針孔理論介紹

李　想， 孫傳金

（山東臨工工程機(jī)械有限公司，山東 臨沂 276023）

摘要：電泳針孔是材料表面處理中常見的一種缺陷，嚴(yán)重威脅產(chǎn)品防腐蝕性能，以某鏟運(yùn)土方類工程機(jī)械廠駕駛室前處理電泳線解決某次電泳針孔缺陷為例，介紹了一種排查解決電泳針孔缺陷的思路。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械； 電泳； 針孔

0　引言

外觀件的質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品品牌的美譽(yù)度，工程機(jī)械行業(yè)亦是如此，在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的行業(yè)大環(huán)境下，外觀質(zhì)量的保證成為影響產(chǎn)品銷量的重要一環(huán)，而如何保證外觀件的前處理及涂裝質(zhì)量，消除涂裝弊病尤為重要。本文以某鏟運(yùn)土方類工程機(jī)械廠駕駛室前處理電泳線解決某次電泳針孔缺陷為例，介紹了一種排查解決電泳針孔缺陷的思路。

1　常見導(dǎo)致針孔缺陷原因分析

1.1　再溶解性針孔

電泳后的工件濕漆膜若沖洗不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致漆膜的再溶解，造成再溶解性針孔。

1.2　氣體針孔

電解反應(yīng)劇烈會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，若槽液攪拌不良會(huì)導(dǎo)致工件脫泡不良，大量氣泡殘留并被濕漆膜裹挾，工件經(jīng)烘干后氣泡破裂，造成氣體針孔。如果電源濾波值太高（即交流成分多），電源整流器輸出不穩(wěn)定，而槽液溫度過(guò)低，循環(huán)效果差或在循環(huán)過(guò)程中吸入了空氣，都易造成此類針孔。

1.3　帶電入槽階梯式針孔

浸入電泳槽液的工件若在之前水洗工序表面濕潤(rùn)不良且電泳時(shí)電解過(guò)程反應(yīng)劇烈，則會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，漆膜沉積后易裹挾氣泡，烘干時(shí)漆膜下的氣泡炸裂，形成針孔。此類針孔缺陷多發(fā)生于連續(xù)式電泳線。

1.4　電泳槽液造成的針孔

電泳溶劑含量低會(huì)導(dǎo)致電泳過(guò)程中漆膜的流動(dòng)性差，之前過(guò)程若產(chǎn)生針孔則不易被自然流平消除掉；而溶劑含量過(guò)高又會(huì)導(dǎo)致溶劑性爆孔，涂層表干后，過(guò)量的溶劑若被包裹在漆膜里，在烘干時(shí)到達(dá)一定壓力后破開漆膜造成針孔，因此，保持溶劑含量在適宜范圍內(nèi)波動(dòng)是避免漆膜針孔缺陷的重要措施。此外，槽液pH過(guò)低可能導(dǎo)致返溶過(guò)度，形成針孔。雜質(zhì)混入，槽液電導(dǎo)率過(guò)高，也會(huì)影響電泳過(guò)程形成針孔?？偟膩?lái)說(shuō)，電泳槽液本身參數(shù)的控制至關(guān)重要。

1.5　前處理導(dǎo)致的針孔

金屬材料在加工、運(yùn)輸、貯存過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列的雜質(zhì)、異物，對(duì)于未來(lái)涂層的結(jié)合力與保護(hù)性是重大威脅，因此我們需要在涂裝前通過(guò)前處理將這些物質(zhì)去除，并通過(guò)諸如磷化等表面化學(xué)轉(zhuǎn)化以增加涂層附著力，增強(qiáng)涂層的抗蝕能力，對(duì)于電泳涂裝來(lái)說(shuō)，前處理還可提高涂料的濕潤(rùn)性，為電泳過(guò)程提供良好的基體表面環(huán)境。作為電泳前的基礎(chǔ)工序，創(chuàng)造一個(gè)良好的基體前處理是對(duì)電泳漆膜質(zhì)量的重要保障，反之，不

