電泳斑印問(wèn)題解決方法研究

摘 要：通過(guò)對(duì)多種板材混線生產(chǎn)情況下的電泳斑印問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)脫脂pH值、磷化pH值、水洗3 pH值控制以及脫脂藥劑添加是主要影響因素。通過(guò)工藝參數(shù)的合理控制以及藥劑配方的改進(jìn)，解決了困擾生產(chǎn)線的電泳斑印問(wèn)題，特別是預(yù)磷化鍍鋅板刻蝕印問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：電泳 斑印 刻蝕印

汽車涂裝是在汽車車身、零部件上涂布涂料，實(shí)現(xiàn)防腐、保護(hù)和裝飾效果。汽車防護(hù)涂膜組成一般包括電泳、中涂、色漆、清漆，汽車涂膜構(gòu)成示意見(jiàn)圖1。電泳涂層是提高汽車防腐性能的主要涂層。電泳車出現(xiàn)涂層缺陷，會(huì)影響電泳涂層的防腐性能和面漆的外觀效果。在生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)涂層缺陷進(jìn)行打磨處理。電泳車出現(xiàn)的涂層缺陷，有電泳工序本身導(dǎo)致的，也有前處理過(guò)程原因影響導(dǎo)致的。涂裝前處理主要作用：去除車身表面的油污、灰塵、鐵屑等雜質(zhì)；使用化學(xué)的方法生成一層有利于提高涂層防腐蝕性和增加漆膜附著力的非金屬轉(zhuǎn)化膜（磷化膜/鋯化膜）。

某涂裝車間主要工藝流程為：白車身上線→前處理→電泳→電泳烘干→電泳存儲(chǔ)→電泳打磨→上膠→膠烘干→分色存儲(chǔ)→擦凈→中涂噴涂→中涂閃干→色漆噴涂→色漆閃干→清漆噴涂→面漆烘干→面漆存儲(chǔ)→精修→質(zhì)量確認(rèn)站→貼膜→注蠟→送總裝。

隨著產(chǎn)品線的豐富、產(chǎn)品定位差異及工藝提升需要，車型產(chǎn)品應(yīng)用的板材逐漸豐富，有裸板、熱鍍鋅、電鍍鋅和預(yù)磷化電鍍鋅板等。涂裝面臨多種板材車身大批量混合過(guò)涂裝線的情況越來(lái)越普遍。隨著多種板材車身混合過(guò)線增加，由于缺乏應(yīng)用實(shí)踐，電泳車出現(xiàn)斑印缺陷的現(xiàn)象逐漸頻繁，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懮a(chǎn)停線。本文主要結(jié)合某車間在多板材應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的涂裝電泳斑印問(wèn)題的解決過(guò)程，闡述電泳斑印問(wèn)題產(chǎn)生原因及解決方案。

1 問(wèn)題描述

本文以某涂裝線電泳斑印問(wèn)題的解決方案為對(duì)象進(jìn)行研究。該涂裝線前處理電泳線為傳統(tǒng)磷化工藝，為60JPH（60輛/小時(shí)）的生產(chǎn)線。該工藝流程為：白車身→上線準(zhǔn)備→洪流→預(yù)脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→新鮮水→表調(diào)→磷化→水洗3→水洗4→新鮮水→純水1→純水2→新鮮純水→磷化膜質(zhì)量檢查→電泳→UF1→UF2→UF3→純水1→純水2→新鮮純水→瀝水段→電泳烘干→電泳存儲(chǔ)區(qū)。

該涂裝線原生產(chǎn)的車型產(chǎn)品主要為裸板，后續(xù)陸續(xù)引入了熱鍍鋅板、電鍍鋅板、預(yù)磷化電鍍鋅板等，因此該涂裝生產(chǎn)線同時(shí)存在著冷軋板、熱鍍鋅板、電鍍鋅板、預(yù)磷化電鍍鋅板混線。在多車型板材混線生產(chǎn)過(guò)程中，恰逢新藥劑供應(yīng)商的變更引入，電泳車出現(xiàn)斑印問(wèn)題頻繁發(fā)生，尤其是刻蝕印問(wèn)題有一定復(fù)雜性，持續(xù)影響著生產(chǎn)。

