆系统的状态3.4.1 油漆流速色漆在供漆系统中的流速对颜色有较大影响，特别是某些高铝粉含量的色漆，如果流速过低，铝粉易沉降，从而在短期内对颜色有较大影响。正常情况下要求油漆在管路中流速为0.30.5 m/s。某厂反射银油漆加入循环系统后，当天喷涂的车身色差正常，但一周后油漆颜色250明显偏深，450和750明显偏浅，色差超标。

12、该供漆系统为双管路系统，如图2所示：手工喷涂区手工喷涂区ESTA喷涂区气喷枪喷涂区检查区供漆回漆PRL2PRL1图2 双管路供漆系统示意图油漆在主管内的流速大于0.3 m/s，在各支管内的流量为1.15 l/min，即相当于0.3 m/s的流速。造成反射银循环一周后色差超标的可能原因是油漆在支管内流速偏低导致铝粉沉降。重新调整流量，将各支管的流量提高至1.7 l/min，即相当于油漆在支管内的流速由0.3 m/s提高为0.45 m/s。具体参数如表4所示：表4 调整前后循环系统参数对照表项目泵的循环次数(次/min)泵的流量(l/min)PRL1流量(l/min)PRL1流速(m/s)各支管流

13、量(l/min)各支管流速(m/s)调整前12.535.214.50.31.150.3调整后15.045.114.50.31.700.45系统流量调整并循环一周后跟踪反射银色差状况，发现油漆色差正常，如表5所示：表5 系统流量调整前后反射银在系统内循环一周后的色差对比250450750LabECMCLabECMCLabECMC调整前-5.470.391.102.655.210.050.432.636.74-0.13-0.274.58调整后0.050.110.450.770.140.070.000.14-0.17-0.15-0.250.503.4.2 供漆系统的清洁状态随着颜色品种的日益增加，供

14、漆系统也需经常清洗换色。如果供漆系统清洗不干净，系统中如管壁或阀门内残留的油漆混入新加的油漆中，势必对新油漆的颜色产生较大影响，随着循环时间的增长，影响的程度也会增大。如果以前加有闪光漆的供漆系统需加单色漆，最好先用树脂进行彻底清洗，同时将泵和阀门尽可能拆开清洗，以便将系统内残留的铝粉或珠光粉清洗干净，否则铝粉或珠光粉混入单色漆中会对颜色产生影响。如果色漆在供漆系统中长期不用，循环时间超过六个月，应及时将系统进行清洗，否则色漆老化变质，在管路中出现沉淀和结块现象，反而会导致今后清洗工作量的增加。某厂一供漆系统以前加有紫罗兰色漆，由于该颜色喷涂量很少，油漆在系统中循环一年基本无更新。在清洗过程中

15、发现系统中有大量沉淀和结块，经过较长时间清洗后，系统基本清洗干净。随后加入银蓝色漆，第二天喷涂颜色正常，但一周后车身油漆色差超标，色差数据如表6所示：表6 银蓝色差变化情况250450750LabECMCLabECMCLabECMC第二天-0.79-0.260.340.76-1.87-0.33-0.311.19-1.33-0.41-0.461.37一周后-4.17-0.42-0.201.61-3.23-0.53-0.782.23-1.34-0.75-0.922.18从上表可看出，一周后银蓝颜色偏深、偏绿、偏蓝。造成该问题的原因是管壁或阀门内残留的紫罗兰未彻底清洗干净。该供漆系统采用树脂和稀料进

16、行多次清洗后才恢复正常。3.4.3 供漆系统的压力第3管路第3管路PPPFP3BPMB主管路图3 三线式供漆系统压力示意图对于三线式供漆系统（如图3所示），应保证 PP PMB PF P3B 其中PP为循环泵的出口压力；PMB为主管路的背压；PF为各工位的供漆压力；P3B为第3管路的背压。某厂某金属漆车身三平面颜色偏深，色差超标，而侧面颜色正常，经检查发现气喷枪顶机的支管供漆压力PF偏高，铝粉沉降在该支管中，导致三平面颜色偏深。通过清洗疏通该支管后，支管供漆压力PF正常，车身三平面色差合格。因此，在生产过程中，应定期检查供漆系统的压力状况。4车身油漆色差的控制方法色差控制是一项非常复杂的工作，可从以下几方面加强色差的控制：a. 控制好每批色漆的色差，这需要油漆供货商及油漆质保检验部门