鈍化熱鍍鋅鋼板電泳漆膜起泡的原因分析

宋樹森，張明

（揚(yáng)州亞星客車股份有限公司，江蘇揚(yáng)州225001）

鈍化熱鍍鋅鋼板電泳漆膜起泡的原因分析

宋樹森，張明

（揚(yáng)州亞星客車股份有限公司，江蘇揚(yáng)州225001）

針對(duì)部分熱鍍鋅鋼板電泳涂裝后出現(xiàn)漆膜起泡的質(zhì)量問題，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和原因初步分析，并采用XRF測(cè)試方法檢測(cè)熱鍍鋅鋼板表面的鉻含量，從而確認(rèn)了電泳漆膜起泡的原因是熱鍍鋅鋼板表面處理采用了鈍化方式；并提出了該問題的處理方案。

熱鍍鋅鋼板；鈍化處理；電泳漆膜；起泡原因

隨著客車涂裝技術(shù)的進(jìn)步，客運(yùn)企業(yè)對(duì)客車耐腐蝕性能要求越來(lái)越高。為提高客車整車的耐腐蝕性能，生產(chǎn)廠家不僅選用耐腐蝕性更強(qiáng)的板材，如鍍鋅板，鋁板等，還采用了陰極電泳涂裝工藝，構(gòu)建了“熱鍍鋅鋼板+磷化膜+電泳漆+中涂漆+面漆”的5層防護(hù)，使客車整車防腐性能可達(dá)到10年不銹蝕的乘用車標(biāo)準(zhǔn)要求。

目前，“熱鍍鋅鋼板+磷化膜+電泳漆”已經(jīng)是主流客車廠的主要防腐工藝。但是隨著熱鍍鋅鋼板在客車上的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)熱鍍鋅鋼板的表面狀態(tài)對(duì)電泳漆膜的附著力存在一定的影響。當(dāng)熱鍍鋅板材表面狀態(tài)和電泳漆不匹配時(shí)，會(huì)造成電泳漆膜附著力差，產(chǎn)生漆膜起泡的質(zhì)量問題。下面就本公司出現(xiàn)的因熱鍍鋅鋼板表面處理是鈍化方式而造成的漆膜底層起泡的問題及其處理與大家分享，希望對(duì)同行有所幫助。

1　漆膜起泡問題及原因排查

在一次批量較大的訂單生產(chǎn)過程中，突然連續(xù)出現(xiàn)好幾輛車車身右側(cè)圍蒙皮的油漆從底層出現(xiàn)大面積起泡的質(zhì)量問題?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行破壞試驗(yàn)，用鏟刀鏟掉起泡部位，發(fā)現(xiàn)起泡層在電泳漆膜和底材之間，即電泳漆和底材之間出現(xiàn)了附著力差的質(zhì)量問題。為了防止起泡問題的再次擴(kuò)大，立即停止了電泳線的生產(chǎn)，檢查電泳線工藝管理是否符合工藝要求。在確定不是電泳線工藝管理問題后再進(jìn)行生產(chǎn)。同時(shí)對(duì)車身板材進(jìn)行檢查，逐一排查可能出現(xiàn)的原因。

1.1電泳工藝調(diào)查

我司電泳線是比較典型的客車電泳工藝，共16道工序，分別是高壓清洗、預(yù)脫脂、脫脂、水洗1、水洗2、表調(diào)、磷化、水洗3、水洗4、純水洗1、電泳、UF1、UF2、純水洗2、烘干、強(qiáng)冷。

首先對(duì)電泳線各槽體的工藝參數(shù)進(jìn)行檢查。重新檢查每個(gè)槽液的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)槽液的控制參數(shù)都在正常的工藝范圍內(nèi)；特別對(duì)磷化槽液的總酸、游離酸、游離氟、促進(jìn)劑、槽溫和電泳槽液的固體份、PH值、槽液電導(dǎo)率、陽(yáng)極電導(dǎo)率、槽液溫度等參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。檢查結(jié)果表明，電泳線各槽的工藝參數(shù)不存在異常，不會(huì)影響電泳漆成膜后的性能［1-2］。

其次對(duì)電泳烘干室進(jìn)行檢查。現(xiàn)場(chǎng)查看烘干室的溫度控制儀，發(fā)現(xiàn)溫度控制儀處于正常工作狀態(tài)，并且烘烤溫度和烘烤時(shí)間嚴(yán)格按照工藝要求設(shè)置；同時(shí)從中央監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)出近一周內(nèi)的電泳烘干室的溫度記錄，發(fā)現(xiàn)這段時(shí)間所有車輛的電泳漆烘烤溫度和烘烤時(shí)間都滿足工藝要求。也就是說(shuō)不存在電泳漆未烘干的缺陷［1-2］。

