近年來，隨著我國汽車行業(yè)的高速發(fā)展，人們對汽車品質(zhì)的要求也越來越高，其中汽車的防腐性能更是關(guān)注的重點。汽車涂裝的主要目的是保護、裝飾和特殊功能，其中優(yōu)良的電泳漆膜不僅能為中涂、面漆提供合格的底材條件，更能增強車身的防腐性能，延長汽車的使用壽命，提高其商品價值。陰極電泳涂裝采用陽離子型樹脂涂料，將導(dǎo)電性的被涂物作為陰極置于電泳槽液中，并在槽體相對應(yīng)的位置設(shè)置陽極，在兩極間通電，被涂物表面會沉積一層均勻的電泳涂膜。陰極電泳涂裝工藝容易受工藝條件和各種不良因素影響，從而發(fā)生各種漆膜質(zhì)量缺陷，其中電泳縮孔是最“頭疼”的問題之一?？s孔通常是連續(xù)性產(chǎn)生，需要長時間排查各個可能存在的變化點，很難在短時間內(nèi)徹底解決，會形成批量的質(zhì)量問題。本文以某涂裝車間2020年初生產(chǎn)過程中出現(xiàn)批量小縮孔為例，分享具體的排查過程、縮孔的改善及后期的槽液維護保養(yǎng)。

 

1、現(xiàn)狀

 

1.1車身縮孔現(xiàn)狀及產(chǎn)生原理

 

受國六排放標準的實施和疫情的雙重影響，某涂裝廠已大半年未生產(chǎn)。在2020年初復(fù)工生產(chǎn)時，電泳車身內(nèi)、外表面出現(xiàn)密密麻麻直徑約1mm的小縮孔，且漆膜表面粗糙（如圖1，其中小圖放大5倍），縮孔分布呈平面比立面密集、外表比內(nèi)表多的狀態(tài)。對電泳小縮孔進行打磨直至消失時，發(fā)現(xiàn)小縮孔并未見底（如圖2），打磨部位剩余電泳膜厚為4~8μm。過量打磨電泳漆膜會嚴重降低車身的防腐性能，導(dǎo)致車身有銹蝕的風險，急需盡快解決電泳縮孔的問題。

圖1 電泳小縮孔

圖2 打磨小縮孔后的漆膜

陰極電泳中產(chǎn)生縮孔的原因很多，主要原因是電泳涂膜中有異物（如，油、硅酮、顆粒等雜質(zhì)）；在烘烤過程中，由于異物和電泳漆膜的表面張力梯度不一致，導(dǎo)致漆膜流平性能不均衡，從而產(chǎn)生電泳縮孔。

 

1.2電泳工藝流程及電泳槽液參數(shù)

 

某涂裝車間主要生產(chǎn)SUV車型，前處理電泳的輸送設(shè)備為電動葫蘆，電泳烘房使用π式烘干房。前處理電泳工藝流程為：白車身上掛→手工預(yù)清理→洪流熱水洗（噴淋）→預(yù)脫脂（浸泡）→脫脂（浸泡）→水洗1（噴淋）→水洗2（浸泡）→表調(diào)（浸泡）→磷化（浸泡）→水洗3（噴淋）→水洗4（浸泡）→純水洗1（浸泡）→磷化膜檢查及純水噴淋→電泳→UF1（超濾液噴淋）→UF2（超濾液浸泡）→純水洗2（浸泡）→下掛瀝水→電泳烘干。

 

涂裝生產(chǎn)線設(shè)計節(jié)拍為20JPH（每小時工作量），其電泳槽液工藝參數(shù)控制范圍見表1。

 

表1 電泳槽液工藝參數(shù)

2、縮孔產(chǎn)生根源排查

 

2.1原因推測

 

