阴极电泳的原理与应用

阴极电泳的工作原理与应用
阴极电泳作为一种新的防护和装饰手段，以电镀层为底层的技术现在已经很流行。阴极电泳涂装技术的原理与电镀有相似之处，即以被加工产品为阴极，在电场作用下让水溶性涂料镀覆到金属制品表面。因此，也很容易与电镀加工对接而形成。系统化加工流程。电泳与电镀最大的区别是所用的镀液不同，相应的原理也不同。电镀所镀上的是金属镀层，是金属离子被电化学还原的过程，而电泳则镀上的是有机物涂层，有机涂料微粒因为带有电荷而在电场作用下电泳到极性与微粒相反的产品上。因此，电镀是物理化学过程，而电泳则可以说是物理过程。根据电泳的原理，电泳可以是阴极电泳，也可以是阳极电泳，但对于装饰性表面层的涂装，多数是采用阴极电泳技术。电泳技术的最大应用领域是汽车表面处理，现在在电子产品装饰中的应用已经越来越多。尤其是在电子产品小型化、功能化的时代，有着很好的发展前景，如微型马达、精密仪器上的绝缘性涂装；特殊电极、磁性材料的防氧化涂装等已经在工业生产中得到应用。电泳涂装有很好的覆盖性能，适用于形状复杂的精密产品上的涂装加工，既有很好的外观，又有良好的性能；紫外线固化电泳涂装可利用其本身具有的涂装特点，用于半导体、线路板上感光成像、封闭、绝缘等特殊要求的家电产品的金属感外观已经很少使用电镀，而是采用不锈钢、铝等金属材料，在其表面进行机械拉丝、激光刻蚀、物理或化学等处理或金属涂料。随着人们对产品的高档化、个性化追求的迅速发展，对一些表面装饰性要求高的金属采用电泳涂装不仅可保持金属感的外观，而且在色泽上可改变不锈钢、铝等金属单色调，可进行各种效果的涂装；同时在结合力、平滑性和耐蚀性方面都优于其他涂装。另外，电泳涂装可进行亚光、珠光、双色等涂装，是一种很好的底面合一的涂装方法。
在阴极电泳的发展中，人们经过长期的研究与使用，逐渐认识到阳极电泳作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。
阴极电泳的特点：与阳极电泳相比，阴极电泳具有漆膜性能好，涂层均匀，漆膜色泽不变深，有色金属也能涂覆等特点：
1）阴极电泳漆比阳极电泳漆具有显著的耐腐蚀性，在脱脂钢板上其耐腐蚀时间一般为阳极电泳漆的3-4倍，超过了经磷化处理的阳极电泳漆。在锌盐磷化钢板上，其耐蚀性为阳极电泳漆的2-3倍，在某些情况下甚至可达10倍。国外曾对阴，阳极电泳涂装的汽车车身在盐雾室中作过对比试验，阳极电泳涂层经250h已被破坏，而阴极电泳涂层经1700h试验后还未被破坏。
2）阴极电泳漆的泳透力也比阳极电泳漆高，通常是阳极电泳漆的1.3-1.5倍，这就使得阴极电泳在进行复杂工件内部涂装时，可以省略辅助电极，从而简化了电泳涂装工艺和材料消耗。
3）阴极电泳漆在电泳涂装时库仑效率高，通常是阳极电泳的2-3倍，可减少30%的耗电量。电泳设备所需冷冻机的容量也较少。
4）阴极电泳漆的耐碱性也比阳极电泳漆高，从实验数据表明，阴极电泳膜比阳极电泳漆膜的耐碱性（5%NaOH溶液）通常高20-40倍。
5）阴极电泳槽液比较稳定，容易控制，不易受杂技离子和微生物的影响而变质。
虽然阴极电泳的价格较阳极电泳漆贵（国外一般是贵1.3-1.5倍），但由于工艺简化（不须设置辅助电极），库仑效率高，涂装漆膜薄（一般10-13um的阴极电泳涂膜的耐腐蚀性明显地优于20-25um的阳极电泳涂膜）等原因，因此阴极电泳涂装的综合成本反而低于阳极电泳涂装的综合成本。