淺談陰極電泳涂裝的質(zhì)量管理

1前言

　　陰極電泳涂裝是目前世界上較為先進的一項涂裝技術(shù)，采用該項技術(shù)所獲得的涂膜抗腐蝕性能要比陽極電泳涂膜強一倍以上。陰極電泳的涂膜質(zhì)量除了與涂裝線的設(shè)計、安裝水平、工藝及設(shè)備是否完善以及涂料產(chǎn)品質(zhì)量是否有保證等因素有關(guān)外，還與管理者的水平和素質(zhì)有著極為重要的關(guān)系。在已固有的生產(chǎn)條件的涂裝管理中，應采取什么措施、抓住哪些環(huán)節(jié)、怎樣設(shè)置控制點來保證涂膜質(zhì)量?本文提出了看法和意見，與讀者共同商榷。

　　2涂膜質(zhì)量問題及其影響因素

　　2.1陰極電泳涂裝的典型工藝流程

　　由于處理的材質(zhì)和表面狀態(tài)不盡相同，所以所采用的工藝流程、特別在前處理的工藝上也不完全相同。但其總體要求是一致的。較為常見的流程如下：機加工成形產(chǎn)品→清除焊渣毛刺→上線→脫脂(除銹)→水洗→表調(diào)磷化→水洗→電沉積→電泳后洗→干燥固化→產(chǎn)品。

　　2.2涂膜質(zhì)量問題及質(zhì)量要求

　　由于受到各種因素的影響，涂膜將出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，歸納起來主要分為兩大類：

　　(1)外在質(zhì)量即裝飾質(zhì)量問題，主要是顏色、光澤和平整度三項，其質(zhì)量要求主要看該涂膜是作底漆還是作“底、面合一漆”的不同而異。

　　(2)內(nèi)在質(zhì)量問題，包括機械性能和耐腐蝕性能兩方面。

　　機械性能

　　涂膜附著力(級)：級數(shù)越大表示附著力越差，一般以“0”級為最好。

　　涂膜厚度(μm)：由于受到電阻的影響，涂膜厚度總會受到某種程度的限制。一般而言，涂膜不宜太薄，太薄不僅降低其光澤和平整度，而且會降低涂膜綜合性能。不管屬于何種產(chǎn)品，增加涂膜厚度，對提高涂膜的光澤、豐滿度和內(nèi)在質(zhì)量都是有利的，但從降低涂裝成本考慮，過厚是不必要的。

　　涂膜硬度(H)：硬度適中為好(如2H)。過小將降低其機械性能，同時，其耐腐蝕性能亦無法得到保證；過大，涂膜變脆，其柔韌性、耐沖擊性將降低，在很多情況下都會降低涂膜的使用壽命。

　　涂膜柔韌性(mm)：這是一項保證涂膜使用壽命的重要指標，一般以試驗涂膜裂紋長度小于2mm為符合要求。

　　沖擊強度：一般要耐50cm的沖擊才符合要求。

　　·耐腐蝕性能

　　包括耐水性、耐汽油性、耐化學藥品(酸、堿)性，常用耐鹽霧性綜合表示。對陰極電泳涂膜而言，其耐鹽霧性至少要達到720h以上才符合要求。

　　涂膜的機械性能對涂膜的耐腐蝕性起著非常重要的作用，用戶亦應加以重視。

　　2.3涂膜質(zhì)量的影響因素

　　在陰極電泳涂裝中，影響涂膜質(zhì)量的因素主要有5個。

　　(1)購進的涂料產(chǎn)品質(zhì)量不佳或不穩(wěn)定。

　　此因素對涂膜質(zhì)量的影響是首要的，影響的大小視產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣程度的不同而異。

