鈑金噴涂上的色差

光線投射在視網(wǎng)膜上后，形成某種信息，大腦對這種信息進(jìn)行辨認(rèn)，產(chǎn)生一種生理感覺，就是通常所稱的“顏色”，它主要有3個重要特性：色調(diào)、明度和彩度。色調(diào)，又稱色相，它取決于光源的光譜組成以及物體表面對各種波長可見光的反射比例，是表示物體的顏色在“質(zhì)”的方面的特性。如：紅630 ~ 760 nm；橙600 ~ 630 nm；黃570 ~ 600 nm；綠500 ~ 570 nm；青450 ~500 nm；藍(lán)430 ~ 450 nm；紫400 ~ 430 nm。明度，又稱明暗度，它是人眼對物體反射光強(qiáng)度的感覺，是表示物體顏色在“量”方面的特性。明度與光源亮度有對應(yīng)關(guān)系，光源亮度愈高，則觀察到的顏色明度也愈高。彩度，又稱飽和度，它表示顏色是否飽和純潔的一種特性。物體反射出的光線的單色性越強(qiáng)，物體顏色的彩度值越高。摻入白光成分愈多，就愈不飽和。白色、灰色和黑色等無彩顏色的飽和度最低。色調(diào)、明度、彩度示意見圖1 ~ 3。如果2個顏色的色調(diào)、明度和彩度完全相同，這2個顏色就完全相同。

2　涂料顏色色差的度量

涂料顏色的定量度量一般采用國際照明委員會CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。它按照色度學(xué)規(guī)定和測色方法定量度量顏色。CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是一種混色系統(tǒng)，是基于每一種顏色都能用3個選定的原色（紅綠藍(lán)三原色）按適當(dāng)比例混合而成的原理建立起來的，有3種度量方式。

2.1　CIELab 色差度量方式

CIELab 色差度量方式是指涂料顏色采用L、a、b值定量度量。L表示明度值；a表示紅/綠值；b表示黃/藍(lán)值。圖4 ~ 5是一個CIELab 三維顏色空間，在此空間可以看到所有顏色的位置及（L、a、b）坐標(biāo)。

CIELab 色差公式以標(biāo)準(zhǔn)為中心,分別測量L、a、b值的偏差，找出色差產(chǎn)生的原因。

ΔL=L（實(shí)測）-L（標(biāo)準(zhǔn)板）：表示明度差異。ΔL偏差為正時，實(shí)測明暗度偏淺；ΔL偏差為負(fù)時，實(shí)測明暗度偏深。

Δa=a（實(shí)測）-b（標(biāo)準(zhǔn)板）：表示紅綠差異。Δa偏差為正時，實(shí)測偏紅；Δa偏差為負(fù)時，實(shí)測偏綠。

Δb=b（實(shí)測）-b（標(biāo)準(zhǔn)板）：表示黃藍(lán)差異。Δb偏差為正時，實(shí)測偏黃；Δb偏差為負(fù)時，實(shí)測偏藍(lán)。

CIELab 色差公式：ΔE=[（ΔL）2+（Δa）2+（Δb）2]1/2，Δ表示差值，ΔE為總色差值。

從CIELab 色差公式看出，其度量方式由明度、紅綠色調(diào)、黃藍(lán)色調(diào)3個數(shù)值決定。

2.2　CIELCH色差度量方式

CIELCH色差度量方式是指涂料顏色采用L、C、H值定量度量。L （Lightness）表示明度值；C（Chroma）表示彩度值；H （Hue）表示色調(diào)值。明度值與CIELab 度量方式相同。C、H與a、b值的關(guān)系是：C=（a2+b2）1/2；H=arctan（b/a）。

CIELCH以標(biāo)準(zhǔn)為中心，分別測量L、a、b、C、H的偏差，找出色差產(chǎn)生的原因。

ΔL=L（實(shí)測）-L（標(biāo)準(zhǔn)）：表示明度差異。ΔL偏差為正時，實(shí)測明暗度偏淺；ΔL偏差為負(fù)，實(shí)測明暗度偏深。

