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2022-12-09
摘要: 電泳涂裝產(chǎn)品性能的好壞最終通過(guò)電泳漆膜性能體現(xiàn)，因此在電泳涂裝結(jié)束后需要對(duì)涂膜各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)以驗(yàn)證漆膜品質(zhì)。車架電泳涂裝結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)電泳涂膜膜厚、附著力、外觀、光澤等性能進(jìn)行檢測(cè)，電泳漆膜的表面粗糙問題直接影響產(chǎn)品外觀。本文通過(guò)氣相色譜、SEM 等檢測(cè)手段，對(duì)車架電泳漆膜表面粗糙問題進(jìn)行分析，找到電泳漆膜表面粗糙的原因并提出相應(yīng)的解決措施。
車架采用水洗拋丸后的熱軋鋼板經(jīng)沖壓、鉚接/焊接而成，車架在使用過(guò)程中條件較為惡劣，要求產(chǎn)品涂裝后具有較高的防腐蝕性能并具有短期流轉(zhuǎn)防護(hù)的耐候性能。行業(yè)內(nèi)典型的車架涂裝工藝為“前處理+底面合一陰極電泳”涂裝工藝或噴涂粉末涂料工藝，涂層的耐腐蝕性及耐候性滿足技術(shù)要求，且符合安全環(huán)保要求。底面合一陰極電泳涂裝因其安全、環(huán)保、涂料利用率高、自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在車架、車廂及其他零部件涂裝中已被絕大部分汽車生產(chǎn)廠家采用。
某車架涂裝生產(chǎn)線為2008 年投槽的生產(chǎn)線，假期結(jié)束后，生產(chǎn)前現(xiàn)場(chǎng)開展質(zhì)量驗(yàn)證工作，在驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)部分車架電泳漆膜表面粗糙，外觀存在異常。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，涂裝烘干后電泳漆膜存在外觀不豐滿、光滑度不均勻、手感不好(用手摸有粗糙的感覺) 等問題，漆膜外觀不滿足工藝要求，影響產(chǎn)品下線，嚴(yán)重者存在降低防腐及耐老化能力等風(fēng)險(xiǎn)，電泳漆膜表面異常嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)標(biāo)。
該涂裝生產(chǎn)線為車架涂裝線，主要生產(chǎn)產(chǎn)品為重卡車架，生產(chǎn)節(jié)拍為 20 JPH，前處理電泳為步進(jìn)式，采用自行小車輸送方式，一掛 2~3 個(gè)車架。涂裝車間前處理電泳工段工藝流程: 熱水洗一脫脂一水洗一表面調(diào)整一磷化一水洗一純水洗一陰極電泳一UF 水洗一純水洗一電泳烘干一下線。
一掛 2~3 個(gè)車架，同一掛生產(chǎn)的車架，進(jìn)行電泳漆膜外觀檢測(cè)，部分電泳后車架表面存在明顯的粗糙不平整問題，車架加強(qiáng)板部位問題更突出，電泳漆膜表面粗糙異常沒有明顯的規(guī)律。
引起電泳漆膜外觀粗糙異?，F(xiàn)象的影響因素有很多，最常見的原因有底材表面質(zhì)量差、磷化膜不均勻、粗糙、電泳槽液顏基比過(guò)高、電泳施工電壓偏高、槽液溶劑含量異常、槽液 pH 過(guò)高等。通過(guò)對(duì)前處理脫脂槽液、表調(diào)槽液、磷化槽液、電泳槽液等工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)除電泳槽液 pH 異常升高外，其余參數(shù)均在工藝要求范圍內(nèi)。對(duì)涂裝過(guò)程進(jìn)行排查，排除了電泳涂料、極間距、循環(huán)泵轉(zhuǎn)速、磷化渣、水洗槽、電泳槽液污染等原因?qū)е碌碾娪酒崮ね庥^粗糙。
重卡車架采用水洗拋丸板，按Q/JQ16427《BMD板材電泳涂裝技術(shù)要求》，BMD板材外觀不應(yīng)有影響電泳涂裝后的外觀質(zhì)量缺陷，不應(yīng)有影響漆膜附著力的氧化膜，表面粗糙度Ra(0.8mm測(cè)長(zhǎng))要求均值≤3.0um，最大值≤3.5um，涂油量≤5g/m2?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)BMD 板材進(jìn)行外觀檢測(cè)，其中粗糙度 Ra 檢測(cè)數(shù)據(jù)見表 1。
重卡車架BMD板材粗糙度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，未發(fā)生異常波動(dòng)，板材表面無(wú)氧化皮等外觀質(zhì)量缺陷，涂油量≤5g/m2，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，故底材表面質(zhì)量不是電泳涂膜粗糙的主要原因。
磷化膜的功能是提高涂覆在其上的電泳漆膜的附著力和耐蝕性，磷化膜結(jié)晶要求均勻致密，尺寸<8um，進(jìn)一步分析磷化是否對(duì)電泳漆膜表面粗糙產(chǎn)生不良影響。采用車架縱梁沖孔邊角料在車架現(xiàn)場(chǎng)隨線制備了磷化膜，對(duì)磷化膜進(jìn)行掃描電鏡 SEM 分析。掃描電鏡圖片如圖 1所示，發(fā)現(xiàn)磷化膜為粒狀，結(jié)晶均勻致密，結(jié)晶尺寸 2~3 um，成膜質(zhì)量合格，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，未發(fā)生異常波動(dòng)，故磷化膜質(zhì)量不是車架電泳漆膜粗糙的主要原因。
