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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-01-27 09:29
近年來(lái),隨著我國(guó)汽車行業(yè)的高速發(fā)展,人們對(duì)汽車品質(zhì)的要求也越來(lái)越高,其中汽車的防腐性能更是關(guān)注的重點(diǎn)。汽車涂裝的主要目的是保護(hù)、裝飾和特殊功能,其中優(yōu)良的電泳漆膜不僅能為中涂、面漆提供合格的底材條件,更能增強(qiáng)車身的防腐性能,延長(zhǎng)汽車的使用壽命,提高其商品價(jià)值。陰極電泳涂裝采用陽(yáng)離子型樹脂涂料,將導(dǎo)電性的被涂物作為陰極置于電泳槽液中,并在槽體相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置陽(yáng)極,在兩極間通電,被涂物表面會(huì)沉積一層均勻的電泳涂膜。陰極電泳涂裝工藝容易受工藝條件和各種不良因素影響,從而發(fā)生各種漆膜質(zhì)量缺陷,其中電泳縮孔是最“頭疼”的問(wèn)題之一??s孔通常是連續(xù)性產(chǎn)生,需要長(zhǎng)時(shí)間排查各個(gè)可能存在的變化點(diǎn),很難在短時(shí)間內(nèi)徹底解決,會(huì)形成批量的質(zhì)量問(wèn)題。本文以某涂裝車間2020年初生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)批量小縮孔為例,分享具體的排查過(guò)程、縮孔的改善及后期的槽液維護(hù)保養(yǎng)。
1、現(xiàn)狀
1.1車身縮孔現(xiàn)狀及產(chǎn)生原理
受國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和疫情的雙重影響,某涂裝廠已大半年未生產(chǎn)。在2020年初復(fù)工生產(chǎn)時(shí),電泳車身內(nèi)、外表面出現(xiàn)密密麻麻直徑約1mm的小縮孔,且漆膜表面粗糙(如圖1,其中小圖放大5倍),縮孔分布呈平面比立面密集、外表比內(nèi)表多的狀態(tài)。對(duì)電泳小縮孔進(jìn)行打磨直至消失時(shí),發(fā)現(xiàn)小縮孔并未見(jiàn)底(如圖2),打磨部位剩余電泳膜厚為4~8μm。過(guò)量打磨電泳漆膜會(huì)嚴(yán)重降低車身的防腐性能,導(dǎo)致車身有銹蝕的風(fēng)險(xiǎn),急需盡快解決電泳縮孔的問(wèn)題。

圖1 電泳小縮孔

圖2 打磨小縮孔后的漆膜
陰極電泳中產(chǎn)生縮孔的原因很多,主要原因是電泳涂膜中有異物(如,油、硅酮、顆粒等雜質(zhì));在烘烤過(guò)程中,由于異物和電泳漆膜的表面張力梯度不一致,導(dǎo)致漆膜流平性能不均衡,從而產(chǎn)生電泳縮孔。
1.2電泳工藝流程及電泳槽液參數(shù)
某涂裝車間主要生產(chǎn)SUV車型,前處理電泳的輸送設(shè)備為電動(dòng)葫蘆,電泳烘房使用π式烘干房。前處理電泳工藝流程為:白車身上掛→手工預(yù)清理→洪流熱水洗(噴淋)→預(yù)脫脂(浸泡)→脫脂(浸泡)→水洗1(噴淋)→水洗2(浸泡)→表調(diào)(浸泡)→磷化(浸泡)→水洗3(噴淋)→水洗4(浸泡)→純水洗1(浸泡)→磷化膜檢查及純水噴淋→電泳→UF1(超濾液噴淋)→UF2(超濾液浸泡)→純水洗2(浸泡)→下掛瀝水→電泳烘干。
涂裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)節(jié)拍為20JPH(每小時(shí)工作量),其電泳槽液工藝參數(shù)控制范圍見(jiàn)表1。
表1 電泳槽液工藝參數(shù)

