阴极电泳

阴极电泳工艺与静电喷涂的差异定义:静电喷涂：采用的是粉末-空气混合物。

在粉末进料斗中设置有一个小型的流化床以形成粉末-空气混合物。

在某些情况下，进料斗的振动有助于防止粉末在进入输送线前发生堵塞或聚集。

粉末通过一根软管被输送至喷枪中，喷枪的喷嘴由于高压直流电的输入而形成带电电极。

阴极电泳工艺：将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释，浓度比较低的电泳涂料槽中作为阴极，在槽中另设置与其相对应的阳极，在两极间通一定时间的直流电，在被涂物上析出均一、水不溶涂膜的一种涂装方法。

工艺流程：1喷粉：表面处理→烘干→冷却→喷漆→流平→烘烤→自然冷却→下挂。

2电泳：表面处理→纯水洗→电泳→UF水洗→纯水洗→烘烤→自然冷却→下挂。

综合比较：项目喷粉涂装电泳涂装设备一次性投入成本低成本相应高些控制质量水平因人工因素较多完全自动化涂装所以品质控制较难可控性极强涂装工艺流程工件经前处理后流水线方式一次涂装到位需烤干水份方可无需烤去工件上的水份进行喷粉涂装合格率约70-95% 98%以上不良品处理返工喷涂无需返工涂料的利用率 70-90% 95-98%人工差异各个环节人工操作除上挂、下挂工位人员操作，其它全部自动化烘烤温度及时间140-180℃/20min 100-170℃/20min 能源消耗两次一次涂料的环保性粉尘多，对人体环保涂料、无危害肺部危害大涂膜均匀性易产生死角，内腔无涂膜均匀，内外腔法涂装，且涂膜不均匀同时可以涂装涂膜外观比较薄漏底，厚桔皮、流挂等平整，光滑，细腻涂膜的附着力、耐冲击性一般优涂膜的耐酸性良好优秀涂膜的耐碱性良好优秀涂膜的防腐性没有喷到位之处防腐性优防腐性极差粉末喷涂的劣势：1粉末利用率低，市场竞争力越来越弱；2涂膜不均匀，产品质量受人为程度影响大，劳动力密集型； 3粉尘污染大，造成劳动环境卫生差，不环保；4效率低，产量上不去，影响交货期限；5由于漆膜不均匀，整体防腐性差。

电泳涂装的优势：1自动化程度高，生产效率高，不受人为因素影响，外观优异，流平好；2电泳涂料使形状复杂工件的锐边或棱角部分、点焊焊缝等缝隙中、箱形体的内外表面都可获得比较均匀的漆膜；3电泳涂装环境的湿度、干燥度对其无太大影响；而喷漆工艺受温度、湿度、干燥度影响较大，生产合格率低；4电泳漆膜烘干前含水率已很低，它不溶于水，不流动，不易产生垂滴、流痕、滞痕等漆膜弊病，合格率高；5由于带负电的高分子粒子在电场作用下定向沉积，因而电泳漆膜的耐水性、附着力等性能更优；6电泳涂料所用漆液浓度低、粘度小，故因浸渍作用粘附于被涂物而带出的漆较少，特别是超滤技术应用于电泳漆后，漆的利用率可高达95%以上；7电泳涂装可便捷的调整施工电压即可控制漆膜层厚度，使涂层有良好的外观性与极高的防腐性；8传统喷涂方法要先行烘干再生产，费时而且浪费能源，而电泳可连续作业，易于大量及自动化生产；9电泳涂装是以水为载体，低助溶剂涂料，有利于操作人员的安全，避免发生火灾的可能性。

阴极电泳涂装技术摘要：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。

关键词：阴极电泳涂装工艺一概念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。

二阴极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，如水的电解能分解成H2和O2。

2) 电泳在导电介质中，带电荷的胶体粒子在电场的作用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）夹带和吸附颜料粒子由电泳过程移向阴极。

