尤 永，邢汶平，吳吉霞

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601）

0 引言

陰極電泳涂裝因其安全、環(huán)保、涂料利用率高、自動化生產(chǎn)等特點(diǎn)，已被汽車生產(chǎn)廠家廣泛采用。陰極電泳涂裝是指將工件作為陰極浸入電泳槽液中，通以直流電，伴隨電解（水電解）、電泳（正負(fù)離子移向?qū)?yīng)的電極）、電沉積（樹脂和顏料在電極上沉積）和電滲（在電場力的作用下，涂膜中所含的水滲析出來）等4個電化學(xué)反應(yīng)的過程。由于人、機(jī)、料、法、環(huán)等各因素現(xiàn)場管理的瑕疵，電泳涂膜表面通常會出現(xiàn)縮孔、針孔、顆粒等漆膜缺陷，直接影響電泳涂膜的外觀及質(zhì)量，其中電泳縮孔是汽車車身電泳涂膜常見的涂膜弊病之一，通常是由于底材電泳涂裝前或電泳涂裝后附著了油污等異物，導(dǎo)致烘干之后電泳涂膜形成火山口狀的凹陷現(xiàn)象?，F(xiàn)場對于電泳縮孔涂膜弊病，一般采用人工打磨的方式進(jìn)行消除，不僅會影響面漆漆膜的外觀，而且會降低車身的防腐蝕性能。本研究對某公司涂裝生產(chǎn)線新車型試制過程中出現(xiàn)的電泳涂膜夾縫油縮孔質(zhì)量問題進(jìn)行原因分析及問題整改，從而實現(xiàn)新車型試制過程中對防銹油等適應(yīng)性材料與現(xiàn)場前處理電泳材料開展配套性試驗驗證及管控的過程。

1 問題描述

某公司汽車涂裝生產(chǎn)線開展新車型試制驗證工作，在試制生產(chǎn)的拉動過程中，發(fā)現(xiàn)白車身經(jīng)過前處理電泳以及電泳烘房烘干工序后，車身車門等部位電泳涂膜表面存在火山口狀的縮孔，目視表現(xiàn)為縮孔大小、深淺不一，均為典型形狀的小圓形縮孔，并伴有明顯的油漬。車身表面縮孔形態(tài)如圖1所示，涂膜縮孔示意圖見圖2。電泳涂膜縮孔問題的出現(xiàn)，增加了車間對電泳涂膜的打磨工作量，部分打磨不徹底的電泳涂膜縮孔，還會影響車身面漆的外觀質(zhì)量，而且打磨會導(dǎo)致電泳涂膜局部膜厚不足，降低車身的防腐蝕性能。

圖1 大小、深淺不一的縮孔Figure 1 Shrinkage cavity with different size and shallow depth

圖2 縮孔示意圖Figure 2 The schematic of shrinkage cavity

2 問題調(diào)查及原因分析

2.1 問題調(diào)查

該涂裝生產(chǎn)線為商用車涂裝線，主要生產(chǎn)輕卡駕駛室，生產(chǎn)節(jié)拍為42JPH，前處理電泳為連續(xù)式生產(chǎn)線，采用擺桿輸送方式，白車身進(jìn)入涂裝車間時表面比較干凈，沒有明顯的鐵屑、焊渣、銹蝕等問題。涂裝車間前處理電泳工段工藝流程如圖3所示。

圖3 前處理電泳工藝流程Figure 3 Pre-treatment electrophoresis process

2.2 原因分析

引起電泳涂膜縮孔的原因很多：電泳槽液工藝參數(shù)異常，如顏基比失調(diào)、顏料分偏低、涂料穩(wěn)定性降低、電泳槽液溶劑含量過低、固體分過低、電壓過高等均會導(dǎo)致電泳涂膜產(chǎn)生縮孔；工件在電泳槽液中沉積反應(yīng)的速度太快，會造成工件涂膜表面產(chǎn)生的氫氣來不及排出，也會在涂膜表面產(chǎn)生縮孔；涂裝車間環(huán)境差，空氣中含有的油霧、漆霧、有機(jī)硅等物質(zhì)污染被涂物或濕電泳涂膜，造成電泳涂膜表面張力變化產(chǎn)生縮孔；前處理電泳輸送鏈中鏈條油加入過多，同時無接油盤裝置，鏈條油滴落到電泳涂膜表面或滴入電泳槽液中，也會造成電泳涂膜縮孔；脫脂過程中除油不徹底或者清洗后工件表面又落下油污等原因均會導(dǎo)致電泳涂膜產(chǎn)生縮孔。

