刘永福， 黄超群
（湖南吉利汽车部件有限公司，湖南 湘潭 411100）
摘要：对新车型导入过程中出现的针孔问题，从原理出发，结合IPM测试等分析了汽车电泳涂装过程中固定位置针孔故障产生的原因，通过采用临时措施“停用部分一段阳极”及永久措施“调整一段断电开关位置”，针孔问题得以解决。
关键词：电泳针孔；机盖针孔；极化
0 引言
自1975年PPG公司研究成功阴极电泳漆以来，汽车阴极电泳涂装方法因其卓越的防腐性能，被汽车行业广泛应用。但是在实际应用过程中经常出现电泳针孔问题，严重影响了车身防腐性能，同时增加了打磨处理和车身擦净的工作量，处理不好将影响面漆的喷涂质量。针孔产生的原因很多，涉及面广，解决对策也各不相同。本文结合我公司现场出现的针孔问题，分析了发动机盖前沿固定位置电泳涂膜针孔产生的原因，并制定了相关对策。
1 背景
我公司近期导入新车型过程中，在涂装生产时，发现发动机盖前沿固定位置出现针孔问题，给电泳打磨和面漆喷涂造成了严重的影响。
1.1 脱脂不彻底或槽液的影响
我们都知道，如果脱脂不干净会造成针孔，首先对机盖前沿固定位置进行了人工擦洗,验证了20台，电泳烘烤完之后进行观察，针孔现象未有任何改善。同时对脱脂槽液的参数进行了验证，脱脂标准工艺值13 ~ 16 pt，经过1个月的数据监测跟踪，脱脂参数一直维持在15.3 ~ 15.8 pt，脱脂参数无明显的波动，均处于工艺范围内，排除前处理材料脱脂原因。
1.2 磷化不良影响
磷化膜不致密，疏松多孔也会导致电泳针孔，所以对磷化膜状态进行了观察，肉眼观察无明显异常。后续在前沿位置进行挂板，把做好的磷化膜板送检，检测结果：结晶覆盖率100%（合格），结晶大小2 ~ 4 μm（标准≤10 μm），说明磷化膜并无异常。同时对表调和磷化槽液进行了1个月的监测，表调的pH一直维持在9.55±0.01（工艺标准8 ~ 12），浓度一直在2.0 pt（工艺标准0.5 ~ 4.0 pt）；磷化槽液的总酸度一直维持在22.0 ~ 22.4 pt之间（工艺标准20 ~ 24 pt），游离酸维持在0.6 pt（工艺标准0.3 ~ 1.0 pt），促进剂维持在5.0 ~ 5.2 pt（工艺标准3 ~ 6 pt）。通过对表调槽液pH、浓度，磷化槽液总酸、游离酸和促进剂连续跟踪，发现表调、磷化参数也无明显波动，且在磷化后电泳前也对其产生针孔的机盖前沿进行打磨处理，电泳之后湿膜同样有针孔产生，故排除磷化槽影响。
1.3 白车身洁净度影响
白车身洁净度对电泳外观质量有极其关键的作用，焊渣焊球处理不好会造成颗粒，表面顽固油污处理不净会造成缩孔、针孔等问题，所以对固定位置的白车身进行验证，在手工预清洗工位对白车身产生针孔位置的机盖前沿用800#纸砂纸进行打磨处理，然后再进行手工预清洗，电泳之后观察漆膜状态同样出现针孔，故排除白车身板材问题。
1.4 电泳槽液异常影响
电泳槽液参数如果失衡也会造成针孔等缺陷，所以对电泳槽液参数（固体含量、pH、电导率、颜基比、灰分）以及阳极液电导率进行全面检查，检查结果见表1，全部在工艺范围之内，表明针孔现象跟电泳槽液没有直接关系。
1.5 观察寻找是否有规律
经过连续跟车观察，发现每天的首台车电泳涂膜完好且无针孔现象产生，采用每一台白车身之间间隔一辆车，生产验证20台，结果20台车均合格，未出现针孔现象，说明产生问题的原因和电泳槽有关。因为间隔的方式大大降低生产节拍，增加能耗和制造成本，此方法只能作为一种验证方案，不能作为解决问题的对策。
