阴极电泳设备培训讲义

Lecture17：阴极电泳设备

1、教学目的及要求：

掌握电泳设备的组成及各组件的功能。2、教学内容：阴极电泳的十大系统3、重点难点：UF系统、循环系统。4、作业：

①简述电泳涂装设备的组成和各部件的作用．

②画出电泳涂装的循环搅拌管路图．

③复习讲课内容。12四、电泳涂装设备

1.设备构成电泳涂装设备包括：

①电泳槽、备用槽②槽液循环系统③槽液过滤系统④超滤（UF）装置⑤电极和极液循环系统⑥温控系统⑦直流电源及供电系统⑧涂料补给装置⑨电泳后清洗装置⑩电泳涂装室（防尘罩）、电气控制柜等专用装置。这十大系统（设备）与输送链、烘干室、强冷室等组成电泳涂装生产线。

电泳生产线3电泳涂装流水线4二汽电泳槽52.阴极电泳设备和阳极电泳设备的差别：

两者组成基本相仿，所不同的是：①极向不同；②涂料离子电荷相反，极罩隔膜和UF膜不同；③阳极电泳的槽液呈酸性，不锈钢器材多，造价贵；④阴极电泳的电压略高一些。

63.电泳涂装设备各系统（装置）的结构及功能

①

电泳槽、备用槽和电泳涂装室

⑴电泳槽：形状有：船形电泳槽

长方形电泳槽主槽设计原则：①有间隙。②无死角。③体积小。④落差≤150mm（一般为50mm以内）7⑵备用槽（又称转槽或倾卸槽）作用：形状：容量：⑶溢流槽（也称辅槽）：位置：作用：8⑷电泳槽和备用槽的技术要求：a.足够的强度和刚性。b.

绝缘防腐处理。

⑸为什么电泳槽内表面及槽内的所有构件（包括溢流槽）表面都应进行衬里处理？①裸露金属电泳膜层碎落。②槽液酸性腐蚀作用。③小型-PVC板，大型-改性环氧树脂或不饱和聚酯玻璃钢。

9涂布玻璃钢衬里的工艺要点如下：①涂衬里前，钢板表面必须进行喷砂处理，露出金属色，表面粗糙度为（40～70）um，吹、吸干净被处理表面及缝隙，达喷砂3A质量标准。②滚、刷涂第一道底漆（改性环氧或不饱和聚酯涂料）。③在室温（20℃左右）固化（8～10）h。④滚、刷涂第二道底漆，贴玻璃纤维布，速贴两层，并用涂料渗透，滚涂平，用排气筒排除涂层中的气泡，转角处多铺一层玻璃纤维布，以增加涂层强度。⑤在室温下固化24h。⑥滚、刷涂第一道面漆（改性环氧或不饱和聚酯涂料），在室温下固化（8～10）h。⑦仔细打磨、磨平涂面。（打磨后露底涂面约50％左右），清理磨灰。⑧绝缘检查（耐高压试验）；须耐压15000V以上。不合格处补涂。⑨检查、修补耐压合格后，再滚、刷涂最后面漆。⑩固化。备用槽内表面的涂层不需要绝缘性，仅需防腐蚀处理；阴极电泳专用的摆杆、挂架等，表面也需要进行绝缘防腐蚀处理。其工艺是经喷砂处理，刷涂（2～3）道电泳槽内壁用的涂料。

1011⑹电泳涂装室室：封闭防尘室室；排风换气系系统。12（1）槽液循环环系统组成成：槽液循环系系统一般由由：循环过过滤、循环环热交换过过滤、超滤滤（UF）3条回回路路组组成成，，电电泳泳槽槽循循环环管管路路和和喷喷射射布布置置示示意意图图，，如如图图所所示示。。2）电电泳泳槽槽液液循循环环搅搅拌拌系系统统13（2）循循环环搅搅拌拌的的主主要要功功能能①成成分分均均匀匀混混合合和和防防止止颜颜料料沉沉淀淀。。②过过滤滤除除去去尘尘埃埃和和油油污污。。③热热交交换换器器保保持持温温度度均均匀匀。。④排排除除电电解解气气体体。。⑤借借助助UF采取取UF液。。14⑶槽液液循循环环系系统统的的技技术术要要求求：：①液液面面的的流流速速（（0.2～0.3）m/s，槽槽底底流流速速≥≥0.4m/s。②槽槽液液流流向向，，液液流流速速度度为为移移动动速速度度的的（（2～4）倍倍。。③管管路路内内的的槽槽液液流流速速（（2.5～3.5）m／s。④槽槽液液的的循循环环次次数数（（2～6）次次/h。⑤泵泵。。⑥管管路路。。⑦阀。。⑧压压力力表表的的位位置置。。1516173）电电泳泳涂涂装装过过滤滤装装置置槽液液的的循循环环管管路路，，电电泳泳后后清清洗洗的的循循环环UF液，，循循环环去去离离子子水水管管路路中中都都应应装装过过滤滤器器。。①过过滤滤器器的的作作用用：：以消消除除槽槽液液中中尘尘埃埃颗颗粒粒（（外外界界和和被被涂涂物物带带入入的的脏脏物物））、、凝凝聚聚颗颗粒粒（（前前处处理理带带来来的的杂杂质质与与漆漆反反应应生生成成的的脏脏物物））及及其其他他机机械械污污染染物物。。②过过滤滤器器的的要要求求：：要求求通通过过过过滤滤器器的的槽槽液液量量为为槽槽容容量量的的（（4～6）倍倍/h，最③过滤器种类：滤袋式和滤芯式两种。