由于造成電泳涂膜縮孔的原因很多，并且一般縮孔在濕膜狀態(tài)下不可見，均在電泳烘干后的干膜狀態(tài)才易被發(fā)現(xiàn)，這就給生產(chǎn)現(xiàn)場查找引起電泳涂膜縮孔的原因造成一定的困難。本研究采取排除法，設(shè)計不同的試驗來查找引起現(xiàn)場電泳涂膜縮孔的原因。

3 試驗驗證

3.1 電泳槽液工藝參數(shù)

現(xiàn)場采用新一代高泳透力電泳漆，高泳透力電泳漆通過配套新的樹脂及固化劑體系、降低VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）含量、提高固體分及槽液溫度等措施，提高電泳槽液的電導(dǎo)率及電泳濕膜的電阻，大幅提升泳透力。如果電泳槽液工藝參數(shù)異常，會導(dǎo)致現(xiàn)場電泳涂膜出現(xiàn)縮孔。槽液固體分偏低，可能伴隨出現(xiàn)槽液電導(dǎo)率偏低、膜厚偏薄、涂料穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)縮孔等涂膜弊病；溶劑含量過低，會導(dǎo)致電泳膜厚降低、涂膜干澀無光，產(chǎn)生縮孔；顏基比偏低會導(dǎo)致涂膜表面出現(xiàn)縮孔、遮蓋力不良、涂膜光澤上升等現(xiàn)象。對電泳槽液進(jìn)行取樣分析，結(jié)果表明槽液各項參數(shù)正常，均在工藝要求的范圍內(nèi)，見表1。

表1 電泳槽液分析報告Table 1 Electrophoresis bath analysis report

3.2 電泳反應(yīng)速度

電泳涂裝是一個非常復(fù)雜的電化學(xué)過程，通電后在陽極和陰極分別發(fā)生以下電解反應(yīng)：

陽極：2H2O → 4H++ O2+4e-

陰極：2H2O + 2e-→ H2+ 2OH-

車身作為陰極，產(chǎn)生氫氣逸出。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，帶電粒子在槽液中泳動，樹脂及被樹脂包裹的顏料移向陰極；酸根離子移向陽極，移向陰極表面的樹脂與陰極產(chǎn)生的OH-發(fā)生反應(yīng)，并沉積下來：

R-NH3++ OH-→ R-NH2+ H2O

隨著以上反應(yīng)的進(jìn)行，陰極表面不斷形成疏水的涂膜，其附近的水分也不斷被消耗，同時部分水分被排斥出涂膜。由于水分從涂膜中滲出，沉積下來的涂膜含水量不斷降低。

如果電泳反應(yīng)速度過快，會導(dǎo)致氫氣在車身表面聚集，現(xiàn)場通過調(diào)整整流器電源電壓設(shè)定，將一段電壓由180 V降低至150 V，二段電壓由240 V升高至260 V，降低電泳反應(yīng)過程中的峰值電流，進(jìn)而降低電化學(xué)反應(yīng)速度，但是通過現(xiàn)場試驗，效果并不明顯。

3.3 適應(yīng)性材料配套性驗證

前處理脫脂工序中如果沒有把車身防銹油等處理干凈，或者輸送系統(tǒng)的鏈條油滴落到車身表面，有油污的部位無法涂上電泳涂膜，形成縮孔。與電泳材料直接或間接接觸，容易影響電泳涂膜產(chǎn)生縮孔的油品類適應(yīng)性材料有沖壓油、輸送系統(tǒng)鏈條油、烘房高溫潤滑油等。對現(xiàn)場車身使用的沖壓油、輸送系統(tǒng)鏈條油、烘房高溫潤滑油與電泳漆開展配套性試驗，試驗方法如下：