2、縮孔產(chǎn)生根源排查
2.1原因推測(cè)
根據(jù)整車電泳小縮孔的數(shù)量、狀態(tài)、分布情況,初步推測(cè)可能是因電泳烘房長(zhǎng)期未使用和未保潔而被污染。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷,可能還存在如下污染源或影響因素,需逐一排查驗(yàn)證:(1)電泳槽液主要參數(shù)不合格;(2)車身板材油污重導(dǎo)致脫脂不完全;(3)前處理脫脂液除油不良,車身殘留油污;(4)表調(diào)不良、磷化孔隙率大導(dǎo)致電泳縮孔;(5)電泳電壓高漆膜被擊穿形成縮孔;(6)電泳槽液老化或被污染,如長(zhǎng)菌等因素導(dǎo)致產(chǎn)生縮孔;(7)電泳漆膜再溶解量超標(biāo)形成縮孔;(8)UF1槽表面漂浮物附著導(dǎo)致縮孔。
2.2過(guò)程排查與驗(yàn)證
2.2.1電泳槽液主要參數(shù)檢測(cè)化驗(yàn)
根據(jù)當(dāng)天生產(chǎn)前、后的電泳槽液檢測(cè)化驗(yàn)結(jié)果看(表2),除pH外,其他都符合工藝參數(shù)的要求。
表2 電泳槽液工藝參數(shù)

