电泳漆堆积附着问题的分析及对策

韩雪芹　胡旭东　杨开炳　罗裕光　陈翠锋

摘 要：针对车身电泳漆异常堆积附着问题，从板材种类、前处理清洗效果、磷化膜质量和电泳槽液成分等方面进行了深入分析。通过现场验证等方式，最终确定了导致电泳漆堆积附着的根本原因。在此基础上，制定了解决方案和后期预防措施。

关键词：电泳;杂质离子;电泳异物堆积

中图分类号：U466  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）03-159-03

1 引言

阴极电泳具有较高的耐蚀性和泳透力，被广泛应用于汽车、五金、家电等行业。电泳涂装涉及到多种复杂的物理化学反应，主要包括电解、电泳、电沉积和电渗四个过程。电泳槽液的控制非常重要，任何一种参数的变化都会影响化学反应的正常进行，导致各种各样的电泳漆膜弊病。这些弊病对产品的耐腐蚀性、耐久性、外观质量等有着不同程度的影响。

电泳漆堆积附着是一种较为少见的漆膜缺陷，其表现为电泳漆膜表面凹凸不平，极为粗糙。对整车漆膜的平整度影响严重，通常需要通过打磨进行处理。在返工打磨的过程中往往会破坏电泳漆膜的完整性，导致产品存在早期锈蚀隐患，降低产品的耐腐蚀性、外观鲜映性及使用寿命等性能。并且返工会影响生产节拍和成本。因此从根源上解决电泳漆异常堆积问题并制定相应的预防措施非常有必要。

2 电泳漆堆积附着的表现

某自主品牌大型客车公司今年四月份起陆续发现车身轮护、乘客门踏步等等均不同程度出现大量集中的电泳漆堆积附着缺陷（图1/2）。出现问题的部位集中在四个轮护区、门踏步区域以及车内部分蒙皮表面。从材质上看，缺陷部位基材多为冷轧板。缺陷分布不均匀，无明显规律。性状为类似絮状析出物。

3 问题分析及验证

该公司电泳投槽已运行多年，电泳线始终平稳，之前未发现类似现象。工艺研究所牵头联合车间、材料供应商成立攻关小组调查原因。调查组从前处理清洗效果、磷化膜状态、杂质离子含量、泳涂电压、槽液温度、成分含量等因素进行综合分析调查。

攻关小组现场调查情况如下：

（1）电泳工艺流程未发生变化，其过程如下：

焊装转入→上滑撬→手工预处理→高压喷淋→转挂上线→预脱脂→脱脂→一次水洗→二次水洗→表调→磷化→三次水洗→四次水洗→一次纯水洗→电泳→零次喷淋→一次UF洗→二次UF洗→二次纯水洗→沥水→卸挂下线→电泳烘干→强制冷却→下滑撬;

（2）车身各部位板材种类均未发生变动;

（3）泳涂电压1段为120V，2段为280V，符合工艺要求;

（4）电泳槽液温度28.3℃，为工艺要求的正常值。

由此可初步排除车身板材、泳涂电压、工艺变化等方面因素造成电泳漆堆积附着的可能性。考虑到清洗效果不佳、磷化膜不均匀、电泳槽液中固体含量过低、杂质离子含量过高也会导致电泳漆集中附着，在检测电泳槽液成分含量的同时，还需对磷化膜质量及电泳前纯水清洗效果进行验证。

3.1 检验电泳前纯水清洗效果

電泳漆堆积附着缺陷的发生与车身的清洗效果密切相关。若车身电泳前局部清洗效果不良，则会污染电泳槽液，影响电泳槽液均相平衡，导致树脂、颜料析出，其结果即为电泳漆集中附着。检查前处理各槽槽液，未发现明显油污、沉淀等异物，且循环过滤袋中无明显大颗粒。各槽液参数化验均无异常。

选取一台样车，在其进入电泳槽前用新鲜纯水将易出现电泳漆堆积缺陷的部位反复冲洗3遍，然后按照正常工艺流程进行电泳。发现经新鲜纯水冲洗的部位依旧产生了电泳漆堆积附着的缺陷，由此可排除电泳前纯水清洗效果方面因素造成电泳漆堆积附着的可能性。