（1） 將采集來的油用二甲苯稀釋［稀釋比例為：m（油）/m（二甲苯）=10/90］；

（2） 取0.2 mL的二甲苯稀釋油，放到盛油用的小杯（半徑1 cm，高0.5 cm；材質(zhì)要求：能耐200 ℃高溫的錫箔紙）中；

（3） 再將0.2 mL的純水加入到上述小杯中；

（4） 按標(biāo)準(zhǔn)試驗方法電泳制板（膜厚18 μm左右）；

（5） 將裝有油的小杯水平放置在電泳好的濕電泳板上；

（6） 再將以上放置小杯的電泳板水平放置在干燥爐內(nèi)固化（175 ℃，20 min）；

（7） 固化后，評價電泳涂膜的縮孔情況。

試驗結(jié)果表明，輸送系統(tǒng)鏈條油和烘房高溫潤滑油與電泳漆配套性良好，在一定膜厚下，涂膜表面無縮孔現(xiàn)象。車身部分外協(xié)件防銹油與電泳漆配套性較差，電泳涂膜表面有3個縮孔，且縮孔內(nèi)含有油漬。通過試驗驗證，發(fā)現(xiàn)車身外協(xié)件防銹油是導(dǎo)致電泳涂膜產(chǎn)生縮孔的主要原因。

4 對策的制定及實施

車身存在大量鋼板重疊部位形成的夾縫，夾縫在通過前處理電泳工序后易殘存油污及液體，夾縫內(nèi)部脫脂液難以有效流動，造成夾縫內(nèi)的殘留物不能被有效地清除，電泳后，夾縫內(nèi)的殘留物因表面張力作用難以完全瀝干，電泳烘烤時，殘留的油水混合物爆沸，從夾縫處濺出附著于車身電泳涂膜上，產(chǎn)生夾縫油縮孔。

制定的解決措施及實施情況如下：

（1） 對外協(xié)件使用的油品進(jìn)行調(diào)整：重新選擇車身外協(xié)件防銹油，更換為配套性好的車身外協(xié)件防銹油，并降低車身表面的涂油量。

（2） 電泳后增加下線吹水：在電泳下線位置，增加人工壓縮空氣吹水，把車身縫隙內(nèi)殘存的液體吹掃出來，進(jìn)行充分的瀝水。

（3） 調(diào)整電泳烘房溫度：降低電泳烘房一段爐溫，使夾縫內(nèi)殘存的液體緩慢地?fù)]發(fā)出來，避免烘干過快產(chǎn)生爆沸。

通過以上措施的實施，現(xiàn)場因夾縫油導(dǎo)致的涂膜縮孔問題得到了有效解決。

5 結(jié)語

涂膜縮孔是涂裝生產(chǎn)過程中常見的弊病之一，電泳涂膜受到外界物質(zhì)污染后，最容易出現(xiàn)的涂膜缺陷就是縮孔，涂膜縮孔缺陷直接影響電泳涂膜的保護(hù)功能和后續(xù)的油漆噴涂工作，使中涂、面漆涂層得不到良好的基層，影響整個油漆涂層的外觀質(zhì)量及車身的防腐性能。在新車型開發(fā)初期，應(yīng)對車身各個外協(xié)件使用的防銹油、電泳烘房的高溫潤滑油等適應(yīng)性材料與前處理電泳漆開展配套性試驗驗證，對配套性有問題的材料進(jìn)行復(fù)驗或者及時更換，防止車型在現(xiàn)場過線時對工藝調(diào)試及生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生不可逆的影響。

對電泳涂膜縮孔缺陷應(yīng)立足于預(yù)防，把縮孔現(xiàn)象控制在設(shè)計前期，通過有效的預(yù)防管控措施提前防止質(zhì)量問題的發(fā)生。造成涂裝生產(chǎn)線電泳涂膜縮孔的原因是很復(fù)雜的，而且很多原因可能是同時存在的，本研究針對夾縫油導(dǎo)致的電泳涂膜縮孔問題進(jìn)行分析總結(jié)，希望對現(xiàn)場涂裝工藝人員有一定的參考價值。