車身二氧化碳保護(hù)焊在涂裝電泳過程中上膜異常研究

蘇小亮，邢汶平，田冰星

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

二氧化碳保護(hù)焊是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種高效焊接技術(shù)，由于其生產(chǎn)效率高，并具有焊接成本低、能耗低、焊接變形小、適用范圍廣、抗銹能力強(qiáng)以及焊后不需清渣等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)代最為重要的焊接技術(shù)之一，在汽車制造業(yè)中已被廣泛應(yīng)用。

雖然二氧化碳保護(hù)焊具有較強(qiáng)的抗銹能力，但在生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)部分二氧化碳保護(hù)焊存在電泳上膜不良的現(xiàn)象，本次實(shí)驗(yàn)就是想找出電泳上膜異常的原因，從而能制定出有針對(duì)性的措施，保障車身具有更好的防銹性能。

1 試板制備

本次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了2組試板，每組3塊，均是在生產(chǎn)現(xiàn)場隨線制作，一組進(jìn)行了磷化，另一組不僅進(jìn)行了磷化還進(jìn)行了電泳。試板的具體信息如表1所示：

表1 試板信息表

2 試驗(yàn)設(shè)備

①SEM分析

儀器：掃描電子顯微鏡

型號(hào)：HITACHI TM3030

②元素分析

儀器：Bruker Quantax70能譜掃描

③YAMATO DF-611C烘箱

④YAMATO LT-500機(jī)械攪拌器

⑤GP0500R整流電源，AP-EC02控制器

⑥HT-8000槽液

⑦勝利VC9807A萬用表

3 試驗(yàn)內(nèi)容

3.1 樣品處理

1）電泳板

將試板包邊，進(jìn)行400hr的鹽霧試驗(yàn)。

2）磷化板

①裁出一小段焊縫，進(jìn)行SEM和EDS，測量焊點(diǎn)周圍各個(gè)區(qū)域的元素組成

②電泳處理，對(duì)比電泳前后焊縫的黑色區(qū)域、黃色區(qū)域的上膜情況。

3.2 磷化板電泳處理

在實(shí)驗(yàn)室對(duì)磷化板進(jìn)行電泳處理，對(duì)比電泳前后的磷化板、電泳板，用于分析焊縫上黑色區(qū)域、焊縫周圍黃色區(qū)域的上膜情況。

圖1 電泳前的隨線磷化板

圖2 電泳后的隨線磷化板

從圖1中可以看出，磷化板電泳前焊點(diǎn)周圍布滿了發(fā)亮的區(qū)域，這些發(fā)亮區(qū)域在電泳后大部分區(qū)域已經(jīng)上膜，僅有如圖2中紅圈所示的4個(gè)區(qū)域未上膜。

經(jīng)分析，圖1所示的板材焊槍移動(dòng)方向?yàn)閺挠业阶螅簧夏^(qū)域主要集中在兩堆熔融物的疊加區(qū)域，如圖3所示；而熔融物與板材的交界處大部分是可以正常上膜的。

圖3 不上膜區(qū)域示意圖

3.3 導(dǎo)電性檢測

使用萬用表檢測焊縫上未上膜區(qū)域的導(dǎo)電性，從而判斷其在電泳過程中能否正常上膜。

圖4 導(dǎo)電性檢測

通過萬用表的檢測，發(fā)現(xiàn)這些不上膜區(qū)域并不導(dǎo)電，從而導(dǎo)致這些區(qū)域在電泳過程中不上膜。

圖5 掃描位置示意圖

3.4 SEM分析

使用電鏡在不鍍金的情況下分別對(duì)磷化板的點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C、點(diǎn)D位置進(jìn)行觀測，其中點(diǎn)A為磷化板的空白位置，點(diǎn)B為磷化板熔堆上部，點(diǎn)C為磷化板熔堆與熔堆交界處，點(diǎn)D為磷化板熔堆與底材交界處，觀測位置的示意以及各個(gè)位置具體的掃描電鏡圖分別如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示：

圖6 A位置掃描圖及成分

圖7 B位置掃描圖及成分

圖8 C位置掃描圖及成分

圖9 D位置掃描圖及成分

從圖6中可以看出，磷化板的主要成分為磷酸鋅；從圖7中可以看出，熔堆上部有磷化膜存在；從圖8中可以看出，中間的富含硅錳區(qū)域以及富含鐵區(qū)域的磷含量極低，可以推定熔堆與熔堆交界處沒有磷化層存在；從圖9中可以看出，熔堆與底材交界處同樣是硅錳層，沒有磷化層存在。

從 SEM 的分析結(jié)果來看，熔堆和熔堆之間、熔堆和底材之間的交界處存在富含硅、錳、氧的絕緣區(qū)域，這些區(qū)域?qū)щ娎щy導(dǎo)致電泳無法上膜，前處理也無法上膜，其他部位均可正常上膜。

3.5 鹽霧實(shí)驗(yàn)

為了確認(rèn)電泳上膜異常區(qū)域的防銹能力，特將3塊隨線電泳板進(jìn)行400hr的鹽霧實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10、圖11和圖12所示：

圖10 鹽霧實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)

圖11 鹽霧實(shí)驗(yàn)后狀態(tài)

圖12 E放大圖

從鹽霧實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看出：1）所有的未上膜區(qū)域均未生銹；2）板材上的銹蝕和焊點(diǎn)上的銹痕都是由焊渣引起的，沒有焊渣的地方域都不會(huì)生銹。

4 結(jié)論

1）二氧化碳保護(hù)焊熔堆和熔堆之間、熔堆和底材之間的交界處存在富含硅、錳、氧的絕緣區(qū)域，這些區(qū)域?qū)щ娎щy導(dǎo)致前處理以及電泳均無法上膜。

2）二氧化碳保護(hù)焊電泳上膜異常的區(qū)域經(jīng)過400hr的鹽霧試驗(yàn)后并不會(huì)銹蝕，而銹蝕集中在飛濺到焊點(diǎn)周圍的焊渣。

3）此次實(shí)驗(yàn)印證了二氧化碳保護(hù)焊具有良好的防銹性能，所以即使焊點(diǎn)上存在電泳上膜異常區(qū)域，銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)也很小，在使用二氧化碳保護(hù)焊過程中需要重點(diǎn)關(guān)注和管控的如何改善和減少飛濺。