18滤袋袋式式：：进出出口口压压差差控控制制在在（（0.05～0.08）MPa。滤芯芯式式：：初期期压压差差≤≤0.02MPa，当当压压差差达达0.08MPa时就就需需要要换换新新滤滤芯芯。。还有有吸油油过过滤滤器器，1920④阴极极电电泳泳槽槽液液的的过过滤滤精精度度粗过过滤滤，，精精过过滤滤。。214）槽槽液液温温度度控控制制（（冷冷却却装装置置））①作作用用：：冷却却。。②电电泳泳过过程程中中使使槽槽液液升升温温的的因因素素：：电泳泳电电流流产产生生的的热热量量Q1；泵机机械械搅搅拌拌的的机机械械能能转转换换的的热热能能Q2；被涂涂物物带带入入的的热热量量Q3；槽壁壁传传热热的的影影响响Q4水分分挥挥发发散散热热Q5③总热热量量与与换换热热器器选选择择：：Q总=Q1+Q2+Q3+Q4-Q5冷冻机组通过过计计算算出出的的总总热热量量，，就就可可选选择择所所用用换换热热器器的的大大小小。。22④槽液温度控制制：冷却使用（7～10）℃的冷水，，加热使用（（40～45）℃的温水。。⑤槽液温度控制制系统构成：由热交换器、、泵及冷水（（或温水）循循环管路、温温水加热器、、冷水槽、冷冷却机组、冷冷却塔和温度度控制器、调调节阀等组成成。如厂房温温度能保证在在10C以上时，温水水加热可不考考虑。⑥热交换器的的要求：热交换器安设设在槽液的循循环管路中，，槽液在进入入热交换器之之前要经过过过滤，槽液压压力要始终超超过冷却水的的压力，以防防槽液污染。。板式和列管管式热交换器器均可使用，，要用不锈钢钢制造。热交交换器上要装装有排放口及及去离子水冲冲洗连接管路路。⑦温度保护器器：为防止槽液和和清洗液过热热，应设有温温度保护器。。温度保护范范围为：槽液液工艺温度为为（27～37）℃，，高温温警报报41℃，高于于43℃停产。。清洗洗液温温度警警报35℃，高于于38℃停止清清洗；；超滤滤（UF）停止止运行行（见制制造厂厂的说说明））23245）超滤（（UF）系统统（1）超滤滤原理理：主要作作用：：①稳定漆漆液、、提高高漆膜膜质量量、延延长漆漆液寿寿命。。②回收数数量可可观的的漆料料，节节约大大量冲冲洗水水。将槽液液在一一定压压力下下0.3～0.5MPa通过有有特定定孔径径的半半透膜膜，使使槽液液悬浮浮的颜颜料、、高分分子树树脂(M＞5000)截留，，而使使槽液液中的的水、、有机机溶剂剂、无无机离离子和和低分分子树树脂通通过半半透膜膜，从从而使使槽液液保持持在正正常的的参数数范围围内．．25（2）超滤滤器的的结构构形式式：有：管管式、、中空空纤维维式、、卷式式和板板式四四种形形式。。超滤器形式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UF液储槽槽和UF装置的的清洗洗槽可可用不不锈钢钢、玻玻璃钢钢或塑塑料制制成，，UF液储槽槽容积积应能能储存存UF装置的的3h透过液液量。。262728卷式超滤器29电泳漆超滤装置30UF超滤装置管式超滤器31反渗透装置反渗透装置32（3）UF系统的的组成成：UF含有如如下几几个部部分：：①供漆部部分有两种形形式：a.对于小型型电泳槽槽采用直直供式，，即供漆漆和超滤滤循环共共用一台台泵。b.对于大型型电泳槽槽，可专专设供漆漆泵，供供漆泵的的流量一一般为超超滤器透透过量的的20倍，从超超滤器回

