引 言

轮毂又称轮圈，起支撑车身载荷的作用，是连接汽车车轴和轮胎的重要功能性安全部件。轮毂按主要材质和用途可以分为两大类：第一类是铝合金轮毂，简称铝圈，目前大多用于乘用车如轿车；第二类是钢制轮毂，简称钢圈，主要用于商用车，如卡客车，后者也是本文要分析的产品种类。

为了轮毂的防腐和美观，产品制造过程中需要进行表面处理。现阶段汽配行业内钢圈表面处理的主要方式为涂装，其工艺流程总体可分为3道：

（1）涂装前处理，即钢制轮毂表面除油除锈磷化等；

（2）阴极电泳底漆涂装；

（3）喷涂液体烤漆或者静电喷粉作为面涂层。

涂装是钢质轮毂制造的最后一道工序，其效果直接决定了产品外观和耐久性。涂装也是品质不良出现较多的环节，轮毂在前道生产工序所形成的缺陷会直接影响涂层品质,因为原料和工艺不同，一些缺陷在涂装过程中很难消除,造成涂层缺陷。比如轮毂制造实践过程中由于工艺需要多道工序会使用油脂类物质涂覆在加工品表面，涂装前如果无法彻底清除这些油脂就可能导致涂层品质不良。下面通过一次关于油污轻微污染电泳槽导致的涂装异常处理案列，介绍了原因分析方法及解决措施，如通过辅料、挂具设计变更等技改手段，消除质量隐患，以提供给同行们作参考。

1涂装品质异常描述

某汽配厂（下面简称Y工厂）去年10月新建成投产一条轮圈生产线，主要生产轻卡用16英寸以下小型钢制轮毂，如图1所示。

图1 小型钢制轮毂

Y工厂轮毂新线生产1个月后，11月份某天，品管人员例行抽检一批涂装完工的产品，型号为16X5J，两只钢圈不小心碰撞时出现了白色粉末涂层从电泳底漆脱落的现象。随后用绑了软布的铁棒以敲击方式全检已经批量生产的几百个待包装入库的成品，发现本批次16X5J小轮毂中有20%左右出现不同部位、不同程度的表面粉末涂层脱落，露出黑色电泳涂层，有的表面还伴有轻微缩孔，如图2所示。

图2 粉末涂层从电泳层脱落现象

统计钢制轮毂粉末涂层脱落出现的部位并不固定，轮辐、轮辋都有，尤其是产品边缘出现次数较多。产品出现粉末涂层异常脱落的现象，严重影响涂装外观和产品性能，如果不良品一旦出货流到客户处，不仅会导致客户对产品的信任度下降，引起客户索赔，还会面临客户流失，造成工厂经济损失和信誉损失的严重后果。

由于Y工厂刚开新线第一个月内并未发现有此类粉末涂层异常脱落现象，该汽配厂高度重视，通知轮毂线紧急停产整改，同时向我公司提出申请技术援助，笔者受委托去协助处理了此项涂装品质异常问题。

2粉末涂层脱落原因排查

经过向现场涂装技术人员了解情况获得以下信息：

这次静电喷粉品质异常发生后，技术人员也已经按照全面质量管理要求从“人机料法环”5个方面对喷粉涂装线进行了自查分析：人的因素方面，工人都是经过培训规范作业，初步排除人为不当操作；机器设备因素方面，喷涂设备都是全新的，压缩空气经过冷冻干燥机有自动除油除水，用干净的面巾纸放在压缩空气出口处测试除油除水效果良好；原料因素方面，底涂使用环氧系黑色阴极电泳漆，面涂使用丙烯酸改性白色聚脂粉末涂料。该白色聚脂粉末涂料为外资品牌，在保质期内，也没有混入旧粉，该厂其他产品喷粉线上常年使用未发现异常脱落；

目视检查钢圈阴极电泳涂层表面光顺无缩孔现象，用磁性测厚仪检测电泳涂层厚度在15~25µm符合要求；按照GB/T9286—1998标准做电泳涂层附着力测试达到1级也符合产品要求；喷涂作业流程：上挂后打磨擦拭吹灰-静电喷粉-170℃烘烤半小时，符合作业指导书和工艺要求，测试电泳涂层与喷粉复合涂层总厚度在70~100um，不超标；现场看到新喷粉线工作环境清洁较好，每天有做5S工作检查；经过走访了解到Y工厂周边200m内也没有注塑工厂，空气中不会有脱模剂污染。

