一次汽车车身清漆缩孔问题的解决

冉浩*，高伟峰

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定　071000）

一次汽车车身清漆缩孔问题的解决

冉浩*，高伟峰

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定071000）

针对某次汽车车身清漆出现缩孔的问题进行了研究。通过红外光谱确定了污染源为有机硅化合物。检查了油漆本身、喷涂工艺以及车间环境等影响因素，最终确定造成缩孔的原因是A柱卡扣表面残留了生产时使用的含二甲基二氯硅烷的脱模剂。用水性清洗溶剂浸泡清洗卡扣可解决问题。从管理层面提出了长效防范机制。

汽车；涂装；清漆；缩孔；污染物

First-author's address: Technology Center of Great Wall Motor Company Limited， Hebei Automotive Engineering and Technology Research Center， Baoding 071000， China

随着汽车产业发展，人们对汽车品质的要求也越来越高，其中漆膜外观更是关注的重点。但在主机厂涂装车间生产过程中，“缩孔”是漆膜弊病中最难解决的问题之一。涂料与表面张力相差较大的污染物不能融合且对被涂面湿润不良，导致涂膜局部收缩而露出或未露出被涂面，形成一系列包括缩孔、抽缩、凹洼（又称陷穴、凹坑、麻坑）、鱼眼等漆膜弊病，简用“缩孔”表示［1］。其不仅影响漆膜外观，且如果用打磨、抛光无法消除，还需手工补漆或整车返工，既严重影响生产效率，又增大了整车报废的概率，甚至降低了漆膜外观和性能，进一步增加涂料及人工成本。本文根据一起缩孔质量事故，通过排查相关影响因素，最终解决了问题，为各汽车主机厂快速解决清漆缩孔问题提供参考。

1　问题描述

某公司一主机厂在涂装车间现场批量生产过程中发现，车身在喷涂清漆后出现局部缩孔。为防止问题车辆流入市场，尽快确定漆膜不良的原因，笔者所在团队进行了详细的调查。经过长时间的数据收集及统计，发现该问题有以下特点：

（1） 不同车型的发生概率有明显差异，A车型、B车型和C车型的发生概率分别为60%、10%和10%。

（2） 缩孔出现的位置较为统一，全部出现在A柱、上梁及机盖两侧，处于一条纵线区域，其他位置正常。

（3） 缩孔是规则的圆形，直径普遍小于1 mm，目视中间存在明显的污染物，数量多为1 ～ 2个/台。

（4） 涂装车间的2条面漆线发生的概率及位置一致。

（5） 不论白班还是夜班，发生概率和位置一致。

2　清漆缩孔原因的分析

2. 1解决问题的思路

（1） 对缩孔进行切片，分析污染源成分以确认是何种污染物。

（2） 排查清漆材料以确定是否为清漆质量异常所致。

（3） 排查喷涂工艺及环境以锁定缩孔污染源及查找可能导致缩孔的原因。

2. 2问题排查

2. 2. 1缩孔切片及成分分析

图1为显微镜下观察到的缩孔的情况。

图1　显微镜下缩孔处表面形貌Figure 1　Surface morphology of the cratering observed under microscope

由图1可知，缩孔中心有1个半透明的污染物。再借助扫描电镜观察缩孔区域的微观形貌，结果见图2。

图2　正常和异常涂层的截面形貌及污染物处放大图Figure 2　Sectional morphologies of the normal and abnormal coatings and enlarged view of contaminant in varnish

由图2可知，电泳层的膜厚为19.32 μm（要求15.00 ～ 25.00 μm），“色漆 + 中涂”层的膜厚为46.92 μm（中涂膜厚要求25.00 ～ 35.00 μm，色漆膜厚要求15.00 ～ 25.00 μm），清漆膜厚为52.10 μm（要求40.00 ～ 55.00 μm），均满足工艺要求。淡黄色半透明的污染物出现在色漆/中涂层中，凸起于清漆层，推断是清漆与污染物反应造成缩孔。能导致缩孔的物质包括有机硅化合物、润滑脂、油、表面活性剂、蜡、水，等等。取出污染物进行红外光谱分析（见图3），确定其成分是二甲基二氯硅烷，故下步将重点排查涂料及喷涂环境。

图3　污染物与二甲基二氯硅烷的红外光谱Figure 3　Infrared spectra of the contaminant in varnish and dimethyldichlorosilane

2. 2. 2清漆材料

取12块90 cm × 60 cm的常规漆膜测试专用板材──镀锌板，在涂装车间进行前处理、电泳和中涂。从现场取3个批次的清漆和生产车间罐体内清漆和1种色漆，在实验室喷涂“色漆 + 清漆”，每个批次清漆及现场罐体清漆各3块［2］。固化后观察，发现12块试板均无缩孔。由此可知，各个批次的清漆均无质量异常，罐体内清漆也未受污染，排除清漆材料异常这一因素。

