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汽车电泳涂装工艺维护管理及质量控制

汽车电泳涂装工艺维护管理及质量控制

李国波张国忠孙自松陈星星

（奇瑞汽车股份有限公司安徽芜湖241009）

【摘要】论述汽车车身阴极电泳涂装工艺的维护、管理及正常生产时阴极电泳涂装生产现场和电泳槽液的质量控制要点。

【关键词】电泳涂装；工艺维护、管理；质量控制。

前言

电泳漆膜的质量，对于整车漆膜外观起到非常重要的作用，好的电泳漆膜外观，即可减少后道工序的工作强度，又可为后道工序提供好的漆膜基础。

为确保生产的正常进行和获得稳定的涂装质量，电泳涂装生产现场必须对工艺设备、槽液和生产环境进行严格的科学管理并做好日常的维护和运行记录，必须定期测定相关参数并做成变化曲线，从中发现规律，及时找出问题并解决。

虽然涂装设备、工艺和材料对漆膜质量影响很大，但涂装管理也不容忽视。

一、电泳涂装的工艺管理

汽车车身阴极电泳涂装工艺一般由前处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳涂膜烘干等四道主要工序组成，对这些工序进行严格、周密和良好的工艺管理对磷化、电泳涂层质量以及整车油漆涂层质量产生非常重大的影响。

1.1前处理工艺

汽车车身金属零件涂装前处理主要包括脱脂、除锈、除氧化皮及化学转化膜处理（磷化、氧化、钝化）。

首先应清洗掉各种污物（如油污、锈、氧化皮、焊渣、金属屑等）,随后进行化学处理（磷化、钝化）,并进行充分水洗,以洗掉前处理药品、磷化沉渣等,最后用去离子水洗。

所用去离子水水质要好,电导率应不大于25μS/cm,并确保车身的滴水电导率不大于50μS/cm。

车身经前处理后油污未洗净而带入电泳槽内会影响电泳质量,产生缩孔、针孔；锈不除掉,磷化不上,还易产生电泳涂膜的异常附着,且在涂膜下能继续扩蚀；氧化皮不除净,则不导电,泳涂不上；焊渣、金属屑、前处理药品、磷化沉渣不除净而带入电泳槽,则会影响槽液稳定性和涂装质量。

实践证明,车身阴极电泳涂装前的磷化膜应具备以下质量标准:

外观为结晶细小、致密、均匀、无锈蚀、无沉渣沉积的浅灰色膜层；磷化膜质量应在2～3g/m2范围内；结晶细度应小于10μm；P比在85%以上[即膜中Zn2Fe（PO4）2·4H2O含量高,耐碱性好]。

在车身进行电泳涂装前,磷化膜表面可全干或全湿（无水珠）进入电泳槽,为了节能,可取消涂装前处理后电泳涂装前的烘干工序。

1.2电泳工艺

电泳涂装工艺条件包括以下四个方面13个条件:

（1）槽液的组成方面:

固体分、灰分、MEQ值和有机溶剂含量；

（2）电泳条件方面:

槽液温度、泳涂电压、泳涂时间；（3）槽液特性方面:

pH值、电导率；（4）电泳特性方面:

库仑效率、最大电流值、膜厚和泳透力。

其中泳涂电压和时间、槽液的固体分、温度、pH值和电导率、MEQ酸值是现场工艺管理和质量控制的主要项目。

1.21固体分

首先是固体分，电泳涂料（或槽液）在110℃以下烘干时所留下的不挥发部分称为电泳涂料（或槽液）的固体分，它是电泳涂装的主要工艺参数之一。

随着生产不断的进行，槽液的固体分不断减少，为了确保电泳涂膜的质量稳定，电泳槽液的固体分需严格控制在一定的范围内，在阴极电泳槽液中固体分应控制在19%±2%范围内。

特殊情况下固体份含量一般不可低于15﹪，固体份低，易造成树脂与颜料、填料分离。

造成“L板”效果不好；固体分含量高，造成粘度上升，浮漆多，对后序清洗不利。

一般现场技术服务人员每8个小时对槽液的固体分进行检测的结果，对槽液的固体分进行调整，以确保槽液的固体分含量在工艺要求范围之内，一般补加树脂和颜料的比例根据不同品种阴极电泳涂料性能不同来决定。