为了找出粉末涂层从电泳层脱落的真实原因做了如下试验：

2.1 粉末涂层固化试验

（1）粉末涂层烘烤炉温跟踪测试

取一只已经涂装过的16X5J钢圈在喷粉线做烘烤作业随线炉温跟踪测试，结果显示，静电喷粉后烘烤作业：工件温度170℃保温30min，基本满足粉末涂料厂家要求的固化条件。

（2）耐溶剂擦拭评定

取一只之前已经涂装了白色粉末的16X5J钢圈，首先检查了涂层外观，与标准色板目视比对，肉眼无明显可见色差。然后在没有脱落处按照GB/T23989-2009《涂料耐溶剂擦拭性测定法》，做完全固化测试试验。具体操作：双手戴一次性手套，用脱脂棉蘸取丙酮溶剂至润湿状态(用手挤压应无液滴滴下)。

用拇指和其余手指捏紧脱脂棉的其余部分,将食指与测试涂膜表面成45°角,用大约1~2kg的压力在钢圈粉末涂层120mm×25mm长方形的试验区域内进行擦拭,先向前方擦,然后向后方擦。向前和向后一次擦拭计算为一次往复擦拭，一次往复擦拭控制在1s左右。在涂膜表面,共做25次往复擦拭。擦拭结果是有轻微变色，在允许范围内。

上述两个试验表明Y工厂工艺设定的轮毂喷粉的烘烤条件基本符合固化要求，不存在粉末涂层烘烤不足或者过度烘烤，也就是说，固化条件不当不是粉末涂层脱落的原因。

2.2 不同工厂涂装对比试验

查看Y工厂钢制轮毂涂装全部工艺流程，3条线全部采用悬链输送，挂具都是1挂4，左右对称各挂2只小轮毂；所有“浸泡”都是指产品“游浸”，所有“喷淋”都是指产品随悬链线“移动喷淋”；固化炉都是热风循环方式加热，温度是指空气温度。

为了排查钢制轮毂粉末涂层脱落原因，笔者在现场让Y工厂按照原来工艺制作24只16X5J小型钢制轮毂，组立成型后分成2组继续做了如下试验：

第一组12只先运到我公司小钢圈涂装线进行前处理-阴极电泳，其中6只在我公司喷粉，另外6只回到Y工厂轮毂涂装线喷粉烘烤。敲击试验这12只小圈全部没有出现粉末涂层脱落现象，做附着力测试在0~1级符合要求。

试验表明：Y工厂涂装线之喷粉线没有异常，导致喷粉涂层出现脱落因素大概率在“酸洗线-阴极电泳线”段存在异常情况。

第二组12只在Y工厂轮毂线按照“酸洗线--电泳线-喷粉线”顺序完成涂装，不过“酸洗线-电泳线”所有喷淋用的小槽全部放掉原来旧的槽液，自来水清洗2遍 ，重新建浴配新槽液；超滤液放掉三分之二补纯水；游浸用四大槽，除了电泳槽液由于成本原因暂时不变，其余酸洗、中和、钝化均重新建浴配新槽液。

试验结果：12只小轮毂电泳涂装烘烤出来检测涂层外观、膜厚、附着力、硬度等数据均符合指标，但是静电喷粉烘烤出来敲击试验还是有2只出现粉末涂层从电泳层脱落。

试验表明，Y工厂轮毂电泳线出来电泳涂层表面含有导致粉末涂层脱落的物质，据此结合个人工作经验推断电泳槽液已经被某一种或几种油轻微污染，当务之急是清除掉电泳槽内的油污，同时查找油污的来源及成分切断污染源。

2.3电泳槽液油污染来源排查

（1）电泳悬链线链条上的润滑油滴落

新涂装线链条加油机安装不当有轻微漏油现象。

（2）轮毂表面油脂清除不彻底

    钢制轮毂制造过程中多处使用到化学品：轮辋滚型使用耐高温润滑液、轮辋扩口使用润滑油防止拉伤产生开裂毛刺，轮辐压型使用抗磨液压油，组立焊接使用防飞溅剂等。

经过走访现场前道工序工作人员以及向供应商咨询了解到：滚型用耐高温润滑液由于使用量大，回收再利用常会混入设备漏油，而扩口用润滑油，压型用抗磨液压油都含有油脂，特别是Y工厂CO2保护焊之前喷涂一层防飞溅剂中含有硅氧烷即硅油成分，对比我司水性无硅油防飞溅剂有较大不同。Y工厂工件前处理除油不干净，硅油混入电泳槽内，轮毂电泳完成烘烤后有硅油迁移到电泳层表面再喷粉涂装就会严重影响底、面涂层之间附着力，合理推断这是导致本次粉末涂层从电泳涂层脱落的主要原因。

