阴极电泳涂料涂装原理
阴极电泳涂装技术

阴极电泳涂装技术摘要:电泳涂装技术是上世纪中叶才研制出的一门较新兴的涂装技术,它是以水性树脂为主要成膜基料配置成工作液,导电工件浸泡在工作液内,采用电泳法(亦称电沉积法)进行涂装,将成膜基料沉积在工件表面,经固化成膜的一种涂装技术。
关键词:阴极电泳涂装工艺一概念电泳涂装技术是上世纪中叶才研制出的一门较新兴的涂装技术,它是以水性树脂为主要成膜基料配置成工作液,导电工件浸泡在工作液内,采用电泳法(亦称电沉积法)进行涂装,将成膜基料沉积在工件表面,经固化成膜的一种涂装技术。
二阴极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,如水的电解能分解成H2和O2。
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。
三电泳涂装技术的优点:1)底涂工序可实现自动化,适用于流水作业。
相对于喷涂工艺而言,电沉积工艺虽然一次性投资较大,但投槽后两至三年内就可收回高于常规喷涂工艺的部分成本。
另外,电沉积工艺的能量消耗和保养费用大大低于常规喷涂工艺。
2)可控性工作槽液容量较大使涂料及工艺参数的变化减到最小。
电泳工艺与喷漆工艺

电泳工艺与喷漆工艺1. 电泳工艺1.1 电泳涂装的概述电泳涂装是一种常用的表面处理技术,它通过将带有颜料的涂料溶解在水中形成胶体溶液,然后利用直流电场将涂料颗粒定向沉积在被涂物体表面上,形成均匀、致密、耐腐蚀的保护层。
这种工艺具有高效、环保、节能等优点,广泛应用于汽车、家电、建筑等领域。
1.2 电泳涂装的原理电泳涂装过程主要包括以下几个步骤:1.预处理:包括去油、除锈等工序,以确保被涂物表面干净。
2.阴极电泳:将被涂物作为阴极,在直流电场作用下,通过阳极溶解出的金属离子与带有颜料的水性胶体溶解液中的阴离子结合,定向沉积在被涂物表面。
3.固化:经过阴极电泳后,被涂物需要经过烘干和固化工艺,使涂料形成致密、耐腐蚀的保护层。
1.3 电泳涂装的优势电泳涂装相比传统喷涂工艺具有以下优势:•均匀性:电泳涂装可以实现均匀的涂层分布,避免了喷涂过程中出现的漏涂、浮灰等问题。
•耐腐蚀性:电泳涂装形成的保护层具有良好的耐腐蚀性能,能够有效延长被涂物的使用寿命。
•环保性:电泳涂装使用水性胶体溶解液,不含有机溶剂,减少了对环境的污染。
•节能性:由于电泳过程中无需加热溶剂,节约了能源消耗。
2. 喷漆工艺2.1 喷漆工艺的概述喷漆是一种常见的表面处理技术,通过将颜料溶解在溶剂中形成漆料,并利用压缩空气将漆料均匀喷洒在被喷物体表面上。
这种工艺广泛应用于汽车制造、家具加工等领域,可以实现丰富的涂装效果。
2.2 喷漆工艺的原理喷漆过程主要包括以下几个步骤:1.表面处理:类似于电泳涂装的预处理工序,确保被喷物表面干净平整。
2.涂装准备:将颜料与溶剂按一定比例混合,形成漆料。
3.喷涂操作:通过高压空气将漆料喷洒在被喷物体表面,形成均匀的涂层。
4.干燥固化:经过喷涂后,被喷物需要经过干燥和固化工艺,使涂料形成坚固、耐久的保护层。
2.3 喷漆工艺的优势喷漆相比电泳涂装具有以下优势:•色彩多样性:喷漆可以根据需要选择不同颜色和效果的涂料,实现更丰富多样的外观效果。
阴极电泳涂料涂装原理修订稿

阴极电泳涂料涂装原理公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]阴极电泳涂料涂装原理简介一、电泳涂料成膜原理1.涂料工作原理电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。
电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末,但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后,电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法,是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。
