电泳涂装技术
一、电泳涂装技术及优点
什么是电泳涂装技术
电泳涂装技术是上世纪中叶才研制出的一门较新兴的涂装技术，它是以水性树脂为主要成膜基料配置成工作液，导电工件浸泡在工作液内，采用电泳法（亦称电沉积法）进行涂装，将成膜基料沉积在工件表面，经固化成膜的一种涂装技术。
1809年俄国科学家列斯首先发现了电泳现象，1950年Ford汽车公司开始从事电泳涂装技术的研究，1961年美国PPG公司与Ford公司共同建立起一条电泳涂装车轮的生产线，1963年电泳涂装成功地用于汽车车身地涂装。
电泳涂装在实际应用中显示出地高效、安全、经济等优点，受到世界各国地普遍重视，得到了广泛地应用。1969年在电泳涂装线上使用了超虑系统，解决了电泳涂装中冲洗浮漆回收问题和工作液净化问题。由于工件带出地漆液得到回收，大大减少了涂装地损失，提高使用效率，减少了环境污染。1976年美国PPG公司研制出阴极电泳漆，并运用于汽车车轮地涂装，由于阴极电泳漆地使用，电泳涂装涂层地耐蚀性得到较大地提高，很快在电泳涂装中替代了阳极电泳涂装。随着新型阴极电泳漆地开发，阴极电泳涂装已成为最重要地涂装方式之一。
电泳涂装技术的优点：
1 底涂工序可实现自动化，适用于流水作业。
相对于喷涂工艺而言，电沉积工艺虽然一次性投资较大，但投槽后两至三年内就可收回高于常规喷涂工艺的部分成本。另外，电沉积工艺的能量消耗和保养费用大大低于常规喷涂工艺。
2 可控性
工作槽液容量较大使涂料及工艺参数的变化减到最小。
操作工艺参数已有明确的规定，且是以丰富经验为基础，依靠调整电压，容易得到均一目标的膜厚，通过选择不同品种的电泳漆和调整泳涂工艺参数，膜厚可控制在10-35 μm 范围内。工件间和不同日期所沉积的涂膜( 如膜厚及性能) 重视性好。喷涂、浸涂等涂装法涂装不到的部位和涂料难以进入的部位已能涂上漆膜; 且缝隙间的涂膜在烘干时不会被蒸汽洗掉，从而使工件内腔，焊缝，边缘等处的耐蚀性显著提高。
3 高效性
若槽操作参数及设备维护得当,涂料的有效利用率可高达95%以上，工作液是低固体份的水稀释液，粘度与水相似，原漆带出槽外的量很少。泳涂的湿漆膜是水不溶性的，泳后可UF液封闭清洗，回收带出槽外的漆液。
4 低污染性，高安性
与其他溶剂型涂料，水性涂料相比，因其溶剂含量少，且低浓度，故无火灾危险，对水源和大气污染少。
采用UF和RO装置，实现电泳后的全封闭水洗，可大大减少废水处理量。
5 电泳涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性。
电泳涂装所得涂膜的含水量少，溶剂含量也低，在烘干过程中不会象其它涂料样产生流痕、溶落、积漆等弊病。电泳水洗后的涂膜相对干燥，因此晾干时间短，可直接进入高温固化。
电泳涂装技术具有的特点：
和传统的涂装方式相比，电泳涂装具有如下如下特点
a) 低污染、高安全性
由于电泳涂装技术是以水为稀释分散介质，几乎没有发生火灾的危险。采用UF和RO 装置，实现电泳后的全封闭水洗，可大大减少废水处理量，减少了对操作人员的毒害及对环境的污染。
b) 自动化程度高
电泳涂装适宜于大规模生产的工业涂装线，可实现涂装线的机械化、自动化。年产万辆以上汽车涂装线宜采用此涂装方式。
c) 防腐性能高
电泳涂装能均匀的涂覆在工件表面上，对边、角、内腔、缝隙等处同样能获得良好的防护涂层。所以适用于造型及结构复杂的金属工件的涂装，比常规涂装效果更好。涂层致密，厚度均匀可控。目前阴极电泳涂装涂层耐盐雾性能不低于1000h，在通常条件下保证车体15年不锈蚀。
d) 使用效率高、具有较高的性价比。
电泳漆工作液的不挥发物含量低，一般为（12～20），带出量小，目前广泛使用的超虑工艺，提高了电泳漆的利用率，可达到98％以上。湿膜含水率低，可显著缩短烘干前水分蒸发的时间，缩短周期，提高工效，同时电泳涂装工艺参数易于调整，涂装质量稳定。可减少操作工人，综合成本远低于传统涂装方式。虽较传统涂装方式——静电喷涂相比一次性投入成本高，但一般不超过3年即可收回电泳涂装成本。
正是由于电泳涂装具有如此多的优点，三十多年来已使它在涂装工业的各个领域，尤其是在汽车行业中获得广泛的应用。但也有它的限制，主要表现在两个方面：
e) 电泳湿膜含水率虽低，但仍旧含有（10～20）的水分，由于水的蒸发潜热高，因此在涂层干燥过程中所消耗的热能相对高些；由于使用水，所以不能用于对水敏感的材质，而且电泳涂装方法只适用于导电底材。
f) 电泳涂装线设备较多，工艺环节复杂，专业技术要求较高。建线时应考虑培养一批技术及管理人员。
二、电泳涂装工艺介绍
2.1、脱脂：
钢板冲压的拉延油，钢材储运时的防锈油脂，机加时的乳化液、热处理时的冷却油、操作者手上的油迹和汗迹等，不仅阻碍了磷化膜的形成，而且影响涂层的结合力、干燥性能、装饰性能、防腐蚀性能，在涂装前必须进行去除。有效的车身车间清洗设备应具有分散并除掉车身上矿物油，润滑剂及冲压拉延油。用高压水及皂液进行良好的预清洗能提高磷化作业效果。清洗也可减少带入电泳槽的或电泳涂膜烘干时发生缩孔的污染物。漆膜烘干时出现缩孔的问题在翻边及焊缝处最明显。预清洗系统包括清除金属屑及焊渣，它们是磷化和电泳槽内的污染物的来源。车底板亦是预清洗操作的重点部位之一。
脱脂质量的好坏主要取决于脱脂温度、脱脂时间、机械作用和脱脂材料。a.脱脂温度
总的说来，脱脂温度越高，脱脂越彻底。这是因为：
温度可视油污的物理特性发生变化，提高温度使油污粘度降低，甚至形成液滴而利于去除。促进化学反应进行温度升高，可加快化学反应进行。
加速表面活性剂分子的运动，促进浸润、乳化、分散作用。
温度升高，溶液对油污的溶解能力也提高。但并不是所有的清洗剂都是温度越高