電泳涂裝的顏基比指電泳漆﹑槽液或漆膜中的顏料與基料(樹脂)之比，電泳槽液和新配的電泳原漆槽液顏基比應(yīng)是相同的，但在電泳過(guò)程中，顏料和樹脂不一定按照原配比沉積到被涂物上，因而產(chǎn)生槽液、漆膜和原漆三者的顏基比不相同的現(xiàn)象，電泳槽液顏基比失調(diào)易產(chǎn)生縮孔、粗糙、失光等漆膜弊病，影響漆膜性能，因此需要定期檢測(cè)槽液顏基比，按檢測(cè)結(jié)果添加乳液或色漿調(diào)整槽液的顏基比。電泳槽液顏基比技術(shù)要求在0.14~0.20范圍內(nèi)，按照Q/JQ 11219.4《涂料灰分、顏基比測(cè)定方法》進(jìn)行檢測(cè)，顏基比雖在工藝要求范圍內(nèi)，但是在明顯升高，通過(guò)調(diào)整顏基比范圍，使其降低至0.165左右，發(fā)現(xiàn)車架外觀糙合格率由7.5%提升至43.75%(見表2)，故顏基比失調(diào)為電泳漆膜外觀的主要影響因素。
電泳槽液中的溶劑對(duì)電泳漆樹脂起助溶作用，助溶的過(guò)程分為滲透、溶脹、溶解 3 個(gè)過(guò)程，助溶作用的大小主要由助溶劑和電泳涂料樹脂的結(jié)構(gòu)和極性等因素決定。溶劑可以提高電泳槽液的穩(wěn)定性，溶劑的添加能夠促進(jìn)電泳漆膜的流平性能，從而可提高電泳漆膜的外觀品質(zhì)。溶劑還可以調(diào)節(jié)電泳涂膜厚度，不同類型的電泳漆有其適應(yīng)的助溶劑，且助溶劑的組成、配比都需要在一定的范圍內(nèi)，只有這樣才能保證電泳漆膜有持久穩(wěn)定外觀質(zhì)量。車架現(xiàn)場(chǎng)電泳槽液溶劑含量要求在0.5%~1.5%范圍內(nèi)，按照 Q/JQ 11219.10《電泳涂料溶劑含量測(cè)定方法》進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表 3。結(jié)果顯示電泳槽液溶劑含量偏低，提高溶劑含量可以一定程度降低外觀不良的發(fā)生率，故溶劑含量低為影響因素。
現(xiàn)場(chǎng)電泳槽液溶劑含量雖在工藝要求范圍內(nèi)，但是整體偏低，提高溶劑含量可以明顯降低電泳漆膜外觀缺陷的發(fā)生率。2021年3 月第4周一次性補(bǔ)加600kg 溶劑，提高溶劑含量 0.3%，漆膜外觀問題明顯改善，車架漆膜合格率由 40%提升至 68%。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電泳槽液工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電泳槽液pH異常升高，對(duì)電泳槽液、UF液細(xì)菌含量檢測(cè)，細(xì)菌含量<10^3 CFU/mL 表示槽液正常未長(zhǎng)菌。菌含量檢測(cè)結(jié)果顯示，細(xì)菌含量超過(guò)10^6 CFU/mL。槽液細(xì)菌含量超標(biāo)，細(xì)菌孳生，細(xì)菌分解污染槽液，導(dǎo)致電泳槽液pH異常升高，通過(guò)添加中和劑控制pH，中和劑使用量增高，電泳槽液電導(dǎo)率上升，電解過(guò)程電極反應(yīng)劇烈，電沉積異常上膜，漆膜破損，導(dǎo)致電泳漆膜外觀變粗糙，結(jié)果見表4。電泳槽液長(zhǎng)菌是電泳漆膜粗糙的主要原因。
排放超濾液，電泳槽液電導(dǎo)率下降至1100uS/cm，電泳漆膜外觀合格率由70.5%提升至92.0%。
針對(duì)溶劑含量低，補(bǔ)加600 kg溶劑，溶劑含量由0.88%提升到1.18%;每周補(bǔ)加溶劑225 kg，維持溶劑含量為(1.1±0.1)%。
針對(duì)顏基比失調(diào)、顏基比高，補(bǔ)加乳液，降低顏基比。一次性加入乳液3 t，提升固體含量同時(shí)降低顏基比，固體含量由15%提升到16%，將顏基比由0.168降低到0.153;調(diào)整加料比，將乳液和色漿加料比由5∶1調(diào)整為6∶1，維持顏基比為0.14~0.16。
按調(diào)整后的槽液殺菌方案實(shí)施槽液殺菌，殺菌劑由原來(lái)的卡松調(diào)整為百殺得，原殺菌劑僅加入陽(yáng)極液槽。此次各槽(電泳槽、UF液槽、純水槽、陽(yáng)極液槽)加入殺菌劑0.1%(槽容積)的百殺得;1周后再加入1次強(qiáng)化殺菌。殺菌效果良好， pH未見異常升高，中和劑用量由80 kg降低為9 kg，中和效果良好。
通過(guò)以上措施的實(shí)施，車架電泳漆膜外觀平整光滑，滿足產(chǎn)品品質(zhì)要求。
目前，車架采用丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂冷拼的底面合一電泳漆，電泳漆膜具有防腐和耐老化性能，產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、顏料按照一定的配比沉積到被涂物上，但在實(shí)際電泳過(guò)程中，顏料和兩種樹脂不一定按照原配比沉積到被涂物上，所以對(duì)于車架電泳槽內(nèi)的電流、電壓、固體含量、pH、電泳溫度以及電泳槽附加設(shè)備的正確使用、電泳槽液的維護(hù)是決定電泳涂裝成敗的關(guān)鍵。車架電泳涂裝要取得優(yōu)異的電泳漆膜，必須在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行把關(guān)，防止涂裝過(guò)程的失效。
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