3.2 验证磷化膜质量

磷化膜不均匀、疏松等缺陷会使车身表面电阻差异变大，进而影响车身表面电流密度，电流密度较大的部位反应剧烈，导致电泳漆集中沉积成膜，即产生电泳漆堆积附着缺陷。打磨磷化后的样车，清除易出现电泳漆堆积缺陷部位的磷化膜，然后按照正常工艺流程进行电泳。发现经打磨处理的部位依旧产生了电泳漆堆积附着的缺陷，由此可排除磷化膜质量方面因素造成的电泳漆堆积附着的可能。

3.3 检测电泳槽液的工艺参数

取现场电泳槽液进行相关参数的检测，具体检测结果见表1。

对比电泳槽液正常工艺标准，电泳槽液中溶剂、固体份、pH值、颜基比、MEQ值均正常，而钠、铁、磷杂质离子含量超标。由此可初步判定电泳槽内杂质离子污染可能是导致电泳漆集中堆积附着的重要因素。钠、钾、磷离子超标主要是由被涂物或挂具将前处理液带入电泳槽导致。铁离子主要来源于工件上的铁屑、氧化物、阳极液渗漏、循环管道的腐蚀等。杂质离子含量过高会导致通电时槽液中电流密度分布不均匀。电流密度较大的部位电解反应剧烈，不仅加块了电沉积的速度，还降低了漆膜的流平速度，进而引起电泳漆在车身上集中堆积附着缺陷。同时，剧烈的电解反应会产生大量气泡，引起脱泡不良，过度堆积的漆膜包裹着大量气体，电泳漆膜高温固化时，气体受热膨胀冲破电泳漆膜，在电泳漆集中堆积处形成孔洞。其主要化学反应如下：

阳极反应：

阴极反应：

4 解决方案

4.1 应急措施

除去钠、钾、磷等离子，可采用废弃UF过滤液或电泳槽液的办法，但铁离子只能通过更换部分槽液的办法除去。集中更换大量电泳槽液需要对新配置的槽液进行充分熟化后才能投入生产，耗时长、操作复杂、成本高。而排超滤液操作相对简单、成本低，且对生产节拍影响较小。该公司电泳槽体容量为340吨，UF1和UF2均为300吨，共计940吨，根据实验结果，综合考虑效果、速度、成本、生产节拍等因素，决定直排UF2整槽300吨。UF2排槽、清洗后，将UF1整槽导入UF2，UF1清洗后补入纯水300吨、溶剂3吨。重

新开线生产后，现场跟踪发现车身电泳漆集中堆积附着现象消失，除铁离子外，槽液中杂质离子含量均已在正常工艺标准范围内。

4.2 日常预防措施

为有效控制电泳槽液中杂质离子含量，维护槽液稳定，后续将加强过程监测与管控，具体措施如下：

（1）检查车身矩管、舱体等易兜液部位的排液情况，一旦发现排液不良现象，立即整改;

（2）在电泳槽及电泳前水洗槽过滤系统内加装磁棒，定期清理，以减少铁屑的积累;

（3）每日检查阳极管运行情况，发现阳极膜破损及时修复;

（3）定时对电泳线各槽液参数进行化驗，槽液参数接近限值时及时安排倒槽;

（4）定期检测电泳槽液中杂质离子含量[1]，并根据检测结果制定超滤排放计划。

5 总结

从车身产生电泳漆集中堆积缺陷到完全解决历经了数月，现电泳出来的车身已无电泳漆集中堆积现象，电泳槽液中杂质离子的含量也降至可控范围内。在解决车身电泳漆膜缺陷后，要形成组织记忆力，举一反三，争取做到从源头预防、控制，加强白车身电泳开孔、除油、除锈等过程管控，以减少电泳槽液中杂质离子、油污等异物的带入量。

参考文献

[1] 王锡春.汽车涂装工艺技术[M].北京：化学工业出版社，2005：66-66.