輕卡車(chē)身磷化斜條紋形成原因及解決方案

輕卡車(chē)身磷化斜條紋形成原因及解決方案

0混槽中磷化斜條紋的變化為了降低前處理成本，專(zhuān)用輕卡車(chē)安裝車(chē)間更換了生產(chǎn)線(xiàn)的磷酸溶液。經(jīng)過(guò)小槽試驗(yàn)，采用了槽內(nèi)混液交換的方案。當(dāng)交換比例約為60%時(shí)，車(chē)輛表面出現(xiàn)了一條斜率的磷化帶，嚴(yán)重影響了電泳地板的質(zhì)量。初步分析認(rèn)為是混槽時(shí)兩種磷化液不匹配所致,決定整體更新磷化槽液,但更換后經(jīng)1周的生產(chǎn)驗(yàn)證,仍存在斜條紋現(xiàn)象。本文從磷化、表調(diào)、脫脂等工序進(jìn)行了深入探討,找出斜條紋產(chǎn)生原因,并結(jié)合生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)際情況,改進(jìn)工藝,逐步解決了輕卡車(chē)身磷化斜條紋問(wèn)題,保證了車(chē)身涂裝質(zhì)量。1斜紋泵的形成1.1錯(cuò)誤的入槽缺陷及缺陷分析輕卡車(chē)身磷化后,磷化膜表面出現(xiàn)與工件水平方向夾角30°左右的黑色斜條紋,間距15～20cm,如圖1所示。從形狀上看,黑色斜條紋呈直線(xiàn),與工件入槽時(shí)的角度一致,且間隔均勻;從結(jié)構(gòu)上看,黑色斜條紋部位成膜粗糙疏松,電泳涂裝后這些地方產(chǎn)生凹凸缺陷。從磷化膜表面黑色斜條紋特點(diǎn)分析,磷化膜表面的斜條紋是在車(chē)身入槽過(guò)程中產(chǎn)生的,與車(chē)身輸送鏈的運(yùn)行及工件入槽方式有關(guān)。磷化斜條紋是在磷化工序后顯現(xiàn)出來(lái)的,但成因可能在脫脂槽、表調(diào)槽、磷化槽等工序中,我們的解決思路是從磷化工序開(kāi)始到脫脂工序反向逐一排查,確定成因工序。1.2斜紋磷化膜的形成過(guò)程研究1.2.1汽車(chē)洗后磷化試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?查找磷化膜斜條紋產(chǎn)生的工序。試驗(yàn)工藝:熱水洗→脫脂1→噴淋水洗→脫脂2→表調(diào)→磷化。試驗(yàn)方案:加強(qiáng)車(chē)身水洗,加強(qiáng)車(chē)身表面清擦,用表調(diào)液及磷化液均勻潤(rùn)濕車(chē)身表面,加強(qiáng)表面殘余脫脂劑清洗。試驗(yàn)情況:見(jiàn)表1。試驗(yàn)結(jié)論:根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象分析磷化黑色斜條紋是在磷化工序中產(chǎn)生的。1.2.2生產(chǎn)線(xiàn)磷化試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步驗(yàn)證磷化對(duì)黑色斜條紋的影響。試驗(yàn)方法:樣板試驗(yàn),脫脂、表調(diào)在小槽內(nèi)進(jìn)行,磷化隨車(chē)身在生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行。試驗(yàn)工藝:脫脂→水洗→表調(diào)→磷化。試驗(yàn)方案:選擇與車(chē)身相同的材料,尺寸為200mm×300mm的鋼板,采取不同的脫脂劑,相同的表調(diào)和磷化方法試驗(yàn)。試驗(yàn)情況:見(jiàn)表2。