該涂裝線出現(xiàn)的電泳斑印問(wèn)題主要有白點(diǎn)問(wèn)題、刻蝕印、干斑印幾類缺陷。白點(diǎn)問(wèn)題主要發(fā)生在熱鍍鋅板車型上，集中在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋內(nèi)表面、加油口蓋內(nèi)表面等噴淋不易沖洗的區(qū)域；熱鍍鋅板在前處理后出現(xiàn)白色點(diǎn)狀物，電泳無(wú)法覆蓋，需要打磨處理。刻蝕印問(wèn)題發(fā)生在預(yù)磷化電鍍鋅板材車型上，使用預(yù)磷化電鍍鋅板材的部位均會(huì)出現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外表面尤其嚴(yán)重。干斑印問(wèn)題主要發(fā)生在預(yù)磷化鍍鋅板部位，表現(xiàn)形式為發(fā)動(dòng)機(jī)蓋呈現(xiàn)圓形電泳斑，翼子板和前門呈現(xiàn)雨滴、斷線狀電泳斑。

2 問(wèn)題調(diào)查與原因分析

2.1 白點(diǎn)問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題排查方法：①在前處理各工序槽體出口跟蹤車輛觀察白點(diǎn)發(fā)生情況，最終鎖定預(yù)脫脂工序出槽存在輕微白點(diǎn)，在后續(xù)各工序槽體中逐漸加重。②觀察到預(yù)脫脂無(wú)法徹底潤(rùn)濕發(fā)蓋內(nèi)板，尤其是白點(diǎn)發(fā)生部位存在輪罩部結(jié)構(gòu)阻擋，脫脂液少量噴濺至問(wèn)題點(diǎn)。③在預(yù)脫脂出口進(jìn)行噴水加濕，后續(xù)無(wú)白點(diǎn)產(chǎn)生。

為確認(rèn)白色粉末是金屬氧化物還是脫脂液成分析出，將白色粉末取下用15%鹽酸溶解，調(diào)節(jié)pH加二甲酚橙溶液變棕紅。用EDTA（乙二胺四乙酸）滴定，溶液變橙黃，說(shuō)明溶液中有金屬離子（鋅離子）與EDTA發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查情況及實(shí)驗(yàn)室滴定結(jié)果分析，白點(diǎn)為車身表面局部脫脂液干燥后，鍍鋅板形成點(diǎn)狀白銹。反應(yīng)機(jī)理：鋅和氧氣的反應(yīng)方程式是2Zn+O2=2ZnO（白色粉末），鋅與氧氣在常溫下就可以發(fā)生反應(yīng)，但速率較慢，在加熱條件下會(huì)加快反應(yīng)速率。鍍鋅板的鋅層在經(jīng)過(guò)脫脂去除油膜，若失去水膜的保護(hù)會(huì)直接接觸空氣中的氧氣，在高溫條件下迅速氧化生成氧化鋅。

2.2 刻蝕印問(wèn)題

刻蝕印問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)排產(chǎn)方法：當(dāng)要排除哪一段工序的影響時(shí)，則在該工序的入口對(duì)存在刻蝕的車身表面粘貼柔性材質(zhì)的磁板遮擋、在該工序的出口將柔性材質(zhì)的磁板取下，通過(guò)觀察車身電泳后磁板粘貼遮擋部位是否存在刻蝕印問(wèn)題，可以判斷前處理該工序槽液對(duì)刻蝕問(wèn)題是否存在影響，從而分段鎖定影響工序。結(jié)合前處理生產(chǎn)線設(shè)置的檢查門分布情況，進(jìn)行分段排查驗(yàn)證。

