2023-08-01
00前言
外觀件的質量直接關系到產(chǎn)品品牌的聲譽。在競爭日益激烈的市場環(huán)境下，外觀質量的保證成為影響產(chǎn)品銷量的重要因素。而保證外觀件的前處理及涂裝質量，消除涂裝缺陷尤為重要。本文以某鏟運土方類工程機械廠駕駛室前處理電泳線解決某次電泳針孔缺陷為例，介紹了一種排查解決電泳針孔缺陷的方法。
01常見導致針孔缺陷原因分析
1.1 再溶解性針孔
在電泳后，如果工件濕漆膜沖洗不及時，會導致漆膜的再溶解，從而產(chǎn)生再溶解性針孔。
1.2 氣體針孔
電解反應劇烈時會產(chǎn)生大量氣泡，如果槽液攪拌不良，工件脫泡不完全，大量氣泡會殘留并被濕漆膜裹挾。工件經(jīng)過烘干后，這些氣泡會破裂，形成氣體針孔。導致此類針孔的原因可能是電源濾波值太高（即交流成分多），電源整流器輸出不穩(wěn)定，以及槽液溫度過低，循環(huán)效果差，或在循環(huán)過程中吸入了空氣等。
1.3 帶電入槽階梯式針孔
如果浸入電泳槽液的工件在之前的水洗工序中表面濕潤不良，并且在電泳時電解反應劇烈，會產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡在漆膜沉積后易被裹挾，烘干時漆膜下的氣泡會炸裂，形成針孔。這種類型的針孔缺陷多發(fā)生于連續(xù)式電泳線。
1.4 電泳槽液造成的針孔
電泳溶劑含量過低會導致電泳過程中漆膜的流動性差。如果之前的工藝過程產(chǎn)生針孔，這些針孔不易被自然流平消除。而溶劑含量過高又會導致溶劑性爆孔。在涂層表干后，過量的溶劑若被包裹在漆膜里，在烘干時會到達一定壓力后破開漆膜，形成針孔。因此，保持溶劑含量在適宜范圍內波動是避免漆膜針孔缺陷的重要措施。此外，槽液pH過低可能導致過度返溶，形成針孔。如果雜質混入槽液，或者槽液電導率過高，也會影響電泳過程，形成針孔。因此，控制電泳槽液的參數(shù)至關重要。
1.5 前處理導致的針孔
金屬材料在加工、運輸、貯存過程中會產(chǎn)生一系列的雜質、異物，對于未來涂層的結合力與保護性構成重大威脅。因此，在涂裝前通過前處理將這些物質去除，并通過諸如磷化等表面化學轉化以增加涂層附著力，增強涂層的抗蝕能力。對于電泳涂裝來說，前處理還可以提高涂料的濕潤性，為電泳過程提供良好的基體表面環(huán)境。創(chuàng)造一個良好的基體前處理是對電泳漆膜質量的重要保障。反之，不良的前處理會造成一系列漆膜缺陷，針孔即是常見的一種。脫脂不良會造成磷化膜表面被油脂污染，電泳時電沉積過程遇阻，油脂污染區(qū)形成針孔、凹坑的中心。除銹效果不良則會造成銹蝕殘留，甚至氧化皮殘留，導致基體表面易裹挾氣泡，形成后續(xù)針孔。磷化效果差、磷化后工件在空氣中暴露時間長、水洗過程時間過長會造成磷化膜返銹，影響電泳時底材表面，并加劇電解反應導致針孔。因此，控制一個優(yōu)良的前處理環(huán)境，是避免針孔缺陷的重要保障。
1.6 底材造成的針孔
疏松的底材表面可能因表面結構而裹挾氣體。如果材質表面含有過多的電解質，也可能導致針孔。此外，鍍鋅板也容易產(chǎn)生針孔。
02 針孔缺陷解決實例
2.1 背景
某鏟運土方類工程機械廠在不斷研發(fā)新產(chǎn)品，豐富產(chǎn)品線的同時，配套了高端駕駛室前處理電泳線。經(jīng)過現(xiàn)場統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)電泳缺陷的數(shù)量明顯增多，占所有前處理電泳缺陷的83%，已成為影響生產(chǎn)的主要因素，亟需解決。
2.2 分析排查
2.2.1 現(xiàn)場調查