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小分子量的树脂分子通过，一般若在进入超滤器之前先用过滤精度为（100～150）um的袋式过滤器过滤，否则极易堵塞超滤器膜孔。

33③控制及检检测部分分(1)超滤器运运行过程程中不允允许随意意停机，，（因为为停止运运行时漆漆液沉积积在超滤滤器内，，易堵塞塞超滤器器）（2）当超滤滤器供漆漆泵停止止运行时时，应自自动地用用干净超超滤液将将漆液排排到电泳泳槽内，，用干净净超滤液液将超滤滤膜浸泡泡。（3）系统中中应安装装流量计计和浊度度计，随随时观察察透过量量的变化化情况和和超滤膜膜有无破破损现象象。（4）在超滤滤器进口口处应装装有缓开开阀，当当供漆泵泵起动时时进口阀阀门是缓缓缓打开开的，以以避免进进漆压力力过高，，损坏超超滤膜。。（5）在超滤滤器的进进口应安安装高压压、高温温保护器器，一旦旦压力、、温度超超过许可可范围，，整个系系统就自自动停止止运行。。34④清洗部分分（1）超滤器器工作一一段时间间后，由由于膜在在浓差极极化的作作用下慢慢慢被堵堵塞，当当超滤液液透过量量下降到到额定值值的70％就应进进行清洗洗，以恢恢复到良良好的工工作状态态，（2）清洗为为循环清清洗的方方式，清清洗泵应应与超滤滤器配套套，在清清洗泵的的进口处处应装有有100um左右的袋袋式过滤滤器，以以便在循循环清洗洗过程中中除去超超滤膜上上清洗掉掉的漆渣渣及其他他脏物。。（3）正常维维护性清清洗或堵堵塞不严严重时清清洗，可可采用1％的丁基基溶纤剂剂、2％的乙基基溶纤剂剂、3％的甲酸酸的去离离子水对对超滤器器进行循循环清洗洗。356）直流电电源供电电系统（1）电泳涂涂装直流流电源：：由整整流器供供给，电电压在0～500V之间可调调，直流流电要经经滤波，，电压脉脉冲幅度度≤5％的平均均电压，，在满负负荷情况况下电压压脉动率率要小于于5％。（2）阴极电电泳的电电流：与与涂装面面积及涂涂料的库库仑效率率有关，，电泳平平均电流流强度可可按下式式计算：：I=(A××δ×p×10-3)/(E××60)I-------平均电流流(A)；δ——涂膜厚度度（um）；p——涂膜密度度g／cm3（一般为为1.3～1.4）；E——电泳涂料料的库仑仑效率（（mg／c）。实际电流流要在平平均电流流（I）基础上上乘个因因数K。K的取值：：连续式式电泳涂涂装，K=1.5～2；步进式式全浸没没通电，，软起动动，K=2～3。还有经验验数据：：每平方米米泳涂面面积的电电流强度度为（10～20）A。36（3）阴极电电泳电源源接地方方式37（4）阴极电电泳供电电方式无瞬间电电流冲击击、整流流器容量量小阶梯痕、、厚度不不均、水水痕（先先烘干以以改善））瞬间冲击击电流、、整流器器容量小小无阶梯痕痕、厚度度不均、、水痕38①对于连续续通过式式的电泳泳涂装，，为了降降低入槽槽段的电电流密度度，避免免过于激激烈的电电解反应应发生，，提高涂涂膜外观观质量，，入槽段应应采用低低电压；；②为了提提高被涂涂物内腔腔的泳透透力，在电泳过过程中需需采用高高电压。。③所以，，多个整整流柜，，多段电电压供电电方式已已在电泳泳涂装中中经常使使用。（5）阴极电电泳多段段电压供供电方式式：397）阳极及阳阳极液系统统(1)阴极电泳的的阳极（电场、除除杂、调PH）①阴阳极面积积比：在阴极电泳泳涂装场合合，阴极和和的面积之之比为4：1。计算:比如汽车车车身涂装，，可按下式式计算阳极极面积：阳极面积=（车身数/min×2min×表面积/车身）/4（全浸时间间：2min）40②阳极布置：：⑴阳极沿着着槽壁布置置，浸入槽槽液中的深深度不得小小于槽垂直直壁的槽液液深度的40％⑵阳极从出出槽口向前前排，一般般在入槽端端靠近入槽槽车身部位位不布置阳阳极。