電泳過(guò)程中干涉現象的發(fā)生機理與解決方案

現就曾經(jīng)發(fā)生干涉現象的一個(gè)典型案例進(jìn)行介紹與解析。問(wèn)題發(fā)生的生產(chǎn)線(xiàn)屬于連續通過(guò)式生產(chǎn)線(xiàn)，電泳槽體積120 m3，入槽角度35°，節距5.6 m，節拍28 JPH，原本生產(chǎn)線(xiàn)專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)面包車(chē)，使用材質(zhì)為普通冷軋鋼板，由于產(chǎn)量不足，根據公司戰略導入A型轎車(chē)進(jìn)行混線(xiàn)生產(chǎn)。A型車(chē)是微型轎車(chē)，車(chē)長(cháng)3.2 m，B型車(chē)是箱式面包車(chē)，車(chē)長(cháng)3.5 m。在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現，在A(yíng)型車(chē)的機蓋前緣10 cm的范圍內烘干后出現直徑為0.3 ~ 0.8 mm、密度不超過(guò)50個(gè)/100 cm2的凹陷，用30 ~ 40倍光學(xué)放大鏡顯微觀(guān)察為輕微不露底、分布均勻的孔，發(fā)生概率在15%左右，中涂前需要進(jìn)行人工打磨至局部露底，這樣會(huì )增加人工成本，局部防腐蝕能力下降。

2　原因分析

　　A型車(chē)的試生產(chǎn)階段由于投入車(chē)輛較少，只進(jìn)行了兩次單獨過(guò)車(chē)以及3臺連續過(guò)車(chē)，以便確認單車(chē)膜厚分布以及最高膜厚的變化，因此在新車(chē)型導入階段未見(jiàn)異常。B型車(chē)順利進(jìn)入爬產(chǎn)階段，在爬產(chǎn)初期，由于A(yíng)型車(chē)的電泳前維護工作較多，很難形成A、B型車(chē)的混線(xiàn)連續生產(chǎn)，乃至在A(yíng)型車(chē)的機蓋前緣發(fā)現針孔不良時(shí)，被當作局部的污染物造成的縮孔進(jìn)行分析與處置。后來(lái)隨B+A的混線(xiàn)連續過(guò)車(chē)模式逐漸增多，A型車(chē)在相同部位反復出現縮孔，在電泳槽液中未發(fā)現油污染跡象，且B型車(chē)和A型車(chē)的其他部位未見(jiàn)類(lèi)似縮孔的發(fā)生，所以才將問(wèn)題與干涉現象聯(lián)系在一起。通過(guò)分析認定：由于前方B型車(chē)打開(kāi)的后蓋與A型車(chē)進(jìn)入電泳槽的時(shí)候機蓋前緣距離過(guò)近（軌跡測量最近距離為600 mm），導致了干涉現象的發(fā)生，造成氧氣縮孔。發(fā)生在A(yíng)型車(chē)開(kāi)始進(jìn)入電泳槽但是還沒(méi)到達一段電壓接電的時(shí)間段，此時(shí)前方的B型車(chē)已經(jīng)進(jìn)入電泳的第二段高壓段，處于接電狀態(tài)，前車(chē)有空位、A+B、A+A、B+B的組合不會(huì )發(fā)生干涉現象，僅是B+A的組合中間沒(méi)有空位的情況發(fā)生干涉現象。

　　氧氣縮孔表現為：在問(wèn)題區域內分布均勻，不會(huì )出現突沸油縮孔那樣縮孔大小不一、分布不均的現象，也不會(huì )像氫氣爆孔那樣尖銳露底，位置集中，從形狀上容易跟急升溫爆孔混淆，但爆發(fā)的部位有一定差異。

　　在生產(chǎn)線(xiàn)上對干涉部位以及非干涉部位進(jìn)行電壓隨線(xiàn)測量，通過(guò)對測量曲線(xiàn)的解析，也發(fā)現在發(fā)生干涉的機蓋前緣產(chǎn)生比較大的負電壓，提示該部位有陽(yáng)極的水解反應發(fā)生。

3　發(fā)生機理

　　陰極電泳的工作原理為：被涂物印加陰極電源，通電后整個(gè)電泳涂裝過(guò)程伴隨著(zhù)電泳、電解、電沉積、電滲4種物理化學(xué)反應而在被涂物表面形成漆膜[1]。其中水的電解反應在陰極生成堿性的OH-及H2，陽(yáng)極則生成酸性的H+及O2。在產(chǎn)生干涉現象的過(guò)程中，剛剛進(jìn)入槽體又沒(méi)有印加陰極電源的車(chē)體如果距離前車(chē)過(guò)近，就會(huì )產(chǎn)生分極現象，導電體靠近陰極的部位成為陽(yáng)極，遠離陰極的位置成為陽(yáng)極，導電體內產(chǎn)生電子的流動(dòng)，陰陽(yáng)兩極發(fā)生水的電解反應。由于液體在陽(yáng)極附近產(chǎn)生的壓力，釋放出來(lái)的O2需要積聚到一定的體積才能產(chǎn)生足夠的浮力脫離金屬表面，因此在車(chē)身印加陰極電壓的時(shí)候，因電沉積產(chǎn)生的漆膜會(huì )將沒(méi)有來(lái)得及逃逸的O2泡限制在漆膜底部。烘烤過(guò)程中，由于O2的氣泡過(guò)大，電泳涂料來(lái)不及通過(guò)流平填補氣體擠出后留下的凹陷，故而形成分布均勻、大小相近的凹陷，也稱(chēng)為氧氣針孔。而分極后的陰極因為H2被漆膜分割成不能聚集的單元，故而不會(huì )形成大的氣泡以及凹陷。

