前罩電泳漆膜發黃問題淺析

摘要：分析了前罩電泳漆膜發黃產生的原因，并提出了解決措施，同時為電泳線的陽極排布提出了建議。

關鍵詞：前罩；發黃；電泳

電泳涂裝作為汽車涂裝的第一道工序，是涂層的基礎。它必須具備下列性能：電泳涂裝對經過預處理的工件表面必須有很好的附著力，所形成的底漆涂膜應具有較強的力學性能；底漆本身必須是耐腐蝕的阻化劑，有較強的耐腐蝕性、耐水性和抗化學試劑性；與中涂或免漆層具有良好的配合性；能適應汽車工業流水線生產的特點，具有良好的施工性能。而電泳漆膜的缺陷會對上述性能產生不同的影響，并且增加后序工人勞動強度和生產成本，甚至可能對面漆車身質量產生不利影響。

要獲得優良的電泳漆膜性能，不僅要求有良好的電泳涂料材料，同時電泳設備、現場工藝參數以及前處理質量都起著舉足輕重的作用。本文就某款車型前罩發黃的問題，探討如何從電泳材料、設備系統、工藝參數以及前處理質量等方面出發尋找問題發生真正原因，提供問題解決的思路，制定相應的糾正和預防措施。

問題描述

問題發生在新車型投產調制階段，涂裝車間電泳打磨班組發現，新車型白車身連續過車時經過電泳及烘爐烘烤后，新車型前罩外板及內板前端電泳漆明顯發黃（見圖1）。經統計發現，生產電泳車身149臺，出現發黃車輛數為108臺，不良率高達72%。該新車型產量規劃為10萬輛/年，打磨率為72%，單人返修工時費為35元/h，返修時間30s，單班參與人數為4人，雙班8人，預計約16.8萬元/年，返修成本高昂。對發黃部位及周邊部位的電泳膜厚進行測量，膜厚無明顯區別。如圖2所示，發黃區域取樣做鹽霧實驗發現，1000h鹽霧試驗后單邊銹蝕寬度超過2mm標準，不滿足防腐要求，存在銹蝕風險，必須解決發黃問題。

原因分析

該現象有兩個很重要的規律：一是在前處理電泳連續過車的狀態下，新車型為首臺車或者新車型前方空一個車位的狀態下，前罩漆膜正常，其余車身在電泳烘烤后出現前罩內外板前段發黃的現象；二是該生產線同時生產的另一款量產車型不存在前罩發黃的問題。

為了解決此問題，從白車身、前處理、電泳、超濾水洗及電泳烘烤等5個方面進行排查。

1.超濾液pH值

電泳漆膜在烘干后有較強的耐酸性和耐堿性，但濕膜狀態的電泳漆膜極易在酸性環境中出現“酸溶解”現象，造成漆膜發花。白車身經過電泳出槽體后需經過超濾液水洗，若超濾液pH值偏低，則會造成電泳漆膜返溶。需驗證是否由于UF液沖洗造成的返溶，驗證如下：pH值監控，UF液在工藝范圍；UF后純水沖洗，前罩內外板發黃。驗證結論：前罩發黃與電泳后水洗質量無關，超濾液pH值為非要因。

2.車身干濕狀態

進入電泳槽液前，車身表面的干濕狀態會導致鋼板表面電阻不同，可能造成前罩外板出現花斑。因此有必要對車身干濕狀態進行分析（車身常規狀態為半干狀態發黃率79.34%；入槽前關閉噴淋并吹干可使車身達到全干狀態發黃率67.56%；入槽前向前罩內外板噴純水，全濕狀態進入電泳槽發黃率87.5%）。試驗結論：車身干濕狀態對前罩電泳漆膜發黃問題無顯著影響，干濕狀態為非要因。

3.烘爐溫度

為研究不同烘烤溫度對電泳漆膜發黃缺陷率是否有顯著影響，根據工藝烘烤溫度范圍175～230℃，選擇180℃、200℃ 、220℃三種溫度進行試驗，每種溫度下分三組試樣，試樣隨車掛板缺陷率分別達65.55%、63.33%、68.89%。試驗結論：溫度對發黃缺陷率無顯著影響，烘烤溫度為非要因。

4.鋼材類型

新車型與量產車型共線生產，新車型前罩內外板電泳漆膜發黃，而量產車型前罩電泳漆不發黃，新車型前罩內外板鋼材為冷軋板，而量產車型前罩鋼材為鍍鋅板。為驗證鋼材差異，通過掛板試驗，對兩種鋼材電泳烘烤后發黃情況為冷軋板79.34%、鍍鋅板為0，具體過程分析見表1。冷軋板少量鐵變成黃褐色的FeO3從而導致電泳漆膜發黃，而鍍鋅板由于有鋅層保護，呈白色的氧化鋅在電泳漆膜中目視看不出來。經檢測鍍鋅板防腐性能滿足要求。試驗結論：其他條件不變的情況下，鍍鋅板可改善發黃問題，鋼材類型為要因。

