表面漂浮陽極的應(yīng)用及推廣

安 然，曹曉星 （上汽大眾汽車有限公司南京分公司，江蘇南京 211100）

0 引言

由于電泳車身門檻部位的特殊性，在新工藝下，電泳涂裝過程中門檻位于槽體的上部且會受到四門的遮擋作用，因此阻礙了漆膜的上電，導(dǎo)致出現(xiàn)門檻部位膜厚較其他部位偏薄的現(xiàn)象，為了保證門檻的電泳膜厚，必須提高車身整體的電泳膜厚，同時(shí)也增加了材料消耗。針對這一問題，考慮對特殊位置增加表面漂浮陽極，在保證其他部位膜厚不變或降低的情況下，提高門檻局部車身的膜厚，進(jìn)而降低車身的電泳漆單耗。增加表面漂浮陽極是提高電泳車身膜厚的整體均勻性，降低單耗等的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

1 表面漂浮陽極的過程分析及實(shí)施

下面對項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的一些重點(diǎn)問題逐一進(jìn)行介紹。

1.1 表面漂浮陽極的設(shè)計(jì)

某油漆車間電泳線采用的是Ro-Dip系統(tǒng)（全旋反向浸漬輸送系統(tǒng)），車身在槽體內(nèi)通過與陽極板的相互作用使得本體上膜。由于車身門檻位置的特殊性，它在上膜過程中受到門板的遮擋，且在槽內(nèi)處于槽體的偏上部位，使得門檻處的膜厚較其他部位低很多。陽極板的單獨(dú)作用如圖1所示。

圖1 陽極板的單獨(dú)作用Figure 1 Single function of anode plate

車身的上膜過程是車身本體通過與槽內(nèi)陽極板的相互作用產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，從理論上講，每塊陽極板在槽體內(nèi)的電場分布是比較均勻的，如果僅改變槽體的整體施工條件，如電壓、溫度等，是不可能在保持車身整體膜厚不變或減小的情況下來提升門檻處的膜厚的，因此必須通過一種裝置，使得它僅對門檻位置起到增加電場的作用，或者說對門檻位置的作用較車身其他部位更為顯著，這樣才能達(dá)到預(yù)期的效果。

將增加的陽極設(shè)計(jì)為管式陽極，并將其橫向放置，每根陽極管的電路接入原始相應(yīng)區(qū)域的電氣柜，即與陽極板使用相同的電壓對車身進(jìn)行上電作用，陽極液也同樣并入原始陽極系統(tǒng)。經(jīng)過理論分析與實(shí)際測試，排除了超壓與過流等因素，確保了實(shí)行表面漂浮陽極的可實(shí)施性，根據(jù)現(xiàn)場情況，通過幾輪樣件的制作和試用，最終確定每根陽極管的長度為2 m，并將其安裝在門檻位置，使得門檻部位在車身本體上膜時(shí)受到陽極板和陽極管的雙重作用，從而增加了門檻部位的局部電場強(qiáng)度，見圖2。

圖2 陽極板和表面漂浮陽極的雙重作用Figure 2 The dual role of anode plate and floating anode

1.2 表面漂浮陽極安裝方式的設(shè)計(jì)

由于停產(chǎn)時(shí)間較短，而且調(diào)試過程必須在滿線的條件下進(jìn)行，才能較準(zhǔn)確地評價(jià)表面漂浮陽極的作用效果。但是不可能在每次調(diào)試時(shí)都將電泳主槽排空后進(jìn)行，這樣既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且這也是生產(chǎn)所不允許的，因此要求所增加的表面漂浮陽極的固定方式是可以在生產(chǎn)過程中或利用生產(chǎn)小間歇進(jìn)行調(diào)整的，從而方便后期的運(yùn)行效果的調(diào)試。

通過不斷嘗試，最終確定了表面漂浮陽極的固定方式，采用整體鋼架進(jìn)行固定（圖3），將鋼架固定在陽極板之間的空隙處，防止漂浮陽極在槽體內(nèi)因?yàn)檠h(huán)槽液的作用造成位置不固定，磕碰到車身本體，造成安全事故。漂浮陽極的方向調(diào)整通過導(dǎo)軌的方式進(jìn)行實(shí)施，本項(xiàng)目由于施工時(shí)間不允許，僅將漂浮陽極固定在了整體鋼架上面，未在鋼架上安裝滑動導(dǎo)軌，這也是后續(xù)有待改進(jìn)的地方。

圖3 表面漂浮陽極的固定Figure 3 The fixing of floating anode

1.3 表面漂浮陽極安裝區(qū)域及數(shù)量的確定

該油漆車間電泳車身上電過程共分4段，上電時(shí)間較長且電壓較高，對車身膜厚的影響也更為顯著，將表面漂浮陽極分布在第2段、第3段和第4段上電區(qū)域（圖4），其中第2段電壓區(qū)增加兩對，第3段電壓區(qū)增加4對，第4段電壓區(qū)增加2對，共8對16根表面漂浮陽極，并將其中2對表面漂浮陽極安裝在電壓跳躍點(diǎn)位置，以加強(qiáng)電場對門檻部位的影響。

