汽车零部件电泳涂装前处理常见问题分析

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    1.前言

    随着经济的快速增长，中国的汽车工业迎来了一个高速发展的时期。伴随着汽车产量的大幅增长，人们对汽车质量也提出了更高的要求。阴极电泳涂装因泳透率、涂装自动化程度高，对环境污染小，漆膜致密且边缘覆盖性好等优点，在汽车零部件涂装中得到了广泛应用。与汽车主机厂相比，汽车零部件厂面临更多的难题：产品所用材料多样，如冷轧板、热轧板、热镀锌板、电镀锌板、铝板等；产品大小不一，形状复杂，夹缝及焊点等难处理部位较多。本文总结了汽车零部件厂涂装车间磷化前处理线日常生产中存在的典型问题，分析了问题产生的原因，提出了解决方案。

    2.汽车零部件电泳涂装前处理线的工艺流程

    预脱脂(50～60℃喷淋)一脱脂(50～60℃浸泡)一水洗(常温喷淋)一水洗(常温浸泡)一表调(常温喷淋)一磷化(35～45℃浸泡)一水洗(常温浸泡或喷淋)一水洗(常温喷淋或浸泡)一无铬钝化(常温浸泡)一纯水洗(常温浸泡或喷淋)一纯水洗(常温喷淋)一电泳。

    3.存在的问题及其解决措施

    3．1 通道抽风不良的影响

    由于金属表面总会有各种油污，如机油、液压油、润滑油、压延油等，这些油污对涂装影响特别大，造成涂层外观差、附着力降低等，故在涂装前必须进行脱脂[1]。因为中温脱脂(50～60℃)较常温脱脂具有更强的除油能力和更快的除油速度，因此已成为大多数厂家的首选。但目前汽车零部件厂广泛采用的前处理生产线为全封闭通过式，仅设有少量的检修门和观察窗，中温脱脂过程所产生的热量、水雾则通过抽风系统排出。若抽风系统不完善，则易造成脱脂槽产生的热量不能有效扩散，导致通道内温度、湿度升高(温度可达50～60℃，湿度达90％～95％)，产生通道内串热现象(即使其它槽体温度也升高)。而受此影响最大的部位是通道内的过渡段、表调槽以及磷化槽。

    3．1．1 过渡段受串热的影响及其消除

    过渡段，即通道内工位与工位之间的连接部位。由于通道内的温度升高，过渡段温度随之升高。从涂装质量方面看，第二水洗槽到表调槽之间的过渡段(以下简称过渡段I)最易出现工序间锈蚀问题。原因如下：(1)根据热量扩散原理，过渡段离脱脂槽较近，受串热的影响较严重，故过渡段为高温高湿环境：(2)过渡段处在脱脂槽之后、磷化槽之前，工件经过脱脂后表面油脂已被完全去除，裸板处于通道内的高温高湿环境：(3)工件从脱脂工序运行出来到过渡段之前，己通过了2个过渡段，在空气中暴露的时间较长。就上述现场情况在实验室进行模拟。试片采用神龙汽车公司用冷轧板，脱脂剂采用浓度为20g／L的中温脱脂剂。模拟实验分以下2种流程进行，腐蚀状况对比见图l。

    (1)55℃脱脂3min一常温喷淋水洗30s一常温浸泡水洗30s-常温高湿晾3min(左图)

    (2)55℃脱脂3min一常温喷淋水洗30s．一常温浸泡水洗30s一高温高湿晾3min(右图)

图1 脱脂水洗后的试样在不同环境条件下的腐蚀情况对比

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    Figure l Comparison between samples corrosion status indifferent conditions after degreasing and rinsing

    由图l可以看出，脱脂水洗后的试片在常温高湿的环境下放置3min后，试片表面状况良好，没有出现锈蚀情况；而脱脂水洗后的试片在高温高湿的环境中放置3min后，表面已出现较为严重的锈蚀情况。若生产中出现锈蚀问题，不仅造成产品防腐蚀能力的降低，并且腐蚀产物会污染表调槽、磷化槽甚至钝化槽。解决此问题的方法：一是配备一套性能优良的抽风系统，以保证通道内其它工位的正常温度；二是选用清洗性能好、防锈性能强的脱脂剂。对于锈蚀工件，需重新喷砂或打磨除锈后，返工处理。

    3．1．2 表调槽受串热的影响

    表面调整是磷化处理中的一个工序，表面调整处理能够为磷化膜的生长提供良好的晶核，提高膜的致密性，降低膜重。目前，汽车零部件厂大多使用胶体磷酸钛表调体系。由于胶体属于高度分散的多相系统，具有巨大的表面自由焓，属于热力学不稳定系统，故在高温下，胶体磷酸钛会自动产生微粒，继而聚结成大颗粒，使胶体很快产生沉淀而失效。温度越高，则沉降越多。钛胶体在pH超过8．0～9．5和温度超过35℃时会沉聚，因而使用时必须控制在特定的pH和温度范围[2]。当表调槽因串热而导致槽液温度升高后，表调槽液的稳定性降低，表调功能减弱，直接导致磷化后工件表面不均匀、结晶粗大及发彩。因表调的沉聚为不可逆反应，当该问题出现时，需重新配制表调液方可起到良好的表调作用，受影响的工件需要返工。

    2．1．3 磷化槽受串热的影响

    目前，与阴极电泳配套的大多为锌锰镍三元系磷化液。该磷化液与阴极电泳配套性好，涂层防腐性能优异，附着力良好。锌离子浓度对磷化膜的形成有较大影响(见图2)。

图2 锌离子浓度对磷化膜的影响

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    Figure 2 Effect of zinc ion concentrations on phosphating film

    由图2可见，当锌离子浓度为l．6g／L时，磷化膜均匀；当锌离子浓度为0．8g／L时，磷化膜不完整。故Zn2+浓度应控制在1．2～1．6g/L。此时，可得到“P比”>／90％的磷化膜，大大提高了涂装产品的耐蚀性[3]。但当磷化槽受到通道串热影响时，磷化槽液温度升高至超过正常使用温度，会出现磷化结晶现象。即温度过高时，磷化液中可溶性磷酸盐的离解度加大，从而使磷酸根浓度升高，产生磷酸锌沉淀，槽液中锌离子浓度降低。当磷化液恢复到正常的温度时，原有的平衡并不能恢复。此时如果不调整锌离子浓度，就会使磷化膜不完整，导致工件上残留大量的磷酸锌晶粒，在后续的水洗工序中难以洗净。带有结晶的工件在电泳漆膜烘干固化后，表面依然会残留大量颗粒，严重影响产品外观及防腐蚀性能。要解决这一问题，只有重新调整磷化槽，对工件进行返工处理。