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中国汽车工业工程公司（AIE）自控工程院

电泳车身漆膜缩孔的现象分析及解决办法

涂装是汽车防腐蚀和装饰的最经济而有效的方法，电泳则是其中最为重要
的一道工序之一。电泳采用的是一种较为特殊的涂膜形成方法，其原理是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阴极，在槽中另设置与其对应的阳极，在两极间通一定时间的直流电，在被涂物上析出均一、不溶于水的漆膜的一种涂装方法。电泳技术广泛应用于轿车车身及多功能汽车车身的阴极电泳底漆涂装中，可以说，电泳质量的好坏是决定车身质量的非常重要的一个环节。本文根据笔者亲身参与并成功解决国内某涂装生产线电泳车身出现的缩孔事件的一些经历，总结一下经验和心得，和朋友们共同探讨一下解决类似问题一些方法。
国内某著名汽车品牌的涂装生产线在刚刚建成后的试生产阶段，其电泳槽按设计节拍，车与车之间以正常间距连续过车生产，前车车尾距后车车头距离约为750mm。车身电泳结束经电泳烘干炉烘干出来后，可以在车身发动机前盖上的外表层位置发现了大量很明显的缩孔现像，并且每次生产的第一辆电泳车身没有缩孔现象，其他后面连续跟在第一辆车后的其他车身都出现了缩孔现象，缩孔位置及缩孔现象图片如下：

图一：发生缩孔现象位置
发生缩孔现象位置

图二：缩孔图片

出现这种现象后，我们首先与涂装线油漆厂家对电泳前的车身洁净度与电泳槽液进行了取样化验分析，各种数据显示：车身的洁净度、电泳槽液、电泳电压等各参数值都在合理的正常范围内：
图三：槽液、电压等参数值
常规项目
测试值
规格值
PH值
5.9
6.1±0.3
电导率（μs/cm）
1300±300
1062
固体份（%）
18.5
20±2
灰份/颜基比（%）
26.2
25±2
MEQ值
23
25±3
溶剂含量（%）
0.52
0.5±0.3
电 压（V）
230/270

于是，我们的目光转向了车身的加电过程。该生产线电泳工艺采用的是两台整流电源、分别用作两段电压加电（低压、高压）的方式进行电泳。
在车身电泳的过程中，我们分别在电泳整流电源系统的触摸屏监控画面和阳极电流表上观察到两个比较异常的现象：
1、 低压整流电源电压、电流曲线有些异常，如图所示：
图四：整流电源电压、电流曲线图

从上图中可以看出，低压整流电源在软启动升压到大概5秒钟、电压升到大约
到30V左右的时候，电压发生抖动，掉到10V左右维持大约1.5秒再重新上升，
并在软启动设定的时间（30秒，油漆厂家定）内达到了正常的设定值；从曲线
图中还可明显看出低压整流电源电压电流曲线不同步，电流滞后于电压大概2
秒左右。
2、 从低压整流电源阳极分流箱上看到，最靠近高压区分布的几根低压阳极的电
流表在车身电泳的过程中发生很明显的反打现象，如图所示：

图五：发生明显反打现象的阳极分布位置：

图六：电流表反打现象：

从以上的两个现象我们可以得出初步判断，在车身电泳的过程中，低压整流源
至少有比较靠近高压段的其中几根阳极发生电流反向流动的现象，为找出这种现象的原因，下面我们首先从电泳系统的的电气结构和加电原理入手分析，如下图所示：

图七：电泳加压示意图

从上图的整流电源控制方式中我们可以看出，整流电源正常加压阳极电流正常的流动方向应该如下图所示的正向流动：

图八：正常电流流动方向图

发生异常现象的整流电源阳极电流流动方向却是反方向：

图九：异常电流流动方向图

为什么会发生这种现象呢，这股反向流动的电流从哪来，应该不是低压电源本身的电流，那就只有可能是高压整流电源作用的结果，那发生的过程是怎么样的呢？从图七中可以看到，高压整流电源在车身走到SQ1位置时首先加压，并且在很短时间内达到设定值并在下来所有车身的电泳过程中维持这个值不变。而当车身走到SQ2位置、车身全浸入电泳漆的时候低压才开始加压。当低压整流电源开始打开加压时，由于高压区阳极电场的作用，在高压区阳极和低压区阳极的电泳漆之间形成电势差，有电势差并且低压整流电源在打开的时间段内能形成完整电流回路，如图所示：
图十：电势差造成的低压反向电流回路

