淺析涂裝涂膜缺陷分析工具及方法

劉永福 黃超群 禤明妮 石博

摘 要：文章結(jié)合涂裝車間生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)例，介紹了涂膜缺陷在線放大觀察法，偏光顯微鏡法，逐層打磨+在線放大觀察法，斷面取樣+顯微放大法，掃描電鏡+能譜分析儀法所使用工具，操作方法，優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)例圖片，對(duì)涂膜缺陷分析具有一定得指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：涂膜缺陷;缺陷分析

中圖分類號(hào)：U445.58 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）05-205-04

Abstract： Combined with the production site of the coating workshop， this paper introduces the tools， operation methods， advantages and disadvantages of on-line magnification observation， polarizing microscopy， layer-by-layer grinding+on-line magnification observation， section sampling+micro-magnification， scanning electron microscopy+energy spectrum analyzer， and the photos of application examples， which have certain guiding significance for the analysis of coating defects.

Keywords： Coating defects; Defect analysis

1 前言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，中國汽車產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第一。汽車涂裝的發(fā)展也從傳統(tǒng)的3C2B油性工藝發(fā)展到現(xiàn)在免中涂B1B2水性工藝，基于科技的進(jìn)步和成本的優(yōu)化，汽車涂層的厚度也變得越來越薄，對(duì)底層缺陷的遮蓋越來越差，涂膜上細(xì)微的缺陷越發(fā)明顯。生產(chǎn)實(shí)際中，我們對(duì)涂裝過程涂膜的缺陷的分析、判斷及解決的速度和準(zhǔn)確性，直接決定了生產(chǎn)過程中對(duì)缺陷處理工作量的大小及車間生產(chǎn)效率。

目前，我們傳統(tǒng)的汽車制造涂裝車間，對(duì)涂膜缺陷的分析還停留在傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)主義，存在很多主觀判斷失誤，嚴(yán)重影響問題解決速度。大部分汽車涂裝車間把涂膜缺陷分析交給專業(yè)保潔公司來進(jìn)行分析[1]，而他們常用的方法是：1.拆卸車身部件放在臺(tái)式顯微鏡下分析;2.現(xiàn)場在車身對(duì)缺陷部位用手術(shù)刀切片取樣后，固定在貼有雙面膠的載玻片上用臺(tái)式顯微鏡分析[2]，此類分析方法耗時(shí)長，方法單一，分析準(zhǔn)確率偏低。

隨著科技的發(fā)展，很多先進(jìn)和輕量化的顯微工具被應(yīng)用到各行各業(yè)中來。筆者借鑒了其他行業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，通過在汽車涂裝車間對(duì)涂膜缺陷分析的實(shí)踐應(yīng)用，介紹了如何利用便捷的分析工具，同時(shí)利用材料化學(xué)分析方法和傳統(tǒng)方法相結(jié)合等方法，通過應(yīng)用實(shí)例分析，提高了涂膜缺陷分析的速度和準(zhǔn)確性，為大家提供了一類實(shí)用分析工具及方法。

2 常見涂膜缺陷分析工具及方法

2.1 在線放大觀察法

2.1.1 使用工具

便攜式顯微鏡（見圖1）。

2.1.2 操作方法

找出缺陷，用記號(hào)筆標(biāo)識(shí)出缺陷位置，用顯微鏡對(duì)準(zhǔn)缺陷，調(diào)節(jié)顯微鏡倍數(shù)，至完全清晰后進(jìn)行拍照取樣。

2.1.3 優(yōu)點(diǎn)和不足

缺陷出現(xiàn)后，能很第一時(shí)間直觀的觀察到缺陷的表面狀態(tài)，通過觀察者的經(jīng)驗(yàn)或?qū)Ρ葰v史缺陷故障庫，快速找到問題點(diǎn)并解決。不足之處只能判斷表面缺陷，深層次缺陷需要結(jié)合其他分析方法來解決。