根據(jù)整車電泳小縮孔的數(shù)量、狀態(tài)、分布情況，初步推測可能是因電泳烘房長期未使用和未保潔而被污染。同時根據(jù)現(xiàn)場狀態(tài)及個人經(jīng)驗判斷，可能還存在如下污染源或影響因素，需逐一排查驗證：（1）電泳槽液主要參數(shù)不合格；（2）車身板材油污重導(dǎo)致脫脂不完全；（3）前處理脫脂液除油不良，車身殘留油污；（4）表調(diào)不良、磷化孔隙率大導(dǎo)致電泳縮孔；（5）電泳電壓高漆膜被擊穿形成縮孔；（6）電泳槽液老化或被污染，如長菌等因素導(dǎo)致產(chǎn)生縮孔；（7）電泳漆膜再溶解量超標形成縮孔；（8）UF1槽表面漂浮物附著導(dǎo)致縮孔。

 

2.2過程排查與驗證

 

2.2.1電泳槽液主要參數(shù)檢測化驗

 

根據(jù)當天生產(chǎn)前、后的電泳槽液檢測化驗結(jié)果看（表2），除pH外，其他都符合工藝參數(shù)的要求。

 

表2 電泳槽液工藝參數(shù)

 

2.2.2驗證電泳烘房是否被污染

 

隨車掛板經(jīng)前處理電泳后，在電泳下掛瀝水工位取下，在化驗室的烤箱內(nèi)烘干。同時對3臺電泳濕膜車身使用錫箔紙，一臺包裹右A柱，一臺包裹左葉子板，一臺包裹右前門外板，經(jīng)電泳烘房烘干后觀察車身被錫箔紙包裹的部位，電泳漆膜上仍存在大量縮孔，與車身未包裹的部位的數(shù)量、形態(tài)基本一致，且與化驗室烘烤的隨車電泳試板表面縮孔狀態(tài)基本一致。

 

試驗結(jié)果表明電泳烘房不是產(chǎn)生小縮孔的根源。

 

2.2.3驗證是否由車身板材油污重導(dǎo)致

 

焊裝在交車前對整車外表面進行重點擦凈作業(yè)，同時涂裝在手工預(yù)清理工位對3臺白車身的機蓋、左右葉子板使用400#砂紙重點打磨，打磨完后再用脫脂液進行擦凈，隨后進入前處理和電泳生產(chǎn)線。車身經(jīng)電泳烘干后，機蓋和左右葉子板的縮孔跟未打磨處理的車身上的縮孔數(shù)量、狀態(tài)均一致。

 

試驗結(jié)果表明電泳小縮孔不是車身板材油污重導(dǎo)致。

 

2.2.4驗證是否由脫脂不良導(dǎo)致

 

取12塊冷軋板試板，先用脫脂液浸泡洗凈，再經(jīng)純水沖洗干凈后，立即用無水乙醇進行擦凈，確保每一塊試板無任何油污。12塊試板均隨車掛板經(jīng)前處理電泳后，在電泳下掛瀝水工位取下6塊送化驗室烤箱烘干，剩余6塊隨車進烘房烘干。結(jié)果隨車烘干的試板和化驗室烘干的試板均出現(xiàn)了縮孔，且狀態(tài)一致。

 

試驗結(jié)果表明電泳小縮孔與前處理脫脂液的性能無關(guān)。

 

2.2.5驗證是否由表調(diào)、磷化不良導(dǎo)致

 

由于產(chǎn)量低，表調(diào)已數(shù)月未更換，因此在復(fù)工后不久重新調(diào)配表調(diào)槽液。在磷化膜檢查及純水噴淋工位，使用600#砂紙對磷化后的機蓋中間部位進行打磨，將磷化膜打磨直至完全露鐵，再用純水沖洗干凈，隨后進行電泳和烘干。結(jié)果機蓋打磨部位依然存在大量小縮孔，和未打磨的機蓋的縮孔數(shù)量、狀態(tài)均一致。

 

試驗結(jié)果表明電泳小縮孔與表調(diào)、磷化狀態(tài)無關(guān)。

 

2.2.6驗證是否由電泳電壓高導(dǎo)致

 

由于電泳槽液的pH已經(jīng)嚴重低于工藝范圍的下限，且槽液也存在老化的現(xiàn)象，電泳槽液的擊穿電壓下降。通過分別降低一、二段的電壓30V，用生產(chǎn)的最后一臺驗證，結(jié)果烘干后整車的電泳小縮孔數(shù)量、狀態(tài)與其他車身均一致。

