钝化热镀锌钢板电泳漆膜起泡的原因分析

宋树森，张明

（扬州亚星客车股份有限公司，江苏扬州225001）

钝化热镀锌钢板电泳漆膜起泡的原因分析

宋树森，张明

（扬州亚星客车股份有限公司，江苏扬州225001）

针对部分热镀锌钢板电泳涂装后出现漆膜起泡的质量问题，进行现场试验和原因初步分析，并采用XRF测试方法检测热镀锌钢板表面的铬含量，从而确认了电泳漆膜起泡的原因是热镀锌钢板表面处理采用了钝化方式；并提出了该问题的处理方案。

热镀锌钢板；钝化处理；电泳漆膜；起泡原因

随着客车涂装技术的进步，客运企业对客车耐腐蚀性能要求越来越高。为提高客车整车的耐腐蚀性能，生产厂家不仅选用耐腐蚀性更强的板材，如镀锌板，铝板等，还采用了阴极电泳涂装工艺，构建了“热镀锌钢板+磷化膜+电泳漆+中涂漆+面漆”的5层防护，使客车整车防腐性能可达到10年不锈蚀的乘用车标准要求。

目前，“热镀锌钢板+磷化膜+电泳漆”已经是主流客车厂的主要防腐工艺。但是随着热镀锌钢板在客车上的应用，发现热镀锌钢板的表面状态对电泳漆膜的附着力存在一定的影响。当热镀锌板材表面状态和电泳漆不匹配时，会造成电泳漆膜附着力差，产生漆膜起泡的质量问题。下面就本公司出现的因热镀锌钢板表面处理是钝化方式而造成的漆膜底层起泡的问题及其处理与大家分享，希望对同行有所帮助。

1　漆膜起泡问题及原因排查

在一次批量较大的订单生产过程中，突然连续出现好几辆车车身右侧围蒙皮的油漆从底层出现大面积起泡的质量问题。现场进行破坏试验，用铲刀铲掉起泡部位，发现起泡层在电泳漆膜和底材之间，即电泳漆和底材之间出现了附着力差的质量问题。为了防止起泡问题的再次扩大，立即停止了电泳线的生产，检查电泳线工艺管理是否符合工艺要求。在确定不是电泳线工艺管理问题后再进行生产。同时对车身板材进行检查，逐一排查可能出现的原因。

1.1电泳工艺调查

我司电泳线是比较典型的客车电泳工艺，共16道工序，分别是高压清洗、预脱脂、脱脂、水洗1、水洗2、表调、磷化、水洗3、水洗4、纯水洗1、电泳、UF1、UF2、纯水洗2、烘干、强冷。

首先对电泳线各槽体的工艺参数进行检查。重新检查每个槽液的参数，发现每个槽液的控制参数都在正常的工艺范围内；特别对磷化槽液的总酸、游离酸、游离氟、促进剂、槽温和电泳槽液的固体份、PH值、槽液电导率、阳极电导率、槽液温度等参数进行重点监控。检查结果表明，电泳线各槽的工艺参数不存在异常，不会影响电泳漆成膜后的性能［1-2］。

其次对电泳烘干室进行检查。现场查看烘干室的温度控制仪，发现温度控制仪处于正常工作状态，并且烘烤温度和烘烤时间严格按照工艺要求设置；同时从中央监控系统调出近一周内的电泳烘干室的温度记录，发现这段时间所有车辆的电泳漆烘烤温度和烘烤时间都满足工艺要求。也就是说不存在电泳漆未烘干的缺陷［1-2］。

然后对电泳后的整车进行检查。我司车身蒙皮有3种材质:前后围蒙皮是冷轧碳钢板，左右侧围蒙皮和顶蒙皮是热镀锌钢板，舱门蒙皮是铝板。检查车身表面蒙皮的电泳漆时发现，车身右侧热镀锌钢板的电泳漆膜存在粗糙，膜厚偏低、附着力达不到0级的工艺要求，局部的附着力只有2级左右；而其他部位，如前后围冷轧碳钢板、左侧热镀锌钢板、顶热镀锌钢板以及铝舱门表面的电泳漆膜厚度和附着力都满足工艺要求（我司电泳漆附着力要求为0级，车身外表面漆膜厚度为18～25 um）。因此，可以认为，车身右侧的热镀锌钢板对电泳漆膜的性能有着负面影响。

经过分析，由于电泳线的各项控制指标未出现问题，除右侧围蒙皮外的其他部位也未出现漆膜起泡的现象，初步判断车身右侧围蒙皮漆膜起泡脱落不是电泳漆自身质量问题，也不是生产工艺造成的，可能是由于热镀锌钢板本体表面质量问题引起的。

