阴极电泳涂料涂装原理公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
阴极电泳涂料涂装原理简介
一、电泳涂料成膜原理
1.涂料工作原理
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。
电泳涂装属于有机涂装，利用电流沉积漆膜，其工作原理为“异极相吸”。
电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。采用直流电源，金属工件浸于电泳漆液中。通电后，阳离子涂料粒子向阴极工件移动，阴离子涂料粒子向阳极工件移动，继而沉积在工件上，在工件表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定厚度（漆膜电阻大到一定程度），工件表面形成绝缘层，“异极相吸”停止，电泳涂装过程结束。整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤：
●电解：水的电解
●电泳：带电的聚合物分别向阴极或阳极
泳动的过程
●电沉积：带电的聚合物分别在阴极或阳
极沉积的过程
●电渗：沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂
和水，形成均匀致密的湿膜
阴极反应
2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2
阳极反应
2H2O → 4H+ + O2 + 4e-
当pH=3 ↓ ---(COO)- [阴离子树脂] COOH
M→M n+ +e-
(金属)
↓ ---(COO)- [阴离子树脂]
---(COO)nM [析出]
阳极反应
2H2O → 4H+ + O2 + 4e-
阴极反应
2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2
pH = 12～14 ↓
—NH+ [阳离子树脂]
—N [析出]
在电场作用下，涂料粒子向阴极移动（电泳），由于受到阴极附近碱扩散层（OH-）的影响，涂料粒子在阴极聚结（电沉积）。槽液的流动影响扩散层，流动速率高，扩散层薄，流动速率低，扩散层厚。刚沉积的湿膜含有大量水分，由于电流的影响，会发生部分脱水，使湿膜不挥发份达到80%（电渗）。脱水后湿膜牢牢黏附在底材上，通常的清洗不能洗脱。由于边缘电流密度高，电泳过程首先发生在这些区域。如下图所示：
2.电沉积类型
●阳极电沉积（AED）
阳极电泳涂装，金属工件为阳极，吸引漆液中带负电荷的涂料粒子，电沉积时，少量的金属离子（阳极氧化）迁移到涂膜表面，对涂膜的性能造成影响。阳极电泳涂料主要用于对耐蚀性要求较低的工件，是经济型涂料。
●阴极电沉积（CED）
阴极电泳涂装，金属工件为阴极，吸引漆液中带正电荷的涂料粒子，由于被涂工件是阴极而非阳极，进入涂膜的金属离子大大减少，从而提高了漆膜性能。涂膜优良，具有优异的耐蚀性能。
二、电泳涂装过程
整个电泳涂装过程可分为四个部分：
●前处理
●电泳
●后冲洗
●烘干
整个体系流程如下图所示：
工件脱脂后，经过表调、磷化，使表面形成一层均匀致密的磷化膜为进入电泳槽作准备。
进入槽液，在工件和对应电极间通直流电。在电场作用下，涂料粒子被吸附到工件上并在表面沉积。漆膜达到一定厚度，电泳停止。此时把工件从槽中取出，经后冲洗冲洗掉浮漆，最后送入烘箱固化。
1．前处理
金属工件经脱脂，酸洗除锈（若必要），表调，磷化处理为下一步电泳做准备的过程称为前处理。为了获得良好的电泳涂膜，清洗和磷化都是非常重要的环节。磷化通常采用铁系和锌系磷化液，处理工艺包括喷淋和浸渍。主要适用于钢铁底材。
前处理简单步骤可表示如下（钢铁件为例）：
预脱脂→脱脂→水洗→除锈（如有必要）→去离子水洗→表调→磷化→去离子水洗
2．电泳
工件经前处理后进入电泳槽液，工件入槽前状态必须保证工件表面无油无锈，磷化膜均匀工件表面温度应在40℃以下，进入电泳槽前工件应全干或全湿，干湿不匀可导致漆膜产生花纹或斑痕。
电泳槽系统各部件及其作用：
●直流电源（整流器）—提供直流电，使电沉积得以进行。
●主循环系统—包括循环泵、喷射管以及过滤器，保证槽液混合均匀，同
时去除槽液中颗粒污染物及杂质。
●超滤系统—控制槽液电导率，提供后清洗工件的超滤液，并回收浮漆。
●热交换器—控制槽液温度。
电泳槽相关系统的控制：
3.后冲洗
工件从超滤液出来后，利用超滤液冲洗掉黏附在漆膜表面的浮漆，浮漆可以回收到槽液中，使漆液利用率提高，同时保证了漆膜光滑、美观。通过循环系统，清洗液也回收到槽液中，从而使涂装效率达到95%以上。
采用封闭式循环清洗，可以有效去除和回收浮漆，使漆液利用率最大。通过超滤得到的超滤液（含有去离子水、溶剂等低分子量物质）是构成清洗液的最重要的组成部分。
清洗区包括一系列单独的喷淋清洗间或浸渍清洗间。前几道采用超滤液清洗，最后一道采用新鲜去离子水清洗。每道清洗之间都有足够的排液时间。经
过最后一道冲洗后，可回收几乎所有的被洗出物。大部分电泳涂装线在工件进入烘房前，利用自动空气吹干机除去漆膜表面的水分，防止水迹产生。
4.烘干固化
清洗吹干后，工件进入烘房，漆膜通过交联固化达到最佳性能。不同的电泳涂料所用的烘烤温度不同，在指定工艺温度下，通常至少需要20min的烘烤时间。大部分烘房设有不同的温度区。这种设计有利于工件通过不同温度区，逐步去除挥发性物质，防止溶剂斑和水迹产生，使漆膜达到最佳流平，得到外观优良的漆膜。
三、阴极电泳涂料（CED）基本参数
1.基本物理参数
●电压（V）
●电泳时间：电泳时间越长，泳透率越高。
●槽液温度（℃）：通常为28-32℃
●电量大小（库仑）：电量（Q）=电流（I）×时间（t）
●库仑效率：每克干漆膜所消耗的电量。该值与树脂中和度和电泳涂料配
方有关。
库仑效率=电量（库仑）/干漆膜（g）或库仑效率=干漆膜（g）/电量（库仑）
●电流密度：每平方厘米漆膜消耗的电流（A）
电泳初期，工件外表面的电流密度比内腔的大的多，随着电泳过程的进行，外表面漆膜逐渐增厚，电阻增大，绝缘程度增加，这部分电流密度逐渐减小，内腔电流密度逐渐增加，电沉积在工件内腔进行。由于工件边缘的电场强度较高，电流密度较大，电沉积首先发生在这些部位，随后才进入相邻区域。
电沉积发生在最低电流密度和最高电流密度之间，低于最低值，电沉积不能发生。最高临界电流密度约为10A/m2 ，与此相对应有一个断裂电压。低于断裂电压，电泳才能平稳进行，伴随一定量的气泡（电解水产生）。高于断裂电压，电解剧烈，气泡产生速度极快，将导致电泳过程完全失控，此时发生一连串的连锁反应：高电流引起漆膜温度急速升高，温度升高导致湿膜电阻下降，湿膜电阻下降又引起更高的电流密度，如此往复，最终得到外观极差的漆膜。
●湿膜电阻：不同电泳时间CED湿膜电阻（Ω）。随着电泳进行，膜厚增
增加，电流量减少，如下图：
加，湿膜电阻R
N
其影响因素有：漆液配方，其中溶剂、基料、颜料和助剂含量都会影响湿膜电阻大小。
●槽液电导：电阻倒数，1/R=西门子（S）
去离子水的电导率通常小于10μs/cm。槽液中的离子主要来自于主题树脂及研磨树脂被酸中和后产生的离子，槽液电导主要由这些离子产生，
颜料本身产生的离子很少，因而槽液不挥发分越高，电导越高。
●槽液电阻：不同温度下槽液电阻。
●干膜厚度：单位μm。主要影响因素：
槽液温度
溶剂含量
槽液固体分
电泳电压
电泳时间
●泳透力：涂装工件凹陷内腔的能力，可通过法拉第盒来表示：
包含内腔的工件（阴极）与阳极之间建立电场，电泳首先在工件外表面
开始。
进入内腔的孔洞越小，孔洞周围产生的电场线越密集。开始，电场线不可能进入工件内腔，内腔不存在电场，这就是法拉第盒。孔洞越大，盒子对内腔的屏蔽作用就越弱，电场就由可能在内腔建立，更多电场线将进入内腔。进入程度随其他一些因素例如电导升高，库仑效率降低而增加。
