汽车专用粉末涂料和PPAP

摘要：我们当年用BB机到今天用微信支付，可见网络应用的普及之快；我们当年追求苹果手机到今天认可华为，可见国产品牌品质提高之快。

从汽车工业的历史看，很快国产自主汽车品牌的品质将赶上或超过国际水平。汽车专用粉末的品种多，用量大，即将为粉末涂料应用开拓出新的应用领域。

遵循汽车行业的管理规范，熟知PPAP文件，为粉末涂料全面在汽车领域应用架通桥梁。

1、前言

中国汽车工业的发展举世瞩目。汽车不再是高贵身份的象征，而是日常生活代步的消费品。

汽车专用粉末是粉末涂料行业应用领域的又一拓展空间。下面我们一起回顾我国汽车工业的发展历史。

50年代是汽车工业的创建阶段。原苏联援助的长春第一汽车制造厂的建成是这一阶段的标志。1956年7月，第一辆解放牌4吨载货汽车在第一汽车制造厂诞生。

1958年中苏关系逐渐恶化撤走专家，中国汽车工业进入独立自主发展阶段。这一阶段的标志是第二汽车制造厂的建设。

1967年4月1日，第二汽车制造厂正式破土动工，二汽主要产品是载重5t的“东风牌”载货汽车。

80年代中期，中国改革开放，引进外企和技术合作，1984年，第一家整车制造合资公司，由北京汽车工业公司与克莱斯勒共同投资的轿车生产企业诞生，这标志着汽车产业进入一个新的发展阶段--对外开放阶段。

从此，一大批合资公司诞生，产品重点偏向轿车。

90年代后，中国汽车工业进入全面发展时期。1995年5月18日，北京汽车工业集团和集团总公司成立。北汽集团共有172家成员单位，其中35家组成集团，总公司。

1992年我国汽车年总产量突破100万辆，到2000年汽车年总产量达到200万辆，此间增长100万辆用了8年。

进入21世纪，我国汽车年总产量迅猛增加，2002年突破300万辆，2003年突破400万辆，2004年突破570万辆，……2015年，汽车产量达2450.33万辆，产量走势见下图：

随着我国汽车工业的迅猛发展，国产汽车品牌也会与国产手机品牌一样，慢慢地，国产品牌不再比进口的品牌品质差。

从汽车的产量看，汽车领域用粉末涂料的潜力大家可以预测得到了。在新的环保法规影响下，零VOC排放的粉末涂料更适合汽车工业的发展。

2、应用于汽车的粉末涂料品种

应用于汽车的粉末品种繁多，可以分为特殊要求粉末和常规要求粉末两大类。

特殊类如：汽车车身专用粉末、汽车轮毅专用粉末、汽车油箱专用粉末、汽车发动机专用粉末等；

常规类如：汽车雨刮专用粉末、汽车滤清器专用粉末、汽车座椅及配件专用粉末等。

2.1 汽车车身专用粉末涂料

传统的液体油漆车身涂装分为底涂、中涂、面漆三道涂装刀字，后来发展到用粉末一次喷涂代替液体油漆底涂和中涂（头二道合一专用底粉），再喷面漆。

头二道合一专用底粉对粉末体系的选择性宽，如：纯聚酯、聚氨酯、丙烯酸等可供选择。

然而，环保趋势的影响下，车身涂装逐步采用全粉末涂料喷涂方案，通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司19％年首先跻身汽车车身用粉末面涂研发。

现在车身粉末涂料的涂装情况有喷涂二合一底粉后，直接采用粉末面涂罩光；或者经电泳底漆后，直接采用中面合一粉末涂层。

宝马公司97年5月率先商业化应用粉末面涂，成为欧洲第一家应用粉末面涂的汽车制造商。粉末代替油漆减少了涂装工序，且完全没有溶剂，更高效更节能更环保。

车身喷涂工艺参考的方案如下：前处理→烘干→焊缝密封→二合一底粉喷涂→预烘烤(160~180℃/8~10min）→检查及中涂打磨→除尘→粉末面粉罩光喷涂→固化（2Omin@180~200℃）→检查精修→下线

车身专用粉末是汽车粉末的典型，它代表了大多数汽车粉末品种的装饰性和耐候性要求。为媲美油漆的丰满度，汽车车身罩光面粉（或中面合一面粉）通常采用丙烯酸/DDDA粉末体系。

车身专用粉末光泽高（20°探头光泽大于90%)，有极佳的流平性，鲜映性（DOI值85%）。而且，耐候性能优异，美国佛罗里达天然曝晒寿命达40~60个月。

粉末粒度分布的范围要窄，D50在32μm~42μm之间，Dl0＞15μm，D90＜55μm。10μm以下细粉末小于5%，丙烯酸/DDDA粉末适合车身高档涂装的要求。

