电泳涂装技术简介1.doc

电泳涂装技术简介目 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电泳涂装技术简介一 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56倍。从成本角度考虑，膜厚为10m的阴极电泳漆漆膜，其耐盐雾试验=400h,而膜厚为20m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 能力解成H2和C2。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、电泳涂装工艺及其工艺管理电泳涂装工艺一般由涂装前预处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳涂膜的烘干等四道主要工艺组成。1、工件涂装前金属表面处理涂装前工件的表面处理，是电泳涂装的一个重要环节，主要涉及除油、除锈、表调、磷化等工序。其处理好坏，不仅影响膜外观、降低防腐性能，并能破坏漆液的稳定性。因此，对于涂装前工件表面，要求无油污、锈痕，无前处理药品及磷化沉化沉渣等，磷化膜结晶致密均匀。针对前处理各工序，将不不一讨论，仅提出几点注意内容：1）如除油锈不干净，不仅阴碍磷化膜的形成，且影片涂层的结合力、装饰性能和耐蚀性。漆膜易出现缩孔、针孔、“花脸”等弊病。2）磷化：目的提高电泳膜的附着力和防腐能力。其作用如下：（1） 由于物理和化学作用，增强了有机涂膜对基材的附着力。（2） 磷化膜使金属表面由优良体变为不良导体，从而抑制金属表面微电池的形成，有效地阻碍了涂层腐蚀，成倍地提高涂层的耐腐蚀性和耐水性。另外，只有在彻底脱底脱脂的基础上，在一清洁、均匀、无油脂的表面上才能形成令人满意的磷化膜。从这 方面讲，磷化膜本身就是对前处理工艺效果的最直观最可靠的一个自检。3）水洗：前处理各阶段水洗好坏将对整个前处理及漆膜质量产生很大影响。涂装前最后一道去离子水清洗，要确保被涂物的滴水电导率不大于30s/cm。清洗不干净，如工件：（1） 残留余酸、磷化药液，漆液中树脂发生絮凝，稳定性变坏；（2） 残留异物（油污、尘埃），漆膜出现缩孔、颗粒等弊病；（3） 残留电解质、盐类、导致电解反应加剧，产生针孔等弊病。2、电泳涂装工艺条件及重点参数管理 电泳涂装工艺条件包括以下四个方面13个条件（参数）：1）槽液的组成方面：固体份、灰份、MEQ和有机溶剂含量；2）电泳条件方面：槽液温度、泳涂电压、泳涂时间；3）槽液特性方面：PH值、电导率；4）电泳特性方面：库化效率、最大电流值、膜厚和泳透力。其中，泳涂电压和时间、槽液固体份、温度、PH值和电导率是现场控制和管理的主要项目，现重点介绍如下： （1） 槽液的固体份（1820%）指槽液中成膜物质（树脂、颜料、添加剂等）的含量。通常，较高的固体份会使涂膜厚度增加，泳透力提高，但工件附着漆液多，损耗增加；固体份过低，颜料易沉淀，槽液稳定性差；另漆液电阻增加，因电压增加则导致水电解加剧，泳透力下降，漆膜变薄，外观变差，易出现花脸、针孔等弊病。（2） 槽液温度（28+-10C）在电泳过程中，通常会出现槽温升高的现象，这源于以下两个因素：其一，电沉积量大泳透力有下降趋势，但温度过高，溶剂挥发加快树脂分子易产生氧化聚合交联，必影响槽液的稳定性，加速槽液老化，且电解反应加剧，漆膜易出现针孔、桔皮等弊病；温度过低，漆水溶性下降，电沉积量下降，膜薄、粗糙等。（3） 槽液PH值（6.4+-0.3）PH值是控制槽液稳定的最要因素,阴极电泳槽液是酸溶液体系,需适量的酸度才能保持槽液的稳定。随着PH升高，高于规定值，其提供助溶的酸量减少，树脂亲水性下降，体系稳定性下降，严重时产生不溶性颗粒，槽液出现分层、沉淀，涂膜外观差；PH值过低，槽液的可溶性增强，漆膜发生再溶解及出现针孔、麻脸等，且PH值低对设备的腐蚀性增加。（4） 槽液电导率（1300+-300S/cm）槽液电导率可以衡量漆液粒子的移动和通电能力，在指标范围内可确保电子的适当过量和连续成膜。电导率与槽液PH值、液温、固体份、杂离子含量有密切的关系，其微小变化将不会影响涂膜性能，但对膜厚和泳透力有影响。