越好，过高的温度，会使表面活性剂聚集，吸附在工件上，造成磷化膜发花不均，因此，每种脱脂剂多有自己的温度使用范围。
脱脂时间
脱脂工序必须有足够的脱脂时间，增加脱脂时间，能提高脱脂效果，油污越多，脱脂时间就需要越长。
机械作用
在脱脂中，借助压力喷射、机械搅拌等作用，迫使新鲜脱脂剂与工件良好的接触，脱脂液均匀，提高渗透和破坏油膜的能力，迫使油污脱离工件表面并乳化分散在脱脂剂中，防止油污的再吸附，有利于提高脱脂效果。
脱脂材料
脱脂材料的选择和使用方法对脱脂效果影响很大。
脱脂材料选择的注意事项：
b.被处理零件的材质
因为不同的金属在碱液中具有不同的腐蚀界限，必须选择合适PH值的脱脂剂。
c.油污的种类和数量
根据零件上油污的化学性质，物态，对底材的吸附性选择脱脂剂。
d.脱脂剂的正确选择
脱脂剂的选择应考虑脱脂的方法，不同方法对脱脂剂的要求也不一样，如：喷淋
式就选用低泡型，全浸式就选用高脱脂性的。
注意与下道工序的配合
不同类型的脱脂剂，可以改善磷化膜的状态，对后期的磷化膜结晶状态及P比影
响很大，因此，必须和磷化液具有良好的配套性。
另外，其他因素如脱脂费用、操作安全性、三废处理等，也要必须考虑到。
脱脂效果的检查
检查脱脂效果的方法有很多，在大生产的现场通常是采用目视法检查，简便的方法是观察工件脱脂并水洗后表面的水膜是否连续，充分脱脂的表面水膜连续完整，无水珠悬挂。在磷化条件正常的前提下，观察磷化膜外观是否均匀完整也能检查脱脂效果，只有在清洁无油污的金属表面才能形成外观完整的均匀磷化膜。
2.2、磷化
所谓磷化处理，就是金属表面与磷化液接触发生化学反应，在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的化学处理方法，所生成的膜被称为磷化膜。磷化膜的作用为：
在充分脱脂的基础上能提供清洁、均一、无油的表面。
由于物理与化学作用，增强基材与底漆涂层的附着力。
能够提供稳定的不导电隔离层，提供金属的耐腐蚀性能。
3.3.1 磷化膜的质量要求
在用于电泳涂装的场合下，由于涂料与工件的界面碱度较高，为防止磷化膜的溶解，要求磷化膜具有耐碱性，即高p比、薄膜化。外观目视观察，好的磷化膜成银灰色、均匀完整致密、无金属亮点、无浮灰和锈蚀。
影响磷化的因素
影响磷化的因素很多，当出现磷化质量问题时，一般可从磷化工艺参数、促进剂、磷化工艺、磷化设备、管理、被处理材料表面等几方面进行分析。
磷化工艺参数的影响
1）总酸度总酸度过低，磷化液中成膜离子浓度少，磷化成膜速度减慢。
2）游离酸度游离酸度过高，不能成膜，易出现黄锈；游离酸过低，磷化液的稳
定性受威胁，生成额外的沉渣。磷化液的游离酸度在正常使用过程中总会有小幅度的升高，这时要用碱进行中和调整，注意要缓缓加入，充分搅拌，否则，碱液局部过浓会产生不必要的沉渣，出现越加碱，游离酸度越高的“怪”现象。
3）酸比酸比即指总酸度与游离酸度的比值。一般根据不同的目的要求，不同的
处理条件及不同的配方维持在一个适当的数值。酸比较小的配方，游离酸度高，成膜速度慢，磷化时间长，所需温度高。酸比较大的配方，成膜速度快，磷化时间短，所需温度低。生产实际中，由于配方已确定，总酸度和游离酸度也都已规定在一个不大的波动范围内。
4）温度磷化处理的温度与酸比一样，也是能否成膜的一个关键因素。不同的
配方都有规定的不同温度范围。应严格遵照工艺范围控制好温度，温度过高要产生大量沉渣，磷化液失去原有平衡。温度过低，成膜离子浓度总达不到溶度积，不能生成完整磷化膜。所以温度的控制非常重要。从减少沉渣，稳定槽液，保证质量来看，磷化液的温度变化越小越好。
5）时间时间过短，成膜量不足，不能形成致密的磷化膜层。时间过长，由于
结晶在已形成的膜上继续生长，可能产生有疏松表面的粗厚膜。
促进剂的影响
磷化液中的促进剂，可加快磷化反应的速度，使磷酸盐的膜沉积可继续进行下去，
如果浓度不足立即反映在磷化膜外观上，可变黄、锈蚀。
6) 磷化前表面调整处理的影响
所谓磷化表面调整处理就是采用磷化表面调整剂使需要磷化的金属表面改变微观
状态，促使磷化过程中形成结晶细小、均一、致密的磷化膜。磷化前零件的表面处理对磷化膜质量影响较大，对于高质量的汽车涂装，磷化前的表面调整已成了不可缺少的工序。工件经表面调整后表调剂的胶体微粒吸附在零件表面形成均匀的吸附层，在磷化时，这层积薄的吸附层就是一层分布均匀，数量极多的磷酸盐结晶的晶核，因而促进结晶均匀快速形成，限制了大晶体的生长，结果就促使磷化膜的细化和致密，提高了成膜性，缩短了磷化时间，降低膜厚，同时也能消除钢铁表面状态的差异对磷化质量的影响。
2.3、电泳
电泳涂装过程分电解、电泳、电沉积、电渗四个电化学物理过程。
电解：导电体在通电时产生分解的现象称为电解。
电泳：在导电介质中的带电荷的胶体粒子在电场的作用下，带正电荷涂料树脂粒子和颜料粒子定向进行移动。
电沉积：漆粒子在电极上的沉析现象称为电沉积。
电渗：刚沉积到被涂物表面上的涂膜是半渗透的膜，在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，这种现象称为电渗。
2.3.1 电泳涂装法的优点：
1.涂底漆工序可实现完全自动化，适用于大流水生产；
2.可得到均一的涂膜；
3.泳透性好，提高了工件内腔的防腐蚀性，尤其阴极电泳涂膜的耐腐蚀性好；
4.涂料的利用率高；
5.安全性比较高，是低公害涂装（涂料）；
6.电泳涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性；
4.1.2 电泳涂装的局限性：
1.一般电泳涂膜不具有的耐候性，在户外使用时需涂面膜漆；