5.電壓

生產現場使用的電泳槽位船型槽，連續過車，工件在前處理電泳采用“空中懸鏈+擺桿吊具”進行輸送，出入槽角度為45°、鏈速為5m/min，一段電壓（310V、71s）、二段電壓（340V、142s），入槽的銅排沒有連電，但是入槽段的陽極連電。采用表面流動電位測定儀測量連續兩輛車整個電泳過程中的電壓曲線，如圖3所示，分析兩者差異。

以上現象說明，連續過車時第2輛車不同區域電壓與第1輛車相比，前罩外板低20V。另外，第2輛車前罩內外板電壓達到10V的時間比第1輛車晚6s。這兩方面說明，第1輛車通電后對第2輛車的電場有影響，前端尤為明顯。

該現象有兩個很重要的規律：一是在前處理電泳連續過車的狀態下，新車型為首臺車或者新車型前方空一個車位的狀態下，前罩漆膜正常，其余車身在電泳烘烤后出現前罩內外板前段發黃的現象。二是該生產線同時生產的另一款量產車型不存在前罩發黃的問題（新投產車型白車身車長為4625mm，已有量產車型最長車型為4200mm）。

后一輛車受前一輛車的影響，前罩前端電壓受到抑制，符合電極反轉理論的解釋：連續過車的兩輛車，后一輛車入槽時不帶電，前一輛車身入槽全浸后作為陰極帶電，因此造成后一輛車短暫變為“陽極”，后一輛車的前罩在前一輛車的電極反轉作用下發生磷化膜“溶解”，最終導致冷軋板前罩呈現出電泳膜發黃的現象。

為了驗證上述分析，特采用隔一進一的方式，以增大節距，減弱前車電場對后車的影響，前罩發黃數量為0。試驗結論：采取隔一進一方式的前罩電泳漆膜未出現發黃問題，說明前車的電場確實對后車產生了不良影響，可以確定電壓為要因。

但是采用這種方式產量降低一半，且單車能耗增加，這種解決方式不可行，還需要繼續尋找解決方案。為了解決電極反轉導致的前罩發黃問題，需要通過調整過車時電壓情況的方式解決新車型前罩發黃問題，主要方案見表2。

試驗結論：采取將一段陽極管1～15根斷電，1～10根的陽極管內陽極液循環關閉，11～15根的陽極管取出的措施，前罩內外板發黃問題解決。

原理分析

電泳槽1～15號陽極管斷開前后實車驗證對比分析如圖4所示。

1）陽極管斷開前，后車進入槽體開始通電升壓階段，前車已經處于340V的高壓電場中，兩者之間存在較大電勢差，并通過整個電泳槽體內的陽極管構成回路，前車為陰極，后車為陽極，且越靠近前車，電場強度越大，陽極反應越劇烈，離前車較遠后電場較弱，幾乎不發生反應。

2）陽極管斷開后，盡管前車與后車之間電勢差仍然存在，但無法構成回路，所以電化學反應無法進行。經過18s，前車電壓達到310V，離開陽極管斷開區域，兩者之間電勢差較小，兩車正常進行電泳過程。

前罩電泳漆膜發黃的最佳方案分析

前罩電泳漆膜發黃的解決方案分析見表3。

經最終評估決定實施方案2前罩外板有冷軋板切換為鍍鋅板和方案4電泳槽入槽端1～15號陽極管斷開的措施。通過切換前罩外板鋼材類型及關閉部分陽極管，電泳發黃問題得到徹底解決，連續兩月發黃不良率均為0%。

前罩外板切換為鍍鋅板后效果驗證：前罩外板由冷軋板切換為鍍鋅板后，連續跟蹤5－6月實車效果，共70臺白車身通過電泳線，未發現前罩外板電泳漆膜發黃車輛（前罩內板發黃問題仍然存在）。

電泳槽1-15號陽極管斷開前后效果檢驗：在斷開電泳槽前端1～15號陽極管后，統計8－9月85輛車發黃問題數為0，前罩發黃缺陷率由原來的72%降低到0%。

結語

停用電泳槽前端1～15號陽極管這一措施在代工廠投產的其他車型可復制。對軸距較長的車型，進電泳槽液和出電泳槽液兩個階段，相鄰兩車之間易形成較大的電勢差而發生電極反轉，從而造成后一輛車機罩前端漆膜發黃或前一輛車尾端漆膜縮孔。因此有必要在設計階段考慮兩車電勢差，提前規避。