作者：洪森原
（广汽传祺汽车有限公司，广州 511434）
摘要：在涂装车间质量管理体系中，车身颗粒缺陷的预防与控制属于核心管控项目，本研究以B1B2免中涂喷涂工艺为研究对象，系统分析生产过程中颗粒缺陷的成因机理，进行工艺全流程溯源分析，通过针对性防控方案的实施与验证，以提升涂装车身质量水平。
关键词：涂装，颗粒缺陷，生产质量控制
0、引 言
涂装作为汽车制造 4 大核心工艺之一，在车身防腐性能保障和外观美学呈现方面具有关键作用。然而，在喷涂作业中产生的颗粒缺陷问题，不仅需要额外投入大量资源进行后处理（如人工打磨抛光），更对涂装车间的生产节拍、质量管理体系造成显著影响，最终导致生产成本显著上升。鉴于颗粒污染物来源具有多维特征（涵盖人员操作、设备运行、材料特性、工艺参数及环境条件等多重因素），本研究系统阐述汽车涂装 B1B2 工艺流程中各工艺环节的颗粒生成机理，并针对性提出预防控制策略，旨在为行业提供有效的质量控制参考方案。
1、喷涂工艺
B1B2 喷涂工艺的特点为使用 BC1 涂料替代传统中涂涂层，BC1 涂料与色漆“湿碰湿”连续喷涂，不具备中涂烘干及中涂打磨工序；而 4C3B 喷涂工艺的优势在于保留完整中涂流程，具备较高中涂膜厚可有效遮盖电泳颗粒缺陷，同时，设置中涂后人工打磨工序也可消除 90%以上的表面缺陷，具备双重缺陷控制能力。通过对标各主机厂发现，在 B1B2 喷涂工艺的涂装车间中，颗粒缺陷数量较 4C3B 喷涂工艺升高 40%~60%，加大了颗粒缺陷预防和控制难度。要实现涂装车间质量可控及生产稳定，需通过精细化管理，在生产过程中不断分析总结，寻找颗粒缺陷来源，并采取相应改善措施，从而削减颗粒缺陷产生。
2、颗粒的分类
颗粒缺陷是指涂膜表面因异物附着从而导致涂装表面局部凸起、粗糙、外观不良的一种漆膜弊病，能够通过目视或触摸的方法辨别。颗粒类型及关键特征如表 2 所示。
3、涂装颗粒预防及控制
根据对涂装颗粒的定义及分类，以下将按涂装不同工艺段，分析阐述颗粒缺陷的主要来源，并介绍控制颗粒的措施或方向。
3.1 焊装车身
在车身零部件焊接过程中，焊渣飞溅现象较为严重，同时在钣金修复环节使用砂纸打磨问题区域会产生铁粉。由于防锈油涂覆工艺的特性，零部件表面容易黏附空气中的纤维丝及粉尘污染物，导致焊装车身整体洁净度偏低，这些污染源会持续带入后续的涂装前处理工序。为有效控制颗粒物迁移，焊装车间主要实施以下应对策略：一方面通过优化焊接工艺参数降低焊渣飞溅量，另一方面采用移动式吸尘设备对车厢内部铁粉实施人工清除。涂装车间则建立系统性管控机制，包括设定铁粉带入量控制标准（如 5 g /台）并实施定期监测，在车身进入前处理工序前配置简易清洁装置进行车身外板擦拭处理，同时在前处理槽内增设磁性吸附装置以捕集金属微粒，通过以上措施实现前处理槽体污染物浓度的有效控制。
3.2 前处理线段
