企业培训_阴极电泳涂料、涂装基础知识培训资料

阴极电泳涂料 涂装基础知识 王翔HKP研究部CED2010 7 24 内容 第一部分 电泳基础知识第二部分 电泳涂料的制造工艺第三部分 CED常用术语第四部分 电泳涂料检测项目第五部分 电泳生产线的管理第六部分 槽液调整计算 电泳基础知识 第一部分 4 何谓电泳涂装 ED 分散在水中的电泳涂料 在电场作用下 以不溶于水的状态 在被涂物表面析出 形成均一的涂膜 是ELECTRO DEPOSITION缩写也有称做ELECTROCOAT和E COAT的 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 AED AnodicElectroDeposition的缩写 被涂物为阳极 所采用的电泳涂料是阴离子型 带负电荷 CED CathodicElectroDeposition的缩写 被涂物为阴极 所采用的电泳涂料是阳离子型 带正电荷 5 电泳涂料的适用范围 汽车车体 轮车体 轮车体 汽车零件 车体零件 转向 刹车片部品 工业用产品 轮车架 油箱 家电产品 器具 机械 农耕机具 工作机械 其他 建筑构造物 铁筋 金属部分材料 钢铁产品 其他 导电性被涂物 6 电泳涂装的优点 完全自动化 高效率 能节省人力 涂膜均一性 高经济性 重现性好 通过调整电压 可以取得目标的涂装膜厚 高泳透力能均一地涂着于被涂物表面 使工件的内腔 焊缝 边缘等处的防锈性显著提高 火灾的危险性极低 是水分散塗料 溶剤含量极低 但也要注意在电泳槽中产生的氢气 阴极 氧气 阳极 为易燃气体 高装饰性 膜厚均一 涂面平滑 不易发生流痕 痱子等现象 环保性 溶剤含量低 配方中不含铅 铬等有害重金属 采用UF和RO装置 可大大减少废水处理 减少浪费 涂料利用率高通过使用UF系统可以高效回收涂料 涂料的有效利用率可高于95 以上 7 电泳涂装的局限性 电泳涂膜的耐候性较差 在户外使用时需涂面涂 仅适用于具有导电性的被涂物底漆 如木材 塑料 布等无导电性的物件不能采用该涂装方法 具有下列结构的的被涂物不宜采用电泳涂装 但改进后有可能采用电泳涂装 能带出较多污物 污水进电泳槽的结构 能带出较多电泳漆槽液 多次水洗后仍积液的结构 在水中不能全浸没的结构 由多种金属组合成的被涂物 如电泳特性不一样 也不宜采用电泳涂装 不能耐高温的被涂物 也不能采用电泳涂装 对颜色有限定要求的涂装也不宜采用电泳涂装 变化涂膜的颜色须分槽涂装 对小批生产的场合也不宜推荐采用电泳涂装 因槽液的更新速度太慢 槽液容易老化 8 电泳涂装装置 lab 7 4 3 6 8 5 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 外电源 硅整流 阳极线 阳极板 库仑计 电泳槽 阴极线 工件 9 CED涂装示意图 10 H 电泳槽液 R NH R COO 阴极电泳涂装机理 电解 电渗 电沉积 电泳 阳极 电极 氧化反应2H2O 4e 4H O2 阴极 被涂物 还原反应2H2O 2e 2OH H2 R NHX OH R NHx 1 H2O 11 电泳涂装的四个过程 电解 水在通电时产生分解 在阴极上放出氢气 在阳极上放出氧气 电泳 带正电荷的胶体树脂粒子和颜料粒子在电场的作用下向阴极移动 电沉积 涂料粒子在电极上沉积析出的现象 电渗 在电场的作用下 涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来而移向槽液 使涂膜脱水 12 CED的主要组成 阴极电泳涂料 13 大多数场合 