本发明涉及一种汽车车身复合涂层及其涂装方法，属于汽车涂装的技术领域。
背景技术：
《重点区域大气污染防治“十二五”规划》要求：“新建机动车制造涂装项目，水性涂料等低voc含量涂料占总涂料使用量比例不低于80%”；2015年1月26日国家财政部与税务局联合发布“关于对电池、涂料征收消费税的通知”：涂料生产企业对voc含量超过420g/l的涂料需支付涂料价格4%的税。迫于环保法规的要求，新建的汽车车身涂装线面漆必须采用水性漆，无论是素色漆还是金属漆。
目前汽车车身的素色漆涂层主要以白、红、蓝为主，水性素色漆目前成熟的涂装工艺是：热水洗→脱脂→水洗→纯水洗→表调→传统的锌盐磷化处理（温度35℃）→水洗→纯水洗→（钝化）→通用的阴极电泳→烘干→pvc喷涂→晾干→水性素色漆→流平→预烘干→烘干→溶剂型罩光漆→烘干，即3c2b工艺。复合涂层结构是：第一层是锌盐磷化膜（膜厚2~5μm），第二层是阴极电泳涂层（膜厚18~22μm），第三层是水性素色漆涂层（35~40μm），第四层是溶剂型双组份罩光清漆（30~40μm）。因为现有的水性素色漆涂层无法满足汽车车身涂层的外观和耐候性能要求，所以必须要喷涂罩光清漆。复合涂层的综合膜厚为（85~107μm），膜厚越厚意味着涂料用量越大、成本越高；再加上锌盐磷化处理必须有表调工序，锌盐磷化沉渣多、不环保等等，工序越多、voc排放量也越大。
经检索，《涂料工业》vol.45no.7上刊登的《汽车水性单涂层实色漆涂装工艺探讨》论文中提出了一种新型水性单涂层实色漆（白色）涂装工艺：预脱脂→脱脂→水洗no.1→水洗no.2→纯水洗→表调→传统的锌盐磷化处理（温度35℃）→水洗no.1→水洗no.2→通用的阴极电泳→烘干→pvc喷涂→晾干→水性素色漆→流平→烘干，其涂层结构为：锌盐磷化层（2~5μm）-阴极电泳层（18~20μm）-水性实色漆涂层（33~37μm），取消了清漆涂层，显著地降低了汽车车身总膜厚（总膜厚约为53~62μm），简化了工序，降低了voc排放量。
《上海涂料》vol.48no.3上刊登的《硅烷在涂装前处理中的神奇应用》论文中阐述了硅烷（即无磷转化膜）的反应机理和涂装工艺。
《上海涂料》vol.52no.6上刊登的《硅烷工艺与电泳漆配套性试验研究》论文中阐述了硅烷与电泳漆配套性的研究，指出了硅烷前处理与电泳漆具有良好的配套性。
《现代涂料与涂装》vol.16no.5上刊登的《薄膜超高泳透力电泳涂料综述》论文中阐述了薄膜超高泳透力电泳涂料的性能，在保证涂层性能的前提下，薄膜超高泳透力电泳涂料外表面膜厚可以降低到15~18μm。
专利《钢铁工件无中涂涂装工艺》（公开号：cn101927234a）阐述了溶剂型涂料的免中涂工艺，未提及水性涂料。
在上述已有的技术文件中一是没有提及水性素色漆的组成，二是没有针对汽车车身提出最优的复合涂层形成方法和最优涂层结构。在《汽车水性单涂层实色漆涂装工艺探讨》论文中，只针对白色水性单涂层实色漆的涂装工艺进行了研究，颜色单一。如果红色和蓝色采用同样的涂装方法，同时采用更先进的无磷转化膜前处理工艺和薄膜高泳透力电泳涂层，汽车车身复合涂层膜厚在此基础上仍有进一步降低的空间，涂装工艺可以更加绿色环保。