2.对挂具的管理要求较严，要确保被涂物良好的导电；
3.仅适用于具有导电性的被涂物涂底漆；
4.具有下列结构的被涂物不易采用电泳涂装工艺：
能够带较多污物、污水进电泳槽的结构；
2）能带出较多电泳槽液，多次水洗后仍积液的结构；
3）在水中不能全浸没的结构。
5.由多种金属组合成的被涂物；
6.不能耐高温（165~185）℃的被涂物；
7.对颜色有限定要求的涂装不易采用电泳涂装；
2.4 电泳涂装工艺及其管理要点
电泳涂装工艺一般有涂装前处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳涂膜的烘干等四到主要工艺（或工序）组成。
涂装前处理为得优质的、防腐蚀性好的电泳涂料涂层，电泳前被涂物必需进
行表面处理，清洗掉各种污物，随后进行化学处理并进行充分的水洗。
电泳涂装工序是将被涂物浸入电泳槽中按规定的泳涂条件通电一定时间，使
槽液中得成膜物质泳涂至被涂物表面上。
电泳后清洗工艺为提高电泳涂膜外观质量，防止产生再溶解、二次流痕等涂
膜弊病，电泳涂装的被涂物需用超滤液清洗，最后用去离子水清洗。
电泳涂膜的烘干在规定的烘干温度下保持一定时间，达到涂膜完全固化。
2.4.1 电泳涂装的工艺条件（以阴极电泳涂装为例）
电泳涂装的工艺条件（或工艺参数）包括四个方面13个条件（参数），其中泳涂电压和时间、槽液的固体分、温度、PH值和电导率是现场控制和管理的主要项目。
1.电泳槽液的固体分电泳涂料（或槽液）在110℃以下烘干时所留下的不挥发部分称为电泳涂料（或槽液）的固体分。它是电泳涂装的主要工艺参数之一。随着生产的进行，槽液的固体分在不断地下降，为保证电泳涂膜的质量稳定？？不断补充涂料使电泳槽液的固体分严格控制在一定的范围内。
2.槽液的pH值、电导率它们是电导槽液的两大特征值。它们对电泳特性、槽液的稳定性和涂装效果都有较大的影响，如在阴极电泳槽液中需靠适量的酸度才能保持槽液的稳定。当pH值高于规定值时，槽液的稳定性逐渐变差，严重时产生不溶性颗粒，槽液易分层、沉淀、电导率下降、堵塞阳极隔膜和超滤膜，涂膜外观变差，尤其水平面有颗粒，小的像针尖状，大得手膜凸出。补加中和酸使pH值降低；槽液的可溶性有所增加，可是对涂膜的再溶性核对设备的腐蚀性增大。另外槽液的电导率过高或过低对涂膜的厚度、外观和泳透力也有影响，随槽液的电导率的增高，泳透力也随之增高，膜厚也相对增厚。
3.泳涂电压一般是有一定的电压范围。超出泳涂电压上显得一定值时，在沉积电极上的反应加剧，产生大量气体，使沉积的涂膜炸裂，绝缘被破坏，产生异常附着，这一电压值称为破坏电压。低于泳涂电压下限的某一电压值时，几乎泳涂不上涂膜（或沉积与再溶解涂膜量相抵消），这一电压值称为临界电压。电泳工作电压介于临界电压和破坏电压之间。泳
涂电压是电泳涂装的重要工艺参数之一。在其他泳涂条件不变的场合，泳涂膜厚和泳透力随泳涂电压增高而增厚和提高。在生产实践中常借助调整泳涂电压来控制涂膜厚度。为获得优良的涂膜外观和较高的泳透力，在生产实践中一般起始电压低一些，以减轻电极反应；随后电压高一些，以提高内腔缝隙表面的泳涂质量，即分段电压的施工方法。
4.槽液温度和电泳时间槽液温度、电泳时间和泳涂电压并列为电泳涂装的三个基本工艺条件。在稳定的电泳涂装生产线上是保持稳定不变的。
2.4、电泳后冲洗系统
电泳后清洗有以下目的：回收槽液，提高电泳涂料的利用率，提高和改善涂膜表面质量；减轻打磨工作量，从而能提高涂层的耐腐蚀性。
电泳后清洗一般有下列工序组成：
槽上“0”次清洗；
用循环超滤（UF）液冲洗；
用循环超滤（UF）液浸洗；
用新鲜超滤（UF）液淋洗；
用循环去离子浸洗；
最终用新鲜去离子水淋洗；
这是典型的连续式后清洗工艺，采用喷淋结合的方式，以提高车身内部和焊缝的清洗质量，消除二次流痕。清洗液是逆工序补充，除部分循环去离子洗液排向污水处理外，都返回电泳槽中，形成封闭式电泳后清洗工艺。
2.5、电泳烘烤
阴极电泳涂料属于热固化性涂料，必须在规定的较高温度下才能固化，其烘干过程液包括：溶剂（水分）挥发、涂膜热融化、高温热固化三个阶段。阴极电泳涂膜在热固化过程中产生较多的油盐，在较高温度、较长时间的烘干，能致使涂膜变薄，膜的平整度明显提高。工件温度和烘干时间，这两者对阴极电泳涂膜的固化十分重要，如果低于规定温度和烘干时间，则不能固化，严重影响涂膜性能。如果烘温过高，烘干时间过长，则又会产生过烘干，轻时影响中涂和面漆在电泳底漆层的附着力，严重时涂膜变脆，甚至脱落。
阴极电泳涂装系统中的阳极系统 对阴极电泳涂装工艺而言，若要在生产过程中获得优质的电泳漆膜，必须确保槽液pH值和电导率的稳定。而在阴极电泳涂装工艺中，阳极系统正是扮演稳定槽液pH值和电导率的角色。 阴极电泳的阳极反应 通常电泳阳极系统的要素有：阳极单元、阳极液槽、阳极泵、电导仪、流量计、压力表、阳极液供应及返回管路、阳极液溢流及排放管路等等。阴极电泳涂装的阳极系统如图1。 在阴极电泳涂装过程中，当带正电荷的树酯阳离子在工件上沉积时，在电泳槽液中会不断有有机酸根离子（醋酸根离子、甲酸根离子）和氯离子生成（有机酸根离子来源于电泳漆，氯离子来源于固化剂），并相应在槽液中积聚。当有机酸根离子在槽液中聚积过多时将直接导致pH 值降低和电导率的增高，从而影响电泳漆膜的质量和外观（例如在电泳漆表面产生条印，漆膜粗糙）。为了确保最佳的涂装效果和电泳漆液的稳定，必须在涂装过程中通过阳极系统将这些酸根离子持续不断地除去。 这些有机酸根离子会与在阳极上富集的带正电荷的氢离子发生反应，我们称其为“阳极反应”。 阳极单元 电泳阳极主要有管式、卷式、板式、中空纤维等四种，其中又以管式和板式用得最多。管式和板式阳极通常封闭在可冲洗的阳极罩中，极罩由不导电的材料制成。
