淺談電泳生產(chǎn)過程中縮孔的原因查找及解決措施

李黎明，熊玉華，查結(jié)艷 （合肥比亞迪汽車有限公司，安徽合肥 231100）

0 引言

在汽車涂裝電泳過程中，縮孔是陰極電泳最為常見的漆膜缺陷之一，如果電泳漆膜出現(xiàn)縮孔缺陷，將會嚴(yán)重影響電泳漆膜的保護功能和車身油漆的后續(xù)噴涂工作。將使中涂、面漆層得不到良好的基層，降低局部位置的防腐蝕能力，影響整個油漆涂層的外觀質(zhì)量。且電泳漆膜縮孔的產(chǎn)生大都呈批量性，一般無法在短期內(nèi)找到有效的方法予以消除，因此電泳漆膜縮孔的原因查找及整治是涂裝工藝整改的普遍性難題。對于縮孔產(chǎn)生的原因，理論上普遍認為是油品污染槽液帶來的后遺癥，但至今仍有很多疑難雜癥很難及時找出根本原因。

根據(jù)縮孔產(chǎn)生的原理，當(dāng)油品微量污染電泳槽液或漆膜時，電泳涂膜中含有局部可蒸發(fā)率較高的油污（滴），導(dǎo)致漆膜表面存在高低表面張力物質(zhì)相互交混的現(xiàn)象，這種局部的表面張力呈梯度分布是導(dǎo)致漆膜在烘干過程中出現(xiàn)局部收縮過多的根本原因。這就意味著找出漆膜中油介質(zhì)的來源就找出了縮孔產(chǎn)生的根本原因。

某自主品牌新能源汽車涂裝車間于2018年3月投槽生產(chǎn)，在2019年5月生產(chǎn)過程中，經(jīng)前處理、電泳、烘干等工序后，對電泳漆膜外觀進行檢查時，漆膜厚度為21～24 μm，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品表面存在較多的縮孔，且縮孔整體呈現(xiàn)由下向上減少的趨勢。特征主要以左后門下部最為密集，其它車型也均從下而上逐漸減少，呈零星分布?？s孔直徑較?。s0.2～1 mm），呈雪花點狀，少量呈火山口狀，縮孔相對較深但不露底。事故發(fā)生后，公司立即進行了相關(guān)分析實驗，并且采取了相應(yīng)的臨時措施。此次質(zhì)量缺陷將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及交付工作，為此公司做了大量的試驗進行現(xiàn)場驗證。

1 試驗排查

根據(jù)縮孔產(chǎn)生的時間段，公司進行了流水線各階段的試驗排查。

1.1 工藝參數(shù)

根據(jù)經(jīng)驗，前處理-電泳的質(zhì)量缺陷常伴有各槽體工藝參數(shù)的不穩(wěn)定或異常現(xiàn)象，對此專門對前處理-電泳各槽體的工藝參數(shù)進行排查，得到的數(shù)據(jù)如表1和表2所示。

表1 當(dāng)班次表面處理工藝參數(shù)（主要體現(xiàn)脫脂）Table 1 Surface treatment process parameters on duty（mainly reflecting degreasing）

表2 當(dāng)班次電泳工藝參數(shù)Table 2 Electrophoresis process parameters on duty

由表1、2可見，脫脂槽液參數(shù)正常，電泳各參數(shù)正常。

1.2 設(shè)備檢驗

前處理-電泳設(shè)備故障排查（重點為使用油介質(zhì)的部位），根據(jù)設(shè)備檢修人員的現(xiàn)場調(diào)查，所有設(shè)備正常，無跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象（表3）。

表3 當(dāng)班次設(shè)備檢驗記錄Table 3 Inspection record of equipments on duty

由表3可見，當(dāng)班次設(shè)備無異常。

1.3 白車身檢驗

對白車身及焊裝件進行表面測試及可視局部目測，與前期白件相比，油污未增多，板材質(zhì)量合格。

取焊裝白車身單件進行實驗室內(nèi)的前處理、電泳及烘干試驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 白車身單件試驗記錄Table 4 Single part test record of body-in-white

結(jié)論：經(jīng)過對白車身和焊裝件的檢查，與前期無明顯變化，與縮孔的產(chǎn)生無直接因果聯(lián)系。

1.4 前處理的效果檢驗

對前處理各項參數(shù)進行檢查，各項參數(shù)與之前生產(chǎn)的參數(shù)一致，且在此次質(zhì)量事故前未做其他維護性項目。將標(biāo)準(zhǔn)鐵板懸掛在白車身上進行前處理操作（水洗—脫脂—磷化—水洗），后續(xù)電泳及烘干在實驗室內(nèi)進行，試驗結(jié)果見表5。

