淺談涂裝前處理車(chē)身印痕的管理方法

曹 治，賈帥鋒，李 琦 （奇瑞汽車(chē)河南有限公司，河南開(kāi)封 475000）

0 引言

隨著汽車(chē)制造業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的漆膜性能和內(nèi)置功能方面有了越來(lái)越多的了解及要求，而車(chē)身腐蝕性破壞是基于產(chǎn)品品質(zhì)，決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，因此汽車(chē)的各項(xiàng)腐蝕性防護(hù)顯得極其重要。

電泳涂裝工藝是一種有機(jī)涂膜形成方法，電泳涂膜質(zhì)量的好壞，直接決定了整車(chē)的防腐性能，是涂裝的“基石門(mén)戶”。

電泳涂膜形成印痕的原因有很多：可分為前處理、電泳本身原因、吊具原因以及槽體噴淋原因等，電泳后的車(chē)身印痕會(huì)對(duì)車(chē)身造成極大的影響，導(dǎo)致中面涂、面漆流掛、色差、桔皮等，也會(huì)對(duì)車(chē)身的防腐蝕性造成極大的影響。下面針對(duì)車(chē)身鍍鋅材質(zhì)電泳涂膜印痕形成情況進(jìn)行分析與解決。

1 涂裝前處理電泳工藝簡(jiǎn)介

前處理過(guò)程處理流程：白車(chē)身轉(zhuǎn)掛→熱水洗→預(yù)脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→純水洗1→硅烷薄膜→純水洗2→純水洗3→新鮮純水洗。

前處理過(guò)程主要管控的關(guān)鍵槽液工藝參數(shù)有：脫脂游離堿度、水洗槽液pH、電導(dǎo)率、硅烷活化點(diǎn)、氟離子、pH、槽液溫度等。

電泳過(guò)程處理流程：陰極電泳→UF（超濾）液洗1→UF液洗2→UF液洗3→純水洗4→新鮮純水洗。

電泳過(guò)程主要管控的關(guān)鍵槽液工藝參數(shù)有：電泳溫度、電泳電壓、槽液固體分、灰分、電導(dǎo)率、pH、陽(yáng)極電導(dǎo)率等。

2 印痕缺陷的分析與防治

該車(chē)型油箱口蓋由冷軋板調(diào)整為電鍍鋅板過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鍍鋅板材外表面出現(xiàn)密集的電泳條紋狀的物質(zhì)，主要集中在切換板材外表面，臨時(shí)處理措施是砂紙打磨，確保電泳漆膜的平整，由于型面較窄且問(wèn)題發(fā)生率較高，給打磨工作造成極大難度，此外打磨產(chǎn)生的粉塵存在職業(yè)健康隱患，且粉塵易附著在車(chē)身邊角夾縫處，無(wú)法完全吹凈，后續(xù)噴涂中產(chǎn)生面漆漆膜雜質(zhì)、顆粒且污染噴漆室體。

2.1 印痕缺陷發(fā)生率

通過(guò)對(duì)涂裝底漆打磨工位某系列車(chē)型（鍍鋅）油箱口蓋1 866臺(tái)車(chē)身進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)共計(jì)9類(lèi)1 783個(gè)電泳缺陷點(diǎn)，具體統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 油箱口蓋電泳缺陷問(wèn)題統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics on electrophoresis defects of fuel tank lid

對(duì)車(chē)身油箱口蓋電泳缺陷問(wèn)題進(jìn)行具體分析，從現(xiàn)場(chǎng)車(chē)身狀態(tài)與缺陷占比（表2）中可以看出，油箱口蓋電泳豎條紋問(wèn)題出現(xiàn)的頻數(shù)最多，占總問(wèn)題數(shù)的92.5 %，確認(rèn)為突然爆發(fā)的異常質(zhì)量問(wèn)題，需要盡快解決。

表2 油箱口蓋電泳缺陷具體問(wèn)題調(diào)查T(mén)able 2 Investigation on specific problems of electrophoresis defects of fuel tank lid

2.2 鋅層材質(zhì)單件驗(yàn)證

油箱口蓋材質(zhì)（打磨與未打磨）隨車(chē)試制驗(yàn)證結(jié)果（表3）表明，鍍鋅層破壞板件，電泳涂膜豎條紋嚴(yán)重；鍍鋅層未破壞板件，電泳涂膜輕微豎條紋，線體現(xiàn)狀需對(duì)油箱口蓋鍍鋅層100 %破壞，為本次事故要因，且鍍鋅層未破壞板件漆膜缺陷未完全消除，需進(jìn)一步對(duì)前處理、電泳槽液各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