具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点,迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。
电泳涂装属于有机涂装,利用电流沉积漆膜,其工作原理为“异极相吸”。
电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。
采用直流电源,金属工件浸于电泳漆液中。
通电后,阳离子涂料粒子向阴极工件移动,阴离子涂料粒子向阳极工件移动,继而沉积在工件上,在工件表面形成均匀、连续的涂膜。
当涂膜达到一定厚度(漆膜电阻大到一定程度),工件表面形成绝缘层,“异极相吸”停止,电泳涂装过程结束。
整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤:●电解:水的电解●电泳:带电的聚合物分别向阴极或阳极泳动的过程●电沉积:带电的聚合物分别在阴极或阳极沉积的过程●电渗:沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂和水,形成均匀致密的湿膜阴极反应2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2阳极反应2H2O → 4H+ + O2 + 4e-当pH=3 ↓ ---(COO)- [阴离子树脂] COOHM→M n+ +e-(金属)↓ ---(COO)- [阴离子树脂]---(COO)nM [析出]阳极反应2H2O → 4H+ + O2 + 4e-阴极反应2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2pH = 12~14 ↓—NH+ [阳离子树脂]—N [析出]在电场作用下,涂料粒子向阴极移动(电泳),由于受到阴极附近碱扩散层(OH-)的影响,涂料粒子在阴极聚结(电沉积)。
阴极电泳成本

阴极电泳成本一、阴极电泳原理阴极电泳是一种常用的涂装工艺,它利用电场作用将颜料或涂料颗粒输送到阳极表面,实现对工件的涂装。
其原理是在液体介质中施加直流电场,使带电颗粒向相反电极运动,最终在工件表面形成均匀且致密的涂层。
阴极电泳具有涂层质量高、涂装效率高、环保等优点,因此在汽车、家电、建筑等行业有广泛应用。
二、阴极电泳的应用领域1. 汽车行业:阴极电泳广泛应用于汽车车身、车架和零部件的涂装。
阴极电泳涂层具有优异的耐腐蚀性和耐候性,能够提高汽车的使用寿命和外观质量。
2. 家电行业:阴极电泳可用于家电产品如冰箱、洗衣机等的涂装。
阴极电泳涂层能够提供良好的抗划伤和耐化学品性能,保护家电产品表面不受外界因素损伤。
3. 建筑行业:阴极电泳可用于铝合金门窗、钢结构等建筑材料的涂装。
阴极电泳涂层能够增加材料的耐候性和装饰效果,提高建筑材料的使用寿命和外观质量。
三、阴极电泳的成本分析阴极电泳的成本主要包括设备投资、能源消耗、涂料成本和人工成本等方面。
1. 设备投资:阴极电泳设备包括电泳槽、电源、输送系统等,其价格较高。
设备的规模和性能将直接影响成本。
较大规模的设备投资较高,但单位产品成本相对较低。
2. 能源消耗:阴极电泳过程需要消耗大量的电能和水资源。
电能消耗主要用于维持电场和输送颜料,水资源用于稀释涂料和清洗工件。
因此,能源消耗是阴极电泳成本的重要组成部分。
3. 涂料成本:阴极电泳涂料价格较高,占据了成本的一部分。
涂料的质量和性能将直接影响涂装效果和成本效益。
4. 人工成本:阴极电泳操作需要专业的技术人员进行控制和维护,人工成本是阴极电泳成本中不可忽视的一部分。
高技术人员的薪资水平较高,会增加成本。
阴极电泳成本包括设备投资、能源消耗、涂料成本和人工成本等方面,其中设备投资和涂料成本是较为固定的成本,能源消耗和人工成本则与生产规模和操作效率有关。
因此,在进行阴极电泳涂装时,需要综合考虑各个方面的成本因素,合理控制成本,提高生产效益。
电泳涂料及阴极电泳工艺

-
电泳槽液 +
电解
电泳
电沉积
电渗
2H2O+2e-—2OH-+H2 R-NH++OH-——R-N+H2O
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电 解介质中,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 。