2 原因分析
图1是电泳过程中的工艺设备的状态，我公司涂装车身电泳过程分两段电压，即一段低电压段和二段高电压段，从一段电压触电到第二段电压总共由4个行程开关控制。生产过程中，第一台车通过第一段通电开关S1,车身开始通电，接下来通过第一段断电开关S2，车身断电；然后通过第二段通电开关S3，车身通电，最后通过第二段断电开关S4时，车身断电。
连续生产过程中，第一台车还未到达一段断电开关S2时，此时一段还处于通电的状态，第二台车前盖已经接触电泳漆，第二台车前盖（靠近前车的部件）相对第一台车为高电势状态，因此相对第一台车，第二台车为阳极。这时第二台车出现阳极化现象，导致前盖磷化膜腐蚀和阳极化电解在机盖表面产生氧气，接着第二台车进入一段电压接触铜排并发生电泳成膜化学反应，产生的氧气气泡来不及扩散，从而腐蚀区域电泳后出现针孔或涂膜发黄、发花、凹陷等缺陷。通过分析变异点，新车型导入，其车身长度（4 600 mm）比原来车型（4 200 mm）加长，电泳过程节距不变的情况下，车身后盖和机盖之前的距离变小，导致新车型阳极化现象变得明显，机盖前沿出现针孔现象。
3 试验验证
仅通过理论分析不足以支撑分析观点，所以我们用IPM测试仪器对车身表面电压（SDU）进行测试，确认车身通电情况。在连续过车时，对新车型前盖出现针孔区域进行SDU测定，图2电压监测显示，该区域在电泳初期1.5 s存在负电压的情况，而其他区域无此问题，说明在通电前0.5 ~ 1.5 s车身为阳极，前一辆车为阴极，出现了车身阳极化现象。
4 解决措施
4.1 临时措施
针对电泳入槽因阳极化产生的针孔问题，我们可以临时在前盖入槽时减缓一段的电场强度，降低车身阳极化来改善针孔问题，结果见表2。临时措施1：降低一段电压，一段电压从140 V降至70 V，针孔有所缓解但仍然存在；临时措施2：停用部分入槽段阳极，针孔消除，但整体膜厚降低。这是由于电泳时间的缩短导致了整体电泳漆膜厚度降低，同时设备的利用率降低。
4.2 永久措施
为了进一步解决电泳膜厚降低的问题，我们对一段断电开关位置进行调整，具体调整示意见图3和表3。
为了保证后车前盖入槽接触电泳漆时一段处于断电状态，将一段断电行程开关（S2）向入槽端移动。前移后，一段通电时间由调整前的55 s降至35 s，时间缩短20 s左右。
同时我们将前移区间一段阳极重新接入二段，保证在二段通电时，阳极处于对应接通状态。这样一段减少的20 s电泳时间并入到二段，二段电泳时间由125 s增加到145 s，总的电泳时间未变。
按照上述调整，有以下注意事项：
1）一、二段铜排是断开状态，一段行程开关前移后，需要将原有铜排断点接上，同时在前移后的一段断电开关位置处将一二段铜排断开；
2）将一段阳极并入二段后，二段峰值电流会上升，需要确认二段电源额定电流是否能够满足要求；
3）调整后一段电泳时间变短，需确认升压方式和时间是否能够满足实际需要。
5 结语
经过调整电泳阴极铜排的行程开关位置以及电泳阳极的一二段的分布后，机盖前沿位置针孔问题彻底消除，漆膜外观与车身正常部位保持一致。目前很多老的生产线在并入新车型时，由于车型和板材的变化造成的电泳漆问题很多，希望能给同行提供参考借鉴。同时，随着经验的积累，后续汽车涂装电泳线在设计阶段就应考虑电场干扰等问题，从而在建造过程中进行规避。
（详情见《现代涂料与涂装》2020-1）
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