案例1：現(xiàn)場電泳車身表面大量顆粒，為了確認(rèn)顆粒來源，我們對(duì)電泳車表面顆粒放大后，呈現(xiàn)出缺陷原始狀態(tài)，圖3圖4分別是鐵銹和焊球。

案例2：現(xiàn)場面漆車身表面出現(xiàn)了縮孔，通過肉眼很難分辨縮孔是哪個(gè)涂層污染造成，圖5我們通過放大后，可以清晰區(qū)分底層和表面污染狀態(tài)。

2.2 偏光顯微鏡法

2.2.1 使用工具

USB偏光顯微鏡（見圖2）。

2.2.2 操作方法

找出缺陷，用記號(hào)筆標(biāo)識(shí)出缺陷位置，用顯微鏡對(duì)準(zhǔn)缺陷，調(diào)節(jié)顯微鏡倍數(shù)，至完全清晰后進(jìn)行拍照，調(diào)節(jié)光源偏振光強(qiáng)度，拍攝不同強(qiáng)度下缺陷照片。

2.2.3 優(yōu)點(diǎn)和不足

此方法能快速準(zhǔn)確評(píng)定纖維類缺陷的基本材質(zhì)組成，大致確認(rèn)缺陷的基本來源;不足之處是具體缺陷需進(jìn)一步結(jié)合其他方法來判定，且需要投入一定設(shè)備采購成本。

案例3：現(xiàn)場涂膜表面缺陷，通過偏振光拍照發(fā)現(xiàn)纖維呈扭曲或螺旋狀，可以判定為典型棉質(zhì)纖維缺陷。

案例4：現(xiàn)場涂膜表面缺陷，通過偏振光拍照發(fā)現(xiàn)纖維呈平滑或馬蹄狀，可以判定為典型合成纖維缺陷。

2.3 逐層打磨+在線放大觀察法

2.3.1 使用工具

800#干砂紙、便攜式顯微鏡（見圖1）。

2.3.2 操作方法

見圖8。1.在分析的涂膜缺陷上劃十字交叉線用于定位，沿顆粒劃一小圓圈用于放大找點(diǎn)。2.用帶有光源的放大鏡調(diào)整焦距拍照，可看到一個(gè)不規(guī)則的亮點(diǎn)。?3.用800#以上的砂紙輕輕打磨掉顆粒漆膜厚10～15μ，擦凈后可以看到定位圓圈和部分十字線也被磨掉。4.用直尺沿殘留的十字線延長交叉，在交叉點(diǎn)劃一個(gè)定位圓圈，恢復(fù)成原始的狀態(tài)，?調(diào)整焦距拍照觀察對(duì)比中間的亮點(diǎn)形狀略有變大。?5.重復(fù)步驟1-4，直到面漆中間點(diǎn)顏色發(fā)生變化拍照對(duì)比。不斷重復(fù)步驟1-4截取不同打磨深度拍照圖片分析形成一個(gè)完整的切片圖象系列。例：圖9隨著逐層打磨后，中間點(diǎn)面積逐漸縮小直至全部變成電泳層，確認(rèn)缺陷為電泳層上粘附殘膠。

2.3.3 優(yōu)點(diǎn)和不足

此方法能快速有效判斷缺陷產(chǎn)生在哪個(gè)工序，從而落實(shí)到相應(yīng)工位及時(shí)管控并解決。不足之處當(dāng)各涂層至之間或者和污染顏色相近時(shí)，邊界模糊，存在判斷錯(cuò)誤，影響問題原因查找。

案例5：現(xiàn)場涂膜表面缺陷，通過逐層打磨后，我們能清晰分辨出各涂層邊界，確認(rèn)中涂層里的PVC殘膠（圖10）。

案例6：現(xiàn)場涂膜表面缺陷，通過逐層打磨后，我們能看出，灰粒是多層顏色結(jié)構(gòu)，邊界清晰，確認(rèn)中涂層以上工位器具上漆渣（圖11）。

