汽車(chē)電泳涂裝泳透力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法

華云，王輝，周磊，董文超

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

汽車(chē)電泳涂裝泳透力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法

華云*，王輝，周磊，董文超

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

介紹了3種汽車(chē)車(chē)身電泳涂裝現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量泳透力的方法，即電位儀測(cè)量法、一米鋼條測(cè)量法和泳透力盒測(cè)量法。比較了這3種測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，泳透力盒測(cè)量法以檢測(cè)結(jié)果能夠量化，有較高的精度，重復(fù)性和再現(xiàn)性好，對(duì)車(chē)型結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊要求，有合理的判定標(biāo)準(zhǔn)以及能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)靈活使用等優(yōu)點(diǎn)而被確定為較佳的泳透力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法。

汽車(chē)車(chē)身；電泳；泳透力；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

1 前言

泳透力是汽車(chē)車(chē)身用陰極電泳涂料的一項(xiàng)重要性能。泳透力高低直接影響整車(chē)的涂裝質(zhì)量和涂裝成本。據(jù)日本豐田的資料介紹，車(chē)身外表面膜厚達(dá)到15 μm、內(nèi)表面膜厚10 μm是在保證車(chē)身防腐質(zhì)量達(dá)到要求的前提下，提高產(chǎn)能、降低涂裝成本的有效措施之一。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵就是提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)車(chē)身的泳透力。

泳透力測(cè)量方法最常用的有福特盒法，一汽鋼管法以及四枚盒法，但是這些都是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)，考察的是電泳漆本身的性能。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，工藝參數(shù)的設(shè)置(如通電時(shí)間、涂裝電壓、槽液電導(dǎo)率、固體分等)以及陽(yáng)極排布等設(shè)備狀況會(huì)直接影響泳透力，對(duì)車(chē)體空腔部分、縫隙間的電泳效果起關(guān)鍵作用。在涂裝現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量泳透力的最可靠的方法就是拆解車(chē)體、對(duì)內(nèi)腔電泳膜厚和外表面電泳膜厚進(jìn)行測(cè)量分析。但是這些方法操作性差、成本高、所需周期長(zhǎng)，一般只在新車(chē)型調(diào)試階段所采用。因此，汽車(chē)生產(chǎn)廠商和涂料廠商都在尋找適合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用的泳透力測(cè)量方法。本文就近幾年筆者所在公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)泳透力測(cè)試方法進(jìn)行總結(jié)，供同行參考。

2 泳透力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法比較

近幾年來(lái)，在現(xiàn)場(chǎng)使用了3種測(cè)量泳透力的方法，分別是電位儀測(cè)量法、一米鋼條泳透力測(cè)量法和現(xiàn)場(chǎng)泳透力盒測(cè)量法。其中，電位儀測(cè)量法是涂料廠家普遍使用的方法，在各相關(guān)論文中均有使用實(shí)例介紹；而一米鋼條泳透力測(cè)量法和現(xiàn)場(chǎng)泳透力盒測(cè)量法則是汽車(chē)主機(jī)廠和涂料廠商最近幾年合作開(kāi)發(fā)的測(cè)量方法，目前尚未普及使用。為了對(duì)比此 3種測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，找出較佳的測(cè)量方法，筆者在一次節(jié)拍提升參數(shù)驗(yàn)證過(guò)程中分別使用此3種測(cè)量方法測(cè)試泳透力，對(duì)其進(jìn)行分析對(duì)比。

在第一次參數(shù)調(diào)整時(shí)，電泳參數(shù)為：溫度30 °C，固體分19.1%，通電時(shí)間2 min 15 s，一段電壓220 V，二段電壓300 V。二次參數(shù)調(diào)整時(shí)的電泳參數(shù)為：溫度30 °C，固體分20.2%，通電時(shí)間2 min 45 s，一段電壓260 V，二段電壓300 V。沒(méi)有提及的參數(shù)未作調(diào)整。

