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2023-02-03
摘要：電泳涂膜針孔、縮孔是基材表面工藝處理過程中的常見缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的防腐蝕性能。重點(diǎn)介紹了某涂裝線體電泳漆膜外觀形成大面積針孔、縮孔的解決案例，過程運(yùn)用5M1E詳細(xì)敘述排查、試驗(yàn)及缺陷鎖定，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)論制定了相應(yīng)的解決方案。
隨著汽車的熱銷及市場競爭的日益激烈，各汽車企業(yè)新車型開發(fā)呈現(xiàn)出品種多、速度快的特點(diǎn)，這就需要做好新車型的生產(chǎn)準(zhǔn)備，保障新品的順利生產(chǎn)和質(zhì)量提升，為企業(yè)在激烈的市場競爭中搶得先機(jī)。電泳是整車涂裝的重要“基石門戶”。電泳質(zhì)量的優(yōu)劣與電泳投槽及日常管理質(zhì)量息息相關(guān)。電泳投槽初期不僅僅限制于是否得到了符合膜厚、外觀等要求的電泳漆膜，而且還要有保證投槽成功的一系列保障措施。本文針對后背門針孔、車型局部位置縮孔形成情況進(jìn)行分析與解決。電泳漆膜形成針孔、縮孔的原因有多種，可分為前處理、電泳槽液原因及設(shè)備、吊具原因等。電泳后的車身針孔、縮孔缺陷會(huì)對車身外觀造成極大的影響，導(dǎo)致中涂、面漆針孔、縮孔、失光等，車身防腐蝕性能也無法保障。
某款新車型試制期間，電泳漆膜后背門區(qū)域出現(xiàn)密集針孔。確認(rèn)車型在電泳濕膜狀態(tài)下存在密集針孔，直徑0.2~0.5 mm，目視露底且棱角突出較為嚴(yán)重。連續(xù)過車針孔缺陷 100%，單臺(tái)過車時(shí)無此現(xiàn)象，其他車型過車時(shí)無異常。
通過排查確認(rèn)，電泳車身針孔為大面積聚集形式出現(xiàn)，且缺陷只存在于后背門和尾燈鈑金棱線處。初步判斷發(fā)生在電泳成膜過程，電泳槽體反應(yīng)產(chǎn)生的氣體聚集未及時(shí)排出造成。針孔缺陷需在打磨工位將外觀處理至平整、無觸感。為證實(shí)缺陷產(chǎn)生的原因，對前處理、電泳槽液制定常規(guī)及分段驗(yàn)證方案。
取電泳槽液進(jìn)行常規(guī)參數(shù)化驗(yàn)分析，見表 1。
檢測結(jié)果顯示電泳槽槽液參數(shù)正常，均在管控范圍之內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)室用現(xiàn)場槽液進(jìn)一步驗(yàn)證槽液的 pH及電泳電壓與漆膜外觀的關(guān)系，結(jié)果表 2~3。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng) pH 低于下限時(shí)，漆膜薄，沒有針孔；隨著 pH 升高，漆膜粗糙且針孔開始出現(xiàn)，而現(xiàn)場槽液的 pH一直管控在 6.0 左右，pH 的影響判定為非要因。
試驗(yàn)結(jié)果解析：當(dāng)?shù)谝欢坞妷旱蜁r(shí)，電解反應(yīng)進(jìn)行緩慢，樹脂粒子的遷移速度減小，電沉積量少且漆膜薄。電壓升高，電解反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生氫氣量增多，樹脂粒子的遷移速度較快、電沉積量隨之增多、漆膜外觀粗糙且針孔大量出現(xiàn)，確認(rèn)電泳電壓Ⅰ段 220 V、Ⅱ段320V，電壓設(shè)定較高為要因。
