免中涂工艺条件下加油口盖色差问题的解决

刘 帅，王 飞，田省伟，尹晓前

（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）

0 引言

随着日益严峻的环保压力，以及环保法规的趋严，各种新型的节能减排工艺正逐步被开发出来。整车涂装方面，绿色环保的免中涂喷涂工艺正逐步应用于各大主机厂。塑料加油口盖亦因其优异的防腐性能以及更加轻量化的车身而备受广大汽车厂商青睐。

在汽车产品中色差将直接影响顾客对汽车品质的主观判断，汽车外观部件的和谐、一致是考察车身涂装综合能力的重要指标之一，车身应统一颜色标准并减少后期给顾客带来的不便和抱怨。

1 色差的概念

颜色可以用色相H（Hue），饱和度C（Chroma），或表示红绿的a值，表示黄蓝的b值以及明度L（Lightness）来定义。下文中所提及的Lab 均为CIE 颜色空间。所谓颜色空间是将描述颜色的要素作为坐标并以此建立起来的三维空间。颜色空间可用于描述视觉的颜色范围或测量仪器和设备的色域。在颜色空间中，每一种颜色都有唯一的一组参数与之对应，同样每一组参数也对应着唯一的一种颜色，从而可以用一个量化的数据来表示颜色，使颜色品质控制的数据化成为可能。

在该空间中，L为明度，L为正值表示颜色偏白，L为负值表示颜色偏黑。a、b为色度坐标，其中a值为正值表示颜色偏红，a值为负值表示颜色偏绿；b值为正值表示颜色偏黄，b值为负值表示颜色偏蓝。

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ΔEab由下式决定：

如ΔL为正值，说明样品颜色偏浅；ΔL为负值，说明样品颜色偏深。

如Δa为正值，说明样品颜色偏红；Δa为负值，说明样品颜色偏绿。

如Δb为正值，说明样品颜色偏黄；Δb为负值，说明样品颜色偏蓝。

2 现状调查

我司新开发的雪域白车型加油口盖存在色差问题，目视偏暗、偏蓝。经对总装下线车辆进行调查，发现该颜色25°a值偏低；45°、75°L值、b值偏低，严重制约了该车型的顺利量产。经调查，雪域白颜色为追求高闪烁度，添加了具有特殊闪光效果的颜料，造成其遮盖力较普通白色漆偏低。其数值偏差结果分别见图1、图2。

3 原因分析

针对加油口盖的色差问题，采用鱼骨刺图进行分析（图3），结果表明，制约雪域白加油口盖色差问题的主要原因有两项：吐出量、成型空气等参数设定不合理以及加油口盖底漆颜色偏深。

参考FMEA（失效模式和影响分析）思路（图4），根据问题发生的机理/起因，识别影响加油口盖色差问题的关键因素，并依次针对失效变量进行分析，制定相应的管控措施（图5）。

3.1 喷涂参数设定不合理

现场采用免中涂工艺，其面漆喷涂工艺如图6所示。雪域白颜色加油口盖喷涂涂层分为B1 涂层、B2 涂层、B2mica 层以及清漆涂层。其中，清漆涂层对外观色差的影响较小，故对其膜厚变化不做细致分析。

通过喷涂不同的漆膜膜厚，验证漆膜膜厚对色差的影响。同时在实验室条件下，通过DOE 试验模拟得出旋杯转速、静电电压以及成型空气三者对膜厚以及色差数值的影响趋势。试验设计及结论见表1。

图1 加油口盖L 值测量数据偏差Figure 1 L value measurement data deviation of fuel filler lid

图2 加油口盖a、b 值测量数据偏差Figure 2 a，b value measurement data deviation of fuel filler lid

图3 加油口盖色差问题鱼骨刺图分析Figure 3 Analysis of fish bone spurs in the problem of color difference of the fuel filler lid

图4 FMEA 失效管理思路图Figure 4 Figure of FMEA failure manangement ideas

图5 依托于FMEA 思路的问题控制方法Figure 5 Problem control method based on FMEA idea

图6 免中涂工艺线体喷涂设计Figure 6 Midcoat-free coating process line design

表1 不同喷涂参数造成的色差偏差Table 1 Color difference deviation caused by different spraying parameters

通过测量不同喷涂条件下的膜厚数据，得出喷涂吐出量的大小对膜厚的影响最大，两者呈正相关关系。旋杯转速与成型空气对膜厚的贡献量较小，可忽略不计。通过测量不同喷涂条件下的色差数据，得出当加油口盖颜色偏暗偏蓝时，需要提升L值以及b值，需要降低B1、BC1 吐出量及成型空气，并提升BC2 吐出量。

3.2 底材材质不合适

雪域白加油口盖底材目前为深色底涂漆，雪域白颜色遮盖力≤35 μm，经对不同底材条件（表2）下进行相同参数喷涂后，最终的色差结果如表3 所示。

表2 加油口盖底材色差数值Table 2 Color difference of fuel filler lid substrate

表3 喷涂完成后加油口盖色差数值Table 3 Color difference of fuel filler lid after spraying

通过加油口盖不同底材喷涂验证可知，底材颜色对色差亮度影响较大。加油口盖底材颜色需要向浅色、黄相方向调整，以解决色差问题。

4 对策制定实施

通过对喷涂参数设定、底材材质的分析，对雪域白加油口盖色差问题进行对策实施。

4.1 喷涂参数调整

依据前期试验的结果，制定调整方案（表4），通过降低B1、BC1 吐出量及成型空气，提升BC2 吐出量，并进行匹配验证，膜厚目标以及色相已达成，但最终在亮度上仍然存在差距，需继续对安装方式以及底材进行更换，解决色差问题。

表4 6 次参数调整数据Table 4 Six parameter adjustment data

4.2 加油口盖底材颜色更换

将加油口盖底材颜色更换为浅色，加油口盖安装在后背门左侧进行喷涂。喷枪轨迹设定在加油口盖中部1/2 处。

5 效果确认

整改后的雪域白加油口盖色差效果通过外观目视和数据测量两个方面进行确认。

5.1 目视效果确认

颜色调整完成后，通过组织各相关部门及用户检验等部门对目视效果进行确认。经评审，目视外观效果合格（图7），可批量切换。

图7 加油口盖与实车对比图Figure 7 Fuel filler lid and real car comparison chart

5.2 外观数值确认

对调整完成的加油口盖色差数值进行仪器批量测量，并与标准数值进行比对，测量点（图8）数值均在标准数值范围内，满足产品要求及目标设定值（图9、10）。

从5 个测量点的数据分析表明，雪域白色差在25°、45°、75° 3 个角度上的明度、色相均在标准范围内。

图8 加油口盖色差数据测量点Figure 8 Fuel filler lid color difference data measurement point

图9 5 个测量点的明度数值Figure 9 The value of the five measurement points in the brightness

图10 5 个测量点的色相数值Figure 10 Hue direction values for five measuring points

6 结语

车身的色差控制问题是一个比较复杂的系统过程，要不断地优化与改进提升。加油口盖的色差问题还需要从开发阶段开始规范，从颜色开发启动阶段进行梳理，依次确认新颜色遮盖力、新颜料工艺参数设定要求，并验证当前加油口盖底材颜色条件下喷涂是否存在色差问题。公司各部门在工作中需持续不断地努力和总结经验教训，才能将油漆色差控制工作做得更好，让用户满意。