2023-04-07
摘要： 結(jié)合車身電泳底漆膜厚不足問題，分析了該問題的原因，并針對各種原因制定了相應(yīng)的對策。
為響應(yīng)國家節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境號召，公司于2021 年高溫檢修期間對輕卡涂裝車間前處理工序進(jìn)行了改造，由三元磷化工藝變更為鋯化工藝。傳統(tǒng)磷化工藝主要是利用磷酸解離平衡反應(yīng)在金屬表面析出水不溶性磷酸鹽的一種工藝，由于磷化常會含有錳、鎳等重金屬元素，對環(huán)境危害性大，且需要維持在特定溫度（需要加熱）和產(chǎn)生大量磷化渣，逐漸被薄膜前處理所替代。薄膜前處理目前主要是硅烷薄膜前處理和鋯化薄膜前處理，公司選的是鋯化薄膜前處理工藝，該工藝主要是在氟鋯酸的作用下，金屬表面沉積氧化鋯轉(zhuǎn)化膜的工藝。因不需加熱且僅在處理冷軋鋼板時產(chǎn)生少量廢渣，同時不含錳、鎳、磷等污染元素現(xiàn)被廣泛應(yīng)用。
本文分析了切換鋯化工藝后，調(diào)試生產(chǎn)時部分輕卡駕駛室底漆膜厚不足問題的原因，并給出相應(yīng)的對策。對策實(shí)施后車身底漆膜厚達(dá)標(biāo)，確保了防腐性能。
在切換鋯化前處理后，調(diào)試的21臺車身中有9臺底漆膜厚測量點(diǎn)位合格率不足80%。統(tǒng)計所有不合格點(diǎn)位出現(xiàn)的頻次。發(fā)現(xiàn)底漆膜厚不合格位置集中出現(xiàn)在內(nèi)板、內(nèi)腔的測量點(diǎn)。
2.1 電泳槽液參數(shù)低于工藝范圍
2.1.1 溫度低于工藝范圍
電泳槽液溫度是影響底漆膜厚的一個重要因素，槽液溫度保持在工藝范圍內(nèi)才能保證漆膜厚度在合適的范圍。一般而言，電泳底漆膜厚隨著溫度升高而增厚。隨溫度降低而減薄。這是由于合適的溫度才能保證電泳漆的黏度適宜，電泳漆粒子有較強(qiáng)的遷移能力，若溫度低于工藝范圍，電泳漆黏度變大，則會抑制電泳漆粒子遷移，進(jìn)而造成電泳底漆膜厚下降。
公司電泳槽液溫度要求在（31±1）℃跟蹤8月份生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)電泳槽液溫度均在工藝范圍，故溫度低于工藝范圍并非導(dǎo)致調(diào)試輕卡車身底漆膜厚不足的恨本原因。
2.1.2 固體分低于工藝范圍
電泳槽液在（105±2）℃下烘干2 h所剩的固體物質(zhì)為電泳槽液的固體分。電泳槽液固體分會直接影響電泳涂層的質(zhì)量，固體分較低時，漆膜較薄，顏料易沉淀，槽液穩(wěn)定性較差；相反，固體分高于工藝范圍時，電泳槽液黏度增加，電泳漆粒子移動速度減緩。過高時泳透力降低，帶出槽液多，浪費(fèi)較大，并且漆膜易出現(xiàn)粗糙、疏松、花斑等缺陷。
公司電泳槽液固體分工藝范圍為19%-23%，經(jīng)化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，8月份生產(chǎn)日期內(nèi)槽液固體分均在工藝范圍內(nèi)，故固體分低于工藝范圍不是調(diào)試輕卡底漆膜厚不足的根本原因。
2.1.3 離子電導(dǎo)率低于工藝要求范圍
電泳槽液的離子電導(dǎo)率表示電泳槽液導(dǎo)電的難易程度，其數(shù)值越大表示槽液導(dǎo)電能力越強(qiáng)。槽液離子電導(dǎo)率過高或過低都會對電泳底漆膜厚、外觀等產(chǎn)生影響，隨著離子電導(dǎo)率升高，膜厚也會相應(yīng)增加；若槽液離子電導(dǎo)率低于工藝范圍則會導(dǎo)致膜厚降低。