階段性的驗(yàn)證排查發(fā)現(xiàn)，水洗3、水洗4、純水1這一工序段對(duì)刻蝕存在影響、表調(diào)往前的工序?qū)涛g亦存在影響，難以繼續(xù)分段貼板排查驗(yàn)證，需要先解決排除水洗3往后工序的影響因素。對(duì)磷化后水洗工序開(kāi)展?jié)撛谑Ｊ椒治?，磷化后水洗的主要質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是水洗3 pH過(guò)低導(dǎo)致磷化膜返溶，表面電阻存在差異，導(dǎo)致電泳后形成電泳斑印。水洗3 pH值現(xiàn)有的控制范圍下限值為4.5，經(jīng)過(guò)梯度調(diào)整驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)水洗3 pH值維持在5以上時(shí)，可以解決水洗3、水洗4、純水1這一段工序?qū)︻A(yù)磷化鍍鋅板刻蝕的影響。繼續(xù)開(kāi)展分段貼板排查驗(yàn)證工作，發(fā)現(xiàn)磷化槽對(duì)刻蝕印也存在影響。

2.3 干斑印問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題排查方法：經(jīng)過(guò)在前處理各工序槽體出口分段噴水保濕驗(yàn)證，在預(yù)脫脂、脫脂出槽后對(duì)出現(xiàn)干斑位置進(jìn)行噴水保濕，過(guò)線車輛干斑印問(wèn)題消失。干斑印問(wèn)題前期沒(méi)有發(fā)生，為驗(yàn)證刻蝕印問(wèn)題解決時(shí)，調(diào)整脫脂降低pH值維持在較低水平時(shí)會(huì)出現(xiàn)。

原因分析：為抑制刻蝕問(wèn)題，脫脂pH值降低，硅酸鹽不穩(wěn)定，脫脂出槽后問(wèn)題部位水分蒸發(fā)，脫脂液濃縮，硅酸鹽易析出。硅酸鹽本身難以洗干凈，預(yù)磷化鍍鋅板表面有一層磷化膜疏松多孔，比其他板材更易聚集槽液。脫脂中的硅酸鹽附著在板材表面，如果沖洗不掉，會(huì)在酸性條件下生成硅膠吸附在預(yù)磷化板上，肉眼不可分辨出。由于硅膠吸附造成局部電阻變化，電泳后產(chǎn)生的電泳膜厚度不一致，造成干斑印。

3 對(duì)策制定與實(shí)施

3.1 白點(diǎn)問(wèn)題

基于問(wèn)題排查情況，在洪流、預(yù)脫脂、脫脂工序，各工序每周按定量200g/T加入促進(jìn)劑物料AC-131，以AC-131中的亞硝酸鈉作為還原劑先被氧氣氧化，延緩白點(diǎn)區(qū)域鍍鋅層氧化，白點(diǎn)問(wèn)題能夠被有效解決。在保證脫脂除油效果的情況下，脫脂段溫度適當(dāng)降低有助于抑制白點(diǎn)問(wèn)題。

3.2 刻蝕印問(wèn)題

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬驗(yàn)證，在磷化液pH值=3～4的環(huán)境中，磷化膜有2%～10%的溶解，且pH值越低溶解越多。在脫脂的堿性環(huán)境中，脫脂槽液pH值低于11時(shí)，磷化膜幾乎不溶解。

磷化刻蝕印問(wèn)題，初步分析為預(yù)磷化板的磷化膜在磷化槽內(nèi)反溶，造成預(yù)磷化板表面電導(dǎo)不一致，經(jīng)過(guò)電泳后形成缺陷。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，將磷化槽pH值控制在3.40～3.55，可以基本抑制預(yù)磷化膜溶解；pH值控制在3.45～3.55，刻蝕印控制的穩(wěn)定性更佳，與磷化槽攪拌壓力存在一定關(guān)聯(lián)性。提高磷化槽層流壓力，容易使預(yù)磷化膜溶解的地方獲得生成同等致密均勻的磷化膜。磷化槽層流壓力控制≥0.08Mpa，有助于控制刻蝕印穩(wěn)定性。