1)磷化工序是產(chǎn)生斜條紋的關(guān)鍵因素。2)脫脂劑成分對(duì)磷化斜條紋有影響,這種影響取決于工件表面殘留脫脂液的清洗程度。1.3斜紋磷化膜的生成機(jī)制1.3.1磷酸鹽的氧化過(guò)程磷化液的基本組成是磷酸二氫鹽Me(H2PO4)2(Me2+為Zn2+、Mn2+、Fe2+),與金屬表面接觸時(shí),磷酸二氫鹽分解,產(chǎn)生游離磷酸,反應(yīng)如下:在金屬與溶液界面中Me2+離子濃度的增加或H+濃度的降低都會(huì)生產(chǎn)難溶解的磷酸鹽,在金屬表面沉積為磷酸鹽保護(hù)膜。由于工件表面鐵在磷酸中溶解,氫離子被中和,同時(shí)放出氫氣,反應(yīng)如下:磷化反應(yīng)在亞硝酸鹽的氧化作用下持續(xù)進(jìn)行,磷化膜晶粒不斷增長(zhǎng)直至生成致密的磷化膜。若車(chē)身進(jìn)入磷化槽時(shí),表面結(jié)晶反應(yīng)不連續(xù),磷化結(jié)晶薄弱區(qū)域受氧化作用而略顯微黃色。同時(shí),接觸界面區(qū)域促進(jìn)劑含量偏低,使得周?chē)后w中亞鐵離子大量增加,加上磷化渣的表掛,使得已生成磷化膜的部位發(fā)黑顯粗。這樣,微黃色與發(fā)黑顯粗間隔開(kāi)來(lái),便形成了條紋現(xiàn)象。為了找出磷化液與車(chē)身表面磷化反應(yīng)不連續(xù)的原因,筆者從脫脂劑的影響開(kāi)始分析。1.3.2表面活性劑的用量金屬表面脫脂劑成分一般包括碳酸鈉(Na2CO3)、氫氧化鈉(NaOH)、磷酸鈉(Na3PO4)、硅酸鈉(Na2SiO3)和表面活性劑。其中硅酸鈉水解力強(qiáng),水解反應(yīng)如下:水解后生成的膠體H2SiO3帶負(fù)電,易吸附于帶正電的金屬表面,不容易清洗,會(huì)影響磷化質(zhì)量。車(chē)身涂裝線(xiàn)上使用的新脫脂劑含有硅酸鈉,這種物質(zhì)用量不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致水解后產(chǎn)生大量的膠體H2SiO3附在車(chē)身表面,不容易水洗去除,再加涂裝生產(chǎn)線(xiàn)脫脂后只有兩道噴淋水洗,沒(méi)有浸洗水槽,因此脫脂后工件表面因硅酸鈉水解產(chǎn)生的薄膜層無(wú)法去除干凈。1.3.3殘余膜層的殘余表面張力脫脂產(chǎn)生的不容易清洗干凈的膠體附在車(chē)身上進(jìn)入表調(diào)工槽時(shí),表調(diào)劑與硅酸鈉及表面活性劑接觸后會(huì)使表調(diào)功能失效,主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面:一方面是槽液本身的使用周期縮短,在實(shí)際生產(chǎn)中使用3天左右槽液就變黑,正常使用周期為2周左右;另一方面是工件表面上表調(diào)失效,使車(chē)身表面得不到均勻地調(diào)整活化。脫脂殘留物在表調(diào)槽內(nèi)作用過(guò)程用潤(rùn)濕方程闡述。車(chē)身在脫脂殘余物質(zhì)影響下表面張力大,進(jìn)入表調(diào)槽后,這層殘余物質(zhì)不容易從工件上剝離下來(lái),而是一部分殘余物質(zhì)溶解到槽液中,另一部分與硅酸鈉及活性劑混合后附在工件表面上,形成較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),其形成機(jī)理見(jiàn)圖2。在工件、表調(diào)劑和殘余膜層之間存在著3個(gè)表面張力:δ1為工件與表調(diào)劑的表面張力;δ2為表調(diào)劑與殘余膜層的表面張力;δ3為工件與殘余膜層的表面張力,接觸角α為δ1與δ2方向之間的夾角。