那低压整流电源阳极出现反向电流的原因也就显而易见了，那这个反向电流和车身缩孔之间有什么必然的联系呢，结合电泳过程中发生的化学反应来粗浅分析一下：
图十一：两辆车在槽中的位置图，水电解示意图

在上图中我们可以看到，在后车走到SQ2位置，车身全浸并加压的时候，前车已经全部处在高压整流电源形成的电场之中。由于高压电场的作用，前车车身的电势应该比较高，此时，前车的尾部和后车前盖相隔很近。经实测，大概为750mm，不难推断出，由于前后车离得比较近，后车车身上的电势受前车车身电势的影响也有比较高的值。那么当低压整流电源在升压的前几秒钟内，后车车身和低压阳极之间就存在电势差，即后车车身电势高，低压阳极电势低，在这股电势差的电场区域内就会发生水的分解，后车身前盖有氧气产生，低压阳极有氢气产生。此时后车高电势部位还没形成电泳漆膜，造成产生的氧气聚集，在低压整流电源进一步加压电泳的过程中部分气体来不及逃逸就被覆盖在电泳漆膜下，车身刚从电泳槽里出来时看不出来，一经烘干炉烘干，氧气从漆膜下被高温蒸发，就发生了缩孔现象。
如果过程是这样的，那么我们把前后车的距离拉开到足够大，使前车车身的电势对后车的影响将减小到一定程度，是否就可以避免这种情况的发生呢，为了印证这种想法，我们过车时把前后车身的间距由原来的1倍拉开到1.5倍，此时，前车尾部离后车头的距离为3200mm，这样过车后，没有发现有缩孔现像的发生，这样过车可行，但肯定影响电泳线的生产节拍，那采取怎样的措施才能避免在前后车以一倍间距过车的情况下发生这种水电解现象呢。众所周知，水发生电解有2个条件，一个是存在电势差，一个是电势差之间能形成电流回路，正常过车时前后车间距就那么小，电势差的形成不可避免，那么只能从截断其形成的电流回路来着手，可在低压阳极的电流回路上加上单向二极管,只允许低压整流的电流正向流动，截断电流反向流动的回路。
图十二：分流箱中加装单向二极管图：

在所有的低压阳极回路上加装单向二极管之后，可以看到整流电源的电压电流曲线有彻底改善，并且，电流表也不再发生反打现象：

图十三：低压阳极管上加装单向二极管之后的整流曲线图

在这种条件下，电泳出来的车身效果有了很大的改观，但并没有能完全杜绝缩孔现象的出现，只是缩孔的孔径和密度都变得更小了，形成的孔更浅，如下图：

图十四：低压阳极管加装单向二极管后的车身效果

这个现象说明，增加二极管之后，在整个电泳的过程中还是有少量的气体产生附着在车身表面，只是比加二极管之前更少了，这些气体是怎么产生的，又是什么气体呢？我们知道阴极电泳的过程中阴极区发生的反应为：

电解反应在电泳过程中是不可避免的，正常情况下，气体将在脱气过程中逃逸，水分也会在电渗作用下排出。但是假如在电泳过程中车身某个区域电泳漆循环存在死角，循环不畅，无法将产生的气体及时带走，那这些气体就会附着在车身表面，形成缩孔现象。如何将这些少部分的气体带来的影响减少到最小呢？经和涂装电泳专业人员商量之后，我们决定加强全浸点车身发动机前盖位置表面电泳漆的循环速度，将一根表面流的喷头直接对准这个位置。这样的措施立竿见影，车身表面的缩孔现象已经完全看不出来了。

图十四:加强车身发动机前盖位置电泳漆表面循环速度后的车身效果

在本次事件的处理过程中，我们使用的办法为：1、通过在阳极回路上增加单向二极管来截断低压整流电源的逆向电流，大大减轻电泳过程中水的分解。2、通过加快车身表面槽液的流动速度，将电泳过程中水分解产生的气泡及时带走，避免其附着在车身表面。这两种办法通过实践证明是十分行之有效的，当然，也许还有更好的办法，我们可以再进行讨论和验证。

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