轿车车灯的镀铝和免底涂技术

  2010-07-12 15:06:56 作者:撰文／湖北武汉风神汽车修理厂 朱 俊 来源: 文字大小:[大][中][小]

车灯高分子材料注塑成型镀铝

 

    车灯是汽车的安全件和法规件，又是非常重要的外观件。过去的十几年，汽车工业的飞速发展对汽车照明提出越来越高的要求，车灯反射镜的质量直接影响汽车的照明效果。当今国内外汽车普遍采用抛物异形面和自由曲面前照灯反射镜，而且还有照明分布线和明暗截止线，形状复杂，用传统的钢板冲压成型工艺无法实现，因此现普遍应用耐热的高分子材料为原料，通过注塑成型的方法来生产。这对汽车灯具轻量化、节约能源和提高劳动生产率都具有重要意义。

 

    常规车灯经加工成型后，为提高其表面反射率，多以镀铝作为反射膜。考虑到膜层的附着力和耐酸碱能力，在国内其工艺包括车灯基底清洗、上底漆、烘干、真空镀铝、上保护漆等5个环节，且各个环节分开进行，使层与层之间不可避免要受到灰尘等污染，从而影响膜层质量。在国外，是以过渡膜替代底漆，以保护膜替代保护漆，这样一方面减少油漆造成的污染，另一方面适当厚度的保护膜能进一步提高车灯反射率，由此可见对膜厚进行精确的监控，有利于提高车灯的质量。

 

    车灯面罩由于壁薄、透明、长宽比大等特殊性，采用传统的单浇口注塑成型时，存在温度场不均匀从而产生较大的翘曲变形，影响车灯质量。如果采用多浇口同时注塑的工艺，温度场能得到一定的改善，翘曲变形也相应较小，但是会产生有明显熔接痕的新问题，这不仅影响车灯本身的美观，更重要的是会影响到车灯的光学性能。采用多浇口顺序控制技术，借助CAE软件数值模拟，并与单浇口、多浇口注射成型方法加以对比，得到了满意的结果。不仅可以改善翘曲变形，并且能有效地消除熔接痕，保证车灯的光学性能和表面质量，对于车灯的生产有较大的实际意义。

 

    目前用作车灯反射镜的高分子材料主要是BMC和聚酰亚胺。

 

真空镀铝光固化底漆的组成及特性

 

    真空镀铝光固化底漆的组成有：光固化树脂、活性单体、光引发剂、助剂、溶剂。

 

    真空镀铝光固化底漆的特性有：UV205B对ABS底材附着力好，与上层真空镀铝面结合力牢固，漆膜无颗粒，有极佳的流平性和固化快速，耐热性佳。

 

    UV-207B、UV207C对PC、ABS底材附着力好，车灯真空镀铝底漆与上层真空镀铝面结合力牢固，漆膜无颗粒，流平性佳、耐温120℃，干膜不发彩、不龟裂，耐温变性、耐劣化性优异。

 

    UV-300B对PP底材附着力好，真空镀铝底漆与上层真空镀铝面结合力牢固，漆膜无颗粒，流平性佳，干膜不发彩、不龟裂，漆膜耐温变性、耐劣化性优异。

 

    UV-208B对BMC、PBT、PET底材附着力好，前照灯真空镀铝底漆与上层真空镀铝面结合力牢固，漆膜无颗粒，流平性佳，耐温200℃，干膜不发彩、不龟裂，耐温变性、耐劣化性优异。

 

    UV-209B对PBT、PET、耐热PC底材附着力好，车灯真空镀铝底漆与上层真空镀铝面结合力牢固，漆膜无颗粒，流平性佳，耐温160180℃，漆膜不发彩、不龟裂，耐温变性、耐劣化性优异。

 

     UV-115B对金属、玻璃制品底材附着力好，与真空镀铝面结合力牢固，漆膜无颗粒，流平性佳，干膜不发彩、不龟裂，漆膜耐温变性、耐劣化性优异。

 

    以上固化底漆用于各种车辆灯具的真空镀铝。

 

车灯真空镀铝工艺步骤

 

    如何确保镀铝工艺的高合格率及产品质量，仍是困扰目前大规模生产的常见问题。

 