3)电沉积漆粒子在电极上的沉积现象。

电沉积的第一步是H2O的电化学分解，这一反应至使在阴极表面区产生高碱性（OH）界面层，当阳离子（树脂和颜料）与OH 反应变成不溶性时，就产生涂膜的沉积。

4)电渗刚沉积到被涂物表面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，这种现象称电渗。

电渗使亲水的涂膜变为涂膜，脱水而使涂膜致密化。

三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。

阴极电泳装置调试说明书目录一、设备用途二、主要技术参数三、设备组成四、调试说明1．调试前的准备2．设备调试五、调试注意事项：一、设备用途：1、该设备为间歇式阴极电泳涂漆及后冲洗装置，供工件进行电泳涂漆及涂漆后清洗之用。

2、生产制度：全年工作251天，采用双班制生产，每班工作8小时。

设备负荷率：90％二、主要技术参数：1.系统的基本设计参数：1)工件通过最大尺寸：2500mm*2800mm*2500mm2)工件最大重量：400kg3)工件最大表面积：90m24)生产率：按面积：622 m2/h（一期）996 m2/h（二期）按重量：2765kg/h（一期）4430kg/h（二期）按重量（含吊具）：4837kg/h（一期）7750kg/h（二期）5)年产量25000台/双班，JPH=6.9台/小时（一期）年产量40000台/双班，JPH=11台/小时（二期）6)采用何种输送方式：自行葫芦输送机升降速度：v= 2/8m/min。

水平速度：v=15m/min。

7)动力条件动力电380V×50HZ×3相照明电220V×50HZ×单相工业水供应压力0.2 MPa纯水<5μs/cm 供应压力0.2 MPa冷冻水：进水温度：7℃回水温度：12℃压缩空气供应压力0.6 Mpa2、系统的基本工艺叁数：三、设备组成：电泳主槽电泳漆循环过滤系统超滤系统阳极及阳极液循环系统制冷调温系统涂料供给系统电泳后冲洗系统电泳及后冲洗的封闭间泵密封系统污水排放系统出口防尘间及排风系统四、调试说明1、调试前准备1)检查现场设备与设计图是否符合，尤其主要元件及控制元件的技术参数。

2)检查系统中主要外购件的合格证书，出厂前参数检测证书以防止伪劣产品装入设备系统中，影响其性能。

3)检查设备是否符合图纸中的技术要求，尤其安全措施必须符合。

4)检查电泳槽接地情况及槽内玻璃钢涂覆是否符合要求，所有槽均应做渗漏试验。

电镀和电泳
电镀和电泳都是一些电化学加工技术，它们被广泛地应用于百行工业生产之中，比如汽车行业、家居行业等等。

它们的原理和应用领域略有不同。

电镀是利用电解作用使金属离子在电极表面上还原成金属的工艺。

通常用作镀层的金属有铬、镍、铜、锌、银、金等。

电镀有许多不同的方法，其中最常见的是电解镀铬技术。

利用电解作用，在金属表面上镀上一层铬，可以改善金属的性能，如提高硬度、抗腐蚀性、耐磨性等，使其在品质上更上一层楼。

电泳又称为阴极电泳沉积工艺，是一种将电泳涂料通过电场作用在被涂物的表面沉积成一层涂膜的技术。

涂料通称“电泳漆”，可以使用有机溶剂，也可以使用水性溶剂。

通过电泳技术可以均匀地涂到被涂物的每个角落，形成涂层厚度均匀牢固，不易剥落的效果。

电泳技术不仅可以进行防腐、防锈等功效，而且可以达到改变产品颜色或增加艺术效果的目的。

无论是电镀还是电泳，它们在工业生产中各有其优缺点，应根据需要选择不同的技术进行加工，以满足制造要求。

阴极电泳涂装工艺的研究进展摘要阴极电泳涂装由于具有很多优点，例如涂膜均匀、致密、外观好、耐蚀性好、延展性好、成本低、生产效率高，已广泛应用于金属表面处理。

本文阐述了阴极电泳涂装工艺的主要参数，并展望了阴极电泳涂装技术的发展方向。

关键词阴极电泳；涂装工艺；发展趋势中图分类号tg1 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）80-0185-020 引言阴极电泳涂装有很多优点，例如涂膜附着性强、耐蚀性好、泳透力高且可实现自动化生产、尤其采用不同的色浆和乳液可得到各种颜色的涂层、其电泳漆液中不含有重金属离子，污水几乎不需要处理，是保护环境、低公害涂装的最新方法之一[1]。

