汽车塑料内饰件表面处理方式及质量问题探讨

  新闻资讯     |      2020-06-23 07:30:18
摘要:本文主要介绍汽车塑料内饰件表面处理目的、工艺及相关检测项目,并对失效问题进行浅析。
 

关键词:汽车 塑料 内饰件 表面处理 失效

 

1.前言

 

近年来,随着人们汽车消费理念的日趋进步,人们在追求外饰美观的同时,更关注汽车内饰给自己带来的卓越的乘驾感受。一款在手感、舒适性和视觉感受等方面表现出色的车型,会越来越多的受到广大爱车人士的青睐。

 

汽车内饰件主要是指汽车内部装饰所用到的汽车产品,其基材主要由三大类组成:塑料、橡胶、织物面料(包括纺织材料,皮革材料,隔音、吸音、减振材料等)等,不同材料应用部位和表面处理方式各不相同,在此仅针对塑料内饰件表面处理方式及质量评价项目与失效模式进行探讨。

 

2.汽车塑料内饰件进行表面处理目的

 

塑料是一种高分子材料,是由具有聚合矩阵的增强纤维组成。随着汽车轻量化工业的发展,塑料材料在汽车工业上的用量在不断增加。无论从美观或节约成本的角度,还是从增加零部件机械强度及其它性能等多方面因素考虑,都需要对其进行适当的表面处理,其主要功能有以下几点:

 

①装饰功能:众所周知,塑料基材颜色较为单一,无法满足人们对内饰色彩的要求。因此,在塑料基材上进行电镀、油漆等工艺,赋予其简洁、明快的色彩,有效提升汽车内饰件的装饰性。

 

②保护功能: 汽车内饰基材本身的耐刮擦等性能较差,通过选择合适的表面处理方式,提升对样件基材的保护性能。

 

③特殊功能:涂/镀层不仅能够装饰零部件的外观,修复零件表面缺陷,而且还能赋予零件表面特殊性能,包括提高表面硬度、耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性等。

 

3 汽车塑料内饰件常见表面处理工艺

 

随着人们对内饰要求的不断提升,塑料件表面处理工艺也迅速发展,例如:烫印工艺、膜内嵌片工艺、膜内转印等工艺技术,既可以使样件产生较好的金属效果,又能使装饰件营造强烈的层次感,但是,受到成本等因素的制约,以上工艺主要应用于高档车型中。

 

一般来讲,汽车内饰塑料件表面处理方式主要有以下几种:

 

3.1涂层

目前,内饰件涂层主要包括水转印处理和喷漆处理两种方式。

 

①水转印涂层

汽车玻璃升降开关控制面板,副仪表板装饰条、方向盘总成等装饰样件多采用水转印工艺技术处理,一般水转印技术分为水标转印技术和水披覆转印技术。其加工工序主要分6个大步骤:印膜印刷→油墨的再活化→转印→脱模→干燥→面漆;

 

②表面喷漆

汽车内饰塑料件表面70%左右需进行喷漆处理,其喷漆工艺与外饰件相比较为简单,主要流程为:前处理→喷底漆/喷色漆→烘干;

 

3.2 镀层

汽车塑料件电镀,目前主要采用铜-镍-铬装饰性镀层,如内开把手、烟灰缸饰条等样件均采用该种工艺。

 

其工艺流程主要为:上挂→除油→预浸→粗化→中和→催化→胶解→化学镍→活化→预镀镍→铜置换→酸铜→酸活化→半亮镍→亮镍→镍封→光铬→烘干→下挂;

 

4.汽车塑料内饰件常见检测项目

 

4.1汽车内饰件涂层主要检测项目(见下表1)

 

表1  内饰件涂层主要检测项目

序号

项目

1

机械性能

附着力

铅笔硬度

耐刮擦性

耐磨色牢度

2

耐化学介质

耐合成汗液

耐中性洗涤剂

耐酒精

耐香水等

3

耐环境性

耐高低温

耐潮湿

耐光老化

 

⑴ 机械性能

漆膜的附着力是考察漆膜性能好坏的重要指标之一,漆膜只有具有良好的附着力,才会发挥涂装所具有的特殊性能。目前大部分汽车主机厂采用GB/T9286-1998方法中的“划格法”进行测试,一般0或1级在标准要求范围之内。

 

漆膜的硬度和耐刮擦性能既具有一定的关联性,又具有一定的差异性。二者均是考查漆膜的抗划伤性能。一般来说,耐刮擦性能是考察材料表面抵抗机械作用的能力。对于皮纹等表面粗糙的内饰件,主要考查其耐刮擦性能;而对于表面光滑的内饰件漆膜主要进行铅笔硬度测试,即按照GB/T6739—2006标准规定,在一定负载下,用具有规定尺寸、形状和硬度铅笔芯的铅笔推过漆膜表面,通过漆膜表面是否产生划痕或产生其它缺陷来考查该漆膜的硬度。

 

耐磨色牢度:对于内开把手,换挡手柄等客户频繁接触的零件,通过耐磨色牢度试验仪,使样件与干布或者湿布摩擦,评定摩擦布的沾色和样件的褪色程度,来考察漆膜的耐摩擦性能。

 