2.2.2驗(yàn)證電泳烘房是否被污染
隨車掛板經(jīng)前處理電泳后,在電泳下掛瀝水工位取下,在化驗(yàn)室的烤箱內(nèi)烘干。同時(shí)對(duì)3臺(tái)電泳濕膜車身使用錫箔紙,一臺(tái)包裹右A柱,一臺(tái)包裹左葉子板,一臺(tái)包裹右前門外板,經(jīng)電泳烘房烘干后觀察車身被錫箔紙包裹的部位,電泳漆膜上仍存在大量縮孔,與車身未包裹的部位的數(shù)量、形態(tài)基本一致,且與化驗(yàn)室烘烤的隨車電泳試板表面縮孔狀態(tài)基本一致。
試驗(yàn)結(jié)果表明電泳烘房不是產(chǎn)生小縮孔的根源。
2.2.3驗(yàn)證是否由車身板材油污重導(dǎo)致
焊裝在交車前對(duì)整車外表面進(jìn)行重點(diǎn)擦凈作業(yè),同時(shí)涂裝在手工預(yù)清理工位對(duì)3臺(tái)白車身的機(jī)蓋、左右葉子板使用400#砂紙重點(diǎn)打磨,打磨完后再用脫脂液進(jìn)行擦凈,隨后進(jìn)入前處理和電泳生產(chǎn)線。車身經(jīng)電泳烘干后,機(jī)蓋和左右葉子板的縮孔跟未打磨處理的車身上的縮孔數(shù)量、狀態(tài)均一致。
試驗(yàn)結(jié)果表明電泳小縮孔不是車身板材油污重導(dǎo)致。
2.2.4驗(yàn)證是否由脫脂不良導(dǎo)致
取12塊冷軋板試板,先用脫脂液浸泡洗凈,再經(jīng)純水沖洗干凈后,立即用無(wú)水乙醇進(jìn)行擦凈,確保每一塊試板無(wú)任何油污。12塊試板均隨車掛板經(jīng)前處理電泳后,在電泳下掛瀝水工位取下6塊送化驗(yàn)室烤箱烘干,剩余6塊隨車進(jìn)烘房烘干。結(jié)果隨車烘干的試板和化驗(yàn)室烘干的試板均出現(xiàn)了縮孔,且狀態(tài)一致。
試驗(yàn)結(jié)果表明電泳小縮孔與前處理脫脂液的性能無(wú)關(guān)。
2.2.5驗(yàn)證是否由表調(diào)、磷化不良導(dǎo)致
由于產(chǎn)量低,表調(diào)已數(shù)月未更換,因此在復(fù)工后不久重新調(diào)配表調(diào)槽液。在磷化膜檢查及純水噴淋工位,使用600#砂紙對(duì)磷化后的機(jī)蓋中間部位進(jìn)行打磨,將磷化膜打磨直至完全露鐵,再用純水沖洗干凈,隨后進(jìn)行電泳和烘干。結(jié)果機(jī)蓋打磨部位依然存在大量小縮孔,和未打磨的機(jī)蓋的縮孔數(shù)量、狀態(tài)均一致。
試驗(yàn)結(jié)果表明電泳小縮孔與表調(diào)、磷化狀態(tài)無(wú)關(guān)。
2.2.6驗(yàn)證是否由電泳電壓高導(dǎo)致
由于電泳槽液的pH已經(jīng)嚴(yán)重低于工藝范圍的下限,且槽液也存在老化的現(xiàn)象,電泳槽液的擊穿電壓下降。通過(guò)分別降低一、二段的電壓30V,用生產(chǎn)的最后一臺(tái)驗(yàn)證,結(jié)果烘干后整車的電泳小縮孔數(shù)量、狀態(tài)與其他車身均一致。
試驗(yàn)結(jié)果表明電泳小縮孔與一、二段電壓無(wú)關(guān)。
2.2.7驗(yàn)證是否由電泳槽液老化、被污染導(dǎo)致
觀察陽(yáng)極液循環(huán)系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)子流量計(jì)內(nèi)部有絲絮狀物質(zhì),陽(yáng)極水箱的浮球上有類似菌落狀的不明物體,且陽(yáng)極液的pH偏下限,推斷陽(yáng)極液已經(jīng)長(zhǎng)菌。結(jié)合電泳漆供應(yīng)商化驗(yàn)室的檢測(cè)報(bào)告顯示,電泳槽液老化嚴(yán)重,細(xì)菌等級(jí)為3.0,pH為4.9,酸助劑含量為0,電導(dǎo)率、溶劑含量均嚴(yán)重低于工藝下限,且通過(guò)做L型試板,試板上有少量縮孔和大量顆粒,試板漆膜粗糙且膜厚不達(dá)標(biāo)。
檢測(cè)報(bào)告表明電泳小縮孔與電泳槽液老化、被污染有關(guān)。
2.2.8驗(yàn)證是否由再溶解超標(biāo)導(dǎo)致
在磷化膜檢查及純水噴淋工位隨車掛6塊試板(試板脫脂除油、純水洗凈、酒精擦干),其中3塊在電泳出槽后取下,用純水沖洗干凈,剩余3塊隨車進(jìn)行UF槽噴淋、浸泡沖洗以及純水洗,然后在電泳下掛瀝水工位,再將取下的3塊試板掛回原來(lái)的位置隨車進(jìn)烘房烘干。經(jīng)檢測(cè),6塊試板的電泳膜厚均無(wú)差異。
試驗(yàn)結(jié)果表明電泳小縮孔與UF槽液的漆膜再溶解量無(wú)關(guān)。
2.2.9驗(yàn)證是否由UF1槽液表面漂浮物導(dǎo)致
在未生產(chǎn)時(shí),由于超濾液的大循環(huán)一直處于開啟循環(huán)狀態(tài),在UF1槽液的表面會(huì)漂浮一些黃色的物質(zhì)。
經(jīng)取樣送電泳漆供應(yīng)商化驗(yàn)室檢測(cè)后,判斷該漂浮物為細(xì)菌的排泄物。經(jīng)生產(chǎn)前取樣,然后將其涂抹在隨車試板上,經(jīng)電泳烘干后,試板上的電泳縮孔略微變大,無(wú)縮孔區(qū)域的漆膜變粗糙。
但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,由于UF1為噴淋沖洗,且UF1槽液由槽體底部抽出經(jīng)過(guò)濾器后噴淋至車身,漂浮物基本不直接接觸車身。所以試驗(yàn)結(jié)果只能證明電泳小縮孔與UF1槽液表面的漂浮物存在間接關(guān)聯(lián)。
綜上所述,電泳小縮孔產(chǎn)生的根源與電泳槽液老化、長(zhǎng)菌有關(guān),與UF1槽液表面的黃色漂浮物有間接關(guān)聯(lián)。
2.3根源確認(rèn)驗(yàn)證
為進(jìn)一步驗(yàn)證電泳小縮孔產(chǎn)生的根源在電泳槽液,通過(guò)交叉掛板對(duì)比試驗(yàn),即某涂裝廠一期的磷化板在二期電泳線進(jìn)行電泳,二期的硅烷板在一期電泳線電泳,試板均在化驗(yàn)室烤箱內(nèi)烘干。結(jié)果顯示二期電泳的試板無(wú)縮孔,一期電泳的試板有縮孔,即確認(rèn)電泳小縮孔產(chǎn)生的根源在電泳槽液。
3、縮孔解決措施
根據(jù)實(shí)車及掛板驗(yàn)證,結(jié)合電泳漆供應(yīng)商的槽液樣品化驗(yàn)報(bào)告,確定電泳小縮孔是因電泳槽液老化、長(zhǎng)菌導(dǎo)致。為此,根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃制定以下解決措施。
(1)對(duì)電泳槽進(jìn)行倒槽后,用純水沖洗槽壁、陽(yáng)極管膜,清除槽底沉積的電泳漆。
(2)電泳槽液倒回電泳槽后,添加新的電泳樹脂至固體分偏工藝上限。
(3)先排凈陽(yáng)極液,再重新調(diào)配陽(yáng)極液,然后添加殺菌劑循環(huán)2d后排盡,加純水循環(huán)至生產(chǎn)前一天排凈,再重新調(diào)配陽(yáng)極液。
(4)電泳槽液及超濾循環(huán)系統(tǒng)添加殺菌劑循環(huán),每天更換一次除油過(guò)濾袋。
(5)添加2桶電泳溶劑,預(yù)計(jì)能達(dá)到工藝范圍的下限(電泳槽為120m3)。
至此完成以上措施后,車間安排了幾次生產(chǎn),結(jié)果電泳車身的小縮孔數(shù)量有所減少,但未完全解決。隨即再次取樣送至電泳漆供應(yīng)商化驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果顯示電泳槽液和UF1已無(wú)細(xì)菌(如圖4細(xì)菌測(cè)試棒兩面的檢測(cè)結(jié)果所示)。