　　連續式電泳生產(chǎn)線(xiàn)在設計之初會(huì )根據被涂物的最大尺寸以及行走鏈條的節距長(cháng)度設計掛距，一般確保被涂物的間距在1 000 mm以上。但是在電泳入槽階段，工件前后距離由于入槽角度變化而造成間距縮短；另外，由于新的被涂物在導入過(guò)程中被涂物尺寸超出原設計的最大尺寸，或者被涂物尺寸沒(méi)有超標，但是由于支撐點(diǎn)的位置造成被涂物前突或后伸，在與其他被涂物混線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中，也會(huì )出現被涂物間距變小的現象。在步進(jìn)式生產(chǎn)線(xiàn)上，干涉現象的發(fā)生多是由于接觸不良造成的，具體過(guò)程就是在電泳過(guò)程中，由于掛具的若干掛點(diǎn)絕緣會(huì )發(fā)生涂裝不良，絕緣狀態(tài)持續到電泳過(guò)程結束看到的現象就是絕緣掛點(diǎn)的工件未形成電泳漆膜，如果絕緣掛點(diǎn)中途通電電泳，則大概率發(fā)生干涉現象。

　　在整車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)，干涉現象一般發(fā)生在連續過(guò)車(chē)的后車(chē)前機蓋以及防撞梁上；在部品生產(chǎn)線(xiàn)一般發(fā)生在同一掛具平行垂直放置的工件上，伴隨著(zhù)接觸不良、中間突然加電的情況，會(huì )在問(wèn)題工件上出現氧氣針孔。

4　實(shí)驗室再現

　　試驗設計如下：并排3塊板子，彼此絕緣，通過(guò)導線(xiàn)連接，其中一條設置開(kāi)關(guān)，如圖1所示。電泳開(kāi)始時(shí)其中兩條正常接續，中途啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)第三條連線(xiàn)，三者同時(shí)結束電泳，分別清洗，觀(guān)察烘烤后板面情況。

　　實(shí)驗室再現的中間電泳板板面其中一面是正常電泳，顯示為陰極，另外一面會(huì )出現凹陷，嚴重情況下會(huì )產(chǎn)生露底現象，如圖2所示。以上結果驗證了干涉現象原理。

5　解決措施

5.1　臨時(shí)措施

　　通過(guò)前期論證，車(chē)間采取避免產(chǎn)生B+A組合的上件安排，一旦發(fā)現這種組合，則通過(guò)在前處理工序B型車(chē)后增加空位的方式作為臨時(shí)處置方案。

5.2　長(cháng)期措施

　　B型車(chē)大角度打開(kāi)的后門(mén)蓋由于試線(xiàn)期間在局部有氣囊產(chǎn)生，通過(guò)變換開(kāi)啟角度作為氣囊的解決對策，由于與A型車(chē)混線(xiàn)生產(chǎn)，維持原有的后門(mén)開(kāi)啟角度就會(huì )導致B+A的組合在A(yíng)型車(chē)機蓋前緣產(chǎn)生氧氣針孔，通過(guò)與生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)協(xié)調，后背門(mén)先不進(jìn)行與車(chē)身的正常軸連接，通過(guò)治具懸掛在后門(mén)位置，但是降低整體的高度，在保證氣囊不出現的基礎上使電泳入槽時(shí)B型車(chē)與A型車(chē)機蓋前緣的距離保持在1 000 mm左右，電泳烘干后在打膠線(xiàn)進(jìn)行恢復連接的工序，工藝改善后氧氣針孔消失。

6　拓展

　　電泳產(chǎn)生干涉現象的部位，首先受到影響的是基材的防腐能力，其次也會(huì )影響電泳外觀(guān)乃至上層漆膜的外觀(guān)，因此必須消除干涉現象。通過(guò)以上典型案例的分析解決，干涉現象解決措施有以下幾個(gè)方面：

　　1）通過(guò)設備的調整消除干涉現象。入槽側陽(yáng)極加裝控制電流單向流動(dòng)的二極管；切斷入槽側前端的部分陽(yáng)極導線(xiàn)，減少分極過(guò)程中陽(yáng)極對車(chē)身的影響；延長(cháng)工件發(fā)生干涉相關(guān)工件之間的距離或加大節距。

　　2）通過(guò)工藝變更消除干涉現象。通過(guò)不同車(chē)型的安排避免間距過(guò)近的組合出現；降低一段電壓避免水解反應的劇烈發(fā)生。

　　3）通過(guò)涂料調整消除干涉現象。通過(guò)排放超濾液降低槽液MEQA的數值以期減少游離酸的濃度；降低槽液固體含量以期降低槽液電導。

　　4）通過(guò)被涂物基材調整消除干涉現象。更換問(wèn)題部位材質(zhì)，減少水解反應的發(fā)生，一般指鍍鋅鋼板質(zhì)量的調整。

7　結語(yǔ)

　　電泳涂裝過(guò)程中的干涉現象很容易與其他問(wèn)題混淆，需要辯證地分析，并進(jìn)行再現試驗確認，這樣才能對癥下藥，及時(shí)解決問(wèn)題，提高生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率。