引 言

輪轂又稱輪圈，起支撐車身載荷的作用，是連接汽車車軸和輪胎的重要功能性安全部件。輪轂按主要材質和用途可以分為兩大類：第一類是鋁合金輪轂，簡稱鋁圈，目前大多用于乘用車如轎車；第二類是鋼制輪轂，簡稱鋼圈，主要用于商用車，如卡客車，后者也是本文要分析的產品種類。

為了輪轂的防腐和美觀，產品制造過程中需要進行表面處理。現階段汽配行業內鋼圈表面處理的主要方式為涂裝，其工藝流程總體可分為3道：

（1）涂裝前處理，即鋼制輪轂表面除油除銹磷化等；

（2）陰極電泳底漆涂裝；

（3）噴涂液體烤漆或者靜電噴粉作為面涂層。

涂裝是鋼質輪轂制造的最后一道工序，其效果直接決定了產品外觀和耐久性。涂裝也是品質不良出現較多的環節，輪轂在前道生產工序所形成的缺陷會直接影響涂層品質,因為原料和工藝不同，一些缺陷在涂裝過程中很難消除,造成涂層缺陷。比如輪轂制造實踐過程中由于工藝需要多道工序會使用油脂類物質涂覆在加工品表面，涂裝前如果無法徹底清除這些油脂就可能導致涂層品質不良。下面通過一次關于油污輕微污染電泳槽導致的涂裝異常處理案列，介紹了原因分析方法及解決措施，如通過輔料、掛具設計變更等技改手段，消除質量隱患，以提供給同行們作參考。

1涂裝品質異常描述

某汽配廠（下面簡稱Y工廠）去年10月新建成投產一條輪圈生產線，主要生產輕卡用16英寸以下小型鋼制輪轂，如圖1所示。

圖1 小型鋼制輪轂

Y工廠輪轂新線生產1個月后，11月份某天，品管人員例行抽檢一批涂裝完工的產品，型號為16X5J，兩只鋼圈不小心碰撞時出現了白色粉末涂層從電泳底漆脫落的現象。隨后用綁了軟布的鐵棒以敲擊方式全檢已經批量生產的幾百個待包裝入庫的成品，發現本批次16X5J小輪轂中有20%左右出現不同部位、不同程度的表面粉末涂層脫落，露出黑色電泳涂層，有的表面還伴有輕微縮孔，如圖2所示。

圖2 粉末涂層從電泳層脫落現象

統計鋼制輪轂粉末涂層脫落出現的部位并不固定，輪輻、輪輞都有，尤其是產品邊緣出現次數較多。產品出現粉末涂層異常脫落的現象，嚴重影響涂裝外觀和產品性能，如果不良品一旦出貨流到客戶處，不僅會導致客戶對產品的信任度下降，引起客戶索賠，還會面臨客戶流失，造成工廠經濟損失和信譽損失的嚴重后果。

由于Y工廠剛開新線第一個月內并未發現有此類粉末涂層異常脫落現象，該汽配廠高度重視，通知輪轂線緊急停產整改，同時向我公司提出申請技術援助，筆者受委托去協助處理了此項涂裝品質異常問題。

2粉末涂層脫落原因排查

經過向現場涂裝技術人員了解情況獲得以下信息：

這次靜電噴粉品質異常發生后，技術人員也已經按照全面質量管理要求從“人機料法環”5個方面對噴粉涂裝線進行了自查分析：人的因素方面，工人都是經過培訓規范作業，初步排除人為不當操作；機器設備因素方面，噴涂設備都是全新的，壓縮空氣經過冷凍干燥機有自動除油除水，用干凈的面巾紙放在壓縮空氣出口處測試除油除水效果良好；原料因素方面，底涂使用環氧系黑色陰極電泳漆，面涂使用丙烯酸改性白色聚脂粉末涂料。該白色聚脂粉末涂料為外資品牌，在保質期內，也沒有混入舊粉，該廠其他產品噴粉線上常年使用未發現異常脫落；

目視檢查鋼圈陰極電泳涂層表面光順無縮孔現象，用磁性測厚儀檢測電泳涂層厚度在15~25µm符合要求；按照GB/T9286—1998標準做電泳涂層附著力測試達到1級也符合產品要求；噴涂作業流程：上掛后打磨擦拭吹灰-靜電噴粉-170℃烘烤半小時，符合作業指導書和工藝要求，測試電泳涂層與噴粉復合涂層總厚度在70~100um，不超標；現場看到新噴粉線工作環境清潔較好，每天有做5S工作檢查；經過走訪了解到Y工廠周邊200m內也沒有注塑工廠，空氣中不會有脫模劑污染。

