汽车空腔防锈蜡喷涂工艺

周磊，王云飞，华云*

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

汽车车身骨架要达到与汽车发动机和其他系统相同的寿命，必须进行防腐工艺处理。在汽车制造工艺中，涂装工艺主要致力于提升汽车车身的防腐性能。一般说来，要求车身达到使用3 a不生锈、在恶劣的环境下车身10 a不穿孔腐蚀(耐盐雾1 000 h以上以及复合腐蚀试验60个循环)的目标。随着环保要求的提高，汽车公司以及原材料供应商正致力于使车身达到10 ～15 a不穿孔的目标。

电泳漆是汽车车身防腐的最好保证，阴极电泳工艺经过30多年的不断完善，至今尚无更先进的涂底漆的替代方法。然而，电泳漆沉积是在电场可达的区域内成膜，对于电场屏蔽以及缝隙小的地方，电泳漆膜不能形成或者膜厚不足，达不到防腐要求。因此，需要采取后期局部弥补的措施，如使用聚氯乙烯(PVC)密封胶涂覆在焊缝、包边和钣金搭接处；在车底部涂聚氯乙烯(PVC)，以防止碎石打击造成损坏；对于空腔的防腐，则使用渗透性好的防锈蜡，即空腔喷蜡工艺。密封胶和PVC喷涂工艺已经成为汽车涂装的固有工艺，该技术在国内已经很成熟。但是空腔喷蜡工艺无论在材料、工艺方法等方面，还是在设备上，都呈现出参差不齐的局面。因此，本文主要论述空腔喷蜡工艺，供同行参考。

1 空腔防锈蜡的组成和防锈机理

目前，汽车空腔防腐蜡主要有两种类型：一种是溶剂型防锈蜡，另一种是水基防锈蜡[1]。其中，溶剂型蜡依据固体分不同分为两种：固体分在40% ～ 85%的称为溶剂型蜡，固体分接近100%的则称为纯蜡。汽车行业中最早普遍使用的是溶剂型蜡，它由石蜡、石油磺酸盐(防锈剂)、润滑脂(如凡士林)、高黏度润滑油和溶剂组成[2]，其VOC约为13%，与罩光清漆相当。到了20世纪90年代，随着欧洲环保要求的加严，不允许用溶剂型蜡，水性蜡以及纯蜡得以研究和使用。水基型防锈蜡一般由石蜡、防锈剂、添加剂、乳化剂及水组成[1]，固体分为60%左右。

无论是溶剂型防腐蜡还是水基防腐蜡，其组成中石蜡的含量最高，主要起防锈作用，同时提高固化性能，干燥后能生成固态弹性薄膜；凡士林主要是增加附着力；石油磺酸盐(常用钡基脂、钙基脂)主要起防锈作用，溶剂主要起稀释作用。

石蜡的主要成分是由C、H、O三种元素组成的直链烷烃，能溶于汽油、四氯化碳等非极性溶剂，不溶于水、甲醇等极性溶剂，因此具有极好的抗湿气及排水性，能隔绝湿气与基材的接触，起到隔离防锈作用。石蜡渗透性、浸润性好，很容易渗入所有的角落和连接处，因此容易喷涂到无电泳漆的空腔以及缝隙中。由于蜡是不良导体，抗氧化能力好，能隔绝空气，因此，蜡能防止车身因喷不到漆而发生空腔腐蚀，防止车身板材焊接处内部生锈。蜡是防止穿孔腐蚀的最佳防锈材料。更重要的是，石蜡的自我修复能力强，在58 ～ 85 °C时熔化流淌，但是在温度降低时又凝固成固体状。例如，车门被碰之后，钣金和漆膜以及蜡膜随即也被破坏，但是等温度达到58 °C以上，蜡就会融化流淌，将裂缝修复。但是漆膜等则永久失效，不能继续履行防腐职责。所以，空腔防腐蜡在汽车涂装工艺中使用越来越广，尤其是在高档车方面。

2 空腔防锈蜡喷涂工艺

空腔防腐蜡喷涂工艺在涂装操作完全完成后转总装装配之前进行，对预先设计的内腔进行喷涂，形成约几百微米的蜡膜。喷涂完毕即直接进入总装装配。喷涂工艺分为两大类──注蜡和喷蜡。这 2种工艺不仅所选择的蜡材料不同，而且使用的设备也不相同。下面对这两种工艺和适用的蜡型进行说明。

2. 1 注蜡工艺

注蜡工艺只能采用纯蜡材料。在注蜡前，使用热风将车体加热到85 °C左右，同时将专用的内腔防锈蜡加热到115 °C。用专用的泵向预先留好的注蜡孔中注入已经溶化的蜡，并保持一定的时间让多余的蜡液自动流出。最终蜡膜的厚度在几百微米左右。然后进入冷却区用冷风吹至常温。最后用胶堵封闭所有的注蜡孔。注蜡工艺流程如下：

