一次涂装事故的原因分析

冉浩*，刘立建

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

一次涂装事故的原因分析

冉浩*，刘立建

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

针对某次汽车热镀锌板电泳后出现漆膜附着力不良的问题进行了研究，通过试片模拟现场电泳试验，对电泳工艺和材料进行了检验，采用扫描电镜和能谱仪对正常板和异常板去掉电泳漆膜后的磷化膜及其热镀锌板基材进行观察和分析，并对正常板和异常板进行冲压和焊装试验前后的外观进行对比。确定了造成电泳漆膜附着力不良的原因是使用了钝化后的热镀锌板，并从质量管理层面上提出了解决方案。

电泳涂装；热镀锌板；钝化；附着力

First-author’s address:Technology Center of Great Wall Motor Company Limited, Hebei Automotive Engineering and Technology Research Center, Baoding 071000, China

随着全世界汽车产业的发展，人们对汽车的需求及汽车品质要求也越来越高。因此，整车锈蚀成为人们关注的重点。为解决整车锈蚀问题，各主机厂均着手提高电泳质量，并应用耐腐蚀性更强的板材。目前，汽车采用的板材多为冷轧板、镀锌板、铝板及部分塑料件，而以热镀锌板的应用最广泛，有逐渐代替冷轧钢板的趋势。实践证明，采用热镀锌防腐是最有效也是成本最低的方法。热镀锌具有镀层牢固、外观漂亮、寿命长的优点，长期以来被广泛应用到许多领域[1]。在长城汽车，镀锌板在车体外覆盖件、地板及机舱等部位得到了全面的应用，镀锌板应用比例占整车用钢板的 75%以上。随着热镀锌板的推广和应用，其在涂装生产过程中出现的问题也随之而来，而电泳漆膜附着力不良就是其中之一。本文针对此问题进行分析研究，为各汽车主机厂合理应用镀锌板、解决镀锌板在涂装生产过程中的问题提供借鉴。

1 事故描述

在某次涂装车间现场批量生产过程中发现，个别车辆在左后侧围流水槽位置的电泳漆膜粗糙。将出现问题的车辆左后侧围流水槽电泳异常位置分别切割成大小不一的样片，发现切割试样边缘漆膜有严重的片状剥落，对发生问题的部分进行了附着力(根据GB/T 9286-1998标准)和漆膜冲击强度(根据GB/T 20624.2-2006标准)的试验检测，发现电泳漆膜呈片状剥落和撕裂现象，漆膜附着力为 9级，冲击强度试验正反面均有裂纹，切割试片和冲击强度试验后的照片分别见图1a、1b。

整车局部镀锌板电泳表面粗糙，附着力不良，不仅严重影响整车的腐蚀性能，而且影响到车身漆膜的外观质量。为防止问题车辆流入市场，尽快确定漆膜不良的真因并解决漆膜不良的问题，笔者对此进行了详细的调查。

图1 漆膜附着力不良试片进行冲击强度试验前后的照片Figure 1 Photos of the test sheet with poor coating adhesion before and after impact strength test编者注：图1原为彩色，请见C1页。

2 漆膜附着力不良原因分析

2. 1 解决问题的思路

针对电泳漆膜附着力不良的问题，根据漆膜的生产工艺按照自下而上的顺序对问题进行排查和分析。首先，对电泳涂装材料及工艺进行问题排查，确定是否为电泳材料质量或生产工艺导致了局部电泳脱落；其次，对前处理磷化膜的成分进行分析，确定电泳附着力正常部位和异常部位磷化是否成膜及成分的异同；再次，对基材质量进行分析，确定是否由于热镀锌板表面质量异常导致了电泳漆膜脱落。

2. 2 问题排查

2. 2. 1 电泳涂装工艺及材料

取30块70 mm × 150 mm的热镀锌板试片(为常规漆膜测试专用板材)，其中3块在实验室内进行前处理后，以现场电泳槽液进行电泳试验，27块分别粘贴在汽车白车身表面，在现场进行前处理和电泳(在出现问题的左后侧围流水槽位置均匀粘贴了6块，其余在四门两盖、左右翼子板和侧围进行了粘贴)。所有试片在电泳后都进行漆膜附着力检测，结果均为0级，全部合格。

对问题车辆的其他位置(四门两盖等位置)进行漆膜附着力性能检测，漆膜附着力均为 0级。由试片电泳试验和对问题车辆其他位置的检测可知，无论在实验室还是在现场生产车间，电泳漆膜正常。由此可知，不是电泳材料和工艺导致了漆膜附着力不良。

2. 2. 2 磷化膜组分分析

借助扫描电镜和能谱分析技术，对去掉电泳漆膜后的磷化层进行观察、分析，以确定电泳漆膜片状脱落区域微观形貌及成分。正常和异常漆膜的试片其磷化膜的表面形貌照片(放大200倍)及能谱图见图2。

图2 正常和异常试片磷化膜的表面SEM照片(左)及能谱图(右)Figure 2 Surface SEM images (left) and EDS spectra(right) of phosphating film on normal and abnormal test sheets

由图2可知，在电泳漆膜片状脱落区的磷化膜松散，排列杂乱，缺少磷化成膜的必要成分Mn、P等，没有形成有效的磷化膜[2]。因此，确定电泳附着力不良是前处理异常造成磷化膜缺陷所致。为了查找前处理异常的成因，对热镀锌板基材进行了成分分析。

