0 前言
在车身涂装生产线上，会不时地突然爆发车身涂装缺陷的现象，这样既影响了车身涂装的质量，也影响了生产流水线的正常运行。作为一名现场技术工程师，必须在最短的时间内发现问题的根源并及时解决问题，保证车身涂装的质量以及生产线的正常运行。
我们上海大众在生产过程中也遇到了电泳涂膜上称之为“花斑”症状的问题，本文介绍了我们从问题的发现、大胆猜想、实验验证到最后解决问题的过程中所得到的一些经验和启发，愿与同行一起交流分享中国机械网okmao.com。2006 年9 月，经过电泳后的车身在车顶，前盖，后盖均出现“花斑”状条纹。
“花斑”处的漆膜厚度明显高于周围的漆膜，后道工序的中涂、面漆也都不能将其遮盖，故需将车身平面刨光打磨，这样既增加了电泳打磨工人的工作量，也影响了我们当日的生产计划。质量是我们上海大众的生命线，也是我们的核心竞争力！我们从问题出现的第一时间起就在现场观察和跟踪车辆，寻找问题的原因，争取在最短的时间内找出解决问题的办法！
首先简单介绍一下预处理和电泳涂装的原理。
1 预处理、电泳的涂装原理
1.1 磷化原理
预处理的核心工艺就是磷化处理。磷化的目的就是在经过充分脱脂的金属表面覆盖一层磷化膜以提高涂布在其上的涂膜（电泳漆膜）的附着力和耐腐蚀性。磷化处理的主要成分是磷酸（H3PO4），磷酸在水溶液中存在3 种电离平衡［1］：
对应磷酸的3 种电离状态，生成3 种金属磷酸盐，当金属是Zn、Fe 等二价金属时，生成以下3 种磷酸盐：
磷酸二氢盐：Me（H2PO4）2
磷酸一氢盐：MeHPO4
磷酸盐：Me3（PO4）2
我们知道，在水溶液中，二价金属的磷酸二氢盐为可溶性，磷酸一氢盐为可溶或难溶性，磷酸盐属难溶性。3 种盐之间还存在以下平衡关系式：
以锌盐磷化为例：被处理工件浸入磷化液中，底材受侵蚀反应，消耗H3PO4，为补充消耗的H3PO4，反应向右进行，析出磷酸锌和磷酸二锌铁。
磷化处理技术是水溶液中的磷酸二氢盐形态通过一定条件下的化学反应析出难溶的磷酸盐覆盖在被处理的工件表面以提高工件抗腐耐蚀能力的工艺。
1.2 电泳涂膜
电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法［2］，目前，汽车涂装主要以阴极电泳为主。它是将车身浸在用水稀释的阴极电泳涂料槽中作阴极，在槽中另设置相对应的阳极，两极通上一定时间直流电，通过电化学作用（即电解、电泳、电沉积、电渗），在车身上沉积析出均一、不溶涂膜的一种涂装方法。
电解：电泳过程中水发生电解，在阴极上放出氢气，在阳极上放出氧气，金属阳极产生溶解溶出金属离子。
电泳：在导电介质中的带电荷胶体粒子在电场作用下，在阴极（或阳极）电泳过程中带正电荷（或带负电荷）的胶体漆液粒子，泳向阴极被涂物（或阳极被涂物）的过程。
电沉积：胶体漆液粒子在电极上的沉析现象称为电沉积。电沉积的第一步是水的电化学分解，如槽液pH 为中性，在阴极上的最初反应是形成氢气和氢氧根离子（OH-），这一反应致使在阴极表面区产生高碱性界面层，当阳离子（树脂和颜料）与氢氧根反应，变成不溶性时就产生涂膜的沉积（图1）。
图1 电泳漆沉积原理
电渗：刚沉积到被涂物表面上的涂膜是半渗透膜，在电场的持续作用下，膜内所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水。电渗使亲水的涂膜变成憎水涂膜，脱水使涂膜致密化。
2 问题的查找及解决
我们首先从预处理线开始查找问题。
2.1 白车身
检查白车身，没有发现“花斑”的痕迹。
2.2 设备与工艺参数
对预处理电泳各区的设备、各项工艺参数进行了检查和调整，特别是对脱脂区，磷化区的喷淋装置进行了疏通清洗。经过上述一系列的调整，出来的车子“花斑”状况有所改善，痕迹变浅，但症状还是没有得到根治。通过对车子的跟踪观察发现，车子在进电泳槽之前，留在平面的水迹形状很像我们观察到的“花斑”的形状。
我们猜想有可能由于表面干湿不均造成电泳漆膜涂装不均形成了“花斑”。为此，我们在电泳入槽口增加了一道新鲜去离子水喷淋装置，使得车子以全湿的状态进入电泳工序，结果，“花斑”现象就消失了！
3 实验结果与讨论
为了进一步考察“花斑”的原因，我们做了几组实验，从板材，化工原料，表面干湿状况等几个方面来寻找出现“花斑”问题的真正原因。