表3 鍍鋅層單件缺陷試制驗(yàn)證Table 3 Trial manufacture and verification of single defect of galvanized coating

2.3 前處理、電泳分段驗(yàn)證

前處理、電泳分段驗(yàn)證的主要目的是為了準(zhǔn)確鎖定鋅層豎條紋缺陷發(fā)生區(qū)域，前處理表面材質(zhì)調(diào)整工序主要分為脫脂（強(qiáng)堿）、硅烷（弱酸）、電泳（電滲）。電泳涂膜豎條紋分段試驗(yàn)見(jiàn)表4。

表4 電泳漆膜豎條紋缺陷分段試驗(yàn)Table 4 Section tests of vertical stripe defect in electrophoretic paint film

鍍鋅層表層存在鈍化膜，打磨后鈍化膜破壞，鍍鋅層與強(qiáng)堿發(fā)生劇烈反應(yīng)，前處理過(guò)程中板材表層薄膜已存在條紋，電泳后涂膜條紋缺陷突出并伴有手感。

2.4 鋅層腐蝕過(guò)程分析

涂裝前處理槽體為高溫高濕的大氣環(huán)境，而鍍鋅板存在翻邊R角和隨車(chē)垂直狀態(tài)的位置，其鋅層由于遮蔽不易通過(guò)噴淋系統(tǒng)消除，因此會(huì)殘留有不定量的鋅白（ZnO），浸入電泳槽后與陰極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，涂膜凸顯條紋狀態(tài)。

參考涂裝前處理工藝流程，脫脂槽液堿度工藝要求范圍為8.0～15.0 pt，從鋅的腐蝕量與pH的關(guān)系來(lái)看，如脫脂槽液堿度過(guò)高，鋅層會(huì)首先在脫脂槽體發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的密集狀物質(zhì)。

2.5 脫脂游離堿度的選用

脫脂游離堿度是監(jiān)控槽液的一項(xiàng)重要參數(shù)，游離堿度較低時(shí)，車(chē)身存在脫脂不凈的問(wèn)題，進(jìn)而影響硅烷薄膜及電泳涂膜的表面質(zhì)量，為了防止鋅層在脫脂槽體發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，在脫脂槽液中配比定量的緩蝕劑，適當(dāng)降低槽液堿度，減少氫氧化鈉對(duì)鋅層的腐蝕。

為找出最適合的脫脂游離堿度管控范圍，進(jìn)行線下鋅層板材與脫脂游離堿度的選擇性試驗(yàn)，將脫脂堿度控制在工藝要求的8.0～15.0 pt基礎(chǔ)上進(jìn)行范圍性驗(yàn)證。

由表5可見(jiàn)，脫脂游離堿度控制在9.0～10.0 pt時(shí)，鍍鋅板材腐蝕情況較為輕微，但無(wú)法滿足整車(chē)脫脂要求，且通過(guò)模擬電泳驗(yàn)證，車(chē)身脫脂不徹底易造成電泳涂膜系列性連帶問(wèn)題（縮孔、針孔、涂膜不良），結(jié)合試驗(yàn)確認(rèn)脫脂游離堿度對(duì)鋅層必然有腐蝕性且鋅層材質(zhì)表面膜層不夠致密。

表5 鍍鋅板材與脫脂游離堿度選擇性試驗(yàn)Table 5 Selective tests between galvanized sheet and degreased free alkalinity

2.6 鍍鋅材質(zhì)處理簡(jiǎn)介

鍍鋅板材分為電鍍鋅、熱鍍鋅兩大類(lèi)，其中電鍍鋅是采用通電的方式對(duì)鋼板進(jìn)行鍍鋅，這種處理方式鋅層比較薄，鍍層厚度40 g/m2，耐腐蝕性較差；而熱鍍鋅是采用熱浸法生產(chǎn)出來(lái)的型鋼板，鍍層厚度能達(dá)到60 g/m2，且鋅鐵接觸形成了Zn-Fe合金相，從而提高了板材的耐腐蝕性，可用作結(jié)構(gòu)、沖壓以及冷成型，且該材質(zhì)鋅層有著優(yōu)越的焊接性以及涂裝附著性。

2.7 鍍鋅板材的應(yīng)用情況

車(chē)身鍍鋅板材材質(zhì)主要為鋅鐵合金，采用鋅鐵合金雙面鍍層，使用熱浸方法對(duì)合金進(jìn)行處理，在整個(gè)鋅層上形成鋅鐵合金層，鍍層中的鐵含量為7 %～15 %，鋅鐵合金鋅層通過(guò)熱處理時(shí)鐵擴(kuò)散到鋅層里獲得，鋅層外觀呈均勻的暗灰色，鍍鋅層膜厚為7 μm左右。