锌盐磷化膜的厚度一般为（2~5）μm，其膜重约为（2.5~3.5）g/m2，如果采用无磷转化膜（即薄膜前处理，其膜厚约为磷化膜的十分之一），不仅可以降低转化膜膜厚，而且工艺过程更加节能环保，且不需要表调工序。汽车车身采用的电泳涂料按泳透力可分为通用型电泳涂料（四枚盒泳透力>0.4）、高泳透力电泳涂料（四枚盒泳透力>0.45）、薄膜高泳透力电泳涂料（四枚盒泳透力>0.55），三种电泳涂料形成的驾驶室外表面电泳涂层膜厚分别为（20~25）μm、（18~22）μm、（15~18）μm，采用薄膜高泳透力电泳涂料可以在保证涂层性能的同时、降低驾驶室外表面电泳涂层膜厚，提高内表面及内腔膜厚，并提高整车防腐蚀性能，并可以降低综合涂装成本10%左右。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种汽车车身复合涂层及其涂装方法，其在保证复合涂层质量的前提下，采用先进的无磷前处理工艺及水性素色面漆免清漆工艺，减少涂装工序、缩短涂装工艺；采用先进的前处理材料及薄膜高泳透力电泳涂料、水性单涂层素色面漆，降低复合涂层膜厚，来降低生产线投资、降低涂料使用量、降低voc排放量、降低涂装综合成本，实现绿色环保涂装。
本发明的技术方案是这样实现的：一种汽车车身复合涂层，其特征在于：复合涂层的第一层为无磷转化膜1，膜厚0.2~0.5μm，第二层为薄膜高泳透力电泳涂层2，膜厚15~18μm，第三层为水性素色漆涂层3，膜厚35~40μm，总膜厚为50.2~58.5μm；水性素色漆涂层的面漆组成为：着色颜料占总量的18~22%，乳化型树脂占总量的14.5~15.5%，亲水基的水溶性树脂占总量的5%，三聚氰胺树脂占总量的10%，左右添加剂占总量的5%，左右助溶剂占总量的5%，剩余为去离子水。
具体的涂装步骤如下：热水洗，温度为55~65℃，水洗时间为1min→脱脂，温度为55~65℃，时间为3min→水洗，常温下0.5min→纯水洗，常温下0.5min→无磷转化膜处理，温度为30~35℃，时间为3min→水洗，常温下0.5min→纯水洗，常温下0.5min→电泳，薄膜高泳透力电泳涂料，施工电压180~250v，时间2~3min→烘干，烘干温度为160~170℃，时间为20min→pvc喷涂→常温下晾干5~8min→机器人静电喷涂水性素色漆，施工粘度22~26s→流平常温下5~8min→预烘干，烘干温度为60~80℃，时间为10min→烘干，烘干温度为140℃，时间为20min。
所述的添加剂包括1.0~1.2%的消泡剂，、1.5~2.0%粘度调整剂、0.5~1.0%表面调整剂、0.1~0.5%uv吸收剂、0.5~1.0%ph调整剂；消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物，粘度调整剂为气相炭黑，表面调整剂为聚二甲基硅氧烷，uv吸收剂为苯丙三睉，ph调整剂为二甲基乙醇胺。
本发明的积极效果是其在保证汽车车身外观质量、耐候性能及其它理化性能的基础上，相比水性素色漆通用的免中涂复合涂层，在水性素色面漆中增加了防uv穿透的添加剂；取消了传统磷化前处理工艺中的表调工序和喷涂溶剂型清漆工序。极大地缩短了车身涂装工艺、减少了涂装工序，降低生产线设备投资20%左右；降低了voc排放量，由原来3c2b的40g/m2降低到20g/m2，降低50%，满足最苛刻的环保法规要求；降低了前处理转化膜和电泳涂层膜厚，从而降低了车身复合涂层膜厚（38~42）%。相比《汽车水性单涂层实色漆涂装工艺探讨》论文中提出的涂装工艺及三涂层结构，减少了前处理的表调工序；降低了前处理转化膜和电泳涂层膜厚、从而降低了车身复合涂层膜厚5%左右。本发明专利具有节省涂料、降成本、省工序、节能减排的特点，符合汽车涂装绿色、环保、高品质的发展趋势。
