窗框电泳缩孔的改善方法研究

肖玉渊，陈 阳

（广汽乘用车（杭州）有限公司技术质量部，浙江 杭州 310018）

前言

电泳缩孔是汽车涂装车间电泳工序常见的质量缺陷之一，通常是由于焊装白车身电泳前聚集或沾附油污等异物，导致烘干之后电泳层形成火山口状的凹陷现象。后工序漆面无法有效遮盖缩孔不良，需要进行打磨返修处理，打磨过程造成大量粉尘及砂纸等异物，影响涂装面漆品质。且打磨返修区域电泳层局部膜厚不足，影响车身防腐性能。

本文通过介绍窗框电泳缩孔的不良现状，研究油污的来源，提出治理电泳缩孔的多种方法，以期对汽车的电泳质量控制提供参考借鉴。

1 现状把握

某新车型在量产前小批量生产时，车身经涂装前处理及电泳烘房烘干工序后，车门窗框及附近外板出现大面积密集缩孔，部分窗框夹缝附着油性污渍，车身缩孔现状及区域见图1及图2。

图1 电泳缩孔不良

图2 缩孔不良区域

2 问题调查及原因分析

2.1 原因调查

窗框夹缝处缩孔多发且附着油性污渍，初步分析为白车身窗框夹缝带入油污。

在焊装白车身经涂装前处理后进入烘干炉前，使用铝箔对3台电泳湿膜状态窗框进行包裹，经过电泳烘干后，周围车身外板缩孔数量明显减少，但包裹的窗框表面缩孔数量显著增加，与窗框零件关联性较高。白车身窗框使用高压气枪沿夹缝进行吹气，发现窗框板材夹缝内有较多油污流出，多次吹除油污后电泳缩孔不良明显降低。判断为窗框夹缝油污直接导致涂装缩孔不良。焊装白车身进去涂装前处理工序时，虽经过多次水洗及脱脂工序，但夹缝含油量大，脱脂液难以进入，油污无法在前处理脱脂剂充分清洗干净，油污与前处理槽液形成油水混合物，车身在电泳烘干炉内被加热过程，混合物被加热到一定温度出现爆沸，从折边夹缝飞溅而出，在烘烤炉循环风作用下，使窗框周围和正对窗框夹缝区域的电泳漆受到污染，形成了“缩孔”或油性污渍附着在电泳漆膜表面[1]。

2.2 油污来源

对供应商窗框生产工序进行调查：油污来源主要有两个方面。（1）冲压前，钢板供应商为防止仓储过程板材生锈，减少冲压过程质量缺陷，在钢板出厂时涂覆防锈油，该工序用量较少[2]；（2）窗框需提前于主机厂焊装生产，运输并存储，该周期较长。为防止焊点及打磨表面在供应商焊接完成后，主机厂使用前不生锈，供应商在窗框零件所有外表面喷涂防锈油。该工序防锈油用量较多，影响最大。窗框结构存在内腔，翻边位置存在夹缝与内腔连通，防锈油经虹吸原理渗透进入内腔，导致防锈油积聚，如图3所示。

图3 防锈油渗入夹缝

3 对策制定与验证

结合现有工艺条件及改善成本，主要从零件方面改善，零件对策主要考虑2个方向：减少烘烤前防锈油残留量、降低防锈油对电泳影响。

3.1 减少烘烤前残留量

3.1.1 使用压缩空气，扫除夹缝液体

在白车身进入涂装夹具岗及经过涂装前处理进入烘烤前，使用气枪将压缩空气沿窗框夹缝快速吹入，高压空气将防锈油及油水混合物吹出，能显著降低烘烤前油污残留量，避免烘烤时大量油水混合物爆出。经批量验证该方案使缩孔概率下降60%以上，且无大面积爆油及缩孔产生。

该方案需增加两人对白车身窗框吹压缩空气，两人对涂装前处理车身吹压缩空气。虽能有效降低缩孔不良，但成本较高，且人工作业稳定性较差，缩孔不良率时常波动，可以作为临时方案管控。

3.1.2 更改作业标准，控制防锈油量

零件经过焊接、打磨、抛光、检验工序后，作业人员使用喷壶喷淋防锈油进行防锈。经作业观察，员工使用喷壶开始作业，按压开关时喷油量明显较多，且不同时间段一致性差，零件表面油量明显堆积。