在平衡條件下根據(jù)潤(rùn)濕方程式,3個(gè)表面張力有以下關(guān)系:由于脫脂劑殘余膜層表面張力大,cosα值小,接觸角α大,殘余膜無(wú)法從工件表面剝離下來(lái),而與表調(diào)劑形成了混合膜層附在車(chē)身表面。1.3.4鐵酸鈉+亞鐵酸鈉法當(dāng)車(chē)身進(jìn)入磷化槽時(shí),入槽界面由于酸液的作用,車(chē)身表面膠體H2SiO3膜、表調(diào)劑(成分主要是膠體磷酸鈦)迅速剝離,與磷化液中的亞硝酸鈉、磷酸二氫鹽一起在沿入槽界面形成了一個(gè)混合溶液帶,見(jiàn)圖3。此時(shí)的入槽界面磷化帶與氧化帶并存,但表面磷酸二氫鹽少,磷化反應(yīng)薄弱,當(dāng)車(chē)身表面在酸和亞硝酸鈉的作用下不斷溶解產(chǎn)生Fe2+,以亞鐵酸鈉(Na2FeO2)的形式存在,亞鐵酸鈉濃度不斷增加,進(jìn)一步氧化成鐵酸鈉,氧化反應(yīng)增強(qiáng),其反應(yīng)如下:在氧化反應(yīng)和不連續(xù)的磷化反應(yīng)狀態(tài)下,加上車(chē)身間歇式入槽特點(diǎn),即輸送車(chē)身的積放鏈有一定間隙,當(dāng)車(chē)身入槽受到浮力阻止時(shí),有一個(gè)短暫的停留時(shí)間,此時(shí),磷化反應(yīng)薄弱,給氧化反應(yīng)創(chuàng)造了條件,形成了與液面平行的條紋,此部位被氧化后繼續(xù)入磷化槽,過(guò)程中磷化反應(yīng)不充分,結(jié)晶粗糙,再加上出槽時(shí)此部位易掛灰,便形成了黑色條紋。2氧化劑亞硝酸鈉的添加1)更新脫脂劑,減少脫脂劑中硅酸鈉含量。2)加強(qiáng)脫脂后水洗,把原第二脫脂槽改為水洗槽,槽液溫度控制為50～60℃。3)在磷化工序中增加一臺(tái)循環(huán)攪拌泵,使氧化劑亞硝酸鈉在添加過(guò)程中與磷化液混合均勻,阻止在入槽界面聚集而促使氧化反應(yīng)的發(fā)生。4)在磷化入槽處理增加噴淋裝置,使車(chē)身表面在入槽前得到均勻潤(rùn)濕,使磷化入槽時(shí)車(chē)身表面結(jié)晶反應(yīng)連續(xù)。5)在磷化液中適當(dāng)添加氫氟酸,因?yàn)闅浞崮苎杆俪ソ饘俦砻鏆埓娴墓杌衔?使車(chē)身表面活化,提高磷化處理效果。以上改進(jìn)措施實(shí)施后,磷化斜條紋印明顯減輕,對(duì)電泳漆膜表面的平整性已無(wú)影響,通過(guò)近一個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)施驗(yàn)證,生產(chǎn)正常,磷化斜條紋印已逐漸消失。3問(wèn)題的解決方法某車(chē)身涂裝生產(chǎn)在磷化液調(diào)整更新過(guò)程中,磷化黑色斜條紋問(wèn)題從出現(xiàn)到解決經(jīng)歷了4個(gè)多月的時(shí)間,現(xiàn)在生產(chǎn)的車(chē)身表面雖有輕微斜條紋現(xiàn)象,但在控制范圍內(nèi)對(duì)電泳底漆質(zhì)量已無(wú)影響。整個(gè)問(wèn)題的解決從磷化液、表調(diào)劑、脫脂劑及相關(guān)工藝方面進(jìn)行排查分析,尋找原因,對(duì)比試驗(yàn),從而尋找到了有效的解決方法,并付諸實(shí)施。隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行,磷化斜條紋問(wèn)題已逐步