ΔC=C（實(shí)測）-C（標(biāo)準(zhǔn)）：表示飽和度差異。ΔC偏差為正，實(shí)測偏鮮；ΔC偏差為負(fù)，實(shí)測偏土。

ΔH=[（ΔEab）2-（ΔL）2-（ΔC）2]1/2 表示色調(diào)差異。ΔH偏差為正，實(shí)測偏逆時針方向色調(diào)；ΔH偏差為負(fù)，偏順時針方向色調(diào)。

從CIELCH色差公式看出，其度量由明度、彩度、色調(diào)3個數(shù)值決定，式中包含明度、彩度、色調(diào)3個因素。當(dāng)該顏色的彩度C ＞ 10或L在27左右，C ＞ 18時，我們認(rèn)為該顏色是鮮艷顏色，一般采用CIELCH 色差公式。

2.3　CMC色差度量方式

在Lab、LCH體系中，任一點(diǎn)的容差大小是相同的。由于人眼對各種顏色的敏感度不完全相同，有時并不能完全反映真實(shí)的視覺效果。為把人眼對顏色的感受特點(diǎn)考慮進(jìn)去，德國大眾在大量試驗(yàn)和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，采用了CMC色差度量方式。公式如下：

ΔEcmc=[（ΔL/SL）2+（Δa/Sa）2+(Δb/Sb)2]1/2           ⑴

ΔEcmc=[（ΔL/SL）2+（ΔC/SC）2+（ΔH/SH）2]1/2       ⑵

式⑴是基于Lab的CMC公式，其中SL、Sa、Sb表示ΔL、Δa、Δb的修正系數(shù)；式⑵是基于LCH的cmc公式，SL 、SC、SH表示ΔL、ΔC、ΔH的修正系數(shù)。目前全世界車身油漆色差的修正系數(shù)無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各汽車制造廠家根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制。 

上述公式是在CMC（L ∶ C）色差公式的基礎(chǔ)上演變而來的，但和CMC（L ∶ C）色差公式并不完全相同，CMC（L ∶ C）色差公式是McDonald用8個專業(yè)人士的視覺判斷試驗(yàn)來決定顏色配對是否可被接受，后來據(jù)此結(jié)果再演譯成上述公式，并被命名為CMC（L ∶ C）（Colour Measurement Committee of the Society of Dyers and Colourists），主要是針對明度和彩度做了權(quán)重的估算。

使用ΔEcmc公式，先根據(jù)產(chǎn)品的種類，設(shè)定公式內(nèi)的L和C兩個常數(shù)。若設(shè)定為L ∶ C=2 ∶ 1，則其ΔEcmc的誤差范圍會較L ∶ C=1.4 ∶ 1.0寬松。

由于考慮了人眼對顏色的感受，人眼對不同的顏色有不同的敏感程度，而在此評價體系中不同的顏色有不同的容差系數(shù)，因此該評價方式更為精確，如圖7所示。它是用橢圓作為視覺對色差的范圍，根據(jù)其在顏色空間中大小不同的型狀，得出較人眼接近的結(jié)果，因而許多工業(yè)認(rèn)為CMC對色差的表示方法比其他表示方法更精確。

人眼評色與各容差方法的接近程度，目前一般認(rèn)為：CIELab為 75% ； CIELCH為 85%； CMC（2∶1）為 95%。

3　色差度量中使用的光源

由于存在同色異譜現(xiàn)象（物體處在不同光源的照明下，它的顏色會有差異），為了統(tǒng)一測量標(biāo)準(zhǔn)，CIE規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)光源。

Δ65光源：它是以日光燈為代表的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源，以日光的真實(shí)測量光譜為依據(jù)，色溫為6 504 K。它是一種常用的色差度量照明體。

