窗框電泳縮孔的改善方法研究

肖玉淵，陳 陽

（廣汽乘用車（杭州）有限公司技術質量部，浙江 杭州 310018）

前言

電泳縮孔是汽車涂裝車間電泳工序常見的質量缺陷之一，通常是由于焊裝白車身電泳前聚集或沾附油污等異物，導致烘干之后電泳層形成火山口狀的凹陷現象。后工序漆面無法有效遮蓋縮孔不良，需要進行打磨返修處理，打磨過程造成大量粉塵及砂紙等異物，影響涂裝面漆品質。且打磨返修區域電泳層局部膜厚不足，影響車身防腐性能。

本文通過介紹窗框電泳縮孔的不良現狀，研究油污的來源，提出治理電泳縮孔的多種方法，以期對汽車的電泳質量控制提供參考借鑒。

1 現狀把握

某新車型在量產前小批量生產時，車身經涂裝前處理及電泳烘房烘干工序后，車門窗框及附近外板出現大面積密集縮孔，部分窗框夾縫附著油性污漬，車身縮孔現狀及區域見圖1及圖2。

圖1 電泳縮孔不良

圖2 縮孔不良區域

2 問題調查及原因分析

2.1 原因調查

窗框夾縫處縮孔多發且附著油性污漬，初步分析為白車身窗框夾縫帶入油污。

在焊裝白車身經涂裝前處理后進入烘干爐前，使用鋁箔對3臺電泳濕膜狀態窗框進行包裹，經過電泳烘干后，周圍車身外板縮孔數量明顯減少，但包裹的窗框表面縮孔數量顯著增加，與窗框零件關聯性較高。白車身窗框使用高壓氣槍沿夾縫進行吹氣，發現窗框板材夾縫內有較多油污流出，多次吹除油污后電泳縮孔不良明顯降低。判斷為窗框夾縫油污直接導致涂裝縮孔不良。焊裝白車身進去涂裝前處理工序時，雖經過多次水洗及脫脂工序，但夾縫含油量大，脫脂液難以進入，油污無法在前處理脫脂劑充分清洗干凈，油污與前處理槽液形成油水混合物，車身在電泳烘干爐內被加熱過程，混合物被加熱到一定溫度出現爆沸，從折邊夾縫飛濺而出，在烘烤爐循環風作用下，使窗框周圍和正對窗框夾縫區域的電泳漆受到污染，形成了“縮孔”或油性污漬附著在電泳漆膜表面[1]。

2.2 油污來源

對供應商窗框生產工序進行調查：油污來源主要有兩個方面。（1）沖壓前，鋼板供應商為防止倉儲過程板材生銹，減少沖壓過程質量缺陷，在鋼板出廠時涂覆防銹油，該工序用量較少[2]；（2）窗框需提前于主機廠焊裝生產，運輸并存儲，該周期較長。為防止焊點及打磨表面在供應商焊接完成后，主機廠使用前不生銹，供應商在窗框零件所有外表面噴涂防銹油。該工序防銹油用量較多，影響最大。窗框結構存在內腔，翻邊位置存在夾縫與內腔連通，防銹油經虹吸原理滲透進入內腔，導致防銹油積聚，如圖3所示。

圖3 防銹油滲入夾縫

3 對策制定與驗證

結合現有工藝條件及改善成本，主要從零件方面改善，零件對策主要考慮2個方向：減少烘烤前防銹油殘留量、降低防銹油對電泳影響。

3.1 減少烘烤前殘留量

3.1.1 使用壓縮空氣，掃除夾縫液體

在白車身進入涂裝夾具崗及經過涂裝前處理進入烘烤前，使用氣槍將壓縮空氣沿窗框夾縫快速吹入，高壓空氣將防銹油及油水混合物吹出，能顯著降低烘烤前油污殘留量，避免烘烤時大量油水混合物爆出。經批量驗證該方案使縮孔概率下降60%以上，且無大面積爆油及縮孔產生。

該方案需增加兩人對白車身窗框吹壓縮空氣，兩人對涂裝前處理車身吹壓縮空氣。雖能有效降低縮孔不良，但成本較高，且人工作業穩定性較差，縮孔不良率時常波動，可以作為臨時方案管控。

3.1.2 更改作業標準，控制防銹油量

零件經過焊接、打磨、拋光、檢驗工序后，作業人員使用噴壺噴淋防銹油進行防銹。經作業觀察，員工使用噴壺開始作業，按壓開關時噴油量明顯較多，且不同時間段一致性差，零件表面油量明顯堆積。