良的前處理會(huì)造成一系列漆膜缺陷，針孔即是常見的一種。

脫脂不良會(huì)造成磷化膜表面被油脂污染，電泳時(shí)電沉積過(guò)程遇阻，油脂污染區(qū)形成針孔、凹坑的中心；除銹效果不良則會(huì)造成銹蝕殘留甚至氧化皮殘留，導(dǎo)致基體表面易裹挾氣泡，形成后續(xù)針孔；磷化效果差、磷化后工件在空氣中暴露時(shí)間長(zhǎng)、水洗過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成磷化膜返銹，影響電泳時(shí)底材表面，并加劇電解反應(yīng)導(dǎo)致針孔。控制一個(gè)優(yōu)良的前處理環(huán)境，是避免針孔缺陷的重要保障。

1.6　底材造成的針孔

疏松的底材表面可能因表面結(jié)構(gòu)而裹挾氣體，不良材質(zhì)的表面電解質(zhì)太多也可能導(dǎo)致針孔，此外鍍鋅板也極易發(fā)生針孔。

2　針孔缺陷解決實(shí)例

2.1　背景

某鏟運(yùn)土方類工程機(jī)械廠隨著新產(chǎn)品的不斷研發(fā)，產(chǎn)品線不斷豐富，配套高端駕駛室前處理電泳線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，利用排列圖發(fā)現(xiàn)電泳缺陷數(shù)量明顯增多，占到所有前處理電泳缺陷的83%，已成為影響生產(chǎn)的主要因素，迫切需要解決。

2.2　分析排查

2.2.1　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

該前處理電泳線處理工件為薄板覆蓋件及高端駕駛室，基本工藝流程為：上線、水洗、預(yù)脫脂、脫脂、水洗（2道）、酸洗（2道）、水洗、中和、水洗、表調(diào)、磷化、水洗、去離子水洗、電泳、超濾水洗（2道）、去離子水洗、下線、烘干、強(qiáng)制冷卻。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)為程控行車控制的間歇浸漬式生產(chǎn)線，且現(xiàn)場(chǎng)電泳工序?qū)嵭幸欢?00 ~ 150 V、二段150 ~ 250 V的分段電壓，首先排除了帶電入槽階梯式針孔的可能性。利用抽樣調(diào)查與現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)發(fā)現(xiàn)，電泳針孔無(wú)規(guī)律分布，循環(huán)泵工作正常，循環(huán)良好，排除設(shè)備導(dǎo)致針孔的可能。

2.2.2　參數(shù)檢測(cè)

對(duì)可能導(dǎo)致針孔的脫脂、酸洗、磷化、電泳工序槽液取樣檢測(cè)參數(shù)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)觀察處理效果。檢測(cè)結(jié)果如表1所列。

結(jié)合數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，脫脂效果較好，磷化后無(wú)返銹發(fā)生，而電泳溶劑含量偏低，酸洗參數(shù)正常，但現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)工件表面有黑色殘留物，需進(jìn)一步確認(rèn)。

2.2.3　對(duì)比試驗(yàn)

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，A組試驗(yàn)驗(yàn)證溶劑含量是否為此次針孔缺陷誘因。保持相同前處理?xiàng)l件，溶劑含量調(diào)整前后分別統(tǒng)計(jì)調(diào)查工件電泳針孔發(fā)生率，結(jié)果顯示溶劑含量恢復(fù)正常范圍后針孔有明顯下降趨勢(shì)，但仍有針孔缺陷存在。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，酸洗后工件表面的黑色殘留物皆發(fā)生于材料為板厚4 mm以上的工件局部，所以B組試驗(yàn)驗(yàn)證是否為底材酸洗不良導(dǎo)致針孔缺陷。分別用Q235B 2種板厚（T2、T4）樣板進(jìn)行相同條件的前處理及電泳操作，對(duì)比電泳效果，結(jié)果顯示T2板未出現(xiàn)針孔缺陷，而T4板出現(xiàn)密集分布針孔，且分布區(qū)域與酸洗后黑色殘留物區(qū)域高度重合，如圖1所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可以推斷，溶劑含量低和T4及以上板厚工件表面氧化皮酸洗不徹底是造成本次工件批量針孔缺陷的主要原因。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)黑色疏松殘留物為沒(méi)有完全溶解的氧化皮，由于酸洗不徹底，造成工件表面殘留疏松氧化皮，裹挾進(jìn)氣體，同時(shí)溶劑含量偏低造成漆膜流動(dòng)性差，2個(gè)因素的共同作用形成針孔缺陷。