    轿车车灯的镀铝通常是在高真空条件下，使金属Al附着于塑料表面，其镀层厚度一般为0.81.2μm，表面平整，具有较高的光泽。在工业化生产中，真空蒸镀前，注塑好的车灯表面必须首先涂装底涂，这是因为：第一，车灯基材与铝层附着力差，膨胀系数相差一个数量级以上，铝膜易破裂，所以必须选择合适的底涂料；第二，基材表面直接镀铝，铝层的光泽一般很差，缺少金属感，严重影响车灯质量和光学性能；第三，基材树脂在真空中放出大量气体和各种析出物，含有水分、残留溶剂、增塑剂、残余单体及低聚合物质，影响抽气速度。喷涂底涂后，可以封闭这些挥发成分，大大提高抽气速率。

 

    基于现有车灯应用的热光源，在工作状态下产生的热量能够在窄空间内产生近200℃的高温，其通过热对流以辐射、传导方式散热，因此车灯聚光圈必须能够经受160℃的长期高温考验。在这样苛刻的环境和出于成本考虑下，反射碗(车灯聚光圈)材料在国内应用最多的就是BMC塑料。

 

    成型后的BMC汽车车灯表面须经过处理，才能进行镀铝。国内各车灯厂家由于自身的资金设备技术力量等因素所限，车灯镀铝工艺也尽不相同，大致为：表面除尘→清洗 →高温干燥 →上底漆 → 低温干燥 →镀铝→ 制品→低温干燥→ 面漆。

 

    清洗过程主要是为了除去成型好后车灯表面的油污及杂质等，可以使用专门的水溶性清洗剂，也有使用清水的，洗完后的高温干燥(180℃200℃，约1h左右)是为了除去表面水分及影响镀铝的在表面游离的离型剂等。上底漆是为了镀铝后的反射表面能与车灯基体更好的结合，防止受热后镀铝表面脱落或剥离。接下来的镀铝过程中基本上采用的是真空工艺，使铝片或铝丝电加热熔化后的蒸汽能够均匀吸附在车灯反射表面，然后上面漆保护镀铝表面层。在这整个工艺中，BMC成型材料对车灯镀铝表面好坏的影响可以说是相当重要，常见的镀铝缺陷例如油污、斑点、镀膜厚薄不均等都和材料选材及成型有着或多或少的关系。

 

车灯免底涂产品

 

    作为一种兼具功能性的外饰件，目前汽车车灯装饰圈已成为汽车个性化设计的重要组成部分，前照灯装饰圈免底涂直接镀铝是一个重要的发展趋势。根据车灯饰圈的使用环境、长期使用性、配光、壁厚和装配等方面的特殊性，通常要求材料必须具有高耐热(≥160℃)、低雾值、高表面光泽、高刚性和韧性等属性。因此，目前被用作饰圈的材料主要有：耐热聚碳酸酯(PC)、PBT/PET+MD和免底涂PBT等。相比之下，免底涂PBT材料在车灯饰圈的应用方面具有独特的性能优势。这种材料目前已经应用到最新的车型上，如福特的蒙迪欧致胜以及丰田锐志等中高档车型。

 

    免底涂产品具有高耐热，高流动，低挥发的特点。根据ASTMD648标准测试，HEB4010产品0.45MPa下的热变形温度达到180℃，满足了车灯装饰框耐温160℃的要求；在250℃×2.16kg条件下，其融流指数高达30g/10min，能很好地满足成型的需要；此外，在160℃高温下，24h后，成雾后玻璃板光透过率的下降率在5%以内，显示了良好的低挥发性。免底涂的产品虽然面临着对模具的表面要求高，产品收缩率略大的挑战，但必将是未来前照灯装饰圈的主流材料。免底涂PBT可提供良好的环保性能。该材料具有极高的表面光泽度，完全可以达到直接蒸镀铝层表面的要求，因而无需底漆处理，避免了底漆溶剂挥发造成的环境污染。目前各主机厂越来越重视车灯的多样化设计，除了造型设计外，还包括车灯的皮纹化设计。免底涂PBT具有更优异的流动性能从而提高了材料的模具复制性，可将模具型腔的高光表面和皮纹表面完美地呈现在车灯产品上，从而实现了车灯设计的多样性和美观性。不仅如此，良好的流动性还使得免底涂PBT材料能满足更薄制品的设计要求，其生产周期更短，且加工工艺窗口更为宽泛。对于免底涂PBT材料在车灯饰圈上的应用而言，则要求将小分子的挥发量控制在极低的水平。