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电泳涂装
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电泳涂装
中文名称：电泳涂装外文名称：electro-coating 发明于：20世纪30年代末类型：涂装方法

电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末，但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后，电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法，是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点，迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。^[1]

基本原理

阴极电泳涂料所含的树脂带有碱性基团，经酸中和后成盐而溶于水。通直流电后，酸根负离子向阳极移动，树脂离子及其包裹的颜料粒子带正电荷向阴极移动，并沉积在阴极上，这就是电泳涂装的基本原理(俗称镀漆)。电泳涂装是一个很复杂的电化学反应，一般认为至少有电泳、电沉积、电解、电渗这四种作用同时发生。

电泳

胶体溶液中的阳极和阴极接通电源后，胶体粒子在电场的作用下，带正或(带负)电荷的胶体粒子向阴极(或阳极)一方泳动的现象称为电泳。胶体溶液中的物质不是分子和离子的状态，而是分散在液体中的溶质，该物质较大(10~10m)，不会沉淀而成分散状态。

电沉积

固体从液体中析出的现象称为凝集(凝聚、沉积)，一般是冷却或浓缩溶液时产生，而电泳涂装中是借助于电。在阴极电泳涂装时，带正电荷的粒子在阴极上凝聚，带负电荷的粒子(离子)在阳极上聚集，当带正电荷的胶体粒子(树脂和颜料)到达阴极(被涂物)表面区(高碱性的界面层)后，得到电子，并与氢氧根离子反应变成水不溶性物质，沉积在阴极(被涂物)上。

电解

在具有离子导电性的溶液中，阳极和阴极接通直流电，阴离子吸往阳极，阳离子吸往阴极，并产生化学反应。在阳极产生金属溶解、电解氧化，产生氧气、氯气等，阳极是能产生氧化反应的电极。在阴极金属析出，并将H点解还原为氢气。

电渗

在用半透膜间隔的浓度不同的溶液的两端(阴极和阳极)通电后，低浓度的溶液向高浓度侧移行的现象称为电渗。刚沉积到被涂物表面上的涂膜是半渗透膜，在电场的持续作用下，涂抹内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，这就是电渗。电渗使亲水涂膜变成憎水涂膜，脱水使涂膜致密化。电渗性好的点用涂料泳涂后的湿漆可用手摸也不粘手，可用水冲洗掉附着在湿漆膜上的槽液。

工艺特点

电泳表面处理工艺的特点:
电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。
(1)采用水溶性涂料，以水为溶解介质，节省了大量有机溶剂，大大降低了大气污染和环境危害，安全卫生，同时避免了火灾的隐患;
(2)涂装效率高，涂料损失小，涂料的利用率可达90%~95%;
(3)涂膜厚度均匀，附着力强，涂装质量好，工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜，解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题;
(4)生产效率高，施工可实现自动化连续生产，大大提高劳动效率;
(5)设备复杂，投资费用高，耗电量大，其烘干固化要求的温度较高，涂料、涂装的管理复杂，施工条件严格，并需进行废水处理;
(6)只能采用水溶性涂料，在涂装过程中不能改变颜色，涂料贮存过久稳定性不易控制。
(7) 电泳涂装设备复杂，科技含量较高，适用于颜色固定的生产。

主要特征

(1)电泳涂装在水中能完全溶解和乳化，配制成的槽液粘度很低，与水差不多。很容易浸透入浸在槽液中的车身(被涂物)的腔状构造及缝隙中。
(2)电泳槽液具有高的导电性，涂料粒子能活泼永动，而沉积到被涂物上。湿涂膜的导电性小，随湿涂膜增厚，其电阻增大，达到一定电阻值时，就不再电沉积上去。基于这两点，电图泳装具有良好的泳透性，可生成比较均一的涂膜。
(3) 槽液的固体含量低，黏度小，被车身带出槽外涂料少，且可用超滤(UF)装置和反渗透(RO)装置回收利用。
(4)涂膜的附着力强，防锈力高(20μm厚的阳极电泳涂膜的耐盐雾腐蚀性300h以上，阴极电泳涂膜的耐盐雾腐蚀性1000h以上).
(5)电泳槽液的溶剂(水溶性溶剂)含量少，用喷灯点火都烧不起来，可少担心现场火灾和爆炸。