然后對(duì)電泳后的整車進(jìn)行檢查。我司車身蒙皮有3種材質(zhì):前后圍蒙皮是冷軋?zhí)间摪?，左右?cè)圍蒙皮和頂蒙皮是熱鍍鋅鋼板，艙門蒙皮是鋁板。檢查車身表面蒙皮的電泳漆時(shí)發(fā)現(xiàn)，車身右側(cè)熱鍍鋅鋼板的電泳漆膜存在粗糙，膜厚偏低、附著力達(dá)不到0級(jí)的工藝要求，局部的附著力只有2級(jí)左右；而其他部位，如前后圍冷軋?zhí)间摪?、左?cè)熱鍍鋅鋼板、頂熱鍍鋅鋼板以及鋁艙門表面的電泳漆膜厚度和附著力都滿足工藝要求（我司電泳漆附著力要求為0級(jí)，車身外表面漆膜厚度為18～25 um）。因此，可以認(rèn)為，車身右側(cè)的熱鍍鋅鋼板對(duì)電泳漆膜的性能有著負(fù)面影響。

經(jīng)過分析，由于電泳線的各項(xiàng)控制指標(biāo)未出現(xiàn)問題，除右側(cè)圍蒙皮外的其他部位也未出現(xiàn)漆膜起泡的現(xiàn)象，初步判斷車身右側(cè)圍蒙皮漆膜起泡脫落不是電泳漆自身質(zhì)量問題，也不是生產(chǎn)工藝造成的，可能是由于熱鍍鋅鋼板本體表面質(zhì)量問題引起的。

1.2熱鍍鋅鋼板檢查

我司車身熱鍍鋅鋼板由配套供應(yīng)商提供，雖然對(duì)供貨狀態(tài)進(jìn)行了要求，但是進(jìn)貨時(shí)缺少可行的檢測(cè)手段。

1.2.1熱鍍鋅鋼板表面處理分類

熱鍍鋅鋼板表面處理一般分為鈍化、涂油、漆封、磷化、不處理5種狀態(tài)。

1）鈍化。熱鍍鋅層通過鉻酸鈍化處理，可減少潮濕貯運(yùn)條件下產(chǎn)生銹蝕。但這種化學(xué)處理會(huì)妨礙大多數(shù)涂料的附著性。作為常規(guī)要求，鍍鋅鋼板生產(chǎn)廠對(duì)鍍鋅層一般都進(jìn)行鉻酸鈍化處理。

2）涂油。熱鍍鋅鋼板涂油會(huì)減少潮濕貯運(yùn)條件下的銹蝕，可分為不鈍化涂油和鈍化處理后涂油。

3）漆封。熱鍍鋅鋼板通過涂敷一層極薄的透明漆膜，增加防腐蝕作用，并且在沖壓成型時(shí)可改善潤(rùn)滑性，也作為后續(xù)涂層的粘附底層。

4）磷化。熱鍍鋅鋼板通過磷化處理可改善涂層的附著性能和防腐性能，減少在貯運(yùn)過程中被腐蝕的危險(xiǎn)，并且在以后的涂裝過程中，除正常清洗外，不需進(jìn)一步處理即可涂裝。

5）不處理。只有在訂貨者提出不處理的要求并對(duì)此負(fù)責(zé)的情況下，供貨的熱鍍鋅鋼板才可以不進(jìn)行任何以上表面處理。

1.2.2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

從出現(xiàn)的問題看，應(yīng)該是熱鍍鋅鋼板的表面處理狀態(tài)對(duì)電泳漆膜的附著力存在不良影響，結(jié)合熱鍍鋅板表面處理狀態(tài)的分類，可以懷疑車身右側(cè)使用了鈍化的熱鍍鋅鋼板，因?yàn)椴捎勉t酸鈍化處理的熱鍍鋅鋼板會(huì)影響后期涂料的附著性能［3］?，F(xiàn)場(chǎng)做了用磷化液擦拭的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

1）試驗(yàn)原理。由于熱鍍鋅鋼板的鈍化是一層鉻酸鹽，封閉了鋅層的活性，讓鋅層成為一個(gè)惰性狀態(tài)，使得熱鍍鋅鋼板不和磷化液發(fā)生反應(yīng)；而沒有鈍化的鋅層特別活潑，熱鍍鋅鋼板和磷化液會(huì)發(fā)生磷化反應(yīng)［4］。

2）試驗(yàn)情況。用棉紗布蘸磷化液分別擦拭車身的左側(cè)和右側(cè)的熱鍍鋅鋼板，發(fā)現(xiàn)右側(cè)的熱鍍鋅鋼板沒有發(fā)生磷化反應(yīng)，左側(cè)的熱鍍鋅鋼板發(fā)生了磷化反應(yīng)。同時(shí)把已經(jīng)用磷化液擦拭過的整車進(jìn)行電泳，電泳后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)車身右側(cè)的電泳漆膜粗糙，附著力達(dá)不到工藝要求；車身左側(cè)電泳漆膜光滑細(xì)膩，附著力能夠滿足工藝要求。