1.22pH值、电导率

PH值、电导率是电泳槽液的两大特性值，对电泳特性、槽液的稳定性和涂装效果都有较大的影响，因此，在现场的施工过程中应将槽液的pH值、电导率严格控制在工艺规定的范围内。

不同品种的阴极电泳涂料都有特定的pH值范围，以保持槽液和涂装质量的稳定。

阴极电泳槽液系酸性体系，需保证适量的酸度以保持槽液的稳定。

当pH值高于规定值时，槽液的稳定性逐渐变差，严重时产生不溶性颗粒，槽液易分层、沉淀、絮凝；当PH值过低时，会造成漆膜的返溶、漆膜粗糙，甚至于出现泳不上的现象。

电导率下降，造成电泳阻值，增加对于泳透力及膜厚都有不良影响，堵塞阳极隔膜和超滤膜，涂膜外观变差。

不同品种阴极电泳涂料的槽液电导率也有最佳的控制范围。

当槽液未做调整时，电导率突然下降，漆膜外观下降时，可能就是槽液被杂质离子污染了。

如果不调整,电导率会突然上升，上升较快，说明污染严重了，外观更差，电流也会突增。

电导率太低不好，库仑效率就低；太高也不好，杂质离子太多了。

1.23MEQ酸值

它是树脂中和度的参数，同一种产品直接反映树脂水溶性好坏的指标，它是槽液中含酸总量。

如果做出图来，还可以间接分析杂质离子污染状态。

1.24泳涂电压

泳涂电压有一定的范围,超出泳涂电压上限一定值后,在沉积电极上的反应加剧,产生大量气体,使沉积的涂膜炸裂,绝缘层被破坏,产生异常附着,这一电压值称为破坏电压。

低于泳涂电压下限一定值时,漆膜过薄达不到技术要求；当沉积与再溶解涂膜量相抵消,这一电压值称为临界电压。

电泳工作电压介于临界电压和破坏电压之间。

泳涂电压是电泳涂装的重要工艺参数之一,在其他泳涂条件不变的情况下,泳涂膜厚和泳透力随泳涂电压增高而增厚和提高,在生产实践中每小时对电泳漆膜的厚度进行测量，如果不在工艺要求范围之内，常借助调整泳涂电压来控制涂膜厚度，这是最快最有效的方法。

另外，为获得优良的涂膜外观和较高的泳透力,涂装车间在生产实践中一般采用软启动，起始电压控制在较低的50Ⅴ,以减轻电极反应，降低冲击电流，对设备的维护及漆膜的外观均与平整有良好作用；随后逐步提高电压,以提高内腔缝隙表面的涂装质量即泳透力。

为了降低通电时的脉冲电流,一般将电压分段控制,分为三个区段，三个区段之间的阳极间隔一到两个阳极板工位，避免压差较大，对相邻的阳极板产生屏蔽作用。

1.25槽液温度和电泳时间

槽液温度、电泳时间和泳涂电压是电泳涂装非常重要的三个基本工艺条件，经过调试,选择最佳值后,在稳定的电泳涂装线上一般是保持稳定不变的。

阴极电泳槽液一般控制在（28±1）℃范围内,在厚膜阴极电泳涂装中推荐采用较高的槽液温度,一般在29～35℃范围（PPG公司推荐的条件）。

在电泳涂装过程中,电能转变的焦耳热和搅拌产生的热会使槽液温度上升,为使涂装质量稳定,必须将槽液温度控制在±1℃范围内。

随槽液温度增高,涂膜增厚,槽液温度升高易使有机物的水溶液变质加速,溶剂挥发过快，对槽液的稳定性不利。

槽液温度低对槽液的稳定性有利,可使涂膜变薄,当低于15.5℃时,湿涂膜的黏度大,被涂物面的气泡不易排出,因而易产生薄膜弊病，漆膜厚度很难保证。

槽液温度对泳透力也有影响,通常在较低温度下得到的漆膜泳透力较高。

电泳时间是指被涂物浸在槽液中通电（成膜）时间,通常在2～4min之间,时间一旦设定,将不再变动,除非有提高或降低生产线速度的需要。

1.3电泳后清洗工艺

电泳后清洗有以下目的:

回收槽液,提高电泳涂料的利用率（在封闭清洗场合涂料利用率可达95%以上）；提高和改善涂膜表面质量；减轻打磨工作量,从而提高涂层的耐腐蚀性。

电泳后清洗工艺一般由下列工序组成:

（1）槽上零次清洗:

在被涂物出槽口或溢流槽上,用去离子水、新鲜超滤（UF）液或循环超滤液喷雾淋洗（单排或双排喷管）,被涂物出槽至清洗的间歇时间小于1min；

（2）用循环超滤（UF）液冲洗30～40s,沥液时间最多60s；（3）用循环超滤（UF）液浸洗（全浸没、浸入即出）；（4）用新鲜超滤（UF）液在UF浸洗槽出口端淋洗,沥液时间不小于60s；（5）用循环去离子水浸洗（或喷洗30～40s）,沥水10s；（6）最终用新鲜去离子水淋洗（单排或双排喷管）,沥水时间不小于60s。

有的涂料公司还推荐在清洗工序（3）和（4）之间增加一道循环超滤液冲洗。

以上是典型的封闭式汽车车身电泳后清洗工艺,采用喷浸结合方式,以提高车身内表面和焊缝的清洗质量,消除二次流痕。

车身电泳后清洗质量与清洗次数、清洗液的压力和流量、喷嘴的状态和清洗液的清洁度等有关,在工艺设计时应认真考虑,在生产运行中应将喷嘴调整到最佳状态。

白兔斯基（530210562）10:

45:

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1.4电泳涂膜的烘干工艺

阴极电泳涂料属于热固化性涂料,必须在规定的较高温度下固化,其烘干过程包括:

溶剂（水分）挥发、涂膜热融化、高温热固化三个阶段。

由于电泳涂膜本身含水（溶剂）少,又经吹干、晾干,所以其烘干过程与热固性粉末涂料相仿,可直接进行高温烘干。

另外,阴极电泳涂膜在热固化过程中（当涂膜温度达110℃以上时）有热分解产物,产生较多的油烟,在较高温度下较长时间的烘干,能使涂膜变薄2～3μm,膜的平整度明显提高。