　　(2)預涂件的材質(zhì)及表面狀態(tài)。預涂件材質(zhì)及表面狀態(tài)用現(xiàn)有的表面處理方法或工藝無法提供質(zhì)量保證，即表面處理方法(工藝)不佳、不完善所致。表面處理方法雖好但操作不到位，導致處理質(zhì)量不過關(guān)。此因素對涂膜質(zhì)量的影響較為廣泛，不僅影響涂膜的外觀質(zhì)量，而且將影響涂膜的附著力、厚度乃至它的耐腐蝕性能。因此，它不僅是一個從始至終不能放松警惕的操作因素，而且也是工藝設(shè)計者需要著意研究解決的重要課題。

　　(3)電泳槽液不穩(wěn)定，涂料溶解性、分散性差，乳化效果不好，導致電泳特性差。影響電泳槽液穩(wěn)定及其電泳特性的因素有：涂料產(chǎn)品質(zhì)量(差)；槽液工藝參數(shù)控制不到位；循環(huán)攪拌系統(tǒng)失控、運營不正常；雜質(zhì)離子(污物)干擾和破壞。這是一個大的影響因素。此因素對涂膜質(zhì)量的影響是全面的甚至是致命的。涂膜質(zhì)量控制的重點和難點基本集中于此。

　　(4)電沉積后水洗不充分，多余涂料未洗凈或洗滌沖力過大，將已沉積的濕膜沖薄。此因素主要影響涂膜的外觀質(zhì)量，或使涂膜變薄。

　　(5)濕膜干燥固化條件不充分或失控，如：烘烤溫度過高或過低；烘烤時間過長或過短。此因素對涂膜質(zhì)量的影響是全面的，不僅影響它的外觀質(zhì)量，而且還影響它的內(nèi)在質(zhì)量。

　　(6)人為因素。人員技術(shù)素質(zhì)和職業(yè)操守好壞不等。顯然，這是一個需要調(diào)動和值得開發(fā)的因素，涂裝線的成功或失敗全賴于此。

　　由上可見，影響涂膜質(zhì)量的因素是多方面的，只要一個環(huán)節(jié)出問題或是一個措施跟不上，都會使涂膜出現(xiàn)這樣或那樣的質(zhì)量問題。

　　3質(zhì)量管理措施

　　(1)加強職工素質(zhì)教育，全面提高職工技術(shù)素質(zhì)和職業(yè)操守；

　　(2)健全質(zhì)量規(guī)程和崗位責任制，使質(zhì)量管理納入制度化、科學化、規(guī)范化；

　　(3)加強涂料產(chǎn)品質(zhì)量驗收，對每批進廠涂料必須進行系統(tǒng)檢鋇0，非標產(chǎn)品不能入庫；對每次投槽涂料亦需進行相關(guān)檢測，不符合質(zhì)量技術(shù)要求的，亦不能投槽使用。

　　(4)保持操作環(huán)境整潔，防止污物(如懸鏈軌道上的銹跡、塵埃、潤滑油等)掉入各工作液(特別是電泳槽)或涂件上，造成“二次污染”，這是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

　　(5)明確質(zhì)量控制點，加強質(zhì)量監(jiān)控。

　　4質(zhì)量控制點及質(zhì)檢要求

　　總的要求是：在實施質(zhì)量管理的過程中，不僅要關(guān)注每個工序的處理質(zhì)量，而且要每時每刻關(guān)注每個工序中每個參數(shù)的細小變化，并將瞬間突變所造成的質(zhì)量問題消滅在萌芽狀態(tài)之中。簡而言之，在實施質(zhì)量控制的過程中力求“微觀管理”。

　　從陰極電泳涂裝的工藝流程得知，其質(zhì)量控制點可分為兩部分：第一部分為上線前控制點；第二部分為上線后控制點，現(xiàn)分別予以討論。

　　4.1上線前質(zhì)量控制點

　　上線前質(zhì)量控制點只設(shè)一個，這就是清除焊渣、毛刺。該控制點主要是針對有切割、電焊作業(yè)的機加工產(chǎn)品在成形后其表面的焊渣、毛刺等“多余”部分，必須在上泳涂線之前將其清除，其處理質(zhì)量是否達到要求不僅關(guān)系到預涂件相關(guān)部位的涂膜厚度和附著力，而且還將影響涂裝產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。這是因為焊渣、毛刺的凸出部、焊渣中被燒焦的碳素等物質(zhì)不清除，不僅降低預涂件表面的平整度，而且將降低有關(guān)部位的導電性。

