電泳漆堆積附著問題的分析及對(duì)策

韓雪芹　胡旭東　楊開炳　羅裕光　陳翠鋒

摘 要：針對(duì)車身電泳漆異常堆積附著問題，從板材種類、前處理清洗效果、磷化膜質(zhì)量和電泳槽液成分等方面進(jìn)行了深入分析。通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證等方式，最終確定了導(dǎo)致電泳漆堆積附著的根本原因。在此基礎(chǔ)上，制定了解決方案和后期預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：電泳;雜質(zhì)離子;電泳異物堆積

中圖分類號(hào)：U466? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）03-159-03

1 引言

陰極電泳具有較高的耐蝕性和泳透力，被廣泛應(yīng)用于汽車、五金、家電等行業(yè)。電泳涂裝涉及到多種復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，主要包括電解、電泳、電沉積和電滲四個(gè)過程。電泳槽液的控制非常重要，任何一種參數(shù)的變化都會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，導(dǎo)致各種各樣的電泳漆膜弊病。這些弊病對(duì)產(chǎn)品的耐腐蝕性、耐久性、外觀質(zhì)量等有著不同程度的影響。

電泳漆堆積附著是一種較為少見的漆膜缺陷，其表現(xiàn)為電泳漆膜表面凹凸不平，極為粗糙。對(duì)整車漆膜的平整度影響嚴(yán)重，通常需要通過打磨進(jìn)行處理。在返工打磨的過程中往往會(huì)破壞電泳漆膜的完整性，導(dǎo)致產(chǎn)品存在早期銹蝕隱患，降低產(chǎn)品的耐腐蝕性、外觀鮮映性及使用壽命等性能。并且返工會(huì)影響生產(chǎn)節(jié)拍和成本。因此從根源上解決電泳漆異常堆積問題并制定相應(yīng)的預(yù)防措施非常有必要。

2 電泳漆堆積附著的表現(xiàn)

某自主品牌大型客車公司今年四月份起陸續(xù)發(fā)現(xiàn)車身輪護(hù)、乘客門踏步等等均不同程度出現(xiàn)大量集中的電泳漆堆積附著缺陷（圖1/2）。出現(xiàn)問題的部位集中在四個(gè)輪護(hù)區(qū)、門踏步區(qū)域以及車內(nèi)部分蒙皮表面。從材質(zhì)上看，缺陷部位基材多為冷軋板。缺陷分布不均勻，無(wú)明顯規(guī)律。性狀為類似絮狀析出物。

3 問題分析及驗(yàn)證

該公司電泳投槽已運(yùn)行多年，電泳線始終平穩(wěn)，之前未發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。工藝研究所牽頭聯(lián)合車間、材料供應(yīng)商成立攻關(guān)小組調(diào)查原因。調(diào)查組從前處理清洗效果、磷化膜狀態(tài)、雜質(zhì)離子含量、泳涂電壓、槽液溫度、成分含量等因素進(jìn)行綜合分析調(diào)查。

攻關(guān)小組現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況如下：

（1）電泳工藝流程未發(fā)生變化，其過程如下：

焊裝轉(zhuǎn)入→上滑撬→手工預(yù)處理→高壓噴淋→轉(zhuǎn)掛上線→預(yù)脫脂→脫脂→一次水洗→二次水洗→表調(diào)→磷化→三次水洗→四次水洗→一次純水洗→電泳→零次噴淋→一次UF洗→二次UF洗→二次純水洗→瀝水→卸掛下線→電泳烘干→強(qiáng)制冷卻→下滑撬;

（2）車身各部位板材種類均未發(fā)生變動(dòng);

（3）泳涂電壓1段為120V，2段為280V，符合工藝要求;

（4）電泳槽液溫度28.3℃，為工藝要求的正常值。

由此可初步排除車身板材、泳涂電壓、工藝變化等方面因素造成電泳漆堆積附著的可能性?？紤]到清洗效果不佳、磷化膜不均勻、電泳槽液中固體含量過低、雜質(zhì)離子含量過高也會(huì)導(dǎo)致電泳漆集中附著，在檢測(cè)電泳槽液成分含量的同時(shí)，還需對(duì)磷化膜質(zhì)量及電泳前純水清洗效果進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 檢驗(yàn)電泳前純水清洗效果

電泳漆堆積附著缺陷的發(fā)生與車身的清洗效果密切相關(guān)。若車身電泳前局部清洗效果不良，則會(huì)污染電泳槽液，影響電泳槽液均相平衡，導(dǎo)致樹脂、顏料析出，其結(jié)果即為電泳漆集中附著。檢查前處理各槽槽液，未發(fā)現(xiàn)明顯油污、沉淀等異物，且循環(huán)過濾袋中無(wú)明顯大顆粒。各槽液參數(shù)化驗(yàn)均無(wú)異常。

選取一臺(tái)樣車，在其進(jìn)入電泳槽前用新鮮純水將易出現(xiàn)電泳漆堆積缺陷的部位反復(fù)沖洗3遍，然后按照正常工藝流程進(jìn)行電泳。發(fā)現(xiàn)經(jīng)新鮮純水沖洗的部位依舊產(chǎn)生了電泳漆堆積附著的缺陷，由此可排除電泳前純水清洗效果方面因素造成電泳漆堆積附著的可能性。