当前传统汽车行业前处理工艺普遍采用磷化技术，在此工艺实施阶段，伴随磷化成膜反应持续产生磷化渣沉淀物。这些沉淀物如果不及时从槽液中清除，不仅会污染磷化液，缩短使用寿命，还会影响磷化膜质量和整车的涂装质量。为此需定时监测磷化槽渣含量（如≤300×10-6），当含量超标时须及时调节磷化促进剂与中和剂配比，并严格控制添加以避免过量投加。针对槽液中的磷化渣，可配置专业除渣设备进行过滤处理，可选方案既包括采用斜板沉淀结合板框压滤的传统除渣系统，或选用日本帕卡逆向过滤式自动压渣(PS)系统等高效技术，或可通过多系统协同运行，实现除渣效率的显著提升。由于汽车轻量化进程逐步推进，金属铝密度仅为钢材密度的 1/3，并且具有良好的强度及可塑性，是普通钢材的重要代替板材之一。在铝材磷化工艺中，基体表面持续溶出的 Al3+在低 pH 环境中会优先与磷酸根（PO43-）发生络合反应。当槽液内 Al3+浓度超过临界值时，将显著抑制其他钢材表面磷化膜的生成。为有效控制该反应，需在工艺中引入氟化物添加剂，通过形成稳定的六氟合铝酸根离子[AlF6]3-，阻断其与磷酸根离子的化学结合。随后，在体系内钠盐的协同作用下，该配合物以冰晶石（Na3AlF6）形式沉淀析出，实现铝离子的体系分离。基于该反应机理，涂装企业通常要求前处理供应商建立周检机制（如标准范围40~100 ppm），通过动态监测氟离子浓度变化曲线，当检测值逼近控制下限时，立即启动氟化剂补加程序以维持工艺稳定性。
随着环保法规日趋严格，当前汽车涂装前处理线已逐步转向硅烷或锆化处理工艺。尽管此类工艺避免了磷化渣生成，但相较于微米级磷化膜，其纳米级硅烷膜/锆化膜对车身颗粒的遮蔽效能显著降低，且无法应用超高压冲洗工艺，使得硅烷/锆化体系对颗粒污染更具有高敏感性。因此，在白车身洁净度控制方面，可进一步采取风淋室通道收集白车身铁粉、纤维丝等杂质。在脱脂能力提升方面，可采取提高预水洗温度，增加车身表面的温度，并增加预脱脂大流量喷淋及脱脂循环次数，在滤液配置升级方面，提升锆化前纯水洗及锆化槽过滤袋的过滤精度，减少槽液内的杂质。
3.3电泳线段
在电泳工艺实施时，将车身浸入电泳槽液内，在直流电场作用下，带电涂料粒子发生定向迁移并沉积于金属表面。作为导电载体的吊具，若结构设计存在缺陷或边缘尖角区域未优化处理，易引发局部电场强度异常升高，导致涂料在电流密集区域过度沉积并生成絮凝物。因此可建立吊具清洁制度，通过高压水枪（压力≥10 MPa）在线冲洗与槽外超声波（40 kHz）深度清洗相结合的方式，确保导电面无漆渣附着，并采用500 V 兆欧表每月测量绝缘电阻（如标准值＞10 MΩ），以消除电场分布异常隐患。对于电泳槽内沉淀的絮凝物，则需通过倒槽处理方式将槽底的沉淀清理干净。在阴极电泳工艺中，阳极液循环系统因其封闭的运行环境（通常维持在 30 ℃的中高温范围及较高湿度）和富含有机电解质的特性，为微生物（特别是好氧及兼性厌氧细菌）的繁殖提供了理想条件。
这些微生物在系统内部（如管道、换热器表面、膜组件）大量增殖后形成生物膜，在流体剪切力作用下会周期性脱落，产生细长的菌丝片段。这些脱落的菌丝随槽液流动迁移至电泳槽主循环系统，最终在车身电泳过程中黏附于湿漆膜表面，形成难以在后道水洗工序去除的污染物颗粒。如果忽视阳极液系统的微生物管理，往往会导致整个电泳系统微生物问题失控。对于此类源于微生物的污染物颗粒，必须建立严格的微生物控制程序：除密切关注阳极液流量、压力、pH、电导率等参数的变化外，还需定期委托电泳材料供应商或专业第三方实验室对阳极液循环系统关键点（如阳极液储槽、循环管路出口）进行细菌含量定量检测，并依据检测结果（如>104个/mL）及时杀菌处理干预（如注入特定浓度的氧化性/非氧化性杀菌剂），这是阻断生物性污染源、维持电泳槽液长期清洁度与工艺稳定性的不可或缺的核心控制措施。