阳极单元一般由阳极棒（电极）、阳极隔膜、绝缘的阳极罩、阳极液输入管、阳极液输出管等构成。阳极单元结构如图2。 1. 阴极电泳阳极棒 阴极电泳的阳极棒正是和工件阴极一起形成电场的阳极，可见其在电泳工艺中的重要性。阴极电泳的阳极棒、螺栓及垫片通常使用不锈钢（例如316L不锈钢）或钛合金板，阳极棒的厚度最好不小于3.2mm。阳极单元的阳极棒直接参与了电泳涂装的电化学反应，所以会逐渐损耗。阳极棒都有一定的生命周期，其消耗速率取决于通过电泳槽的产品及生产率。如果操作正确，通常阳极单元有3～5年的生命周期，经过特殊处理的阳极棒的生命周期会相对长一些。在实际生产中每年都应该对10～20％的阳极单元进行拆开检查。通常每个极罩应配备一个便于观察的安培计，以便连续监测每个阳极的工作情况。 2. 阴极电泳阳极隔膜 阳极膜是阳极单元的主要构件之一，其作用正是通过电渗析除去电泳过程中产生的酸积聚，这样就可以除去多余的酸，维持槽液的正常pH值。 阳极膜是一种半透膜，它能够在电场的作用下选择性地允许带有相应电荷（负电荷）的离子通过，这种半透膜只有水分子、小的酸根离子等小分子能够通过，树脂、颜料等大分子则不能透过。阳极液和电泳槽液就是借助于这种选择性透过的半透膜隔离开来的。酸根离子只有在电场的作用下才能从电泳槽液向阳极系
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
铝型材电泳工艺 电泳涂漆分为阳极电泳和阴极电泳，根据基体材料的种类或涂装的目的来选择使用电泳涂漆的类型。阴极电泳工艺一般是采用聚胺酯涂料对首饰表面进行涂覆处理。阳极电泳工艺中，第一代涂料为环氧树脂涂料，现在主要用于汽车底盘的表面处理；第二代为丙烯酸涂料，用于铝型材的表面处理。丙烯酸分子式为CH2CHCOOH，聚合成的丙烯酸树脂为一团乱麻，其中最外的羧基有70％被氨基所取代，因其树脂中存在—COONHR，使树脂具有水溶性，氨基树脂在高温下进行交联固化反应。涂料分子的均匀性对工艺操作有很大影响，一般来说，乳化越好，分子越均匀。 铝合金电泳涂漆工艺的原理是基材表面经阳极氧化处理后，形成由Al12O3，与A12(SO4)3，所构成的多孔性蜂巢式的保护层。在直流电压作用下，铝合金作为阳极，电流通过氧化膜微孔电解水，产生H+和O2，同时，电泳涂料液在电场作用下，向阳极被涂物移动，与H’反应并沉积于被涂物上。在电场的作用下，膜中的水分子渗透析出，最终膜中水分含量低至2%~5%。经过烘烤产生交联反应硬化。电泳涂漆起到封闭多孔质氧化膜的作用。 电泳涂漆一般认为有4个过程： （1）电解：丙烯酸胺R-CO ONH2→R-COO-+NH2 水H2O→H-+OH- （2）电泳：电荷粒子在导电介质中受电位影响而移动。粒子的移行率与粒子的ZETA电位、电场大小、介质的介电系数成正比，而与漆液的黏度成反比关系。 （1）工艺参数要求： 脱脂：硫酸180g/L~200 g/L，时间2min~5min 碱冼；氢氧化钠40 g/L~50 g/L，时间2min~5min 中和：硫酸180 g/L~200 g/L，时间2min~5min 氧化：硫酸150 g/L~180 g/L，Al3+<150 g/L，槽温（20±5）℃，电流密度为150A/m2~180 A/m2。 着色：着色电压小于氧化电压，其他参数按配槽要求进行 电泳涂漆：固体质量分数5%～7%，PH值7.6~8.4,温度(23±3)℃,电导率25℃时590us/cm~900 us/cm,涂漆时间40s~180s，涂漆电压40v~160v
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
普通轿车车身涂装车间设计 0 前言 随着汽车涂装技术的发展和环保要求的逐步提高，国内汽车涂装线已越来越重视环保节能型涂装新材料、新工艺的应用。设计汽车涂装线时，涂装设备的工作原理和参数必须与之相匹配；同时，为了追求涂装线的高精益化和高柔性化，设备选型应尽可能多地采用国产设备，通过加强设备维护来提高整个生产线的开动率，从而降低生产线的建设费用；还要充分了解和预测新车型的开发，新涂装线应能满足多品种共线生产，使后续车型投产时对生产线的停产改造时间尽可能短。现在，根据设计任务的要求，设计一个年产10万辆普通轿车的车身涂装车间，选用典型的3C3B涂装工艺。工艺选定后，根据所采用的工艺及年生产纲领的要求，进行工艺的设计及计算。工艺的设计包括工艺流程的确定、各工序采用的工艺规范等。选择和计算各工序所采用的前处理槽的尺寸及数量，选择车间所需的主要设备等。设备选型与计算完毕后，设计车间平面布置图、阴极电泳槽图、以及喷漆室的设计图。最后对所设计的内容进行评述。 1 设计前提 1．1 生产能力、车身尺寸和输送方式 被涂物尺寸(长×宽×高)：4.8m×1.7m×1.4m 生产纲领：10万台/年 净生产能力：300台／d，工作时间：23 h／d。 输送方式：前处理、电泳线采用摆杆输送机；车底喷涂采用反向滑橇；中涂、面漆喷涂线及其他部分采用滑橇输送系统。 1．2车身涂层质量要求 满足中、高级轿车的涂层质量要求。电泳底漆、中涂漆和面漆的涂膜厚度的要求不一样，电泳漆：外表面≥18μm，内部空腔≥1lμm；中涂：外表面30～40μm，内表而15～20μm；面漆：金属底色漆12～20μm或素色漆20—25μm，清漆35～50μm。 2 涂装线的生产能力和输送速度
