针孔原理及常识

李　想， 孙传金

（山东临工工程机械有限公司，山东 临沂 276023）

摘要：电泳针孔是材料表面处理中常见的一种缺陷，严重威胁产品防腐蚀性能，以某铲运土方类工程机械厂驾驶室前处理电泳线解决某次电泳针孔缺陷为例，介绍了一种排查解决电泳针孔缺陷的思路。

关键词：工程机械； 电泳； 针孔

0　引言

外观件的质量直接关系到产品品牌的美誉度，工程机械行业亦是如此，在竞争日益激烈的行业大环境下，外观质量的保证成为影响产品销量的重要一环，而如何保证外观件的前处理及涂装质量，消除涂装弊病尤为重要。本文以某铲运土方类工程机械厂驾驶室前处理电泳线解决某次电泳针孔缺陷为例，介绍了一种排查解决电泳针孔缺陷的思路。

1　常见导致针孔缺陷原因分析

1.1　再溶解性针孔

电泳后的工件湿漆膜若冲洗不及时，会导致漆膜的再溶解，造成再溶解性针孔。

1.2　气体针孔

电解反应剧烈会产生大量气泡，若槽液搅拌不良会导致工件脱泡不良，大量气泡残留并被湿漆膜裹挟，工件经烘干后气泡破裂，造成气体针孔。如果电源滤波值太高（即交流成分多），电源整流器输出不稳定，而槽液温度过低，循环效果差或在循环过程中吸入了空气，都易造成此类针孔。

1.3　带电入槽阶梯式针孔

浸入电泳槽液的工件若在之前水洗工序表面湿润不良且电泳时电解过程反应剧烈，则会产生大量的气泡，漆膜沉积后易裹挟气泡，烘干时漆膜下的气泡炸裂，形成针孔。此类针孔缺陷多发生于连续式电泳线。

1.4　电泳槽液造成的针孔

电泳溶剂含量低会导致电泳过程中漆膜的流动性差，之前过程若产生针孔则不易被自然流平消除掉；而溶剂含量过高又会导致溶剂性爆孔，涂层表干后，过量的溶剂若被包裹在漆膜里，在烘干时到达一定压力后破开漆膜造成针孔，因此，保持溶剂含量在适宜范围内波动是避免漆膜针孔缺陷的重要措施。此外，槽液pH过低可能导致返溶过度，形成针孔。杂质混入，槽液电导率过高，也会影响电泳过程形成针孔。总的来说，电泳槽液本身参数的控制至关重要。

1.5　前处理导致的针孔

金属材料在加工、运输、贮存过程中会产生一系列的杂质、异物，对于未来涂层的结合力与保护性是重大威胁，因此我们需要在涂装前通过前处理将这些物质去除，并通过诸如磷化等表面化学转化以增加涂层附着力，增强涂层的抗蚀能力，对于电泳涂装来说，前处理还可提高涂料的湿润性，为电泳过程提供良好的基体表面环境。作为电泳前的基础工序，创造一个良好的基体前处理是对电泳漆膜质量的重要保障，反之，不

良的前处理会造成一系列漆膜缺陷，针孔即是常见的一种。

脱脂不良会造成磷化膜表面被油脂污染，电泳时电沉积过程遇阻，油脂污染区形成针孔、凹坑的中心；除锈效果不良则会造成锈蚀残留甚至氧化皮残留，导致基体表面易裹挟气泡，形成后续针孔；磷化效果差、磷化后工件在空气中暴露时间长、水洗过程时间过长会造成磷化膜返锈，影响电泳时底材表面，并加剧电解反应导致针孔。控制一个优良的前处理环境，是避免针孔缺陷的重要保障。

1.6　底材造成的针孔

疏松的底材表面可能因表面结构而裹挟气体，不良材质的表面电解质太多也可能导致针孔，此外镀锌板也极易发生针孔。

2　针孔缺陷解决实例

2.1　背景

某铲运土方类工程机械厂随着新产品的不断研发，产品线不断丰富，配套高端驾驶室前处理电泳线，根据现场统计，利用排列图发现电泳缺陷数量明显增多，占到所有前处理电泳缺陷的83%，已成为影响生产的主要因素，迫切需要解决。

2.2　分析排查

2.2.1　现场调查

该前处理电泳线处理工件为薄板覆盖件及高端驾驶室，基本工艺流程为：上线、水洗、预脱脂、脱脂、水洗（2道）、酸洗（2道）、水洗、中和、水洗、表调、磷化、水洗、去离子水洗、电泳、超滤水洗（2道）、去离子水洗、下线、烘干、强制冷却。

针对现场为程控行车控制的间歇浸渍式生产线，且现场电泳工序实行一段100 ~ 150 V、二段150 ~ 250 V的分段电压，首先排除了带电入槽阶梯式针孔的可能性。利用抽样调查与现场落实发现，电泳针孔无规律分布，循环泵工作正常，循环良好，排除设备导致针孔的可能。

