鍍鋅板在涂裝前處理電泳中的缺陷分析與解決

楊時(shí)永

摘要：當(dāng)前，我國汽車保有量在急劇增加。鍍鋅鋼板已經(jīng)在汽車的車身以及零件上廣泛應(yīng)用，也大大提高了汽車的耐腐蝕性，延長了汽車使用壽命。本文將對(duì)鍍鋅鋼板車身在前處理電泳線生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的電泳漆膜缺陷及防治措施進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：鍍鋅鋼板;腐蝕;條紋;針孔

1.前言

當(dāng)前，汽車行業(yè)快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生活出行的重要交通工具。人們對(duì)汽車的耐腐蝕性和耐久性也更加關(guān)注，鍍鋅鋼板能夠很好滿足這個(gè)要求，在汽車制造中廣泛應(yīng)用。鋅作為一種較活潑金屬，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位負(fù)于鐵，鍍于普通鋼鐵表面具有犧牲陽極保護(hù)陰極的作用，從而可以延長普通鋼材在水或潮濕空氣中的使用壽命。在自然條件下，鋅的腐蝕速率通常只有普通鋼鐵的1/100～1/10，一張雙面鍍鋅（10μm/10μm）的汽車鋼板在沒有其他防護(hù)的情況下一般可以五年不產(chǎn)生銹蝕，這比普通鋼板的使用壽命長幾倍甚至幾十倍，大大提高了車身的耐腐蝕性能。鍍鋅板主要有熱浸鍍鋅板（GI）、電鍍鋅板（EGI）、合金化熱鍍鋅板（GA）、鋅鎳合金板（EGA）等。鍍鋅技術(shù)也已由最初單一的熱鍍鋅技術(shù)發(fā)展為二元、三元甚至多元鋅合金鍍層技術(shù)，鍍層的厚度在逐漸減少，耐腐蝕性能卻在不斷地得到提高。

近年來，我公司某生產(chǎn)線部分車型部件也切換成鍍鋅鋼板，切換后的鍍鋅鋼板在涂裝過程中電泳漆膜出現(xiàn)了一些缺陷，其中主要為鍍鋅層腐蝕印、電泳條紋及針孔等。缺陷問題均屬于批量性質(zhì)，大大加重了電泳打磨作業(yè)力度，且對(duì)后工序治療控制甚至后期防腐性均有較大的負(fù)面影響。針對(duì)出現(xiàn)的質(zhì)量問題，需要對(duì)鍍鋅板相關(guān)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，因該生產(chǎn)線同車型或不同車型間使用冷軋鋼和鍍鋅板混線生產(chǎn)，故優(yōu)化工藝時(shí)需滿足該兩種材料的生產(chǎn)要求。

2.鍍鋅鋼板使用情況

近年來，公司對(duì)新產(chǎn)品車型部分鈑金件由冷軋鋼板切換為鍍鋅板鋼板，切換部位主要為發(fā)蓋內(nèi)外板、五門內(nèi)外板、側(cè)圍外板及A柱、B柱加強(qiáng)板。其中鍍鋅板部分車型使用熱鍍鋅板，鍍鋅層膜厚約8um;部分車型使用電鍍鋅預(yù)磷化板，鍍鋅層及磷化層總膜厚約5um。

3.涂裝前處理電泳工藝簡介

3.1前處理工藝流程

白車身→手工預(yù)清理→洪流預(yù)清洗→預(yù)脫脂→脫脂→水洗一→水洗二→表調(diào)→磷化→水洗三→水洗四→純水一→純水二。

前處理工藝主要控制脫脂總堿、脫脂PH、脫脂槽液溫度、磷化總酸度、磷化游離酸度、磷化促進(jìn)劑及磷化槽液溫度等參數(shù)。

3.2電泳工藝流程

陰極電泳→UF1→UF2→UF3→純水一→純水二→電泳烘干。

電泳工藝主要控制電泳PH、電泳固體份、電泳灰分、電泳電導(dǎo)率、電泳電壓、電泳槽液溫度、電泳烘干溫度等參數(shù)。

4.鍍鋅板腐蝕缺陷分析與預(yù)防

采用鍍鋅板車型在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)電泳漆膜上有密集的芝麻大小的斑點(diǎn)，手感不明顯但面漆無法遮蓋。缺陷主要集中在發(fā)蓋外板、側(cè)面腰線以上部位。臨時(shí)措施是砂紙打磨，確保斑點(diǎn)消除。

4.1鍍鋅板腐蝕分析

取缺陷樣件對(duì)電泳層進(jìn)行脫膜處理后，用掃描電鏡對(duì)其表面進(jìn)行形貌觀察及成分分析，如圖1、圖2、圖3、表一。

結(jié)果顯示，鍍鋅板電泳缺陷對(duì)應(yīng)區(qū)域的磷化膜結(jié)晶不清晰，局部出現(xiàn)密集的鋅層點(diǎn)狀銹蝕現(xiàn)象，可推測前處理脫脂工藝過程對(duì)鋅層產(chǎn)生了銹蝕現(xiàn)象。