當(dāng)電極開始通電時(shí)，首臺(tái)車身后蓋與第二臺(tái)車身的前圍同時(shí)面對距離相同電泳漆，而該區(qū)域由于車身泳動(dòng)循環(huán)相對較差，非常容易發(fā)生陽極化，針孔很容易出現(xiàn)。前處理、電泳分段驗(yàn)證分析見表 4。
試驗(yàn)推論：針孔是由斷電出槽、電泳極化反應(yīng)引起。
電泳泳涂過程反應(yīng)機(jī)理見圖 1。
現(xiàn)場采用“全浸通電，斷電出槽”工藝。連續(xù)過車時(shí)，第一臺(tái)車在位置 A 斷電出槽時(shí)，第二臺(tái)車依然處于通電狀態(tài)，第一臺(tái)車尾門附近位置陽極（屬A 工位）處于工作狀態(tài)，導(dǎo)致第一臺(tái)車尾門附近位置出現(xiàn)“（陽）極化”異常。車身鋼板電解水，產(chǎn)生H?離子，腐蝕已經(jīng)生成的電泳濕膜，并存在影響槽液穩(wěn)定性的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
在現(xiàn)場過車通電條件下，第一臺(tái)車斷電出槽時(shí)，第二臺(tái)車剛結(jié)束Ⅰ段電壓進(jìn)入Ⅱ段電壓。因Ⅱ段電壓（320 V）較高，加劇“（陽）極化”程度，導(dǎo)致尾門出現(xiàn)密集針孔。
1）Ⅰ段、Ⅱ段電壓升壓時(shí)間過短，電壓偏高，電流沖擊大。且Ⅰ段電壓設(shè)定從220 V升至320 V階段軟啟時(shí)間為3 s ，致使Ⅰ段電壓電泳升壓時(shí)沖擊電流高達(dá)0.80 kA，故將Ⅰ段、Ⅱ段電壓軟啟時(shí)間由3s調(diào)整為6s，同時(shí)將Ⅰ段工作電壓由220 V調(diào)整為170 V，降低電流密度，控制電解反應(yīng)的程度。
2）延長第二臺(tái)車在第一段低壓的通電時(shí)間，使第一臺(tái)車斷電出槽時(shí)，第二臺(tái)車處于低電壓狀態(tài)，減緩前車“（陽）極化”嚴(yán)重程度，從而緩解針孔異常。
經(jīng)過上述調(diào)整，車型后背門部位（陽）極化程度大幅減緩（但依然存在），針孔異?；鞠?，同時(shí)，車型膜厚符合工藝要求。
對整流設(shè)備程序進(jìn)行改造，將斷電出槽模式改為帶電出槽模式，從根本上解決后背門極化異常。
入槽階段機(jī)蓋出現(xiàn)針孔、花斑，出槽階段尾門出現(xiàn)針孔。單臺(tái)過車與連續(xù)過車現(xiàn)象差異較大，斷電出槽，前后車間隔較短。缺陷批量出現(xiàn)，嚴(yán)重影響車身防腐蝕性能和生產(chǎn)效率，隨線分段掛板形成初步結(jié)論，通過SDU 測試分析原始數(shù)據(jù)鎖定根本原因，將電泳電源改為帶電出槽，增加前后車間距，問題得到解決。
由于外界因素造成被涂物表面、硅烷薄膜表面、電泳濕膜上附著油污、塵埃等，或在成膜過程中混有與電泳涂料不相溶的物質(zhì)，又或工件在烘干過程鈑金夾縫中油水混合物遇到高溫散落空氣中，而后附著在車身表面而產(chǎn)生類似火山口狀的、直徑為 0.5~3.0 mm的凸坑現(xiàn)象。
某線體完成投槽后，量產(chǎn)爬坡期間，A 車型引擎蓋、四門窗框等位置出現(xiàn)密聚縮孔，直徑 10 mm，菊花狀，縮孔密度3~20個(gè)/dm2，需用打磨機(jī)打磨。同線體其他車型無此缺陷。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)白車身經(jīng)過前處理、電泳及電泳烘干工序后，車型引擎蓋、四門窗框等部位電泳漆膜表面存在火山口狀的縮孔，目視表現(xiàn)為縮孔深淺不一且密集，均為典型形狀的小圓形縮孔，并伴有明顯的油漬。電泳漆膜縮孔問題的出現(xiàn)，增加了對電泳涂膜的打磨工作量，部分打磨不徹底的電泳漆膜縮孔，還會(huì)影響車身面漆的外觀質(zhì)量，而且打磨造成的電泳漆膜局部膜厚不足及露底現(xiàn)象影響車身的防腐蝕性能。
取前處理、電泳槽液進(jìn)行常規(guī)參數(shù)化驗(yàn)分析，結(jié)果見表 5。