該前處理電泳線用于處理薄板覆蓋件和高端駕駛室，基本工藝流程包括上線、水洗、預脫脂、脫脂、水洗（2道）、酸洗（2道）、水洗、中和、水洗、表調、磷化、水洗、去離子水洗、電泳、超濾水洗（2道）、去離子水洗、下線、烘干、強制冷卻等工序。針對現(xiàn)場為程控行車控制的間歇浸漬式生產(chǎn)線，且現(xiàn)場電泳工序實行分段電壓（一段100-150 V，二段150-250 V），首先排除了帶電入槽階梯式針孔的可能性。通過抽樣調查和現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)電泳針孔分布無規(guī)律，循環(huán)泵工作正常，循環(huán)良好，排除設備導致針孔的可能。
2.2.2 參數(shù)檢測
針對可能導致針孔的脫脂、酸洗、磷化、電泳工序，我們對槽液進行取樣檢測，并同時觀察處理效果。檢測結果如表1所示。
通過結合數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況，我們發(fā)現(xiàn)脫脂效果較好，磷化后無返銹發(fā)生。然而，電泳溶劑含量偏低，酸洗參數(shù)正常，但現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)工件表面有黑色殘留物，需要進一步確認。
2.2.3 對比試驗
為了驗證溶劑含量是否導致針孔缺陷，我們設計了A組試驗。在保持相同前處理條件下，我們調整了溶劑含量，并分別統(tǒng)計調查工件電泳針孔的發(fā)生率。結果顯示，溶劑含量恢復到正常范圍后，針孔明顯減少，但仍存在少量針孔缺陷。
此外，我們還注意到酸洗后工件表面的黑色殘留物主要發(fā)生在板厚為4毫米以上的工件局部。因此，我們進行了B組試驗，驗證是否是底材酸洗不良導致針孔缺陷。我們使用兩種板厚（T2和T4）的Q235B樣板進行相同條件的前處理和電泳操作，并對比電泳效果。結果顯示，T2板未出現(xiàn)針孔缺陷，而T4板出現(xiàn)了密集分布的針孔，且分布區(qū)域與酸洗后黑色殘留物區(qū)域高度重合。
根據(jù)試驗結果，我們推斷溶劑含量偏低和T4及以上板厚工件表面氧化皮酸洗不徹底是造成本次工件批量針孔缺陷的主要原因。進一步分析發(fā)現(xiàn)，黑色疏松殘留物是由未完全溶解的氧化皮構成的。由于酸洗不徹底，工件表面殘留了疏松的氧化皮，這些氧化皮裹挾進氣體。同時，溶劑含量偏低造成漆膜流動性差，兩個因素的共同作用導致了針孔缺陷的形成。
2.3 制定對策
我們已經(jīng)通過添加溶劑消除了溶劑含量過低的因素，試驗結果證明這一措施是有效的。然而，酸洗后存在殘留氧化皮的現(xiàn)象仍未解決。我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的酸洗液參數(shù)主要適用于T2及以下板厚的冷軋板材，而對于大量T4及以上板厚的熱軋板材，現(xiàn)有的純磷酸系酸洗液已經(jīng)不能滿足需求。為了解決板材針孔缺陷，我們需要通過調整現(xiàn)有酸洗液參數(shù)來提高酸洗能力，徹底去除未完全溶解的氧化皮。
為此，我們設計了正交試驗，尋找適宜的酸洗處理參數(shù)范圍。試驗包括現(xiàn)階段參數(shù)與若干組游離酸或溫度調節(jié)后的參數(shù)組合。試驗結果見表2所示。
在綜合考慮設備承受能力和能源消耗水平的基礎上，我們將酸洗的溫度控制下限調整為65℃，游離酸的控制下限調整為10.0。
經(jīng)過調整后，我們每周每個工作日進行隨機抽樣調查，再未出現(xiàn)電泳針孔缺陷，問題得以解決，生產(chǎn)線趨于穩(wěn)定。
03 結語
電泳針孔缺陷是材料表面處理中常見的一種缺陷，嚴重威脅產(chǎn)品的防腐蝕性能。如何控制和避免針孔缺陷的發(fā)生是保障產(chǎn)品外觀質量的重要一環(huán)。導致針孔缺陷的因素復雜多樣，不同設備、工藝流程和藥劑搭配都可能產(chǎn)生未知的影響。當生產(chǎn)線出現(xiàn)批量針孔缺陷時，我們可以按照本文所舉的實例中的“一查二檢三對比”的思路，結合經(jīng)驗中常見導致針孔缺陷的原因來排查和確定問題，并制定對策來解決問題。
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