向麗琴，吳吉霞

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

輕卡車架一般由4 ~ 6 mm厚的熱軋鋼板經(jīng)沖壓成型、鉚接或焊接而成。車架屬于車下部件，使用條件苛刻，對(duì)防腐性能的要求極高。早期熱軋鋼板涂裝的主要流程為“酸洗除氧化皮→沖壓成型→清洗或磷化→烘干→浸涂瀝青底漆→烘干→浸涂瀝青清漆”，后來改為水性浸涂和陽極電泳，目前的典型涂裝工藝則是磷化后陰極電泳涂裝或噴涂粉末涂料，涂層的耐蝕性顯著提高，并且符合環(huán)保要求[1]。其中陰極電泳涂裝因其安全、環(huán)保、涂料利用率高、可自動(dòng)化生產(chǎn)、漆膜防腐性能好等優(yōu)點(diǎn)，已被絕大部分輕卡生產(chǎn)廠家用于車架涂裝[2]。

1 問題描述

某輕卡車架涂裝生產(chǎn)線為新建生產(chǎn)線，在前處理、電泳投槽后開展工藝調(diào)試和質(zhì)量驗(yàn)證時(shí)發(fā)現(xiàn)部分車架電泳漆膜附著力不良。如圖1所示，在按照GB/T 9286–1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》測(cè)試時(shí)附著力大于1級(jí)，不滿足附著力小于等于1級(jí)的要求，并且個(gè)別未劃格的區(qū)域也能被粘貼的膠帶拉掉(見圖2)。

圖1 車架電泳漆膜劃格試驗(yàn)結(jié)果Figure 1 Cross-cut test result of electrophoretic coating on truck frame

圖2 車架電泳漆膜非劃格區(qū)被膠帶粘貼掉漆Figure 2 Exfoliation of electrophoretic coating after removing the adhesive tape at the area without cross cut

該涂裝生產(chǎn)線為商用車車架涂裝線，主要生產(chǎn)輕卡車架和客車底盤車架，生產(chǎn)節(jié)拍為64 UPH(指每小時(shí)生產(chǎn)的車架數(shù))，前處理電泳為步進(jìn)式，采用自行小車輸送方式，一掛4個(gè)車架。具體工藝流程為：熱水洗→脫脂→水洗→表面調(diào)整→磷化→水洗→去離子水洗→陰極電泳→超濾液洗→去離子水洗→電泳烘干→下線。

同一掛生產(chǎn)的車架，相同部位的漆膜附著力有的合格，有的不合格；同一臺(tái)車架，不同部位的漆膜附著力有的合格，有的不合格?？傊?，漆膜附著力不良現(xiàn)象沒有規(guī)律。

2 原因分析

導(dǎo)致電泳涂裝附著力不良的因素有很多，最常見的有脫脂不良，漆膜烘烤不足而固化不完全。另外，底材與前處理不匹配，磷化成膜質(zhì)量差，工件電泳前被污染，電泳槽液顏基比失調(diào)，電泳漆膜過烘烤等，都有可能導(dǎo)致電泳漆膜附著力不良。

核對(duì)脫脂、表調(diào)、磷化、電泳等前處理工序的工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)它們都在管控范圍之內(nèi)；對(duì)涂裝過程進(jìn)行排查，排除了電泳涂料導(dǎo)致附著力不良；檢查電泳烘干狀態(tài)，排除了烘烤不足或者不良。因此，從車架涂油量、脫脂效果、磷化成膜質(zhì)量、基板表面質(zhì)量等方面著手，進(jìn)行逐一分析。

2.1 車架涂油過量

車架工件表面涂油量非常大，部分工件存在淌油、滴油的情況(見圖3)，導(dǎo)致涂裝前脫脂負(fù)擔(dān)重，存在除油不凈的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 車架表面涂油狀態(tài)Figure 3 Greased surfaces of truck frame

2.2 脫脂效果不良

因車架工件為灰黑色，在現(xiàn)場(chǎng)觀察時(shí)條件有限，脫脂后目視無法準(zhǔn)確判斷工件表面是否除油干凈。于是收集現(xiàn)場(chǎng)車架各部件所用油品，并定量涂抹在200 mm × 100 mm的普通車架熱軋鋼試板表面，放置7 d后采用現(xiàn)場(chǎng)脫脂工作液進(jìn)行除油試驗(yàn)，溫度(50 ± 1) °C，游離堿度(10 ± 1)點(diǎn)，以約120次/min的頻率手工擺動(dòng)，脫脂時(shí)間根據(jù)脫脂效果而定，為3 ~ 5 min。試板表面油脂被完全除凈時(shí)表面水膜連續(xù)，潤(rùn)濕率(指水膜面積占總面積的百分?jǐn)?shù))為100%；反之，水膜不連續(xù)，潤(rùn)濕率小于100%。除油時(shí)間越短，而潤(rùn)濕率越高，除油效果就越好。

從表1可知，部分油品難以除凈，如7號(hào)、8號(hào)、10號(hào)等，此類油品使用在工件上后，在涂裝過程中可能存在脫脂效果不良的現(xiàn)象，最終引起漆膜附著力不良的質(zhì)量問題。