通過對各項(xiàng)工藝管控參數(shù)化驗(yàn)、確認(rèn)，其實(shí)際值均在工藝范圍內(nèi)，排除前處理、電泳實(shí)際工藝參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)所導(dǎo)致電泳縮孔，此為非要因。
前處理、電泳分段進(jìn)行掛板驗(yàn)證，確認(rèn)縮孔缺陷發(fā)生區(qū)域，結(jié)果見表 6。
試驗(yàn)結(jié)果表明，車型引擎蓋、四門窗框等位置濕膜狀態(tài)下無電泳縮孔，排除前處理脫脂除油清洗不凈及電泳過程參數(shù)異常導(dǎo)致縮孔，確定問題發(fā)生在電泳烘干爐區(qū)域。
車型鈑金夾縫及外觀縮孔位置使用鋁箔紙進(jìn)行遮蔽驗(yàn)證，確認(rèn)縮孔缺陷發(fā)生原因，結(jié)果見表 7。
車型漆膜烘干后拆卸（鈑金夾縫包裹）鋁箔紙發(fā)現(xiàn)表層存在明顯黃褐色點(diǎn)狀物質(zhì)，且確認(rèn)外表面鋁箔紙包裹區(qū)域無縮孔，通過驗(yàn)證結(jié)果初步鎖定鈑金夾縫異物是造成電泳漆膜產(chǎn)生縮孔的要因。
車型單件油污排查見圖 2。
排查結(jié)果表明，車型部分外協(xié)件防銹油與電泳漆配套性較差，電泳漆膜表面縮孔聚集，且縮孔內(nèi)含有油漬。鎖定車型外協(xié)件防銹油是導(dǎo)致電泳漆膜產(chǎn)生縮孔的主要原因。
車型存在大量的鋼板重疊區(qū)域及部位，形成夾縫、折邊、搭接等，夾縫內(nèi)易殘存油污，且夾縫內(nèi)部，脫脂液體難以浸入或無有效流動(dòng)，無法對鈑金夾縫油污進(jìn)行有效脫脂。夾縫內(nèi)殘存油水混合液體，因表面張力作用，難以清洗并無法完全瀝水，烘干時(shí)，如升溫段溫度過高、升溫過快，水的爆沸會(huì)將油迸濺，隨著烘干爐內(nèi)的循環(huán)風(fēng)附著在電泳濕膜表層，在表面張力的作用下形成密集縮孔。
電泳缺陷整改措施及結(jié)果見表 8，改善效果：引擎蓋平面縮孔由 40個(gè)降至7個(gè)，四門門框縮孔由 25.8個(gè)降至8個(gè)。
正常情況下，調(diào)整脫脂參數(shù)對夾縫油縮孔無改善效果。對于輕微較淺的縮孔，提升槽液 ASH會(huì)有一定改善作用，一般需提升 1%以上，但電泳外觀粗糙度增加。對于較簡單的夾縫結(jié)構(gòu)，電泳后濕膜吹水，有一定改善作用，但無法完全解決。調(diào)整烘房參數(shù)（溫度、風(fēng)速、風(fēng)向），改善明顯，也是現(xiàn)場較為常用的改善方法之一，但無法完全解決，且需注意調(diào)整后的固化效果。直接減少涂油量、更換配套性較好的油品，是解決夾縫油縮孔問題的主要途徑，弊端是試驗(yàn)周期較長。
各主機(jī)廠對于針孔、縮孔缺陷處理方法及方式截然不同，電泳濕膜狀態(tài)下的縮孔及針孔均難以檢查。絕大部分造成縮孔、針孔缺陷的原因均為外界污染物質(zhì)，漆膜缺陷直接影響電泳漆膜功能壽命和基材防腐性能，且面漆涂層外觀質(zhì)量無法保證。
不同線體均有其獨(dú)特的地方，在解決現(xiàn)場質(zhì)量問題時(shí)要結(jié)合線體的實(shí)際情況，同時(shí)工藝參數(shù)的設(shè)定并不是按照廠家提供的參數(shù)即可，也要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際生產(chǎn)情況來做出最終的判定。抓好細(xì)節(jié)是保證工藝管理制勝的法寶，凡事不能被事物表象所迷惑，要深入其內(nèi)部，查找癥結(jié)所在，工作質(zhì)量和工作效率才能得到提升。
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