【摘要】針對(duì)某次陰極電泳生產(chǎn)線發(fā)生的車身裙邊電泳針孔問題，分析了陰極電泳膜層針孔發(fā)生的原因，并通過添加溶劑，調(diào)整側(cè)循環(huán)壓力等措施使針孔問題得到解決。

【關(guān)鍵詞】涂裝；陰極電泳；針孔

1、引言

自1963年福特公司首次在車身涂裝上應(yīng)用電泳涂裝技術(shù)以來，歷經(jīng)50多年的發(fā)展，已由最初的陽極電泳發(fā)展為陰極電泳。由于陰極電泳在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出的涂料利用率高，被涂物涂膜均勻，耐腐蝕性強(qiáng)，適用于批量生產(chǎn)，環(huán)保，安全等優(yōu)勢(shì)，陰極電泳技術(shù)得到迅速普及，已成為當(dāng)今汽車車身涂裝工程中必不可少的一個(gè)重要步驟。

電泳涂層作為提高汽車防腐性能的主要涂層，是整個(gè)涂層的基礎(chǔ)，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響著汽車的使用壽命。一旦電泳涂層出現(xiàn)質(zhì)量問題，將使中涂、面漆層得不到良好的基底，對(duì)整個(gè)涂層的防腐能力及外觀質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此，加強(qiáng)生產(chǎn)工藝的管控，消除和避免各種涂裝質(zhì)量弊病和異常情況的發(fā)生尤為重要。但是，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)還是會(huì)出現(xiàn)電泳漆膜針孔、縮孔等弊病，陰極電泳涂裝屬于連續(xù)性生產(chǎn)，如果不快速有效的解決問題，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生重大影響。本文結(jié)合某次車身裙邊電泳針孔案例，對(duì)產(chǎn)生電泳針孔的原因進(jìn)行了分析與探討，并提出相應(yīng)的解決措施，以達(dá)到減弱并消除電泳針孔的目的。

2、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝及問題描述

2.1現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝

該陰極電泳生產(chǎn)線采用三元磷化+陰極電泳的涂裝工藝；輸送方式為EMS（自行電車），步進(jìn)式；車身全浸沒后通電；電泳槽為矩形槽，槽體側(cè)面布置有陽極膜管，底部布置有裸陽極。

2.2問題描述

由于生產(chǎn)任務(wù)調(diào)整，該生產(chǎn)線日產(chǎn)量降低，在產(chǎn)量降低的生產(chǎn)過程中，某車型左前翼子板下部及左/右側(cè)裙邊下部出現(xiàn)區(qū)域性的小圓形凹坑缺陷，凹坑中心無異物，觸摸無明細(xì)凹凸感。由于發(fā)生部位在車身側(cè)面底部，初步判斷為小縮孔或者針孔。

3、原因分析與排查

縮孔和針孔是電泳涂裝較為常見的缺陷，為找出缺陷的癥結(jié)所在，需要結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)可能的影響因素進(jìn)行仔細(xì)分析。

3.1縮孔影響因素分析與排查

電泳涂裝過程中，縮孔是非常常見的缺陷，引起縮孔的因素很多。主要是由外界污染造成被涂物表面、磷化膜或電泳濕涂膜上附有油、有機(jī)硅或表面活性劑等，或在涂膜中混有與電泳涂料不相容的粒子，它們成為縮孔中心，由于污染物與電泳漆膜表面張力不一致，造成烘干初期的展平不均衡而產(chǎn)生火山口狀的凹坑，直徑通常為0.5～3.0mm。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分析，對(duì)造成電泳縮孔的主要因素分析如下：

（1）前處理脫脂工序脫脂能力不足，白車身上高粘度的防銹油或延拉油無法除盡，隨白車身帶到電泳槽，不能涂著上電泳膜，形成縮孔。

（2）車身內(nèi)板油污的二次污染，內(nèi)板及多層板夾縫部位由于難以清洗導(dǎo)致油污未除盡，在后工序處理時(shí)油污溢出導(dǎo)致局部縮孔問題的發(fā)生。該類縮孔常發(fā)生在焊縫包邊附近部位。

（3）EMS輸送設(shè)備運(yùn)行潤(rùn)滑的油脂或者在接油盤下方凝結(jié)的油脂粘附車身或掉落到電泳槽液后可能會(huì)影響電泳質(zhì)量，造成縮孔。該類縮孔常發(fā)生于車身上部水平面，且縮孔缺陷較大。