表1 涂覆不同油品的試板除油不同時(shí)間后的潤(rùn)濕率Table 1 Wettability of specimens coated with different oils after degreasing for different time

2.3 磷化效果不佳

為了進(jìn)一步分析磷化是否對(duì)電泳漆膜附著力產(chǎn)生不良影響，采用車架縱梁沖孔邊角料(屬于普通熱軋鋼板，氧化膜未去除)為基板，在現(xiàn)場(chǎng)隨線進(jìn)行磷化，并用Hitachi TM4000plus掃描電鏡(SEM)觀察磷化膜的表面形貌。如圖4所示，磷化效果不佳，磷化膜稀疏、不連續(xù)，晶粒粗大，呈支狀和片狀，表面存在大量裂縫和破損的缺口，但是缺口處的磷化膜完整，呈均勻致密的粒狀。

圖4 車架普通熱軋鋼板上磷化膜的掃描電鏡圖像Figure 4 SEM image of phosphating film on hot-rolled steel sheet of truck frame

采用寶鋼的水洗拋丸熱軋鋼板(簡(jiǎn)稱BMD板)隨線磷化。從圖5可知，BMD板表面的磷化膜呈均勻、致密的粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸約為2 μm。

圖5 車架BMD板磷化膜的掃描電鏡圖像Figure 5 SEM image of phosphating film on BMD sheet of truck frame

熱軋鋼板表面一般存在致密的氧化膜，在沖壓成型、鉚焊、轉(zhuǎn)接等過程中部分氧化膜會(huì)破損和脫落。圖4中的缺口應(yīng)該就是氧化膜破損脫落所致，該處磷化成膜良好，形貌與BMD板表面磷化膜相近。氧化膜未破損處的磷化膜形貌則較差。

對(duì)車架涂裝前縱梁表面沖壓缺陷取樣分析，如圖6所示，樣片表面存在明顯的沖壓缺陷，在掃描電鏡下觀察可見部分氧化膜已脫落，呈疏松的片狀分布。這說明氧化膜與基材之間的結(jié)合力不良，直接對(duì)其電泳所得的漆膜附著力也就不良。

圖6 車架表面氧化膜被破壞部位的數(shù)碼照片(a)和電子顯微圖像(b)Figure 6 Digital photo (a) and electron micrograph (b) of oxide film at the defective area on the surface of truck frame

對(duì)車架普通熱軋鋼板表面不同部位的氧化膜進(jìn)行批量打磨或不打磨，隨線涂裝后檢測(cè)電泳漆膜附著力。結(jié)果顯示，氧化膜被打磨去除的部位上電泳漆膜的附著力100%為0級(jí)，而氧化膜未打磨區(qū)域的漆膜附著力不合格。這進(jìn)一步證明了普通熱軋鋼板表面氧化膜的存在是導(dǎo)致車架電泳漆膜附著力不良的關(guān)鍵因素。

3 解決措施

3.1 車架工件油品管控

嚴(yán)格管控板材從生產(chǎn)、儲(chǔ)存到?jīng)_壓成型過程所用的防銹油和拉延油品，統(tǒng)一采用經(jīng)過涂裝確認(rèn)的適宜油品，嚴(yán)格規(guī)范和控制各環(huán)節(jié)的涂油量，防止涂油過量。

3.2 車架普通熱軋鋼板上氧化膜的清除

為保證車架涂層的初始附著力和長(zhǎng)期防腐性能，磷化前必須清除普通熱軋鋼板表面的氧化膜。

普通熱軋鋼板氧化膜的去除方法有化學(xué)法、機(jī)械法以及化學(xué)法與機(jī)械法相結(jié)合?；瘜W(xué)法一般指酸洗，酸洗板表面質(zhì)量好、防腐性能佳，但酸洗過程存在酸污染，如在涂裝區(qū)域內(nèi)操作，酸霧對(duì)涂裝設(shè)備危害大。傳統(tǒng)機(jī)械法一般為干式拋丸或噴砂，獲得的板材表面較粗糙，防腐性能不如酸洗板。新型濕式拋丸在水下進(jìn)行，得到的板材表面質(zhì)量好，粗糙度可控，效果與酸洗接近。有些時(shí)候去除氧化膜是在出廠前由鋼材廠家統(tǒng)一進(jìn)行，也有些時(shí)候是由車架及零部件生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)。國(guó)內(nèi)少數(shù)鋼材廠家已實(shí)現(xiàn)濕式拋丸量產(chǎn)，如太鋼的ESP技術(shù)和寶鋼的BMD技術(shù)。

本工藝的生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)時(shí)并未規(guī)劃拋丸線，初投產(chǎn)階段所有車架板材均為普通熱軋鋼板。全系改用寶鋼BMD板后氧化膜的去除率在99%以上，車架電泳漆膜附著力不良的問題得以解決。

4 結(jié)語

車架電泳涂裝要取得良好的防腐蝕涂層，在生產(chǎn)過程中應(yīng)對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，吸取行業(yè)內(nèi)前輩們已達(dá)成的共識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)，盡可能防止涂裝失效。