如果孔洞非常小，法拉第盒问题可以通过辅助阳极解决。
增加泳透力的因素有：
更长的电泳时间
工件屏蔽作用小，例如孔洞较多且大
施工电压高
库仑效率高（低C/g或高mg/C）
固体分含量高
CED湿膜电阻高（工件外表面电沉积在短时间内终止，电沉积可以更快进入内腔）
CED槽液电导率升高
●槽液流动速率：电泳槽中槽液流动速率（m/s）
2.基本化学参数
●固体分（NV）：槽液固体分，包括基料、颜料及不挥发添加剂。
●pH
pH和MEQ表示槽液中H+（H
3
O+）浓度。相较之下，MEQ更能体现，因为它表示中和槽液中基料所需要的酸量。
R-NH
2 + H+→ [RNH
3
]+
如果中和度不够（MEQ值太低，pH太高），树脂水溶性降低，可能引起涂料粒子聚结。
[RNH3]+ + OH-→ R-NH
2 + H
2
O
●电导：如前所述。中和酸的种类是影响电导的决定因素，酸越强，电导
越高。
●MEQ：毫克当量（mmol消耗的酸或碱/100g树脂）。
有两种毫克当量，MEQ
acid （mmolKOH/100g树脂）和MEQ
base
（mmol
acid/100g树脂）。
MEQ值与槽液中和度有关。中和度=MEQ
acid /MEQ
base
。通常中和度在50%左右，
树脂水溶性已经很好，中和度太高，酸度太高，对设备腐蚀较大。
●P/B（颜基比）：P/B=P/（NV-P）
●溶剂含量：影响膜厚及流平性。主要是助溶剂的影响，在电泳过程及
CED湿膜形成过程中有重要影响。它们可以在树脂胶束结构中存在，并可以随之电沉积在CED湿膜中。
助溶剂含量的提高降低了CED湿膜电阻，使膜厚增加，泳透力降低。助溶剂对MCT（最低聚结温度）影响很大。
●MCT：最低聚结温度，适合电泳的最低温度，此时可获得最佳CED湿
膜。
助溶剂进入树脂胶束并且影响电泳过程。当施工电压一定时，电泳过程通常在18-32℃之间进行。温度与膜厚之间的关系如下图
低于MCT时，随着温度降低，湿膜厚度增加但疏松多孔，水电解产生的气泡多于涂料粒子的电沉积，树脂的流平性不佳。随着温度增加，膜厚减少，膜致密性增加。高于MCT时，膜厚随温度增加而增加，膜致密性同时增强。最佳槽液温度通常高于MCT值3℃。而其中不溶于水的助溶
剂决定MCT大小。如果不加助溶剂，随着时间的推移，助溶剂逐渐减
少，在这种情况下，MCT曲线向右移动。因此，可以调节助溶剂含量得
到所需的最佳MCT，最佳槽液温度及最佳漆膜。
四、CED设备
电泳过程可简单表示如下图：
1.前处理设备
在CED主槽之前为前处理区好的前处理质量是获得具有优良耐蚀性和附着力漆膜的基础。通常，前处理包括脱脂、清洗、磷化三部分：
脱脂：主要目的是为了除去工件表面的矿物油、润滑油及冲压拉延油以及附着在金属表面的金属屑、灰尘、焊渣、它们是磷化和电泳潜在的尘埃源，可能引起涂膜外观的颗粒；注意脱脂后的清洗效果。如脱脂不充分，一方面易产生黄锈，导致磷化不均匀；另一方面使磷化结晶变粗，涂膜外观变差，耐蚀性能下降。一般在无锈的情况下，可省去除锈工艺，有锈则用除锈剂去除。除锈后清洗干净，特别是夹缝、点焊缝等处易残留除锈剂（一般为无机酸）。表调剂由金属钛盐组成，它能沉积在工作上形成磷化膜的结晶中心。表面调整和表调效果的好坏，直接影响磷化膜的状态以及磷化膜的结晶大小。
磷化：磷化方式：浸渍型和喷淋型磷化膜特征：· 外观：均匀、致密的灰色膜，无条纹、花纹式杂色斑痕· 电泳失重：≤8%· 结晶大小：
5~10mm · 膜厚：2~5mm· P比：≥85％（喷淋型膜P比略低）
去离子水洗：清洗用循环去离子水，水质电导率≤100ms/cm新鲜去离子水洗的水质≤25ms/cm（最好10ms/cm以下）最后一道去离子水洗后的滴水电导率应≤30ms/cm 滴水取样法：离开最后一道水洗区后至下一道工序（风干或电源）间滴落的水，以判断工件的水洗状态。磷化膜表面的磷化沉渣应尽可能地洗掉。
2.电泳槽
CED电泳涂装线包括漆液循环系统、阳极系统、超滤系统、清洗系统、加料系统以及直流电源等六大部分组成。
●漆液循环系统
●阳极系统
阳极系统由阳极槽、泵、阳极箱、极板、渗析膜、阳极液等组成。生产过程中主要针对阳极液的变化进行监控。阳极液规格：pH值:2~5（25℃）电导率：300-500ms/cm（25℃）外观：淡黄色透明液体。
阳极液变化及调整：
阳极液电导率太低：可能去离子水加多了，将引起膜不足，可用添加剂进行调整；
电导率太高：将导致漆膜过厚，施工电压下降，
可排放部分阳极液及补加去离子水进行调节；
阳极液混浊：由阳极罩渗或阳极膜破裂导致，应进行检查，
关闭阳极罩，断电进行修理；
阳极液不流动：可能由于泵坏或管道及阀门堵塞引起，
应对系统进行净化；
阳极液“长毛”：由菌类形成，应用化学药品如H
2O
2
等进行
杀毒和清洗。
●超滤系统
电泳漆超滤装置，系加压使电泳液通过由特殊材料制成的膜管，将漆中的树脂与水、溶剂以及溶解的金属杂质分离的过滤装置。超滤过程是连续相（水+ 溶液 + 包括染盐的溶解杂质）与分散相（树脂和色素）分离的过程，也可说是水相与机相的分离过程。水相因透过超滤膜故称“渗透液”渗透液含有一些溶剂、所有的水溶性离子杂质和一些低分子量的树脂。
超滤膜管内有很多支薄膜材料制成的小管。当电泳漆通过的这些小管时，部分水相透过这些小管，流出超滤机外，树脂和大部分流出滤管返回电泳漆槽。
用于电泳漆超滤机有四个功能：
1.迅速降低电导率
2.除去电泳漆工作液的杂质
3.加速新溶液熟化和控制工作液中的溶剂含量
4.电泳漆的回收利用
除杂是超滤机最有用，最主要的功能，因为大多污染物是以可溶性盐形成带入工作液的。它们危害工作液：大多数阴离子（尤其是氢氧化物和铬酸盐）易与漆形成沉淀物：阴离子会降低漆在工件表面的沉积速率并使漆外观变差。超滤机能有效除去这些污染物，起净化作用。电泳液不宜过量超滤。否则会损失电泳漆的主份和降低溶剂含量以及改变电泳漆的酸度。只有新配电泳漆时，才过量超滤，以除去过量溶剂和小分子合成物。
●清洗系统
1.槽上冲洗
除去电泳漆膜表面附着的浮漆，保证涂膜外观
工件（车身）露出电泳槽后要在1min内进行清洗
2.人工辅助冲洗（包括喷淋和浸渍冲洗）
3.清洁的去离子水清洗
●加料系统
为保证漆液中的固体份维持在正常范围，随着生产的进行，必须不断补入色浆和乳液。配漆系统亦称混漆系统，是由带搅拌器的混漆罐、高压供漆泵、供溶剂和供酸装置、漆液输送泵、过滤器、管路等组成。
●直流电源
整流器电压在0~400v之间连续可调；适用电压的倍能力；电压脉冲幅度≤5％，最大不超过10％。每m2涂装面积的电流强度≤15A，最大
20A。
电泳涂装时，可通过调节施工电压大小来控制漆膜厚度，达到一定厚度，工件表面形成绝缘层，电泳随之停止。
3.烘烤固化设备
被涂工件先在100℃下预烘烤约10min ，再加热到150-180℃（工件）下保持25-30分钟。固化时，封闭的异氰酸酯解封发生交联，漆膜由于封闭剂损失会发生部分收缩。烘烤效果：用MIBK（甲基异丁基酮）擦试，往复十次，擦布上应不染色，被擦的漆面不模糊失光，说明固化已充分。
五、检测项目
●槽液固体份测定（NV）
固体份是指电泳涂料在105℃时加热3小时后，剩余的干燥树脂和颜料份的百分含量。测定方法如下:
1）称取约2g的槽液存于干燥洁净的小蒸发皿中，在105±5℃下，烘干3小时，称量。
2）计算: ＮＶ％＝（Ｗ
2／Ｗ
1
）×100％
式中: ＮＶ％固体份值
Ｗ
2
烘干后残留物重量
Ｗ
1
样品起始称量
测定时，可取2～3个平行实验计算平均值。
●灰分和颜基比的测定
电泳涂装场合的颜基比是指电泳涂料、槽液或者涂膜中的颜料和基料（树脂）之比。颜基比的测定有溶剂法和测灰分法。电泳涂料所用的颜料，除碳黑外一般都是不燃性的无机颜料，因而常用测定灰分来算出颜料份，方法简便。
1)检测仪器和材料