3）結(jié)論。車身右側(cè)蒙皮的板材可以進(jìn)一步懷疑為鈍化的熱鍍鋅鋼板。

1.3熱鍍鋅鋼板表面狀態(tài)分析

因部分熱鍍鋅鋼板涂裝后出現(xiàn)油漆起泡問題，初步分析是使用了鈍化的熱鍍鋅鋼板。但我司無(wú)法通過檢測(cè)確認(rèn)該熱鍍鋅鋼板就是鈍化的熱鍍鋅鋼板，因此決定將我司有問題的熱鍍鋅鋼板送到國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)（中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心華東實(shí)驗(yàn)室），進(jìn)行檢測(cè)。

1）檢測(cè)原理。熱鍍鋅層表面鈍化一般使用鉻酸鹽鈍化［5］，鈍化和非鈍化熱鍍鋅鋼板鋅層表面的鉻含量差別很大，通過檢測(cè)鉻含量來(lái)判定熱鍍鋅板是否采用鉻酸鹽鈍化［6-9］。采用微區(qū)X射線熒光光譜儀，按照“QC/T942-2013汽車材料中六價(jià)鉻的檢測(cè)方法”對(duì)樣本進(jìn)行XRF檢測(cè)［10］。

2）樣板提供。1號(hào)熱鍍鋅鋼板（預(yù)先用磷化液擦拭，初步判斷為非鈍化熱鍍鋅鋼板）；2號(hào)熱鍍鋅鋼板（預(yù)先用磷化液擦拭，初步判斷為鈍化熱鍍鋅鋼板）。

3）檢測(cè)結(jié)果。1號(hào)熱鍍鋅鋼板鉻含量10mg/kg；2號(hào)熱鍍鋅鋼板鉻含量297mg/kg。

這說(shuō)明2號(hào)熱鍍鋅鋼板是鈍化板，經(jīng)過鉻酸鈍化處理后的熱鍍鋅鋼板表面失去了化學(xué)活性，磷化液擦拭后不能形成磷化膜，鉻酸鹽鈍化膜硬度高、脆性大，電泳涂層與鈍化層間的附著力差，涂裝后出現(xiàn)油漆起泡問題；1號(hào)熱鍍鋅鋼板鉻是非鈍化板，磷化液擦拭后能形成磷化膜，涂層附著力良好，涂裝后無(wú)油漆起泡問題。因此可以確認(rèn)，有問題的熱鍍鋅鋼板是經(jīng)過鈍化處理的。

2　問題處理方案

2.1未上線的鍍鋅蒙皮

對(duì)于已進(jìn)貨的熱鍍鋅鋼板蒙皮逐一用磷化液擦拭，分辨是鈍化熱鍍鋅鋼板還是非鈍化熱鍍鋅鋼板。確認(rèn)是鈍化熱鍍鋅鋼板的立即進(jìn)行退貨處理。

2.2對(duì)未電泳的車輛

對(duì)于車身蒙皮已經(jīng)焊接裝配好的白車身，為了提高車身右側(cè)鈍化熱鍍鋅鋼板電泳后的漆膜性能，采用以下應(yīng)急工藝方案:

1）打磨鈍化鍍鋅鋼板。對(duì)焊裝車身已經(jīng)完工的車輛，先用磷化液擦拭鍍鋅鋼板表面，判斷是不是鈍化的熱鍍鋅鋼板，對(duì)疑似鈍化熱鍍鋅鋼板采用P120砂紙打磨車身鍍鋅蒙皮，打磨盡量破壞熱鍍鋅鋼板表面的鈍化層，減少鈍化層的存在。

2）調(diào)整電泳槽工藝參數(shù)。提高槽液溫度，溫度由30℃提高到31℃；排放新鮮超濾液16T；添加3T溶劑，并補(bǔ)充純水到規(guī)定液面。該調(diào)整方案是為了提高電泳漆的膜厚，提升電泳漆的附著力。

3）電泳漆膜檢測(cè)。逐臺(tái)檢測(cè)車身疑似鈍化熱鍍鋅鋼板蒙皮的漆膜厚度和附著力；對(duì)漆膜厚度或附著力不能滿足工藝的車輛進(jìn)行返工。

2.3對(duì)已經(jīng)電泳的車輛

對(duì)已電泳后的車輛，進(jìn)行下道工序生產(chǎn)的車輛逐一排查，檢測(cè)漆膜的附著力，對(duì)附著力不能滿足工藝要求的車輛和漆膜已經(jīng)起泡車輛全部進(jìn)行返工處理。