 

試驗結(jié)果表明電泳小縮孔與一、二段電壓無關(guān)。

 

2.2.7驗證是否由電泳槽液老化、被污染導(dǎo)致

 

觀察陽極液循環(huán)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)子流量計內(nèi)部有絲絮狀物質(zhì)，陽極水箱的浮球上有類似菌落狀的不明物體，且陽極液的pH偏下限，推斷陽極液已經(jīng)長菌。結(jié)合電泳漆供應(yīng)商化驗室的檢測報告顯示，電泳槽液老化嚴重，細菌等級為3.0，pH為4.9，酸助劑含量為0，電導(dǎo)率、溶劑含量均嚴重低于工藝下限，且通過做L型試板，試板上有少量縮孔和大量顆粒，試板漆膜粗糙且膜厚不達標。

 

檢測報告表明電泳小縮孔與電泳槽液老化、被污染有關(guān)。

 

2.2.8驗證是否由再溶解超標導(dǎo)致

 

在磷化膜檢查及純水噴淋工位隨車掛6塊試板（試板脫脂除油、純水洗凈、酒精擦干），其中3塊在電泳出槽后取下，用純水沖洗干凈，剩余3塊隨車進行UF槽噴淋、浸泡沖洗以及純水洗，然后在電泳下掛瀝水工位，再將取下的3塊試板掛回原來的位置隨車進烘房烘干。經(jīng)檢測，6塊試板的電泳膜厚均無差異。

 

試驗結(jié)果表明電泳小縮孔與UF槽液的漆膜再溶解量無關(guān)。

 

2.2.9驗證是否由UF1槽液表面漂浮物導(dǎo)致

 

在未生產(chǎn)時，由于超濾液的大循環(huán)一直處于開啟循環(huán)狀態(tài)，在UF1槽液的表面會漂浮一些黃色的物質(zhì)。

 

經(jīng)取樣送電泳漆供應(yīng)商化驗室檢測后，判斷該漂浮物為細菌的排泄物。經(jīng)生產(chǎn)前取樣，然后將其涂抹在隨車試板上，經(jīng)電泳烘干后，試板上的電泳縮孔略微變大，無縮孔區(qū)域的漆膜變粗糙。

 

但在實際生產(chǎn)過程中，由于UF1為噴淋沖洗，且UF1槽液由槽體底部抽出經(jīng)過濾器后噴淋至車身，漂浮物基本不直接接觸車身。所以試驗結(jié)果只能證明電泳小縮孔與UF1槽液表面的漂浮物存在間接關(guān)聯(lián)。

 

綜上所述，電泳小縮孔產(chǎn)生的根源與電泳槽液老化、長菌有關(guān)，與UF1槽液表面的黃色漂浮物有間接關(guān)聯(lián)。

 

2.3根源確認驗證

 

為進一步驗證電泳小縮孔產(chǎn)生的根源在電泳槽液，通過交叉掛板對比試驗，即某涂裝廠一期的磷化板在二期電泳線進行電泳，二期的硅烷板在一期電泳線電泳，試板均在化驗室烤箱內(nèi)烘干。結(jié)果顯示二期電泳的試板無縮孔，一期電泳的試板有縮孔，即確認電泳小縮孔產(chǎn)生的根源在電泳槽液。

 

3、縮孔解決措施

 

根據(jù)實車及掛板驗證，結(jié)合電泳漆供應(yīng)商的槽液樣品化驗報告，確定電泳小縮孔是因電泳槽液老化、長菌導(dǎo)致。為此，根據(jù)生產(chǎn)計劃制定以下解決措施。

 

（1）對電泳槽進行倒槽后，用純水沖洗槽壁、陽極管膜，清除槽底沉積的電泳漆。

 

（2）電泳槽液倒回電泳槽后，添加新的電泳樹脂至固體分偏工藝上限。

 

（3）先排凈陽極液，再重新調(diào)配陽極液，然后添加殺菌劑循環(huán)2d后排盡，加純水循環(huán)至生產(chǎn)前一天排凈，再重新調(diào)配陽極液。

 