①.坩锅和马福炉
②.恒温干燥箱
2)测定方法
①.称取定量（10g左右）的漆样或槽液样于已称量的坩锅中;
②.在110±5℃下烘干1小时，随后在200～250℃下烘1小时，再在400～450℃烘小时，再升温至800℃煅烧小时;
③.冷却后将坩锅重新称量;
④.计算:
灰分＝（Ｃ－Ａ）×100／〔（Ｂ－Ａ）×（Ｄ／100）〕
颜基比（Ｐ／Ｂ）＝（C-A）K／[ D（B-A）-（C-A）K ]
式中:
Ａ坩锅的重量（g）
Ｂ坩锅加试样重量（g）
Ｃ煅烧后坩锅加试样重量（g）
Ｄ漆样固体份（％）
K 为碳黑修正系数，在黑漆中K为。
●pH值的测定
测定pH值，可采用一般pH计。测定前，先按pH计的说明书校准pH 计。测定温度控制在25℃。其中槽液、极液、超滤液、去离子水可直接取样测定，而乳液和色浆则必须先用去离子水稀释一倍后再测定。
●电导率的测定
电导率的测定可采用一般的电导仪测定。注意温度控制在25℃
六、阴极电泳涂料可能出现的问题及解决方案
HED系列阴极电泳涂料在施工过程中，尽管在规定的工艺参数下实施监控和管理，但由于各种相关条件的影响，仍存在出现问题的可能性。为了方便用户的使用，我们特把易发生的问题，产生的原因及解决方法列表如下：
表面
冲洗不良检查循环冲洗系统，增大冲洗量水迹
七、阴极电泳涂料投槽方法及注意事项
1.单组分ST-2阴极电泳涂料投槽方法
投槽前需对设备进行调试，确认各设备运转正常，然后进行彻底清洗，消除油污、积垢等杂质。
ST-2阴极电泳涂料为单组分、高固体份（68%—70%）、高粘度阴极电泳涂料，投槽应采用加水逐步稀释的方法。
以4L电泳槽为例，配槽步骤如下：
称取原漆1kg，置于干净的电泳槽内，另称取3kg的去离子水。
缓慢向槽内加去离子水稀释，每加一次水均应充分搅拌，使得原漆与去
离子水充分混合均匀。每次加水量约为100—150ml左右。
当去离子水全部加完后，将槽液置于搅拌下，充分搅拌熟化24—48hr后进行涂装。
2. 双组分HED系列阴极电泳涂料投槽方法
●投槽前需对设备进行调试，确认各设备运转正常，然后进行彻底清洗，
消除油污、积垢等杂质。
●根据槽液配比(乳液：水：色浆=4：5：1)准备好物料，将去离子水加入
到电泳槽中，在搅拌状态下，加入乳液；
●在色浆中加入适量的水搅拌均匀，然后缓慢加入到电泳槽中，边加边搅
拌；
●充分搅拌熟化24小时以上；检查测定槽液的各项指标:pH值、电导率、
固体份。
3. 注意事项
在建浴完成后必须保证充分的熟化时间（以48hr为佳）。方可进行涂
装。
材料成型工艺 （Material Molding Process） 课程代码：（07310060） 学分：6 学时：90（其中：讲课学时78：实验学时：12） 先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础 适用专业与培养计划：材料成型及控制工程专业2012年修订版培养计划 教材：《金属材料液态成型工艺》、贾志宏主编、化学工业出版社、第一版； 《金属材料焊接工艺》、雷玉成主编、化学工业出版社、第一版； 《冲压工艺与模具设计》、姜奎华主编、机械工业出版社、第一版开课学院：材料科学与工程学院 课程网站：（选填） 一、课程性质与教学目标 （一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献） 《材料成型工艺》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一。该课程主要任务是学习液态成型、塑性成型及焊接成型的工艺原理、方法、特点、质量影响因素及其规律、质量控制、适用范围等。学习过程中侧重于实际经验、工程技术及其理论知识的综合应用。通过系统学习，在掌握成型工艺过程基本规律及其物理本质的基础上，学生能够根据不同的零件需求，灵活选择和全面分析成型工艺、完成合理的工艺设计；同时，针对成型过程中出现的质量问题进行科学分析，找到解决措施，消除和减少工件质量缺陷； 本课程以数学、物理、化学、物理化学、力学、金属学与热处理、材料成型原理等作为理论基础，主要应用物理冶金、化学冶金、成形力学理论，系统阐述金属材料成型工艺过程的相关现象及其影响因素、规律、形成机制；同时，还汇总了大量的工程技术经验和实用技术。 通过本课程的学习，可以为材料成型工艺课程设计、金属综合性实验、毕业设计等后续课程学习奠定必要的基础知识。 （二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写） 1. 掌握铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的主要物理原理； 2. 掌握各种成型方法的工艺特点及应用范围，能够根据实际产品需要选择高效、优质低成本的成型工艺方法；
目录 一概述 1电泳涂装的特点 2电泳涂装的种类（阴极、阳极电泳驻性能比较）二电泳涂装基本原理 三电泳涂装工艺及工艺管理 1工件涂装前金属表面处理 2电泳涂装工艺条件及重点参数管理 四电泳涂装设备 五电泳涂装的漆膜弊病及其防治 六电泳涂料及其涂膜性能的测试方法〈操作实验〉
一概述 电泳涂装是将具有导电性的被涂工件，浸渍在装水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阴极（或阳极），在槽中另投置与其相对应的阳极（或阴极），在两极间通一定时间的直流电，通过物理化学作用将漆沉积在被涂工件上，形成、水不溶性膜的一种涂装方法。 1．阴极电泳涂装的特点： 高效——从漆前处理到电泳底漆烘干可实现生产线化，可适用于大流水线生产。 优质——其泳透力好，提高了工件内的防腐蚀性；（其对工件内腔、焊缝、边缘等的防腐能力是其它涂装法所不能比拟的，漆膜耐盐雾试验可达成1000小时）可得到均一的膜厚，外观好。 安全——属低公害水溶性涂料，溶剂含量少，无火灾危险，尤在采用UF 装置后，涂料回收好，大大减少了对水质和大气污染。 经济——指涂料利用率高，可达%95 2电泳涂装的种类： 电泳涂装根据涂料树脂所带电荷的种类分阴极电泳和阳极电泳。 1）阳极电泳——所用涂料树脂是由带羟基团的聚合物经胺中和成盐再水溶，树脂及颜料粒子带负电荷。常见的有聚丁二烯阳极电泳涂 料等。 2）阴极电泳——所用涂料树脂是由带胺基的碱性树脂经酸中和成盐再水溶，树脂及颜料粒子带正电荷。常见的有环氧树脂、聚胺脂等 阴极电泳涂料。 3）阴极电泳漆比较于阳极电泳漆，具有以下优点： （1）具有优良的防腐性能，对底材的附着力高，对焊缝、锐边保护更好。根据资料统计，阴极漆膜的抗蚀能力优于阳极漆 膜5~6倍。从成本角度考虑，膜厚为10μm的阴极电泳漆漆 膜，其耐盐雾试验>=400h,而膜厚为20μm的阳漆膜，其耐雾 试验仅达到240-360h。 （2）阴极电泳涂料的库仑效率为阳极电泳涂料的二倍，可使耗电量减少于30% （3）阴极电泳的泳透力高，一般为阳极电泳的1.3-1.5倍，更适宜于形状复杂的工件涂装。 （4）阴极电泳漆的利用率高，可达95%。 （5）阴极电泳漆漆漆膜外观必须有足够的膜厚，这对涂料耗用有负面影响。 二、电泳涂装基本原理 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，一般认为至少有电解、电泳、电沉积、电渗这四种作用同时发生。 1、电解——任何一种导电液体在通电时产生分解的现象，如水的电解
电泳设备基本原理
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，并堆积在阴极上，这便是电泳涂装的基本原理（俗称镀漆）。电泳涂装是一 个很杂乱的电化学反响，一般以为至少有电解、电泳、电堆积、电渗这四种效果 一起发作。 1、 电解
任何一种导电液体在通电时发作分化的现象，如水的电解 能分化成 H2 和 O2。 2、 电泳