附图说明
图1所示为本发明专利复合涂层结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明专利的具体实施方案。
汽车车身用水性素色面漆组成为：（18~22）%的着色颜料（钛白粉、酞青蓝、吡咯并吡咯二酮）；（14.5~15.5）%的乳化型树脂（丙烯酸乳液）；5%的水溶性树脂（甲醚化氨基树脂）；10%的三聚氰胺树脂；5%添加剂；5%助溶剂（乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、异丙醇）；40%左右去离子水。
所述的添加剂包括1.0~1.2%的消泡剂(聚醚硅氧烷共聚物)、1.5~2.0%粘度调整剂(气相炭黑)、0.5~1.0%表面调整剂(聚二甲基硅氧烷)、0.1~0.5%uv吸收剂（苯丙三睉）、0.5~1.0%ph调整剂（二甲基乙醇胺）。
通过下述涂装方法形成复合涂层：热水洗→脱脂→水洗→纯水洗→硅烷或硅烷/氧化锆复合物处理（常温、2min）→水洗→纯水洗→电泳（薄膜高泳透力电泳涂料）→烘干（160~170℃20min)→pvc喷涂→晾干(5~10min)→机器人静电喷涂水性素色漆（乌罗松红、富贵兰、酞青蓝、云南白、珍珠白）→流平（5~8min）→预烘干（80℃8~10min）→烘干（140℃20min）。
复合涂层结构，图1所示，由三层转化膜或涂层组成，第一层为无磷转化膜1（膜厚0.2~0.5μm），其主要成分为硅烷、硅烷/氧化锆复合物等化合物，膜的颜色为无色或微黄色；第二层为薄膜高泳透力电泳涂层2（外表面膜厚15~18μm，，电泳涂料的四枚盒泳透力>0.66），膜的颜色为灰色；第三层为水性素色漆涂层3（膜厚35~40μm），膜的颜色为红色、蓝色、白色，总膜厚为（50.2~58.5）μm。
实施例1：
商用车驾驶室用水性云南白素色面漆组成为：18.6%的钛白粉颜料；14.9%的丙烯酸乳液；5.1%的甲醚化氨基树脂；10%的三聚氰胺树脂；1.2%的消泡剂（聚醚硅氧烷共聚物）；2.0%粘度调整剂（气相炭黑）；1.0%表面调整剂（聚二甲基硅氧烷）；0.5%uv吸收剂（苯丙三睉）；1.0%ph调整剂（二甲基乙醇胺）；2.8%乙二醇丁醚、2.2%二乙二醇丁醚、1.06%异丙醇；41%去离子水。
商用车驾驶室水性云南白素色面漆复合涂层的涂装方法为：驾驶室焊接总成→热水洗→脱脂→水洗→纯水洗→硅烷转化膜1（25℃，浸泡2min，膜厚0.3μm）→水洗→纯水洗→电泳2（薄膜超高泳透力电泳涂料，施工时间150s，施工电压280v，膜厚16~17μm，表面粗糙度ra=0.153）→烘干（170℃×20min）→电泳打磨→喷涂焊缝密封胶、车底pvc→凉干（5~8min）→机器人静电喷涂水性云南白素色漆3（施工固体份49.7%，施工粘度（ford4#）：64s，施工环境温度25℃，施工环境湿度69%，膜厚33~35μm）→流平（25℃×8~10min）→预烘干（80℃×10min）→烘干（140℃×20min）。