3.4密封胶施工/烘干段
密封胶/PVC 作为胶类化合物，在涂胶工序中若未遵循标准化作业或涂胶机器人轨迹参数设置失准，可能产生微细胶粒。因此，在作业一致性管控方面，应强化作业岗位质量意识，并建立标准作业视频教学库，规范作业要求。在涂胶机器人轨迹优化方面，运用三维涂胶机器人仿真软件，建立车型涂胶轨迹，并实施动态路径补偿，保证涂胶精准性。在防范机制方面，建立车身品质检查制度，明确检查频次及要求，以及时发现问题并实施改善。针对密封胶烘干炉颗粒污染问题，通过以下案例形式进行具体说明。某涂装车间在喷漆前对车身表面擦拭检查，频发粉末状颗粒；同时在停机时间对密封胶炉室体实施保洁期间，地面也积聚大量同类粉末颗粒。
经显微分析比对，污染物形态特征与 PVC 干化状态高度吻合。通过深入排查确认，多款车型底部密封橡胶胶塞表面存在严重的 PVC 粉化剥落现象，由此确定污染源。经技术资料研究表明，PVC 中塑化剂的主要组分为芳烃油，此类油性介质与橡胶材料具有强亲和性，能够在烘烤前渗透至橡胶基材内部，导致 PVC 塑化剂含量骤降及成膜性能劣化，最终引发 PVC 层脱落，并通过循环风系统扩散污染车身。基于此机理，该车间将橡胶胶塞升级为热熔胶塞（热塑性树脂材质），并调整 PVC 喷涂范围以规避接触区域，成功根除了密封胶污染隐患。
3.5 电泳打磨线
虽然前处理电泳线在设计阶段和生产运营中已实施多项质量控制措施，但电泳后车身仍会出现钣金外伤、铁粉颗粒、电泳渣/流痕等质量问题。针对不同缺陷的严重程度等级，需对破坏电泳漆层进行修复作业，该过程中会产生粉尘飘扬。针对上述缺陷的返修作业，传统干式打磨会产生 PM10，粉尘浓度达 15~25mg/m2；改进后的湿法打磨系统采用 3 级水幕过滤设计，通过 0.5 MPa 雾化水压形成粒径 50~100 μm 的水雾幕帘，配合负压抽吸装置，使打磨区粉尘浓度降至3.8 mg/m2以下，降幅达 80%。同时，顶置干雾喷淋系统通过阵列式超声雾化器产生 10~30 μm 级水雾，在车间顶部形成沉降屏障。随着自动化技术普及，主流车企会进一步升级工艺，实施 3 轮机器人协同作业：第一轮在打磨工序中部署力控机器人执行自适应打磨，通过六维力矩传感器实现 0.1N 精度控制；第二轮在打磨后配置协作机器人执行车身外板吹尘作业，其多关节机械臂可覆盖全车 96%的曲面区域；第三轮在面涂工序入口处配置鸵鸟毛擦拭设备或剑刷机器人替代人工清洁。这种机器人协同作业体系，使车身表面在喷涂前维持高洁净度，减少颗粒缺陷产生。
3.6 面涂前储存区
车身在进入面涂喷房前需在储存区流转或暂存，该区域的环境洁净度直接影响车身表面颗粒缺陷水平。储存区主要污染源包括：空气中悬浮的微小粉尘/纤维、滑撬与辊床摩擦产生的碎屑、前工序烘干携带的炉灰等。为强化面涂前储存区洁净管理，除基础清洁维护外，通常实施以下专项措施：
