阴极电泳设备培训教材

1Lecture17：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。23四、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4电泳涂装流水线5二汽电泳槽62.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。

73.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）8⑵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：9⑷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。

10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。

1112⑹电泳涂装室：：封闭防尘室；；排风换气系统统。13（1）槽液循环系系统组成：槽液循环系统统一般由：循循环过滤、循循环热交换过过滤、超滤（（UF）3条回路组成，，电泳槽循环环管路和喷射射布置示意图图，如图所示示。2）电泳槽液循循环搅拌系统统14（2）循环搅拌的的主要功能①成分均匀混混合和防止颜颜料沉淀。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。。15⑶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。。1617183）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，最最小小不不能能低低于于容容量量。。③过过滤滤器器种种类类：：滤袋袋式式和和滤滤芯芯式式两两种种。。19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，磁性性过过滤滤器器。2021④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。。224）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。。23④槽液温温度控控制：：冷却使使用（（7～10）℃的的冷水水，加加热使使用（（40～45）℃的的温水水。⑤槽液温温度控控制系系统构成：：由热交交换器器、泵泵及冷冷水（（或温温水））循环环管路路、温温水加加热器器、冷冷水槽槽、冷冷却机机组、、冷却却塔和和温度度控制制器、、调节节阀等等组成成。如如厂房房温度度能保保证在在10C以上时时，温温水加加热可可不考考虑。。⑥热交交换器器的要要求：：热交换换器安安设在在槽液液的循循环管管路中中，槽槽液在在进入入热交交换器器之前前要经经过过过滤，，槽液液压力力要始始终超超过冷冷却水水的压压力，，以防防槽液液污染染。板板式和和列管管式热热交换换器均均可使使用，，要用用不锈锈钢制制造。。热交交换器器上要要装有有排放放口及及去离离子水水冲洗洗连接接管路路。⑦温度度保护护器：：为防止止槽液液和清清洗液液过热热，应应设有有温度度保护护器。。温度度保护护范围围为：：槽液液工艺艺温度度为（（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））24255）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。将槽液在一一定压力下下0.3～0.5MPa通过有特定定孔径的半半透膜，使使槽液悬浮浮的颜料、、高分子树树脂(M＞5000)截留，而使使槽液中的的水、有机机溶剂、无无机离子和和低分子树树脂通过半半透膜，从从而使槽液液保持在正正常的参数数范围内．．26（2）超滤器的的结构形式式：有：管式、、中空纤维维式、卷式式和板式四四种形式。。四种超滤器器不同结构构形式优缺缺点的比较较：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液储槽和UF装置的清洗洗槽可用不不锈钢、玻玻璃钢或塑塑料制成，，UF液储槽容积积应能储存存UF装置的3h透过液量。。272829卷式超滤器30电泳漆超滤装置31UF超滤装置管式超滤器32反渗透装置反渗透装置33（3）UF系统的组成成：UF含有如下几几个部分：：①供漆部分分有两种形式式：a.对于小型电电泳槽采用用直供式，，即供漆和和超滤循环环共用一台台泵。b.对于大型电电泳槽，可可专设供漆漆泵，供漆漆泵的流量量一般为超超滤器透过过量的20倍，从超滤滤器回到电电泳槽的电电泳涂料量量为超滤液液量的19倍。这一数数量要很好好地掌握，，否则引起起浓差极化化令堵塞超超滤膜。②过滤部分分超滤器其实实为超微孔孔过滤，超超滤膜上有有细微孔，，允许水和和小分子溶溶剂及小分分子量的树树脂分子通通过，一般般若在进入入超滤器之之前先用过过滤精度为为（100～150）um的袋式过滤滤器过滤，，否则极易易堵塞超滤滤器膜孔。。34③控制及检测测部分(1)超滤器运行行过程中不不允许随意意停机，（（因为停止止运行时漆漆液沉积在在超滤器内内，易堵塞塞超滤器））（2）当超滤器器供漆泵停停止运行时时，应自动动地用干净净超滤液将将漆液排到到电泳槽内内，用干净净超滤液将将超滤膜浸浸泡。（3）系统中应应安装流量量计和浊度度计，随时时观察透过过量的变化化情况和超超滤膜有无无破损现象象。（4）在超滤器器进口处应应装有缓开开阀，当供供漆泵起动动时进口阀阀门是缓缓缓打开的，，以避免进进漆压力过过高，损坏坏超滤膜。。（5）在超滤器器的进口应应安装高压压、高温保保护器，一一旦压力、、温度超过过许可范围围，整个系系统就自动动停止运行行。35④清洗部分（1）超滤器工工作一段时时间后，由由于膜在浓浓差极化的的作用下慢慢慢被堵塞塞，当超滤滤液透过量量下降到额额定值的70％就应进行行清洗，以以恢复到良良好的工作作状态，（2）清洗为循循环清洗的的方式，清清洗泵应与与超滤器配配套，在清清洗泵的进进口处应装装有100um左右的袋式式过滤器，，以便在循循环清洗过过程中除去去超滤膜上上清洗掉的的漆渣及其其他脏物。。（3）正常维护护性清洗或或堵塞不严严重时清洗洗，可采用用1％的丁基溶溶纤剂、2％的乙基溶溶纤剂、3％的甲酸的的去离子水水对超滤器器进行循环环清洗。366）直流电源源供电系统统（1）电泳涂装装直流电源源：由整整流器供给给，电压在在0～500V之间可调，，直流电要要经滤波，，电压脉冲冲幅度≤5％的平均电电压，在满满负荷情况况下电压脉脉动率要小小于5％。（2）阴极电泳泳的电流：：与涂装面面积及涂料料的库仑效效率有关，，电泳平均均电流强度度可按下式式计算：I=(A×δ××p×10-3)/(E×60)I-------平均电流(A)；δ——涂膜厚度（（um）；p——涂膜密度g／cm3（一般为1.3～1.4）；E——电泳涂料的的库仑效率率（mg／c）。实际电流要要在平均电电流（I）基础上乘乘个因数K。K的取值：连连续式电泳泳涂装，K=1.5～2；步进式全全浸没通电电，软起动动，K=2～3。还有经验数数据：每平方米泳泳涂面积的的电流强度度为（10～20）A。37（3）阴极电泳泳电源接地地方式38（4）阴极电泳泳供电方无瞬间电流流冲击、整整流器容量量小阶梯痕、厚厚度不均、、水痕（先先烘干以改改善）瞬间冲击电电流、整流流器容量小小无阶梯痕、、厚度不均均、水痕39①对于连续通通过式的电电泳涂装，，为了降低低入槽段的的电流密度度，避免过过于激烈的的电解反应应发生，提提高涂膜外外观质量，，②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。③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。（5）阴极电泳泳多段电压压供电方式式：407）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）41②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，要留两两个极罩电压差≥100V，要留三个极罩的间隙。如果采用了防止回流的二极管，就可留一个极罩间隙。4243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③阳极及极罩罩结构：44管式阳极45④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添加未未中和或或部分中中和的阴阴极电泳泳涂料，，②采用用阳极隔隔膜系统统。（更更常用！！）（3）阳极隔隔膜系统统法：是将阳极极封闭在在可冲洗洗的阳极极罩中，，极罩由由不导电电材料制制成，敞敞开面（（板式电电极罩朝朝向被涂涂物的一一面，管管式电极极四周都都可算敞敞开面））装有离离子选择择性的隔隔膜。46（4由：阳极隔膜系统极液循环管路泵极液槽

