陰極電泳涂裝技術(shù)94109

1、電泳涂裝技術(shù)一、電泳涂裝技術(shù)及優(yōu)點(diǎn)什么是電泳涂裝技術(shù)電泳涂裝技術(shù)是上世紀(jì)中葉才研制出的一門(mén)較新興的涂裝技術(shù)，它是以水性樹(shù)脂為主要 成膜基料配置成工作液，導(dǎo)電工件浸泡在工作液內(nèi)，采用電泳法（亦稱(chēng)電沉積法）進(jìn)行涂裝, 將成膜基料沉積在工件表而，經(jīng)固化成膜的一種涂裝技術(shù)。電泳涂裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1底涂工序可實(shí)現(xiàn)h動(dòng)化，適用于流水作業(yè)。相對(duì)于噴涂工藝而言，電沉積工藝雖然一次性投資較大，但投槽后兩至三年內(nèi)就可收冋 高于常規(guī)噴涂工藝的部分成本。另外，電沉積工藝的能量消耗和保養(yǎng)費(fèi)用大大低于常規(guī)噴 涂工藝。2可控性工作槽液容量較大使涂料及工藝參數(shù)的變化減到最小。操作工藝參數(shù)已有明確的規(guī)定，且是以豐富經(jīng)驗(yàn)為棊礎(chǔ)，依

2、靠調(diào)整電壓，容易得到均一 冃標(biāo)的膜厚，通過(guò)選擇不同品種的電泳漆和調(diào)整泳涂工藝參數(shù)，膜厚可控制在10-35 u m 范圍內(nèi)。工件間和不同fi期所沉積的涂膜（如膜厚及性能）重視性好。噴涂、浸涂等涂 裝法涂裝不到的部位和涂料難以進(jìn)入的部位已能涂上漆膜；且縫隙間的涂膜在烘干吋不會(huì) 被蒸汽洗掉，從而使工件內(nèi)腔，焊縫，邊緣等處的耐蝕性顯著提高。3高效性若槽操作參數(shù)及設(shè)備維護(hù)得當(dāng)，涂料的有效利用率可高達(dá)95%以上，工作液是低固體份 的水稀釋液，粘度與水相似，原漆帶出槽外的量很少。泳涂的濕漆膜是水不溶性的，泳后可 uf液封閉清洗，回收帶出槽外的漆液。4低污染性，高安性少其他溶劑型涂料，水性涂料和比，因其溶劑含

3、量少，且低濃度，故無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，對(duì)水 源和大氣污染少。采用uf和ro裝置，實(shí)現(xiàn)電泳后的全封閉水洗，可大大減少?gòu)U水處理量。5電泳涂膜的外觀好，烘干時(shí)有較好的展平性。電泳涂裝所得涂膜的含水量少，溶劑含量也低，在烘t過(guò)程小不會(huì)象其它涂料樣產(chǎn)生流 痕、溶落、積漆等弊病。電泳水洗后的涂膜相對(duì)干燥，因此晾干吋間知，可直接進(jìn)入高溫固 化。電泳涂裝技術(shù)具有的特點(diǎn):和傳統(tǒng)的涂裝方式相比，電泳涂裝具冇如下如下特點(diǎn)a）低污染、高安全性山于電泳涂裝技術(shù)是以水為稀釋分散介質(zhì)，兒乎沒(méi)有發(fā)?；馂?zāi)的危險(xiǎn)。采用uf和ro 裝置，實(shí)現(xiàn)電泳后的全封閉水洗，可人人減少?gòu)U水處理量，減少了對(duì)操作人員的毒害及對(duì)壞 境的污染。b）自動(dòng)化程度高

4、電泳涂裝適宜于人規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)涂裝線，可實(shí)現(xiàn)涂裝線的機(jī)械化、自動(dòng)化。年產(chǎn)萬(wàn)輛 以上汽車(chē)涂裝線宜采用此涂裝方式。c）防腐性能高電泳涂裝能均勻的涂覆在工件表面上，對(duì)邊、角、內(nèi)腔、縫隙等處同樣能獲得良好的防 護(hù)涂層。所以適用于造型及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬工件的涂裝，比常規(guī)涂裝效果更好。涂層致密, 厚度均勻可控。目前陰極電泳涂裝涂層耐鹽霧性能不低于loooh,在通常條件下保證車(chē)體15 年不銹蝕。d）使用效率高、具有較高的性價(jià)比。電泳漆工作液的不揮發(fā)物含量低，一般為（1220）,帶出量小，目前廣泛使用的超慮 工藝，提高了電泳漆的利用率，可達(dá)到98%以上。濕膜含水率低，可顯著縮短烘干前水分 蒸發(fā)的時(shí)間，縮短周期，