3.1 板材
我们选了两组（A 组和B 组）钢板作为实验对象，每组有六种不同型号（见表1）。其中，国产钢板5 块，分别用于车身的车顶、前盖、后盖、侧框及前叶子，另一块为JZE 的进口钢板作为参考。考察板材因素是否对涂装结果产生影响。
3.2 化工原料
上海大众汽车三厂的预处理工艺与我们汽车一厂类似，化工原料均由上海凯密特尔化学品有限公司提供，目前他们的预处理状态也较好，比较稳定。故我们选择三厂预处理作为参考对象进行对比实验，考察化工原料对涂装结果产生的影响。
3.3 实验方法
将A、B 两组实验钢板分别在一厂和三厂进行预处理，最后都在一厂电泳，然后对各钢板的表面状况进行评估。将钢板吊挂在车辆前挡风玻璃处，水平放置，这样不影响喷淋等工序，最真实模拟车子平面的处理环境。电泳前，都将钢板淋湿一半，另一半保持干燥，模拟车身预处理出来后的表面状况。
3.4 结果评估
我们把钢板表面按“ 花斑”状况分为3 个等级：无、轻微、严重。结果如表2、3 所示。
3.5 分析与讨论
每组实验钢板均出现了“花斑”症状，排除了预处理化工原料有问题的可能性。因为如果是化工原料的问题，则经过三厂预处理的B 组钢板则不应该出现“花斑”症状。进一步考察同组里的钢板，各钢板出现“花斑”症状的情况又有所不同。
除了JZE 进口钢板没有出现“花斑”症状外，另外5 块国产钢板均不同程度有“花斑”症状，5 块国产板中，A 组：无0，轻微占20%，严重占80%；B 组： 无0，轻微60%，严重占40%。仔细观察JZE 钢板和国产钢板表面，发现JZE钢板表面磷化膜结晶比较细致紧密，而国产钢板磷化膜结晶粗糙，不是很致密。看来，问题出在钢板
材质上。
我们判断有可能是因为国产预磷化板表面的磷化膜层疏松，各部分渗水不同导致钢板表面电导不均引起了“花斑”症状。为了进一步验证我们的判断，我们又做了C 组钢板全干实验（磷化后钢板表面用压缩空气吹干）和D 组钢板全湿实验（磷化后钢板表面用去离子水淋湿），让钢板表面以全干或全湿的状态进入电泳工序，与半干半湿实验做对比，结果见表4、5。
实验结果正如我们料想的那样，以全干或全湿的状态进入电泳工序，钢板表面“花斑”症状大为改善。5 块国产板中，C 组： 无40%，轻微占40%，严重占20%；D 组： 无60%，轻微占40%，严重0。表6 是对A 组、C 组、D 组钢板“花斑”症状严重程度的统计。从表6 中我们可以看出：表面由半干半湿→全干→全湿状态，无花斑状况所占比例逐渐上升，严重所占比例在逐渐下降。
以上实验结果验证了我们的猜测，车身表面干湿分布不均造成了“花斑”症状。而我们在电泳入槽口增加一道去离子水喷淋工艺，使得车身以全湿状态进入电泳，改善了车身表面电导不均状况，杜绝了“花斑”症状的发生。
3.6 小结
通过对以上实验结果的分析，我们可以确定，车身表面出现“花斑”状条纹是由于钢板表面磷化膜晶体结构疏松，导致钢板表面电阻不同，而漆膜的厚度与表面电阻有着密切的关系。如图2［1］，车身进入电泳槽，车身与阳极板之间带上电压，电泳漆逐渐沉积在车身表面，车身表面电阻随之增加，电压不变的前提下，电流随之减小，上漆量也减小，漆膜厚度趋于稳定。
电阻达到一定值，电流几乎为零，电泳漆停止泳上车身，漆膜厚度达到定值。磷化膜的疏松造成板材表面对水比较敏感，水可以渗透进磷化膜层，容易出现表面的干湿分布，干膜状态和湿膜状态电阻值就不同，导致钢板表面电阻不同，进入电泳槽时，在相同的电压下，表面通过的电量Q也不同
阻值大的地方电量小，所上的漆量也就少，漆膜就薄；阻值小的地方电量大，所上的漆量也就多，漆膜也就厚，正是由于这个原因，厚薄的交界面就形成了高低不平的“花斑”现象。
4 结语
电泳“花斑”问题终于解决了，从问题的出现，排查，大胆猜想，实验验证到最后问题的解决，我们仅仅用了3 天时间。现场问题层出不穷，问题的解决，既是结束，也是新起点的开始，为用户提供高品质的产品才是我们上海大众永远的追求。希望这次我们成功解决“花斑”问题积累的一点点经验与各位同行一起探讨和分享。
金 伟 王 浩 （上海大众汽车有限公司 201805）
葛 荣 吕宇飞 （上海巴斯夫涂料有限公司 200137）
于淑凤 （上海凯密特尔化学品有限公司 201315）