电泳涂料均是双组分的 色浆和乳液 组成如下 F 1 色浆 组成颜料分散树脂 改性环氧树脂颜料 着色颜料体积颜料防锈颜料硬化触媒 Sn类添加剂 表面活性剂溶剂 醇醚类溶剂 F 2 乳液 组成主体树脂 聚酰胺 聚酯改性的环氧树脂硬化树脂 封闭异氰酸酯类添加剂 防缩孔剂 表面活性剂中和剂 甲酸 醋酸 醋酸铅等溶剂 醇醚类溶剂 CED的主要组成 电泳涂料的制造工艺 第二部分 15 色浆 F 1 制造工艺 16 乳液 F 2 制造工艺 CED常用术语 第三部分 18 CED用语 1 固体分 NV NonVolatile 不挥发份 固体份 的简称 表示在涂料中的树脂及颜料的重量比率 NV过高时出现的问题有 二次流痕 膜厚增加 涂料回收率下降 NV过低时出现的问题有 膜厚降低 泳透力下降 19 表示固体份中颜料的重量比率 由于槽内颜料沉淀导致ASH下降时 涂膜易产生颗粒 过滤器易堵塞 ASH过高出现的问题有 膜厚降低 涂膜水平面失光 涂膜粗糙 ASH过低出现的问题有 抗缩孔能力下降 泳透力下降 CED用语 2 灰分 ASH 20 是氢离子的浓度指数 值越小酸性越强 PH范围 0 14 PH 7是中性 通常CED在6 0 6 7之间 为弱酸性溶液 PH值过高出现的问题有 槽液的稳定性降低 涂料沉淀 凝聚 堵塞过滤 产生颗粒 PH值过低出现的问题有 腐蚀涂料循环管道等设备 库仑效率降低 破坏电压降低 用U F水洗出现再溶解 CED用语 3 PH值 21 表示相距1cm的极间 面积1cm2的阴 阳极间 的电导度 s cm 值越大 导电能力越强 电导率过高出现的问题有 镀锌板上易出现针孔 破坏电压降低 产生桔皮 电导率过低出现的问题有 槽液稳定性下降 膜厚下降 CED用语 4 电导率 SC 22 表示涂料中的100g固体份所耗中和剂的毫克当量 是槽液的重要参数 MEQ过高出现的问题有 膜厚 泳透力 破坏电压下降 镀锌板易出现针孔 腐蚀涂料循环管道等设备 U F水洗工序易出现涂膜再溶解等 MEQ过低出现的问题有 槽液稳定性下降 U F透过量下降 CED用语 5 MEQ值 23 表示槽液中有机溶剂的总重量百分数 溶剂含量过高出现的问题有 泳透力 破坏电压下降 膜厚增加 易产生桔皮 溶剂含量过低出现的问题有 膜厚降低 涂膜干瘪 CED用语 6 溶剂含量 SOL 24 在正常的槽温下 用规定的电压 规定的时间测得的膜厚 影响膜厚的因素有 正因素 溶剂含量 NV 槽温 施工电压 通电时间负因素 MEQ ASH CED用语 7 电压 膜厚 25 表示耗用1库仑的电量析出的涂膜重量 mg c 影响库仑效率的因素有 溶剂含量 NV MEQ ASH 槽温 施工电压等 库仑效率过高产生的问题 槽液稳定性不良 库仑效率过低产生的问题 泳透力下降 用电量上升 槽液老化后 库仑效率有下降趋势 CED用语 8 库仑效率 26 电泳析出时单位面积上的电阻值 k cm2 分极值过大产生的问题 膜厚降低 涂膜显得干瘪 分极值过小产生的问题 泳透力降低 膜厚偏厚 涂膜粗糙 CED用语 9 分级 27 是测定电泳涂膜膜厚分布均匀程度的方法 主要显示车身内腔等电场难以达到的部位的上膜能力 常用的测量方法有 关西管式法 福特盒法 关西四枚盒法 三菱法 一汽管式法等 CED用语 10 泳透力 TP 28 一般电泳初期电流大 随着涂膜析出 涂膜电阻增加 电流值急剧下降 在某个电压以上电泳时 电流值过大 急剧产生H2 从而破坏析出膜 使涂膜发生显著异常 通常将产生这种现象的最低电压叫击穿电压 影响破坏电压的因素有 溶剂含量 MEQ ASH NV 电导率 槽温 杂离子含量 