（1）实施储存区封闭管理，减少与外部环境接触，并在辊床轨道间加装隔离薄膜并喷涂黏尘清漆，后续定期进行补喷维护和薄膜更换；
（2）建立滑撬周期性清洁机制，在维持日常保洁的同时，在储存区入口辊床处增设电动毛刷打磨装置，清除滑撬表面积漆、锈迹及污染物，打磨碎屑通过吸尘装置集中回收处理，同时在储存区各辊轮底部安装简易集尘盒，防止粉尘扩散；
（3）在车身脱离烘干炉后进入储存区前，参照涂装车间风淋系统原理，增设通道式车身表面除尘室，通过定向吹扫与粉尘捕集装置降低车身携尘量，减轻储存区环境污染程度。
3.7 喷涂室
相比涂装车间其他线体，喷涂室颗粒缺陷成因更为复杂，涉及人、机、料、法、环多维度要素，需实施精细化管理策略。以下分类阐述关键控制措施。
（1）人员管理
强化作业规范与质量意识培训，严格执行劳保装备穿戴标准及耗材更换周期。严格限制非必要人员进出频次及活动区域，除侧室入口风淋除尘外，可在各喷涂工艺段入口室体增设吹尘枪，人员进入前实施全身吹扫除尘。
（2）设备管理
聚焦 4 类核心设备实施管控，首先是空气处理系统，定期测量喷房内沉降风速（建议 0.2~0.5m/s），确保气流均匀稳定，定期检查送排风压差，确保送风量略高于排风量，维持微正压。如负压过大会导致外部粉尘吸入，需及时校准排风量（建议排风量≤送风量的 90%）。在风平衡维护上，每月测试喷房风平衡，记录各工段的压差及风速数据，建立趋势分析，及时调整送排风机组频率，防止漆雾混乱或侵入闪干炉/面涂炉。同时定期检测送风过滤器完整性，及时更换破损滤材，防止大颗粒穿透至喷涂室。喷涂整形环损坏会导致涂料雾化不均匀，形成颗粒缺陷。班后设备保全、OP 需拆卸整形环需实施专业清洗保养，在高负荷产线可推行“一用一备”管理模式，并采用超声波+化学协同清洗方案，确保整形环雾化均匀性并实现异常快速切换。在静电喷涂工艺中，机器人工艺参数配置对颗粒生成具有直接影响。例如电压参数设定偏低导致电场强度不足时，带电涂料粒子无法充分吸附于工件表面，大量涂料粒子反弹至雾化器区域并形成堆积，在后续喷涂过程中脱落后附着于车身表面形成颗粒缺陷。此外，成型空气参数作为调控涂料雾化均匀性的关键变量，若涂料粒子粒径分布不均会引发带电特性差异，表现为细小微粒易悬浮飘散，粗大颗粒因动能过高产生反弹。为有效抑制漆雾反弹现象，需根据涂料物性特征及喷涂室环境条件优化喷涂参数组合，实现漆雾运动轨迹的精准控制。当湿式喷房水循环系统运行异常（如水流量不足、水质恶化）时，过喷漆雾因无法有效捕集而在喷涂室内积聚，可能引发顶棉/格栅堵塞、排风管道积渣等问题，破坏原有风平衡并加剧漆雾扩散。为此，需建立在线漆雾浓度监测与 PLC 自动调控系统，实时闭环控制，并结合设备管理 KPI（捕集效率、涂料利用率等）的动态监控机制，实现系统性风险管控能力升级。
（3）物料管理