2.4預(yù)防控制措施

1）熱鍍鋅鋼板技術(shù)要求的修訂。修訂后熱鍍鋅鋼板的技術(shù)要求如下:規(guī)格型號(hào)，DC51D+Z；鍍層種類，純鋅鍍層（代號(hào):Z）；鍍層形式，等厚g/m2，A/B，A=B；鍍層厚度，寶鋼120 g/m2（60/60）；表面結(jié)構(gòu)，無(wú)鋅花、光亮表面；表面處理，非鈍化、涂油；級(jí)別，較高級(jí)的精整表面（FB等級(jí)）。

2）尋找固定供應(yīng)商，明確技術(shù)質(zhì)量要求，并且把技術(shù)要求完整明確地標(biāo)注在熱鍍鋅鋼板上，確保熱鍍鋅鋼板采購(gòu)、開卷校平、輥壓成型管理可控。

3）加強(qiáng)熱鍍鋅鋼板的檢測(cè)。目前暫用磷化液擦拭的方法檢測(cè)熱鍍鋅鋼板的鈍化情況，磷化液擦拭后能形成磷化膜的熱鍍鋅鋼板才能使用，不能形成磷化膜的禁止使用，杜絕異常的熱鍍鋅鋼板流入生產(chǎn)線。

通過上述措施，已經(jīng)完全杜絕了由于熱鍍鋅鋼板表面狀態(tài)異常造成的電泳漆膜起泡的質(zhì)量問題。

3　結(jié)束語(yǔ)

鈍化鍍鋅鋼板表面的鈍化層降低了板材的表面活性，阻礙了磷化膜的生成，降低了電泳漆的附著力，是造成這次油漆起泡事故的主要原因；但從一個(gè)側(cè)面也反映出日常質(zhì)量管理中存在不足。因此在日常生產(chǎn)中必須從人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)方面加以控制，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

［1］廖水容.大客車電泳涂裝研究［J］.北京汽車，2009（3）:10-13.［2］潘旭東.涂裝前處理對(duì)陰極電泳涂膜質(zhì)量的影響［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2010，13（7）:45-46.

［3］王慶華，程斌.鈍化鍍鋅板基板對(duì)彩涂板涂層附著力的影響研究［J］.涂料工業(yè)，2011，41（10）:67-70.

［4］李金華，周誼.熱鍍鋅板表面鈍化時(shí)的磷化工藝［J］.裝配環(huán)境工程，2005，23（4）:69-72.

［5］安成強(qiáng)，姚淑霞，郝建軍，等.熱鍍鋅鋼板鈍化工藝研究［J］.表面技術(shù)，2002，31（3）:27-29.

［6］佘秀蘭，陳梅，趙偉婧，等.X射線熒光光譜法測(cè)定鍍鋅板表面鈍化膜厚度［R］.冶金及材料分析測(cè)試學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，2010.

［7］張有為，李曉峰，聞達(dá)，等.波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜法測(cè)定鍍鋅板表面鈍化膜厚度［J］.理化檢驗(yàn):化學(xué)分冊(cè)，2015，51（4）:550-552.

［8］陳健，程堅(jiān)平.XRF法測(cè)定鍍鋅鋼板鈍化層重量的研究［J］.安徽冶金，2005（4）:31-32.

［9］耿麗君，王國(guó)增，王文杰，等.X-射線熒光光譜法測(cè)定鍍鋅板表面鉻層質(zhì)量［R］.國(guó)際冶金及材料分析測(cè)試學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，2008.

［10］全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).汽車材料中六價(jià)鉻的檢測(cè)方法:QC/T 942-2013［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2014:5.

修改稿日期:2016-05-20

ReasonsAnalysison Electrophoresis Paint Film Blister for Passivated HotGalvanizing SteelPlates

Song Shusen，Zhang Ming
（Yangzhou Asiastar BusCo.，Ltd，Yangzhou 225001，China）

For the quality problem of the paint film blister for portion hotgalvanizing steelplatesafter electrophoresis coating，the authors take field test and preliminary analysis，and use the XRF testing method to detect the chromium contentsof the surface of the hotgalvanizing steel plate，thus confirm the reason of electrophoresis paint film blister is due to the passivated treatmentway for the hot galvanizing steel plate surface，and put forward the treatmentschemeof theproblem.

hotgalvanizingsteelplate；passivated treatment；electrophoresispaint film；blister reason

U472.44

B

1006-3331（2016）05-0045-03

宋樹森（1970-），男，高級(jí)工程師；主要從事客車涂裝技術(shù)的應(yīng)用及客車其他化工材料的應(yīng)用工作。