淺析汽車電泳漆膜的縮孔與針孔

王曉莉

電泳涂裝是汽車車身及零部件防腐防銹的重要工藝環(huán)節(jié)，汽車涂層主要由底漆涂膜和面漆涂膜兩大組成，涂膜的主要作用是防腐蝕性能和裝飾性。磷化電泳復(fù)合層涂膜是汽車涂層最里面的一層涂膜，即底漆涂膜，其主要功能是防腐蝕性;面漆涂層指涂于工件最外層的涂膜，是涂層組合中可見的部分，起著標(biāo)志和保護(hù)底材的作用，主要功能是抗老化和具有裝飾性。

磷化電泳復(fù)合層的底漆涂膜過程中的縮孔與針孔現(xiàn)象是電泳漆膜的兩大弊病，其直接影響電泳漆膜的防腐蝕性能，電泳漆膜縮孔與針孔的產(chǎn)生破壞了漆膜的完整性，造成車體局部部位或零件因不上電泳漆而生銹，導(dǎo)致漆膜的防腐蝕性能嚴(yán)重喪失。

1 電泳涂裝的基本原理

電泳涂裝即磷化電泳復(fù)合層的底漆涂膜過程，是將具有導(dǎo)電性的被涂部件浸漬在裝滿電泳涂料的泳槽中，并在泳槽中布置與被涂物相對(duì)應(yīng)的電極管束，在直流電源的作用下，產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，經(jīng)過一段時(shí)間后，被涂物上析出水不溶性均一涂膜的涂裝方法。根據(jù)被涂物連接電極的不同，可分為陽極電泳法（AED）和陰極電泳法（CED），現(xiàn)代汽車生產(chǎn)過程中多采用陰極電泳法，即將車身作為被涂物連接到電源陰極。電泳涂裝是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過程，其過程主要伴隨著電泳、電解、電沉積、電滲四種化學(xué)物理過程。

電泳涂裝過程要使用電泳漆，電泳漆又稱水溶性涂料，電泳漆與蒸餾水按一定比例進(jìn)行稀釋后使用。比如鐵紅環(huán)氧電泳漆，該電泳漆是由改性環(huán)氧樹脂、丁醇、乙醇胺、滑石粉和鐵紅等物質(zhì)組成。電泳漆與蒸餾水混合后，在直流電場(chǎng)的作用下，即分離成帶正電荷的陽離子和帶負(fù)電荷的陰離子，以陰極電泳為例，樹脂和顏料粒子為帶正電荷的陽離子向陰極移動(dòng)，陰極表面產(chǎn)生氫氣，陽極表面產(chǎn)生氧氣，涂料粒子向車身表面運(yùn)動(dòng)并經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)最終實(shí)現(xiàn)涂膜。涂膜形成的主要反應(yīng)如下：

陰極（被涂物）：

上式中R-NH+ 、R-N 表示樹脂粒子基團(tuán);e- 表示帶負(fù)電離子。

2 電泳漆膜形成的縮孔或陷穴

由外界因素造成被涂物表面、磷化膜或電泳濕漆膜上附有塵埃、油污等，或在漆膜中混有與電泳涂料不相溶的粒子，它們成為縮孔中心，并造成烘干初期的流展能力不均衡而產(chǎn)生火山口狀的凹坑，直徑通常為0.5～3.0mm，露底的稱為縮孔，不露底的稱為陷穴。

2.1 縮孔產(chǎn)生的原因

①電泳槽液中混有油分、灰塵等異物，油漂浮在泳槽液表面或塵乳化在泳槽液中。②被涂工件被異物污染，比如灰塵、運(yùn)輸鏈上掉落的潤(rùn)滑油、油性鐵粉、面漆塵埃、吹干用的壓縮空氣中的油污等等。③前處理脫脂不良、磷化膜上有油污。④被涂工件表面在電泳成膜的過程中受其表面的氣體影響，電泳涂料不均勻，產(chǎn)生收縮即氣泡性露底縮孔。⑤電泳后沖洗時(shí)清洗液中混入油分、灰塵等異物，或純水的純度差。⑥泳槽液內(nèi)顏基比失調(diào)。⑦補(bǔ)給涂料或樹脂中有不溶解粒子造成溶解不良。⑧烘干爐內(nèi)不凈或循環(huán)風(fēng)內(nèi)含油分。等等。