表5 前處理階段試驗記錄Table 5 Pre-treatment stage test records

由表5可見，當(dāng)班次前處理生產(chǎn)流水線正常。

結(jié)論：前處理除油效果良好，并未將油污帶入電泳槽液內(nèi)，且各項指標(biāo)達標(biāo)，與縮孔的產(chǎn)生無直接因果聯(lián)系。

1.5 電泳效果的檢驗

對電泳參數(shù)進行檢查，各項參數(shù)與之前生產(chǎn)的參數(shù)一致，且在此次質(zhì)量事故前未做其他維護性項目。用標(biāo)板在實驗室進行前處理試驗，將前處理完成件標(biāo)板隨車在電泳槽內(nèi)進行電泳，取出電泳件后在實驗室進行烘干，結(jié)果見表6。

表6 電泳階段試驗記錄Table 6 Electrophoresis test records

由表6可見，當(dāng)班次電泳生產(chǎn)流水線正常。

結(jié)論：電泳效果良好，且各項指標(biāo)達標(biāo)，與縮孔的產(chǎn)生無直接因果聯(lián)系。

排除以上產(chǎn)生縮孔的階段，得出產(chǎn)生縮孔的階段在電泳濕膜成型后的過程中。

1.6 電泳烘干過程的檢驗

在實驗室完全穩(wěn)定的情況下制作電泳標(biāo)板7號、8號。將標(biāo)板7隨車身烘干，標(biāo)板8在實驗室干燥箱烘干。結(jié)果見表7。

表7 電泳后階段試驗記錄Table 7 Records of post-electrophoresis tests

由表7可見，當(dāng)班次電泳后生產(chǎn)流水線存在造成縮孔的可能性。為驗證縮孔來自電泳后的可能性，進行如下試驗：

用A4板罩住車身左后門下邊緣部分，經(jīng)過烘干爐后檢查車身表面和A4板外表面，試驗記錄見表8。

表8 電泳后階段縮孔確認試驗記錄Table 8 Post-electrophoresis shrinkage verification test records

結(jié)論：縮孔產(chǎn)生階段為電泳后的烘干過程，烘干爐是車身縮孔產(chǎn)生的直接原因。

查找烘干過程產(chǎn)生縮孔的污染源成為解決此次質(zhì)量事故的關(guān)鍵步驟。

2 烘干過程污染源的尋查判定

2.1 常見烘干過程縮孔產(chǎn)生原因（夾縫油）的試驗

日常生產(chǎn)中經(jīng)驗總結(jié)：烘干過程可能造成縮孔的污染源主要會來自白車身包邊壓縫內(nèi)的夾縫油，油品主要為：沖壓拉伸油，焊裝防銹油、降溫油等。

將白車身A和其他車身縮孔密集區(qū)的同一位置，用無水乙醇進行大面積擦拭。正常通過前處理電泳流水線后，縮孔密集區(qū)附近所有夾縫采用鋁箔紙封閉并保障夾縫內(nèi)液體無法外溢，通過正常烘干爐烘干后記錄縮孔密集區(qū)的縮孔數(shù)量，結(jié)果見表9。

表9 夾縫試驗記錄Table 9 Crack test records

由表9可知，白車身油污和夾縫油等不是造成本次事故的主要原因。

排除常見夾縫油造成的縮孔原因后，檢查烘干爐內(nèi)部及烘干過程中油污的來源成為此次試驗最重要的環(huán)節(jié)。進入烘干爐后，發(fā)現(xiàn)烘干爐地面有大量油污流淌，低洼處積油較多，鏈條下部接油盤內(nèi)有大量黑色積油。經(jīng)了解，近期電泳烘干爐進行了日常保潔和鏈條潤滑保養(yǎng)，加油裝置的油箱內(nèi)添加了新潤滑油（緊急采購的油品性能不詳，無批次檢驗報告）。

初步認定此次縮孔產(chǎn)生的原因為此品牌潤滑油帶來的油污。進一步對此判定進行驗證。

11班次在生產(chǎn)結(jié)束后，相關(guān)保潔部門按要求進行了油污清理，12班次生產(chǎn)時縮孔明顯呈下降趨勢。21班次在生產(chǎn)結(jié)束后重新更換原先使用的潤滑油，22班次縮孔呈現(xiàn)繼續(xù)下降的趨勢。因此認定此次縮孔產(chǎn)生的原因為此品牌潤滑油帶來的油污。