在导电介质中，带电荷的胶体粒子在电场的效果下向相反电极移动的现 象，如阴极电泳中带正电荷的胶体粒子（R3N H）夹藏和吸附颜料粒子由电泳进 程移向阴极。 3、电堆积
漆粒子在电极上的堆积现象。电堆积的第一步是 H2O 的电化学分化，这一 反响至使在阴极外表区发作高碱性（OH）界面层，当阳离子（树脂和颜料）与 OH 反响变成不溶性时，就发作涂膜的堆积。 4、电渗
刚堆积到被涂物外表的涂膜是半浸透的膜，在电场的继续效果下，涂膜内 部所含的水分从涂膜中渗分出来移向槽液，使涂膜脱水，这种现象称电渗。电渗 使亲水的涂膜变为涂膜，脱水而使涂膜细密化。
制造进程 它包含四个进程：
1 ）电解（分化） 在阴极反响开始为电解反响，生成氢气及氢氧根离 子 OH ，此反响构成阴极面构成一高碱性边界层，当阳离子与氢氧根效果成为 不溶于水的物质，涂膜堆积，方程式为：H2O→OH+H 2 ）电泳动（泳动、搬迁）阳离子树脂及 H+ 在电场效果下，向阴极移动， 而阴离子向阳极移动进程。 3 ）电堆积（分出） 在被涂工件外表，阳离子树脂与阴极外表碱性效果， 中和而分出不堆积物，堆积于被涂工件上。 4 ）电渗（脱水） 涂料固体与工件外表上的涂膜为半透明性的，具有大都 毛细孔，水被从阴极涂膜中排渗出来，在电场效果下，引起涂膜脱水，而涂膜则 吸附于工件外表，而完结整个电泳进程。
工艺特色 电泳外表处理工艺的特色： 电泳漆膜具有涂层饱满、均匀、平坦、润
滑的长处，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击功能、浸透功能显着优于其它 涂装工艺。
（1）选用水溶性涂料，以水为溶解介质，节省了很多有机溶剂，大大下降了 大气污染和环境危害，安全卫生，一起避免了火灾的危险；
（2）涂装功率高，涂料丢失小，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、洼陷、 焊缝等处都能取得均匀、滑润的漆膜，处理了其他涂装办法对杂乱形状工件的涂
陶瓷大学材料成型原理题库 热传导：在连续介质内部或相互接触的物体之间不发生相对位移而仅依靠分子及自由电子等微观粒子的热运动来传递热量。热对流：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程 热辐射：是物质由于本身温度的原因激发产生电磁波而被另一低温物体吸收后,又重新全部或部分地转变为热能的过程。 均质形核：晶核在一个体系内均匀地分布 凝固：物质由液相转变为固相的过程 过冷度：所谓过冷度是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值 成分过冷：这种由固-液界面前方溶质再分配引起的过冷，称为成分过冷 偏析：合金在凝固过程中发生化学成分不均匀现象 残余应力：是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力 定向凝固原则：定向凝固原则是采取各种措施，保证铸件结构上各部分按距离冒口的距离由远及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。 屈服准则：是塑性力学基本方程之一，是判断材料从弹性进入塑性状态的判据 简单加载;在加载过程中各个应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变 滑移线：塑性变形金属表面所呈现的由滑移所形成的条纹 本构关系;应力与应变之间的关系 弥散强化：指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段 最小阻力定律：塑性变形体内有可能沿不同方向流动的质点只选择阻力最小方向流动的规律 边界摩擦：单分子膜润滑状态下的摩擦 变质处理：在液态金属中添加少量的物质，以改善晶粒形核绿的工艺 孕育处理;抑制柱状晶生长，达到细化晶粒，改善宏观组织的工艺 真实应力：单向拉伸或压缩时作用在试样瞬时横截面上是实际应力 热塑性变形:金属再结晶温度以上的变形 塑性：指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力 塑性加工：使金属在外力作用下产生塑性变形并获得所需形状的一种加工工艺 相变应力：金属在凝固后冷却过程中产生相变而带来的0应力 变形抗力：反应材料抵抗变形的能力 超塑性: 材料在一定内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变应力，异常高的流变性能的现象
凹版印刷的数字制版技术 凹版印刷主要应用在食品包装、人革、卷烟包装、建筑家居装饰材料、地板材料、布料等广泛领域。凹版印刷墨色光泽度高、着色力强、色彩鲜明、转印与叠印性能好，印刷密度高、反差大、网点阶调扩大均衡、印版耐印力高、印刷速度快等优越性。 国内众多凹印厂家使用的制版方式很多，但随着近年印刷制版技术的迅速提高，数字制版逐渐占据了市场主流。数字制版就是原稿在被复制到印版上的过程中色彩信息以数字信号的形式在传递。它的主要优点是： ①简化了制版流程，制作好的图文文件通过计算机控制就能得到印版;②降低了制版直接成本，免除了菲林的使用费用; ③减少了色彩还原过程中信号的损失，更有利于色彩管理; ④解决了图形在滚筒上的连续无缝拼接，对于装饰、纺织等领域实用性大大加强; ⑤幅面尺寸变化更自由，目前国内可制2800mm2000mm幅面的印版，完全不用受照排机输出软片的限制;⑥可为在同一滚筒上实施多次工艺提供精确定位，同一版上可以有不同线数、不同网线角度的网点。根据国内现有实际情况，凹印的数字制版有三种方式： ①电子雕刻机方式; ②激光刻膜及后腐蚀处理方式; ③电镀合金的激光直接烧蚀制版方式。
一、电子雕刻机方式 电子雕刻机是应用集成自动化控制等现代化技术，具有高度质量稳定性的精密机械。以德国Hell机为例，雕刻频率4000Hz-8000Hz网线范围：40-140线/厘米，原稿经过分色制作后，通过RIP后以1-BitTiff图形格式或票据单元传送到电雕机工作站，通过数字信号驱动金刚石雕刻针在印版铜滚筒表面进行震动，雕刻出凹坑。金刚石雕刻头呈四棱锥状。电雕头打出的v形凹坑不仅有深浅的变化，还有面积大小的变化，从而完成了图文的半色调复制。 电雕所有生产数据都以数字化形式采集，可在后续活件中使用，可靠性强。原稿从被扫描开始就变成数字信号送经软件分色再传输至电雕机或彩色打样机，这样对生产工艺的标准化和规范化非常有利，从而对印刷品的质量更有保证。而且电雕工作站使用TIFF图文数据进行传递，经过HelioLight组版工作站进行方便的整合并设定工作参数配置，由雕刻软件产生电雕曲线，记录电雕参数和显示雕刻状态，直至刻录光盘保存档案(方便多次使用和改版)。 电雕工艺相对成熟，控制简单，层次还原逼真。缺点是实地的上墨量有限，墨层对有些粗糙的承印物遮盖力不足;由于机械雕刻的网穴与网穴之间有网墙分割，由网穴组成的线条边缘不可避免锯齿边的出现，印刷时细小文字不清晰且易断线或糊版。不过德国海尔最近新推出了Xtreme雕刻技术，它可以在高达400线/厘米的网线数下非常精细地再现最细微的部分，精细文字可不依赖于雕刻网线数而独立选定记录分