在注蜡过程中，蜡池上面有一个很大的定位柱，车体到达后，放在柱子上定位好，喷头上带有橡皮头，橡皮头套到孔上，将工作罐中的蜡通过管子泵入，时间 5 ～ 10 s，然后滴落，此时车身接近 90 ～ 100 °C，蜡为液态。经过冷却后，蜡凝固成固态。转总装前，人工用小铲刀将滴落在外面的蜡铲掉。

注蜡的流程很简单，但设备投资大，对温度的控制要求严格。需要将蜡在供应商处加热到120 °C，存储罐需要有保温措施，送到工厂后蜡温保持在110 °C左右。因此，通常需要两个存储罐，每个罐30 ～ 40 t，带加热控制。但是蜡温不能超过125 °C，如果超过此温度，纯蜡里面添加的抗氧化剂就会分解，而车身也最好控制在80 °C左右。因为车身温度过低，蜡流到车身就会马上凝固，无法渗透，使得蜡膜厚度增加，既增加了车重，还浪费了材料。而120 °C的蜡流到80 °C的车上，蜡会有一个慢慢浸透的过程，效果好。目前，中国大众汽车使用空腔注蜡技术，基本上用120 kg蜡注入到车身空腔，经过滴落一定时间，最后残留在车内约1 kg蜡，该蜡在空腔表面形成均匀的保护膜。

注蜡的缺点是同一个线体必须是同一车型，或者是喷蜡孔位一致的不同车型；另外，它不能喷涂 5门和机盖，这些部位需要采用喷涂的方式进行；而且注蜡室温度高，枪嘴易高温损坏，更换困难。

虽然如此，注蜡工艺能得到厚度均匀的蜡膜，防锈蜡能流淌到缝隙边角部位，因此，它仍然是防腐效果最好的喷涂方式。

2. 2 喷蜡工艺

喷蜡技术是采用人工或机械自动式将喷枪枪嘴伸到喷蜡孔中，采用高压无气喷涂方式进行雾化喷涂。溶剂型蜡、水性蜡和纯蜡采用的喷涂方式稍有不同。

2. 2. 1 水基蜡喷涂工艺

水基蜡中的稀释剂为水，因此在喷涂后需要把蜡里的水蒸发掉，所以喷涂后需要用红外线加热车身至60 °C。由于水性蜡黏度低，车身需要晃动才能流平，因此，需要将没有喷涂上的部位覆盖上蜡，并将多余的蜡晃出来。具体工艺流程如下：输送蜡液─喷蜡(将蜡枪放入蜡孔中喷涂)─加热车体(60 °C)─车体倾斜使蜡流淌均匀─冷却。

由于需要使用红外线加热车身，而白色和黑色的车吸热不一样，工艺上温度控制困难。因此，目前国内汽车用水基防腐蜡的使用不多。但是就环保而言，水基防腐蜡发展前景较好。

2. 2. 2 溶剂型蜡喷涂工艺

溶剂型蜡喷涂工艺和设备最简单，只需要在预定的孔中进行喷涂即可。与水基蜡喷涂工艺相比，它无需冷却即可进入下一个工序。而且，如果喷涂效果好，还可以不设计车体倾斜工位。

尽管溶剂型蜡喷涂工艺、设备均很简单，但是由于存在流蜡的风险，因此，从喷蜡到总装的时间最好超过24 h，目的是防止蜡滴落在总装的地面上而污染总装车间。

2. 2. 3 纯蜡喷涂工艺

纯蜡喷涂工艺与水基蜡喷涂工艺类似。纯蜡喷涂要求专用的喷涂工具，喷涂完毕后，蜡慢慢流淌，喷蜡效果以蜡流到最下边时正好不流淌为好。如果设备所限，不加热也可以。纯蜡成本高，采用喷涂工艺对材料的损耗大，故推荐采用注蜡工艺，便于回收材料。

以上喷涂工艺中，注蜡工艺设备投资大、能耗高，但是效果最好，推荐在高档车上使用。而喷蜡工艺中，人工喷蜡成本较低，可以在已有生产线上使用。对于新设计的线体，考虑环保要求以及省人工，推荐使用水基蜡喷涂工艺。

3 结语

汽车防锈蜡用量不大，它只是在汽车的某些部位使用，但它仍然是空腔防护的好助手。由于防锈蜡能涂覆于其他防锈工艺鞭长莫及和难以发挥作用的部位，因此在延长汽车寿命方面起着重要的作用。在目前国内汽车出口量增长的情况下，制定适合的喷蜡工艺，选择合适的设备，使车身空腔防腐达到合适的质量水平，以满足国际法律法规以及顾客的要求，尤其重要。同时，防腐蜡喷涂对汽车的设计开发也是一个挑战，它要求在产品设计中设计喷蜡或注蜡工艺孔，而对于自动化程度高的生产线体，还需要考虑共线生产的不同车型的喷蜡孔共用平台。

[1] 王景芸, 于万喜. 新型汽车防锈蜡的研制及性能研究[J]. 化学与黏合,2009, 31 (6)： 30-33.

[2] 张广林. 汽车防锈蜡的现状和发展趋势[J]. 石油商技, 1996 (6)： 55-59.