机械制造领域涂装节能减排新工艺 新技术概述

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1、机械制造领域涂装节能减排新工艺新技术概述机械制造领域涂装节能减排新工艺新技术概述马春庆1张冰冰1张雷雷1赵宝刚1（第一拖拉机股份有限公司工艺材料研究所，河南洛阳471004）摘要：随着中国经济的快速发展，环境污染越来越严重。为了节能减排，最近以汽车制造为代表的涂装新工艺、新技术应用发展非常快，本文以汽车涂装为例对机械制造领域的涂装新工艺、新技术进行了简单介绍。关键词：涂装新工艺新技术一、前言我国现在已经成为世界第一大机械制造国，以汽车为例，2009年我国汽车产量为1379.10万辆，成为世界第一汽车生产大国，2014年我国累计生产汽

2、车2372.29万辆，同比增长7.3%，销售汽车2349.19万辆，同比增长6.9%，产销量保持世界第一。涂装作为汽车等机械制造的四大生产工艺（零件冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺和总成装配工艺）之一，是机械制造过程中的耗能大户，又是最大的污染源。随着国家对环保要求的日益提升、原材料涨价和市场竞争激烈，促使涂装工艺技术要不断创新。21世纪涂装的主题：“绿色环保、节能减排、清洁生产、降低成本”具体目标：1、工艺流程紧凑化、精益化，低投入、低运行成本、高产出。2、管理上水平，质量稳定可靠，提高一次合格率。3、提高提高能效、资源利用率、减少C

3、O2排出。4、环保达标（低VOC化、低碳化、无害化）。5、绿色涂装：“优质高产、低成本、少公害”（或“节能、降耗、减污、增效”清洁生产。机械制造业涂装的目标要兼顾高品质、商业价值、经济性、环境友好性等四个方面（参见图1）。图1涂装工艺技术发展目标按生命周期分析法：工业涂层的耗能和CO2发生量主要在涂装过程中（参见表1）。汽车涂装耗能最大，在生命周期中涂装排出CO2比率大（70％），其原因：多涂层体系、环境条件（空调）要求高，烘干次数多。过去，人们不把CO2当作有害气体，现今温室气体要限排。为保护人类的生存环境和可持续发展，联合国会议

4、要求各国制定节能减排（削减CO2排放量）的目标值。汽车涂装往往代表了机械制造领域涂装的最高水平。下面以汽车涂装为例，对机械制造领域近年来涂装的新工艺、新技术加以概述。二、涂装耗能现状、国内外的差距汽车涂装车间是汽车制造业的耗能大户。德国杜尔公司：汽车涂装能耗占汽车生产总能耗的70％，零部件制造占19％，装配占11％。意大利GEICO公司：涂装车间的能耗占整个汽车生产70％电能和80％的热能。每辆汽车涂装产生CO2235kg/台。日本大气社：2000年报导年产24万台轿车车身的涂装车间，年排出CO24万多吨，每台车身涂装产生CO216

5、9.6kg/台（参见图2、表2）。我国已向世界承诺至2020年将单位GDPCO2排放量在2005年基础上减少45％。目前单位GDP的耗能量，我国是日本的5.5倍，美国的2.35倍。综上所述：汽车车身涂装CO2产生量（kg·CO2/台）也是日本的2～5倍，这也说明我们节能减排潜力巨大。换句话说：我国现已是世界第一的汽车生产大国，2014年产2372万辆，涂装所耗能量在日本可涂装4700～10000万辆汽车，也就是说我国汽车工业大而不强的原因之一。三、新的节能减排工艺技术针对工业涂装能耗（电能和热能）的特点，必须从涂装工艺、涂装设备、涂

6、装管理三大要素出发，实现汽车涂装生产的合理用能，降低生产成本，减少环境负荷，以实现涂装线的节能。近年来，国外汽车厂、涂装材料厂和涂装工程公司联合攻关，开发应用许多绿色涂装材料，新的涂装工艺技术、新涂装设备及装置，节能减排的技术措施可归纳为：（1）削减能耗技术，提高能源的有效利用率（2）回收再生，综合利用未被利用的热能和废热（3）选用单位发生热量的CO2排出量小能源和技术（如热泵技术，参见图4）。下面，从前处理、阴极电泳、中涂、面漆喷涂工艺、喷漆室和烘干室等五方面推荐、介绍已获得工业应用的新的涂装节能减排工艺技术。3.1在涂装前处理工

7、艺方面：磷化低温化、快速化、低渣化、采用新一代环保型涂装前处理工艺、预清洗逆工序补水法和滚浸式输送机等。（1）磷化处理低温化、低渣化。现用的磷化工艺，过去采用Zn、Mn、Ni三元磷化液，通过改进采用液体表调剂，磷化温度由50℃下降到43℃，现今有些企业已经降为35℃以下，沉渣减少30%，处理时间由180s→70s，可有效节能和提高资源利用率。（2）采用1．新一代环保型无磷涂装前处理工艺(硅烷处理)替代现用的磷化工艺。表面处理工艺是最具有发展潜力的一种，处理液中不含P、Zn、Ni、Mn、N02等有害物质；常温下处理，处理时间短30～9

8、0s，约为磷化处理时间的一半；薄膜(纳米级)、转化膜重量0．19／mz(约为磷化膜重的1／20)、沉渣比磷化减少90％左右或无渣，单耗大大降低；还具有简化工艺(取消表调和钝化工序)和适应多种底材(如冷轧钢板、镀锌钢板、铝材、铜合金等)