通常，随着槽液电导率增高，膜厚也相对增厚（槽固体份引起）。但由于杂质离子带入而引起电导率异常偏高，将会给漆给漆膜外观性能、槽液温度带来很坏影响。如电导率超出指标上限，可通过排超滤而补加去离子水、助剂等来调整（5）泳涂电压（60180S）泳涂电压对漆膜的影响较大，电压高低的选择与电泳涂料的类型、被涂工件材料的性质、表面积大小和阴阳极间距有关。一般电压高，电沉积速度提高、漆膜增厚。但电压过高，电解反应加剧，气泡增多，电泳漆膜厚且粗糙有针孔，烘干后有桔皮现象；电压过低，电解反应慢，电沉积量少，漆膜薄而均匀。选择电泳压的依据是在保证膜厚及泳透深度的前提下，尽可能采用较低电压进行电沉积。（6）泳涂时间（60180S）泳涂时间指被涂物浸在槽液中通电成膜时间。在一定条件下，泳涂时间增长，电沉积量也增加，泳透深度增大。但当漆膜达一定厚度时，由于电阻影响，电泳时间再延长，也不可能增加膜厚，相反因出现返溶而导致漆膜外观状态变坏。泳涂条件（电压、时间）一旦设定，将不再变动。有关电泳槽液的参数项目、指标、检测频率及漆膜性能指标，详见科德公司产品说明书。四、电泳涂装设备 一般由电泳槽（主、付）、循环过滤系统、超滤（UF）系统、电极和极液循环系统、控温系统、直流电源及相应电装置、纯水及清洗置和烘干装置等组成。涂装生产线设计、制造的好坏，会给涂装质量带来影响，并且是靠管理难以克服的。只有设备供应厂家、漆厂和用户三方结合，各负其职，才能确保电泳设备不出早期故障和涂装质量的稳定。1、电泳槽（主、付槽）电泳槽设计和结构，主要涉及以下两方而考虑：其一，保持槽中槽液运动防止沉淀的技巧；其二，保持槽液清洁的过滤方法。注意事项：槽底和转角都应设计呈流线型，应尽量消除液流的死角；槽体设计在满足各种要求的前提下应尽可能小，以缩短更新期和减少投槽资金；设计付槽的作用是盛接槽表面流带入的泡沫和尘埃，并有消泡功能。 2、循环过滤系统（含控温装置） 电泳槽液自配槽糕后就应连续循环搅拌，其主要功能如下： 保持槽液均匀混合和防止颜料在槽中或被涂物水平面上沉降；槽液循环经过滤器，除去槽液中的尘埃、机械杂质和油污；保持槽液的温度均匀，并通热交换器，交换掉由涂装电能和泵工作的机械能转换成的热量；及时排除在电泳过程中在被涂物表面上产生的气体。设计方面，槽液由付槽通过循环泵从主槽底部的多孔管进入主槽，对于连续式生产，槽液流向应与被涂物前进方向一致，且要求流速为工件移动速度的24倍；对泵的选择，将以全循环每小时46次的槽液量作为依据。3、超滤（UF）系统超滤系统是电泳涂装工艺主要设备之一，其使用好坏，将直接影响电泳涂装质量及生产成本，其主要作用如下：加强对电泳涂料的回收，回收效率达98%以上，同时减少污水处理量及费用；利用对电泳槽的控制，槽液的电导率及质离子含量可通过超滤液的排放而得到有效控制，保证电泳涂膜质量。（另外，也可通过超滤液的排放减少槽液中的小分子含量。） 对于小生产线，一般采用管式和和卷式超滤器，其安装和使用要求：电泳槽液在进超滤器前一定要安置过滤器，否则易堵塞超滤器膜孔，造成清洗周期缩短，缩短使用寿命； 超滤器停止运行时应用干净超滤液将漆液排到电泳槽内，用干净超滤液浸泡超滤膜； 当超滤液通过量下降到额定值的70%时，就应进行清洗。清洗液配制： 1%乙二醇丁醚、2%乙二醇乙醚、4%冰醋酸的去离子水清洗液。4、供电系统直流电源一般采用硅或硒整流器，将交流电源进插进行整行流而得，并经滤波处理，以减少电压脉冲幅度。系统设计时要考虑电流余量以供有发展余地。整流器要具有软启动、软停止功能，输出电压不突变。 经验数据每平方米泳涂面积的电流强度为1020A； 电压控制，应能在020A； 工件数对于自动线，涂装阴极面积计算方法：M=工件表面积2min ；Min 极比控制一般按阴极：阳极 =45：1（指有效面积）。 5、烘干室（通道）（1781800C）电泳烘干是电泳底漆的最后一道工序。在高温下树脂发生化学反应而 成膜。烘干室设计要求在清洁度，温度均匀性，控温准确度，烘干时间等满足工艺要求。 要保证一定的预烘区，升温幅度约有20摄氏度/每分钟； 采用辐射升温、对流保温相结合的形式，加强空气的防尘、过滤措施； 考虑采取防滴落防凝结措施，以防烘道内烟气凝结滴落工作，污染漆膜。五、电泳涂装的漆膜弊病及其防治电泳涂装，由于电泳漆的质量不好或涂装工艺控制不当，漆膜会出现这样或那样的弊病。