4.2脫脂劑的選擇及其PH值的確定

脫脂劑的PH值是脫脂槽液的一項(xiàng)重要參數(shù)，PH值過低時(shí)容易造成車身脫脂不干凈，PH值過高時(shí)則會(huì)加劇脫脂液與鍍鋅層的反應(yīng)加重腐蝕。生產(chǎn)線上用脫脂劑型號(hào)GCS5176，該脫脂劑含堿量較高，其PH值相對(duì)較高，非常適合含油量較高的冷軋鋼板的清洗，但該脫脂劑對(duì)鍍鋅板有較大的腐蝕作用。為此在保證脫脂能力的情況下，需更改對(duì)鍍鋅層腐蝕較為溫和的脫脂劑（型號(hào)GC10037/2），并驗(yàn)證其不同PH值對(duì)脫脂效果及鍍鋅層腐蝕量的影響，制定PH值工藝控制范圍為10.5～11.5，如表二。

4.3結(jié)論

選擇對(duì)鍍鋅板材腐蝕量較小的脫脂劑，其槽液PH值的波動(dòng)對(duì)鍍鋅板的腐蝕量影響較小。另外，為滿足清洗含油量較高的冷軋鋼零件，在適當(dāng)提高脫脂PH值的情況下，可適當(dāng)增加脫脂槽內(nèi)表面活性劑的投放比例或提高槽液溫度。

5.電鍍鋅預(yù)磷化板電泳條紋缺陷分析與預(yù)防

采用電鍍鋅預(yù)磷化板車型在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)電泳漆膜上有長條印電泳痕，手感不明顯但面漆無法遮蓋。缺陷出現(xiàn)位置較為分散，但均在各電鍍鋅預(yù)磷化板部件上。臨時(shí)措施是砂紙打磨，確保條紋消除。

5.1油石印分析

分析車身零部件油石印條紋，在已用油石打磨檢查過的零部件上用320#以上砂紙進(jìn)行預(yù)處理。油石印不做處理或處理不徹底，則會(huì)出現(xiàn)電泳條紋，油石印被打磨處理干凈后，不會(huì)出現(xiàn)電泳條紋，如圖4。

4.2改性納米SiO2復(fù)合磷化液配置及晶態(tài)磷化工藝

①改性納米SiO2復(fù)合磷化液配置

在配置改性納米SiO2復(fù)合磷化液的時(shí)候，SiO2先采用硅烷乙烯及三乙氧基

5.2結(jié)論

油石在檢查鈑金凹凸時(shí)留下的印跡，在冷軋鋼及普通熱鍍鋅板上對(duì)電泳漆膜無影響，但在電鍍鋅預(yù)磷化板上則會(huì)出現(xiàn)明顯的電泳條紋。故在檢查預(yù)磷化板時(shí)需要用320#或以上砂紙對(duì)右石印跡進(jìn)行徹底打磨處理干凈，或取消油石檢查而直接用砂紙等其它方法打磨檢查鈑金凹凸。

6.鍍鋅板針孔缺陷分析與預(yù)防

鍍鋅板在切換過程中另一主要問題是電泳針孔，切換前該生產(chǎn)線基本未出現(xiàn)過電泳針孔，且切換后出現(xiàn)針孔部位均在鍍鋅板部件上，冷軋鋼區(qū)域無此問題。

6.1針孔形成分析

鋅比鐵活潑，導(dǎo)電性優(yōu)于鐵，在相同電壓下電泳上膜效率更高。這也導(dǎo)致鍍鋅板的擊穿電壓比冷軋鋼的低，一般鍍鋅板擊穿電壓小于300V，而冷軋鋼的擊穿電壓不小于350V。該生產(chǎn)線切換鍍鋅板前電泳電泳工藝設(shè)定值為：一段250V，二段330V，三段340V。要把針孔控制下來，必須把電壓下調(diào)，但如果全部電壓下調(diào)到擊穿電壓即300V以下，則電泳膜厚無法達(dá)到工藝要求。為此，可降低一

段即低壓段電壓并適當(dāng)把低壓區(qū)延長到二段電壓（如表三），讓剛?cè)氩弁姺磻?yīng)時(shí)降低反應(yīng)速率，等低壓段上膜后板材表面電阻增加，后面高壓端反應(yīng)則相應(yīng)減弱，可有效解決針孔問題。

6.2結(jié)論

通過降低低壓段電壓并適當(dāng)延長低壓段時(shí)間，使鍍鋅板上膜后增加其表面電阻，從而降低高壓段反應(yīng)激烈程度，可有效抑制針孔的產(chǎn)生。

7.結(jié)束語

本文通過對(duì)某生產(chǎn)線部分車型部分車身板材由冷軋鋼切換為熱鍍鋅板和電鍍鋅預(yù)磷化板的過程中，鍍鋅板表面電泳漆膜出現(xiàn)鍍鋅層腐蝕、電泳條紋及電泳針孔等主要缺陷進(jìn)行分析，結(jié)合鍍鋅板及冷軋鋼的性能特點(diǎn)，得出該生產(chǎn)線前處理電泳工藝關(guān)鍵參數(shù)控制要求，以及鍍鋅預(yù)磷化板鈑金凹凸檢查方法控制要求，對(duì)鍍鋅板電泳漆膜問題的防治得到明顯改善，大大降低缺陷打磨勞動(dòng)力，提升漆膜質(zhì)量。

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