电泳涂装专用设备(教材)

1、长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备42 电泳涂装设备 电泳涂装设备系指电泳涂装方法的专用设备。这一般由电泳槽、转移备用槽、槽液循环过滤系统、超滤（UF）装置、电极和极液循环系统、漆液温度调控系统、直流电源及供电系统、涂料补给装置、电泳后清洗装置、电泳涂装室（防尘罩）、电气控制柜等专用装置（系统）组成。再由这些专用设备与输送被涂装物的设备、烘干室、强冷室等组成电泳涂装生产线。烘干室纯水洗UF水洗电泳超滤装置温度调节泵阳极装置整流电源长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 421 电泳槽、备用槽和电泳涂装室体 电泳槽是电泳涂装作业的浸槽（或称主梢），形状有船形和

2、长方形两种。典型电泳槽的断面间隙尺寸见下图：长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 电泳槽体通常分为主槽和辅槽两部分，由钢板及型钢焊接制成。 电泳槽体的特点： （1）在满足电泳漆工艺条件的前提下，应尽量减小主槽的容积。 （2）主槽的横断而形状应与漆液搅拌流向相适用，以增强搅拌效果。 （3）主槽的纵断面应使漆液沿单一循环路线连续流动，液面流向与工件运行方向相同，为此，在入槽端应设置导流板。 （4）主槽底板向入槽端或向中部倾斜，其斜度为10 / 100015 / 1000 并在槽底最低处设置漆液排放口。 （5）尽量避免槽内产生死角，在转角处应以圆弧或斜板过渡。 （6）辅槽设置在出槽

3、端，可以回收工件带出的余漆。它的作用是盛接电泳槽表面流带入的泡沫和尘埃，并有消除泡沫的功能。 （7）主槽与辅槽之间应设置溢流堰，用以调整主槽的液面高度。主槽与辅槽液面高差应保证在1 00mm 以内。 （8）电泳槽内表面要进行绝缘防腐处理，确保槽体的绝缘及防腐能力。 备用槽供清理、维修电泳槽时储存电泳槽液用，故又称转移槽。其形状取决于安置的场所，可以是长方形、槽车或圆柱形。备用槽的容量应能容纳全部槽液，并留有足够的余量。备用槽内表面的涂层不需要绝缘性，仅需耐电泳槽液的防腐蚀处理； 电泳槽上设置一个封闭的防尘室（又称为电泳涂装室），该室一般用镀锌钢板，最好用不锈钢材料制成，电泳涂装室留有玻璃窗和出

4、入门，门上应装有安全保护链锁装置，以防止正常工作时人员进入，发生触电事故。另外，电泳槽中有机溶剂要设排风换气系统。UF超滤器长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 422 电泳槽液循环系统（包括过滤器和冷却装置） 阴极电泳槽液自配槽后就应连续循环搅拌，因故障而停止的搅拌时间不应超过2小时 。循环搅拌的主要功能有以下四个： （l ）保持槽液均匀棍合和防止颜料在槽内或被涂物的水平面上沉淀。 （2）槽液循环经过滤器，除去槽液中的颗粒状的尘埃和油污。 （3）保持槽液的温度均匀，通过使用热交换器，交换掉由涂装电能和泵工作的机械能转换成的热量。 （4）及时排除在电泳过程中在被涂物表面上产生

5、的气体。 电泳槽循环管路和喷射布置示意图，如下图所示； 过滤器板式换热器换热循环泵主循环泵冷水进温水出过滤器超滤循环泵过滤器UF液储槽长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 槽液循环系统一般由主循环过滤、热交换循环过滤、超滤（UF ) 3 条回路组成。 在槽液循环过程中应确保液面的流速（0.20.3 ) m / s ，靠近槽底部的流速最低为0 . 4m / s 。在连续式生产场合，槽液流向与被涂物（如车身）前进方向一致，液流速度一般要为车身移动速度的（2 4 ）倍。管路内的槽液流速一般为（2 . 5 一3 . 5 ) m / s 。 槽液的循环次数根据所选用的阴极电泳涂料品种不