分极值 极间距 通电条件等 CED用语 11 击穿电压 破坏电压 29 CED用语 12 杂离子含量 30 用弯曲成L字型的试验板电泳 评价水平面的涂面状态 CED用语 13 L效果 31 CED用语 14 加热减量 CED涂膜在烘烤固化过程中挥发份的含量 W1 W2加热减量 W1 W0式中 W0 试板电泳前重量 g W1 试板150 烘烤后的重量 g W2 试板标准条件固化后的重量 g 32 CED用语 15 重溶性 按规定的条件电泳涂装试验对象后 马上把湿的试验片的下半部再浸入槽液中 达到规定时间后烘干 比较观察涂板上下涂膜的膜厚 光泽及涂膜的外观 计算 按下列计算式求出再溶解膜厚A C B其中 A 再溶解膜厚B 下侧的膜厚 m C 上侧的膜厚 m 33 表征涂膜固化程度的指标 测量时 将烘烤后的ED试板于20 下浸泡于乙二醇乙醚 MIBK 1 1的混合溶剂中 24hr后取出 于105 下烘烤30min以挥发掉表面的溶剂 根据浸泡前后的ED膜的重量即可计算出盖尔分率 盖尔分率 浸泡前后ED膜的重量差 浸泡前ED膜的重量 100 一般 盖尔分率大于90 即可认为ED膜已经固化充分 CED用语 16 盖尔分率 gel 34 CED用语 17 槽液温度 T 35 CED用语 18 施工电压 V 36 CED用语 19 电泳时间 t 37 电泳槽有通过式和间歇式两种 通过式适用于产量大的生产线 间歇式适用于产量在2000台 月以下的生产线 通电方式有带电入槽和入槽通电两种 通电又分为慢速通电和急速通电 急速通电 从一开始就将电压升到施工电压的方式 此方式冲击电流值较大 故应选择量程较大的整流器 慢速通电 软起动 慢慢地上升外加电压的方式 例如 用30秒时间慢慢地从0V升到250V 实际生产线上一般采用2段通电或3段通电方式 第一段用慢速通电方式 以获取光滑涂膜 第二段 第三段 采用急速通电方式以获取高泳透力 CED用语 20 通电方式 38 补充涂料的累计固体分与槽液固体分相等时称为一个更新周期 T O或T O 更新周期太长的槽液易老化 上膜能力下降 槽液置换率 CED用语 21 更新周期 T O 39 涂料置换率 1 e T O 100 槽液中新漆占槽液总量的比例 CED用语 22 置换率 40 槽液更新和置换进程关系 电泳涂料检测项目 第四部分 42 色浆 乳液 外观固体份灰份细度粘度PH值电导率 外观固体份粒径粘度PH值电导率溶剂含量MEQ F 3A F 3E 外观浓度 原漆检测项目 43 槽液参数部分 固体份 灰份 PH值 电导率MEQ值 溶剂含量 杂离子含量 涂装参数部分 电压膜厚 库仑效率 分极 重溶性 加热减量 泳透力 L效果 特殊性能部分 干斑性 二次流挂性 油缩孔性等 槽液检测项目 44 涂膜表观性能 表面状况 光泽 膜厚 Ra 涂膜机械性能 附着力 硬度 柔韧性 冲击 杯突 抗石击性 涂膜化学性能 耐水性 耐酸性 耐碱性 耐盐雾性 GEL分率 涂膜检测项目 电泳生产线的管理 第五部分 46 一般的电泳涂装工序 第2阶段 电泳工序 第3阶段 UF回収 水洗工序 第4阶段 干燥 烘烤 第1阶段 前处理工序 47 简单的电泳工艺图 48 电泳线槽液参数及设备管理 工艺要求 合格的涂膜 要想看清电泳槽液是否在正常的管理 有必要定期记取数据 观察各管理项目是否在管理基准内并做出图示 用以判断 此外 电泳涂料需涂装成涂膜后方可对其品质的优劣进行评价 关于涂装品质 外观 膜厚 其他 大致可以从槽液状态推测出来 所以应充分理解掌握各管理项目的管理目的 槽液的日常管理 做好槽液参数的管理 