A光源：它是以白熾燈為代表的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源，以黃、橙色的真實(shí)測量光譜為依據(jù)，色溫為2 856 K。

F光源：它是以螢光燈為代表的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源。F2代表冷白螢光燈，色溫4 200 K；F7代表寬頻日光螢光燈，色溫6 500 K；F11代表窄頻白螢光燈，色溫4 200 K。

4　用于定量度量色差的測色儀

以某汽車公司使用的愛色麗測色儀（型號：MA86）說明。

1）測量照射光源：Δ65日光光源（即北半球日光，色溫為6 500 K）

2）色側(cè)儀觀察角度：15°、25°、45°、75°、110°共5個角度，。

其測色原理為：Δ65日光光源，通過單色器照射在被測樣本上，反射光通過光電管，將光信號換成電信號，通過放大器將電信號放大，并經(jīng)過電流計(jì)測量其電流強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對被測樣本反射光即顏色絕對值的測量，

3）儀器校正

MA68色差儀出廠配備2塊校正板，白板（100％反射光），黑板（0反射光），每套儀器的白板及黑板為該儀器配套專用，每天使用前校正1次。

本色漆：本色漆中的顏料排列均勻致密，顆粒細(xì)小，各角度反射光均勻，故本色漆色差只計(jì)算45°反射光。

金屬漆（包括珠光漆）：金屬漆顏料中含有鋁粉、珠光粉等金屬粉，金屬粉要比本色漆中的顏料顆粒大很多，且在油漆樹脂中具有定向性排列。金屬漆中鋁粉、珠光粉的含量及其顆粒大小對色差有較大影響，金屬鋁粉的排列定向性，使各角度反射光值差異較大。所以，金屬漆色差計(jì)算15°、25°、45°、75°、110°等5個角度反射光，

在實(shí)際使用中，由于測量車身色差的數(shù)據(jù)較多，計(jì)算比較繁瑣，為了測量及計(jì)算方便，很多汽車廠家金屬漆色差只測量及計(jì)算25°、45°、75° 3個角度反射光數(shù)值。

4）測色儀的使用

測色儀中通常裝有色差軟件系統(tǒng)，先將標(biāo)準(zhǔn)色板測量值存入測色儀中的內(nèi)存儲器中，測量色差時，測色儀應(yīng)用上述色差計(jì)算原理，自動將被測件各個角度數(shù)據(jù)與內(nèi)存儲器中的標(biāo)準(zhǔn)色板數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并計(jì)算出顏色相對偏差，評價分析。

測色儀的使用不僅為汽車生產(chǎn)廠家及外協(xié)配套廠家評價色差提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，還為油漆材料廠家、材料批次、顏色質(zhì)量控制及調(diào)整提供依據(jù)。

5　色差評價標(biāo)準(zhǔn)

色差評價在行業(yè)內(nèi)有一個通用標(biāo)準(zhǔn)，

汽車生產(chǎn)廠家通常根據(jù)自己所生產(chǎn)的汽車顏色系的情況在這個通用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一般所制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要比通用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容更具體更實(shí)用。表2是某汽車生產(chǎn)廠家制定的關(guān)于色差控制范圍的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表2中，ΔE1是指車身與油漆零部件之間的色差控制范圍，供整車色差評價；ΔE2及ΔL、Δa、Δb指車身或油漆零部件與標(biāo)準(zhǔn)色板之間的色差控制范圍，供涂裝單位作為色差評價。

這里的評價主要是目視和儀器測量2種方式，所以，只對45°規(guī)定了色差控制范圍。

6　影響車身色差的因素

6.1　油漆材料批次對車身色差的影響

顏料主要影響色相，金屬粉的大小及含量影響色差的明暗度，金屬粉越大，含量越高，則明度越高。油漆供應(yīng)商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)顏色樣板制備相應(yīng)的油漆材料，材料自身顏色差異，特別是油漆批次之間的顏色差異，是影響車身色差的主要因素。油漆材料主要影響Δa、Δb值，在現(xiàn)場很難通過調(diào)整施工參數(shù)使其有較大的改變。