　　該工序多為手工或半機械處理。為了保證處理質(zhì)量，要求有比較嚴格的質(zhì)檢制度。

　　質(zhì)檢要求：毛刺、焊渣除凈、表面平整。

　　4.2上線后質(zhì)量控制

　　上線后主要分為4個工序，分別是：前處理工序，包括脫脂(除銹)、表調(diào)、磷化、水洗；電沉積工序；電沉積后洗工序；濕膜干燥固化工序。

　　4.2.1前處理工序

　　(1)脫脂除銹。該工序是表面處理最為重要的工序，其處理質(zhì)量的好壞是保證涂膜質(zhì)量的一個關(guān)鍵所在。該工序的處理方法較為常見的有酸洗(或“二合一”)法、超聲波法等。影響處理質(zhì)量的因素雖略有不同，但亦有共同點。如預涂材質(zhì)及表面狀態(tài)、工作液的種類、性能及其pH、操作溫度、Fe3+離子含量、工作液的使用周期等。

　　質(zhì)量控制應關(guān)注工作液的pH、操作溫度和工作周期(Fe+離子濃度)。當處理效果明顯下降，采用提高pH或溫度仍無效果時，主要是工作液使用周期過長(Fe2+離子濃度過高)所致。此時為了保證處理效果應果斷采取措施即更換新液。

　　質(zhì)檢要求：預涂件表面無油污、銹跡、氧化皮和其他雜質(zhì)(金屬表面完全裸露)，表面平整，不返銹。

　　(2)表調(diào)、磷化。電泳涂裝要求涂件有較高的磷化質(zhì)量，一是膜厚要均勻無遺漏；二是結(jié)晶細致；三是膜不能過厚。為了保證磷化質(zhì)量，磷化前預涂件表面預先經(jīng)過“表調(diào)”是必不可少的。影響磷化質(zhì)量的因素除r與磷化劑的產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)外，還與工作液的溫度、總酸度、游離酸度、促進劑濃度等參數(shù)的操作控制有關(guān)。這些參數(shù)因磷化產(chǎn)品的不同而不同，管理者和檢測人員應定時或不定時地做好監(jiān)控工作，切實控制好這些參數(shù)。

　　質(zhì)檢要求：磷化膜均勻、細膩、膜厚1～3μm，不能過厚，否則，將使涂膜變得粗糙或者降低涂膜厚度甚至電泳不上。

　　(3)水洗此處水洗包括2個工序的水洗：

　　·脫脂除銹后洗。該工序的水洗主要是為了洗凈預涂件表面的殘酸、殘堿，以避免它們污染和干擾下道工作液(表調(diào)、磷化)的處理效果和使用壽命。對涂裝質(zhì)量本身并無直接的影響。只要洗后保證了洗件的潔凈度(不降低表調(diào)劑、磷化劑的使用效果)就算達到了洗滌目的。

　　質(zhì)檢要求：滴水pH中性，洗件濕潤均勻，無掛珠。

　　·磷化后洗(附純水水質(zhì)要求)。該道工序的水洗遠比前道工序水洗重要，而且對水洗質(zhì)量要求非?？量?，其原因在于磷化后如果不洗凈工件表面殘存的磷化劑和其他雜質(zhì)，將會引起兩個嚴重后果：①殘存磷化液中的Zn2+、Fe2+、H2PO4-、HPO42-、HPO43-等可溶性鹽類離子是電泳涂膜“蛤蟆皮”、“針孔”等弊病的“元兇”，隨著它們的混入和含量的增加，將造成大量的涂膜質(zhì)量問題，后果極為嚴重；②殘存磷化劑中可溶性鹽類離子隨使用時間的增加而增加，含量過高引起樹脂析出而沉淀，從而降低涂料利用率，嚴重時甚至會使電泳槽液報廢，從而造成重大的經(jīng)濟損失。

