天津市新丽华色材有限责任公司 天津 300383
摘要：前处理脱脂的后水洗工序由于带入脱脂液，此前由于脱脂液含强碱成分，一般不会产生细菌，但是随脱脂剂的升级换代，目前的产品中起到抑制生菌的原料逐渐减量，加之部分生产线对水洗槽的清理频次低，清洗作业不够彻底等因素，导致室体内细菌滋生并逐渐产生耐药性，附着在内壁的粘性物质承载飞溅液中的脱脂残液并形成膏状物。当细菌数量达到一定程度，附着在室体的细菌死体开始剥离，污染水洗水乃至附着在车身上影响电泳涂膜的外观。本文通过各种先进的科学测试的方法确定了涂膜中细菌的存在、处置方案以及后续在生产线管理中针对生菌对策的建议。
关键词：细菌；飞溅液；电泳；涂膜；前处理
引言
在轿车的涂装过程中，电泳涂装起到了承上启下的作用，既要保证从钢板到电泳涂膜以及电泳涂膜与中上涂的附着力问题，还有保证电泳涂膜本身被赋予的耐腐蚀等性能问题。从工序上电泳涂装生产线可以细分为前处理和电泳两个工序，但是由于流水线作业一般是通过电泳涂膜的评估来判断是否对下序乃至防腐功能产生不良影响。本文将介绍某工厂整车生产线的电泳涂膜局部发生外观不良，通过各种分析检测，最终找到问题根本原因的过程。
首先介绍下生产线的工艺流程，热水洗-予脱脂-脱脂-浸洗-水洗-锆系薄膜-纯水浸洗-纯水洗-沥水-电泳-UF水洗-UF浸洗-纯水浸洗-纯水洗-沥水-烘炉-涂膜确认-后续密封胶、中涂工序。与传统的车身工艺比较，锆系薄膜替代了表调、磷化、钝化工艺【1】。车身外板为镀锌钢板、内板为冷轧钢板。生产线使用C型挂具、节距6.3m、节拍32JPH。其中涉及本案问题的热水洗是洪流、予脱脂是喷淋、脱脂中温浸洗、之后的水洗是喷淋加浸洗。
问题发生部位、分布：油箱盖周边的后翼子板。靠近后车门的部位问题最为突出，其他部位零星分布，如下图。
不良的具体表现：首次发生此种不良，呈条状、点状或带状的不连续隆起，边界明显，中心部位粗糙度明显增加。
频次：发生时70%概率，但是受影响的面积大小不等
接到异常投诉至现场勘察已经48小时。
问题持续发生，目前在涂膜确认工序通过人工打磨电泳涂膜异常部位维持生产节拍，但工作量明显增加，需要尽快查找原因、给出解决方案。
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图一：问题部位电泳后照片 锆系薄膜后外观 放大后的照片 白车身照片
【调查过程】：
整车电泳涂膜检测的膜厚、光泽、粗糙度等数据都没有波动、仅排除了前处理、电泳工艺上的波动造成的异常。
问题部位为车身外板，材质是镀锌钢板，由于位置在后翼子板，上部延申到顶部，下面到底盘，在车灯部位还有90度的折弯，而问题发生并不是整块钢板发生，排除了钢板材质异常造成的本次问题发生。
同时，关注白车身以及锆系薄膜后的外观状态：上面可见类似轮廓的痕迹，形状与电泳后发生不良的形状类似。这样基本可以判断本次问题薄膜工序已经发生问题，进而导致电泳工序后问题显现出来，这样一来就把问题发生的工序主要锁定在前处理段。
首先是关注白车身以及锆系薄膜处理后的外观状态：未发现存在同样的印痕以及不良，在排除了目视可见的不良存在的前提下，使用摘板的排除法进行工序排除，具体方案如下：
将前处理分为热水洗、脱脂、水洗、锆系薄膜、水洗五个阶段，经溶剂脱脂处理的钢板，在每个工序前统一在油箱盖的部位，通过电泳，烘烤工序后收集观察板面差异，经过几轮确认，将问题发生区域缩小到热水洗、予脱脂、脱脂、浸洗、水洗这段工序中。N=5
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注：NG是指板面存在异常，5块板子中有一块就算NG
在生产线脱脂后水洗进行现场勘察，发现室体壁与喷淋嘴手触有粘性的附着物，细菌培养30°C*72小试显示出现菌块，判定粘性物质为生菌所致，见图二
但是生菌与目前的涂膜外观不良是否有关联性还需要进一步确认，毕竟杀菌过程需要在生产停止期间安排且发生费用。
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图二，前处理细菌培养结果（生菌）
与此同时，车身问题部位切割下来的薄膜锆系处理后车身样件（图一-2）送公司技研部门进行解析，由于异常部位主要表现是边界有明显的突起，因此对异常部位的边缘部分和中心部位进行了观察，分辨差异，然后是通过显微观察、电镜以及红外色谱观察确定异物本质。
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图三：问题部位边缘照片（200倍放大）