因此，只有控制油漆材料每批次色差不超出標(biāo)準(zhǔn)色板的允許偏差范圍，才能保證車身及外協(xié)件的色差穩(wěn)定，不產(chǎn)生較大顏色偏差。

6.2　油漆材料遮蓋力對車身色差的影響

油漆遮蓋力低，就要適當(dāng)增加噴涂膜厚，否則油漆不能完全遮蓋底材，漆膜外觀將產(chǎn)生發(fā)花、色差等弊病。以某汽車生產(chǎn)廠家噴涂紳雅灰金屬漆為例說明遮蓋力與膜厚的關(guān)系，

紳雅灰是該廠家的一種新顏色，其遮蓋力膜厚是：BC1 8 ~ 10 μm、BC2 4 ~ 5 μm、BC總膜厚12 ~ 15 μm。從圖12可看出：膜厚達(dá)到遮蓋力膜厚，即12 ~ 15 μm時，色差ΔE值在0 ~ 1.4范圍之內(nèi)，越靠近綠色線，色差ΔE值越小，色差越穩(wěn)定，不再有較大波動。

6.3　施工參數(shù)對車身色差的影響

在采用靜電噴涂法涂裝時，通常采用高轉(zhuǎn)速杯式自動靜電噴涂機(jī)（ESTA）和自動空氣噴涂機(jī)（spraymate）相配合進(jìn)行。膜厚分配，ESTA 噴涂膜厚為金屬底色漆總膜厚的60% ~ 70 %，Spraymate噴涂的膜厚為金屬底色漆總膜厚的30% ~ 40％，每種金屬閃光色底色漆的噴涂膜厚比例都不同，需在實(shí)踐中找出最佳配比。底色漆的膜厚和ESTA 與Spraymate 的噴涂膜厚比對色差值有影響。

某汽車生產(chǎn)廠家噴涂金屬漆紳雅灰時，色漆站采用ESTA BC1（靜電旋杯）+AIR BC2（空氣旋杯）相結(jié)合的噴涂方式。BC1采用靜電噴涂，BC2采用空氣噴涂（如BC2采用靜電噴涂，則影響金屬漆中的鋁粉排列，L值較小，顏色看起來比較暗）。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可通過調(diào)整施工參數(shù)優(yōu)化色差值，一定范圍內(nèi)解決色差問題。如提高ESTA  BC1槍站油漆的流量就可提高色漆的L值，外觀看起來較亮，但油漆浪費(fèi)較多。提高ESTA  BC2槍站的油漆流量，油漆霧化程度變粗，降低了色漆的L值，外觀看起來明度較低。其他參數(shù)對色差的影響見表3。

另外，還有其他油漆施工參數(shù)如黏度、助劑等，對色差值也有一定影響，但不明顯。

6.4　循環(huán)輸漆系統(tǒng)對車身色差影響

油漆輸漆系統(tǒng)中的流速：色漆在輸漆系統(tǒng)中的流速對顏色有較大影響，特別是某些高鋁粉含量的色漆。如果流速過低，鋁粉易沉降，從而在短期內(nèi)對顏色有較大影響。正常情況下，油漆在供漆管路中流速為0.3 ~ 0.5 m/s。

輸漆系統(tǒng)的清潔狀態(tài)：隨著顏色品種的日益增加，輸漆系統(tǒng)有時需清洗換色。如果輸漆系統(tǒng)清洗不干凈，系統(tǒng)中如管壁或閥門內(nèi)殘留的油漆混入新加的油漆中，對新油漆的顏色產(chǎn)生較大影響。

循環(huán)輸漆系統(tǒng)中的油漆，特別是金屬漆，由于產(chǎn)量很小，長期不使用，偶爾使用一次。