电泳原理过程
电渗
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 为电渗。
5、常见异常处理
1)缩孔:
检查槽液是否污染 是否有有机硅类混入 是否有油污滴落到工件表面(链条、烘箱等) 检查前处理脱脂效果
2)颗粒:
检查颗粒的类型涂膜表面还是内部 检查周围环境是否清洁?灰尘是否较大(涂膜烘干前) 前处理完工件表面是否有磷化渣、碱液等滴落
3)外观粗糙:
5)针孔:
槽液电导率是否较高?PH是否偏低? 检查整流电源是否正常?电压波动是否偏差很大 是否有停链(电泳完成后浸泡于槽液、UF清洗液等)? 槽液温度是否偏低(低于26度)
6)膜厚较薄或厚:
槽液固体份、PH、温度是否较低或高 电压是否偏低或高 是否有停链(电泳完成后浸泡于槽液、UF清洗液等)造成涂膜涂装后再溶解或电泳太长 阳极液电导率是否偏低或高
工艺流程图:
前 处 理 纯 水 洗
电 泳
UF 1
UF 2
沥 水
烘 烤
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简易电泳线示图:
悬链体系
冲洗区
工件
DC
工件
超滤液
超滤液
电泳槽 HE 槽液循环 超滤器 乳液 F
去离子水
颜料浆 超滤液槽 阳极液循环 到废水处理
到废水处理 Page 17
阴极电泳漆介绍

SH-2000型阳离子电沉积涂料施工工艺一、阴极电泳漆涂装基本原理电泳涂装过程同时包含着电解、电泳、电沉积、电渗等四个过程。
① 电解任何一种导电液体在通电时产生分解的现象称为电解 一般电解伴随有在一个或两个电极上溢出气体,在电极上分别进行着氧化与还原反应,电解过程主要是水的电解:阴极:↑+−→−+-22222H OH e O H 阳极:↑+−→−--22244O O H e OH 电解越强导电介质通过的电流越强。
② 电泳在导电介质中,带电荷的胶体粒子受电场的作用向相反电极移动的现象称为电泳,在阴极电泳涂装过程中,带正电荷的高分子聚合物包裹着颜料粒子向阴极方向移动。
③ 电沉积阳离子型聚合物在阴极上沉析的现象称为阴极电沉积。
首先是水进行电解,在阴极上产生氢气并形成OH~,致使在阴极表面形成高碱性介质层,当阳离子型聚合物泳至高碱层的阴极时就与OH~反应,形成不溶性的沉积涂层.④ 电渗刚沉积到被涂物面上的涂膜是半渗透膜,在电场的持续作用下,涂膜内部所含的水份从涂膜中渗析出来,使涂膜脱水的现象称为电渗,电渗越好的涂膜越致密,抗物理变形性越好,防腐蚀性越好,由于电沉积涂膜是疏水性的高分子聚合物,所以允许用水清洗涂膜表面所带出的浮漆。
二、涂装工艺流程SH-2000阳离子电沉积涂料建议施工工艺如下:脱脂→热水洗→除锈→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→去离子水洗→电泳→超滤水喷淋回收→水洗→去离子水洗→烘干施工工艺中的前处理工序对施工涂膜质量的好坏至关重要,尽管前处理工艺各不相同,但是总的原则是以能满足电泳涂装条件为前提,在此前提下各施工单位可自行选择前处理工艺。
电泳施工要求入电泳槽工件必须无油、无锈;无机械杂质、无酸、无碱、无磷化浮灰等杂质。
为了获得良好的电泳涂膜,前处理工序应满足下列要求: ⑴工件表面脱脂完全。
⑵工件磷化后要求磷化膜均匀,致密,无斑痕,无磷化浮尘。
⑶磷化后末道纯水其电导率要求在20µm∕cm 以下,并要求用醋酸将其PH值中和至6.5-7,此冲洗水可循环使用,当电导率高于20µm∕cm 时应及时更换。
电泳涂装名词解释
电泳涂装名词解释一、电泳原理电泳涂装是一种特殊的涂装技术,其原理是将被涂装工件作为电极,利用电场的作用,使带电的涂料粒子在电场中定向移动,沉积于工件表面而形成涂膜。
电泳涂装包括阳极电泳和阴极电泳两种,其中阳极电泳是将工件作为阳极,涂料粒子在阳极上失去电子而带正电荷,并在电场作用下向阴极移动并沉积在工件表面;阴极电泳则是将工件作为阴极,涂料粒子在阴极上得到电子而带负电荷,并在电场作用下向阳极移动并沉积在工件表面。
二、电泳涂装设备电泳涂装设备主要包括涂装槽、电泳电源、循环搅拌系统、温控系统、浸渍提篮或挂具等部分。