2. 2. 3 热镀锌板表面成分分析

取现场电泳正常和异常的热镀锌板分别进行表面形貌观察和能谱分析，结果见图 3a、3b，元素测试结果见表1。由图3、表1对正常和异常热镀锌板表面分析可知，非正常热镀锌板表面Si含量较正常板高出27倍左右，锌含量较正常板降低26%左右，说明问题热镀锌板表面质量异常。

图3 正常和异常热镀锌板的表面SEM照片(左)及能谱图(右)Figure 3 Surface SEM images (left) and EDS spectra (right) of normal and abnormal hot-dip galvanized sheets

表1 正常和异常热镀锌板的元素分析结果Table 1 Elemental analysis results of normal and abnormal hot-dip galvanized sheets

2. 2. 4 外观、冲压和焊装试验分析

对正常镀锌板和异常镀锌板进行外观、冲压和焊装试验对比，结果发现：(1)问题热镀锌板目视外观偏亮、发黄，正常件则光泽度较低，目视发乌；(2)在冲压试验中，问题热镀锌板冲压后基本没有冲压痕迹，正常热镀锌板冲压后板材延展明显；(3)在焊装试验中，问题热镀锌板焊点周围有“爆米花状”的裂痕，而正常热镀锌板为光滑的圆环。正常镀锌板和异常镀锌板外观及焊装试验照片分别见图4a、4b。

图4 正常件与异常件焊点对比Figure 4 Comparison between welding spots of normal and abnormal parts编者注：图4原为彩色，请见C1页。

通过上述对电泳、磷化膜、热镀锌板的表面成分分析及冲压、焊装工艺的对比可知，存在电泳漆膜脱落问题的热镀锌板的表面质量与正常板有明显的不同。

2. 3 漆膜附着力异常原因分析

将调查和分析的结果反馈至热镀锌板供应商，在热镀锌板供应商现场进行深入调查发现，镀锌板表面质量异常是由于钢板供应商对不同批次板材的质量控制不严，在未经钝化处理的板材中混入了经“钝化”处理后的热镀锌板。

热浸镀锌钢板广泛应用于汽车、建筑、机械、电子、电器等行业，而用于家用电器、电子行业的热镀锌板在生产完毕后，表面易发生腐蚀，容易形成暗灰色，在存贮过程中容易发生白锈或黑变，需要进行纯化处理来提高其耐腐蚀性能，延长热镀锌钢板的使用寿命[3]。传统的钝化处理一般是使用含有一定浓度六价铬的处理液，在镀锌钢板表面形成一层铬酸盐保护膜。而用于汽车的热镀锌一般只需经过涂油处理。两种不同的表面处理方式决定了镀锌板表面质量的不同，经过“钝化”处理后的热镀锌板因板材表面失去化学活性而导致磷化异常，不能成膜，故电泳后漆膜无附着，从而导致漆膜片状脱落。

3 解决方案

“钝化”处理后的热镀锌板因板材表面失去化学活性而导致磷化不能成膜是此次涂装事故发生的真因，也反映了质量管理中的漏洞。为了杜绝类似事件的发生，采用以下措施：

(1) 加强对板材供应商发货质量的控制。通过将问题反馈至供应商，供应商通过一系列整改，做到“定厂、定线、定库房”专区管理，规避混入钝化热镀锌板的风险。

(2) 加强主机厂对不同批次基材的检验，提高热镀锌板检验的频次，并增加热镀锌板外观、挂片电泳等检测项目。

(3) 对品检、技术、现场员工进行识别问题热镀锌板的培训，完善板材质量控制流程，在入厂检、冲压、焊装、涂装等各个工序中层层把关，杜绝异常热镀锌板流入。

通过以上整改措施，完全规避了异常热镀锌板流入的风险，降低了因涂装事故导致的质量风险。

[1] 董志洪. 我国镀锌板生产现状与未来发展趋势[J]. 中国金属通报, 2009 (20): 13-15.

[2] 张圣麟, 张小麟, 马强, 等. Mn2+对镀锌板磷化的影响[J]. 腐蚀与防护, 2010, 31 (6): 466-468.

[3] 黄大勇. 热镀锌钢板无铬钝化剂的研究[D]. 沈阳: 东北大学, 2013.

[ 编辑：韦凤仙 ]

Analysis on cause of a coating accident

RAN Hao*, LIU Li-jian

A research on the problem of poor film adhesion to automobile hot-dip galvanized steel sheet after electrophoretic coating was carried out. The electrophoresis process and materials were examined by hanging steel sheets at different positions of the car body in the production line. The phosphating films on normal and abnormal sheets after removal of electrophoretic coating and their hot-dip galvanized steel sheet substrates were observed and analyzed by scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy. The appearances of the normal and abnormal sheets before and after pressing and welding were compared, respectively. It was found that the cause for poor adhesion of electrophoretic coating is the use of passivated hot-dip galvanized steel sheets. Some solutions were presented from aspects of quality management.

electrophoresis coating; hot-dip galvanized steel sheet; passivation; adhesion

TQ639. 8

A

1004 - 227X (2015) 14 - 0808 - 04

2015-05-04

2015-06-02

冉浩（1983-），男，河北保定人，本科，主要研究方向为汽车涂料。

作者联系方式：(E-mail) qiaoqiaoranhao@163.com。