维持槽液参数始终处于管理规格范围内 是现场技术服务人员的基础工作 了解电泳槽液参数变化 调整对槽液性能的影响 条件复杂时 取样槽液 在现场进行调整实验 确认性能变化数据 不同的生产线 根据不同的涂装质量要求 产量变化情况等 可修改槽液管理规格 满足质量要求 Line管理规格最优化 50 电泳涂料的管理 可以分成三部分 如下表所示 电泳涂料和设备的管理的最终目标 是车体上合格的电泳涂膜 槽液的日常管理 颜料份 灰份 加热残份 固体份 是最重要的管理项目 如能按照每天的生产 涂装面积 定期实施涂料补给的话 既能实现基准内管理又能使其他管理项目稳定 是影响涂膜阻抗和热流动性 泳透力 缩孔抵抗性等 的管理项目 通常涂料补给比率 一定的话 应为可稳定管理的项目 但发现出现长期上升或下降倾向时就有必要临时调整 的补给量 使其回到正轨 槽液中最重要的管理项目 影响涂料稳定性的管理项目 是 树脂的水溶化剂 中和剂 如果不足的话 树脂和颜料的分散性低 容易引发产生渣子和堵塞 膜等问题 相反 如 过高 则库仑效率 电泳效率 低 可能引起防锈钢板 钢板 上产生针孔问题 浴涂料 值一般在 弱酸性 领域5 6 6 4范围 因为无法定量地把握涂料中的酸浓度 所以 就成为更重要的管理项目 从槽液管理试验结果判断 MEQ低时不足部分添加F 3A补正 酸浓度 槽液中最重要的管理项目 与 相同 是影响涂膜抵抗值和热流动性的管理项目 关于其数值的多少当然与 成相反的关系 溶剂量上升涂膜抵抗值就下降 热流动性也降低 通常 溶剂量过多的问题非常少见 大体上溶剂量减少时会发生外观 平滑性 的低下问题和 膜厚不足问题等 生产量少 速度慢 时 根据浴管理试验结果判断不足部分的溶剂添加F 3E补正 溶剂含量 槽液中最重要的管理项目 汽车生产线的ED担当者原则上实行每天 每班 管理 定期检查涂料供给 至少1次 周 在Line上 因为潜在有各种各样引发不良的因素 所以即使槽液管理试验结果无异常 被涂物品质也有发生异常的时候 评价被涂物垂直部位及水平部位 涂面平滑性的同时 把涂膜缺陷 缩孔 凹瘪 颗粒 其他 的发生状况记录管理表中 此时 评价基准不可因实施确认的技术员而有所不同 除了上述成膜性确认部位以外 被涂物外板 内部 袋部 也要测定记入管理表 成膜性 膜厚 车身涂装品质的日常管理 55 电泳涂装设备的管理 电泳涂装设备较复杂 但按照其功能 可以进行如下系统分类 烘烤固化系统电泳槽转移备用系统UF设备及轴封系统电泳后冲洗系统热交换温控系统原漆助剂补加系统阳极及极液循环系统DIW制备及补加清洗循环及过滤系统整流电源及通电系统挂具及输送系统磷化后水洗系统前处理 56 电泳涂装设备的管理 前处理 脱脂效果 磷化类型 膜厚 磷化均一性 磷化除渣效果 钢板材质 车身各部位 磷化后水洗 DIW洗槽比电导度 pH值 车身滴水电导率 挂具及输送链 挂具的清洁度 串槽污染源 挂具绝缘性 导电性 输送链污染防止设备 接油盘 57 电泳涂装设备的管理 整流电源及通电方式 电源规格 脉动电压 通电方式 链速 通电时间 全浸通电时间 施工电压 车体流动电位 循环及过滤系统 槽液流速 循环及喷淋管路压力 过滤袋材质 规格 压差管理 压力表维修校正 DIW制备及补加系统 DIW洗槽管理规格 更换频次 DIW流量分配 细菌测试控制 阳极及极液循环系统 阳极罩溢流检查 通电时阳极罩峰值电流 极液管理规格 阳极罩极液流量 透明度 细菌防止管理 原漆及助剂补加系统 补加方式 管路 原漆储存周期管理 污染防止 储存条件 加料频次及计划 58 电泳涂装设备的管理 热交换温控系统 换热介质温度 温度探头位置 槽液温