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    淺談機蓋前沿電泳針孔分析與解決
    文章作者admin: 時間:2022-05-19 08:46

    劉永福, 黃超群

    (湖南吉利汽車部件有限公司,湖南 湘潭 411100)來源:現代涂料與涂裝

     

    摘要:對新車型導入過程中出現的針孔問題,從原理出發,結合IPM測試等分析了汽車電泳涂裝過程中固定位置針孔故障產生的原因,通過采用臨時措施“停用部分一段陽極”及永久措施“調整一段斷電開關位置”,針孔問題得以解決。

    關鍵詞:電泳針孔;機蓋針孔;極化

     

    0   引言

    自1975年PPG公司研究成功陰極電泳漆以來,汽車陰極電泳涂裝方法因其卓越的防腐性能,被汽車行業廣泛應用。但是在實際應用過程中經常出現電泳針孔問題,嚴重影響了車身防腐性能,同時增加了打磨處理和車身擦凈的工作量,處理不好將影響面漆的噴涂質量。針孔產生的原因很多,涉及面廣,解決對策也各不相同。本文結合我公司現場出現的針孔問題,分析了發動機蓋前沿固定位置電泳涂膜針孔產生的原因,并制定了相關對策。

    1   背景

    我公司近期導入新車型過程中,在涂裝生產時,發現發動機蓋前沿固定位置出現針孔問題,給電泳打磨和面漆噴涂造成了嚴重的影響。

    1.1   脫脂不徹底或槽液的影響

    我們都知道,如果脫脂不干凈會造成針孔,首先對機蓋前沿固定位置進行了人工擦洗,驗證了20臺,電泳烘烤完之后進行觀察,針孔現象未有任何改善。同時對脫脂槽液的參數進行了驗證,脫脂標準工藝值13 ~ 16 pt,經過1個月的數據監測跟蹤,脫脂參數一直維持在15.3 ~ 15.8 pt,脫脂參數無明顯的波動,均處于工藝范圍內,排除前處理材料脫脂原因。

    1.2   磷化不良影響

    磷化膜不致密,疏松多孔也會導致電泳針孔,所以對磷化膜狀態進行了觀察,肉眼觀察無明顯異常。后續在前沿位置進行掛板,把做好的磷化膜板送檢,檢測結果:結晶覆蓋率100%(合格),結晶大小2 ~ 4 μm(標準≤10 μm),說明磷化膜并無異常。同時對表調和磷化槽液進行了1個月的監測,表調的pH一直維持在9.55±0.01(工藝標準8 ~ 12),濃度一直在2.0 pt(工藝標準0.5 ~ 4.0 pt);磷化槽液的總酸度一直維持在22.0 ~ 22.4 pt之間(工藝標準20 ~ 24 pt),游離酸維持在0.6 pt(工藝標準0.3 ~ 1.0 pt),促進劑維持在5.0 ~ 5.2 pt(工藝標準3 ~ 6 pt)。通過對表調槽液pH、濃度,磷化槽液總酸、游離酸和促進劑連續跟蹤,發現表調、磷化參數也無明顯波動,且在磷化后電泳前也對其產生針孔的機蓋前沿進行打磨處理,電泳之后濕膜同樣有針孔產生,故排除磷化槽影響。

    1.3   白車身潔凈度影響

    白車身潔凈度對電泳外觀質量有極其關鍵的作用,焊渣焊球處理不好會造成顆粒,表面頑固油污處理不凈會造成縮孔、針孔等問題,所以對固定位置的白車身進行驗證,在手工預清洗工位對白車身產生針孔位置的機蓋前沿用800#紙砂紙進行打磨處理,然后再進行手工預清洗,電泳之后觀察漆膜狀態同樣出現針孔,故排除白車身板材問題。

    1.4   電泳槽液異常影響

    電泳槽液參數如果失衡也會造成針孔等缺陷,所以對電泳槽液參數(固體含量、pH、電導率、顏基比、灰分)以及陽極液電導率進行全面檢查,檢查結果見表1,全部在工藝范圍之內,表明針孔現象跟電泳槽液沒有直接關系。