经检讨可以将刷油工具由喷壶更改为更易控制的刷子，防锈油盛具中增加海绵，用刷子按压海绵，蘸上防锈油，能减少单次蘸油量，刷油后零件表面防锈油无堆积，可见油膜[3]，涂油量及一致性得到较好控制。

3.1.3 调整焊接工艺，优化板材夹缝

拆解窗框结构，防锈油通过折边夹缝渗入，控制夹缝大小可降低聚集防锈油量。该夹缝由滚压设备及焊点状态决定。

通过将焊点位置调整至靠边缘位置，同时增加焊接设备压力，板材间夹缝值从0.2 mm优化到0.05 mm，有效减少防锈油渗入量，如图4。

图4 改善板材夹缝值

3.2 防锈油对缩孔影响

涂装前处理对车身进行脱脂除油，残留防锈油仍能引起电泳缩孔。防锈油与电泳相容性也非常重要，直接影响涂装前处理、电泳车身品质长期稳定性。

3.2.1 油品与电泳相容性验证

过往涂装对上工序白车身加工过程使用的所有防锈油进行电泳漆配套性实验验证[4]，实验方法为加入法。使用符合验证合格的防锈油，但实际电泳缩孔效果并不佳。

经过检讨，公司对油品进行缩孔实验的方法是基于油品是否对电泳槽液造成污染而形成的加入法，没有考虑到车身夹缝间残留油污爆沸而产生的油点缩孔问题。需要更加符合窗框夹缝缩孔实际的皇冠法进行试验，收集我司白车身零部件厂家内部使用的多种防锈油样品，使用皇冠法与涂装电泳漆进行匹配性验证[5]，验证结果见表1。

表1 油品配套性实验结果

验证结果为北杉化学PRETON R-303PFD符合要求，与GAMC使用电泳漆相容性最好，且防锈效果满足日常使用需求。

导入北杉化学R-303PFD防锈油，电泳后缩孔不良率有明显降低，基本为散发缩孔。

3.2.2 缩孔机理调查

根据Maragoni效应，涂膜表面出现的凹陷是由表面张力梯度差造成的。缩孔中心有低表面张力的物质存在，与周围的电泳涂料存在表面张力差，这个差值就是缩孔形成的动力，促使周围的液体流体向四周背离它而流开成凹陷缩孔[6]。电泳液表面张力较大，防锈油表面张力较低，防锈油污染会造成表面张力的不均匀，形成电泳缩孔。可以理解窗框电泳缩孔的内部原因为防锈油与电泳液张力不同。涂装车间使用是环保水性电泳液，判断水溶性防锈材料与水性电泳液相容性更佳，使用水溶性的防锈材料可能从源头解决缩孔不良。

3.2.3 水溶性防锈材料

联合供应商及涂装工艺共同寻找水溶性防锈材料，最终在供应商涂料厂家寻找到一款水溶性防锈材料。凯密特尔1999LC型号水溶性防锈剂。该防锈材料为纯水基产品，可与水稀释成1%～20%浓度防锈溶液，喷淋零件表面烘干，通过特殊的表面活性剂吸附于金属表面，可形成耐腐蚀性很强的干膜，轻易在脱脂剂中被清除，广泛应用于压缩机制造行业。

对涂装电泳相容性进行验证，分别选取不同浓度防锈剂溶液进行前处理脱脂性及电泳配套性实验，试验结果表明， 水溶性防锈剂脱脂性及电泳漆配套性结果合格，试板上缩孔数量为0，符合标准要求，且明显优于防锈油试验效果。

对防锈性能对比验证，不同种类防锈材料喷淋窗框表面进行防锈对比试验，在仓库内相同温度、湿度条件下，持续多天观察窗框验证件生锈状态，防锈剂防锈效果两种防锈油之间，满足车身零部件日常短周期防锈需求。

将水溶性防锈剂引入窗框零部件防锈领域，经大批量验证，可大幅度降低电泳缩孔不良率，提高生产效率及降低质量控制成本。并将对策向其他公司横向展开。

4 结论

关于窗框夹缝防锈油导致涂装电泳缩孔问题，在工艺、方法上采取多种措施减少防锈油量，同时跳出过往惯性思维，选择电泳配套性更优的防锈材料，提升电泳相容性，在防锈效果与缩孔不良中取得较好均衡。有效降低缩孔不良率，并将相关措施标准化持续有效的解决问题。

本次研究针对夹缝油导致的电泳缩孔问题进行多次分析、对策及总结。希望对涂装电泳缩孔问题解决有一定的参考价值。