第一章概述 电泳涂料技术源自汽车工业，它是适应汽车车身的涂装技术要求、解决汽车车身底漆涂装工艺中存在的问题而开发和发展起来的新的车身涂底漆方法（含新型的电泳涂料、电泳涂装工艺和涂装设备及其配套的附属装置等），是当今汽车车身涂底漆工艺的主流涂装方法。 汽车车身“打底工艺”（即漆前表面处理工艺加涂底漆工艺）是汽车车身防腐蚀和获得优质涂层的基础，是直接影响车身使用寿命的关键工艺。“打底工艺”所追求的目标是： ①能将汽车车身的100%表面（含内腔、焊缝表面）处理完善，涂上底漆。 ②底涂层的耐腐蚀应优异（达到产品设计要求），对底材的附着力强，与中涂、面漆的配套性应优良。 ③底涂层的机械性能好，且平整光滑，不需打磨，为面漆创造良好的基底。 ④涂装能实现自动化，且安全又环保。 ⑤材料利用率高，经济性好，高效且性价比高。 在世界汽车工业100多年的历史中，汽车车身涂底漆的方法已经历刷涂、喷涂、浸涂、阴极电泳、阴极电泳等多次变革，在克服或消除前种涂底漆的方法存在的工艺问题的基础上逐步走向完善。汽车车身的各种涂底漆方法的特征及优缺点参见表1-1。 表1-1 汽车车身涂底漆方法一览表 涂装方法特征存在的工艺问题备注 刷涂手工作业、工装简单 1.内腔、焊缝内涂不上漆① 2.作业效率低 3.漆面有刷痕仅适用于小批量,作坊式生产 喷涂（空气喷涂和高压无气喷涂）适用于快干底漆（如硝基 漆、双组分底漆）；作业 效率有较大幅度提高 1.内腔、焊缝内涂不上漆① 2涂着效率低；材料利用率 低 适用于流水作业式生 产和各种底漆的涂装 浸涂拖式浸涂仅浸涂车身的底部，易实 现自动化1.涂膜上下不均，有流痕， 采用滚动浸涂有改善 2.缝隙中产生“溶落②”现 象，涂膜变薄 3.大槽浸漆，火灾危险大 为不影响外观，在拖 式浸涂后车身外面涂 膜擦洗掉后再喷涂 在美国曾产生一次 浸涂槽火灾，促使改用 水性漆。 浸涂法已被电泳涂 装法淘汰 滚动浸涂在浸涂和沥漆过程中车 身旋转滚动，易实现自动 化 电泳涂装阳极电泳以车身为阳极，采用阴离 子型电泳涂料，工作液为 碱性，易实现自动化 产生阳极溶解，涂层的耐腐 蚀性差 在车身涂装中已被阴 极电泳涂装淘汰 阴极电泳以车身为阴极，采用阳离 子型电泳涂料，工作液为 酸性，易实现自动化 因车身为阴极，不产生阳极 溶解，涂膜有耐腐蚀性高， 泳透力优异 已成为大量流水生产 的汽车车身涂底漆的 主流工艺③ ①内腔，缝隙内兴漆，锈蚀就从里向外烂，产生“穿孔腐蚀”，大大降低汽车车身的使用寿命。 ②“溶落”现象是指浸渍到缝隙中的涂料，在烘干过程中随溶剂蒸发将涂膜洗落掉，从而使涂膜变薄、抗腐蚀性能降低。 ③随着先进的输送车身机械（如旋转输送机Rodip-3和多功能穿梭机）与阴极电泳涂装工艺的配套，
电泳烤漆 电泳烤漆概念 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。 烤漆分为两大类，一类低温烤漆固化温度为140°-180°，另外一类就称为高温烤漆，其固化温度为280°-400°。 电泳烤漆原理 电泳涂装属于有机涂装，利用电流沉积漆膜，其工作原理为“异极相吸”。 电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。采用直流电源，金属工件浸于电泳漆液中。通电后，阳离子涂料粒子向阴极工件移动，阴离子涂料粒子向阳极工件移动，继而沉积在工件上，在工件表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定厚度（漆膜电阻大到一定程度），工件表面形成绝缘层，“异极相吸”停止，电泳涂装过程结束。整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤： 电解：水的电解 电泳：带电的聚合物分别向阴极或阳极泳动的过程 电沉积：带电的聚合物分别在阴极或阳极沉积的过程 电渗：沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂和水，形成均匀致密的湿膜 烤漆一般是用来喷涂和烘烤车漆的，因此，烤漆房最确切的描述应为“喷烤漆房”。喷漆时，外部空气经过初级过滤网过滤后由风机送到房顶，再经过顶部过滤网二次过滤净化后进入房内。房内空气采用全降式，以0.2-0.3m/s的速度向下流动，使喷漆后的漆雾微粒不能在空气中停留，而直接通过底部出风口被排出房外。这样不断地循环转换，使喷漆时房内空气清洁度达98%以上，且送入的空气具有一定的压力，可在车的四周形成一恒定的气流以去除过量的油漆，从而最大限度地保证喷漆的质量。 烤漆时，将风门调至烤漆位置，热风循环，烤房内温度迅速升高到预定干燥温度(55℃—60℃)。风机将外部新鲜空气进行初过滤后，与热能转换器发生热交换后送至烤漆房顶部的气室，再经过第二次过滤净化，热风经过风门的内循环作用，除吸进少量新鲜空气外，绝大部分热空气又被继续加热利用，使得烤漆房内温度逐步升高。当温度达到设定的温度时，燃烧器自动停止；当温度下降到设置温度时，风机和燃烧器又自动开启，使烤漆房内温度保持相对恒定。最后当烤漆时间达到设定的时间时，烤漆房自动关机，烤漆结束。 电泳烤漆用途 电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，仅适用于与一般涂料不同的电泳涂装专用的（水性水溶性或水乳液）涂料（简称电泳涂料）。 它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽液中作为阳极（或阴极），在槽中另设置与其相对应的阴极（或阳极），在两极间通直流
电泳原理 阳极电泳用水溶性树脂是一种高酸值的羧酸盐，在水中溶解后以分子和离子平衡 状态存在于直流电场中，通电后，由于两极的电位差，离子定向移动，阴离子沉积在阳极表面，而阳离子在阴极表面获得电子还原成胺，它是一个电化学反应，包括电泳、电解、电沉 积和电渗四个同时进行的过程。 1.电泳：在直流电压作用下，分散在介质中的带电胶体粒子在电场作用下向与其所 带电荷相反的电极方面移动，叫电泳。 2.电沉积：阴离子树脂放出电子沉积在阳极表面，形成不溶水的漆膜，此过程叫电 沉积。 3.电渗：电泳逆过程，当阴离子树脂在阳极上，吸附在阳极上的介质在内渗力的作 用下，从阳极穿过沉积的漆膜进入漆液，称电渗。 4.电解：电流通过漆液时水便发生电解阴极放出氢气，阳极放出氧气，此过程 即为电解。 电泳涂料 有人说，电泳涂料可划分为三代，第一代为环氧树脂涂料，第二代为丙烯酸树脂涂料， 第三代为聚氨酯涂料。由于环氧涂料主要应用于汽车底盘，第三代主要用于阴极电泳漆，涂覆于首饰表面，故目前主要介绍第二代，即丙烯酸树脂涂料。此树脂如一团乱麻，羧基藏于里，胺基接于外,其中最先的羧基有70%被胺基取代，因其树脂中存在-COONHR，使树脂成为水溶性。铝型材表面涂覆的丙烯酸树脂多采用胺基树脂为固化剂进行交联固化，同时， 涂料分子均匀性对工艺操作有很大影响，一般说，乳化越好，分子越均匀。 涂装工艺流程 1 .除油：如有酸回收装置，推荐采用碱性除油，因碱性除油后，铝型材表面比较光亮，且 不会与后面的碱蚀发生副作用，如用碱性除油，其主要成份是 Na 2 CO 3 和NaOH。 2 .水洗：自来水洗去前道工序的酸或碱。 3 .蚀：加入碱蚀剂的碱蚀工序，会降低型材表面光亮度，但效果并不十分明显,主要应注意不可使槽中Al 3 含量过大，温度过高，否则易产生洗不去的花斑，涂漆烘干后呈黄色。 二道水洗：最好有喷淋或加大溢流，以保证清洗彻底。 除灰：用HNO 3 效果较好，但要注意加强水洗（最少二道+喷淋）。 水洗：自来水用H 2 SO 4 除灰，一道水洗即可，用HNO 3 除灰，需二道水洗 氧化：H 2 SO 4 氧化一般为20min，使氧化膜达到9ｕ，某些公司推销的所谓的 高温氧化剂，其主要成份是一种混酸，建议不要使用，对氧化膜的色泽、硬度、可着色性均 无好处。 水洗：自来水二道加大溢流。 着色：用单锡盐、单镍盐、锡镍复合盐均可，注意不要有色差，因为色差会在 电泳涂漆后加大。 水洗：最好加喷淋，以期尽量减少对后道工序酸的带入量。 热纯水洗：要求电导率＜100ｕs/cm，温度70-80℃，PH=4-6，尤其是银白涂漆型材或氧化中电压较大的型材应在此槽中处理较长的时间，PH值可用三乙胺进行调整。