烘干条件（工件温度和烘干时间）对阴极电泳涂膜的固化十分重要,低于规定温度和烘干时间则不能固化,严重影响涂膜性能。

品种不同的阴极电泳涂料的涂膜烘干条件也不同,应根据涂料厂的推荐和试验确定。

一般来说,在最低的烘干温度和时间下能使所有车身金属件上的涂膜都干透,并保持有优良的耐腐蚀性、力学强度和附着力,该烘干温度和时间就可认为是合适的烘干条件。

如果电泳涂膜未烘干,则会严重影响涂膜的性能,如涂膜的力学性能、附着力、耐腐蚀性、抗石击性和耐崩裂性能。

如果烘干温度过高,烘干时间过长,则又会产生过烘干,轻时会影响中涂或面漆在电泳底漆层的附着力,严重时涂膜变脆,甚至脱落。

正确评估电泳涂膜的干燥程度,对确保车身涂装质量十分重要,在生产现场应经常观察涂膜的色泽变化,来判断涂膜的干燥程度。

如车身涂膜出烘干室时处于热态、不冒烟、不粘,即涂膜已基本干透。

二、电泳槽液维护

阴极电泳槽液管理是涂装车间电泳线工艺管理中最重要的项目。

为确保槽液稳定和涂装车身漆膜质量稳定必须按时对电泳线各个工序的关键参数进行检测来监控槽液的变化。

以槽液组成、特性值及工艺条件相互对应关系为例：

电泳参数槽液特性值电泳涂装特性现场结果

PH电导率库仑效率最大电流值膜厚泳透力UF透过量漆面平滑性镀锌钢板适应性

槽液组成槽液固体份↗↗↗↗↗↗↘↗↗

灰份↗↘↗↘↘↗↘↘

MEQ↗↘↗↘↗↘↘↗↘

有机溶剂含量↗↗↗↗↗↘↘↗↗

电泳条件槽液温度↗↗↗↘↗↗

电泳电压↗↗↗↗↘

电泳时间↗↗↗

1、涂装车间一般通过每四个小时对电泳系统各参数进行及时的检测来控制槽液的稳定，使之处在最佳范围内。

某型号电泳漆电泳及后冲洗系统工艺控制参数表

工序Stage控制项目Controlitem控制范围Operationlimits

电泳主槽MainTank固体份Solids17-21%

pH5.7-6.2

电导率Conductivity1000-1700μs/cm

灰份Ashcontent23-29

超滤液UFmodulePH5.1-6.1

电导率Conductivity700-1300

流量flowrate≥6000

阳极液AnolytepH2.0-3.5

电导率Conductivity400-1500

超滤喷淋UFrinseⅠ固体份Solids<1%

超滤浸洗UFdipⅡPH5.1-6.1

固体份Solids<1%

细菌Bacteria无

超滤浸洗UFdipⅢPH5.1-6.1

固体份Solids<0.8%

ED-RO电导率Conductivity<50

PH3.5-5.5

DIW电导率Conductivity<10

PH5-7

化验室湿度40－80％

化验室温度15-30℃

通过检测，可以及时了解电泳系统各槽液参数的波动，对槽液进行及时的补加和调整，以保证电泳槽液的稳定和电泳漆膜的质量。

2、除了涂装车间每四个小时对电泳系统各槽液参数进行及时的化验和检测之外，建议质保部门每天也要对电泳系统各槽液参数进行必要的检测，目的就是加强对电泳槽液的管理，确保电泳漆槽液的稳定性。

3、由于现在大多电泳生产线都是与电泳漆供应商进行CPU（单车成本）结算，建议电泳漆供应商每周都要送电泳漆试样到总部实验室做常规及非常规检测项目：

某型号电泳漆定检项目表

RECOMMENDED

推荐值BeforeLastData（上上次数据）LastData

（上次数据）Sampledata

（本次样品数据）

TESTNAME检测项目UNITS（单位）OPERATINGRANGE（控制范围）09-15-0609-22-0609-29-06

BATHSOLIDS槽液固体分PERCENT百分比18.023.018.5418.6818.20

BATHpH槽液PH值5.506.105.795.835.64

BATHCONDUCTIVITY槽液电导率MICROMHOSμs/cm12001800113211171135

BATHP/BRATIO颜基比PERCENT百分比10.0016.0012.0012.0413.25

KATHONBATH杀菌剂含量PPMPPM　　8.1012.0012.00

MEQACIDMEQ酸　0.180.250.190.200.19

MEQBASEMEQ碱　0.400.500.430.450.44

DOWANOLPMPM含量PERCENT百分比　　0.04-　

BUTYLCELLOSOLVEBC溶剂含量PERCENT百分比　　0.260.380.37

DOWANOLPPH槽液PPH含量PERCENT百分比0.200.800.180.020.11

FILTERRATING过滤等级RATING级5.0010.00777

BATHBACTERIA细菌含量00000

32CVOLTAGE32C电压VOLTS伏　　280280280

32CFILMBUILD32C膜厚MICRON微米　　262425

32CAPPEARANCE外观等级RATING级　　999

CRATERRATING缩孔等级RATING级　　799

PATCHYROUGHNESS粗糙度RATING级　　999

LPANELRATINGL板等级RATING级　　787

HPANELRATINGH板等级RATING级　　899

28CFILMBUILD28C时膜厚MICRON微米　　171818

28CAPPEARANCE28C时外观等级RATING级　　788

THROWPOWER泳透率CMCM　　303033

UFpH超滤液pH值5.006.005.765.65.6

UFCONDUCTIVITY超滤液电导率MICROMHOSμs/cm6001500393521528

UFACIDUFMEQ酸　　　0.070.080.09

UFBASEUFMEQ碱　　　0.040.060.09

UFBACT超滤液细菌含量00000

ANOLYTEpH阳极液pH2.003.502.502.402.07

ANOLYTECONDUCTIVITY阳极液电导率MICROMHOSμs/cm25005500292421833409

ANOLYTEACID阳极液MEQ酸　　　0.130.060.09

ANOLYTEBACT阳极液细菌含量　　　000

ANOLYTEIRON阳极液金属离子含量　　　　　　

除正常的检测外，还需定期对槽液的非常规检测项目例如细菌、重金属离子含量等进行测量，以保证电泳槽液的稳定性。

如果一旦发现异常，可以及时进行调整和处理。

三、电泳设备维护

众所周知，电泳设备在整个涂装设备中起着关键的作用，电泳设备的正常运转是生成良好电泳漆膜的基本保证，电泳设备包括槽液循环系统、热交换系统、过滤系统、整流电源、阳极系统、超滤系统等，电泳设备的管理是每一条电泳线的重点和难点。