該現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線，磷化槽pH值由3.55下降至3.45，需要添加磷化補(bǔ)充劑300公斤。若磷化槽pH值按中線3.5控制，只要不一次性加入150公斤磷化補(bǔ)充劑則可防止磷化槽pH值降至3.45以下。磷化補(bǔ)充劑每2小時(shí)滴加150公斤，需要在前處理停止過(guò)車期間關(guān)閉磷化自動(dòng)加料，以防止磷化劑過(guò)多加入。

基于排除磷化槽影響因素后，對(duì)表調(diào)往前的工序進(jìn)行排查，進(jìn)一步鎖定原因并制定改進(jìn)對(duì)策。

脫脂段刻蝕問(wèn)題，分析原因可能為：①預(yù)磷化板經(jīng)過(guò)沖壓后預(yù)磷化膜脫落，脫脂液與電鍍鋅層接觸，造成刻蝕；②打磨位置將預(yù)磷化膜打掉，對(duì)電鍍鋅層沒(méi)有保護(hù)作用，電鍍鋅層被脫脂腐蝕。當(dāng)pH值＞10.2時(shí)，溫度較高，堿腐蝕比較明顯，形成坑洼，電泳不能將其遮蓋，形成斑印。

降低脫脂段pH值，有助于減小堿刻蝕。預(yù)脫脂、脫脂pH值控制≤10.2，能夠有效抑制脫脂刻蝕問(wèn)題。適當(dāng)降低脫脂段溫度，溫度越低，鋅層刻蝕風(fēng)險(xiǎn)越?。ㄋ?、水洗2、表調(diào)pH值高于脫脂，約在10.5左右，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證表明水洗1、水洗2和表調(diào)對(duì)刻蝕無(wú)影響）。該現(xiàn)場(chǎng)脫脂溫度控制范圍45℃～55℃，目前控制在中線50℃左右。當(dāng)脫脂段溫度適當(dāng)降低時(shí)，pH值可以適當(dāng)提高?？刂频闹攸c(diǎn)在于穩(wěn)定預(yù)脫脂、脫脂的pH值。當(dāng)pH值控制在較低水平時(shí)，不容易保持穩(wěn)定。脫脂劑的滴加能有效保持槽液的穩(wěn)定，同時(shí)在前處理停止進(jìn)車期間，需及時(shí)關(guān)閉脫脂劑的添加，避免因脫脂劑添加過(guò)多而使pH值上升。

脫脂中含有大量弱酸強(qiáng)堿鹽（碳酸鈉、硅酸鈉、焦磷酸鹽等）作為pH穩(wěn)定劑，適當(dāng)調(diào)整其藥劑比例，可將槽液的pH值維持在既定范圍，減少脫脂pH值的波動(dòng)。

3.3 干斑印問(wèn)題

基于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，增強(qiáng)預(yù)脫脂、脫脂出槽后干斑位置保濕，減少硅酸鹽析出，可抑制干斑印問(wèn)題。在脫脂藥劑改進(jìn)方面，可提升脫脂劑中焦磷酸鉀含量，作為分散劑，使其更不容易附著在板材表面，從根本上改善干斑印問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

多種板材混線情況下的電泳斑印問(wèn)題解決，關(guān)鍵在于脫脂段緩蝕劑的添加、段間噴淋保濕、脫脂pH值amp;磷化pH值amp;水洗3pH值的合理控制。供應(yīng)商藥劑配方的改進(jìn)，更有助于降低現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定控制的難度。

本文針對(duì)長(zhǎng)期困擾生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的斑印問(wèn)題，特別是預(yù)磷化鍍鋅板刻蝕問(wèn)題，在排查方法、驗(yàn)證過(guò)程和解決措施方面進(jìn)行了總結(jié)。希望對(duì)涂裝電泳斑印問(wèn)題解決有一定的參考價(jià)值。

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