复合涂层性能：总膜厚（49.3~52.3）μm，垂直面doi=89.0，桔皮lw/sw=6.6/16.3，光泽度g20/g60=86.0/93.5，人工加速老化试验（按gb/t1865进行试验，按gb/t1766进行评价）1500h后，失光率11.3%，综合评级0级。
实施例2：
商用车驾驶室用水性酞青蓝素色面漆组成为：19.1%的酞青蓝颜料；14.5%的丙烯酸乳液；5.0%的甲醚化氨基树脂；10%的三聚氰胺树脂；1.2%的消泡剂（聚醚硅氧烷共聚物）；2.0%粘度调整剂（气相炭黑）；1.0%表面调整剂（聚二甲基硅氧烷）；0.5%uv吸收剂（苯丙三睉）；1.0%ph调整剂（二甲基乙醇胺）；5.06%乙二醇丁醚等醇醚类溶剂（2.8%乙二醇丁醚、2.2%二乙二醇丁醚、1.06%异丙醇）；41%去离子水。
商用车驾驶室水性酞青蓝素色面漆复合涂层的涂装方法为：驾驶室焊接总成→热水洗→脱脂→水洗→纯水洗→无磷化学转化膜1（25℃，浸泡2min，膜厚0.4μm）→水洗→纯水洗→电泳2（薄膜超高泳透力电泳涂料，施工时间150s，施工电压280v，膜厚16~17μm，表面粗糙度ra=0.153）→烘干（170℃×20min）→电泳打磨→喷涂焊缝密封胶、车底pvc→烘干（140℃×20min）→机器人静电喷涂水性酞青蓝素色漆3（施工固体份48.5%，施工粘度（ford4#）：61s，施工环境温度25℃，施工环境湿度70%，膜厚34~35μm）→流平（25℃×10min）→预烘干（80℃×10min）→烘干（140℃×20min）。
复合涂层性能：复合涂层总膜厚（50.4~52.4）μm，垂直面鲜映性doi=88.3，桔皮lw/sw=8.5/18.7，光泽度g20/g60=87.0/95.5，人工加速老化试验（按gb/t1865进行试验，按gb/t1766进行评价）1500h后，失光率12.5%，综合评级0级。
实施例3：
商用车驾驶室用水性乌罗松红素色面漆组成为：19.3%的吡咯并吡咯二酮颜料；14.3%的丙烯酸乳液；5.0%的甲醚化氨基树脂；10%的三聚氰胺树脂；1.2%的（聚醚硅氧烷共聚物）；2.0%粘度调整剂（气相炭黑）；1.0%表面调整剂（聚二甲基硅氧烷）；0.5%uv吸收剂（0.3%苯丙三睉，0.2%受阻胺类光稳定剂）；1.0%ph调整剂（二甲基乙醇胺）；5.06%乙二醇丁醚等醇醚类溶剂（2.85%乙二醇丁醚、2.15%二乙二醇丁醚、1.06%异丙醇）；41%去离子水。
商用车驾驶室水性乌罗松红素色面漆复合涂层的涂装方法为：：驾驶室焊接总成→热水洗→脱脂→水洗→纯水洗→无磷化学转化膜1（25℃，浸泡2min，膜厚0.3μm）→水洗→纯水洗→电泳2（薄膜超高泳透力电泳涂料，施工时间150s，施工电压280v，膜厚17μm，表面粗糙度ra=0.155）→烘干（170℃×20min）→电泳打磨→喷涂焊缝密封胶、车底pvc→烘干（140℃×20min）→机器人静电喷涂水性乌罗松红素色漆3（施工固体份48.6%，施工粘度（ford4#）：63s，施工环境温度25℃，施工环境湿度70%，膜厚32~34μm）→流平（25℃×10min）→预烘干（80℃×10min）→烘干（140℃×20min）。
复合涂层性能：复合涂层总膜厚（49.3~51.3）μm，垂直面鲜映性doi=88.6，桔皮lw/sw=7.7/17.5，光泽度g20/g60=86.5/92.5，人工加速老化试验（按gb/t1865进行试验，按gb/t1766进行评价）1500h后，失光率12.7%，综合评级0级。