2. 1 電位儀測(cè)量法

2. 1. 1 測(cè)量原理

此方法需要使用專(zhuān)用儀器──電位儀，工作方法是將導(dǎo)電探頭放置在車(chē)體各部位，在車(chē)體進(jìn)行電泳時(shí)測(cè)量各部位的真實(shí)電泳電壓并自動(dòng)實(shí)時(shí)記錄，通過(guò)分析電位達(dá)到的最大電壓與實(shí)際施加的最高電壓的比值來(lái)體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)泳透力的高低，此儀器適用于分析車(chē)體各部位電壓的均衡性，通過(guò)分析電位降低趨勢(shì)來(lái)評(píng)價(jià)整體效果(含設(shè)備和工藝參數(shù)設(shè)置等方面的因素)。

2. 1. 2 應(yīng)用

隨著汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，各汽車(chē)公司都在進(jìn)行提高生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的改造工作。其中對(duì)電泳線的改造很少，通常是通過(guò)提高鏈速來(lái)達(dá)到目的。但提高鏈速會(huì)直接影響到車(chē)體內(nèi)腔電泳膜厚。因此，需要對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在調(diào)整過(guò)程中采用電位測(cè)量法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。其中，電壓實(shí)施率 = 實(shí)際測(cè)量的最大電壓 ÷ 施加的最高電壓 × 100%。本案例中施加的最高電壓均為300 V。

表1 電位儀測(cè)量結(jié)果Table 1 Measurement results by potentiometer

從表 1可以看出，二次調(diào)整后，實(shí)施率比第一次參數(shù)調(diào)整時(shí)高，說(shuō)明二次參數(shù)的設(shè)計(jì)匹配性較好。

電位儀測(cè)量方法跟車(chē)體局部結(jié)構(gòu)有關(guān)，如鈑金結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性會(huì)導(dǎo)致局部電阻增大，電位降低。泳透力大小需要用同一車(chē)型的 2次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。此方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，不受人為因素的影響，但只能做對(duì)比試驗(yàn)，沒(méi)有合格標(biāo)準(zhǔn)，不能用于判定性驗(yàn)證。

2. 2 一米鋼條測(cè)量法

2. 2. 1 方法介紹

采用1 m × 1 cm的鋼條，將鋼條插入到車(chē)體下邊梁空腔中，隨車(chē)電泳烘烤，如圖1所示。使用膜厚儀對(duì)鋼條上每間隔1 cm的電泳漆膜厚進(jìn)行測(cè)量。

圖1 一米鋼條測(cè)量法示意圖Figure 1 Schematic diagram of 1 m steel bar measurement

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：為了考核內(nèi)腔結(jié)構(gòu)不同厚度電泳漆膜的耐腐蝕性，對(duì)電泳后解剖開(kāi)的不同膜厚的駕駛室內(nèi)腔樣件進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)。結(jié)果表明，厚度為 10 μm的電泳漆膜可以看作一個(gè)分界線：漆膜厚度小于10 μm的腐蝕嚴(yán)重，大于10 μm的耐腐蝕能力強(qiáng)，加速腐蝕后基本沒(méi)有銹蝕出現(xiàn)。故此種方法的判定標(biāo)準(zhǔn)以平均值達(dá)到10 μm為合格。

2. 2. 2 應(yīng)用

此方法能夠在涂裝生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)直接使用，方法簡(jiǎn)便，投資少，同時(shí)能夠針對(duì)具體車(chē)型給出明確的泳透力測(cè)定數(shù)據(jù)。通常在生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整以及新車(chē)型試制過(guò)程中使用，表2是S3車(chē)型在進(jìn)行2次參數(shù)調(diào)整時(shí)用該方法測(cè)量電泳漆膜厚度的結(jié)果。

表2 一米鋼條測(cè)試法測(cè)量結(jié)果Table 2 Results of one-meter steel bar measurement

從表2可以看出，上述2種工藝參數(shù)下電泳膜厚的平均值均達(dá)到10 μm以上，但是一次參數(shù)調(diào)整中的最小膜厚低于10 μm，說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)較高，而二次參數(shù)調(diào)整所得電泳漆膜厚均大于10 μm，說(shuō)明二次參數(shù)調(diào)整的匹配性更好。

