汽车涂装工艺发展与涂装废水治理概述

新中国成立后,长春第一汽车制造厂建成投产,标志着我国汽车产业正式起步并逐步发展壮大。20 世纪 80 年代中期,我国轿车工业进入发展阶段:1984 年,北京汽车工业公司与克莱斯勒共同投资的轿车生产企业落地,成为我国汽车工业对外开放的起点。进入 21 世纪,国内外产业环境发生深刻变化,我国汽车工业迎来广阔发展机遇的同时,也面临着日趋严峻的挑战。为科学引导汽车产业健康有序发展,国家发展和改革委员会于 2004 年 6 月 1 日正式颁布实施《汽车产业发展政策》,明确将汽车工业列为国民经济发展的支柱产业。时至今日,我国汽车产品品质已实现大幅提升,涌现出比亚迪、夏利、吉利、奇瑞等一批自主汽车品牌。
随着汽车逐步进入普通家庭,汽车市场竞争不断加剧,消费者对车辆的使用寿命、品质性能、售后服务与外观质量等方面提出了更高要求。作为现代化交通工具,汽车外表面 90% 以上为涂装覆盖,涂装质量是公众评价汽车外观品质最直观的指标。汽车涂装主要具备三方面功能:一是防护功能,汽车多在户外环境使用,需适应潮湿、高温、严寒等复杂气候条件,优质涂装可赋予车身良好的抗老化、防腐蚀能力,有效延长车辆使用寿命;二是装饰功能,质感细腻、光泽鲜亮的涂装与富有立体感的标识设计,能够带来优质的视觉审美体验;三是特殊功能,涂装可调节电、热等能量的传导,还可实现夜光等特殊效果,在美化环境的同时,也能通过色彩对人的心理与生理状态产生调节作用。
伴随社会与技术的持续进步,汽车涂装工艺也在不断迭代升级,已从早期的作坊式涂装,发展为适配大规模流水线生产的现代化工业涂装,工艺水平实现质的飞跃。尤其是近二十余年,漆前磷化处理、阴极电泳涂底漆等工序已全面实现自动化生产。随着科技进步,涂装材料也在持续更新迭代。为管控涂装过程带来的环境污染,欧美等发达国家率先对涂装污染物排放制定了严格的管控标准。随着我国环保意识不断提升、各类新型环保涂料相继面世,汽车涂装向环保化方向发展已成为必然趋势。
汽车涂装废水中含有大量污染物与有害物质,会对生态环境造成严重破坏,也会影响居民生活环境与健康。为保障居民生活品质持续提升,降低涂装废水对环境的危害,确保废水排放符合国家污染物排放标准,各大汽车生产企业均陆续配套建设了污水处理设施。
汽车涂装工艺按涂装对象划分,可分为汽车车身涂装与汽车零部件涂装;按工序划分,则可分为涂装前金属表面处理(前处理技术)与涂装施工工艺两大部分。汽车涂装前处理的核心作用是清除工件表面的油污、尘土、锈蚀等杂质,优化工件表面状态,其典型工序包括预脱脂、脱脂、水洗、表调、磷化、氧化、钝化处理、水洗、纯水洗等。涂装施工工艺则由涂底漆(电泳涂装)、喷中涂、喷面漆、后处理等工序构成。
涂装核心工艺流程如下:

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底漆是整套涂层体系的基础,是直接涂覆于表面处理后工件表面的第一道涂层,主要作用是赋予工件耐水性、耐腐蚀性与抗化学试剂性能。目前 90% 以上的底漆涂装采用阴极电泳涂装法,一般由涂装前预处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳膜烘干四道工序组成。
中间涂层位于底涂层与面涂层之间,主要作用是保护底漆与面漆涂膜,进一步提升涂层的装饰性与耐水性。中涂涂料的漆基通常与底漆、面漆的漆基体系相近,为减少污染物排放,中间层涂料正逐步向粉末涂料、水性涂料方向转型。
面漆是汽车涂装的最终涂层,面漆涂层的性能直接决定了涂覆工件的装饰效果、耐候性与商品价值。
汽车涂装生产过程中会产生脱脂废水、磷化废水、电泳废水、喷漆废水以及一般工艺排水等多类废水。这类废水普遍具有污染物浓度高、成分复杂、环境危害大的特点,必须经过规范处理后方可排放。
涂装废水处理通常分为预处理与综合处理两个阶段,预处理主要针对脱脂、磷化、电泳废水进行专项处理。汽车涂装废水中的磷主要以聚磷酸盐和正磷酸盐的形式存在,磷的存在形态与溶解度是除磷工艺设计的核心考量因素。工程中通常向废水中投加石灰、铝盐、铁盐等药剂,与磷反应生成不溶性磷酸盐,再通过沉淀工艺实现磷的去除。

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