激光凹版雕刻制版技术 借助激光这种高效能手段进行印版制作，是印前处理及制版领域长期不懈 努力的目标。作为一种高能量、高性能的记录工具，自20 世纪70 年代以来，激光雕刻机就已经在胶印、凹印制版领域发挥着日益重要的作用。在计算机图 文信息处理的基础上，使用激光对胶片和胶印印版的图文记录输出是目前最常 见的及最有发展前途的胶印制版方法。所谓CTFilm，CTPlate 中理所当然地包含了激光印版记录。 众所周知，机械电磁式的凹版电子雕刻机是德国海尔(Hell GmbH)公司于1962 年发明的。这与激光的发明时间很接近。实际上，该公司的技术人员当时就试图利用激光进行镀铜滚筒的雕刻，但由于铜对光线的高反射率而未能成功，他们转而投入高能电子束雕刻的研究并取得了成功。 凹印版的激光记录开始于1977 年，当时，英国Crosfield Electronics 公司曾使用激光在带聚合物树脂层的凹印滚筒上雕刻出网穴，制作出凹版滚筒。尽管 由于质量稳定性等原因，该系统并没有真正大量地投入实用，但作为一种有益 的技术研究和探索却为激光凹印版的制版指出了可以继续发展的途径。 2000 年5 月在德国杜塞尔多夫举行的印刷盛会Drupa2000 上，人们看到，激光印版记录技术全面进入实用化阶段，除用于平印CTPlate 的技术成为热点以外，多家厂商都推出了凹印印版和柔性版的激光制版设备，成为 CTC(Computer To Cylinder)的一个亮点。 就凹版网穴的类型而言，通常有四种类型，即：面积可变网穴、凹下深度可 变网穴、面积和凹下深度都可变网穴、调频网穴。在目前的技术发展水平上， 这四种网穴的激光雕刻都已实现。 1.面积可变网穴
电泳涂装基本原理 所谓电泳涂装，是将被涂物浸渍在水溶性涂料中作为阳极（阳极电泳），另设一与其相对应的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一种涂装技术。 电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必须按一定比例进行稀释，才能使用。 电泳涂装一般包括四个同时进行的过程： 1、电泳：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。 2、电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。 3、电沉积：由于电泳作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。 4、电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去，含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。 5、铁红环氧电泳漆为例：该电泳漆系改性环氧树脂，丁醇，乙醇胺，滑石粉，铁红的物质组成，电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，并进行一系列复杂的物理化学胶体化学，电化学变化过程。 电泳涂装的方法及技巧 （1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线。 （2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。 （3）在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为25～75μm。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50μm的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。 （4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。
液态金属成型原理
0、概论 1、液态金属的结构和性质 2、凝固的热力学基础 3、界面 4、凝固的结晶学基础 5、凝固的传热基础 6、凝固过程的流体流动 7、凝固金属的组织结构 8、凝固过程的缺陷和对策
第七章 凝固金属的组织结构
第七章 凝固金属的组织结构
? 第一节 凝固金属的组织结构 第二节 偏析（Segregation） 第三节 金属凝固组织形态控制
第七章 凝固金属的组织结构
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一、凝固铸态组织的含义
z 铸态组织，即铸件的晶粒组 织，包括晶粒的形状、尺寸 和取向。广义讲，还包括合 金元素的分布（偏析）和凝 固过程形成的缺陷。
第七章 凝固金属的组织结构
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二、晶粒组织（Grain Structure）
? 典型铸态组织：表面细晶粒、柱状晶粒、等轴晶粒
z激冷晶区的晶粒细小;
内部等轴晶区 表层急冷晶区
z柱状晶区的晶粒垂直 于型壁排列，且平行 于热流方向.
z内部等轴晶区的晶粒 较为粗大;
中间柱状晶区
第七章 凝固金属的组织结构
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几种不同类型的铸件宏观组织示意图
（a）只有柱状晶;（b）表面细等轴晶加柱状晶;（c）三个晶区都有;（d）只有等轴晶
第七章 凝固金属的组织结构
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三、铸态组织形成原因
? 1. 表面细晶粒
z 型壁激冷，大量生核； z 三维散热，生长迅速，
相互抑制； z 生长无方向性。
第七章 凝固金属的组织结构
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前处理电泳班工艺知识讲义 编制：王立维 校对：立志
电泳工艺知识 电泳涂装时一种特殊的涂膜形成方法.仅使用于与一般涂料不同的电泳涂装专用的水性涂料.简称电泳涂料.它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的浓度比较低的电泳涂料槽中作为阳极（或阴极）.在槽中另设置于相应的阴极（或阳极）.在两极间通直流电一定时间.在被涂上析出均一.水布溶的涂膜的一种涂装方法.根据涂物的极性和电泳涂料的种类.电泳涂装分为两种. 阳极电泳涂装法和阴极电泳涂装法 一.电泳原理 电泳涂装过程伴随着电解.电泳.电沉积.渗透等四种化学物理作用组合.形成涂膜. 二.电泳涂料的组成 树脂液.颜料浆.溶剂（-03.-04）PH值调节剂.去离子水. 三.电泳工艺流程 电泳槽—UF1—UF2—新鲜纯水洗—转挂—电泳烘干炉. 四.电泳各系统的工艺及工艺设备要求 电泳槽分为主槽和辅槽.槽液进主槽流向辅槽.电泳涂装的其它一切装置都为本槽服务. 工艺要求；1.PH：5.6—6.0 2.电导率950—1250us/cm
3.固体份：16—18％ 4.工作时间；2—4分钟 5.工作温度：30—32度 6.电泳的工作条件：分两段式供给：低压100—150V.时间 控制在30—40秒.高压230—300V.时间控制在150-160 秒. 7.阴极液PH值：2.0—4.0 电导率：100—300us/cm 工艺设备：电泳槽加料系统.制冷机组.循环过滤系统.阴极系统。超滤系统. UF1工艺参数及技术要求 工艺参数：PH：5.0—6.0 电导率600—100us／cm 喷射压力：0.1—0.2MP2 技术要求：1.检查过滤罐的进出口压力.当达到0.08—0.1MP2时更换过滤袋. 2.检查喷嘴的喷淋情况.定期更换. 四．电泳加料系统 设备作用：及时补加电泳漆材料.以保持电泳槽液的参数稳定及特殊情况及时调整. 工艺要求：补加完后用少量纯水冲洗管路和泵件.以免泵被堵塞.