由于阴极电泳涂装有上述优点，所以在汽车、家电、五金等行业得到了广泛应用。

1 影响阴极电泳涂装工艺的因素影响阴极电泳涂装的因素有很多，除了电泳设备、电泳涂料这些客观因素外，前处理及电泳过程中的工艺参数[2-3]，对涂膜的性能也起着非常重要的作用。

1.1电泳前处理一般前处理工序由脱脂、表调、磷化、钝化和多次水洗及纯水洗组成，其中比较重要的化学反应发生的工序是脱脂、磷化和钝化。

1.1.1脱脂脱脂是将工件表面上的油脂、脏物等杂质清洗干净，以保证生成良好的磷化膜[4]。

脱脂质量的好坏主要取决于脱脂剂种类、脱脂时的温度、脱脂时间及机械作用等因素。

脱脂的方式最好为喷浸联用，因为喷淋时水的冲击对油污的去除很有帮助，浸渍能除去工件内部不易冲洗的油污。

1.1.2磷化磷化膜结晶的粗细致密程度、p比、膜重等因素，决定了磷化膜与阴极电泳配套性的优劣。

这些因素主要对电泳漆膜的附着力有影响，因此与阴极电泳配套的磷化膜应p比大、增厚率小、结晶尺寸小、吸漆量少。

王锡春[5]研究发现浸渍处理方式所得磷化膜的磷酸二锌铁含量高，且致密，故其耐蚀性好、涂膜附着力优良、喷射处理方式所得磷化膜的磷酸锌的含有率高，结晶成针状且粗，因而其耐蚀性较浸渍处理方式差。

目前正在推广开发低温、少渣型磷化液，并开发磷化残渣的再利用技术。

阴极电泳槽液常规参数检测方法1.固体分的测定固体份是指电泳涂料在温度控制在120℃，烘干1h后，剩余的干燥树脂和颜料份的百分含量，测定方法如下：①按规定取样量（电泳原漆取2～3g，电泳工作液取2～3g）取被测样品放置于已准确称重的小蒸发皿（或锡纸盒）（W0）中。

②小蒸发皿（或锡纸盒）连同样品进行称重（W1），精确到小数点后三位。

控制在120℃，烘干1h。

③将称重后的样品（连同小蒸发皿（或锡纸盒））放入烘箱中烘干，温度控制在120℃，烘干1h。

④取出样品，冷却至室温，称重（W2）。

⑤计算，用公式固体分（%）=（W2-－W0）/ （W1－W0）×100%计算电泳漆的固体分。

2.颜基比的测定颜基比指的是电泳涂料中的颜料和基料之比，电泳漆和槽液的颜基比测定法有溶剂法和测灰分法.电泳漆所用颜料.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分。

（1）称取定量的漆样或槽液样于已称量的坩锅中;（2）在110土2℃下烘干1小时，随后在200-250度下烘1小时，再在400-450度烘.5小时，再入置到800C的电炉中燃烧30分钟;（3）冷却后将坩锅重新称重（4）计算：灰分=(C一A)×100/E(B一A)×(D/100)]式中：A一坩锅(体积为300m1)的重量(克);B一坩锅十漆样(或十漆膜)的重量(克);C一在煅烧后坩8锅十漆样的重量(克);D一为漆样的固体分(%)。

如是干漆膜，D可以100%计.·如果电泳涂料的颜料分含有碳黑，则应乘修正系数，换算成颜料分.3.PH值的测定溶液的PH值是测定该溶液中酸或碱的平衡度，用氢离子浓度表示。

电泳涂料是靠用碱或有机酸来中和的羟基或胺基，并保持一定的氢离子浓度（碱性或酸性）而获得较稳定的水溶液或乳液。

电泳涂料的水溶液或乳液的氢离子浓度用常规的PH值表示。

极液和超滤液的碱度也用PH值表示。

（1）材料和仪器a. 标准缓冲溶液:三种（PH 6.864、PH 9.182、PH 4.003）。

电泳的原理
阴极电泳用水溶性树脂是一种阳离子型化合物，用有机酸中和，在水中溶解后，以分子和离子平衡状态存在于直流电场中，两极产生电位差，离子发生定向移动，阳离子向阴极移动，并在阴极表面上得到电子沉积于阴极表面，而阴离子向阳极移动，在阳极上放出电子氧化成酸。