局限性

(1)仅适用于具有导电性的被涂物涂底漆。如木材、塑料、布等无导电性的物件不能采用这种涂装方法。
(2)由多种金属组合成的被涂物，如电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装工艺。
(3)不能耐高温(165~185℃)的被涂物，也不能采用电泳涂装工艺，在国外已开发成功在120℃、150℃下烘干的电泳涂料。
(4)对颜色有限定要求的涂装不宜采用电泳涂装，变化涂抹的颜色需分槽涂装。
(5)对小批量生产场合(槽液更新期超过6个月)也不宜推荐采用电泳涂装，因槽液的更新速度太慢，槽液中的树脂老化和溶剂含量的变动大，而使槽液不稳定。

制作工艺

电泳涂装是把工件和对应的电极放入水溶性涂料中，接上电源后，依靠电场所产生的物理化学作用，使涂料中的树脂、颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法。电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程，其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程。电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳(工件是阳极，涂料是阴离子型)和阴极电泳(工件是阴极，涂料是阳离子型);按电源可分为直流电泳和交流电泳;按工艺方法又有定电压和定电流法。电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。电著又称电泳，常见的电泳涂装是电泳黑色，随着电泳涂装工艺的发展，电泳彩色随之诞生，下面为大家讲解一下电泳工艺流程及检测。电泳工艺流程及质量检测，我们可知电泳漆涂装的工序一般比电镀少，原因是电泳漆本身可作上色之用又可当作保护膜可以省下一重工序.所以电泳漆涂装需时较少及比较经济.在仿金制作上，电镀技术需要镀上真金，但使用电泳漆涂装技术则可镀上仿金色省下成本.

1、钢模板电泳涂装工艺流程除油除锈、水冲水洗、干燥、电泳上膝、水冲、烘干、喷商标、包装出厂。
2、对工艺流程的说明除油除锈:采用二合一法，即除油、除锈一步法，溶液本厂自配。
水冲水洗:其目的在于去掉模板表面的酸碱残留物。水洗时，最好采用常流水。
电泳上漆:这是工艺的目的和核心。电泳槽内的电流、电压、固成份含量、PH值、电泳温度速度以及电泳槽附加设备的正确使用，是决定电泳上漆成败的关键。
烘干:钢模板电泳上漆后必须烘干。烘干箱工作温度为160-180℃，烘烤时间为30min。
电泳涂装所需的主要设备。各种水槽，电泳槽，通道式烘干箱，机械传动系统，电气控制系统，漆液和漆膜设备，如电导仪，附着力测定仪等。

质量检测与控制

漆液浓度

1.电泳漆与蒸馏水混合后，其浓度应达到10%-15%，浓度过高，漆膜流平性欠佳，易出现桔皮等缺陷。浓度过低，漆膜变薄，易出现现象。

2.电压电泳电压一般应控制在60V左右。电压升高，沉积量增加，漆膜变的粗糙，形成桔皮，电压过低，漆膜甚簿，甚至泳不上漆。

3.PH值，一般漆液PH值在8-9时均能得到满意的漆膜。PH值过低，电泳槽内脉冲电流密度降低，从而造成模板局部无漆，形成花脸，PH值过高，会造成湿膜再溶解，使漆膜变簿，影响涂装质量。调整槽液的PH值有多种方法，我们选择了阴极罩法。阴极罩是将阴极板装在一个帆布袋内，袋用钢丝架支撑着，袋内装满蒸馏水。电泳时，胺的正离子和漆液中带正电荷的杂质离子(如水中的Ca2﹢、Mg2﹢)均可通过帆布进入阴极罩内，并在阴极放电。更换罩内蒸馏水，就可将杂质除去。 4.电泳时间，电泳漆膜的厚度一般是随着电泳时间的增加而增加的，但是，当电泳时间到达一定点后，漆膜厚度就不再增加，其原因就是漆膜在达到一定厚度时产生绝缘。故采用处长电泳时间使漆膜增厚是行不通的，而且由于耗电增加，在经济上是不合算的。电泳时间一般有3min即可。