6、同有差异，一般为( 2 6 ）次小时 ，以此来选用循环泵的流量。新一代电泳漆的指标变化要求循环次数有所下降，下降的同时也节约了成本和降低了热量的产生。 泵一般使用卧式和立式端吸式离心泵，分体卧式泵已成功地用于阴极电泳系统，泵的材质用不锈钢。电机转速应在1450r / min 左右。在循环系统中不推荐设置备用泵。立式、卧式泵的循环管路布置方式各有优越性，立式泵价格较高、维修不方便，但结构紧凑、不易泄漏。一般使用卧式泵场合，为防止电泳涂料的渗漏和对双机械密封进行冷却，需增加UF液水封装置。 阴极电泳涂装的管路一般都用不锈钢管，在阴极电泳槽内分布的喷管使用PVC 管和塑料喷嘴，所以管路布置都要有一定

7、的倾斜度，以允许完全排净，而且要装低点排放口。长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 在电泳系统中闸阀、偏心阀、球阀和蝶阀都可用，其结构材质及布置对延长使用寿命很重要。蝶阀用得较多，其阀片及轴只能用不锈钢制造，阀座要用聚四氯乙烯。阀门要尽可能地靠近“T ”型结构安装，以使阀面得到冲刷；压力表安置的位置对减少其堵塞极其重要，将其安装在管线的上端，不能水平或环形连管。 达到更好的循环效果，在电泳槽、备用增中的循环搅拌管上安装引流喷嘴，利用文丘里原理，使喷嘴通过引流器喷出的槽液量扩大（3 一4 ）倍。其工作原理见下图。 长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 1、电泳

8、涂装用过滤装置： 为确保优良的电泳涂膜的外观质量，在槽液的循环管路、电泳后清洗的循环UF 液及循环去离子水管路中都应装过滤器，便于对槽液、循环清洗液进行最大限度的过滤。 槽液中尘埃颗粒（外界和被涂物带入的脏物）、凝聚颗粒（前处理带来的杂质与漆反应生成的脏物）及其他机械污染物靠过滤器来清涂。要求通过过滤器的稽液量为槽容量的（4 6 ）倍h ，最小不能低于槽容量。当过滤的槽液量为槽容量7 倍时，这样至少有质量分数为99 . 9 的槽液经过了一次过滤。 槽液中有油污是涂膜产生缩孔的主要原因之一，可使用吸油过滤器，把它装在标准袋式过滤器中，并降低流速，以获得最佳效果。 一般的过滤器有滤袋式和滤芯式两种

9、。滤袋式大多用纺织物和无纺织物制成，安装在金属结构的支撑筒中，滤袋的清洗或更换视过滤器进出口压力而定，压差控制在（0.050.08 ) MPa 。滤芯式一般是纤维质或塑料烧结而成，一般初期压差不大于0.08MPa 。当压差达0 . 08MPa 时就需要换新滤芯。现今常用滤袋式过滤器，有单袋、双袋、四袋、六袋等形式，单袋过滤器的结构见右图： 阴极电泳槽液的过滤精度，在要求高的使用场合为100 地通过25 m。过滤器壳体及支承架等应用耐酸钢或长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备合成材料制造。有时槽液先通过粗过滤器，再通过精过滤器（或两层）过滤。 2 、槽液温度控制（冷却装置） 为

10、保证泳涂质量，要求将槽液温度控制在士l 范围内，在正常生产状态下是对槽液进行冷却，在电泳涂装过栓中，主要由来自四个方面的热量产生。（1）由于电泳电流产生的热量为Q1； （2）循环泵搅拌带来的热量为Q2； （3）被涂物带入的热量Q3 （4）周围环境温度的影响Q4 通过以上四个方面可计算出总热量，就可选择所用换热器的大小。，一般槽液的温度处于上升状态，控制温度需进行冷却。 一般阴极电泳涂装槽液的工作温度是（2728 ） ，要求冷却系统具有在满负荷生产情况下保持槽液温度为15 的能力，有些厚膜阴极电泳涂料要求槽液溢度高些，为( 2935 ） ，这样冷却系统在满负荷生产情况下具有保持槽液温度为（27