為了找出粉末涂層從電泳層脫落的真實原因做了如下試驗：

2.1 粉末涂層固化試驗

（1）粉末涂層烘烤爐溫跟蹤測試

取一只已經涂裝過的16X5J鋼圈在噴粉線做烘烤作業隨線爐溫跟蹤測試，結果顯示，靜電噴粉后烘烤作業：工件溫度170℃保溫30min，基本滿足粉末涂料廠家要求的固化條件。

（2）耐溶劑擦拭評定

取一只之前已經涂裝了白色粉末的16X5J鋼圈，首先檢查了涂層外觀，與標準色板目視比對，肉眼無明顯可見色差。然后在沒有脫落處按照GB/T23989-2009《涂料耐溶劑擦拭性測定法》，做完全固化測試試驗。具體操作：雙手戴一次性手套，用脫脂棉蘸取丙酮溶劑至潤濕狀態(用手擠壓應無液滴滴下)。

用拇指和其余手指捏緊脫脂棉的其余部分,將食指與測試涂膜表面成45°角,用大約1~2kg的壓力在鋼圈粉末涂層120mm×25mm長方形的試驗區域內進行擦拭,先向前方擦,然后向后方擦。向前和向后一次擦拭計算為一次往復擦拭，一次往復擦拭控制在1s左右。在涂膜表面,共做25次往復擦拭。擦拭結果是有輕微變色，在允許范圍內。

上述兩個試驗表明Y工廠工藝設定的輪轂噴粉的烘烤條件基本符合固化要求，不存在粉末涂層烘烤不足或者過度烘烤，也就是說，固化條件不當不是粉末涂層脫落的原因。

2.2 不同工廠涂裝對比試驗

查看Y工廠鋼制輪轂涂裝全部工藝流程，3條線全部采用懸鏈輸送，掛具都是1掛4，左右對稱各掛2只小輪轂；所有“浸泡”都是指產品“游浸”，所有“噴淋”都是指產品隨懸鏈線“移動噴淋”；固化爐都是熱風循環方式加熱，溫度是指空氣溫度。

為了排查鋼制輪轂粉末涂層脫落原因，筆者在現場讓Y工廠按照原來工藝制作24只16X5J小型鋼制輪轂，組立成型后分成2組繼續做了如下試驗：

第一組12只先運到我公司小鋼圈涂裝線進行前處理-陰極電泳，其中6只在我公司噴粉，另外6只回到Y工廠輪轂涂裝線噴粉烘烤。敲擊試驗這12只小圈全部沒有出現粉末涂層脫落現象，做附著力測試在0~1級符合要求。

試驗表明：Y工廠涂裝線之噴粉線沒有異常，導致噴粉涂層出現脫落因素大概率在“酸洗線-陰極電泳線”段存在異常情況。

第二組12只在Y工廠輪轂線按照“酸洗線--電泳線-噴粉線”順序完成涂裝，不過“酸洗線-電泳線”所有噴淋用的小槽全部放掉原來舊的槽液，自來水清洗2遍 ，重新建浴配新槽液；超濾液放掉三分之二補純水；游浸用四大槽，除了電泳槽液由于成本原因暫時不變，其余酸洗、中和、鈍化均重新建浴配新槽液。

試驗結果：12只小輪轂電泳涂裝烘烤出來檢測涂層外觀、膜厚、附著力、硬度等數據均符合指標，但是靜電噴粉烘烤出來敲擊試驗還是有2只出現粉末涂層從電泳層脫落。

試驗表明，Y工廠輪轂電泳線出來電泳涂層表面含有導致粉末涂層脫落的物質，據此結合個人工作經驗推斷電泳槽液已經被某一種或幾種油輕微污染，當務之急是清除掉電泳槽內的油污，同時查找油污的來源及成分切斷污染源。

2.3電泳槽液油污染來源排查

（1）電泳懸鏈線鏈條上的潤滑油滴落

新涂裝線鏈條加油機安裝不當有輕微漏油現象。

（2）輪轂表面油脂清除不徹底

    鋼制輪轂制造過程中多處使用到化學品：輪輞滾型使用耐高溫潤滑液、輪輞擴口使用潤滑油防止拉傷產生開裂毛刺，輪輻壓型使用抗磨液壓油，組立焊接使用防飛濺劑等。

經過走訪現場前道工序工作人員以及向供應商咨詢了解到：滾型用耐高溫潤滑液由于使用量大，回收再利用常會混入設備漏油，而擴口用潤滑油，壓型用抗磨液壓油都含有油脂，特別是Y工廠CO2保護焊之前噴涂一層防飛濺劑中含有硅氧烷即硅油成分，對比我司水性無硅油防飛濺劑有較大不同。Y工廠工件前處理除油不干凈，硅油混入電泳槽內，輪轂電泳完成烘烤后有硅油遷移到電泳層表面再噴粉涂裝就會嚴重影響底、面涂層之間附著力，合理推斷這是導致本次粉末涂層從電泳涂層脫落的主要原因。