（4）電泳主槽及之后水洗槽液被車身或EMS攜帶的前工序油污污染。一般情況，電泳及后水洗槽均使用除油過濾袋，且過濾袋在出廠的時(shí)候都是經(jīng)過檢測(cè)的。該類縮孔特征是整車均可能有分布。

（5）電泳烘爐的新鮮風(fēng)的置換量不足，電泳漆膜烘烤出來的VOC會(huì)導(dǎo)致電泳膜起縮孔。該類縮孔特征是整車均可能有分布。

（6）電泳烘爐的鏈條潤(rùn)滑油脂在烘烤中產(chǎn)生揮發(fā)物，該揮發(fā)物也會(huì)導(dǎo)致電泳膜的縮孔。該類縮孔多發(fā)生在車身底部。

根據(jù)發(fā)生缺陷的部位進(jìn)行分析，可初步排除車身內(nèi)部二次污染，輸送設(shè)備污染，電泳槽污染，電泳烘干爐新風(fēng)置換量不足等因素，最可能的原因是前處理脫脂能力不足及電泳烘干爐鏈條潤(rùn)滑油揮發(fā)，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行排查，驗(yàn)證結(jié)果見表1。

3.2針孔影響因素分析與排查

電泳涂膜有針狀的小凹坑稱為針孔，與縮孔的區(qū)別主要在于孔徑更小，中心無異物，四周漆膜無凸起。根據(jù)產(chǎn)生的原因，針孔大概有以下幾種：

（1）再溶性針孔：電泳濕膜在電泳后未得到及時(shí)清洗，涂膜再溶解產(chǎn)生的針孔。

（2）氣泡堆積針孔：常見于帶電入槽情況下，由于槽液對(duì)工件表面潤(rùn)濕不良，使一些氣泡被封閉在漆膜內(nèi)或者槽液表面的泡沫附著在工件表面上形成氣泡針孔，易產(chǎn)生再被涂物下方。

（3）氣體針孔：在電泳過程中，由于電解反應(yīng)激烈，產(chǎn)生的氣泡過多，脫泡不良，或因槽液溫度偏低或循環(huán)攪拌不充分，造成氣泡被漆膜包裹，在烘干過程中氣泡破裂而產(chǎn)生針孔。

3.2.1再溶性針孔影響因素分析與排查

由于針孔缺陷是批量出現(xiàn)，且一般情況下EMS前處理電泳線，不會(huì)由于后工序停滯發(fā)生像推桿鏈輸送線一樣的泡槽事故，電泳完畢的車身不會(huì)長(zhǎng)期浸泡在電泳或泳后水洗槽中，車身出槽后也會(huì)得到及時(shí)沖洗，故可排除輸送系統(tǒng)異?；蚱渌及l(fā)事故造成針孔，需要驗(yàn)證是否是由于電泳漆再溶解性異常及后沖洗造成局部返溶，驗(yàn)證結(jié)果見表2。

由表2的結(jié)果可見，針孔與電泳漆材料及泳后沖洗無關(guān)，不是再溶性針孔，在電泳過程中就產(chǎn)生了針孔。

3.2.2氣泡堆積針孔影響因素分析與排查

由于是EMS前處理電泳線，車身只能傾斜10°出入槽，出槽瀝水及噴淋均在電泳槽上方，車身出入槽過程中會(huì)在電泳槽內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫，當(dāng)主/附槽液面落差比較大時(shí)，電泳槽消泡不良，電泳槽表面會(huì)殘留有較多的泡沫，槽液表面的泡沫可能會(huì)吸附在車身底部，電泳過程中形成氣泡針孔，相關(guān)驗(yàn)證結(jié)果見表3。

3.2.3氣體針孔影響因素分析與排查

通過上述各個(gè)方面的分析排查，基本確定缺陷類型為氣體針孔，分析氣體針孔則需要從電泳反應(yīng)過程入手。電泳過程中車身（陰極）上會(huì)發(fā)生水的電解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣并在車身表面形成富含氫氧根的堿性環(huán)境，在陽極電解帶上正電荷的陽離子涂料膠粒在電場(chǎng)作用下發(fā)生電泳向陰極表面移動(dòng)并聚集，在車身（陰極）表面高堿性條件下，陽離子涂料膠粒與氫氧根反應(yīng)生成不溶的涂料粒子沉積在車身表面，并再電場(chǎng)的作用下發(fā)生電滲作用，得到含水量較低，緊附于車身上的電泳漆膜。車身（陰極）上發(fā)生的反應(yīng)如式（1）、（2）所示：

