汽車磷化膜斜條紋缺陷的成因及對策

陳文彪

（江西昌河汽車有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)部，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

為控制生產(chǎn)成本，涂裝A車間打算將磷化產(chǎn)品升級為低溫磷化，而且為節(jié)約產(chǎn)品切換過程中磷化藥劑的使用量和污水處理成本，以混槽方式逐步更換磷化液。但在混槽一周后，發(fā)現(xiàn)該車間生產(chǎn)的車殼的磷化膜質(zhì)量較差，很多部位的顏色不一致，形成了與車殼水平方向成一定角度的黑色斜條紋，如圖1所示。這些斜條紋幾乎呈規(guī)則的、均勻間距的直線排列，且與車殼入槽的角度基本保持一致。兩側(cè)翼子板部位尤其嚴(yán)重，造成后續(xù)電泳漆膜表面不平整，打磨量大，極大地影響了生產(chǎn)秩序。一開始以為是實(shí)驗(yàn)室給出的控制參數(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際情況不匹配所致，于是重新設(shè)定參數(shù)，但無論如何調(diào)整，都不能解決問題。本文對此進(jìn)行了調(diào)查，并給出了解決方案。

圖1 車殼右翼子板和前門磷化斜條紋缺陷的照片F(xiàn)igure 1 Photo showing the diagonal stripe defects of phosphating films on right fender and front door of a car bodyshell

1 磷化條紋缺陷形成的原因

混槽前后使用的藥劑都是同一公司生產(chǎn)的鋅系磷化藥劑。通過在前處理、電泳線進(jìn)行的一系列掛板試驗(yàn)，確定斜條紋缺陷發(fā)生在磷化槽。于是從以下方面進(jìn)行逐項(xiàng)排查，以確定問題所在。

1. 1 車殼進(jìn)入磷化槽時的情況

涂裝A車間前處理工序輸送車殼的鏈條為積放鏈，并且鏈速較慢(生產(chǎn)節(jié)拍為3.15 min/臺)。車殼進(jìn)入磷化槽時，浮力的作用會阻止車殼繼續(xù)前進(jìn)，此時有一個較短暫的停留時間，使車殼入槽呈現(xiàn)出間歇性，造成磷化結(jié)晶反應(yīng)不連續(xù)[1]，導(dǎo)致車殼各部位出現(xiàn)極其輕微的斜條紋缺陷，但該缺陷在混槽前就一直存在，也不會影響到電泳漆膜的質(zhì)量。

1. 2 磷化槽液參數(shù)

1. 2. 1 前處理槽液所用的藥劑

涂裝A車間在升級后，前處理各槽液使用的藥品與涂裝B車間(B車間一直使用A車間升級所用的低溫磷化藥品)所使用的藥品全部一致，而 B車間磷化、電泳的質(zhì)量優(yōu)良，沒有出現(xiàn)斜條紋缺陷。因此判定脫脂液、表調(diào)液與新更換的磷化液是可以在同一條生產(chǎn)線上搭配使用的。

1. 2. 2 磷化槽的參數(shù)

總酸、游離酸、促進(jìn)劑值等參數(shù)在生產(chǎn)現(xiàn)場可直接化驗(yàn)控制。若這些參數(shù)異常，一般會對磷化質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。因此，在生產(chǎn)線上針對它們進(jìn)行如表1所示的一系列試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調(diào)整磷化參數(shù)，斜條紋缺陷仍然存在，較調(diào)整前無明顯改善。

表1 磷化參數(shù)調(diào)整對磷化膜質(zhì)量的影響Table 1 Effects of adjustments of phosphating parameters on the quality of phosphating film

1. 2. 3 磷化槽液的元素含量

在生產(chǎn)過程中，從混槽后的磷化液中抽取樣品送往藥劑生產(chǎn)公司進(jìn)行元素檢測，結(jié)果見表 2。其中鋅含量明顯高于標(biāo)準(zhǔn)值。而鋅含量直接影響到磷化液的反應(yīng)活性，鋅含量高會加快車殼在磷化液中的成膜速率。

