1 引言

    随着汽车产业的不断发展，新材料？新技术的应用为零部件的开发提供了新的思路。汽车内外饰塑料产品通常采用油漆喷涂，不仅工序繁杂，对环境也造成了很大的污染。免喷涂材料是在塑料原材料中添加金属粉，直接注塑即可使制品呈现喷涂外观效果的材料。如今，一些内外饰免喷涂件逐渐取代了喷漆件进入市场。免喷涂材料的应用在一定程度上简化了汽车内外饰件的成型工艺，提升了产品竞争力，有益于中国汽车塑料的发展。

    2 免喷涂材料应用优势

    2.1 降低成本

    汽车行业竞争日益加剧，成本压力给各个主机厂提出了新的挑战。虽然免喷涂材料比一般产品贵10%，但汽车企业如果用该产品代替油漆，将会使汽车企业的成本下滑20%~30%；另外，免喷涂工艺较之喷漆工艺废品率低，可实现100%回收再利用，使其成本优势愈发明显。

    2.2 促进环保

    汽车内外饰塑料件表面通常需喷漆后处理，油漆及喷漆过程中产生的有害气体会对人及环境带来不可预估的危害。而免喷涂塑料制品则无需后期修饰即可呈现特殊的珠光？金属光泽及绚丽色彩等理想外观。并且，其良好的可回收性进一步有助于环保战略的有效实施。

    3 汽车内外饰应用可行性分析

    免喷涂材料以其独特的优势被逐渐应用于汽车导航仪面板？车门把手？前/后保险杠下护板以及行李架等内外饰塑料件。

    3.1 方案概述

    图1为某款汽车保险杠下护板三维造型。原为喷漆件，现尝试采用新型免喷涂材料注塑，以期得到与喷漆效果一致的具有明亮金属质感？性能优异的制品。

    3.2 产品结构可行性分析

    因免喷涂材料中的金属粉可能在复杂造型结构处产生滞留？重叠等情况，故应用件需尽量平整，加强？固定结构尽量设计在零件边缘等对外观质量要求不高的区域，并且现有数据满足免喷涂结构基本要求。

    3.3 材料的选择

    免喷涂材料的特性要求一般包括：流动性和热稳定性好？耐刮擦且具有优异的韧性和刚性。PP?ABS?PC?ASA及PMMA等均可作为免喷涂材料的树脂原料。作为研究，选用了生产成本低，综合力学性能好？无毒？质轻？耐腐蚀的聚丙烯（PP）材料作为原材料，并加入一定比例的铝粉混合。

    3.4 注塑工艺的选择

    中等偏高的模温能够使塑料熔体保持较强的流动性，提高熔接线强度；中等偏低的料温可以防止金属颜料降解和高温变色；中等的注射压力和分阶段的注射速度，可以确保成型件表面质量更加理想。

    模具方面，如图2所示，采用冷/热混合流道系统，三个浇口顺序进胶（热流道时序控制阀G1在注射开始时处于打开状态，G2和G3在注射1.6s后开启）来控制熔接线的分布，提高表观质量。同时，增加模温机来调节模具温度，保证零件呈现良好的表面质量。

    原有喷漆件和免喷涂制件在结构？材料和注射工艺参数的对比分析如表1所示。

    经过结构可行性分析？材料选择？工艺参数的调整以及多轮试模工作，如图3所示，成功试制出与原喷漆件外观相差无几的免喷涂零件。同时，免喷涂零件的尺寸稳定性？耐强日光辐照性能？耐刮擦性能等均能满足要求。并且，该制品粉碎后可以按一定比例掺杂进后续注塑的原材料，实现回收再利用。

    正向设计免喷涂产品时，也需要从产品结构？材料和注塑设备及工艺等方面进行综合考虑。因为产品结构决定了能否采用免喷涂工艺，材料性能和注塑条件共同决定了免喷涂宏观效果的达成满意度。尽量通过产品前期设计调整来达到弱化或消除潜在外观缺陷的目的。

    4 存在的问题及应对措施

    虽然免喷涂件与喷漆件相比具有较大的优越性，但其在某些方面的表现还不尽如人意：①成型的零件结构简单，造型面的创意受到限制；②成型的色彩单一，尚不能支持丰富油漆色彩效果内外饰件的开发；③部分低成本免喷涂材料零件的耐刮擦性能尚不能满足主机厂的企业标准；④模流分析软件尚不能支持免喷涂材料的CAE前期分析验证；⑤我国免喷涂模具技术自主研究落后，高光免喷涂模具技术是绿色制造模具的重要发展方向。

    总之，虽然免喷涂塑料产品在一定程度上会充斥国内涂料行业的发展，但是从汽车产品的质量方面来说，免喷涂塑料产品还不能满足市场需求。为此，产品工程师应在设计之初积极考虑该新型材料及工艺应用的可行性。材料工程师和CAE工程师应努力研发免喷涂材料？建立相应的材料库，以期达到汽车行业的标准。模具相关工程师应致力于免喷涂专项模具及配套设备的适应性研发。同时，各领域人员需加强沟通合作，树立全套方案实现汽车塑料件绿色化研究的理念，最终实现科技改善生活的伟大目标。

    5 结语

    免喷涂材料极大地满足了汽车内外饰零件的绿色设计和降成本需求。相信随着材料和工艺等相关技术的深入开发研究，免喷涂材料会有更广阔的应用空间。

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org