电泳过程中干涉现象的发生机理与解决方案

现就曾经发生干涉现象的一个典型案例进行介绍与解析。问题发生的生产线属于连续通过式生产线，电泳槽体积120 m3，入槽角度35°，节距5.6 m，节拍28 JPH，原本生产线专门生产面包车，使用材质为普通冷轧钢板，由于产量不足，根据公司战略导入A型轿车进行混线生产。A型车是微型轿车，车长3.2 m，B型车是箱式面包车，车长3.5 m。在生产过程中发现，在A型车的机盖前缘10 cm的范围内烘干后出现直径为0.3 ~ 0.8 mm、密度不超过50个/100 cm2的凹陷，用30 ~ 40倍光学放大镜显微观察为轻微不露底、分布均匀的孔，发生概率在15%左右，中涂前需要进行人工打磨至局部露底，这样会增加人工成本，局部防腐蚀能力下降。

2　原因分析

　　A型车的试生产阶段由于投入车辆较少，只进行了两次单独过车以及3台连续过车，以便确认单车膜厚分布以及最高膜厚的变化，因此在新车型导入阶段未见异常。B型车顺利进入爬产阶段，在爬产初期，由于A型车的电泳前维护工作较多，很难形成A、B型车的混线连续生产，乃至在A型车的机盖前缘发现针孔不良时，被当作局部的污染物造成的缩孔进行分析与处置。后来随B+A的混线连续过车模式逐渐增多，A型车在相同部位反复出现缩孔，在电泳槽液中未发现油污染迹象，且B型车和A型车的其他部位未见类似缩孔的发生，所以才将问题与干涉现象联系在一起。通过分析认定：由于前方B型车打开的后盖与A型车进入电泳槽的时候机盖前缘距离过近（轨迹测量最近距离为600 mm），导致了干涉现象的发生，造成氧气缩孔。发生在A型车开始进入电泳槽但是还没到达一段电压接电的时间段，此时前方的B型车已经进入电泳的第二段高压段，处于接电状态，前车有空位、A+B、A+A、B+B的组合不会发生干涉现象，仅是B+A的组合中间没有空位的情况发生干涉现象。

　　氧气缩孔表现为：在问题区域内分布均匀，不会出现突沸油缩孔那样缩孔大小不一、分布不均的现象，也不会像氢气爆孔那样尖锐露底，位置集中，从形状上容易跟急升温爆孔混淆，但爆发的部位有一定差异。

　　在生产线上对干涉部位以及非干涉部位进行电压随线测量，通过对测量曲线的解析，也发现在发生干涉的机盖前缘产生比较大的负电压，提示该部位有阳极的水解反应发生。

3　发生机理

　　阴极电泳的工作原理为：被涂物印加阴极电源，通电后整个电泳涂装过程伴随着电泳、电解、电沉积、电渗4种物理化学反应而在被涂物表面形成漆膜[1]。其中水的电解反应在阴极生成碱性的OH-及H2，阳极则生成酸性的H+及O2。在产生干涉现象的过程中，刚刚进入槽体又没有印加阴极电源的车体如果距离前车过近，就会产生分极现象，导电体靠近阴极的部位成为阳极，远离阴极的位置成为阳极，导电体内产生电子的流动，阴阳两极发生水的电解反应。由于液体在阳极附近产生的压力，释放出来的O2需要积聚到一定的体积才能产生足够的浮力脱离金属表面，因此在车身印加阴极电压的时候，因电沉积产生的漆膜会将没有来得及逃逸的O2泡限制在漆膜底部。烘烤过程中，由于O2的气泡过大，电泳涂料来不及通过流平填补气体挤出后留下的凹陷，故而形成分布均匀、大小相近的凹陷，也称为氧气针孔。而分极后的阴极因为H2被漆膜分割成不能聚集的单元，故而不会形成大的气泡以及凹陷。

　　连续式电泳生产线在设计之初会根据被涂物的最大尺寸以及行走链条的节距长度设计挂距，一般确保被涂物的间距在1 000 mm以上。但是在电泳入槽阶段，工件前后距离由于入槽角度变化而造成间距缩短；另外，由于新的被涂物在导入过程中被涂物尺寸超出原设计的最大尺寸，或者被涂物尺寸没有超标，但是由于支撑点的位置造成被涂物前突或后伸，在与其他被涂物混线生产过程中，也会出现被涂物间距变小的现象。在步进式生产线上，干涉现象的发生多是由于接触不良造成的，具体过程就是在电泳过程中，由于挂具的若干挂点绝缘会发生涂装不良，绝缘状态持续到电泳过程结束看到的现象就是绝缘挂点的工件未形成电泳漆膜，如果绝缘挂点中途通电电泳，则大概率发生干涉现象。

　　在整车生产线，干涉现象一般发生在连续过车的后车前机盖以及防撞梁上；在部品生产线一般发生在同一挂具平行垂直放置的工件上，伴随着接触不良、中间突然加电的情况，会在问题工件上出现氧气针孔。

4　实验室再现

　　试验设计如下：并排3块板子，彼此绝缘，通过导线连接，其中一条设置开关，如图1所示。电泳开始时其中两条正常接续，中途启动开关，启动第三条连线，三者同时结束电泳，分别清洗，观察烘烤后板面情况。

　　实验室再现的中间电泳板板面其中一面是正常电泳，显示为阴极，另外一面会出现凹陷，严重情况下会产生露底现象，如图2所示。以上结果验证了干涉现象原理。

5　解决措施

5.1　临时措施

　　通过前期论证，车间采取避免产生B+A组合的上件安排，一旦发现这种组合，则通过在前处理工序B型车后增加空位的方式作为临时处置方案。

5.2　长期措施

　　B型车大角度打开的后门盖由于试线期间在局部有气囊产生，通过变换开启角度作为气囊的解决对策，由于与A型车混线生产，维持原有的后门开启角度就会导致B+A的组合在A型车机盖前缘产生氧气针孔，通过与生产技术部门协调，后背门先不进行与车身的正常轴连接，通过治具悬挂在后门位置，但是降低整体的高度，在保证气囊不出现的基础上使电泳入槽时B型车与A型车机盖前缘的距离保持在1 000 mm左右，电泳烘干后在打胶线进行恢复连接的工序，工艺改善后氧气针孔消失。

6　拓展

　　电泳产生干涉现象的部位，首先受到影响的是基材的防腐能力，其次也会影响电泳外观乃至上层漆膜的外观，因此必须消除干涉现象。通过以上典型案例的分析解决，干涉现象解决措施有以下几个方面：

　　1）通过设备的调整消除干涉现象。入槽侧阳极加装控制电流单向流动的二极管；切断入槽侧前端的部分阳极导线，减少分极过程中阳极对车身的影响；延长工件发生干涉相关工件之间的距离或加大节距。

　　2）通过工艺变更消除干涉现象。通过不同车型的安排避免间距过近的组合出现；降低一段电压避免水解反应的剧烈发生。

　　3）通过涂料调整消除干涉现象。通过排放超滤液降低槽液MEQA的数值以期减少游离酸的浓度；降低槽液固体含量以期降低槽液电导。

　　4）通过被涂物基材调整消除干涉现象。更换问题部位材质，减少水解反应的发生，一般指镀锌钢板质量的调整。

7　结语

　　电泳涂装过程中的干涉现象很容易与其他问题混淆，需要辩证地分析，并进行再现试验确认，这样才能对症下药，及时解决问题，提高生产线的生产效率。