3.2 驗(yàn)證磷化膜質(zhì)量

磷化膜不均勻、疏松等缺陷會(huì)使車身表面電阻差異變大，進(jìn)而影響車身表面電流密度，電流密度較大的部位反應(yīng)劇烈，導(dǎo)致電泳漆集中沉積成膜，即產(chǎn)生電泳漆堆積附著缺陷。打磨磷化后的樣車，清除易出現(xiàn)電泳漆堆積缺陷部位的磷化膜，然后按照正常工藝流程進(jìn)行電泳。發(fā)現(xiàn)經(jīng)打磨處理的部位依舊產(chǎn)生了電泳漆堆積附著的缺陷，由此可排除磷化膜質(zhì)量方面因素造成的電泳漆堆積附著的可能。

3.3 檢測(cè)電泳槽液的工藝參數(shù)

取現(xiàn)場(chǎng)電泳槽液進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)，具體檢測(cè)結(jié)果見表1。

對(duì)比電泳槽液正常工藝標(biāo)準(zhǔn)，電泳槽液中溶劑、固體份、pH值、顏基比、MEQ值均正常，而鈉、鐵、磷雜質(zhì)離子含量超標(biāo)。由此可初步判定電泳槽內(nèi)雜質(zhì)離子污染可能是導(dǎo)致電泳漆集中堆積附著的重要因素。鈉、鉀、磷離子超標(biāo)主要是由被涂物或掛具將前處理液帶入電泳槽導(dǎo)致。鐵離子主要來源于工件上的鐵屑、氧化物、陽(yáng)極液滲漏、循環(huán)管道的腐蝕等。雜質(zhì)離子含量過高會(huì)導(dǎo)致通電時(shí)槽液中電流密度分布不均勻。電流密度較大的部位電解反應(yīng)劇烈，不僅加塊了電沉積的速度，還降低了漆膜的流平速度，進(jìn)而引起電泳漆在車身上集中堆積附著缺陷。同時(shí)，劇烈的電解反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，引起脫泡不良，過度堆積的漆膜包裹著大量氣體，電泳漆膜高溫固化時(shí)，氣體受熱膨脹沖破電泳漆膜，在電泳漆集中堆積處形成孔洞。其主要化學(xué)反應(yīng)如下：

陽(yáng)極反應(yīng)：

陰極反應(yīng)：

4 解決方案

4.1 應(yīng)急措施

除去鈉、鉀、磷等離子，可采用廢棄UF過濾液或電泳槽液的辦法，但鐵離子只能通過更換部分槽液的辦法除去。集中更換大量電泳槽液需要對(duì)新配置的槽液進(jìn)行充分熟化后才能投入生產(chǎn)，耗時(shí)長(zhǎng)、操作復(fù)雜、成本高。而排超濾液操作相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低，且對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍影響較小。該公司電泳槽體容量為340噸，UF1和UF2均為300噸，共計(jì)940噸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮效果、速度、成本、生產(chǎn)節(jié)拍等因素，決定直排UF2整槽300噸。UF2排槽、清洗后，將UF1整槽導(dǎo)入U(xiǎn)F2，UF1清洗后補(bǔ)入純水300噸、溶劑3噸。重

新開線生產(chǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)跟蹤發(fā)現(xiàn)車身電泳漆集中堆積附著現(xiàn)象消失，除鐵離子外，槽液中雜質(zhì)離子含量均已在正常工藝標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4.2 日常預(yù)防措施

為有效控制電泳槽液中雜質(zhì)離子含量，維護(hù)槽液穩(wěn)定，后續(xù)將加強(qiáng)過程監(jiān)測(cè)與管控，具體措施如下：

（1）檢查車身矩管、艙體等易兜液部位的排液情況，一旦發(fā)現(xiàn)排液不良現(xiàn)象，立即整改;

（2）在電泳槽及電泳前水洗槽過濾系統(tǒng)內(nèi)加裝磁棒，定期清理，以減少鐵屑的積累;

（3）每日檢查陽(yáng)極管運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極膜破損及時(shí)修復(fù);

（3）定時(shí)對(duì)電泳線各槽液參數(shù)進(jìn)行化驗(yàn)，槽液參數(shù)接近限值時(shí)及時(shí)安排倒槽;

（4）定期檢測(cè)電泳槽液中雜質(zhì)離子含量[1]，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果制定超濾排放計(jì)劃。

5 總結(jié)

從車身產(chǎn)生電泳漆集中堆積缺陷到完全解決歷經(jīng)了數(shù)月，現(xiàn)電泳出來的車身已無(wú)電泳漆集中堆積現(xiàn)象，電泳槽液中雜質(zhì)離子的含量也降至可控范圍內(nèi)。在解決車身電泳漆膜缺陷后，要形成組織記憶力，舉一反三，爭(zhēng)取做到從源頭預(yù)防、控制，加強(qiáng)白車身電泳開孔、除油、除銹等過程管控，以減少電泳槽液中雜質(zhì)離子、油污等異物的帶入量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王錫春.汽車涂裝工藝技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：66-66.