综合测试题一 模具寿命与材料成形加工及材料学 一、填空题（每小题2分，共20分） 1. 目前铸造成形技术的方法种类繁多按生产方法分类，可分为砂型铸造和特种铸造。 2. 在铸造生产中，细化铸件晶粒可采用的途径有增加过冷度、采用孕育处理和附加振动。 3. 铸铁按碳存在形式分灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。 4. 合金在铸造时的难易程度的衡量指标合金的流动性和收缩。 5. 合金的流动性主要取决于它本身的化学成分。 6. 压力加工的加工方法主要有：冲压、锻造、轧制、拉拔和 挤压等。 7. 合金的流动性常采用浇注螺旋型标准试样的方法来衡量， 8. 流动性不好的合金容易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。 9. 液态金属的充型能力主要取决于金属的流动性，还受外部条件如浇注温度、充型压力、铸型结构和铸型材料等因素的影响,是各种因素的综合反映。 10.金属由浇注温度冷却到室温经历了液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个相互关联的收缩阶段。 11.液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是内应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。 12.铸造中常产生的铸造缺陷有缩孔、缩松、浇不足、裂纹、内应力、夹渣和夹砂等
13. 特种铸造相对于砂型铸造的两类特点：型模的革新和充型方式的变更。 14.常用特种铸造方法金属型铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造和熔模铸造、壳型铸造等。 15.衡量金属锻造性能的两个指标塑性和变形抗力。 16.自由锻造常用设备空气锤和水压机。 17.自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转和错移等。 18.镦粗的变形特点横截面积变大，长度变短普通拔长的变形特点横截面积变小，长度变长芯轴拔长的变形特点内孔直径不变，长度变长，壁厚变薄。 19.锻造温度范围是指始锻温度与终锻温度之差。后者过低易产生加工硬化现象。 20. 锤上模锻的实质金属在模膛内成形和变形阻力大，变形不均匀。 21. 模膛的分类制坯模膛和模锻模膛。 22. 板料冲压中分离工序有冲孔、落料、剪切和修整等。变形工序有拉深、弯曲、翻边和成形等。 23. 电弧燃烧实质是指电弧的产生、运动和消失的动态平衡。 24. 电弧分为阴极区、阳极区和弧柱区三个区。 25. 直流电焊机正接极是指焊件接正极，焊条接负极。 26. 焊接冶金过程的特点反应温度高、接触面积大、冷却速度快。 27. 焊接接头是指焊缝和热影响区。焊接热影响区包括熔合区、过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。 28. 焊接应力和变形产生的原因对焊缝区不均匀的加热和冷却。
阴极电泳涂装技术 （环境与化学工程学院马亚飞） 摘要：本文简要介绍了阴极电泳涂装的原理、工艺流程及设备、涂装工艺参数、工艺特点、应用及电泳涂装在国内外发展趋势 关键词：阴极电泳，工艺参数，工艺流程，发展趋势 引言 电泳涂料源于2O世纪3O年代，从2O世纪6O年代中期开始研究合成阳离子型树脂，并于20世纪7O年代初用于对耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆，随后逐渐开发出了耐蚀性能更高且具有装饰性效果的阴极电泳涂料，由于其具有优良的防腐蚀性、高泳透率、高流平性、高装饰性且涂装自动化程度高、涂装污染少等特点，广泛应用于机动车工业中，并推广应用到建材、轻工、家用电器等工业领域以及五金和工艺品的表面防腐和装饰。 1 阴极电泳涂装原理 电泳漆是一种水溶性高分子树脂漆，经脱离子水稀释后，以分子和离子的平衡状态存在。被涂物作为一个电极，与另一电极同时浸入电泳漆中，在直流电场作用下，两极之间产生电位差，水溶性高分子树脂离子在电场中定向移动到被涂物表面，形成一种均匀漆膜。从而达到涂装目的整个过程伴随有物理、化学反应。 阴极电泳涂装是以被涂物为阴极，电泳漆采用阳离子型树脂材料，用有机酸中和，经水解后电泳漆离子带正电荷。在直流电场作用下，阴极附近引起离子0H 积累一表面pH值上升，带正电荷的高分子树脂电泳漆离子向阴极移动，在阴极表面发生电沉积。 2 电泳涂装工艺流程及设备 2．1 工艺流程 电泳涂装的工艺包括电泳前的前处理、电泳两部分：即整车经过脱脂、磷化等前处理，再进行阴极电泳处理，其主要工艺流程为： 车体预处理——上线——预脱脂——脱脂——水洗表调——磷化——水洗——水洗——纯水洗——新鲜纯水冲洗——电泳——超滤液洗——纯水洗——烘干——电泳完成转出。 2．2 电泳系统设备及作用 涂装电泳设备除车身全浸入的电泳主槽外，还需要有一整套的设备系统来保障，主要有循环过滤系统、阳极液系统、超滤系统、纯水制造系统、温度调节系统、直流电源系统以及电泳涂装后的水洗装置、烘干装置等组成： (1)电泳槽电泳槽槽体的大小及形状需根据工件大小、形状和施工工艺确
喷粉：把塑料粉在静电场存在的条件下喷到工件表面，然后高温固化成保护层；喷涂：把合金粉末以加热的方式喷到工件表面，形成耐磨层或补上磨损的部分；喷漆：把漆料用压缩空气均匀的喷到工件表面。 喷涂大体上包括：喷（塑）粉和涂装（油漆）。 喷粉及喷粉设备简介 （一）喷粉工艺 【慧聪表面处理网】喷粉也称粉末涂装，是近几十年迅速发展起来的一种新型涂装工艺，所使用的原料是塑料粉末。早在四十年代有些国家便开始研究实验，但进展缓慢。1954年德国的詹姆将聚乙烯用流化床法涂覆成功，1962年法国的塞姆斯公司发明粉静电喷涂后，粉末涂装才开始在生产上正式采用，近几年来由于各国对环境保护的重视，对水和大气没有污染的粉末涂料，得到了迅猛发展。 粉末涂装工艺具有许多突出的优点： 1、一次涂装可以得到较厚的涂层，例如涂覆100～300μm的涂层，用一般普通的溶剂涂料，约需涂覆4～6次，而用粉末涂料则一次就可以达到该厚度。涂层的耐腐性能很好。 2、粉末涂料不含溶剂，无三废公害，改善了劳动卫生条件。 3、采用粉末静电喷涂等新工艺，效率高，适用于自动流水线涂装，粉末利用率高，可回收使用。 4、除热固性的环氧、聚酯、丙烯酸外，尚有大量的热塑性耐脂可作为粉末涂料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯、氟化聚醚、尼龙、聚碳酸脂以及各类含氟树脂等。 粉末涂料开始用于防护和电气缘方面，随着科技的发展，目前已广泛使用于汽车工业、电气绝缘、耐腐蚀化学泵、阀门、汽缸、管道、屋外钢制构件、钢制家具、铸件等表面的涂装。 我国自六十年代开始粉末涂装的实验研究，并在生产上得到应用。发展到目前已广泛得到使用。 粉末涂装工艺 1、流化床涂装法（又称沸腾床）。 它是由多孔隔板和容器组成，多孔隔板将容器分为上下两个部分。
21.铸件宏观组织的控制途径与措施 1.铸件结晶组织对铸件质量和性能的影响 表面细晶粒区薄，对铸件的质量和性能影响不大。 铸件的质量与性能主要取决于柱状晶区与等轴晶区的比例以及晶粒的大小。 （1）柱状晶： 生长过程中凝固区域窄，横向生长受到相邻晶体的阻碍，枝晶不能充分发展，分枝少，结晶后显微缩松等晶间杂质少，组织致密。 但柱状晶比较粗大，晶界面积小，排列位向一致，其性能具有明显的方向性：纵向好、横向差。凝固界面前方常汇集有较多的第二相杂质气体，将导致铸件热裂。 （2）等轴晶： 晶界面积大，杂质和缺陷分布比较分散，且各晶粒之间位向也各不相同，故性能均匀而稳定，没有方向性。 枝晶比较发达，显微缩松较多，凝固后组织不够致密。 细化能使杂质和缺陷分布更加分散，从而在一定程度上提高各项性能。晶粒越细综合性能越好。 对塑性较好的有色金属或奥氏体不锈钢锭，希望得到较多的柱状晶，增加其致密度； 对一般钢铁材料和塑性较差的有色金属铸锭，希望获得较多的甚至是全部细小的等轴晶组织；对于高温下工作的零件，通过单向结晶消除横向晶界，防止晶界降低蠕变抗力。 2.铸件宏观组织的控制途径和措施 等轴晶组织的获得和细化 强化非均匀形核促进晶粒游离抑制柱状晶区 1）加入强生核剂——孕育处理 孕育——向液态金属中添加少量物质以达到增加晶核数、细化晶粒、改善组织之目的的一种方法。 变质——加入少量物质通过元素的选择性分布而改变晶体的生长形貌，如球化或细化。 A.形核剂： a）直接作为外加晶核 b）通过与液态金属的相互作用而产生非均匀晶核 能与液相中某些元素组成较稳定的化合物 通过在液相中造成大的微区富集而使结晶相提前弥散析出 B.强成分过冷元素： 通过在生长界面前沿的富集而使晶粒根部和树枝晶分枝根部产生细弱缩颈，从而促进晶粒的游离。 强化熔体内部的非均匀形核孕育剂富集抑制晶体生长