2.2 烘干爐高溫輸送鏈油污縮孔試驗

2.2.1 試驗儀器

電泳儀、磁力攪拌、烘箱。

2.2.2 試驗材料

白聽桶4 L（高：20 cm，直徑：17.5 cm）、鋁箔、待檢油品。

2.2.3 試驗方法

（1） 制 作電泳板8塊，膜厚（22±2）μm。將制作好的電泳板浸漬于純水中，待用（使用前均在無塵箱內(nèi)放置至表干，20 min）。

（2） 制作直徑12 cm、高1.5 cm的鋁箔圓盤，并用鋁箔制作聽桶蓋，備用。

（3） 聽桶、鋁箔圓盤、鋁箔蓋使用前在一定條件下（190 ℃，20 min）烘烤。

（4） 標(biāo)準(zhǔn)板制作：將放置表干后的兩塊電泳板放入空燒后的聽桶內(nèi)，在規(guī)定條件（180 ℃，20 min）下烘干。檢查板面縮孔情況：

判斷標(biāo)準(zhǔn)：A—每塊標(biāo)準(zhǔn)板雙面縮孔總數(shù)小于2個，則認為聽桶清潔，并將其作為標(biāo)準(zhǔn)板；B—如縮孔數(shù)大于2個，則應(yīng)對聽桶進行清潔（如果烘箱不清潔，則對烘箱進行清潔，重復(fù)步驟4直至合格）。

（5） 將0.2 g待檢油品均勻涂布在鋁箔圓盤上，并將其放入聽桶內(nèi)，在烘箱內(nèi)升溫至180 ℃。將兩塊放置表干后的電泳板在聽桶內(nèi)掛好（2塊板間隔8 cm），將0.3 g 0.5 %電泳涂料滴落在兩塊電泳板間，然后迅速用鋁箔紙蓋好（不需要蓋得很緊）（見附圖）。在規(guī)定條件下（180 ℃，20 min）進行烘干，檢查縮孔情況。

判斷標(biāo)準(zhǔn)：2塊電泳板雙面縮孔總數(shù)大于2個，則表明在烘干爐中，電泳涂料滴落在該油品上會造成電泳涂膜縮孔。試驗數(shù)據(jù)見表10。

附圖件 電泳烘干簡易模擬圖Figure Electrophoretic drying simple simulation diagram

表10 試驗結(jié)果Table 10 Test results

試驗結(jié)果表明：此品牌潤滑油與車間內(nèi)使用的某品牌電泳漆親和力較差，易產(chǎn)生漆膜弊病，尋求一種與車間使用的電泳漆兼容性優(yōu)良的潤滑油是解決此次批量縮孔問題的主要措施。

3 結(jié)語

根據(jù)此次縮孔產(chǎn)生后的實際查找過程總結(jié)出日常生產(chǎn)中縮孔的預(yù)防及迅速查找縮孔產(chǎn)生因素的步驟和方法。

3.1 預(yù)防措施

（1） 加強電泳線原件的油污污染程度管理，做到油污少而薄。

（2） 加強脫脂除油效果的跟蹤，嚴(yán)格控制脫脂液定期更新，定期測定磷化樣板的膜重和結(jié)晶狀態(tài)。

（3） 定期清理前處理電泳流水線的接油盤，保證接油盤接頭焊接處的密封效果，防止懸鏈潤滑油滴入電泳槽或水洗槽內(nèi)。

（4） 定期清理烘房內(nèi)的運輸系統(tǒng)潤滑油，做到少量多次。

（5） 在防止污染的同時要提高涂裝線各種油品與油漆的匹配性能。

（6） 選擇更佳的除油設(shè)備，如可除油的除油濾袋、油水分離器等。

3.2 迅速查找縮孔產(chǎn)生因素的步驟和方法

（1） 及時核對流水線的各項參數(shù)是否在工藝要求范圍內(nèi)。

（2） 生產(chǎn)設(shè)備使用的潤滑油等油脂或硅酮污染。

（3） 電泳白件是否異常，如油污大量聚集，油污干涸黏連無法清洗等其它異常狀況。

（4） 前處理（脫脂）效果驗證，可用整體流水線試驗或單個過程效果試驗。

（5） 電泳效果試驗。

（6） 電泳后效果試驗。

以上所有試驗均需有對照的試驗做對比，對可能的影響因素進行逐步分解試驗，直到追溯到末端影響因素。

縮孔是電泳最為常見且影響較大的缺陷之一，通過以上個案分析總結(jié)如下：

（1） 在保障參數(shù)穩(wěn)定的同時，要提高生產(chǎn)線的潔凈度。

（2） 任何可能影響電泳質(zhì)量的因素都需在工藝技術(shù)可控范圍內(nèi)。

（3） 日常生產(chǎn)過程難監(jiān)控的部位（如烘干爐）要做到定期檢查，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一要求。

（4） 電泳缺陷多而雜，影響因素相互牽制，分步驟、分階段、分因素的判定是找出缺陷原因的有效途徑。