5、提高工效，同時(shí)電泳涂裝工藝參數(shù)易于調(diào)整，涂裝質(zhì)量穩(wěn)定?？蓽p 少操作工人，綜合成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)涂裝方式。雖較傳統(tǒng)涂裝方式靜電噴涂相比一次性投 入成木高，但一般不超過(guò)3年即可收冋電泳涂裝成木。正是由于電泳涂裝具冇如此多的優(yōu)點(diǎn)，三十多年來(lái)已使它在涂裝工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其 是在汽車(chē)行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。但也有它的限制，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：e）電泳濕膜含水率雖低，但仍ili含冇（1020）的水分，由于水的蒸發(fā)潛熱高，因此 在涂層干燥過(guò)程中所消耗的熱能相對(duì)高些；由于使川水，所以不能用于對(duì)水敏感的材質(zhì)，而 且電泳涂裝方法只適用于導(dǎo)電底材。0電泳涂裝線設(shè)備較多，工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求較高。建線時(shí)應(yīng)考慮培養(yǎng)一

6、批 技術(shù)及管理人員。二、國(guó)內(nèi)外電泳涂裝的發(fā)展史1809年俄國(guó)科學(xué)家列斯首先發(fā)現(xiàn)了電泳現(xiàn)象，195（）年ford汽車(chē)公司開(kāi)始從事電泳涂裝 技術(shù)的研究，1961年美國(guó)ppg公司與ford公司共同建立起一條電泳涂裝車(chē)輪的生產(chǎn)線，1963 年電泳涂裝成功地用于汽車(chē)車(chē)身地涂裝。電泳涂裝在實(shí)際應(yīng)用中顯示出地高效、安全、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)地普遍重視, 得到了廣泛地應(yīng)用。1969年在電泳涂裝線上使用了超慮系統(tǒng)，解決了電泳涂裝屮沖洗浮漆 回收問(wèn)題和工作液凈化問(wèn)題。山于工件帶岀地漆液得到回收，大人減少了涂裝地?fù)p失，捉高 使用效率，減少了環(huán)境污染。1976年美國(guó)ppg公司研制出陰極電泳漆，并運(yùn)用于汽車(chē)車(chē)輪 地

7、涂裝，由于陰極電泳漆地使用，電泳涂裝涂層地耐蝕性得到較大地提高，很快在電泳涂裝 中替代了陽(yáng)極電泳涂裝。隨著新型陰極電泳漆地開(kāi)發(fā)，陰極電泳涂裝已成為最重要地涂裝方 式之一。在國(guó)內(nèi)六十年代屮期，上海涂料研究所和西北涂料研究所分別研制成功兩種具有代表 性的陽(yáng)極電泳漆，酚醛改性醇酸陽(yáng)極電泳漆和環(huán)氧酯陽(yáng)極電泳漆。為了解決鋼質(zhì)藥筒地防腐 問(wèn)題，原五機(jī)部五四研究所（現(xiàn)五九研究所）于1980年在國(guó)內(nèi)率先研制成功陰極電泳漆。 1985年乂將此產(chǎn)品推廣應(yīng)用于長(zhǎng)安微型汽車(chē)車(chē)身陰極電泳涂裝。在六五期間，我國(guó)涂料工業(yè)先后從日本和奧地利引進(jìn)陰極電泳漆的制造技術(shù)和涂裝技 術(shù)，第一條現(xiàn)代化汽車(chē)車(chē)身陰極電泳涂裝生產(chǎn)線于1986

8、年在一汽車(chē)身廠投產(chǎn)，隨著國(guó)內(nèi)不 斷吸收消化陰極電泳漆制造和設(shè)計(jì)技術(shù)，現(xiàn)兒乎在所用的車(chē)身底漆涂裝都采用陰極電泳涂 裝。三、陰極電泳漆及電泳特性什么是陰極電泳漆水性樹(shù)脂z所以能用水稀釋分散，主要是借助于聚合物分子鏈上含有一定數(shù)量的親水基 團(tuán)。按水分散樹(shù)脂所帶電荷的不同，可分為帶有竣基（一cooh）的水性樹(shù)脂為陽(yáng)極電泳漆 （或稱(chēng)為陰離了電泳漆），帶冇氨基（一nh2）的水性樹(shù)脂為陰極電泳漆（或稱(chēng)為陽(yáng)離了電 泳漆）。泳透力和庫(kù)侖效率是陰極電泳涂裝中兩個(gè)最重要的電泳特性，現(xiàn)分別進(jìn)行說(shuō)明。泳透力陰極電泳涂裝的泳透力就是在電場(chǎng)的作用下，電泳漆對(duì)被涂物背離陽(yáng)極的部位 （工件內(nèi)腔、凹血、縫隙等處）的涂覆能力。也就