經檢討可以將刷油工具由噴壺更改為更易控制的刷子，防銹油盛具中增加海綿，用刷子按壓海綿，蘸上防銹油，能減少單次蘸油量，刷油后零件表面防銹油無堆積，可見油膜[3]，涂油量及一致性得到較好控制。

3.1.3 調整焊接工藝，優化板材夾縫

拆解窗框結構，防銹油通過折邊夾縫滲入，控制夾縫大小可降低聚集防銹油量。該夾縫由滾壓設備及焊點狀態決定。

通過將焊點位置調整至靠邊緣位置，同時增加焊接設備壓力，板材間夾縫值從0.2 mm優化到0.05 mm，有效減少防銹油滲入量，如圖4。

圖4 改善板材夾縫值

3.2 防銹油對縮孔影響

涂裝前處理對車身進行脫脂除油，殘留防銹油仍能引起電泳縮孔。防銹油與電泳相容性也非常重要，直接影響涂裝前處理、電泳車身品質長期穩定性。

3.2.1 油品與電泳相容性驗證

過往涂裝對上工序白車身加工過程使用的所有防銹油進行電泳漆配套性實驗驗證[4]，實驗方法為加入法。使用符合驗證合格的防銹油，但實際電泳縮孔效果并不佳。

經過檢討，公司對油品進行縮孔實驗的方法是基于油品是否對電泳槽液造成污染而形成的加入法，沒有考慮到車身夾縫間殘留油污爆沸而產生的油點縮孔問題。需要更加符合窗框夾縫縮孔實際的皇冠法進行試驗，收集我司白車身零部件廠家內部使用的多種防銹油樣品，使用皇冠法與涂裝電泳漆進行匹配性驗證[5]，驗證結果見表1。

表1 油品配套性實驗結果

驗證結果為北杉化學PRETON R-303PFD符合要求，與GAMC使用電泳漆相容性最好，且防銹效果滿足日常使用需求。

導入北杉化學R-303PFD防銹油，電泳后縮孔不良率有明顯降低，基本為散發縮孔。

3.2.2 縮孔機理調查

根據Maragoni效應，涂膜表面出現的凹陷是由表面張力梯度差造成的。縮孔中心有低表面張力的物質存在，與周圍的電泳涂料存在表面張力差，這個差值就是縮孔形成的動力，促使周圍的液體流體向四周背離它而流開成凹陷縮孔[6]。電泳液表面張力較大，防銹油表面張力較低，防銹油污染會造成表面張力的不均勻，形成電泳縮孔。可以理解窗框電泳縮孔的內部原因為防銹油與電泳液張力不同。涂裝車間使用是環保水性電泳液，判斷水溶性防銹材料與水性電泳液相容性更佳，使用水溶性的防銹材料可能從源頭解決縮孔不良。

3.2.3 水溶性防銹材料

聯合供應商及涂裝工藝共同尋找水溶性防銹材料，最終在供應商涂料廠家尋找到一款水溶性防銹材料。凱密特爾1999LC型號水溶性防銹劑。該防銹材料為純水基產品，可與水稀釋成1%～20%濃度防銹溶液，噴淋零件表面烘干，通過特殊的表面活性劑吸附于金屬表面，可形成耐腐蝕性很強的干膜，輕易在脫脂劑中被清除，廣泛應用于壓縮機制造行業。

對涂裝電泳相容性進行驗證，分別選取不同濃度防銹劑溶液進行前處理脫脂性及電泳配套性實驗，試驗結果表明， 水溶性防銹劑脫脂性及電泳漆配套性結果合格，試板上縮孔數量為0，符合標準要求，且明顯優于防銹油試驗效果。

對防銹性能對比驗證，不同種類防銹材料噴淋窗框表面進行防銹對比試驗，在倉庫內相同溫度、濕度條件下，持續多天觀察窗框驗證件生銹狀態，防銹劑防銹效果兩種防銹油之間，滿足車身零部件日常短周期防銹需求。

將水溶性防銹劑引入窗框零部件防銹領域，經大批量驗證，可大幅度降低電泳縮孔不良率，提高生產效率及降低質量控制成本。并將對策向其他公司橫向展開。

4 結論

關于窗框夾縫防銹油導致涂裝電泳縮孔問題，在工藝、方法上采取多種措施減少防銹油量，同時跳出過往慣性思維，選擇電泳配套性更優的防銹材料，提升電泳相容性，在防銹效果與縮孔不良中取得較好均衡。有效降低縮孔不良率，并將相關措施標準化持續有效的解決問題。

本次研究針對夾縫油導致的電泳縮孔問題進行多次分析、對策及總結。希望對涂裝電泳縮孔問題解決有一定的參考價值。