5.电导率，电泳漆工作液的导电能力，通常用电导率表示。漆液的电导过低，漆膜不易形成;电导过高，造成漆膜外观粗糙。对同一种涂料而言，对漆液电导影响最大的因素是漆液中杂质离子的存在。因此，一定要通过控制杂质含量，保持电导率的正常值。

表面处理

涂装前工件的表面处理，是电泳涂装的一个重要环节，主要涉及除油、除锈、表调、磷化等工序。其处理好坏，不仅影响膜外观、降低防腐性能，并能破坏漆液的稳定性。因此，对于涂装前工件表面，要求无油污、锈痕，无前处理药品及磷化沉化沉渣等，磷化膜结晶致密均匀。针对前处理各工序，将不不一讨论，仅提出几点注意内容:

1)如除油锈不干净，不仅影响磷化膜的形成，且影响涂层的结合力、装饰性能和耐蚀性。漆膜易出现缩孔、针孔、"花脸"等弊病。
2)磷化:目的提高电泳膜的附着力和防腐能力。其作用如下:
由于物理和化学作用，增强了有机涂膜对基材的附着力。
磷化膜使金属表面由优良导体变为不良导体，从而抑制金属表面微电池的形成，有效地阻碍了涂层腐蚀，成倍地提高涂层的耐蚀性和耐水性。另外，只有在彻底脱底脱脂的基础上，在清洁、均匀、无油脂的表面上才能形成令人满意的磷化膜。从这一方面讲，磷化膜本身就是对前处理工艺效果的最直观最可靠的一个自检。
3)水洗:前处理各阶段水洗好坏将对整个前处理及漆膜质量产生很大影响。涂装前最后一道去离子水清洗，要确保被涂物的滴水电导率不大于30μs/cm。清洗不干净，如工件:
(1) 残留余酸、磷化药液，漆液中树脂发生絮凝，稳定性变坏;
(2) 残留异物(油污、尘埃)，漆膜出现缩孔、颗粒等弊病;
(3) 残留电解质、盐类、导致电解反应加剧，产生针孔等弊病

参数管理

电泳涂装工艺条件包括以下四个方面13个条件(参数):
1)槽液的组成方面:固体份、灰份、MEQ和有机溶剂含量;
2)电泳条件方面:槽液温度、泳涂电压、泳涂时间;
3)槽液特性方面:PH值、电导率;
4)电泳特性方面:固化效率、最大电流值、膜厚和泳透力。
其中，泳涂电压和时间、槽液固体份、温度、PH值和电导率是现场控制和管理的主要项目^[2]

电泳设备的配件及维护要点

电泳是带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动的现象。电泳设备又名泳漆，电沉积。电泳设备是指控制与利用带电粒子在电场中移动的电泳现象，实现对电泳过程中分离、析出等效益应用的机械设备。使用电泳设备进行电泳涂装是涂装金属工件有效的方法之一。电泳设备的关键配件及其相关维护知识：

（1）必须保证低循环量：4倍槽液量/hr，循环量不够可能造成槽底沉积和工件表面沉积。
（2）必须保证低表面流速：表面流速低可能造成工件表面沉积。
（3）必须保证主副槽液位落差。
（4）必须保证槽底无喷射死角：槽体内衬玻璃钢脱落可能造成涂料反复沉积溶解、槽壁腐蚀、漏电威胁人身安全。
（5）必须保证适当的过滤精度：良好的过滤是保证涂膜无颗粒的重要措施。
（6）必须保证良好的温控换热系统：循环和电泳换热，控制槽液温度必不可少。电泳槽液在生产过程中要求恒温，因此循环的槽液要有热交换系统和足够的换热能力热交换介质温度要求：降温：5 ～ 15℃，升温：< 50℃。长时间停产时期建议槽液温度控制：20～25℃
（7）必须考滤倒槽积漆的回收，提高电泳漆的利用率。^[3]