其中最常见的缺陷有颗粒、桔皮、缩孔、针孔、异常附着。下面将重点介绍其成因及防治措施。1、针孔指涂摸上产生针状小凹坑的现象。不同针孔产生的原因如下：1）重溶针孔：（1）湿漆膜后冲洗及时；（2）槽液PH值过低；（3）助溶剂量过高；2）气泡针孔；（1）电压太高、电解反应激烈，产生气泡多，脱泡不良；（2）槽液中杂质离子过多，电导率异常； （3）槽温偏低或搅拌不充分，气泡不易排出，且预烘时间短。3）带电入槽阶梯针孔：（1）槽液对工作表面润湿不良；（2）链速过低。防治措施：1）工件经泳涂成膜后离槽，立刻用UF液（或纯水）冲洗，以消除重溶针孔；2）控制好槽液中杂质离子浓度，极液也要控制。把前处理关，因为磷化膜孔隙要身也易产生气泡，控制也槽液瘟度；3）要求液面流速0.2m/s，防阶梯针孔。4）为防水洗液孔，先保证漆电渗性好，要控制槽内助溶剂含量不能过高，后冲洗水压不可过高（0.15MPa）2、缩孔由外界造成被涂物表面、磷化膜或湿膜上附有尘埃、油等，或在漆膜中混有与电压涂料不相溶的料子，它们成为陷穴中心，并造成烘干初期的流展能力不均衡而产生火山口状的凹坑原因：1）槽液中混入异物（油分、灰尘），油漂浮在电泳表面或乳化在槽液中；2）被涂物被异物污染，如链油、尘埃等；3）前处理脱脂不良，磷化膜上有油污；4）电泳后清洗不净，有油污，纯水纯度差；5）烘干炉不净或循环风内含油份；6）漆液颜基本比失调，补给涂料或树脂溶解不良（不溶解粒子）。 防治措施：1）在槽液循环系统设置除油过滤袋，以除去污物；2）保持涂装环境洁净（含运输链、挂具、压缩空气等）；3）5按成因针对性依次调整；4）保持槽液正确颜基比及溶剂含量等；5）加强新漆的质量把关，确保溶解、中和好，并过滤。缩孔与针孔的区别在于前者凹坑中心部一般有成为核心的异物，凹坑周围是漆膜堆积凸起。3、颗粒：成因：1）电泳槽液有沉淀物、凝聚物或其它异物，槽过滤不良；2）电泳后冲洗液脏或冲冼水含漆量过高；3）烘干炉脏，落上颗粒状异物；4）进入电泳槽的被涂物不洁，磷化后水洗不良；5）涂装环境差。 防治措施：可根据各成因采取相应调整、改良措施。4、桔皮：成因：1）漆液的颜基比失常（过小）；2）杂质离子混入漆液，助溶剂量少；3）漆液中小分子量树脂增加；4）磷化膜粗糙，前处理后水洗不完全；5）电压过高。 防治措施：（略） 5、异常附着被涂物表面或磷化膜的导电性不均匀，在电泳涂装时电流密度集中于电阻小的部位，引起涂层在这些部位集中生长，呈异常堆积状态。成因：1）被涂物表面导电不均，致使局电流密度过大，有：磷化膜污染（指印、斑印、酸洗渣等）；被涂物表面污染（有黄锈、清洗剂、焊药等）；前处理异常，如脱脂不良、有药液残留等。2）槽中杂质离子污染、电导过大、助溶剂量过高、灰份过低；3）泳涂电压过高，槽温高，造成涂膜破坏。防治措施：1）严格控制白件质理，控制前处理各工序，确保脱脂良好、磷化均匀、水洗充分；2）严格控制槽中杂离子含量。可通过排超滤液补纯水来控制槽液电导和溶剂含量。如灰份低，则补加色浆；3）控制好泳涂电压，尤其是要控制被涂物入槽时的初期电压，降低槽液温度控制极间距离，避免太小。加外，在涉及到电泳涂料的使用过程中，人们常常“感觉”涂料不稳定。这实际上是以下各项因素的交错出现时给人的错觉。1）电泳槽受污染严重。因工件电泳前纯水处理不干净，将工件中残留的酸、碱、盐类等带入槽中，使漆液凝结成颗粒物，出现沉底并阻塞过滤设备，造成漆膜弊病。 2）槽液更新期长，且因机械设备的安置不良出现高速磨擦，加快漆的老化，同时产生颗粒现象；或因循环不良而出现颜料沉淀。3）在生产过程中，因制冷设备不足，液温太高也会造成槽液坏死结粒。4）槽液指标控制不严，如固体份过低、槽电导率过高，都会加快槽中漆液电解、水解速度，产生颗粒象。现以表格形成列出电泳涂装常见涂膜缺陷产生时的检查要点，供参考；序号现象确认事项检查确认内容1涂膜太薄电压通电不良槽液温度固体份溶剂含量检查电压是否适当（偏低）检查挂具上是否有涂料附着，测极罩电阻槽液温度是否保持在工艺规定范围内固体份是否偏低溶剂量是否偏低2涂膜过厚电压通电时间槽液温度固体份溶剂含量检查电压是否适当（偏高）运输链速度是否变慢槽液温度是否保持在工艺范围内固体份是否偏高溶剂含量是