車身二氧化碳保護焊在涂裝電泳過程中上膜異常研究

蘇小亮，邢汶平，田冰星

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

二氧化碳保護焊是20世紀50年代發展起來的一種高效焊接技術，由于其生產效率高，并具有焊接成本低、能耗低、焊接變形小、適用范圍廣、抗銹能力強以及焊后不需清渣等優點，已成為當代最為重要的焊接技術之一，在汽車制造業中已被廣泛應用。

雖然二氧化碳保護焊具有較強的抗銹能力，但在生產中我們發現部分二氧化碳保護焊存在電泳上膜不良的現象，本次實驗就是想找出電泳上膜異常的原因，從而能制定出有針對性的措施，保障車身具有更好的防銹性能。

1 試板制備

本次實驗準備了2組試板，每組3塊，均是在生產現場隨線制作，一組進行了磷化，另一組不僅進行了磷化還進行了電泳。試板的具體信息如表1所示：

表1 試板信息表

2 試驗設備

①SEM分析

儀器：掃描電子顯微鏡

型號：HITACHI TM3030

②元素分析

儀器：Bruker Quantax70能譜掃描

③YAMATO DF-611C烘箱

④YAMATO LT-500機械攪拌器

⑤GP0500R整流電源，AP-EC02控制器

⑥HT-8000槽液

⑦勝利VC9807A萬用表

3 試驗內容

3.1 樣品處理

1）電泳板

將試板包邊，進行400hr的鹽霧試驗。

2）磷化板

①裁出一小段焊縫，進行SEM和EDS，測量焊點周圍各個區域的元素組成

②電泳處理，對比電泳前后焊縫的黑色區域、黃色區域的上膜情況。

3.2 磷化板電泳處理

在實驗室對磷化板進行電泳處理，對比電泳前后的磷化板、電泳板，用于分析焊縫上黑色區域、焊縫周圍黃色區域的上膜情況。

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，磷化板電泳前焊點周圍布滿了發亮的區域，這些發亮區域在電泳后大部分區域已經上膜，僅有如圖2中紅圈所示的4個區域未上膜。

經分析，圖1所示的板材焊槍移動方向為從右到左，而不上膜區域主要集中在兩堆熔融物的疊加區域，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 不上膜區域示意圖

3.3 導電性檢測

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

圖4 導電性檢測

通過萬用表的檢測，發現這些不上膜區域并不導電，從而導致這些區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磷化板的點A、點B、點C、點D位置進行觀測，其中點A為磷化板的空白位置，點B為磷化板熔堆上部，點C為磷化板熔堆與熔堆交界處，點D為磷化板熔堆與底材交界處，觀測位置的示意以及各個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，中間的富含硅錳區域以及富含鐵區域的磷含量極低，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、氧的絕緣區域，這些區域導電困難導致電泳無法上膜，前處理也無法上膜，其他部位均可正常上膜。

3.5 鹽霧實驗

為了確認電泳上膜異常區域的防銹能力，特將3塊隨線電泳板進行400hr的鹽霧實驗，實驗結果如圖10、圖11和圖12所示：

圖10 鹽霧實驗前狀態

圖11 鹽霧實驗后狀態

圖12 E放大圖

從鹽霧實驗的結果可以看出：1）所有的未上膜區域均未生銹；2）板材上的銹蝕和焊點上的銹痕都是由焊渣引起的，沒有焊渣的地方域都不會生銹。

4 結論

1）二氧化碳保護焊熔堆和熔堆之間、熔堆和底材之間的交界處存在富含硅、錳、氧的絕緣區域，這些區域導電困難導致前處理以及電泳均無法上膜。

2）二氧化碳保護焊電泳上膜異常的區域經過400hr的鹽霧試驗后并不會銹蝕，而銹蝕集中在飛濺到焊點周圍的焊渣。

3）此次實驗印證了二氧化碳保護焊具有良好的防銹性能，所以即使焊點上存在電泳上膜異常區域，銹蝕的風險也很小，在使用二氧化碳保護焊過程中需要重點關注和管控的如何改善和減少飛濺。