11、士l ) 的能力即可。从发展趋势来看，由于工作温度的提高，冷却负荷可进一步减少。 槽液温度控制：冷却用（710 ） 的冷水，加热用（405 ） 的温水。整个调整系统由热交换器、泵及冷水（或温水）循环管路、温水加热器、冷水柑、冷却机组、冷却塔和温度控制器、调节阀等组成。如厂房温度能保证在10 以上时，温水加热可不考虑。 热交换器安设在槽液的循环管路中，槽液在进入热交换器之前要经过滤器，槽液压力要始终超过冷却水的压力，以防槽液污染。板式和列管式热交换器均可使用，要用不锈钢制造。热交换器上要装有排放口及去离子水冲洗连接管路。为防止板式换热器结垢和窜液，可考虑在板换的水循环一侧使用纯水，并在管路上增加

12、浊度计来对窜液问越进行监控， 长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 3、超滤（UF ）系统 超滤系统是电泳涂装工艺中主要设备之一，其主要作用有如下两点： （1）电泳涂料的回收，在使用超滤系统时，因为可以用超滤透过的清洗液充分洗涤除去粘附在被涂物上的电泳涂料，进行回收，回收效益可高达95 以上，节约电泳涂料，减少污水处理量及费用 （2）电泳槽的控制，电泳槽内槽液的电导率及杂质离子含量可以通过超滤液的排放而得到有效控制，保证电泳涂膜质量。 超滤器的结构形式有多种，常见的超滤器有管式、中空纤维式、卷式和板式四种形式，它们各有优缺点，下图为四种超滤器的结构示意图， 长城汽车股份有限公

13、司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 四种超滤（UF ）系统的性能比较 超滤器形式及性能板式管式卷式中空纤维式膜面积/体积支撑体结构堵塞情况清洗情况较大复杂易堵塞难小较复杂不易堵塞易较大简单易堵塞难大简单易堵塞较难长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 超滤（UF）系统主要有以下几部分： （1）供漆部分 根据超滤器本身的结构特性，要保证超滤器内部电泳涂料的一定流速和流量选择供漆泵，供漆部分有两种形式，对于小型电泳槽采用直供式，即供漆和超滤循环共用一台泵。对于大型电泳槽，可专设供漆泵，循环泵按超滤器本身要求选择，供漆泵的流量一般为超滤器透过量的20 倍（此值仅为常规估算概念，阳极

14、电泳和阴极电泳、黑漆和灰漆各不相同），从超滤器系统回到电泳槽的电泳涂料量为超滤液量的19 倍。这一数量要很好地掌握，否则引起浓差极化令超滤膜堵塞。 （2）过滤部分 超滤器其实为超微孔过滤，超滤膜上有细微孔，允许水和小分子溶剂及相对分子质量小的树脂分子通过，若电泳涂料在进超滤器之前不进行过滤则极易堵塞超滤器膜孔，清洗周期缩短，减短使用寿命，一般情况下采用过滤精度为（100150 ) pm 的袋式过滤器，但对进入超滤器的机械杂质含量要求严格，所以要求过滤精度为25 pm 。 （3）控制及检测部分 超滤器运行过程中不允许随意停机，因为停止运行时漆液沉积在超滤器内，易堵塞超滤器，所以对其控制要求较严格

15、，当超滤器供漆泵停止运行时应自动地用干净超滤液将漆液排到电泳槽内，用干净超滤液将超滤膜浸泡。另外系统中应安装玻璃转子流量计和浊度计，随时观察透过量的变化情况和超滤膜有无破损现象。在超滤器进口处应装有缓开阀，当供漆泵起动时进口阀门是缓缓打开的以避免进漆压力过高，损坏超滤膜。在超滤器的进出口应安装高压、高温保 长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备护器，一旦压力、温度超过许可范围，整个系统就自动停止运行。 （4）清洗部分 超滤器工作一段时间后由于膜在浓差极化的作用下慢慢被堵塞，当超滤液透过量下降到额定值的70 就应进行清洗，以恢复到良好的工作状态，清洗为循环清洗方式，清洗泵应与超滤

16、器配套，在清洗泵的进口处应装有100pm 左右的袋式过滤器，以便在循环清洗过程中除去超滤膜上清洗掉的漆渣及其他脏物。 超滤器清洗分为 a、正常维护性清洗或堵塞不严重时清洗； b、磷酸铅、磷酸铁堵塞时清洗； c、生物堵塞时清洗； 422 供电系统 该系统包括直流电源，电极及板罩，极液循环系统等。 1 、电泳涂装直流电源， 直流电源由整流管供给，供车身的阴极电泳的直流电源电压应能在(0500 ) V 之间可调，泳涂零部件的电压可适当低一些 (0400 ) V 。直流电要经滤波，电压脉冲幅度不能超过平均直流电压的5 % ，在满负荷情况下电压脉动率要小于5 % 。 对于连续通过式的电泳涂装为了降低入槽

