阴极电泳涂装综述

关键词:阴极、电泳、涂装 
摘要:本文从电泳涂装现状出发,介绍了电泳涂装的原理、特点、工艺流程、工艺规范、具体应用等,并给了详细的解释;并对阴极电泳涂装今后的发展提出了一些意见。 
一、电泳涂装工艺及现状 
1977年开发成功能成倍提高涂层耐腐蚀性的高渗透力阴极电泳涂料和阴极电泳涂装工艺后,现代电泳涂装以高泳透率的阴极电泳涂装逐步替代阳极电泳涂装,**今采用阴极电泳涂装法涂底漆的汽车车身达90%以上。阴极电泳涂装工艺经近些年的不断完善,现已成为汽车涂装中**成熟的涂底漆(或底面合一涂层)的先进技术之一,阴极电泳涂料也正处于成熟的一代。 二、电泳涂装原理 
电泳涂料的树脂经过酸或碱中和剂中和以后,能溶解分散于水中,此聚合物电解质便离解形成带电胶粒,在直流电场中,离子化的树脂胶团将同时发生电泳、电解、电沉积和电渗作用,使之在金属表面附着一层树脂膜。这四个过程对电泳起着重要作用,彼此不能分割。 
1、电泳:在直流电场作用下,分散在极性介质中的带电胶体粒子,发生定向移动,这种胶体粒子移动现象称电泳。水溶性电泳涂料是一个组成复杂的胶体,其高分子负离子可视为胶体粒子,在直流电场作用下,夹带和吸附着颜料和填料一起泳向阳极,这就使电泳过程变得非常复杂。与此同时,正离子向阴极移动。所以说电泳过程实际上就是正,负离子分别向两极移动的过程。 
2、电解:在电解质溶液中通入直流电,电极上便分别进行氧化、还原反应,从而在电极上形成氧化还原产物的现象叫做电解。电流通过电泳漆时,水发生电解,阴,阳极上分别有氢和氧气放出,以可溶性金属作被涂物时阳极附近有金属离子溶出。电解反应在电泳涂装中是不可避免的,但应适当控制否则将导致不良结果。 
3、电沉积:在直流电场作用下,高分子羧酸负离子或粒子,受阳极电场力作用夹带着颜料,填料等移向阳极后,在阳极上失去电子,沉积在它的表面上,生成不溶于水,但带有水份(约5-15%)的漆膜,该过程称电沉积。在电泳涂装过程中,从测定漆液值分布情况来看,在阳极附近值**低2~3。这表明,在阳极附近有过剩的离子包围圈;同时在电泳过程中,阴,阳两极都有气泡产生,显然是水发生电解反应所致。以可溶金属作阳极时,则电泳漆膜中含有金属离子,说明阳极发生了电极电解反应。树脂析出的量和通电量有关,但是树脂的酸值在电泳前后差不多是一样的,可以说羧基在电泳过程中没有什么变化;然而沉积析出的漆膜在电泳槽中,一旦停止通电,漆膜有再溶现象。 
4、电渗:电渗是电泳的逆过程,就是在直流电场的作用下,沉积在被涂件上湿膜中的水份借助于电场作用,从漆膜内渗出移向漆液中的现象,电渗也称为电内渗。电渗的作用是将沉积下来的漆膜进行脱水,通常使新形成的漆膜中含水量为5~15%,这样就可以直接进行高温炉烘干。若电渗不好,漆膜中含水量太高,烘烤时就会出现气泡和发生流挂等现象,影响漆膜质量。 三、电泳涂装的特点 
1、采用水溶性涂料,以水为溶解介质,节省了大量的有机溶剂,大大降低了大气污染和环境危害,安全卫生,同时消除了火灾的隐患。 
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,解决了其它涂装方法对复杂形状工件涂装困难的问题。 
4、生产效率高,施工可实现自动化连续生产,大大提高了劳动效率。 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。 
四、电泳涂装工艺流程及工艺条件 
目前,对钢铁工件进行电泳涂装时,其一般工艺流程为:除油-水洗-除锈-水洗-中和-水洗-磷化-水洗-电泳涂装-水洗-烘干。 
电压 
通常电泳时间是固定的,膜厚是通过提高或降低电压来调节的。提高电压可增加工件内表面及半封闭面的漆膜厚度,但由于工件入槽瞬间冲击电流太大,漆膜沉积速率过快,易造成漆膜外观和性能变劣。电压过低,电沉积速率太低,效率低、漆膜薄、泳透力差。一般在保证漆膜外观质量的前提下,尽可能采用较高的电压进行电泳,电压控制在150-220V。 
温度 
涂料温度高,成膜速率快,但漆膜外观粗糙,还会引起涂料变质,温度低,电沉积量少、成膜慢、涂膜薄而致密。施工过程中,由于电沉积时部分电能转化成热能,循环系统内机械摩擦产生热量,将导致涂料温度上升。一般漆液温度控制在15-30℃。 
pH 
电泳漆的pH是决定漆液稳定性的**重要因素,电泳过程中必须保持pH为5.90-6.15。电泳漆是酸溶物质,依靠保持适当的酸度使漆溶解,pH升高,酸量减少,漆开始不稳定。pH高于6.15,开始生成难溶性物质,漆膜质量变差。当pH降低时,电泳电流增大,电沉积量增加,有利于漆膜形成,但随pH的降低,漆膜再溶解增加,当电沉积和溶解达到平衡时,酸度再增加反而会使漆膜变薄。在施工过程中,由于连续进行电泳,阳离子的铵化合物在涂料中积聚,导致pH的上升。可采用补加低pH的原液、更换阴极罩蒸馏水、用离子交换树脂除去铵离子、采用阳极罩等方法降低pH来解决,若pH过低时,可加入乙醇胺来调节。 
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