涂料中颜料若分散不充分或储存期间发生沉降结块，喷涂后易产生颗粒缺陷，需严格执行系统过滤袋及枪站滤芯定期更换制度。喷涂室顶棉因纤维丝飘落可能污染车身表面，应选用匹配性品牌材料，更换前需采用黏尘滚筒预处理顶棉表面，同步喷涂黏尘清漆以抑制纤维飘散。机器人罩需以耐磨性与结构稳固性为核心设计指标，最大限度避免喷涂过程中纤维丝/漆渣脱落。同时，需结合机器人罩受漆雾污染程度，采取分段式连接方式，便于日常更换作业。工装夹具洁净度纳入核心质量管控要素，在常规筛选清洗基础上，新增喷涂前关节位吹气除渣工序，并同步实施过线环节夹具与车身接触面专项擦拭作业，通过多环节措施控制工装颗粒物掉落至车身。
（4）流程/方法管理
PCS 循环系统清洗流程是保障系统长效稳定运行、防止涂料残留或机器人管路堵塞的核心操作，清洗不彻底将引发车身颗粒异常增多，在极端情况下漆渣堵塞换色阀导致异色缺陷。该流程需重点规范溶剂选型、水性溶剂与纯水配比、循环清洗周期、压力表短接工艺及清洗效果验证等核心要素，以实现涂装车身颗粒稳定性控制目标。在 2K 清漆材料体系中，主剂与固化剂配比失调或管道残留未清洗均可能引发清漆结晶并转移至车身表面。配比控制可采用齿轮泵与静态混合器组合的动态混合阀技术，确保主固剂比例偏差＜1%。在管道清洗策略上，推行以 PLC 程序控制分段式脉冲清洗的方案，通过高压交替冲洗有效清除管壁涂料残留及潜在结晶体，系统性保障清漆喷涂质量。
（5）环境洁净度管理。
喷涂室随生产台数累积，机器人旋杯、雾化器及室体壁板等区域漆雾附着量上升，直接影响环境洁净度指标，构成颗粒管控风险。为此需设定生产阈值，达到后执行周期性清洁作业，保障喷涂室洁净度。在生产停机阶段，则需实施机器人罩、格栅、壁板薄膜等专项更换作业，同步需将喷涂室洁净度纳入核心环境管控要素，利用粉尘测量仪检测，并设定洁净度目标，如每 2.83 L 空气中的颗粒个数：10 μm 的颗粒数为0.5 μm 的颗粒数＜8 个。
3.8 面涂烘干炉
涂料中未完全挥发的溶剂及固体颗粒在高温工况下易发生碳化反应，在炉内形成残留物。对此，需同步实施炉本体与燃烧室的周期性深度清洁，并建立滤棉滤袋压差监控范围及更换制度，同时制定可视化保洁验收标准（如内壁残留物≤5 mg/m2，白色擦拭布无着色等）。输送链运行中产生的金属磨屑是烘干炉主要污染物之一，可通过定期加注耐高温（＞200 ℃）合成润滑油脂来降低摩擦系数，利用油脂黏滞特性实
现磨屑吸附抑制。炉内过滤器边框需重点强化结构稳定性，现结合实例分析认为，原弹簧压紧螺栓结构存在 2 大缺陷：运维人员更换送风棉后难以通过目视确认压紧度；设备持续振动易导致锁紧机构松脱，造成过滤失效并引发品质异常。经结构优化，采用蝶形螺母锁紧装置后，可有效保障边框长期稳定密封。
4、结 语
综上所述，漆膜表面颗粒缺陷对涂装车间的生产效率、产品质量及综合成本构成显著影响。针对此类缺陷，通过显微对比分析技术（如立体显微镜、电子显微镜）观察形貌，并结合能谱分析或红外光谱检测，可快速辨识颗粒成分来源，为精准追溯污染源提供科学依据。然而，颗粒缺陷作为涂装领域长期存在的工艺痛点，单一预防手段难以实现根治，需构建涵盖全流程的系统化防治体系，唯有通过多维度、全链路的闭环管理，方能实现颗粒缺陷发生率的系统性控制。
来源：《涂层与防护》2025年第10期
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