这就是电泳涂装的基本原理。

它是一个非常复杂的电化学反应，其中包括：电解、电泳、电沉积、电渗四个同时进行的过程。

1、电解当电流通过电解电质水溶液时，水便发生电解反应，在阳极放出氢气，阴极放出氧气，所以在涂装过程中应尽量降低电压并防止其它杂质离子混合漆液中，因为电解反应时放出过量气体，会影响漆膜质量。

2、电泳在直流电压作用下，分散在介质中的带电胶体粒子向与它所带电荷相反的电极方向移动称为电泳。

电泳漆液中除带负电荷的树脂粒子可以电泳外，不带电荷的颜料和体质颜料粒子吸附在带电荷的胶体树脂粒子上也随着电泳动。

3、电沉积在电场作用下带电荷的树脂粒子电泳到达阴极，放出电子沉积
在阴极表面，形成不溶于水的漆膜称为电沉积。

它是电泳涂装过程中的主要反应，电沉积首先在电力线密度特别高的部位，如被涂工件的边缘棱角和尖端处进行，而一旦沉积发生时，被涂工件（阴极）就具有一定程度的绝缘性，电场于是随着被涂覆的表面向后移动，直到最后得到完全均匀的涂层。

4、电渗它是电泳的逆过程，当漆液胶体粒子受电场影响，向阴极移动并沉积时，吸附在阴极上的介质（水）在内渗力的作用下，从阴极穿过沉积的漆膜进入漆液中称为电渗。

电渗的作用是将电沉积下来的漆膜进行脱水，通常新沉积的漆膜含水量为5~15%，可直接进入高温烘干，不会发生起泡或流挂等现象。

阴极电泳阳极系统的设计(转)一、阳极液系统的作用1、阳极液系统极罩内的不锈钢极管，作为电泳形成电场的一极。

如为阴极电泳，则工件接由整流器来的直流电的阴极，极罩内不锈钢极管接直流电的阳极。

2、调节电泳槽内槽液的酸度和降低槽液的电导率。

1）电泳槽液pH值及电导率调节的必要性，阴极电泳漆是酸性物质，漆的溶解情况靠其酸度来调节。

pH 值过低，漆膜溶解加剧，出现漆膜变薄，库仑效率低，漆膜外观变差。

pH 值过高，涂料水溶性、稳定性和电沉积性能变差，漆膜附着力不好，外观也变差。

电泳是一种电化学过程，漆液电导率过高，电化学反应加剧，漆膜质量变差。

2）电泳过程中，pH值及电导率产生变化的原因：* 阴极电泳中，漆液中悬浮的漆颗粒是在酸性溶液中，其离子型式为阳离子，在电场力的作用下，沉积在作为阴极的工件上。

在漆液沉积到工件的同时，作为漆溶液的酸，就以阴离子的形式被释放出来，它会降低槽液的pH值，增加槽液的电导率。

* 在阴极电泳中，阳极区不断产生有机酸CH++ CH3 COD-（或HCOO-）→CH3 COOH（或HCOOH），如不及时去除该有机酸，进入槽液，会使槽液pH值不稳定。

* 随着电泳的不断进行，阳极金属不断溶解，Fe2+离子不断析出。

另外，工件从前处理不断带入杂质离子，使漆液电导率不断上升。

3、阻止阳极溶入的铁离子进入电泳槽内的漆液，铁也是催化剂，当工件烘干中温度未到，Fe2+使工件表面粘度迅速升高，漆膜表面来不及流平而使漆膜粗糙。

二、阴极电泳管式阳极罩工作原理及结构阴极电泳用管式阳极罩是由316L不锈钢极管（或钛管涂镀三氯化镣）及交换膜等组成，其结构简图如图五·一、管式阳极罩工作原理图如图五·二。

工作原理：在极管和交换膜之间，充满了阳极电解液。

当电流穿过极管流经被涂物到达漆液时，涂料中的酸被分离出来，并透过交换膜进入电解液。

电解液通过泵以每㎡极管有效面积约6～10L/s的循环量，不断冲洗阳极，带走有机酸及杂质离子进入阳极液槽。

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。