阴极电泳与阳极电泳的区别 大家都知道，电泳涂装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，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。 根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种。阳极电泳涂装法：被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子型（带负电荷）。 阴极电泳加工涂装法：被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）. 这里简单的写下阳极电泳涂料和阴极电泳加工涂料的化学反应式，了解一下就可以，具体可参看电泳涂装（电沉积）机理一节。 阳极电泳涂料（阴离子电沉积涂料）的化学反应： 阳极反应（被涂工件） 2H2O→4H++4e–+O2↑ （电解） Me→Men++ne- (阳极溶解) RCOO—+H+→RCOOH↓（电沉积，树脂，颜料树脂的析出） 水溶性→水不溶性 nRC00—+Men+→(RCOO)nMe↓ 阴极反应： 2H2O+2e→2OH—+2H2↑ R3NH++OH—→R3N+ H2O 阴极电泳加工涂料（阳离子电沉积涂料）的化学反应： 阴极反应（被涂物） 2H2O+2e→2OH—+H2↑ R-NH++OH—→R-N↓+H2O （水溶性→水不溶性） 阳极反应： 2H2O→4 H++4e+O2↑ RCOO—+ H+→RCOOH 为什么会出现阳极电泳和阴极电泳加工两种电泳方法了，阴极电泳加工相对于阳极电泳来说有什么什么优点了。请看下面。 在电泳的初期人们都是采用阳极电泳，在电泳的不断发展中，经过长期的研究与使用，人们逐渐发现阳极电泳涂装工艺存在着以下三个问题： 1）由于电泳漆的特点，合成的树脂必须是水溶性的。为了达到树脂水溶的目的，在聚合物分子链上常需引入一定量的强新水性基团。如：羧基，羟基，醚基等。由于酯键、羧基和这些亲水性基团的存在，所以阳极电泳漆的耐碱性、耐盐雾性及耐用水性能均不够理想。 2）由于在阳极电泳过程中被涂工件作为阳极，电泳过程中被涂的基体金属及表面处理膜（如磷化膜）在电沉积过程中被析出而混入到漆膜中，这不仅使漆膜色泽变深，而且还降低了漆膜的耐腐性。 3）电泳涂装时，由于在阳极区发生电解产生的氧气对树脂影响很大（主要是对漆液的稳定性），必要时还须加入抗氧剂。 由于阳极电泳存在以上这些问题，于是人们通过研究发明了阳极电泳，那么阴极电泳加工又有什么优点了，我们就一起来看一下吧。 阴极电泳加工的特点：与阳极电泳相比，阴极电泳加工具有漆膜性能好，涂层均匀，漆膜色泽不变深，有色金属也能涂覆等特点：
阴极电泳工艺流程 通用的金属表面电泳涂装的全操作工艺流程如下：预清理一上线一除油一 水洗一除锈一水洗一中和一水洗一活化一水洗一底层电镀一水洗一光亮电镀一水 洗一电泳涂装一槽上清洗一超滤水洗一烘干一检验一包装。 被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。因此，不同的金属材料和不同 的制作成型的制品有不同的工艺流程和前处理要求。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。 不同材质金属进行不同色彩的阴极电泳加工的工艺流程如下。 (1)钢铁件 金色：前处理一镀镍一镀薄银一透明金色电泳； 咖啡色：前处理一磷化一透明金色电泳； 青铜色：前处理一镀锌一青铜色电泳； 黑色：前处理一磷化一黑色电泳； 其他色：前处理一镀镍一无色透明电泳一着色。 (2)铝及合金 金色：前处理一化学或电化学抛光一透明金色电泳； 咖啡色：前处理一透明咖啡色电泳； 青铜色：前处理一青铜色电泳； 黑色：前处理～黑色电泳； 其他色：前处理一化学抛光一无色透明电泳一着色。 (3)锌合金 金色：前处理一碱铜一酸铜一光亮镍一透明金色电泳； 咖啡色：前处理～透明咖啡色电泳； 青铜色：前处理一青铜色电泳； 黑色：前处理一黑色电泳； 其他色：前处理一碱铜一酸铜一光亮镍一无色透明电泳一着色。 (4)铜及铜合金
金色：黄铜件前处理一化学抛光一透明金色电泳；铜件前处理一光亮镍一镀薄银一透明金色电泳；咖啡色：前处理一着咖啡色一无色透明电泳； 青铜色(青铜)：前处理一抛光一无色透明电泳； 黑色：前处理一黑色电泳； 其他色：前处理一光亮镍一无色透明电泳一着色。
汽车零部件阴极电泳涂装生产线技术协议书 定作方:新乡市锦汇机械制造有限公司代表: 承揽方:扬州富山涂装工程有限公司代表: 二〇一三年十一月十二日
目录 一、设计依据 二、设备设计尺寸 三、设备技术性能及结构要求 四、全线能源配置表 五、工程界定表 六、工程进度计划表 七、买卖双方的设计分工和设计联络 八、机组性能保证值及验收方法 九、售后服务计划 十、备品、备件明细表 十一、主要外购件成件配置表 十二、设备配置明细单 十三、平面布局图 一、设计依据
1、方案设计的基本原则 第一、质量第一原则：经济、实用、工艺合理、低使用面积、低运行成本. 第二、环保同步治理原则：要考虑“三废治理”，在建线同时考虑环保问题，设计出对废水、废气的排放及处理的基本设施和设备要求； 第三、安全可靠原则：整套设备操作方便，维护简单。特别注意，悬链、管道、水沟、电路、通道的合理布局； 第四、流程合理原则：根据工艺需要，上下挂件及每个操作点布局合理、流程顺畅，自动化程度相对要高，但留有必要的弹性空间或条件，当出现某些不确定的问题时，可以方便调整或增补设备。 第五、低成本原则：整套设备在实现满足使用功能的前提下，去除不必要的或作用不明显的步骤及设备，整线结构尽可能简单，争取最少的建线、维护费用，尽可能的降低使用成本。 第六、美观协调原则：整个结构要协调（包全线色调）；外形美观大方。 要结合与其它工序在同一大车间的实际，严防烘道烟雾熏及厂房。 第七、充分利用空间原则：尽可能最大利用空间，在不影响使用和维护的前提下利于风管的布置；可以最大程度节约面积。