    1.5   觀察尋找是否有規律

    經過連續跟車觀察,發現每天的首臺車電泳涂膜完好且無針孔現象產生,采用每一臺白車身之間間隔一輛車,生產驗證20臺,結果20臺車均合格,未出現針孔現象,說明產生問題的原因和電泳槽有關。因為間隔的方式大大降低生產節拍,增加能耗和制造成本,此方法只能作為一種驗證方案,不能作為解決問題的對策。

    2   原因分析

    圖1是電泳過程中的工藝設備的狀態,我公司涂裝車身電泳過程分兩段電壓,即一段低電壓段和二段高電壓段,從一段電壓觸電到第二段電壓總共由4個行程開關控制。生產過程中,第一臺車通過第一段通電開關S1,車身開始通電,接下來通過第一段斷電開關S2,車身斷電;然后通過第二段通電開關S3,車身通電,最后通過第二段斷電開關S4時,車身斷電。

    連續生產過程中,第一臺車還未到達一段斷電開關S2時,此時一段還處于通電的狀態,第二臺車前蓋已經接觸電泳漆,第二臺車前蓋(靠近前車的部件)相對第一臺車為高電勢狀態,因此相對第一臺車,第二臺車為陽極。這時第二臺車出現陽極化現象,導致前蓋磷化膜腐蝕和陽極化電解在機蓋表面產生氧氣,接著第二臺車進入一段電壓接觸銅排并發生電泳成膜化學反應,產生的氧氣氣泡來不及擴散,從而腐蝕區域電泳后出現針孔或涂膜發黃、發花、凹陷等缺陷。通過分析變異點,新車型導入,其車身長度(4 600 mm)比原來車型(4 200 mm)加長,電泳過程節距不變的情況下,車身后蓋和機蓋之前的距離變小,導致新車型陽極化現象變得明顯,機蓋前沿出現針孔現象。

    3   試驗驗證

    僅通過理論分析不足以支撐分析觀點,所以我們用IPM測試儀器對車身表面電壓(SDU)進行測試,確認車身通電情況。在連續過車時,對新車型前蓋出現針孔區域進行SDU測定,圖2電壓監測顯示,該區域在電泳初期1.5 s存在負電壓的情況,而其他區域無此問題,說明在通電前0.5 ~ 1.5 s車身為陽極,前一輛車為陰極,出現了車身陽極化現象。

    4   解決措施

    4.1   臨時措施

    針對電泳入槽因陽極化產生的針孔問題,我們可以臨時在前蓋入槽時減緩一段的電場強度,降低車身陽極化來改善針孔問題,結果見表2。臨時措施1:降低一段電壓,一段電壓從140 V降至70 V,針孔有所緩解但仍然存在;臨時措施2:停用部分入槽段陽極,針孔消除,但整體膜厚降低。這是由于電泳時間的縮短導致了整體電泳漆膜厚度降低,同時設備的利用率降低。

    4.2   永久措施

    為了進一步解決電泳膜厚降低的問題,我們對一段斷電開關位置進行調整,具體調整示意見圖3和表3。

    為了保證后車前蓋入槽接觸電泳漆時一段處于斷電狀態,將一段斷電行程開關(S2)向入槽端移動。前移后,一段通電時間由調整前的55 s降至35 s,時間縮短20 s左右。

    同時我們將前移區間一段陽極重新接入二段,保證在二段通電時,陽極處于對應接通狀態。這樣一段減少的20 s電泳時間并入到二段,二段電泳時間由125 s增加到145 s,總的電泳時間未變。

    按照上述調整,有以下注意事項:

    1)一、二段銅排是斷開狀態,一段行程開關前移后,需要將原有銅排斷點接上,同時在前移后的一段斷電開關位置處將一二段銅排斷開;

    2)將一段陽極并入二段后,二段峰值電流會上升,需要確認二段電源額定電流是否能夠滿足要求;

    3)調整后一段電泳時間變短,需確認升壓方式和時間是否能夠滿足實際需要。

    5   結語

    經過調整電泳陰極銅排的行程開關位置以及電泳陽極的一二段的分布后,機蓋前沿位置針孔問題徹底消除,漆膜外觀與車身正常部位保持一致。目前很多老的生產線在并入新車型時,由于車型和板材的變化造成的電泳漆問題很多,希望能給同行提供參考借鑒。同時,隨著經驗的積累,后續汽車涂裝電泳線在設計階段就應考慮電場干擾等問題,從而在建造過程中進行規避。

     

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