1、主槽循环系统的维护

为了保证电泳主槽的循环畅通，必须注意平时的保养和维护：

（1）必须保证最低循环量：

4倍槽液量/hr，循环量不够可能造成槽底沉积和工件表面沉积。

（2）必须保证最低表面流速：

表面流速低可能造成工件表面沉积。

（3）必须保证主副槽液位落差。

（4）必须保证槽底无喷射死角：

槽体内衬玻璃钢脱落可能造成涂料反复沉积溶解、槽壁腐蚀、漏电威胁人身安全。

（5）必须保证适当的过滤精度：

良好的过滤是保证涂膜无颗粒的重要措施。

（6）必须保证良好的温控换热系统：

循环和电泳换热，控制槽液温度必不可少。

电泳槽液在生产过程中要求恒温，因此循环的槽液要有热交换系统和足够的换热能力热交换介质温度要求：

降温：

5～15℃，升温：

<50℃。

长时间停产时期建议槽液温度控制：

20～25℃

（7）必须考滤倒槽积漆的回收，提高电泳漆的利用率。

2、超滤系统的维护

超滤系统主要有两个作用：

为有效闭路冲洗系统供应充足的超滤液和净化漆中水溶性杂质，提高电泳漆的利用率。

超滤系统管理的要点就是超滤液透过量，每天需要对超滤系统的流量进行检查和记录，发现异常立即采取相应措施进行处理，当透过量下降30%时，就要组织清洗。

造成透过量低的原因大致分为以下方面：

1）超滤设备中的槽液流量低、改变压力设定、粗过滤有欠缺、设备经常停滞（设备停止运行超过１小时）会降低透过量，甚至可能造成隔膜（超滤膜）损坏；

2）槽液的温度过高；

3）超滤膜活化层失效：

活化层将带电材料的极性转换到与槽液本身极性相同，其作用受时间限制，其耐用度在最佳条件下可达到几个月。

活化层失效后就要借助清洗来恢复它的功能，在清洗时，需严格按照配方和比例配置清洗液，并认真按清洗程序进行，否则会造成超滤膜的失效或报废。

3、EDRO系统的维护

电泳线实现零排放的环保设计得力于EDRO系统的应用，将超滤液变成纯水对车身进行喷淋。

其管理的要点也是纯水透过量，造成纯水量低的原因通常有：

1）停产期间维护不当：

正确的方法是在停产时间不超过72小时的情况下，应每天用纯水冲洗一次反渗透系统，运行30分钟后停止，以防止元件失水或生长微生物；系统停产时间超过72小时，必须采用化学药剂保存。

2）清洗药剂和方法选择不当：

正确的方法是清洗前检查膜元件进水端的沉积物或过滤器滤芯上的沉积物判断膜表面阻塞物的性质选择适当的清洗药剂，同时注意清洗液PH值和温度的控制。

下表是清洗液配置方法，实际操作要根据不同的情况来选择。

配方成分配置100加仑溶液的加入量PH调节

1柠檬酸

纯水7.7公斤用氨水调节至3.0

2三聚磷酸钠

EDTA四钠盐

反渗透产品水7.7公斤

3.18公斤用硫酸调节至10.0

3三聚磷酸钠

十二烷基苯磺酸钠

反渗透产品水7.7公斤

3.18公斤用硫酸调节至10.0

3）超滤液受到污染或预过滤不够，造成超滤液中的细菌或树脂等污染物进入反渗透膜中。

4、阳极系统的维护

细心维护阳极及阳极液系统对电泳涂装过程至关重要。

要经常检查阳极系统和阳极细菌生长情况，否则阳极循环回路会堵塞。

阳极槽液中的电导率探头要定期清理，阳极液电导率要进行实验室测定以校准阳极系统的计量仪表，不是所有的不锈钢阳极材料都同样地能防止阳极罩中酸性介质的腐蚀，某些不锈钢阳极材料在阳极罩中溶解比较快。