2.2.2　参数检测

对可能导致针孔的脱脂、酸洗、磷化、电泳工序槽液取样检测参数，同时现场观察处理效果。检测结果如表1所列。

结合数据及现场可以发现，脱脂效果较好，磷化后无返锈发生，而电泳溶剂含量偏低，酸洗参数正常，但现场发现工件表面有黑色残留物，需进一步确认。

2.2.3　对比试验

根据检测数据设计对比试验，A组试验验证溶剂含量是否为此次针孔缺陷诱因。保持相同前处理条件，溶剂含量调整前后分别统计调查工件电泳针孔发生率，结果显示溶剂含量恢复正常范围后针孔有明显下降趋势，但仍有针孔缺陷存在。

根据现场观察发现，酸洗后工件表面的黑色残留物皆发生于材料为板厚4 mm以上的工件局部，所以B组试验验证是否为底材酸洗不良导致针孔缺陷。分别用Q235B 2种板厚（T2、T4）样板进行相同条件的前处理及电泳操作，对比电泳效果，结果显示T2板未出现针孔缺陷，而T4板出现密集分布针孔，且分布区域与酸洗后黑色残留物区域高度重合，如图1所示。

由试验结果可以推断，溶剂含量低和T4及以上板厚工件表面氧化皮酸洗不彻底是造成本次工件批量针孔缺陷的主要原因。进一步分析发现黑色疏松残留物为没有完全溶解的氧化皮，由于酸洗不彻底，造成工件表面残留疏松氧化皮，裹挟进气体，同时溶剂含量偏低造成漆膜流动性差，2个因素的共同作用形成针孔缺陷。

2.3　制定对策

溶剂含量低于正常波动范围的因素已在对比试验中通过添加溶剂消除，试验结果也证明措施有效，而酸洗后存在残留氧化皮的现象尚未解决。通过检测发现酸洗参数未见异常，进一步分析发现，该生产线设计时主要针对T2及以下板厚的冷轧板材料产品，同时考虑到设备的承受能力，选用纯磷酸系酸洗液足以完成工件除锈工作，而随着公司产品的丰富以及布局规划的转变，大量T4及以上板厚的热轧板成为某些工件的重要板材，现有工艺参数下的纯磷酸系酸洗液已不能满足需求,要解决板材针孔缺陷需要通过调节现有酸洗液参数提高酸洗能力，彻底去除未完全溶解的氧化皮，为此设计正交试验寻找现阶段产品板材酸洗处理适宜的参数范围，试验由现阶段参数与若干组游离酸或温度调节后的参数组合共同组成，试验结果见表2所列。

综合考虑设备承受能力及能源消耗水平，将酸洗的温度控制下限调整为65 ℃，游离酸控制下限调整为10.0。

调整后的1周每个工作日随机抽样调查，再未出现电泳针孔缺陷，问题得以解决，生产线趋于稳定。

3　结语

电泳针孔缺陷是材料表面处理中常见的一种缺陷，严重威胁产品防腐蚀性能，如何控制、避免针孔缺陷的发生是保障产品外观质量的重要一环。导致针孔缺陷的因素复杂多样，且不同的设备、工艺流程、药剂搭配都会产生未知影响，在生产线发生批量针孔缺陷时，我们可以按照本文所举实例中“一查二检三对比”的思路，结合常见导致针孔缺陷原因的经验，来排查确定原因，并制定对策解决问题。

（参考文献略，详情见《现代涂料与涂装》2017-11期）

关于汽车喷涂清漆后产生针孔的原因，以及如何才能预防产生针孔呢？下面就是无锡汽车漆厂家跟大家分析的：

我们在喷涂清漆之后，静置20分钟后进烤箱升温烘烤，漆膜开始受热、漆膜从表面到内层逐渐干燥。，但是你们可能忽略了一点，漆膜中任然含有未蒸发的溶剂，空气的水分，清漆和固化剂反应的氧化气体，这些气体成分会通过漆膜的间隙处，慢慢的挥发。所以如果快速的升温烘烤的话，气体成分会大量产生，漆膜间隙不容易全部通过，就会冲破漆膜表层。假如现在漆膜表面并没有全部干燥，那么冲破漆膜的穴狠就会随着清漆表面张力作用下流动，消失掉；但是如果漆膜已经干燥了，那么气体突破的穴狠就无法自动修复了，就成为了针孔。

预防方法：

为了抑制漆膜的干燥速度，需使用干燥速度慢的稀释剂，或者调整内层和漆膜外表的干燥平衡；控制烘烤温度的上升速度，避免产生大量气体；漆膜喷涂薄一点，不宜太厚，因为相同面积，越厚的漆膜，溶剂量越大，产生的气体就会越多，也就越容易产生针孔了。