公司電泳槽液離子電導(dǎo)率的工藝范圍為 1 400-2 100 uS/cm，跟蹤8月份化驗(yàn)數(shù)據(jù)，離子電導(dǎo)率均在工藝范圍內(nèi)，故離子電導(dǎo)率低于工藝范圍也不是調(diào)試輕卡底漆膜厚不足的根本原因。
2.1.4 有機(jī)溶劑含量低于工藝范圍
電泳槽液中添加有機(jī)溶劑主要是為了增加電泳漆的水溶性和槽液的穩(wěn)定性，一般為中高沸點(diǎn)的酯類、醇類溶劑。若有機(jī)溶劑含量高于工藝范圍，漆膜過厚，顯得臃腫；而有機(jī)溶劑含量低于工藝范圍，漆膜則干癟變薄，槽液穩(wěn)定性也會變差。
公司電泳槽液有機(jī)溶劑含量工藝范圍為 0.8%-2.0%，此參數(shù)每月測試一次，2021 年 8 月電泳槽液有機(jī)溶劑含量為 1.14%，符合工藝要求，故有機(jī)溶劑含量低于工藝范圍亦非調(diào)試輕卡底漆膜厚不足的根本原因。
2.2 導(dǎo)電不良
電泳涂裝過程中保證電流順利流過十分關(guān)鍵，若電泳過程中出現(xiàn)導(dǎo)電不良，會導(dǎo)致車身底漆膜厚下降，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)車身僅部分電泳上漆膜的情況，公司涂裝車間在調(diào)試之前的生產(chǎn)中也會偶發(fā)車身部分電泳問題。電泳過程中，電流方向?yàn)椋赫麟娫础枠O管→車身→滑橇→吊具（電刷）→匯流銅排→整流電源，所以陽極管、滑橇、電刷、銅排等環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致導(dǎo)電不良，故需對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行排查。
調(diào)查陽極管、滑橇、電刷、銅排等發(fā)現(xiàn)，陽極管電流是在正常工藝范圍內(nèi)（工藝要求每根陽極管電流≥5A），而滑橇、電刷、銅排均存在一定的缺陷。
觀察發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場高壓段銅排表面變形以及氧化變黑的情況較為嚴(yán)重，前期生產(chǎn)時偶爾會出現(xiàn)高壓段電壓正常，電流卻為0A的情況。
過車時有時還會觀察到電刷與銅排接觸不良“打火”的情況。電刷頭氧化變黑且有焊瘤狀顆粒，電刷導(dǎo)電性能下降且與銅排接觸面積變小，極易“打火”。而“打火”會分擔(dān)一部分電壓。使得車身實(shí)際的電場強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致車身底漆膜厚下降。
調(diào)查橇體發(fā)現(xiàn)，從前處理工序到發(fā)交工序均用同一橇體，因產(chǎn)量較大，每天需重復(fù)使用多次。橇體重復(fù)經(jīng)過面漆時會存在積漆，而涂料的主要成分為樹脂材料，積漆過厚會導(dǎo)致車身與橇體間接觸電阻變大，嚴(yán)重時會導(dǎo)致車身部分電泳甚至電泳不上。
綜上所述，由于銅排表面摩擦變形、氧化變黑，電刷電極頭氧化變黑產(chǎn)生焊瘤狀顆粒以及橇體與車身接觸位置上積漆厚導(dǎo)致的車身導(dǎo)電不良現(xiàn)象是調(diào)試輕卡底漆膜厚不足的根本原因。
2.3.1 電泳漆更新期長，槽液老化
電泳漆更新期長時，槽液會老化，表現(xiàn)為電泳漆樹脂有機(jī)高分子在長時間、不間斷循環(huán)時分子鏈?zhǔn)艿郊羟辛ψ饔梅纸?、斷鏈生成小分子，使電泳漆濕膜電阻變大，槽液電?dǎo)率變低，導(dǎo)致漆膜厚度下降。