圖4 表面漂浮陽極的分布位置Figure 4 The distribution position of floating anode

1.4 表面漂浮陽極的在線調(diào)試

1.4.1 表面漂浮陽極使用情況的確定

在每個(gè)表面漂浮陽極管上安裝了電流器，以便跟蹤其在發(fā)揮作用時(shí)的使用狀況。在車身經(jīng)過電泳槽體不同電壓段時(shí)，16根表面漂浮陽極的電流情況見表1，經(jīng)與廠家的共同確定，表明這16根表面漂浮陽極的運(yùn)行狀態(tài)良好。

表1 表面漂浮陽極的電流值Table 1 The current value of floating anode

1.4.2 膜厚對比

在保持原始條件（包括電壓、槽液溫度等）不變的情況下，對整車膜厚進(jìn)行測量并對比，發(fā)現(xiàn)安裝表面漂浮陽極后，整車膜厚基本維持不變，但門檻處的膜厚并未像預(yù)想的那樣有較明顯的提升，考慮對電壓、溫度等方面進(jìn)行輔助調(diào)整，使漂浮陽極發(fā)揮最大的效應(yīng)。

1.4.3 電壓的調(diào)整

對表面漂浮陽極影響最大的因素就是電壓，但是升高電壓，必將帶來電流的升高，為確保表面漂浮陽極在電壓升高情況下的使用安全性，在每個(gè)表面漂浮陽極上安裝了限流器。電壓增加后的膜厚對比見表2。

表2 電壓增加后的膜厚對比Table 2 The film thickness comparison after increasing voltage

由表2可見，若將某段電壓升高，門檻在受到陽極板和表面漂浮陽極的雙重作用下的膜厚與車身整體膜厚的升高幅度很接近，即增加表面漂浮陽極產(chǎn)生的效果較之前僅由陽極板單獨(dú)作用時(shí)要大很多，這也就說明通過表面漂浮陽極的作用，使得參數(shù)調(diào)整的空間變大了，為提高整車膜厚的均勻性并降低電泳單耗提供了有利的武器。

雖然表面漂浮陽極是有作用的，但是增加電壓的同時(shí)也增加了陽極板的作用，即車身整體膜厚也會隨之變化，是否可以只增加表面漂浮陽極的作用但陽極板作用不變呢？于是我們做了如下試驗(yàn)。

考慮到電壓的調(diào)整不能過大地影響車身的整體膜厚且電流不能過大，先將上電時(shí)間較短的第4段電壓區(qū)域的一對陽極板拆除（接電處用膠帶進(jìn)行絕緣），即改變了槽體內(nèi)的陽極比，使得新增表面漂浮陽極的效果更為突顯，但結(jié)果不理想；后續(xù)將第4段和第3段的兩對陽極板進(jìn)行了簡單的拆除（使用同一整流柜），發(fā)現(xiàn)膜厚也未達(dá)到預(yù)期的效果，同時(shí)由于實(shí)際生產(chǎn)的限制，也不可能拆卸過多的陽極板進(jìn)行試驗(yàn)，所以考慮通過其他方法對改進(jìn)效果進(jìn)行優(yōu)化。

因?yàn)楸砻嫫￡枠O分別加在3個(gè)不同的電壓區(qū)域，所以驗(yàn)證電壓問題到底對哪個(gè)區(qū)域的影響更大，這將是達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)鍵，電壓組合試驗(yàn)見表3。

表3 不同電壓的組合試驗(yàn)Table 3 The tests of different voltage combination

1.4.4 槽液參數(shù)的調(diào)整

對槽液參數(shù)的調(diào)整進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)升高溫度、提高固體分含量并升高液位再結(jié)合電壓的調(diào)整，對整車膜厚的均勻性也可起到一些輔助作用，從而得到一套適應(yīng)現(xiàn)場的施工參數(shù)（表4）。

表4 現(xiàn)場施工參數(shù)對比Table 4 The comparison of site construction parameters

2 表面漂浮陽極的效果

增加表面漂浮陽極的經(jīng)濟(jì)性及必要性主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：一是電泳膜厚整體的均勻性，二是電泳單耗的下降。

2.1 電泳膜厚整體的均勻性

通過增加表面漂浮陽極使得電泳車身膜厚的整體均勻性得到了提升，車身門檻的膜厚由之前的平均24 μm左右上升至平均25～26 μm，而車身整體膜厚由之前的平均29 μm左右下降到平均28 μm左右，如圖5所示。

圖5 車身電泳膜厚對比Figure 5 The film thickness comparison of vihicle bodies

2.2 電泳單耗的下降

通過對表面漂浮陽極的不斷優(yōu)化，電泳單耗下降約0.4 kg/車，從而節(jié)約成本5.1元/車，為車間減少運(yùn)行成本近120萬元。

3 結(jié)語

表面漂浮陽極的使用提高了電泳整車膜厚的均勻性，保證了電泳車身防腐性能的穩(wěn)定，同時(shí)降低了電泳單耗，為油漆車間節(jié)約了運(yùn)行成本。以上是在項(xiàng)目的實(shí)施過程中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，希望將此推廣至后續(xù)使用表面漂浮陽極的車間，以提高工作效率。