2. 2. 3喷涂环境及设备排查

通过切片及红外光谱分析，现场将污染物锁定在含有机硅化合物的物质，这些物质常出现在设备的润滑脂和润滑油中。随后排查情况如下：

（1） 机器人中的润滑物质。经过红外光谱检测，结果为凡士林，并非有机硅化合物，排除。

（2） 升降机中的润滑物质。由于其侧面和顶面都有遮盖保护，润滑油无法落到车身上，且经过红外光谱检测，润滑油成分中不含有机硅化合物，排除。

（3） 压缩空气排查［3］。检查气动三元件，清洁度达到要求，且有专人排放和管理二级油水分离器，排除。

（4） 协调了1辆车间专用挂板车，分别将4块90 cm × 60 cm的中涂试板粘贴在易发生清漆缩孔问题的A柱、上梁及机盖两侧，随线进行色漆及清漆的喷涂。在湿膜时及固化后均未发现缩孔，由于缩孔发生有一定的概率，为充分验证及排查现场污染源，随后分别在2条面漆线、3个班次进行了多达十余次的验证，但挂板车上的试板均未出现清漆缩孔问题。

综上所述，污染源跟喷涂工艺、油漆本身和喷房环境无关。挂板车与现场批量车型的不同之处成为确定污染源的关键。

2. 2. 4车身排查

排除了设备环境，再次研究缩孔发生的特点，发现A柱粘贴的卡扣（见图4）嫌疑很大。它能合理解释上文第1部分提及的5个情况，如因为A车型的卡扣与B车型、C车型不是同一个供应商，所以不同车型发生缩孔的概率不同。员工在进色漆段前安装卡扣，若卡扣附着有污染物质，会污染手套，并通过手套转移到车体表面。在用驼鸟毛擦净色漆时，会在该区域翻转，污染物又会粘上驼鸟毛特定位置，最终污染车身的特定位置，导致缩孔位置固定在几处。

图4　A柱卡扣Figure 4　A pillar snap-fit

另外，还调查了以下疑点：

（1） 卡扣上污染物的来源。

经向供应商了解，为保证质量和提取效果，在生产卡扣时需在磨具中涂覆一种脱模剂，因此卡扣上可能会粘有脱模剂，这是一种潜在的污染物。

（2） 脱模剂含有机硅化合物与否。

用红外光谱分析了污染物和脱模剂，结果见图5，可见二者成分一致。

图5　脱模剂与污染物的红外光谱Figure 5　Infrared spectra of release agent and contaminant in varnish

（3） 缩孔中还伴有其他杂质，来源是哪里。

取擦拭干净的马口铁板喷色漆后，取 2个卡扣相互敲击，发现有细小的黑色颗粒掉到色漆层。喷涂清漆后出现缩孔，且状态与车身缩孔一样。

（4） 如何在车间现场证明A柱卡扣是造成缩孔的原因。

将A柱卡扣安装工位由色漆喷涂前更换至中涂喷涂前，结果中涂的同样位置也发生缩孔。

综上所述，可以判定粘附有脱模剂的A柱卡扣是造成此次缩孔质量事故的原因。

3　解决方案

（1） 临时措施：将A柱卡扣浸泡在水性清洗溶剂中清洗后再使用，清漆缩孔发生率由之前的60%降至8%。

（2） 长期措施：敦促卡扣厂家进行整改，调整脱模剂，保证其中不含有机硅化合物等污染物，并全面排查汽车涂料车间全部生产过程，严格杜绝含有有机硅化合物的材料、零部件及设备。在日常生产管理体系中加强对车间材料、设备及人员的管控，防止带入导致缩孔的污染物。

4　结语

A柱卡扣表面残留的脱模剂中含有有机硅化合物，是导致此次清漆缩孔事故的原因。用水性清洗溶剂浸泡清洗A柱卡扣可有效解决该问题，但加强管理才能真正杜绝清漆缩孔问题的发生。

［1］ 王锡春. 漆膜缩孔缺陷及其防治［J］. 汽车工艺与材料， 2001 （6）: 1-5.

［2］ 陆岩. 清漆缩孔问题的解决［J］. 现代涂料与涂装， 2014， 17 （8）: 50-51， 68.

［3］ 张阳， 程凤宏. 一次面漆缩孔事故的原因分析及对策［J］. 现代涂料与涂装， 2007， 10 （10）: 43-44.

［ 编辑：杜娟娟 ］

Solution of an accident about cratering existed in varnish on automobile body

RAN Hao*， GAO Wei-feng

The problem of cratering existed in varnish on automobile body was studied. The contaminant was determined to be organic silicon compound by infrared spectroscopy. The factors including paint quality， spraying process and workshop environment were checked. It was found that the cause for such cratering is the residual of release agent containing dimethyldichlorosilane， which is used in production， on the surface of A pillar snap-fit. This problem can be solved by immersing and washing the snap-fit using waterborne cleaning solvent and some long-term effective precautions were presented from aspects of quality management.

automobile； painting； varnish； cratering； contaminant

TQ639

B

1004 - 227X （2016） 10 - 0525 - 04

2015-09-17

2015-12-03

冉浩（1983-），男，河北保定人，本科，工程师，研究方向为汽车材料。

作者联系方式：（E-mail） qiaoqiaoranhao@163.com。