相對(duì)于鍍鋅鍍層和鍍鋁合金鍍層，鋅鐵合金鍍層具有焊接性能好、涂漆黏合性好，涂漆后耐蝕性優(yōu)等特點(diǎn)。

2.8 鍍鋅層防腐蝕機(jī)理

鍍鋅層相對(duì)于冷軋板而言，屬于陽(yáng)極性鋅層，能提供可靠的電化學(xué)保護(hù)，即在電鍍鋅層和基體金屬鐵產(chǎn)生原電池時(shí)起阻斷陽(yáng)極作用而防止基體金屬鐵腐蝕。

從化學(xué)活性上分析，鋅是較為活潑的一種金屬，其在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿環(huán)境下腐蝕量較大，而在中性的環(huán)境中存在鋅層鈍化區(qū)，即在理想狀態(tài)下，鍍鋅層表面會(huì)生成一層耐腐蝕性的鈍化膜，可減緩鋅層進(jìn)一步腐蝕。

其次在鍍鋅板件缺陷打磨過(guò)程中，需將鍍鋅板件外表面凹凸包、焊渣和毛刺等缺陷去除，而處理過(guò)程會(huì)直接破壞鍍鋅層表面的鈍化膜，強(qiáng)堿過(guò)程導(dǎo)致鋅白物質(zhì)（ZnO）的產(chǎn)生。

2.9 鍍鋅材質(zhì)選擇性試驗(yàn)

熱鍍鋅鋼板脫脂劑選用主要考慮堿性的強(qiáng)弱，堿性過(guò)低，無(wú)法去除基材的白銹；堿性過(guò)高，會(huì)引起基體金屬腐蝕。

由表6可見(jiàn)，采用DC54-ZF/SP781-BQ牌號(hào)鍍鋅板材壓合成型的油箱口蓋，電泳涂膜無(wú)不良反應(yīng)，漆膜表面光滑且粗糙度均小于0.3Ra，滿足前處理脫脂工序強(qiáng)堿環(huán)境條件下的反應(yīng)機(jī)理。

表6 鍍鋅板材型號(hào)選擇性試驗(yàn)Table 6 Selective tests of galvanized sheet types

板材調(diào)整試驗(yàn)運(yùn)用PDCA［計(jì)劃（Plan）-實(shí)施（Do）-驗(yàn)證（Check）-改進(jìn)（Action）］的方法，通過(guò)一系列的排查、驗(yàn)證、調(diào)整手段，鎖定問(wèn)題點(diǎn)主因在主脫脂槽形成，要因?yàn)殄冧\材質(zhì)不允許破壞，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所用鍍鋅板材等級(jí)驗(yàn)證、切換及實(shí)施，車(chē)身油箱口蓋電泳涂膜豎條紋缺陷得到有效控制及解決。

3 鋅層腐蝕防治

鋅是一種活潑金屬，在空氣中會(huì)迅速生成致密的氧化薄膜，延緩腐蝕速度，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低，當(dāng)受到介質(zhì)腐蝕形成原電池時(shí)，鋅作為陽(yáng)極，會(huì)被腐蝕溶解，保護(hù)鋼鐵基體，即在整車(chē)可靠性路試剖檢過(guò)程中，當(dāng)部分零部件涉及防腐問(wèn)題運(yùn)用現(xiàn)有及其他方式無(wú)法徹底解決時(shí)，便會(huì)將零部件由冷軋板切換為鍍鋅板。

冷軋板調(diào)整為鍍鋅板前要充分了解車(chē)身調(diào)整部位焊接、成型、抗粉化、耐蝕、電泳涂裝等性能需求，試制過(guò)程驗(yàn)證各項(xiàng)性能對(duì)比參數(shù)進(jìn)行結(jié)論沉淀，采用逐級(jí)提升5+20+300臺(tái)驗(yàn)證方式，確保批產(chǎn)車(chē)身板件切換后現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行正常。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著生產(chǎn)線逐步步入正軌，產(chǎn)量的逐漸爬產(chǎn)，問(wèn)題的出現(xiàn)直接影響著生產(chǎn)節(jié)拍的提升，以上主要就前期生產(chǎn)過(guò)程中典型的前處理板材腐蝕印痕現(xiàn)象進(jìn)行問(wèn)題描述、過(guò)程調(diào)查以及問(wèn)題解決辦法的總結(jié)，為后期再有突發(fā)性問(wèn)題的解決提供經(jīng)驗(yàn)和方向，本著尋找問(wèn)題真因的精神，謹(jǐn)慎和細(xì)心地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)證和排除分析，相信問(wèn)題都可以迎刃而解。