2.2 解決縮孔的措施

①在泳槽液循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)立除油過濾袋，以除去污物。②保持涂裝環(huán)境潔凈，運(yùn)輸鏈、掛具要清潔，所用壓縮空氣應(yīng)無油，防止灰塵、面漆塵霧和油污落到被涂工件上，帶油污和灰塵的被涂工件不允許進(jìn)入電泳槽。③前處理的脫脂工序要加強(qiáng)管理，確保磷化膜上無污染。④消除電泳槽液中的氣泡，同時(shí)調(diào)整設(shè)備和工藝控制，控制電泳反應(yīng)產(chǎn)生的H2量，確保槽液表面流速，調(diào)整泳槽內(nèi)的噴嘴，令其有針對(duì)性的噴射槽液到凹陷部位并帶走氣泡。⑤保持電泳后沖洗水質(zhì)，加強(qiáng)清洗液的過濾，在沖洗后至烘干爐之間要設(shè)防塵通廊。⑥保持電泳槽的正確顏基比及溶劑含量等。⑦補(bǔ)加新漆時(shí)應(yīng)攪拌均勻，確保溶解、中和好，并過濾。⑧保持烘干室和循環(huán)熱風(fēng)的清潔，開始升溫不宜過急，有慢變快。

車底大梁內(nèi)腔體的縮孔現(xiàn)象解決前后效果對(duì)比，用內(nèi)窺鏡觀測(cè)見圖1。

3 電泳漆膜形成的針孔

針孔即在電泳漆膜上產(chǎn)生針狀小凹坑現(xiàn)象，它與縮孔（陷穴）的區(qū)別是凹坑的中心部一般有成為核心的異物，凹坑的周圍是漆膜堆積凸起。

3.1 針孔產(chǎn)生的原因

①再溶解性針孔，被泳涂在工件表面的濕漆膜在電泳后沖洗不及時(shí)，被漆膜再溶解而產(chǎn)生針孔。②氣體針孔，在電泳過程中，由于電解反應(yīng)激烈，產(chǎn)生氣泡過多脫泡不良。③因槽液溫度偏低或攪拌不充分，造成漆膜泡在烘干過程中破裂而出現(xiàn)針孔。④帶電入槽階梯式針孔，發(fā)生在帶電入槽階梯弊病程度嚴(yán)重的場(chǎng)合下，針孔沿入槽斜線露出底板。在帶電入槽場(chǎng)合下也會(huì)產(chǎn)生氣泡針孔，由于槽液對(duì)物體表面浸潤(rùn)不良，使一些氣泡被封閉在漆膜內(nèi)或是槽液表面的泡沫附著在工件表面上形成氣泡針孔，易產(chǎn)生在被涂工件的下部。⑤水洗針孔，濕膜電滲不夠或沖洗水壓過大。

3.2 解決針孔的措施

①工件表面經(jīng)泳涂成膜后，離開槽液應(yīng)立即用超濾液或純水沖洗，以消除再溶解性針孔。②在電泳過程中，嚴(yán)格控制工藝條件，控制好電解反應(yīng)速率，及時(shí)脫去過多氣泡。③在磷化膜孔隙率高的情況下容易產(chǎn)生氣泡，一定要遵守工藝規(guī)定的溫度，陰極電泳一般為28～30℃范圍。④為消除帶電入槽的階梯式針孔，要求槽液表面的流速大于0.2m/s，以消除堆積泡沫，在帶電入槽的通電式生產(chǎn)時(shí)，防止運(yùn)輸鏈速度過低。⑤為消除水洗針孔，要保證漆膜電滲性好，控制槽內(nèi)溶劑含量不能過高及雜質(zhì)離子的含量，以及獲得致密的漆膜后，沖洗的水壓不可高于0.15MPa。

總之在電泳涂裝時(shí)，從工藝管理上應(yīng)控制漆液中雜質(zhì)離子的濃度，對(duì)各種離子的含量要控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，要求定期化驗(yàn)槽內(nèi)各種離子濃度，如超標(biāo)要排放超濾液，對(duì)極液也要控制在規(guī)范之內(nèi)。

車輪輻板針孔解決前后對(duì)比圖，見圖2。

4 結(jié)語

通過本項(xiàng)目的研究使電泳涂膜質(zhì)量得到了較好的改善，涂膜質(zhì)量大為提高，有利于提升車身的防腐抗銹性能，對(duì)改善車身疲勞強(qiáng)度和碰撞安全都有重要意義，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。