現場觀察脫脂作業流程：電泳線掛具是1掛4，左右對稱各掛2只小輪轂，掛具跟隨懸鏈線向前移動經過預脫脂槽和脫脂槽上方左右兩側噴嘴噴淋常溫堿性脫脂液，這樣工件表面油脂清除肯定不徹底。原因有3個：小型輪轂在涂裝之前的多道工序中使用潤滑類物質，表面油污較重；掛具設計左右對稱各掛2只鋼圈脫脂噴淋作業正好互相擋住輪轂內側包括焊縫不能完全噴淋到脫脂液；現場脫脂液成分為堿性脫脂粉水溶液，脫脂原理是皂化反應，工藝是常溫。

3解決措施

既然已經找到粉末涂層從底漆脫落的主要原因是陰極電泳涂層表面被污染，那么就可以有針對性地加以解決。現場糾正方法，停產電泳槽除油，具體方法是電泳槽液過濾安裝專用除油過濾袋循環過濾槽液，24h更換一次新的除油過濾袋，連續3d過濾基本清除了電泳槽內浮油，為了保險起見，抽出三分之一電泳槽液（此后10d內可少量補槽時加入用掉），加入同樣數量與濃度、新的電泳漆液入槽混合均勻。

3.1更換焊接防飛濺劑

原來含硅油的焊接防飛濺劑品種停止使用，更換為水性無硅油焊接防飛濺劑，切斷硅油污染源。

3.2酸洗線前增加一道加熱清洗工序

關于涂裝前處理線是先酸洗還是先除油，因為設備布局和工藝的合理性，涂裝行業內多有不同意見，筆者認為在生產實踐中應本著“銹多先除銹，油多先除油”的工藝原則。

Y工廠因16英寸以下小輪轂生產工藝中油污較重，但是涂裝線已經定型，現場建議增加一道預處理除油工藝[3]，具體做法是：購買一臺加熱清洗機器，專門用于小圈組立后表面油脂的清洗，操作工藝：使用液體表面活性劑類脫脂液配槽加熱到55℃全方位噴淋除油--再用70℃熱水噴淋清洗干凈—120℃烘烤下線后轉掛酸洗線。

3.3電泳線小圈掛具設計變更

原來電泳線小圈掛具1掛4，左右各掛2個輪轂，因船型電泳槽深度限制，更改設計為單側1掛3，保證脫脂作業時，清洗液能夠充分噴淋到輪轂每個部位沒有死角。

3.4加強現場工藝及設備管理力度

（1）各槽液工藝參數管理加強

工藝員每天化驗各槽槽液及時補藥，槽液老化及時清洗更換，配新槽液，針對輪轂油污較重，容易老化，預脫脂槽、主脫脂槽側面都加裝刮油裝置。

（2）電泳底漆完工后產品保護

電泳底漆涂裝盡量與噴粉作業時間連貫，不要電泳完工在車間擺放過久，一周之內做完底漆和噴粉的電泳鋼圈可以使用塑料纏繞膜保護；一周以上使用專用保護罩套住保護，距離酸洗線50m以上存放。

（3）懸鏈線加油潤滑保養規范

無論是電泳還是噴粉懸鏈輸送線均需定時清理，加潤滑油由專門的工務設備管理人員指導監督，防止潤滑油漏入電泳槽和電泳涂層表面。

（4）涂裝前道的機械加工工序用油規范

輪輻壓型抗磨液壓油和擴口用潤滑油用量規定為最小量；輪輞滾型用潤滑液用量較大，回收使用防止設備潤滑油漏油混入，回收液要過濾浮油。

結 語

通過試驗排查分析發現了Y工廠小型鋼制輪轂粉末涂層從電泳層脫落的原因與前道生產工藝及化學輔料、涂裝掛具、脫脂藥劑品種、現場生產工藝管理等多種因素有著密切關系，針對上述原因提出了具體管控措施：減少前道工序使用油脂量，更換焊接防飛濺劑使用不含硅油品種，酸洗線前增加一道表面活性劑加熱除油，完善工藝，加強涂裝現場生產工藝管理力度及設備維護管理規范化，從而切斷電泳涂層表面油脂污染源，順利解決了Y工廠小型鋼制輪轂噴粉品質異常問題。