1.2热镀锌钢板检查

我司车身热镀锌钢板由配套供应商提供，虽然对供货状态进行了要求，但是进货时缺少可行的检测手段。

1.2.1热镀锌钢板表面处理分类

热镀锌钢板表面处理一般分为钝化、涂油、漆封、磷化、不处理5种状态。

1）钝化。热镀锌层通过铬酸钝化处理，可减少潮湿贮运条件下产生锈蚀。但这种化学处理会妨碍大多数涂料的附着性。作为常规要求，镀锌钢板生产厂对镀锌层一般都进行铬酸钝化处理。

2）涂油。热镀锌钢板涂油会减少潮湿贮运条件下的锈蚀，可分为不钝化涂油和钝化处理后涂油。

3）漆封。热镀锌钢板通过涂敷一层极薄的透明漆膜，增加防腐蚀作用，并且在冲压成型时可改善润滑性，也作为后续涂层的粘附底层。

4）磷化。热镀锌钢板通过磷化处理可改善涂层的附着性能和防腐性能，减少在贮运过程中被腐蚀的危险，并且在以后的涂装过程中，除正常清洗外，不需进一步处理即可涂装。

5）不处理。只有在订货者提出不处理的要求并对此负责的情况下，供货的热镀锌钢板才可以不进行任何以上表面处理。

1.2.2现场试验

从出现的问题看，应该是热镀锌钢板的表面处理状态对电泳漆膜的附着力存在不良影响，结合热镀锌板表面处理状态的分类，可以怀疑车身右侧使用了钝化的热镀锌钢板，因为采用铬酸钝化处理的热镀锌钢板会影响后期涂料的附着性能［3］。现场做了用磷化液擦拭的方法进行试验。

1）试验原理。由于热镀锌钢板的钝化是一层铬酸盐，封闭了锌层的活性，让锌层成为一个惰性状态，使得热镀锌钢板不和磷化液发生反应；而没有钝化的锌层特别活泼，热镀锌钢板和磷化液会发生磷化反应［4］。

2）试验情况。用棉纱布蘸磷化液分别擦拭车身的左侧和右侧的热镀锌钢板，发现右侧的热镀锌钢板没有发生磷化反应，左侧的热镀锌钢板发生了磷化反应。同时把已经用磷化液擦拭过的整车进行电泳，电泳后进行检查，发现车身右侧的电泳漆膜粗糙，附着力达不到工艺要求；车身左侧电泳漆膜光滑细腻，附着力能够满足工艺要求。

3）结论。车身右侧蒙皮的板材可以进一步怀疑为钝化的热镀锌钢板。

1.3热镀锌钢板表面状态分析

因部分热镀锌钢板涂装后出现油漆起泡问题，初步分析是使用了钝化的热镀锌钢板。但我司无法通过检测确认该热镀锌钢板就是钝化的热镀锌钢板，因此决定将我司有问题的热镀锌钢板送到国家检测机构（中国质量认证中心华东实验室），进行检测。

1）检测原理。热镀锌层表面钝化一般使用铬酸盐钝化［5］，钝化和非钝化热镀锌钢板锌层表面的铬含量差别很大，通过检测铬含量来判定热镀锌板是否采用铬酸盐钝化［6-9］。采用微区X射线荧光光谱仪，按照“QC/T942-2013汽车材料中六价铬的检测方法”对样本进行XRF检测［10］。

2）样板提供。1号热镀锌钢板（预先用磷化液擦拭，初步判断为非钝化热镀锌钢板）；2号热镀锌钢板（预先用磷化液擦拭，初步判断为钝化热镀锌钢板）。

3）检测结果。1号热镀锌钢板铬含量10mg/kg；2号热镀锌钢板铬含量297mg/kg。

这说明2号热镀锌钢板是钝化板，经过铬酸钝化处理后的热镀锌钢板表面失去了化学活性，磷化液擦拭后不能形成磷化膜，铬酸盐钝化膜硬度高、脆性大，电泳涂层与钝化层间的附着力差，涂装后出现油漆起泡问题；1号热镀锌钢板铬是非钝化板，磷化液擦拭后能形成磷化膜，涂层附着力良好，涂装后无油漆起泡问题。因此可以确认，有问题的热镀锌钢板是经过钝化处理的。

2　问题处理方案

2.1未上线的镀锌蒙皮

对于已进货的热镀锌钢板蒙皮逐一用磷化液擦拭，分辨是钝化热镀锌钢板还是非钝化热镀锌钢板。确认是钝化热镀锌钢板的立即进行退货处理。

2.2对未电泳的车辆

对于车身蒙皮已经焊接装配好的白车身，为了提高车身右侧钝化热镀锌钢板电泳后的漆膜性能，采用以下应急工艺方案:

1）打磨钝化镀锌钢板。对焊装车身已经完工的车辆，先用磷化液擦拭镀锌钢板表面，判断是不是钝化的热镀锌钢板，对疑似钝化热镀锌钢板采用P120砂纸打磨车身镀锌蒙皮，打磨尽量破坏热镀锌钢板表面的钝化层，减少钝化层的存在。

2）调整电泳槽工艺参数。提高槽液温度，温度由30℃提高到31℃；排放新鲜超滤液16T；添加3T溶剂，并补充纯水到规定液面。该调整方案是为了提高电泳漆的膜厚，提升电泳漆的附着力。

3）电泳漆膜检测。逐台检测车身疑似钝化热镀锌钢板蒙皮的漆膜厚度和附着力；对漆膜厚度或附着力不能满足工艺的车辆进行返工。

2.3对已经电泳的车辆

对已电泳后的车辆，进行下道工序生产的车辆逐一排查，检测漆膜的附着力，对附着力不能满足工艺要求的车辆和漆膜已经起泡车辆全部进行返工处理。

2.4预防控制措施

1）热镀锌钢板技术要求的修订。修订后热镀锌钢板的技术要求如下:规格型号，DC51D+Z；镀层种类，纯锌镀层（代号:Z）；镀层形式，等厚g/m2，A/B，A=B；镀层厚度，宝钢120 g/m2（60/60）；表面结构，无锌花、光亮表面；表面处理，非钝化、涂油；级别，较高级的精整表面（FB等级）。

2）寻找固定供应商，明确技术质量要求，并且把技术要求完整明确地标注在热镀锌钢板上，确保热镀锌钢板采购、开卷校平、辊压成型管理可控。

3）加强热镀锌钢板的检测。目前暂用磷化液擦拭的方法检测热镀锌钢板的钝化情况，磷化液擦拭后能形成磷化膜的热镀锌钢板才能使用，不能形成磷化膜的禁止使用，杜绝异常的热镀锌钢板流入生产线。

通过上述措施，已经完全杜绝了由于热镀锌钢板表面状态异常造成的电泳漆膜起泡的质量问题。

3　结束语

钝化镀锌钢板表面的钝化层降低了板材的表面活性，阻碍了磷化膜的生成，降低了电泳漆的附着力，是造成这次油漆起泡事故的主要原因；但从一个侧面也反映出日常质量管理中存在不足。因此在日常生产中必须从人、机、料、法、环等各个方面加以控制，才能生产出合格的产品。

［1］廖水容.大客车电泳涂装研究［J］.北京汽车，2009（3）:10-13.［2］潘旭东.涂装前处理对阴极电泳涂膜质量的影响［J］.现代涂料与涂装，2010，13（7）:45-46.

［3］王庆华，程斌.钝化镀锌板基板对彩涂板涂层附着力的影响研究［J］.涂料工业，2011，41（10）:67-70.

［4］李金华，周谊.热镀锌板表面钝化时的磷化工艺［J］.装配环境工程，2005，23（4）:69-72.

［5］安成强，姚淑霞，郝建军，等.热镀锌钢板钝化工艺研究［J］.表面技术，2002，31（3）:27-29.

［6］佘秀兰，陈梅，赵伟婧，等.X射线荧光光谱法测定镀锌板表面钝化膜厚度［R］.冶金及材料分析测试学术报告会，2010.

［7］张有为，李晓峰，闻达，等.波长色散X射线荧光光谱法测定镀锌板表面钝化膜厚度［J］.理化检验:化学分册，2015，51（4）:550-552.

［8］陈健，程坚平.XRF法测定镀锌钢板钝化层重量的研究［J］.安徽冶金，2005（4）:31-32.

［9］耿丽君，王国增，王文杰，等.X-射线荧光光谱法测定镀锌板表面铬层质量［R］.国际冶金及材料分析测试学术报告会，2008.

［10］全国汽车标准化技术委员会.汽车材料中六价铬的检测方法:QC/T 942-2013［S］.北京:中国计划出版社，2014:5.

修改稿日期:2016-05-20

ReasonsAnalysison Electrophoresis Paint Film Blister for Passivated HotGalvanizing SteelPlates

Song Shusen，Zhang Ming
（Yangzhou Asiastar BusCo.，Ltd，Yangzhou 225001，China）

For the quality problem of the paint film blister for portion hotgalvanizing steelplatesafter electrophoresis coating，the authors take field test and preliminary analysis，and use the XRF testing method to detect the chromium contentsof the surface of the hotgalvanizing steel plate，thus confirm the reason of electrophoresis paint film blister is due to the passivated treatmentway for the hot galvanizing steel plate surface，and put forward the treatmentschemeof theproblem.

hotgalvanizingsteelplate；passivated treatment；electrophoresispaint film；blister reason

U472.44

B

1006-3331（2016）05-0045-03

宋树森（1970-），男，高级工程师；主要从事客车涂装技术的应用及客车其他化工材料的应用工作。