现场观察脱脂作业流程：电泳线挂具是1挂4，左右对称各挂2只小轮毂，挂具跟随悬链线向前移动经过预脱脂槽和脱脂槽上方左右两侧喷嘴喷淋常温碱性脱脂液，这样工件表面油脂清除肯定不彻底。原因有3个：小型轮毂在涂装之前的多道工序中使用润滑类物质，表面油污较重；挂具设计左右对称各挂2只钢圈脱脂喷淋作业正好互相挡住轮毂内侧包括焊缝不能完全喷淋到脱脂液；现场脱脂液成分为碱性脱脂粉水溶液，脱脂原理是皂化反应，工艺是常温。

3解决措施

既然已经找到粉末涂层从底漆脱落的主要原因是阴极电泳涂层表面被污染，那么就可以有针对性地加以解决。现场纠正方法，停产电泳槽除油，具体方法是电泳槽液过滤安装专用除油过滤袋循环过滤槽液，24h更换一次新的除油过滤袋，连续3d过滤基本清除了电泳槽内浮油，为了保险起见，抽出三分之一电泳槽液（此后10d内可少量补槽时加入用掉），加入同样数量与浓度、新的电泳漆液入槽混合均匀。

3.1更换焊接防飞溅剂

原来含硅油的焊接防飞溅剂品种停止使用，更换为水性无硅油焊接防飞溅剂，切断硅油污染源。

3.2酸洗线前增加一道加热清洗工序

关于涂装前处理线是先酸洗还是先除油，因为设备布局和工艺的合理性，涂装行业内多有不同意见，笔者认为在生产实践中应本着“锈多先除锈，油多先除油”的工艺原则。

Y工厂因16英寸以下小轮毂生产工艺中油污较重，但是涂装线已经定型，现场建议增加一道预处理除油工艺[3]，具体做法是：购买一台加热清洗机器，专门用于小圈组立后表面油脂的清洗，操作工艺：使用液体表面活性剂类脱脂液配槽加热到55℃全方位喷淋除油--再用70℃热水喷淋清洗干净—120℃烘烤下线后转挂酸洗线。

3.3电泳线小圈挂具设计变更

原来电泳线小圈挂具1挂4，左右各挂2个轮毂，因船型电泳槽深度限制，更改设计为单侧1挂3，保证脱脂作业时，清洗液能够充分喷淋到轮毂每个部位没有死角。

3.4加强现场工艺及设备管理力度

（1）各槽液工艺参数管理加强

工艺员每天化验各槽槽液及时补药，槽液老化及时清洗更换，配新槽液，针对轮毂油污较重，容易老化，预脱脂槽、主脱脂槽侧面都加装刮油装置。

（2）电泳底漆完工后产品保护

电泳底漆涂装尽量与喷粉作业时间连贯，不要电泳完工在车间摆放过久，一周之内做完底漆和喷粉的电泳钢圈可以使用塑料缠绕膜保护；一周以上使用专用保护罩套住保护，距离酸洗线50m以上存放。

（3）悬链线加油润滑保养规范

无论是电泳还是喷粉悬链输送线均需定时清理，加润滑油由专门的工务设备管理人员指导监督，防止润滑油漏入电泳槽和电泳涂层表面。

（4）涂装前道的机械加工工序用油规范

轮辐压型抗磨液压油和扩口用润滑油用量规定为最小量；轮辋滚型用润滑液用量较大，回收使用防止设备润滑油漏油混入，回收液要过滤浮油。

结 语

通过试验排查分析发现了Y工厂小型钢制轮毂粉末涂层从电泳层脱落的原因与前道生产工艺及化学辅料、涂装挂具、脱脂药剂品种、现场生产工艺管理等多种因素有着密切关系，针对上述原因提出了具体管控措施：减少前道工序使用油脂量，更换焊接防飞溅剂使用不含硅油品种，酸洗线前增加一道表面活性剂加热除油，完善工艺，加强涂装现场生产工艺管理力度及设备维护管理规范化，从而切断电泳涂层表面油脂污染源，顺利解决了Y工厂小型钢制轮毂喷粉品质异常问题。