丙烯酸/DDA车身专用粉末具有以下优点：

(l）涂膜透明清晰，不泛黄，不起雾；鲜映度高；(2)涂料流动流平性佳，涂膜丰满度好；(3）耐溶剂性能好；(4）耐擦伤性能优异；(5）环保产品，不含重金属。

2.2 汽车轮毅专用粉末

铝合金轮毂的涂装与车身一样，也是先从油漆发展到粉末底涂，然后喷面漆。底涂可采用聚酯/环氧混合粉末涂料或纯聚酯粉末等。

底涂的主要作用包括两方面，一是对轮毅进行防腐蚀保护；二是遮盖压铸件表面的粗糙，增加轮毅表面的平整度。

油漆存在环保问题、回收问题等，铝合金轮毂涂装正逐渐转向前处理后，底涂→（中涂）→面涂全粉涂方案。

另外，也有直接一次性喷涂透明粉或闪光金属粉末方案。常用的透明粉和闪光金属粉末有两种：聚酯体系和丙烯酸体系。

另外，丙烯酸体系具有较好的光泽度和抗老化性能，所以越来越受到轮毅生产厂的青睐。

闪光金属粉末是透明粉通过邦定（boding）工艺与金属效果颜料粘接在一起而制成。金属粉和透明底粉的密度不一样，所以容易分离，常常出现“斑马线”和回收粉色差大不好使用的弊端。

是故将透明底粉在邦定机中加热到接近玻璃化温度后，再加入金属效果颜料，温度的作用下，使金属效果颜料和透明粉粘接在一起。这就是铝合金轮毅专用闪光金属粉末。

轮毅专用闪光粉末的特点：

(l）损耗少，利用率接近100%；(2）金属效果颜料和底粉没有分离问题；(3）新粉和回收粉基本达到一致的颜色；(4）改善金属珠光效果颜料带电性不佳的难题；(5）闪光效果颜料选择范围广，铝/铜/锌/镍/不锈钢/珠光等颜料均可邦定。（6）安全环保，降低操作中爆炸几率。

2.3 汽车油箱专用粉末

汽车油箱专用粉末采用经基聚酯和异氰酸为基料制成。主要是通过经基（R-OH）与异氰酸酯(R-N=C=O）反应生成氨基甲酸酯键，获得较好的耐油性。汽车油箱专用粉末可以防止加油时，汽油不慎溅在油箱上引起腐蚀。

汽车油箱专用粉末的特点：

(l）耐酸碱、耐溶剂性能优异；(2）表面硬度高，耐刻划；(3）表面易清洁，防粘污；(4）环保产品，不含重金属。

2.4 汽车发动机专用粉末

汽车发动机专用粉末采用有机硅树脂为基料制成。主要是通过有机硅树脂能够在涂层表面生成稳定链-Si-O-Si-保护层，获得较好的耐热性。

汽车发动机专用粉末可以防止发动机连续工作时，高温对涂层产生的热冲击影响。

汽车发动机专用粉末的特点：

(l）突出的耐温，阻燃效果；(2）柔韧性、耐冲击等物理性能兼顾；(3)耐化学药品性能优良；(4）环保产品，不含重金属。

2.5 常规汽车专用粉末

常规汽车专用粉末是指工业级的粉末涂料。如：汽车雨刮专用粉末、汽车痣清器专用粉末、汽车座椅及配件专用粉末等。

汽车雨刮专用粉末涂料主要采用纯聚酯类或者聚酯/丙烯酸消光类粉末涂料。具有优良的装饰性，和极佳的耐候性。

汽车滤清器专用粉末常采用环氧/聚酯粉末。一般情况下，机油滤清器5 000km同机油一起更换，汽油滤清器150O0km更换，周期短。

环氧/聚酯粉末兼顾了油类对滤清器的涂层影响。综合了装饰性和防腐性和成本的要求。

汽车座椅专用粉末采用聚氨酯改性粉末，有极佳的耐磨性和硬度。完全满足驾驶座椅来回调节滑动，以及活动座椅的频繁拆装刮碰的影响。各种配件也可以按使用特点选择相应的工业级粉末。