⑵ 耐化学介质性能

该性能主要考察漆膜对汗液、洗涤剂、酒精等化学介质的抵抗能力。若选用性能较差的油漆,涂层在使用过程中受侵蚀性的液态介质作用发生溶解,导致涂膜变色(如图1)、破坏,并可能伴随着涂膜厚度的减薄出现露底。

 

图1 漆膜耐乙醇变色

 

⑶ 耐环境性能

耐高低温试验:目的是模拟汽车使用的两种极限工况:1.在北方冬季低温环境下,考察样件是否受冻开裂;2.在海南暴晒,车内局部温度可达110摄氏度左右,通过试验考察不同部位样件耐高温形状及外观的变化情况,为车身设计选材提供良好的依据;

 

耐潮湿试验:我国长江中下游地区,梅雨季节主要集中在6、7月份,气候湿度平均可达90%以上,气温较高,通过开展耐潮湿试验模拟样件使用工况,考察漆膜表面是否发生起泡、变色等不良现象。

 

耐光老化性试验:将样件放置在采用经过滤处理的氙弧灯来产生与阳光具有最大吻合性的全阳光光谱,装上不同的滤光系统能改变所产生辐射的光谱分布,模拟太阳辐射或窗玻璃滤过的太阳辐射的紫外光(波长≤385nm)和可见光(波长385~780nm)范围的光谱分布气候条件的试验箱中,一定周期后,考察样件表面是否出现粉化、变色、开裂等现象;对于内饰件,各大汽车厂商对其耐光老化之后的灰度值也有一定的技术要求。

 

4.2汽车内饰件镀层主要检测项目(见下表2)

 

表2  内饰件镀层主要检测项目

序号

项目

1

耐腐蚀性能

2

镀层耐温度变化

3

镀层耐循环腐蚀

 

⑴镀层耐腐蚀性能

一般试验室采用人工加速腐蚀的方法来考察金属镀层的耐腐蚀性能。镀层耐腐蚀性能的好坏,往往也是镀层孔隙率、厚度等方面是质量好坏的一个间接反应。

 

人工加速腐蚀的方法较多,主要有CASS、NSS、ASS、CORR、ES等多种试验方法。但目前来讲,大部分汽车主机厂主要通过开展CASS试验,考查镀层耐腐蚀性能。

 

⑵镀层耐循环腐蚀

该试验是将腐蚀、高温、低温、常温等多种环境有机结合,更好的模拟车辆实际使用状况。具体循环条件,不同主机厂往往存在一定的差异。

 

5.汽车塑料内饰件表面处理常见失效形式及分析

 

5.1涂层失效形式及分析

 

⑴附着力不良

对于内饰件涂层来讲,其附着力失效主要有两种表现,即底漆与底材间附着力不良、底漆与色漆之间附着力不良(图2)。其失效原因主要与漆膜之间的配套性及底材前处理等因素有关。此外,在生产过程中,生产环境、工艺等因素也是决定漆膜附着力好坏的重要原因。

 

图2  色漆与底漆间附着力不良

 

⑵起泡

涂层因局部失去附着力而离开基底(底材或其下的涂层)而鼓起,使涂膜呈现似圆形的凸起变形,泡内可含液体、蒸汽、其他气体或结晶物。当然,即使最好的漆膜也会被水气所渗透。当水气渗入漆膜时它可能形成足够的压力,迫使削弱不同涂膜间的附着力或整体涂层对其底材的附着力,结果可能形成含有水分的泡状突起。产生起泡的主要原因在于:①漆膜的前处理不良;②涂层厚度不够,稀释剂使用不当;③所用涂料含有易与水分结合的成份。

 

⑶粉化、变色

涂膜表面因其中一种或多种漆基的降解以及颜料的分解而呈现出变色或疏松附着细粉的现象。产生粉化、变色(图3)的主要原因在于:涂膜在使用过程中受紫外线、氧气和水分的作用,发生老化,漆基被破坏,露出顔料。使用者需根据涂料的使用条件,选用耐候性优良的汽车涂料。

 

图3 光老化变色、粉化

 

5.2镀层失效模式及分析

 

⑴耐腐蚀性能较差

镀层耐腐蚀性能较差,主要表现在试验之后产生腐蚀点、放射状条纹、铜层露出等缺陷,如图4。

 

图4  腐蚀麻点

 

镀层耐腐蚀性能较差,主要与电镀工艺有关,如电镀前处理不良,会导致表面产生麻点、凹坑等缺陷,因此在电镀过程中,需要对生产工艺过程进行严格的控制。

 

⑹镀层起泡、开裂

若镀层与镀层、镀层与基体之间存在微小的气泡,待外界温度发生变化,小气泡会产生膨胀,导致镀层之间或镀层与基体之间产生分离,如图5。

 

 

图5 热循环后镀层开裂

 

其次,若镀层在电镀之后没有进行适当的去应力处理,在受到外界环境变化,也会导致弯角等镀层集中部位的镀层产生开裂。

 

6.结束语

 

总之,随着汽车轻量化的发展,塑料在车身上应用范围将逐步扩大,对内饰件表面处理工艺技术、产品质量的要求也将逐步提升,因此,汽车内饰塑料件质量问题的改进与提升,是一项长远的发展项目。


 

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