（4）電泳槽液及超濾循環(huán)系統(tǒng)添加殺菌劑循環(huán)，每天更換一次除油過濾袋。

 

（5）添加2桶電泳溶劑，預(yù)計能達到工藝范圍的下限（電泳槽為120m3）。

 

至此完成以上措施后，車間安排了幾次生產(chǎn)，結(jié)果電泳車身的小縮孔數(shù)量有所減少，但未完全解決。隨即再次取樣送至電泳漆供應(yīng)商化驗室進行檢測，結(jié)果顯示電泳槽液和UF1已無細菌（如圖4細菌測試棒兩面的檢測結(jié)果所示）。

圖4 細菌測試結(jié)果

 

但溶劑含量、電導(dǎo)率、pH及部分酸助劑含量仍低于工藝要求的下限，MEQ值高于工藝要求的上限。與電泳漆供應(yīng)商協(xié)商決定，向電泳槽液中添加2桶抗縮孔助劑和1桶溶劑。藥劑添加完后第2d車間安排生產(chǎn)，結(jié)果電泳車身的小縮孔數(shù)量明顯減少。

 

一個星期后，再次生產(chǎn)的電泳車身外表面已無小縮孔，內(nèi)表面僅有少量淺盤型的縮孔。之后在每次生產(chǎn)的前兩天向電泳槽液中添加1桶溶劑，經(jīng)過2次生產(chǎn)后，車身內(nèi)外表面的小縮孔徹底消失，電泳漆膜粗糙度明顯下降（如圖5所示）

圖5 無縮孔的漆膜外觀

 

4、延緩槽液老化的措施

 

雖然電泳漆膜的小縮孔已經(jīng)得到解決，但電泳槽液的多項參數(shù)指標仍不滿足工藝要求，且電泳膜厚<18μm。由于生產(chǎn)量少，為防止槽液參數(shù)繼續(xù)惡化和膜厚下降，延緩電泳槽液老化的速度，除正常的維護保養(yǎng)外，要求車間執(zhí)行以下措施。

 

（1）非生產(chǎn)時間將電泳槽液溫度降至25~28℃。

 

（2）UF大循環(huán)開啟時，每天排放1~2t超濾液，防止pH繼續(xù)下降。

 

（3）每次生產(chǎn)前補加1桶溶劑，維持槽液溶劑含量，提升膜厚和改善漆膜外觀。

 

（4）UF大循環(huán)在生產(chǎn)結(jié)束后循環(huán)2d，將UF槽液排盡，倒入新超濾液循環(huán)；若預(yù)計后續(xù)1周以上不生產(chǎn)，關(guān)閉UF與電泳槽的循環(huán)，每天白晚班定時循環(huán)1~2h即可。

 

（5）電泳倒槽后暫不添加新的電泳樹脂，在生產(chǎn)的前兩天再一次性補加，提高槽液的更新率。

 

（6）定期檢查電泳槽液、UF槽液、陽極水箱是否長菌。

 

（7）每次生產(chǎn)結(jié)束后將陽極液排空，加純水循環(huán)，在生產(chǎn)的前一天重新配置新的陽極液。

 

（8）按照材料供應(yīng)商檢測報告的建議，購買相關(guān)助劑并按要求進行添加，維護槽液的穩(wěn)定。

 

5、結(jié)語

 

在近3個月的時間里，通過電泳倒槽、補充電泳樹脂和溶劑、殺菌、添加抗縮孔劑等手段，電泳縮孔問題得到徹底解決，且在后續(xù)生產(chǎn)中未再出現(xiàn)。雖然槽液的部分工藝參數(shù)仍不合格，但大大減輕了打磨員工的工作強度和提升了產(chǎn)品的防腐性能。

 

目前還沒有完全不老化的陰極電泳漆，只能通過一些適當?shù)氖侄渭按胧┭泳彶垡豪匣乃俣?。對于已?jīng)老化的槽液，目前還沒有特殊藥劑快速恢復(fù)槽液的性能，只能通過槽液的更新來改善。以上延緩槽液老化的方法，對長期不生產(chǎn)或生產(chǎn)量少、槽液老化不可避免的生產(chǎn)線提供了參考價值。