电镀电泳设备工艺管理和技术特点分析

1、电镀电泳设备工艺管理及技术特点分析一、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），在槽中使电镀电 泳设备和其相对应的阳极（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淀在被涂工件上，形成均一、水不 溶性涂膜的一种涂装方法。1、阴极电泳涂装的特点：高效一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。优质一其泳透力好，提高了工件内腔的防腐蚀性;（其对工件 内腔、焊缝、边缘等的防腐能力是其他的涂装法所不能比拟的漆 膜耐盐试验可达1000小时）可得到均一的膜厚，外观好。安全一属低公害水溶性涂料，溶剂含量少，无

2、火灾危险，尤其采用uf装置后，涂料回收好，大大减少了对水质和大气污染。经济一指涂料利用率较高，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) 阳极电泳一所用涂料树脂是有带羚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) 阴极电泳一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、 聚氨脂等阴极电泳涂料。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

3、漆膜的5-6倍从成本角度考虑，膜厚为10u m的阴极电泳漆漆膜，其耐盐雾试 验400h,而膜厚为20um的阳极膜，其耐盐雾试验仅达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30%(3) 阴极电泳的泳透力高，一般为阳极电泳的倍， 更适宜于形状复杂的工件涂装。 阴极电泳的利用率高，可达 95%(5)阴极电泳漆漆膜外观好于阳极电泳膜。因阳极漆细度较大(< 40um要保证有良好的外观则必须有足够的膜厚，这对涂料耗用有负面影响。二、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

4、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)。1. 电解一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022. 电泳一在导电介质中，带电荷的胶体粒子在电场的作用下 相反电极移动的现象。如 阴极电泳涂料中带正电荷的胶体粒 子(R3NH)夹带和吸附颜料粒子由电泳过程移向阴极。3. 电沉积一漆粒子在电极上的沉积现象。电沉积的第一步是H20的化学分解，这一反应变成不溶性时，就产生涂膜的沉积。4. 电渗一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。电渗使清水的

5、膜变为憎水涂膜， 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 涉及到除油、除绣表调、磷化等工序。其处理好坏，不仅影响漆 膜外观、降低防腐性能，并处理破药品及磷化沉渣等，磷化膜结 晶致密均匀。针对前处理各工序，将不一一讨论，仅提出几点注意内容:1）如除油除锈不干净，不仅阻碍磷化液膜的形成， 且影响涂 层的j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；目的提高电泳涂膜的附着力和防腐能力。其

6、作用如 下: 由于物理和化学作用，增强了有机涂膜对基材的附着力 磷化膜使金属表面由优良导体， 从而抑制金属表面微电 池的形成，有效的阻碍了涂层的耐腐蚀性和耐水性。另外，只有在彻底脱脂的基础上，在一清洁、均匀、无油脂 的表面上才能形成令人满意的磷化液膜。从这方面讲，看、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30um/cm。清洗不干净，如工件： 残留余酸、磷化药液，漆液中的树脂发生絮凝，稳定性 变坏； 残留异物（油垢、尘埃），漆膜出现缩孔、颗粒等弊病

7、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：库仑效率，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： 槽液的固体份（18-20%）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

8、料易沉淀，槽液稳定性很差；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。 槽液温度（28 ± 1C）在电泳过程中，通常会出现槽液温升高的现象， 这源于以下 两个因素：其一，电沉积涂膜过程中部分电能转变为热能；其二，循环搅拌系统因机械摩擦而产生热量。（槽温变化另两个因素：环境 温度和工件温度）温度升高，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、枯皮等 弊病；温度过低，漆水溶性下降，电沉积量下降，膜薄、粗糙等。 槽液PH值(

9、6.4 土 0.3)PH值是控制槽液稳定的最重要因素，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值得升高，高于规定值，其提供助溶含量减少，树 脂清水性下降，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。 槽液电导率(1300 ± 300um/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通过电量和连续成膜。电导率和槽液 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

10、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，将会给漆膜 外观性能、槽液温度带来很坏的影响。如电导率超出指标上限，可通过排超滤液而补加去离子水、 助剂等来调整。泳途压力(60-250V)泳涂电压对漆膜的影响较大，电压高低的选择和电泳涂料的 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，电沉积速度加快，泳漆深度提高、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，烘干后枯皮现象；电压过低，电解反应慢，电沉积量减少， 漆膜薄而均匀。选择电泳电压的依据是保证膜厚及泳透深度的前 提下，尽可

11、能采用较低电压进行电沉积。 泳涂电压（60-180S）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。但当漆膜达到 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、直流电源及相应供电装置、纯水 及清洗装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

12、，并 且是靠管理难以克服的。只是设备供应厂家、漆厂和用户三方结 合，各负其责，才能确保电泳设备不出现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，主要涉及以下两方面考虑：其一，保持槽液运动防止沉淀的技巧；其二，保持槽液清洁的过滤方法。其注意事项：.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涂物税票面上沉.槽液循环经过滤器

13、，出去槽液中的尘埃、机械杂志和油垢.保持槽液的温度均匀，并通过热交换器，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，槽液流向应和被涂物前进方向一致，且 要求流速为工件移动.度的2-4倍;对泵的选择，将以全循环每小时4-6次的槽液 量为依据。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，将直接影响到电泳涂装质量生产成本，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，槽液的电导率及杂质离子含

14、量可通 过超滤液的排放而得到有效的控制， 保证电泳涂膜质量。(另外， 也可通过超滤液的排放来减少槽液中的小分子含量。)对于生产线，一般采用管式和卷式超滤器， 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，否则易堵赛超 滤器膜孔，造成清洗周期缩短，缩短使用寿命。滤器停止运动时使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%寸，就应进行清洗。 清洗液配制：1%L二醇丁醚、2%乙二醇丁醚、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， 将交流电源进行整流而得， 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。.经验数据每平方米电泳涂面积的电流强度为10-20A;.电压控制，应能在0-250V之间可调；*2min*（工件数 /