每月都需要配合电泳材料供应商对阳极系统进行排槽清洗，然后进行杀菌、纯水循环清洗。

对于阳极流量计也要进行定期拆卸、清洗，以免转子被菌尸附着，造成流量减少，置换减慢，影响电泳槽液稳定。

以下是维护时的注意事项：

（1）、在排空电泳槽时，必须用喷嘴（去离子水）清洗掉膜片上的槽液，以防止颜料余物干燥在膜片上。

在拆除个别阳极罩时必须做同样处理。

因为膜片干燥可以引起膜片的结果变化，从而影响其品质，所以膜片必须保存在湿润的环境中，在去离子水中拆膜片并将它保存在去离子水中是很合适的。

（2）、通过电导率的自动测量更换阳极液：

电导率测量装置由测量单元和量值放大器组成。

量值放大器和调整器装在开关柜中，测量单元装在阳极液循环系统中。

通过球阀调整输入渗析单元的流量（输入的去离子水量可从流量计读出）。

（4）、电导率由电导率测量单元测出，并在测量仪中加以分析电导率超过所调最大值时，循环阳极液，通过气动阀门排入废液设备中，电导率测量仪的要求值调整须经油漆供货厂家同意。

（5）、液位低于液位监视器装置时，液位自动补充电磁阀开启，去离子水流入阳极液槽中。

液位达到控制点C时电磁阀关闭。

（6）、去离子水的流入使阳极液的电导率降低。

电导率低于已调电导率的最大值时，排流阀关闭。

注意！

为避免膜片干燥，渗析系统必须持续运行。

必须注意，阳极液槽中液位不能下降——必要时手动加入去离子水。

应该避免循环泵顺干燥运行保护而断开。

5、超超滤的清洗维护

滤隔膜活化层用于将带电材料的极性转换到与槽液本身极性相同，其作用受时间限制，其耐用度在最佳条件下可达到几个月，当然，活化层失效时影响透过量。

所以必须对隔膜活化层进行定期的清洗和保养。

在清洗过程和隔膜活化层制作时，需要做认真的工作，要有耐心并降低费用。

清洗的前提是，在各种情况下超滤系统均应进行彻底清洗至无漆！

！

！

清洗方法：

加添加剂Z的清洗方法（CPCS）

（1）配置清洗液：

丁基2%，乙基乙二醇乙酸酯3%甲酸0.5%添加剂Z，温度达40℃后添加

（2）注意事项

a、温度：

进行清洗的最高温度为55℃，按超滤隔膜上沉淀的硬度来间隔清洗，

也就是说，清洗液在温度下降之后重又达到最高温度。

b、压力：

在清洗过程中，最大压差为２bar，入口压力最大４bar。

c、在超滤膜上涂UF-P3活化层,超滤设备必须进行彻底清洗,清洗的意义在于除掉残余的清洗液。

d、将清洗液去离子水保持在>40℃是很有意义的。

e、清洗池也可这样进行，使得新鲜去离子水不断地导入清洗槽，导入的量必须同导入废水设备的量相对应。

重要的是：

>40℃可保证清洗液中的表面活性剂溶解。

f、当设备经过了最佳的清洗之后，系统必须彻底排空。

然后，开始使用UF-P3溶液在超滤隔膜上形成活化层。

这时入口和出口压力几乎相当，这一点是重要的

6、液位计的维护

由于电泳漆粘度较大，液位计安装处是电泳漆循环的一个死角，因此容易堵塞，如果不及时进行疏通与调整，将会影响电泳槽液位的平衡。

所以应每月对电泳系统液位计疏通和调整一次，以保证电泳槽液位的准确性。

7、烘干室的清洁与维护

每天在停产间隙，我们将对电泳烘干室进、出口进行清洁工作。

关键是要做好进口升降机及进、出口辊床的清洁工作，一是为了防止电泳烘干室入口升

如何制订涂装质量控制规程

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