公司電泳槽體為 236m3。其中 50%為電泳漆，約為 118 m3。而每年加入新電泳漆約為 300m3，計算得每年 2.54 個更新期，高于每年2.5 個更新期的標(biāo)準(zhǔn)，故電泳漆更新期長，槽液老化并非調(diào)試輕卡底漆膜厚不足的恨本原因。
2.3.2 電泳漆與皓化工藝配套泳透力不足
泳透力指在電泳涂裝過程中使得工件背離電極的部位（內(nèi)腔、凹面、縫隙等位置）泳涂上電泳底漆的能力，其數(shù)值越大表示背離電極部位的上膜能力越強(qiáng)，會直接影響生產(chǎn)效率和漆膜的防腐性能。
目前，公司使用的是品牌電泳漆，此電泳漆與磷化配套時，泳透力能夠達(dá)到50%，車身內(nèi)板上膜能力佳，能夠滿足公司品保要求。但換用鋯化工藝后，由于鋯化膜的皮膜阻抗比磷化低得多，約為磷化膜阻抗的1/20。另外，磷化膜厚度為 2-3 um，鋯化膜僅為 20-50 nm，二者皮膜厚度差異也要由電泳漆去補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)室利用四枚盒法同等條件下測得電泳漆與鋯化工藝配套，泳透力僅為40%，比與磷化配套時降低了 20%。
故電泳漆與鋯化工藝配套泳透力不足是調(diào)試輕卡底漆膜厚不足的根本原因。
3.1 針對導(dǎo)電不良的對策
針對銅排表面摩擦變形、氧化變黑，電刷電極頭氧化變黑產(chǎn)生焊瘤狀顆粒以及橇體與車身接觸位置上積漆厚導(dǎo)致的車身導(dǎo)電不良問題，對銅排、電極頭變形的電刷進(jìn)行更換，對積漆嚴(yán)重的橇體進(jìn)行了除漆處理，確保電流可以順利通過，以保證電泳底漆涂裝的效果。
3.2 針對電泳漆與鋯化工藝配套泳透力不足的對策
針對電泳漆與鋯化工藝配套泳透力不足的問題，由于每種涂料產(chǎn)品均有其最適宜的槽液參數(shù)范圍，而現(xiàn)有電泳槽液參數(shù)均在工藝范圍內(nèi)，所以只能通過提升電壓或者延長電泳時間來提高電泳漆的泳透力。而延長電泳時間，必然需要降低鏈速，肯定會降低生產(chǎn)節(jié)拍，斷不可取，故選擇調(diào)整電壓。
在前處理之前，電泳涂裝高壓段電壓為 260 V，調(diào)試時我們嘗試了 3 種更高的高壓段電壓（270 V，280 V 和290 V），發(fā)現(xiàn)高壓段為 280 V，290 V時，電泳漆膜的膜厚均能達(dá)標(biāo)，且較 270 V 時厚 1-2um，但在距離陽極管較近的車門、門框等位置出現(xiàn)針孔或漆膜粗糙的情況，而 270 V 時車身電泳底漆膜厚能夠達(dá)標(biāo)，漆膜較為平整，考慮到電壓過高會產(chǎn)生漆膜缺陷以及增加能耗，最終選擇 270 V 作為電泳涂裝高壓段的電壓。
在處理導(dǎo)電不良問題和調(diào)整高壓段電壓后，后續(xù)生產(chǎn)過程中，無論是單排、排半、還是雙排車型的底漆膜厚均能達(dá)到品質(zhì)要求。
本文結(jié)合公司涂裝車間前處理改造后輕卡調(diào)試時電泳底漆厚度不足的問題，著重從電泳槽液參數(shù)、導(dǎo)電不良、電泳漆自身的性能三方面對此問題進(jìn)行了分析，最終確定了導(dǎo)電不良和電泳漆泳透力不足是導(dǎo)致輕卡底漆膜厚不足的根本原因，并針對相應(yīng)的原因給出了對策，隨著對策實(shí)施和參數(shù)調(diào)整，輕卡各處膜厚均達(dá)標(biāo)，確保了輕卡的防腐蝕性能。
0757-26382347/13380287549