2.3　制定對(duì)策

溶劑含量低于正常波動(dòng)范圍的因素已在對(duì)比試驗(yàn)中通過(guò)添加溶劑消除，試驗(yàn)結(jié)果也證明措施有效，而酸洗后存在殘留氧化皮的現(xiàn)象尚未解決。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)酸洗參數(shù)未見異常，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)主要針對(duì)T2及以下板厚的冷軋板材料產(chǎn)品，同時(shí)考慮到設(shè)備的承受能力，選用純磷酸系酸洗液足以完成工件除銹工作，而隨著公司產(chǎn)品的豐富以及布局規(guī)劃的轉(zhuǎn)變，大量T4及以上板厚的熱軋板成為某些工件的重要板材，現(xiàn)有工藝參數(shù)下的純磷酸系酸洗液已不能滿足需求,要解決板材針孔缺陷需要通過(guò)調(diào)節(jié)現(xiàn)有酸洗液參數(shù)提高酸洗能力，徹底去除未完全溶解的氧化皮，為此設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)尋找現(xiàn)階段產(chǎn)品板材酸洗處理適宜的參數(shù)范圍，試驗(yàn)由現(xiàn)階段參數(shù)與若干組游離酸或溫度調(diào)節(jié)后的參數(shù)組合共同組成，試驗(yàn)結(jié)果見表2所列。

綜合考慮設(shè)備承受能力及能源消耗水平，將酸洗的溫度控制下限調(diào)整為65 ℃，游離酸控制下限調(diào)整為10.0。

調(diào)整后的1周每個(gè)工作日隨機(jī)抽樣調(diào)查，再未出現(xiàn)電泳針孔缺陷，問(wèn)題得以解決，生產(chǎn)線趨于穩(wěn)定。

3　結(jié)語(yǔ)

電泳針孔缺陷是材料表面處理中常見的一種缺陷，嚴(yán)重威脅產(chǎn)品防腐蝕性能，如何控制、避免針孔缺陷的發(fā)生是保障產(chǎn)品外觀質(zhì)量的重要一環(huán)。導(dǎo)致針孔缺陷的因素復(fù)雜多樣，且不同的設(shè)備、工藝流程、藥劑搭配都會(huì)產(chǎn)生未知影響，在生產(chǎn)線發(fā)生批量針孔缺陷時(shí)，我們可以按照本文所舉實(shí)例中“一查二檢三對(duì)比”的思路，結(jié)合常見導(dǎo)致針孔缺陷原因的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)排查確定原因，并制定對(duì)策解決問(wèn)題。

（參考文獻(xiàn)略，詳情見《現(xiàn)代涂料與涂裝》2017-11期）

關(guān)于汽車噴涂清漆后產(chǎn)生針孔的原因，以及如何才能預(yù)防產(chǎn)生針孔呢？下面就是無(wú)錫汽車漆廠家跟大家分析的：

我們?cè)趪娡壳迤嶂?，靜置20分鐘后進(jìn)烤箱升溫烘烤，漆膜開始受熱、漆膜從表面到內(nèi)層逐漸干燥。，但是你們可能忽略了一點(diǎn)，漆膜中任然含有未蒸發(fā)的溶劑，空氣的水分，清漆和固化劑反應(yīng)的氧化氣體，這些氣體成分會(huì)通過(guò)漆膜的間隙處，慢慢的揮發(fā)。所以如果快速的升溫烘烤的話，氣體成分會(huì)大量產(chǎn)生，漆膜間隙不容易全部通過(guò)，就會(huì)沖破漆膜表層。假如現(xiàn)在漆膜表面并沒(méi)有全部干燥，那么沖破漆膜的穴狠就會(huì)隨著清漆表面張力作用下流動(dòng)，消失掉；但是如果漆膜已經(jīng)干燥了，那么氣體突破的穴狠就無(wú)法自動(dòng)修復(fù)了，就成為了針孔。

預(yù)防方法：

為了抑制漆膜的干燥速度，需使用干燥速度慢的稀釋劑，或者調(diào)整內(nèi)層和漆膜外表的干燥平衡；控制烘烤溫度的上升速度，避免產(chǎn)生大量氣體；漆膜噴涂薄一點(diǎn)，不宜太厚，因?yàn)橄嗤娣e，越厚的漆膜，溶劑量越大，產(chǎn)生的氣體就會(huì)越多，也就越容易產(chǎn)生針孔了。