常规汽车专用粉末的特点：

(l）抗紫外线照射，抗湿气腐蚀（2）柔韧性、耐冲击等物理性能优良；(3)耐化学药品性能优良；(4）环保产品，不含重金属。

常规专用汽车粉末的粉末涂装工艺路线：

前处理→烘干→焊缝密封→粉末喷涂→固化(180~200℃/20min）→检查精修→下线。与一般的工业粉涂装工艺相同。

汽车专用粉末的品种繁多，要求各异。但与其它领域用粉不同的是汽车专用粉末都会要求提交PPAP文件。

3、PPAP

PPAP是生产件批准程序Production Part Approval Process的缩写。即生产件的认可过程。

它目的是用来确定供应商是否正确理解了顾客所有工程设计和制作的要求，以及在实际生产运行中，在规定的生产率下，供应商是否有潜力确保生产产品持续满足这些要求。

PPAP文件提交一般包含以下文件：

①设计记录（有专利权的子零件/详细数据；所有其他子零件/详细数据）

②任何授权的工程变更文件（如果有）③顾客工程批准（如果被要求）④设计失效模式及后果分析（设计FMEA)⑤过程流程图

⑥过程失效模式及后果分析（过程FMEA)

⑦控制计划

⑧测量系统分析研究MSA

⑨全尺寸测量结果

⑩材料、性能试验结果的记录

初始过程研究

合格实验室的文件要求

外观批准报告（AAR)＆如果适用＆

生产件样品

标准样品

检查辅具符合顾客特殊特性要求的记录零件提交保证书（PSW)

总共18部分，这是标准文件的提交要求，在实际运用中那些要强制性提供，那些可以不提供，这要看客户的要求，也要根据产品的实际情况。根据不同产品、顾客的要求加减，这需要供方与顾客双方的沟通。

设计记录：粉末厂所有可销售的产品必须具备设计记录。配方设计记录如果采用ERP管理，也应该要有一份配方记录硬拷贝存档。

任何授权的工程变更文件：配方的更改，以及上游供方的核心技术人员、原料、设备、配方用料、生产工艺和工作环境的变化都应该得到控制。

顾客工程批准：设计的配方被客户选定时，粉末生产商必须和客户签署标准样板，双方有封存样板。

设计失效模式及后果分析：必须按照顾客要求开发设计FMEA，同一份设计FMEA可以适用于同一体系的粉末。

过程流程图：粉末厂应以规定的形式制订流程图，清楚地描述生产过程步骤及流程顺序，以满足特定的客户需要，要求及期望。

过程失效模式及后果分析：粉末厂应有一套符合QS9000的过程FMEA，对进料、储存、搬运、配料混合、挤出、研磨（后加工）、包装和发货过程的风险进行分析。

控制计划：粉末厂必须制订控制计划，定义用于控制过程的所有控制方法，并符合顾客规定的要求。

测量系统分析研究MSA：粉末厂必须对新的或者改进后的仪器测量系统分析，包括对色差仪/光泽仪/粒度仪等的重复性/漂移/线性/稳定性等研究。

全尺寸测量结果：检验报告光泽/色差/冲击/附着力/柔韧性等结果应符合配方设计和控制计划的规定要求。

材料、性能试验结果的记录：配方设计和控制计划中规定的材料/性能的试验都必须保存有记录。

初始过程研究：在提交由顾客或者组织指定的所有特殊特性之前，必须确定其初始流程能力或性能是否可接受，初始流程研究的目的是确定生产出来的产品是否满足客户的要求。

合格实验室的文件要求：PPAP要求的试验和检验必须在按顾客要求定义合格的实验室内进行，并有文件证明该实验室可进行测量和试验活动。

外观批准报告AAR：如果该产品的设计记录上有外观要求，AAR是必须具备的；

生产件样品：粉末厂必须按照要求和提交要求规定的内容提供样粉和干板。

标准样品：粉末厂至少有一件经顾客签名确认的标准色板，并注明色差、光泽、厚度、耐冲击、柔韧性、附着力、耐候性等的标准数据，以及上下限范围。

检查辅具：若客户有要求，供应商应在递交P队P时，递交具体零部件的辅助检查工具。在产品寿命期内，供应商应对这些工具进行预防性保养；

符合顾客特殊特性要求的记录：供应商应有与客户特别要求一致的记录。主要针对Daimler Chrysler（克莱斯勒)、Ford（福特）、General Motors（通用）三大汽车工业客户。

零件提交保证书：在粉末厂所送样品完成所有的测试和试验后，必须完成PPAP产品提交保证书（PSW）。

纵使PPAP文件提交可按实际删减，但过程流程图、潜在失效模式及后果分析（过程FMEA）、控制计划三个文件必不可少。完善好这些文件是开拓汽车领域粉末应用的先决条件。

4、在汽车应用领域的前景

汽车行业在环保法规的限制下，逐步淘汰用油漆，改用环保粉末涂料的方向。国内经济的发展致使汽车消费猛增，汽车领域用粉量也随之增加。

国外汽车涂装成功应用案例的诱导下，国内汽车专用粉末的应用也会像网络应用和IT发展一样，从失败中进步，从成功中超越。不久的将来，整车应用粉末涂装将成为汽车涂装的主流。