17、段的电流密度，避免过于激烈的电解反应发生，提高涂膜外观质量，入槽段应采用低电压：为了提高被涂物内腔的泳透力，在电泳过程中需采用高电压。所以，多个整流柜，多段电压供电方式已在电泳涂装中经常使用。长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 2 、在阴极电泳涂装场合的阳极 在阴极电泳涂装场合，阴极和阳极的面积之比为4 : 15 : 1 。阳极沿着槽壁布置，浸入槽液中的深度不得小于槽垂直壁的槽液深度的40 % ，在全浸泳涂时间超过或等于3min 场合，阳极从出槽口向前排，一般在入槽端靠近入槽车身部位不布置阳极。泳涂汽车车身那样较大的被涂物场合，可在底部和顶部也布设阳极，以使涂层厚度均匀。

18、阳极一般采用3.0mm以上厚度的不锈钢板或钢管。在正常情况下，每个极罩可配装一个安培计，以便可连续观察各极罩的运行情况。 阳极装置有板式阳极装置和管式阳极装置两种结构（见下图）： a）板式阳极 b）管式阳极1-汇流排 2-优质不锈钢螺栓 3-塑料护板 4-框和膜 阳极板 6-防护罩 7-电线 8-隔膜 9-阴极阳极结构示意图长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 3、阳极液系统： 在阴极电泳过程中其阳极区不断产生有机酸，如果不及时除去，就会进入槽液使PH值下降，影响工艺参数PH 值的稳定，影响泳透力及涂膜性能，再溶解性增大。除去槽液中的游离酸的办法有两种：添加未中和或部分中和的

19、阴极电泳涂料和采用阳极隔膜系统。一般常用阳极隔膜系统法。 阳极隔膜系统法是将阳极封闭在可冲洗的阳极罩中，极罩由不导电材料制成，敞开面（板式电极罩朝向被涂物的一面，管式电极四周都可算敞开面）装有离子选择性的隔膜。 阳极液系统是由阳极隔膜系统、极液往返循环管路、泵、极液槽、电导率和混浊度控制仪、去离子水供给管路等组成（见右图）： 长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 423 电泳后冲洗设备 电泳后冲洗设备的作用是清洗、回收工件表面从电泳槽中携带出来的浮漆，确保电泳漆膜质量，提高涂料利用率，减少污染物排放。 电泳后冲洗设备由超滤液（UF液）清洗及纯水清洗两部分组成，其完整的电泳后冲

20、洗设备见下图：UF1水洗UF2水洗UF3水洗一次纯水洗二次纯水洗三次纯水洗纯水清洗部分UF水清洗部分长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 选用电泳后清洗设备应考虑以下原则： （1）根据被涂物的结构及对涂膜装饰性要求选择清洗道数和方式。像汽车车身那样复杂的被涂物则需选用6 道工序以上的喷、浸结合式的清洗工艺； （2）工件出槽就马上冲洗，保持工件湿润，不使表面沾污和干结。喷洗时间（1030 )秒（达到置换清洗液）即可。 （3）槽液本身具有易起泡的特性，落差过高、喷射作用、喷射压力过高易起泡，应调整在（0.050.1）MPa 之间。 （4）为保证清洗质量，泵和喷嘴之间应安装过滤器，浸洗液每小时也要过滤( 23 ）次，过滤精度最大为25m。 （5）后清洗设备的泵、管道、过滤器、槽体和壳体等必须用不锈钢或惰性材料制造。 （6）新鲜UF 液、循环UF 液无论在生产和不生产场合均逆工序方向流回电泳槽。 （7）增设吹水和沥水装置，增设防尘罩（通道），以防止灰尘降落在未烘干的电泳涂膜上。 长城汽车股份有限公司涂装技术培训教材 第四章 工艺装备 424 电泳涂料补加装置 随着生产的进行，电泳槽液的固体分下降，其颜基比、中和剂和有机溶剂的含量也都有所变化，需根据涂装面积和实际测定的结果，算出相应的涂料和各种助剂的补给量