依据铝合金车轮行业发展，分析了粉末涂料在铝合金车轮的应用及情况及发展趋势。底粉和透明粉为铝车轮涂装的主要粉末涂料，可应用于精车、全涂装、抛光、高级漆、PVD、哑光等多种表面状态及涂装工艺，且要求了施工、外观及涂层性能需求。根据现有局限性及行业需求，提出了节能型粉末涂料、特种性能粉末涂料及外观多样性粉末涂料为代表的铝合金车轮用粉末涂料的发展趋势。
关键词：铝合金车轮 粉末涂料 趋势 涂层性能
前言
涂料通常可分为液体涂料和粉末涂料。传统的液体涂料一般为溶剂型涂料，与之相比，粉末涂料没有挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）的释放，具有经济、环保、机械和耐候性能高，可回收再利用等众多优点，因而受到越来越多的关注[1,2]。2020年中国中国铝合金车轮总产量16113万只，全球铝合金车轮总产量26855万只，中国铝合金车轮总产量占全球的60%。铝合金车轮在乘用车上的装配占比越来越大[3]。铝合金车轮对汽车的节能性、安全性、舒适性和美观性都有着重要的意义。目前，铝合金车轮主要通过表面涂装的方式起到美观及保护作用，其中粉末涂料占有重要地位。
铝合金车轮涂装工艺
铝合金车轮用粉末涂料为底粉、透明粉，底粉材质为聚酯/环氧混合型或纯聚酯型，透明粉材质为丙烯酸型。底粉主要作于底涂，提供遮蔽性及主要的耐腐蚀性、耐碎石冲击性能；透明粉主要用于罩光，提供主要的耐老化性能和部分耐腐蚀性。
常见的铝合金车轮涂装工艺为：上线→预处理→水烘箱→转线底粉喷涂→底粉固化→转线→色漆喷涂→色漆固化→透明粉喷涂→透明粉固化→成品下线[4]。依据当前主流表面状态，可细分为如下工艺：
表1 铝合金车轮涂装工艺
序号 | 表面状态 | 涂装工艺 | 涂层结构 |
1 | 全涂装 | 预处理+底粉+色漆+透明漆 | 3C2B |
2 | 精车亮面 | 预处理+底粉+色漆+预处理+透明粉 | 3C3B |
3 | 抛光 | 预处理+透明粉 | 1C1B |
4 | 高级漆 | 预处理+底粉+底漆+色漆+透明粉 | 4C3B |
5 | 哑光 | 预处理+底粉+色漆+哑光透明粉 | 3C3B |
6 | PVD | 预处理+底粉+介质粉+PVD+透明粉 | 4C3B |
2 铝合金车轮粉末涂料性能要求
2.1 外观及施工要求
根据铝合金车轮用底粉及透明粉的目的，对二者提出了如下外观及施工要求：
表2 铝合金车轮粉末涂料外观及施工要求
序号 | 要求 | 应用范围 |
1 | 无色差 | 透明粉 |
2 | 优良的遮蔽性 | 底粉 |
3 | 极佳的流平性 | 底粉、透明粉 |
4 | 边角包裹性 | 底粉、透明粉 |
5 | 夹角易上粉 | 底粉、透明粉 |
6 | 无肥边 | 底粉、透明粉 |
7 | 透明度高 | 透明粉 |
8 | 饱满度高 | 透明粉 |
9 | 多种颜色 | 底粉 |
10 | 快速换色 | 底粉 |
如表2所示，流平性、边角包裹性、夹角上粉性、肥边控制为底粉透明粉共有要求；透明粉更关注外观质量、底粉更关注多色切换能力。
2.2 性能要求
根据铝合金车轮用底粉及透明粉涂层结构，对二者提出了如下涂层性能要求：
表3 铝合金车轮粉末涂料涂层性能要求
以上性能要求检测标准均依据T/CSAE 98-2019。
3 铝合金车轮粉末涂料需求及趋势
3.1 铝合金车轮粉末涂料需求
图1 某公司铝车轮产能及粉末需求量
如图1所示，某公司从2017年-2020年铝车轮产量由3300万只上涨只6500万只，粉末涂料整体用量由8800吨上涨至10800吨，累计涨幅达22.7%；其中，透明粉用量由3300吨上涨至4300吨，涨幅达30%。粉末涂料整体需求强劲，透明粉需求量显著上升。
3.2 铝合金车轮粉末涂料发展趋势
由于环保意识国家双碳战略，100%固体分的粉末涂料日益受到汽车行业重视。与液体涂料相比，除直接涂敷到工件表面的粉末外，其余掉落的粉末涂料可经回收系统后再送入供粉系统中使用，使得粉末涂料利用率大于95%，远高于一般液体涂料实际利用率的50%。
现有粉末涂料存在流平性不佳、调色难、颜色鲜艳度不足、粉末间干扰严重、
换色麻烦等局限性。依托铝车轮行业需求和原材料技术进步，高性能粉末涂料的发展方向和趋势集中在以下几方面：
1.节能型粉末涂料
以低温固化技术为代表的低温粉和UV固化为代表的光固化粉末等，可大幅降低烘烤温度或缩短固化时间，达到节能环保目的。
2.特种性能粉末涂料。
耐高温、耐腐蚀、耐冲击、耐刮擦等具有优异性能的粉末涂料可以保证车轮在汽车行驶及使用过程中更长的服役寿命。
3.外观多样性粉末涂料
以金属粉为代表的有色粉末在车轮的应用可大量增加粉末涂料使用量，实现涂装过程无漆化；以橘纹粉为代表的特殊表面效果粉末可实现多样化外观，进一步开拓粉末应用市场[5]。
4 结论：
1）铝合金车轮用粉末涂料主要为底粉和透明粉。
2）铝合金车轮用粉末涂料包含外观、施工及涂层性能需求。
3）铝合金车轮用粉末涂料趋势为节能型粉末涂料、特种性能粉末涂料及外观多样性粉末涂料。
参考文献
[1] 张俊智、周师岳. 粉末涂料与涂装工艺学. 化学工业出版社. 2008,3
[2] 南仁植. 粉末涂料与涂装技术.化学工业出版社. 2000,5
[3] 智研咨询, 2021-2027年中国铝合金车轮产业发展动态及投资方向分析报告[R], 2021.
[4] 杜云鹏. 铝合金车轮防腐蚀研究[J].涂层与防护, 2020, 41(10), 15-17.
[5] 马焕明，史中平，杜云鹏等。汽车铝轮毂有电镀效果粉末涂料的应用研究[J].涂料工业, 2018, 48(7), 48-52.
客服