9、是說(shuō)使結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的工件全部表面均勻 的涂上漆膜的能力。泳透力的高低影響著復(fù)雜工件表而的防腐性。陰極電泳涂裝時(shí),電沉積是沿著存在于陰極和陽(yáng)極之間的電力線進(jìn)行的，沉積行為是沿 “阻力”最小的路線進(jìn)行的，優(yōu)先涂覆在最靠近陽(yáng)極的陰極工件外表面，隨著沉積膜厚的增 加，所形成的涂層的絕緣特性漸漸屏蔽了工件的導(dǎo)電性，并使在此沉積部位的電場(chǎng)強(qiáng)度因出 現(xiàn)這種絕緣現(xiàn)象而減小，電力線轉(zhuǎn)移到較遠(yuǎn)的工件表血，隨著沉積的進(jìn)行，外表面便完全絕 緣，電沉積停止，電力線將開(kāi)始完全作用于工件內(nèi)表面。同樣，重復(fù)上述的過(guò)程而使被涂物的 內(nèi)、外表面均勻被涂上漆膜。電沉積工作液的電導(dǎo)率越高，濕膜阻抗越犬，其泳透力越高。泳透力還與涂裝工

10、藝參數(shù) 直接相關(guān)，如泳涂吋間長(zhǎng)、電壓和固體份高，泳透力也就會(huì)相應(yīng)增高，它是確保工件內(nèi)腔部 分等表面涂上漆膜的技術(shù)指標(biāo)。泳透力測(cè)定方法較多，常見(jiàn)冇一汽鋼管法和福特盒法。在此 采用的是類(lèi)似于一汽鋼管法的方法。庫(kù)侖效率庫(kù)侖效率是指每通過(guò)1庫(kù)侖電量時(shí)在工件表而沉積漆膜的毫克數(shù)（單位 mg/c） o庫(kù)侖效率越高，需要沉積出一定質(zhì)最漆膜所消耗的電最就越少。一般陰極電泳漆的庫(kù)侖 效率在（2035） mg/c之間。對(duì)于某一設(shè)計(jì)定型的產(chǎn)品而言，庫(kù)侖效率是基本不變的，工 作液脖侖效率偏離特定產(chǎn)品止常值的變化其實(shí)是槽液施丄特性發(fā)生變化的表現(xiàn)。庫(kù)侖效率的 測(cè)定方法較簡(jiǎn)單，一般采用指定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。四、陰極電泳涂裝電沉積

11、機(jī)理陰極電泳涂裝是較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化涂裝的涂裝方式之一?，F(xiàn)已在汽車(chē)行業(yè)底漆涂裝中廣 泛運(yùn)用。它將具有導(dǎo)電性能的工件浸漬在陰極電泳漆工作液內(nèi)，接通直流電源，漆液沉積在 作為陰極的工件表面，經(jīng)沖洗干凈間司化成膜。電泳涂裝的過(guò)程屮伴隨有電解、電泳、電沉 積、電滲四個(gè)過(guò)程。電解：是指工作液（電泳槽液）在通電吋發(fā)生水電解化學(xué)過(guò)程。通電時(shí)水發(fā)生分解，在 陰極工件表面電解產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極上釋放出氧氣，同時(shí)金屬陽(yáng)極經(jīng)氧原了氧化發(fā)生溶解，溶 解出金屬正離子。電泳:是指工作液導(dǎo)電介質(zhì)的帶電荷的膠體粒了，一般是帶有水溶基團(tuán)的高聚物及其“攜 帶”的顏填料等，在電場(chǎng)的作用下向陰極工件發(fā)生遷移的現(xiàn)象。電沉積：是指膠體粒子在陰極工件表面沉積成膜的過(guò)程。隨著帶正電荷的膠體離子在電 場(chǎng)的作用下向陰極工件大量遷移時(shí)，膠體粒子在工件表血凝聚。帶負(fù)電荷的粒子在陽(yáng)極聚集。 由于水在陰極工件表面發(fā)牛電解卞成氫氣和氫氧根離子（0h-）,致使在陰極表面形成高堿 性界而層，當(dāng)帶正電荷膠體粒子與氮氧根離子結(jié)合，不斷綸成不溶性的堿性物質(zhì)，粘附工件 表面，形成涂膜的繪初狀態(tài)。電滲:剛沉積到被涂物表面的最初涂膜是松散的溶劑含最較高的涂膜，具啟一定的阻抗, 在電場(chǎng)的持續(xù)作用下，后