鑒于生產(chǎn)現(xiàn)場開槽劑PL-3035M的鋅含量比添加劑PL-3035R的鋅含量低，在維持生產(chǎn)線生產(chǎn)時，改為添加前者來逐步降低磷化槽液中鋅元素的含量。經(jīng)過一段時間的連續(xù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋅元素含量降低到一定范圍后，車殼上斜條紋的印記變淺，有一定的改善效果。

表2 磷化液中各成分的含量Table 2 Contents of components of the phosphating bath

1. 3 磷化槽液的表面層流情況

涂裝A車間從3年前建線到目前為止，從未對表面層流管路進(jìn)行拆卸、清洗，加上近段時間磷化除渣效果不理想，生產(chǎn)線經(jīng)常因停產(chǎn)而中斷槽液循環(huán)等情況，導(dǎo)致現(xiàn)在即使增加表面層流壓力，槽體內(nèi)磷化液表面的波動也不明顯。據(jù)此判斷表面層流管路或噴嘴發(fā)生了堵塞，而表面層流的強(qiáng)度與磷化斜條紋的產(chǎn)生密切相關(guān)[2-3]。

停止生產(chǎn)后，涂裝A車間首先將磷化液轉(zhuǎn)移到置換槽，然后拆卸了表面層流主管路和噴嘴，發(fā)現(xiàn)其中積壓了大量磷化沉渣(見圖2)。車殼在剛進(jìn)入磷化槽時還帶有表調(diào)液，在磷化液表面形成了混合液區(qū)，其中的磷酸鹽濃度比其他地方低。由于表面層流主管路和噴嘴堵塞，磷化液表面層流循環(huán)弱，使得混合液區(qū)內(nèi)各藥劑消耗后得不到及時補(bǔ)充，進(jìn)而使得此處磷化結(jié)晶反應(yīng)薄弱，而混合液區(qū)以外的磷化液本體區(qū)內(nèi)的磷化反應(yīng)正常，因此兩個區(qū)域的磷化成膜形成差異。此外，磷化結(jié)晶薄弱區(qū)域非常容易在亞硝酸鹽氧化作用下略顯黃色，氧化部位在后續(xù)磷化反應(yīng)中反應(yīng)不充分，結(jié)晶粗大，而且車殼間歇式入槽方式加劇了這一氧化反應(yīng)，氧化部位與其他部位形成鮮明對比，便形成了斜條紋缺陷。

圖2 主管路、噴嘴堵塞情況Figure 2 Photos showing the clogging of main pipeline and spray nozzles

2 磷化斜條紋缺陷的解決措施

由于前處理輸送鏈方式、生產(chǎn)節(jié)拍受涂裝A車間生產(chǎn)線環(huán)境限制，暫不能調(diào)整，只能從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：

(1) 停止生產(chǎn)，對磷化槽進(jìn)行倒槽；設(shè)備維修人員拆下表面層流主管路和噴嘴后進(jìn)行疏通、清洗。

(2) 嚴(yán)格控制現(xiàn)場可檢測的槽液參數(shù)，加強(qiáng)對槽液中各元素含量的監(jiān)測與調(diào)整。

(3) 適當(dāng)降低生產(chǎn)現(xiàn)場表調(diào)液的濃度，控制范圍由之前的2.0 ～ 3.0點(diǎn)降低到0.7 ～ 1.1點(diǎn)，以加快車殼剛進(jìn)入磷化槽時的成膜速率。

進(jìn)行過車生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，車殼表面只有因?yàn)檐嚉らg歇性入槽而產(chǎn)生的極其輕微的斜條紋，嚴(yán)重磷化斜條紋缺陷已得到解決，生產(chǎn)線恢復(fù)正常。另外，由于疏通了磷化槽主循環(huán)管路，磷化槽液表面層流循環(huán)良好，可觀察到磷化液表面波動明顯；而槽液以及掛板性能的檢測結(jié)果表明，表調(diào)液濃度降低后所得磷化膜的質(zhì)量符合要求。目前涂裝A車間磷化槽液的參數(shù)一直比較穩(wěn)定，易于控制，后續(xù)電泳質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)秩序正常。

3 結(jié)語

磷化膜斜條紋缺陷的產(chǎn)生涉及多方面因素，在處理時需綜合考慮各方面的影響。在今后生產(chǎn)中要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，檢測和控制好前處理、電泳槽液參數(shù)的同時，還要及時維護(hù)相關(guān)設(shè)備。