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隨著現代生活水平的提高，消費者對汽車外觀質量要求也越來越高，其中汽車油漆涂層的裝飾性與耐候性成為主要關注點。受到外界環境因素的影響，尤其是在沿海、高熱和工業污染嚴重的地區，汽車油漆涂層老化現象比較明顯，不同程度影響了汽車的美觀性和安全性，因此汽車油漆涂層除了滿足各項外觀及物化性能指標外，還要檢驗耐候性，才能避免車身在使用時因老化而造成不必要的損害。

在開發新顏色時，一般涂料供應商都會做油漆樣板的人工加速老化試驗以滿足對油漆耐候性的檢驗。但由于受到人工加速老化試驗自身的局限性、涂裝噴涂工藝、基體焊接工藝和產品設計的影響，汽車車身的耐候性無法得到真實驗證。汽車車身暴曬試驗是模擬車身最終使用狀態的最佳方法，在暴曬過程中，油漆涂層的分布和所處環境跟汽車車身使用情況保持一致，老化的類型和速度最接近實際使用狀態。根據長期的試驗結果和各主機廠反饋的信息來看，這種方法的試驗結果與客戶實際使用狀態最吻合。因此，我們選擇室外暴曬方法對汽車車身進行油漆涂層的大氣耐候性進行研究。

車身暴曬試驗方法及結果分析

1．試驗方法
將一臺白色SUV試驗樣車置于海南暴曬場內直接暴露，按照QC/T 728-2005汽車整車大氣暴露試驗方法進行車身暴曬試驗：前風擋玻璃面朝正南方向，緊閉車門車窗和通風系統，保持暴曬車放置空間通風且無遮擋陽光，進行為期1年的大氣暴曬試驗。

2．試驗結果分析
（1）光澤變化
以投放狀態時的光澤度為基準，計算12個月過程中的車身60°光澤失光率。由圖1可見，隨著暴曬時間的延長，車身各部位60°光澤失光率ΔA越高。在第9個月時候失光率ΔA趨于平穩，在12個月的時候，車身各部位60°光澤失光率ΔA在2～5范圍內，失光等級均為1級。車身各部位失光率由大到小的順序是車頂→發動機蓋→前門→后門→行李箱蓋。這個結果與各部位接受的太陽熱幅射相對應。車頂位置最高，且處于平面，接受的太陽輻射最大。發動機蓋朝南且為平面，接受太陽輻射較多；其次為立面車門；最后為幾乎為背光的平面行李箱蓋。因此，太陽熱輻射程度直接影響車身各部位的失光率。



圖1 不同車身部位失光率趨勢

（2）色差變化
以投放狀態時色差值為基準，計算12個月暴曬過程中車身各部位45°相對色差ΔEab。由圖2可見，隨著暴曬時間的延長，車身各部位45°相對色差ΔEab越大，且向黃綠色方向偏走。在第6個月時候相對色差ΔEab趨于平穩，在12個月的時候，車身各部位45°相對色差在1～1.8范圍內，失光等級為1級。各部位相對色差由大到小的順序是車頂→前門→發動機蓋→后門→行李箱蓋，與失光順序一致。由此可見，太陽熱輻射程度也直接影響車身各部位的色差變化。



圖2 不同車身部位色差變化趨勢圖

（3） 老化現象
車身各部位老化評級如下表所示。在第6個月時無老化現象，在第12個月時車頂出現沾污現象，且評級為2級，左右側車身部位沾污1級，前圍和行李箱蓋無老化現象。本色漆白色在所有涂料顏色中是最易沾污的顏色，沾污部位受光照和環境影響而不同：車頂為水平位置最高部位，易受到外界環境影響，其次為左右車身側面接受風塵較多，最后為前后蓋板。



表 車身各部位老化評級表

除以上老化現象外，在12個月暴曬后，左側A柱與翼子板搭接處有局部銹蝕，達到2（S3）銹蝕，右側同位置未發現此現象。這很可能是因為此處搭接縫形成的凹槽過窄，當機器人噴涂此處時，形成了法拉第籠效應，引起噴槍電極產生的電場或噴槍與工件間粉粒與自由離子形成的“云團”電場都不能充分進入凹槽內，噴涂粒子缺少推動力，就無法充分進入此處凹槽深處，最終造成此處漆膜過薄，耐候性差，老化銹蝕。另外，在設計過程中忽略了此處過窄帶來的不良噴涂結果，搭接尺寸設計處于邊緣值，在車身生產過程中車身狀態在公差范圍內波動，左側波動后恰好達到法拉第籠效應的范圍，右側還未達到，因此左右側現象不對稱，左側暴露了此處的設計問題。此處搭接按照圖4的標注，需要工藝部門討論滿足噴涂工藝要求的A和B范圍，反饋給設計部門進行優化整改，并寫入相關規范文件中。



圖3 局部銹蝕



圖4 間隙示意

（4）其他漆膜性能變化
在暴曬前測量車身各部位涂層鉛筆劃痕硬度等級均為HB，經12個月室外暴曬后，測量各部位等級仍為HB。
在暴曬前車身涂層附著力劃格檢測結果等級均為 “1”級，經12個月室外暴曬后，測量各部位等級仍為“1”級。
結語
車身各部位因所處位置和外界環境不同，表現出來的老化現象也不同。從實驗結果來看，油漆涂層綜合老化等級依次降低順序：車頂→前門→后門→發動機蓋→行李箱蓋。根據試驗結果，可以對車身各部位有針對性地改善噴涂工藝。
在生產過程中，有一些部位的漆膜涂層無法得到全面的監控，如鈑金搭接距離、型面和邊緣等。實驗室進行的油漆樣本涂層的加速耐候性試驗無法全面反映生產線上車身局部的耐候性，只有定期實車考察車身性能，才能排查出車身的設計和工藝問題，提高設計和工藝能力，從而提高車身質量。

本文作者：
華晨汽車工程研究院 包爽 王彥利 李婷婷