　　質(zhì)檢要求：預涂件洗水滴液pH小于7；電導率小于50μS/cm。

　　應特別指出，磷化后最后一道水洗對純水水質(zhì)要求較高，這是保證該道水洗質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。管理者及操作人員應做好純水水質(zhì)的監(jiān)控工作。

　　純水水質(zhì)要求：電導率小于20μS/cm(pH＜6.5)。工序質(zhì)檢重點：①油、銹、污除凈；②磷化膜厚1～3μm；③洗件滴水電導率小于50μS/cm。

　　4.2.2電沉積

　　該工序是整個電泳涂裝的中心環(huán)節(jié)，涂裝線成功與否皆賴于此。因此，管理的重點和難點亦集中于此。前面所有工序即前處理質(zhì)量如何亦將在此得到“反饋”、

　　為了使電沉積能正常地進行和獲得好的涂膜質(zhì)量，就必須正確和全面地執(zhí)行工藝規(guī)程，使電泳槽液始終處于一個穩(wěn)定、乳化效果和電泳特性均佳的良好狀態(tài)，以及能維護其正常運行的循環(huán)攪拌系統(tǒng)。

　　為此，平常的管理應針對如下幾個環(huán)節(jié)，緊緊抓住不放松。

　　·電泳槽液的工藝參數(shù)如固含量、助劑含量、pH、顏基比、電導率、溫度、施工電壓(電流)應根據(jù)不同季節(jié)(溫度)和是否生產(chǎn)進行適時調(diào)整和控制，使之始終處于正常范圍。

　　電泳槽液良好狀態(tài)的特征是：漆液均勻、細膩、呈均相狀態(tài)。應以此標準檢查槽液。

　　·循環(huán)攪拌系統(tǒng)運行正常，槽底各處均無沉淀現(xiàn)象發(fā)生。

　　·槽液循環(huán)過濾裝置、恒溫裝置、超濾裝置等均運行正常，設(shè)備(濾袋、濾管)無破漏，透過液清澈(參數(shù)符合工藝要求)。

　　·施工電壓穩(wěn)定、電流充足、吊具導電性和陽極液循環(huán)系統(tǒng)良好。

　　·正確配漆、使之“熟化”徹底。

　　·檢測系統(tǒng)運行正常。

　　4.2.3電沉積后洗

　　為了保證電泳后水洗質(zhì)量，關(guān)鍵是控制好洗水流量和壓力，防止過大或過小。

　　質(zhì)檢要求：手觸濕膜要干凈；指壓濕膜，壓印明顯—涂膜厚度可望獲得保證。

　　4.2.4濕膜干燥固化

　　為了使?jié)衲じ魈幒婵緶囟鹊木鶆蚍植己蜔崮艿某浞掷?，進烘箱前必須瀝干濕膜表面的水跡。烘烤質(zhì)量的關(guān)鍵是：烘烤溫度和烘烤時間要得到足夠的保證，但過高或過長也是不適宜的。質(zhì)檢要求(烘烤時間已設(shè)定)：趁熱觸摸剛出爐的涂膜不黏手也不發(fā)黃，說明涂膜已干透，而且無過烤現(xiàn)象，理應符合質(zhì)量技術(shù)要求；如黏手，說明溫度偏低，濕膜仍未干透；如發(fā)黃，說明溫度偏高，出現(xiàn)了過烤現(xiàn)象，涂膜變脆，將降低其機械性能。

　　儀器檢測涂膜各項質(zhì)量技術(shù)指標，如無異常，產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。