通過(guò)泳透力條能夠間接測(cè)試車(chē)體內(nèi)腔電泳膜厚，但是此方法僅限于對(duì)下邊梁內(nèi)腔狀況的間接測(cè)量，使用范圍較窄，受車(chē)體結(jié)構(gòu)影響很大，測(cè)量結(jié)果再現(xiàn)性不足。而且下邊梁空腔中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件容易使鋼條粘漆，使結(jié)果不可靠。同時(shí)，鋼條上的膜厚由大到小遞減，以平均膜厚為判定標(biāo)準(zhǔn)也不夠科學(xué)。

2. 3 泳透力盒測(cè)量法

2. 3. 1 測(cè)量方法

參考四枚盒測(cè)量泳透力的方法，制作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量用的盒體。用100 mm × 500 mm 的2塊冷軋磷化板做成如圖2所示的長(zhǎng)方體盒子，保證盒子內(nèi)腔厚度為4 mm，兩端開(kāi)口，便于電泳漆進(jìn)出盒體里。在制作過(guò)程中，要保證邊緣密封嚴(yán)實(shí)。

圖2 泳透力盒示意圖Figure 2 Schematic diagram of throwing power box

將此盒子掛在車(chē)體左前門(mén)內(nèi)側(cè)靠近A柱處隨車(chē)電泳，電泳烘烤后取下盒體，拆開(kāi)后用膜厚儀測(cè)量冷軋板電泳漆膜厚度和深度，每隔1 cm測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)。 將膜厚作圖，與標(biāo)準(zhǔn)曲線作對(duì)比，看是否在合格區(qū)域內(nèi)。泳透力盒電泳后的內(nèi)壁狀況如圖3所示。

2. 3. 2 應(yīng)用

在現(xiàn)場(chǎng)用泳透力盒對(duì)二次參數(shù)調(diào)整后的泳透力進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)圖4。其中，陰影部分為不合格區(qū)域。從圖 4可以看出，一次參數(shù)調(diào)整后的膜厚值有部分落在陰影區(qū)域內(nèi)，存在不合格現(xiàn)象；而二次調(diào)整后的泳透力處在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，參數(shù)設(shè)計(jì)合理，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。

圖3 泳透力盒內(nèi)壁電泳后的狀況Figure 3 Status of internal walls of throwing power test box after electrophoresis

圖4 泳透力盒測(cè)試結(jié)果Figure 4 Test results with throwing power test box

對(duì)比以上3種方法發(fā)現(xiàn)，泳透力盒測(cè)試方法仿照實(shí)驗(yàn)室測(cè)量電泳泳透力的方法制作，能夠直接應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的泳透力檢測(cè)，而且該裝置可隨線檢測(cè)，操作簡(jiǎn)便，使用方便，并可直接或稍加處理后重復(fù)使用。

3 結(jié)語(yǔ)

比較而言，采用泳透力盒現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電泳泳透力的檢測(cè)結(jié)果能夠量化，有較高的精度，重復(fù)性和再現(xiàn)性好，對(duì)車(chē)型結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊要求，并有合理的判定標(biāo)準(zhǔn)可依，能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)靈活使用。因此，電泳泳透力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試推薦使用此方法。

On-site measurement of throwing power during electrophoresis of car body //

HUA Yun*, WANG Hui, ZHOU Lei, DONG Wen-chao

Three methods for on-site measurement of throwing power during electrophoresis of car bodies were introduced, including potentiometer measurement, one-meter steel bar measurement, and throwing power box measurement. The advantages and disadvantages of the three methods were compared. The throwing power box measurement was recommended due to its quantifiability, relatively high precision, good repeatability and reproducibility, no special requirements for vehicle type and structure, rational determination standard, and flexible application in production.

car body; electrophoresis; throwing power; on-site measurement

Hebei Province Automobile Engineering Technology Research Center, Technological Center of Great Wall Automobile Co., Ltd., Baoding 071000, China

TQ639.2

A

1004 – 227X (2012) 10 – 0068 – 03

2012–07–29

2012–08–02

華云（1972–），女，湖北紅支人，工程師，主要從事汽車(chē)涂裝工藝設(shè)計(jì)及管理工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) hy13832247045@126.com。

[ 編輯：韋鳳仙 ]