⑶对较大的的工件（如如汽车车身身），可在在底部和顶顶部也布设设阳极，以以使涂层厚厚度均匀。。⑷在分段供供电场合，，要求分段段电极之间间距至少要要大于一个个极罩的间间隙，(防止涂料在在电压较低低的阳极和和极罩上沉沉积)如：分段电电压差≥75V时，要留两两个极罩的的间隙，电压差≥100V，要留三个个极罩的间间隙。如果采用了了防止回流流的二极管管，就可留留一个极罩罩间隙。4142阴极电泳使使用的阳极极有：板式阳极和管式阳极两种阳极一般采采用3mm以上厚度的的不锈钢板板或钢管。。③阳极及极罩罩结构：43管式阳极44④阳极液系统统：(1)阳极液系统统的作用：阴极电泳过过程中在阳阳极区不断断产生有机机酸，如不不及时除去去，会进入入槽液使pH值下降，影影响泳透力力及涂膜性性能，再溶溶解性增大大。（H+＋CH3COO-或HCOO-→CH3COOH或HCOO）（2）除去槽液液中游离酸酸的办法：：①添加未中中和或部分分中和的阴阴极电泳涂涂料，②采采用阳极隔隔膜系统。。（更常用用！）（3）阳极隔膜膜系统法：是将阳极封封闭在可冲冲洗的阳极极罩中，极极罩由不导导电材料制制成，敞开开面（板式式电极罩朝朝向被涂物物的一面，，管式电极极四周都可可算敞开面面）装有离离子选择性性的隔膜。。45（4）阳极液系系统的构成成：由：阳极极隔膜系统统极液循环管管路泵极液槽电导率和混浊度控控制仪去离子水供供给管路等组成。46（5）技术要求求：①阳极液循循环管路必必须用不锈锈钢管或塑塑料管制成成（能耐PH=2～5有机酸）。。②阳极液的的循环量为为每平方米米有效极面面积（6～10）L／min，不断冲洗洗阳极，带带走有机酸酸等阴离子子。③每个极罩罩的进液管管上要装一一个流量计计，以监视视极液流量量。④如果极液液返回管为为塑料管，，应考虑阳阳极液接地地措施。⑤阳极液循循环系统要要安设极液液电导率的的自动控制制装置，设设极液电导导率为一定定值，当偏偏差为100uS／cm时，自动排排放阳极液液，加入新新鲜去离子子水，电导导率传感器器要装在阳阳极液槽中中阳极液返返回管的位位置.478）电泳后清清洗设备电泳后清洗洗的目的及及其工序组组成前面作作了介绍。。下面就如如何设计和和选用后清清洗设备进进行介绍。。（1）设计和选选用电泳后后清洗设备备的原则（（条件）：①根据被涂涂物的结构构及对涂膜膜装饰性要要求选择清清洗道数和和方式。像汽车车身身那样复杂杂的被涂物物则需选用用6道工序以上上的喷、浸浸结合式的的清洗工艺艺；结构较较简单，无无内腔结构构的被涂物物可仅选用用喷式清洗洗工艺。对对涂膜装饰饰性要求较较低的被涂涂物（如汽汽车车下部部件等），，则可清洗洗1～2次。②清洗时间间：在槽上（（含溢流槽槽）清洗，，工件出槽槽就马上冲冲洗，保持持工件湿润润，不使表表面沾污和和干结。喷喷洗时间（（10～30）S（达到置换换清洗液））即可；浸浸洗时间：：浸入即出出，在槽上上的输送链链的水平段段上不要求求过长。③沥液时间间：槽上清洗后后，到第一一道循环UF液清洗之前前的沥液时时间≤lmin；新鲜UF液和新鲜去去离子水清清洗之前只只需（10～20s）沥水时间；；其他各清清洗工序之之间的沥液液时间应为为≥lmin。48④应注意消泡泡问题：含有槽液的的清洗液在在喷式清洗洗时易产生生气泡。起起泡的原因因是：槽液液本身具有有易起泡的的特性，落落差过高，，喷射作用用。⑤为保证清清洗质量，，泵和喷嘴嘴之间应安安上过滤器器，浸洗液每每小时也要要过滤（2～3）次，过滤滤精度大于于25um。冲洗流量量为（15～20）L／（m2·min）。新鲜UF液和去离子子水的清洗洗供给量为为1.2L／（m2·min）左右。喷喷洗槽的容容积应为泵泵流量的（（3～4）倍。⑥后清洗设设备（泵、、管路、过过滤器、槽槽子和壳体体等）必须