2.4 斷面取樣+顯微放大法

2.4.1 使用工具

美工刀片、臺(tái)式顯微鏡

2.4.2 操作方法

找出缺陷用刀片將缺陷及周邊涂膜摳出，在實(shí)驗(yàn)室中用美工刀將樣品剖開，將剖開后用透明熱熔樹脂制成能在電子顯微鏡下觀察的橫斷面樣本，用顯微鏡對(duì)準(zhǔn)缺陷，調(diào)節(jié)顯微鏡倍數(shù)，至完全清晰后進(jìn)行拍照取樣。

2.4.3 優(yōu)點(diǎn)和不足

該方法能更清晰看到缺陷斷面，從而判斷缺陷來源及產(chǎn)生的工位，不足之處是制作樣本技巧要求高，過程較復(fù)雜，所需設(shè)備成本較高，同時(shí)需要破壞涂膜表面，不能在線檢測，需要離線取樣到化驗(yàn)室分析。

案例7：現(xiàn)場涂膜表面缺陷取樣制片后，能清晰分辨出缺陷為中涂層里的電泳打磨灰（圖12）。

案例8：現(xiàn)場涂膜表面缺陷取樣制片后，能清晰分辨出缺陷為清漆內(nèi)溶劑泡而非臟污顆粒（圖13）。

案例9：現(xiàn)場涂膜表面缺陷取樣制片后，能看到缺陷為色漆層噴涂過程中漆霧顆粒（圖14）。

2.5 掃描電鏡+能譜分析儀（EDS）

2.5.1 使用儀器

掃描電鏡、能譜分析儀。

2.5.2 操作方法

找出缺陷用按照專業(yè)掃描電鏡制片要求進(jìn)行制片，然后進(jìn)行掃描電鏡+能譜分析拍攝。

2.5.3 優(yōu)點(diǎn)和不足

該方法能更清晰看到缺陷表面狀態(tài)，同時(shí)能對(duì)缺陷成分進(jìn)行定量和定性分析，不足之處是制作成本高，設(shè)備投資大（一般借用科研院校設(shè)備進(jìn)行檢測），且不能檢測現(xiàn)場車身缺陷。

案例10：現(xiàn)場對(duì)電泳車身表面顆粒進(jìn)行掃描電鏡+能譜分析發(fā)現(xiàn)，缺陷為磷化顆粒（圖15）。

案例11：現(xiàn)場對(duì)電泳表面顆粒進(jìn)行掃描電鏡+能譜分析發(fā)現(xiàn)，缺陷為打磨產(chǎn)生的鋅粒子顆粒（圖16）。

3 結(jié)語

涂膜表面缺陷是涂裝過程不可避免的，現(xiàn)場如何能夠利用缺陷分析工具及方法快速找到問題根源并得到解決，是現(xiàn)場技術(shù)人員素質(zhì)的綜合體現(xiàn)。筆者結(jié)合實(shí)踐，對(duì)以上復(fù)合分析工具進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證，總結(jié)了一些方法，對(duì)涂膜缺陷分析具有一定得指導(dǎo)意義。但是對(duì)于汽車行業(yè)常用的油漆表面缺陷定性及分析手段還包括顯微紅外光譜分析法等[3]，同時(shí)其他材料分析手段還有很多，但是應(yīng)用到涂裝行業(yè)涂膜缺陷分析少之又少。希望后續(xù)涂裝技術(shù)人員能開拓視野，為涂膜缺陷分析提供新的手段和方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖海波，張應(yīng)軍，孫俊義，黃佐山.工程機(jī)械駕駛室涂裝顆粒分析與控制[J].現(xiàn)代涂料與涂裝2012，21卷8期52-55.

[2] 吉國光.轎車涂膜顆粒分析與防治方法[J].汽車維修技師2007，2期， 70-71.

[3] 蔡植海，蔣澤良，張亮.顯微紅外光譜法和掃描電鏡＼能譜法檢驗(yàn)汽車油漆物證[J].廣東公安科技，2012， 20（3）：30-32.