4、气候条件 备注序号名称设计参数
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：
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
－涂装技术及其应用? 冯修扎，门连通（天津７０７研究所，３００１３１） 摘要：介绍了家用电器壳体阴极电泳涂装生产线的殴计方法，阐述了生产线各部分的基本组成艇功能，重点说臻了甄援毫苏涂装澄备赫设ｉ卡愿到：： 关键词：家用电器壳体；阴极电辣涂装线；设计辣剿 ｌ前裔 阴极电泳涂装楚一种先进、现代的涂装新技术。蕊主要特点是： （１）涂膜质量好，家用电器壳体的边角、接缝等处戆够彩或逡句豹涂羧；嚣囊链｛尘囊裹，舞善逶潮校电泳涂层的４—６倍，盐雾试验可达１００２ｈ以上：耐水性、耐酸碱性、耐潮瀑性、耐湃测性、耐沸水性等都比嗣援电泳涂膜性能蠢较大据离； （２）涂膜均匀，可控制厚艘（４０／ａｍ； （３）溶鹦羁翔搴骞达９５％一９８％，省工、省辩，疲本低，效益明显； （４）适用丁大批跫、涂料用量大的自动化连续生产。生产效率高； （５）电泳漆属水溶性涂料，无火灾隐患，生产安全： （６）废水、废气处理简单，低污染，符合环保要求，为文明生产打好基础，符合可持续发展战略要求。 为了提高家用电器壳体的表面涂胺质量，特别是蜒决壳体缎饽接缝、焊缝及边霸处易如瑷锈斑积涂层破坏的问题，国外已经普遍程洗衣机、电冰箱等家电产品采用阴极电泳涂装技术。现在我国已有厂家正在；ｌ遂整粪蕊摄龟溶涂装设备，翟投褒较夫。毽我遥切需要研制国产的成套阴极电泳涂装设备，该涂装生产线的梭心部分是阴掇电泳溶装。 ２涂装线的基本组成及功能 经努耩凌较试为，昧强授龟溶涂装部分辨，蓠处捶涛洗磷纯设蚤、烘手炉及粉末藿饿炉、悬挂辕送系统、电气控制系统簿配置与普通磷化喷涂生产线基本是一样的。图１为阴极电泳涂装生产线的设备布置示意圉。 ：乒瑶萝喜歹寻ｉ一｝弧一～～Ｊ：０ ２．１前鲢理清洗、磷佬设暂的配置 包括喷淋棚体、贮液槽、喷淋泵、喷淋管路系统、辨圈管辫及拜汽系统。工蕊淀施按藕娃瑾嚣液技术要求确定如下：预脱脂一脱脂一水洗１一水洗２一表西调整一辚位（锌系ｊ元磷化）一承洗３一去离予水清洗，采用逆向清洗的原聪，要求设备无跑臀滴漏。Ｔ件经前处理后，袭面形成１～３∥ｍ２均匀、薄而致密的磷纯貘，终为龟藏漆豹褒潦茁。 ２．２阴极电泳涂装配置 疆投电泳涂装配置熠撼龋２。 －２２?涂章毒工业２０００年莓６襄 万方数据
电泳技术人员培训初级资料 目录 1、电泳涂装概念及优点--------------------------------------------------------- 2 2、电泳涂装的机理及特性- --------------------------------------------------------- 3～4 3、电泳涂装工艺流程图---------------------------------------------------------------- 5 4、槽液特性值-------------------------------------------------------------------------------- 5～6 5、电泳涂装线设备--------------------------------------------------------------------------- 7 6、电泳涂装线操作要点-------------------------------------------------------------------- 8
1、电泳涂装 1、何谓电泳涂装？ 被涂物浸渍于电泳涂料(水性)中，被涂物与电极间通以直流电，由于电场作用得到涂膜的涂装方法，叫做电泳涂装. 2、特点 1）尽管复杂形状的被涂物也可得到均一涂膜（膜厚）的涂装 2）防锈性优良 3）泳透性良好，构造物夹合处 4）易于自动化（节省人力） 5）作业线保养容易 补给作业简单，无需特别补给装置 酸浓度管理因隔膜方式所以容易 6）涂装作业性良好（缺陷：流漆，针孔等涂装异常较少） 7）经济实惠 因具有UF回收装置涂料回收率极高（90%以上） 8）低公害 溶剂含有量较少，故空气污染少 9）因系水性涂料没有火灾顾虑
过高时刚膜层比较粗糙，易起桔皮。因此稳定固体分含量是保证电泳质量的一个关键。根据生产量的大小建议用户3小时检测一次。 2.溶剂：电泳漆液刚配制时，其溶剂含量稍高。但随着漆液使用时间的延长和超滤的使用，溶剂不断挥发和滤出，其含量会逐渐下降，影响漆膜质量。严重时，漆膜会在烘烤前脱落。因此，应及时添加调整，一般每滤出100L超滤渗透液，应补充1.2L溶剂。 3.电压：极间电压升高，电场作用加强，漆液中带电粒子泳动，沉积速度加快，使用泳透力提高，膜层增厚。电泳操作时，应根据零件形状与大小，槽液温度高低，所需膜的厚薄，选择最佳电压。当电泳漆槽刚配制时，其溶剂含量及导电度均高，则 电压应适当降低。 4.PH值：由于阳极采用隔膜控制，电泳漆液的PH值较为稳定，当超滤液排出太多或隔膜液漏出进入电泳漆液时，使电泳漆液PH值发生变化，可用有机酸调整。PH 值过低时，漆膜再溶解增加，膜层变薄，且对设备腐蚀严重。 5.电导率：电导率是控制电泳漆膜层质量的关键指针之一。新配溶液时电导率可能较高，因此需要通过超滤排出渗液以降低电导率。