电导率和混浊度控制仪去离子水供给管路等组成。

47（5）技术要要求：①阳极液液循环管管路必须须用不锈锈钢管或或塑料管管制成（（能耐PH=2～5有机酸））。②阳极液液的循环环量为每每平方米米有效极极面积（（6～10）L／min，不断冲冲洗阳极极，带走走有机酸酸等阴离离子。③每个极极罩的进进液管上上要装一一个流量量计，以以监视极极液流量量。④如果极极液返回回管为塑塑料管，，应考虑虑阳极液液接地措措施。⑤阳极液液循环系系统要安安设极液液电导率率的自动动控制装装置，设设极液电电导率为为一定值值，当偏偏差为100uS／cm时，自动动排放阳阳极液，，加入新新鲜去离离子水，，电导率率传感器器要装在在阳极液液槽中阳阳极液返返回管的的位置.488）电泳后后清洗设设备电泳后清清洗的目目的及其其工序组组成前面面作了介介绍。下下面就如如何设计计和选用用后清洗洗设备进进行介绍绍。（1）设计和和选用电电泳后清清洗设备备的原则则（条件件）：①根据被被涂物的的结构及及对涂膜膜装饰性性要求选选择清洗洗道数和和方式。。像汽车车车身那样样复杂的的被涂物物则需选选用6道工序以以上的喷喷、浸结结合式的的清洗工工艺；结结构较简简单，无无内腔结结构的被被涂物可可仅选用用喷式清清洗工艺艺。对涂涂膜装饰饰性要求求较低的的被涂物物（如汽汽车车下下部件等等），则则可清洗洗1～2次。②清洗时时间：在槽上上（含溢溢流槽））清洗，，工件出出槽就马马上冲洗洗，保持持工件湿湿润，不不使表面面沾污和和干结。。喷洗时时间（10～30）S（达到置置换清洗洗液）即即可；浸浸洗时间间：浸入入即出，，在槽上上的输送送链的水水平段上上不要求求过长。。③沥液时间：：槽上清洗后，，到第一道循循环UF液清洗之前的的沥液时间≤≤lmin；新鲜UF液和新鲜去离离子水清洗之之前只需（10～20s）沥水时间；其其他各清洗工工序之间的沥沥液时间应为为≥lmin。49④应注意消泡问问题：含有槽液的清清洗液在喷式式清洗时易产产生气泡。起起泡的原因是是：槽液本身身具有易起泡泡的特性，落落差过高，喷喷射作用。⑤为保证清洗洗质量，泵和和喷嘴之间应应安上过滤器器，浸洗液每小小时也要过滤滤（2～3）次，过滤精精度大于25um。冲洗流量为为（15～20）L／（m2·min）。新鲜UF液和去离子水水的清洗供给给量为1.2L／（m2·mi