凹版印刷工艺原理及其发展 凹版印刷是图像从表面上雕刻凹下的制版技术。它起源于中世纪的雕刻凹版画，它与平版印刷、凸版印刷、孔版印刷一样，是印刷工艺的重要组成部分，也是现代印刷中的一种主要印刷方法。 凹版印刷是因其版面特征而得名。凹印版的图文部分低于版面，它以不同的深度凹入印版来表现原稿图像的不同层次，空白部分处于同一版面上。印刷时，先将油墨填涂于印版上，然后用刮墨刀把印版表面的油墨刮掉，再通过压力的作用，使存留在印版凹陷部分(即图文部分)的油墨与纸(或其它承印物)接触，将该部分油墨转印到纸张(或其它承印物)上，则得到所需的印刷品。 一、凹版印刷工艺过程 印前准备→上版→调整规矩→正式印刷→印后处理 1、印前准备
凹版印刷的准备工作包括：根据施工单的要求，准备承印物、油墨、刮墨刀等，还要对印刷机进行润滑。 印前准备要做到： （1）查印刷机各导向辊转动情况，特别是冷却辊。大部分中高速印机采用水冷，重量大、又是被动辊，很容易造成转动不顺，从而引起压印单元之间的基材张力不稳，直接影响到印品的套印精度。 （2）查压印滚筒。由于油墨、溶剂的作用使得胶辊表面产生不规则溶胀，特别是胶辊两端积累的油墨杂质更要清理干净，有溶胀现象的一律更换。建议尽可能地使用与基材宽度相符合的压印辊。 （3）清理干燥箱出风口、干燥箱内导向辊。检查温度控制部份及执行元件的可靠性。 （4）刮墨刀应正确安装。安装前应检查刮墨刀衬片是否平直，如产生波浪形应及时更换。 （5）油墨循环系统应清理干净。墨盘、搅墨辊、墨泵是否粘有杂物，在墨泵的吸入口应装有一个80一120目的金属网。对油墨进行过滤。以除去杂质。 并经常检查清洗。 （6）检查计算机自动对版装置。光电眼、反射板是否清洁，两者位置是否正确。 特别是调整辊系统要确保整个系统精度、动作可靠。 2、上版 上版操作中，要特别注意保护好版面不被碰伤，要把叼口处的规矩及推拉规矩对准，还要把印版滚筒紧固在印刷机上，防止正式印刷时印版滚筒的松动。
电泳涂装工艺过程 电泳涂装基本原理 所谓电泳涂装，是将被涂物浸渍在水溶性涂料中作为阳极（阳极电泳），另设一与其相对应的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一种涂装技术。 电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必须按一定比例进行稀释，才能使用。 电泳涂装一般包括四个同时进行的过程： 1、电泳：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。 2、电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。 3、电沉积：由于电泳作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。 4、电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去，含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。 5、灰色环氧电泳漆为例：该电泳漆系改性环氧树脂，丁醇，乙醇胺，滑石粉，钛白粉、炭黑、高岭土的物质组成，电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，并进行一系列复杂的物理化学胶体化学，电化学变化过程。 电泳涂装的方法及技巧 （1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线。（2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。 （3）在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为25～75μm。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50μm的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。 （4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。（5）随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。 （6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意，系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势，连续工作30～40天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参数定期进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含
印刷制版工艺原理 第一章图像数字化与图文处理方法1 第一节数字图像1 一、图像和数字图像1 二、数字图像函数4 三、数字图像的主要优点5 四、数字图像的颜色模式和色域空间5 五、数字图像的文件格式8 六、图像扫描仪的基本性能和工作原理12 七、色位深度及其对图像的影响15 第二节扫描前的准备工作15 一、扫描仪的选择16 二、扫描原稿的审稿16 第三节图像扫描的定标原则17 一、全阶调定标法17 二、黑白场定标18 第四节扫描参数的计算与调整21 一、扫描参数的设定21 二、扫描分辨率的设定22 第五节彩色桌面出版系统24 一、彩色桌面出版系统的组成24
二、页面描述语言的基本概念24 三、彩色桌面出版系统使用的设备26 四、彩色桌面出版系统图文复制工艺流程26 第二章数字图像的调节与校正28 第一节数字图像基础28 一、数字图像的基本参数28 二、控制图像分辨率、图像大小和文件大小的方法30 第二节图像调整的基础知识33 一、颜色的基础知识33 二、图像调节的内容37 第三节在Photoshop中进行图像层次的调节37 一、层次调节的必要性37 二、Photoshop中重要层次调节工具的性能及用途38 三、层次校正41 第四节颜色校正44 一、颜色校正的必要性44 二、在Photoshop中的颜色校正45 三、颜色校正方法51 四、层次调节和颜色调节是否会有相互影响53 第五节图像清晰度强调53 一、清晰度强调的必要性54 二、清晰度强调原理54
三、在Photoshop中图像清晰度的强调56 四、去网处理58 第六节在Photoshop中使用专色通道创建印刷用专色色版58 一、创建专色通道59 二、输出专色色版61 三、将专色与印刷四色相混合61 第三章数字印刷工艺62 第一节数字印刷的工艺流程和成像原理62 一、数字印刷的工艺流程62 二、数字印刷成像原理62 第二节数字印刷的特点和功能部件65 一、数字印刷的特点65 二、数字印刷的功能部件66 三、数字印刷系统的颜色合成方式67 中篇 第四章图像的色彩复制68 第一节图像色彩复制原理68 一、有关图像复制的基本概念68 二、色彩的分解与合成68 三、色差的产生71 四、颜色复制误差的校正74 第二节灰平衡77