浅析汽车电泳漆膜的缩孔与针孔

王晓莉

电泳涂装是汽车车身及零部件防腐防锈的重要工艺环节，汽车涂层主要由底漆涂膜和面漆涂膜两大组成，涂膜的主要作用是防腐蚀性能和装饰性。磷化电泳复合层涂膜是汽车涂层最里面的一层涂膜，即底漆涂膜，其主要功能是防腐蚀性;面漆涂层指涂于工件最外层的涂膜，是涂层组合中可见的部分，起着标志和保护底材的作用，主要功能是抗老化和具有装饰性。

磷化电泳复合层的底漆涂膜过程中的缩孔与针孔现象是电泳漆膜的两大弊病，其直接影响电泳漆膜的防腐蚀性能，电泳漆膜缩孔与针孔的产生破坏了漆膜的完整性，造成车体局部部位或零件因不上电泳漆而生锈，导致漆膜的防腐蚀性能严重丧失。

1 电泳涂装的基本原理

电泳涂装即磷化电泳复合层的底漆涂膜过程，是将具有导电性的被涂部件浸渍在装满电泳涂料的泳槽中，并在泳槽中布置与被涂物相对应的电极管束，在直流电源的作用下，产生一系列的物理化学变化，经过一段时间后，被涂物上析出水不溶性均一涂膜的涂装方法。根据被涂物连接电极的不同，可分为阳极电泳法（AED）和阴极电泳法（CED），现代汽车生产过程中多采用阴极电泳法，即将车身作为被涂物连接到电源阴极。电泳涂装是一个复杂的电化学反应过程，其过程主要伴随着电泳、电解、电沉积、电渗四种化学物理过程。

电泳涂装过程要使用电泳漆，电泳漆又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水按一定比例进行稀释后使用。比如铁红环氧电泳漆，该电泳漆是由改性环氧树脂、丁醇、乙醇胺、滑石粉和铁红等物质组成。电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，以阴极电泳为例，树脂和颜料粒子为带正电荷的阳离子向阴极移动，阴极表面产生氢气，阳极表面产生氧气，涂料粒子向车身表面运动并经过电化学反应最终实现涂膜。涂膜形成的主要反应如下：

阴极（被涂物）：

上式中R-NH+ 、R-N 表示树脂粒子基团;e- 表示带负电离子。

2 电泳漆膜形成的缩孔或陷穴

由外界因素造成被涂物表面、磷化膜或电泳湿漆膜上附有尘埃、油污等，或在漆膜中混有与电泳涂料不相溶的粒子，它们成为缩孔中心，并造成烘干初期的流展能力不均衡而产生火山口状的凹坑，直径通常为0.5～3.0mm，露底的称为缩孔，不露底的称为陷穴。

2.1 缩孔产生的原因

①电泳槽液中混有油分、灰尘等异物，油漂浮在泳槽液表面或尘乳化在泳槽液中。②被涂工件被异物污染，比如灰尘、运输链上掉落的润滑油、油性铁粉、面漆尘埃、吹干用的压缩空气中的油污等等。③前处理脱脂不良、磷化膜上有油污。④被涂工件表面在电泳成膜的过程中受其表面的气体影响，电泳涂料不均匀，产生收缩即气泡性露底缩孔。⑤电泳后冲洗时清洗液中混入油分、灰尘等异物，或纯水的纯度差。⑥泳槽液内颜基比失调。⑦补给涂料或树脂中有不溶解粒子造成溶解不良。⑧烘干炉内不净或循环风内含油分。等等。

2.2 解决缩孔的措施

①在泳槽液循环系统中设立除油过滤袋，以除去污物。②保持涂装环境洁净，运输链、挂具要清洁，所用压缩空气应无油，防止灰尘、面漆尘雾和油污落到被涂工件上，带油污和灰尘的被涂工件不允许进入电泳槽。③前处理的脱脂工序要加强管理，确保磷化膜上无污染。④消除电泳槽液中的气泡，同时调整设备和工艺控制，控制电泳反应产生的H2量，确保槽液表面流速，调整泳槽内的喷嘴，令其有针对性的喷射槽液到凹陷部位并带走气泡。⑤保持电泳后冲洗水质，加强清洗液的过滤，在冲洗后至烘干炉之间要设防尘通廊。⑥保持电泳槽的正确颜基比及溶剂含量等。⑦补加新漆时应搅拌均匀，确保溶解、中和好，并过滤。⑧保持烘干室和循环热风的清洁，开始升温不宜过急，有慢变快。

车底大梁内腔体的缩孔现象解决前后效果对比，用内窥镜观测见图1。

3 电泳漆膜形成的针孔

针孔即在电泳漆膜上产生针状小凹坑现象，它与缩孔（陷穴）的区别是凹坑的中心部一般有成為核心的异物，凹坑的周围是漆膜堆积凸起。

3.1 针孔产生的原因

①再溶解性针孔，被泳涂在工件表面的湿漆膜在电泳后冲洗不及时，被漆膜再溶解而产生针孔。②气体针孔，在电泳过程中，由于电解反应激烈，产生气泡过多脱泡不良。③因槽液温度偏低或搅拌不充分，造成漆膜泡在烘干过程中破裂而出现针孔。④带电入槽阶梯式针孔，发生在带电入槽阶梯弊病程度严重的场合下，针孔沿入槽斜线露出底板。在带电入槽场合下也会产生气泡针孔，由于槽液对物体表面浸润不良，使一些气泡被封闭在漆膜内或是槽液表面的泡沫附着在工件表面上形成气泡针孔，易产生在被涂工件的下部。⑤水洗针孔，湿膜电渗不够或冲洗水压过大。

3.2 解决针孔的措施

①工件表面经泳涂成膜后，离开槽液应立即用超滤液或纯水冲洗，以消除再溶解性针孔。②在电泳过程中，严格控制工艺条件，控制好电解反应速率，及时脱去过多气泡。③在磷化膜孔隙率高的情况下容易产生气泡，一定要遵守工艺规定的温度，阴极电泳一般为28～30℃范围。④为消除带电入槽的阶梯式针孔，要求槽液表面的流速大于0.2m/s，以消除堆积泡沫，在带电入槽的通电式生产时，防止运输链速度过低。⑤为消除水洗针孔，要保证漆膜电渗性好，控制槽内溶剂含量不能过高及杂质离子的含量，以及获得致密的漆膜后，冲洗的水压不可高于0.15MPa。

总之在电泳涂装时，从工艺管理上应控制漆液中杂质离子的浓度，对各种离子的含量要控制在规定的范围之内，要求定期化验槽内各种离子浓度，如超标要排放超滤液，对极液也要控制在规范之内。

车轮辐板针孔解决前后对比图，见图2。

4 结语

通过本项目的研究使电泳涂膜质量得到了较好的改善，涂膜质量大为提高，有利于提升车身的防腐抗锈性能，对改善车身疲劳强度和碰撞安全都有重要意义，对实际生产具有指导意义。