從式（1）及式（2）可以看出，電解速率比沉積速度快，電泳漆膜脫氣不良都會(huì)造成氣體針孔。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)造成氣體針孔的主要因素分析如下：

（1）電導(dǎo)率，電導(dǎo)率是衡量涂料膠粒的移動(dòng)與通電能力的指標(biāo)，當(dāng)電導(dǎo)率過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電解反應(yīng)加速，產(chǎn)生針孔。

（2）雜質(zhì)離子含量，車身不可避免的會(huì)向電泳槽帶入雜質(zhì)離子（如，等），當(dāng)雜質(zhì)離子含量較高時(shí)，同樣會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率過高，加速電解反應(yīng)。

（3）由于車身結(jié)構(gòu)更改產(chǎn)生積水，造成局部電導(dǎo)率過高，電解反應(yīng)劇烈。

（4）電泳電壓，由于產(chǎn)生針孔部位為邊緣位置，槽內(nèi)局部電場(chǎng)紊亂，升壓過快可能造成電解速率過快。

（5）磷化膜質(zhì)量，車身局部磷化膜粗糙可能導(dǎo)致電解速率過快，產(chǎn)生針孔。

（6）槽液固體份，固體份是指槽液中成膜物質(zhì)的含量，固體份過低時(shí)會(huì)使電沉積速率減慢，造成涂層偏薄，易產(chǎn)生針孔。

（7）溶劑含量，電泳涂料中含有起助溶作用的親水性有機(jī)溶劑，溶劑含量偏低對(duì)電沉積速率，槽液黏度，漆膜脫泡能力及烘干的再流平能力都會(huì)產(chǎn)生不良影響。

（8）槽液攪拌強(qiáng)度，為保證槽液組成和溫度的均勻性，防止沉淀和排除車身表面在泳涂過程中產(chǎn)生的氣體，在泳涂過程中槽液應(yīng)充分循環(huán)攪拌。

（9）槽液溫度，槽液溫度低會(huì)影響涂料粒子的布朗運(yùn)動(dòng)，提高涂料的黏度，降低電泳漆膜的脫氣能力。

由表4的結(jié)果可見，產(chǎn)生針孔的主要原因是槽液溶劑含量偏低和槽液局部循環(huán)攪拌不足造成。由于之前生產(chǎn)調(diào)整，產(chǎn)量下降，電泳槽的加料量按產(chǎn)量等比例降低，但是被車身或吊具帶出及揮發(fā)的溶劑損耗量并不是等比例減少，生產(chǎn)一段時(shí)間后，溶劑減少的問題才凸顯出來。同時(shí)側(cè)循環(huán)的噴嘴較少，攪拌能力較弱，壓力變化對(duì)車身側(cè)下部漆膜的脫氣影響較大。

4、解決措施

根據(jù)以上查找出的原因，在不影響生產(chǎn)的情況下做出以下調(diào)整：（1）通過一次性補(bǔ)加適量溶劑來提高槽液溶劑含量。（2）調(diào)整每天溶劑加料量來保證電泳槽液中溶劑含量及槽液穩(wěn)定性。（3）增大側(cè)循環(huán)的閥門開度，提高側(cè)循環(huán)噴嘴的壓力控制范圍。通過以上幾個(gè)措施，針孔問題已經(jīng)得到基本解決。但要徹底解決針孔問題還需要調(diào)整電泳槽循環(huán)情況，增加側(cè)循環(huán)管路，調(diào)整噴嘴方向，從根本上改善車身側(cè)下部的裙邊的電泳漆膜脫氣情況。

5、結(jié)語

各個(gè)生產(chǎn)線都有其獨(dú)有的特點(diǎn)，在對(duì)質(zhì)量問題原因分析與查找過程中要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。同時(shí)加強(qiáng)4M管理，嚴(yán)格監(jiān)控工藝參數(shù)，才能快速有效的解決生產(chǎn)過程中的各類質(zhì)量問題，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

作者簡(jiǎn)介

朱晨沖（1987-），男，廣西柳州，現(xiàn)供職于東風(fēng)柳州汽車有限公司，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：汽車涂裝技術(shù)管理與應(yīng)用。