圖4 細(xì)菌測(cè)試結(jié)果
但溶劑含量、電導(dǎo)率、pH及部分酸助劑含量仍低于工藝要求的下限,MEQ值高于工藝要求的上限。與電泳漆供應(yīng)商協(xié)商決定,向電泳槽液中添加2桶抗縮孔助劑和1桶溶劑。藥劑添加完后第2d車間安排生產(chǎn),結(jié)果電泳車身的小縮孔數(shù)量明顯減少。
一個(gè)星期后,再次生產(chǎn)的電泳車身外表面已無(wú)小縮孔,內(nèi)表面僅有少量淺盤型的縮孔。之后在每次生產(chǎn)的前兩天向電泳槽液中添加1桶溶劑,經(jīng)過(guò)2次生產(chǎn)后,車身內(nèi)外表面的小縮孔徹底消失,電泳漆膜粗糙度明顯下降(如圖5所示)

圖5 無(wú)縮孔的漆膜外觀
4、延緩槽液老化的措施
雖然電泳漆膜的小縮孔已經(jīng)得到解決,但電泳槽液的多項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)仍不滿足工藝要求,且電泳膜厚<18μm。由于生產(chǎn)量少,為防止槽液參數(shù)繼續(xù)惡化和膜厚下降,延緩電泳槽液老化的速度,除正常的維護(hù)保養(yǎng)外,要求車間執(zhí)行以下措施。
(1)非生產(chǎn)時(shí)間將電泳槽液溫度降至25~28℃。
(2)UF大循環(huán)開啟時(shí),每天排放1~2t超濾液,防止pH繼續(xù)下降。
(3)每次生產(chǎn)前補(bǔ)加1桶溶劑,維持槽液溶劑含量,提升膜厚和改善漆膜外觀。
(4)UF大循環(huán)在生產(chǎn)結(jié)束后循環(huán)2d,將UF槽液排盡,倒入新超濾液循環(huán);若預(yù)計(jì)后續(xù)1周以上不生產(chǎn),關(guān)閉UF與電泳槽的循環(huán),每天白晚班定時(shí)循環(huán)1~2h即可。
(5)電泳倒槽后暫不添加新的電泳樹脂,在生產(chǎn)的前兩天再一次性補(bǔ)加,提高槽液的更新率。
(6)定期檢查電泳槽液、UF槽液、陽(yáng)極水箱是否長(zhǎng)菌。
(7)每次生產(chǎn)結(jié)束后將陽(yáng)極液排空,加純水循環(huán),在生產(chǎn)的前一天重新配置新的陽(yáng)極液。
(8)按照材料供應(yīng)商檢測(cè)報(bào)告的建議,購(gòu)買相關(guān)助劑并按要求進(jìn)行添加,維護(hù)槽液的穩(wěn)定。
5、結(jié)語(yǔ)
在近3個(gè)月的時(shí)間里,通過(guò)電泳倒槽、補(bǔ)充電泳樹脂和溶劑、殺菌、添加抗縮孔劑等手段,電泳縮孔問(wèn)題得到徹底解決,且在后續(xù)生產(chǎn)中未再出現(xiàn)。雖然槽液的部分工藝參數(shù)仍不合格,但大大減輕了打磨員工的工作強(qiáng)度和提升了產(chǎn)品的防腐性能。
目前還沒(méi)有完全不老化的陰極電泳漆,只能通過(guò)一些適當(dāng)?shù)氖侄渭按胧┭泳彶垡豪匣乃俣?。?duì)于已經(jīng)老化的槽液,目前還沒(méi)有特殊藥劑快速恢復(fù)槽液的性能,只能通過(guò)槽液的更新來(lái)改善。以上延緩槽液老化的方法,對(duì)長(zhǎng)期不生產(chǎn)或生產(chǎn)量少、槽液老化不可避免的生產(chǎn)線提供了參考價(jià)值。

來(lái)源:2021年《涂料工業(yè)》第1期