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问题部位中心照片（200倍放大）
首先确定将边缘部位固定在显微视野中心，逐步放大进行显微观测，发现边缘位置虽然也呈现出白色，但并不是常见镀锌板的白色腐蚀的状态，见图三，鉴于显微观察无法最终判定差异性，继续进行SEM电镜观察。
针对问题部位和正常部位进行了电镜扫描（图四）比较两个图片可以明显发现异常部位的薄膜膜之间存在巨大的间隙，这个间隙连续出现，就会出现图一薄膜膜放大观察到的印痕。这种间隙体现了薄膜膜的不致密性，会导致电流更容易通过，与致密薄膜膜比较电泳更容易上膜且集中电流会导致涂膜的不均和粗糙度的增加。傅里叶红外光谱分析（图五），发现问题部位的碳氢含量异常升高，提示有机微生物、油脂类化学品存在的可能性。
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图四：正常部位的薄膜层SEM电镜照片 异常部位的薄膜层SEM电镜照片
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图五：正常部位的红外光谱
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问题部位的红外光谱
【原因分析】
车身从脱脂槽进入水洗，由于水洗压力造成水洗水飞溅到室体内壁上，其中含有一定浓度的脱脂剂、车身化学品（防锈油等）原本没有生菌的情况下，室体壁的飞溅液体会正常回流到水洗槽中，基本不会造成长期影响，由于细菌的滋生，并长时间得不到清理，最终在室体内壁上附着一层具有粘性的细菌死体、飞溅液不能及时回流水洗槽，在非生产状态逐渐干燥并形成膏状物质。随时间推移，膏状物质过重或细菌死体干涸后从室体内壁剥离，落入水洗槽内，而膏状由于不能完全溶于水中，在车身出槽侧吸附在车身上（外表面）。在薄膜处理过程中，薄膜发生异常，进而造成局部电阻不均匀的状态，在电泳过程中由于电阻偏小的部位膜厚较之正常部位高，视觉上形成界限清晰的外观异常以及涂膜粗糙度下降问题。
【实验室再现】
将脱脂后浸水洗室体内部的剥离物放入稀释脱脂剂的水洗水中高速分散后静止24小时，取上层的漂浮物涂布在人工脱脂后的冷轧钢板上、在确保不被冲洗掉的情况下进行表调-薄膜、水洗-电泳-水洗-烘干的实验步骤，确认到涂布漂浮物的位置出现异常隆起与表面粗糙的现象。同样在薄膜后涂布上漂浮物的情况也会出现同样的异常现象，只不过边际较之前者不是特别的明显。
【结论】
生菌导致飞溅液积存干燥、膏状物再次落入槽内形成不溶于水的漂浮物、在车身出槽侧依附在车身尾部，通过电泳涂装放大成印痕造成表面粗糙。
【处置方案】
脱脂后纯水洗放空，人工清洗槽体和室体，水位线以上进行溶剂擦拭，喷淋管路卸下喷淋头进行溶剂浸泡，管路进行溶剂擦拭。重点位置是循环过滤器进行全面清洗，重新设置滤袋，注满水后加入杀菌剂进行循环清洗，24小时后排空。更换滤袋，再次注满水，加入杀菌剂生产备用，为防止出现闪锈，水洗槽内加入一定的促进剂。鉴于表调、薄膜槽内可能存在车身带入的漂浮物、对表调、薄膜进行倒槽过滤，槽体进行高压水枪冲洗后槽液倒回本槽进行参数调整。
【结果】
经上述调整后再次过车不良现象消失。
【长期对策】
1、改变目前喷嘴垂直于车体的状态，脱脂后水洗调整喷淋角度为迎着车身前进方向，降低压力到低限值减少液体飞溅。
2、定期进行室体内壁触检，了解生菌情况并及时进行清理，必要时投放杀菌剂进行杀菌清洗。
3、工业水中含有一定的杀菌剂，但需要保证水洗水更换频次【2】，加强更换期间的清洗力度，减少水洗水污染程度。
4、关注生产线电泳涂膜变化，发现问题时及时查找原因。
结语
随着国家的环保政策的逐步升级，更多对环境友善的产品被药剂厂家研发并应用到生产线当中，正如电泳产品的无铅化引发的生菌问题一样，生产线也因此产生了一些以前没有发上过的问题，本案就是在脱脂产品更换使用更环保的产品之后，原先产品中抑制细菌繁衍的成分浓度不足而导致的生菌，污染槽液乃至影响涂膜质量的案例。那么在采用此类产品的其他生产线也可以借鉴本次问题的解决过程，提前做出些预防细菌繁殖爆发的措施，维持生产线正常运转。也可以在发生类似问题的时候及早考虑生菌可能带来的影响以及其论证关系。
参考文献：
[1]王锡春、吴涛主编涂装车间设计手册第三版化学工业出版社2019年4月P042页
[2]王锡春、吴涛主编涂装车间设计手册第三版化学工业出版社2019年4月P046页