电导率过高，则膜厚易产生桔皮和表面粗糙等现象。电导率过低，则容易产生针孔和麻点。因此当电导率的高低不同时需要采用不同的电压和槽液温度，以便获得良好的膜层。电导率较高时，可采用较低的电压和温度；反之则要相应提高电压和温度。 6.温度：电泳漆液的温度一般控制在26度左右。温度过低，必需使用较高的电压以达到电泳的目的；温度过高，则加剧溶剂的挥发，不利于电导率的稳定和控制。 7.电泳时间：电泳时间的长短会影响漆膜外观及膜层的厚薄。当电泳时间过长时，膜厚色深，透明性变差。电泳时间过短，则膜层不完整。因此需要根据漆液的电导率。固体分含量等因素的变化，在确定溶液温度和电压的前提下，选择最佳的电泳时间以确保膜层的质量。 在电泳过程中，主要以电压的大小来控制膜层厚度。时间如超过一定数值，厚度不会显著增加，这是因为电泳漆是不导电的，当零件给膜层完全覆盖后，成为绝缘体，时间再长也不会增加漆膜的厚度。因此如需要较厚漆膜时，尤其在镀凹位较深零件时，应用较高电压和较短时间。
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 电极附近主要的化学反应如下表所示： 反应过程图如下所示：
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。
SH-2000型阳离子电沉积涂料施工工艺 一、阴极电泳漆涂装基本原理 电泳涂装过程同时包含着电解、电泳、电沉积、电渗等四个过程。 ① 电解 任何一种导电液体在通电时产生分解的现象称为电解 一般电解伴随有在一个或两个电极上溢出气体，在电极上分别进行着氧化与还原反应，电解过程主要是水的电解： 阴极：↑+?→?+-22222H OH e O H 阳极：↑+?→? -- 22244O O H e OH 电解越强导电介质通过的电流越强。 ② 电泳 在导电介质中，带电荷的胶体粒子受电场的作用向相反电极移动的现象称为电泳，在阴极电泳涂装过程中，带正电荷的高分子聚合物包裹着颜料粒子向阴极方向移动。 ③ 电沉积 阳离子型聚合物在阴极上沉析的现象称为阴极电沉积。 首先是水进行电解，在阴极上产生氢气并形成OH~，致使在阴极表面形成高碱性介质层，当阳离子型聚合物泳至高碱层的阴极时就与OH~反应，形成不溶性的沉积涂层． ④ 电渗 刚沉积到被涂物面上的涂膜是半渗透膜，在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水份从涂膜中渗析出来，使涂膜脱水的现象称为电渗，电渗越好的涂膜越致密，抗物理变形性越好，防腐蚀性越好，由于电沉积涂膜是疏水性的高分子聚合物，所以允许用水清洗涂膜表面所带出的浮漆。 二、涂装工艺流程 SH-2000阳离子电沉积涂料建议施工工艺如下： 脱脂→热水洗→除锈→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→去离子水洗→电泳→超滤水喷淋回收→水洗→去离子水洗→烘干 施工工艺中的前处理工序对施工涂膜质量的好坏至关重要，尽管前处理工艺各不相同，但是总的原则是以能满足电泳涂装条件为前提，在此前提下各施工单位可自行选择前处理工艺。电泳施工要求入电泳槽工件必须无油、无锈；无机械杂质、无酸、无碱、无磷化浮灰等杂质。 为了获得良好的电泳涂膜，前处理工序应满足下列要求： ⑴工件表面脱脂完全。 ⑵工件磷化后要求磷化膜均匀，致密，无斑痕，无磷化浮尘。 ⑶磷化后末道纯水其电导率要求在20μm∕cm 以下，并要求用醋酸将其ＰＨ值中和至6.5－７，此冲洗水可循环使用，当电导率高于20μm∕cm 时应及时更换。 三、涂装设备
阴极电泳涂料匿名2001-07-17 15:06:33 日本专利:平2-40270 发明人:两角谦一等 申请人:东レ株式会社 概述： 本发明关于丙烯酸系阴离子电泳涂料。 历来,把在聚合物中有羧酸或胺的聚合物用胺或酸中和而水溶化或水分散化,将被 涂物作为阳极或阴极,用电泳法,通过聚合物的不溶化而在被涂物上析出,这种方法称 电泳涂装,它正在作为涂装技术的一个领域而发展着。前者(聚合物中有羧酸时)称阴 极电泳,后者(聚合物中有胺时)称阳极电泳。 在阳极电泳时一般使用丙烯酸系共聚物,电泳在阳极氧化处理的铝底材或前处理 (例如磷酸锌处理的)的钢板等上,前者主要用于铝窗柜,后者主要用于织布机、摇移 器、书棚等。因为使用了丙烯酸树脂,所以得到光泽、外观优异的涂膜,但是,阳极电 泳时因被涂物是阳极,在通电过程中底材会溶出,而产生着色情况。?特别是溶出的金 属离子积蓄在涂料浴中会污染涂料浴。 从耐腐蚀方面看,氧化铝膜处理底材自身耐腐蚀性优异而不成问题,但底材为钢底 材时,例如磷酸锌处理等化学处理的钢底材因这样的化学处理膜也能溶出,?所以防锈 效果下降。 在阴极电泳中因被涂物是阴极而不会产生这样的问题,一般耐腐蚀性优异。现在 阴极电泳涂装法产生了高耐腐蚀性,正在用于汽车车身的底漆涂装,?这时的涂料一般 是以环氧树脂与胺化合物的反应产物为主剂,以封闭异氰酸酯为固化剂制成的。 此时的电泳涂膜外观差,仅限用于底漆。阴极电泳涂料单道涂层不能得到良好的 涂膜外观和优异的电泳适宜性是实际情况。 从前采用简单的方法组合丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂能得到阴极电泳涂料,?形成 兼具外观和耐腐蚀性的涂料,但是以以下理由说明这样的涂料不会存在。 在丙烯酸树脂中引入氨基(例如甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的共聚)的聚合物和通 常的三聚氰胺(末端有-OH、-OCH3基、OC4H9基的,例如"ニカラツク"MW-20、MW-30、MX-4等)作为阴极电泳涂料时,丙烯酸树脂用有机酸中和成为弱酸性,?