车身电泳不能成膜的原因分析



慧聪表面处理网讯:张菊香(上海大众汽车有限公司质保实验室,上海201805)

摘要:车身电泳漆膜质量直接影响汽车的防腐效果和外观。采用化学方法、扫面电镜微观分析和能谱成分分析理化检测方法,对车身冲压件局部电泳不能正常成膜的原因进行了分析,研究表明:产生缺陷的钢板表面含硅氧,阻止了磷化膜的形成,不利于表面涂装,导致电泳无法正常成膜。此次缺陷分析,为汽车厂和冲压件生产厂找到了一种方便快捷的钢板表质量控制方法,从而降低车身电泳缺陷。

关键词:车身;电泳;涂膜缺陷

中图分类号:TQ639.8 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2014)10-0061-04

电泳涂层是车身最重要的防腐层,直接影响汽车的寿命和外观。漏底、针孔等涂膜弊病在汽车电泳过程中比较容易出现,产生缺陷的原因主要是由电泳涂装工艺和白车身钢板质量造成的。对电泳涂装工艺引起的涂膜缺陷已有较多研究[1-3],而白车身镀锌钢板质量往往是容易被大家忽视的问题,相关研究也较少。实际上,在汽车生产过程中,电泳涂装工艺一般是比较稳定的,但车身钢板种类众多[4-5],而且很多冲压件来自不同的供应商,供应商采购钢板的途径各异,导致钢板质量不稳定。因此钢板表面质量成为目前产生车身电泳缺陷的重要原因之一。本研究针对汽车冲压件局部电泳不能形成涂膜的情况,结合SEM扫描电镜和EDX能谱成分分析,找到了一种成本低且方便快捷的检验方法,可以有效地控制车身钢板的批量质量,降低汽车车身电泳缺陷,提高整车防腐性能。

1、缺陷描述

车身经过前处理和电泳后,某个冲压件表面出现灰色斑点,如图1所示。

车身电泳不能成膜的原因分析

图1中斑点处有明显的凹凸感,可见没有电泳涂料沉积,即电泳涂料没有形成完整的涂膜,斑点间的涂膜结合力也很差,用手指甲轻轻一刮,涂膜全部脱落。经查看,整个汽车车身除了这个冲压件,其他部位和其他冲压件均为没有出现同样的缺陷,因此可以推断涂装工艺没有发生异常。为了找到失效原因和解决措施,需要对该冲压件的钢板进行进一步分析。

2、实验方法

2.1化学方法

硫酸铜溶液与金属锌接触迅速发生置换反应,生成黑色硫酸锌。如果镀锌层表面存在保护层,且这个保护层难溶于硫酸铜溶液,即可以阻碍置换反应的发生,从而减缓黑色硫酸锌的生成。化学试剂采用5%硫酸铜,首先用无水乙醇擦拭干净钢板,确保钢板表面无油脂等污染物,分别在正常钢板和问题钢板表面滴5%的硫酸铜,在30s、1min和15min静置观察表面变化。

2.2扫描电镜SEM及EDX能谱分析

采用扫描电镜SEM观察钢板的微观形貌63,EDX能谱成分分析检测钢板表面成分。分析前用超声波清洗钢板,避免不清洁的钢板表面干扰分析结果。对钢板进行进一步磷化处理,以获得新鲜的磷化膜,采用扫描电镜SEM观察并分析磷化膜的微观形貌和成膜情况。

3、结果与分析

3.1化学方法结果与分析

化学法实验结果如图2所示

车身电泳不能成膜的原因分析

图2中(a)、(b)、(c)的左侧为正常钢板,右侧为缺陷钢板,从钢板外观看,2种钢板表面都呈现均匀的银白色,没有明显的区别。在滴硫酸铜溶液后,从图2中可以清晰地看到,正常钢板在30s内迅速变黑,缺陷钢板在1min后才慢慢开始变黑,15min后才完全变黑,因此可以判断缺陷钢板表面的镀锌层表面存在特殊保护层,阻碍和减缓了硫酸铜与锌置换反应的发生。

3.2扫描电镜SEM分析

化学方法快速判断缺陷钢板表面镀锌层表面存

在特殊表面保护层,为了进一步验证这种特殊的表面保护层会对电泳成膜产生原因,对钢板表面和磷化膜进行表面微观形貌分析。

3.2.1钢板表面微观形貌

分别对正常钢板和缺陷钢板进行扫描电镜SEM微观形貌分析,钢板表面的SEM形貌放大100倍的照片如图3所示。

电泳

2种钢板的微观形貌存在明显差异,正常钢板表面呈现镀锌钢板典型的微观形貌,可以看到明显的锌花,缺陷钢板表面几乎看不到锌花。缺陷钢板镀锌层表面经过特殊保护层处理后,表面的微观形貌被保护层所覆盖,导致扫描电镜观察不到锌层形貌。

3.2.2磷化膜表面微观形貌


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