在涂料浴中和三 聚氰胺反应,不仅产生沉淀,而且电泳的涂膜因氨基的碱性而妨碍与三聚氰胺的反应, 不能固化,因此涂膜的耐药品性、硬度都下降。 本发明能得到耐腐蚀性、耐药品性、硬度优异、单道涂层有良好外观的涂膜,而且 提供了操作简单、具有优异的电泳适应性的阴极电泳涂料。 本发明是由甲组分丙烯酸系共聚物或其用有机酸的中和物40～90重量份与乙组分 有羧基的三聚氰胺或苯乌粪胺树脂10～60重量份组成的阴极电泳涂料。 其中甲组分由A含碱性氮的丙烯酸系单体3～30重量%、B?乙烯属不饱和有机羧酸 和/或磺酸0～10重量%、C羟基丙烯酸单体3～30重量%和D能与上述A、B、C各单体共聚 的乙烯属不饱和单体30～94重量%聚合而成。 A中含有碱性氮的丙烯酸系单体,例如有(甲基)丙烯酸甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯 酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二正(异)丙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二正(异或 叔)丁基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸酯衍生物;N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-二 乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-二正(异)丙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)? 丙烯酰胺衍生物。它们通过添加有机酸或用B所示的酸中和,?具有使聚合物水溶化的
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
阴极电泳的阳极反应 通常电泳阳极系统的要素有：阳极单元、阳极液槽、阳极泵、电导仪、流量计、压力表、阳极液供应及返回管路、阳极液溢流及排放管路等等。阴极电泳涂装的阳极系统如图1。 在阴极电泳涂装过程中，当带正电荷的树酯阳离子在工件上沉积时，在电泳槽液中会不断有有机酸根离子（醋酸根离子、甲酸根离子）和氯离子生成（有机酸根离子来源于电泳漆，氯离子来源于固化剂），并相应在槽液中积聚。当有机酸根离子在槽液中聚积过多时将直接导致pH 值降低和电导率的增高，从而影响电泳漆膜的质量和外观（例如在电泳漆表面产生条印，漆膜粗糙）。为了确保最佳的涂装效果和电泳漆液的稳定，必须在涂装过程中通过阳极系统将这些酸根离子持续不断地除去。 这些有机酸根离子会与在阳极上富集的带正电荷的氢离子发生反应，我们称其为“阳极反应”。热点模具网 阳极单元 电泳阳极主要有管式、卷式、板式、中空纤维等四种，其中又以管式和板式用得最多。管式和板式阳极通常封闭在可冲洗的阳极罩中，极罩由不导电的材料制成。 阳极单元一般由阳极棒（电极）、阳极隔膜、绝缘的阳极罩、阳极液输入管、阳极液输出管等构成。阳极单元结构如图2。
1. 阴极电泳阳极棒 阴极电泳的阳极棒正是和工件阴极一起形成电场的阳极，可见其在电泳工艺中的重要性。阴极电泳的阳极棒、螺栓及垫片通常使用不锈钢（例如316L不锈钢）或钛合金板，阳极棒的厚度最好不小于3.2mm。阳极单元的阳极棒直接参与了电泳涂装的电化学反应，所以会逐渐损耗。阳极棒都有一定的生命周期，其消耗速率取决于通过电泳槽的产品及生产率。如果操作正确，通常阳极单元有3～5年的生命周期，经过特殊处理的阳极棒的生命周期会相对长一些。在实际生产中每年都应该对10～20％的阳极单元进行拆开检查。通常每个极罩应配备一个便于观察的安培计，以便连续监测每个阳极的工作情况。 2. 阴极电泳阳极隔膜 阳极膜是阳极单元的主要构件之一，其作用正是通过电渗析除去电泳过程中产生的酸积聚，这样就可以除去多余的酸，维持槽液的正常pH值。热点模具网 阳极膜是一种半透膜，它能够在电场的作用下选择性地允许带有相应电荷（负电荷）的离子通过，这种半透膜只有水分子、小的酸根离子等小分子能够通过，树脂、颜料等大分子则不能透过。阳极液和电泳槽液就是借助于这种选择性透过的半透膜隔离开来的。酸根离子只有在电场的作用下才能从电泳槽液向阳极系统迁移。若没有电场的作用，酸根离子将在浓度极差的作用下在槽液及阳极液中均匀分散，其工作原理见
电泳涂装设备及方法 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。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。目前在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阳极电泳。 电泳涂装与其他涂装方法相比较，具有下述特点： （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。 一、电泳涂装的设备电泳涂装的设备是由电泳槽、搅拌装置、涂料过滤装置、温度调节装置、涂料管理装置、直流电源装置、电泳涂装后的水洗装置、超滤装置、烘烤装置、备用罐等组成。电泳槽槽体的大小及形状需根据工件大小、形状和施工工艺确定。在保证一定的极间距离条件下，应尽可能设计小些。槽内装有过滤装置及温度调节装置，以保证漆液一定的温度和除去循环漆液中的杂质和气泡。搅拌装置可使工作漆液保持均匀一致，多采用循