其中,涂装槽是用来容纳涂料的容器,循环搅拌系统可以确保涂料均匀稳定,浸渍提篮或挂具则是用来悬挂或放置被涂装工件的。
三、电泳涂料种类电泳涂料按照其成膜物质的不同可以分为环氧树脂型、氨基树脂型、聚酯树脂型、丙烯酸树脂型等。
不同类型的电泳涂料具有不同的性能特点,适应于不同的涂装需求。
四、电泳涂装工艺流程电泳涂装的工艺流程主要包括前处理、电泳涂装、后处理等步骤。
前处理主要是对工件进行除油、除锈、清洗等处理,以确保工件表面的清洁度;电泳涂装则是将工件放入电泳槽中进行电泳涂装的过程;后处理主要是对涂膜进行固化、干燥等处理,以提高涂膜的耐久性和附着力。
五、电泳涂膜性能电泳涂膜具有良好的耐久性、耐腐蚀性、附着力强、外观美观等特点,被广泛应用于汽车、家电、建材、机械等领域。
电泳涂膜的性能主要取决于涂料的种类和工艺条件等因素。
六、电泳涂装应用领域由于电泳涂装具有优异的性能和广泛的适用性,因此被广泛应用于汽车制造业、家电制造业、建材制造业等领域。
例如,汽车车身和零部件的涂装、家用电器和厨具的表面处理、建筑铝型材的粉末喷涂等。
此外,随着环保要求的提高,电泳涂装也越来越多地应用于环保领域,如PCB板表面处理等。
七、电泳涂装的优缺点电泳涂装的优点主要包括:1)涂料利用率高,可实现自动化生产;2)涂膜质量好,附着力强;3)耐腐蚀性和耐久性好;4)可实现全自动化生产,生产效率高。
电泳涂装的原理和作用
电泳涂装的原理和作用
电泳涂装是一种基于电化学原理的涂装工艺,它通过将漆液溶液加入带有电荷的涂装对象表面,并在电场作用下,使漆液中的颜料或颜料粒子沉积在表面上,形成一层均匀、致密、具有优良性能的涂层。
其原理和作用如下:
1. 原理:
- 电泳涂装原理基于电化学反应和电场作用。
涂装对象作为阴极,放置在含有带正电荷的漆液溶液中,通过直流电源施加的电场,使漆液中的颜料或颜料粒子带负电荷,在电场力的作用下,从溶液中向阴极表面移动,并与阴极表面的阳离子发生反应,形成一层均匀的涂层。
2. 作用:
- 提高涂层质量:电泳涂装可以形成一层均匀、致密的涂层,能够有效防止腐蚀、电化学反应和机械损伤,提高涂层的耐久性和保护性能。
- 提高涂层效率:由于电泳涂装涂层均匀,且只需要较薄的涂层厚度就能满足要求,因此相比传统的喷涂涂装方法,可以节省涂料用量,提高涂装效率。
- 降低环境污染:电泳涂装过程中不会产生溶剂挥发和空气污染,减少了有害气体的排放,符合环保要求。
- 提高工艺灵活性:电泳涂装可以适应各种形状复杂、尺寸大、表面不平整的涂装对象,包括金属、塑料等材料的涂装,提高了工艺的灵活性和适用性。
电泳涂装原理
电泳涂装原理电泳涂装是一种常见的表面涂装工艺,它利用电场作用将带电颗粒沉积在工件表面,形成均匀、致密的涂层。
电泳涂装广泛应用于汽车、家电、建筑材料等领域,具有涂层厚度均匀、附着力强、耐腐蚀性好等优点。
本文将介绍电泳涂装的原理及其应用。
首先,电泳涂装的原理是利用电场力将涂料颗粒沉积在工件表面。
在电泳涂装过程中,工件作为阴极,放置在含有涂料颗粒的电泳槽中,通过外加电压,在工件表面形成一个电场。
涂料颗粒带有正电荷,在电场作用下向工件表面运动,并沉积在工件表面上,形成均匀的涂层。
涂层的厚度可以通过电压、电泳时间等参数进行调节,从而实现涂层厚度的控制。
其次,电泳涂装的涂料颗粒是通过溶剂悬浮在水中的。
通常使用的涂料颗粒是由树脂、颜料、助剂等组成的固体颗粒,这些颗粒在水中形成悬浮液。
在电泳涂装过程中,涂料颗粒被电场吸引到工件表面,并在表面形成致密的涂层。
由于涂料颗粒是悬浮在水中的,因此电泳涂装也被称为水性涂装,具有环保、节能的特点。
最后,电泳涂装广泛应用于各个行业。
在汽车制造中,电泳涂装可以为汽车表面提供耐腐蚀、耐磨损的涂层,提高汽车的使用寿命。
在家电制造中,电泳涂装可以提供外观美观、耐用的涂层,增加产品的附加值。
在建筑材料制造中,电泳涂装可以为铝型材、钢结构等提供表面保护,延长材料的使用寿命。
因此,电泳涂装在工业生产中具有重要的应用价值。
综上所述,电泳涂装是一种利用电场力将涂料颗粒沉积在工件表面的涂装工艺。
它具有涂层厚度均匀、附着力强、耐腐蚀性好等优点,广泛应用于汽车、家电、建筑材料等领域。
希望本文对电泳涂装的原理及应用有所帮助。
阴极电泳涂装名词解释
阴极电泳涂装名词解释1. 阴极电泳涂装的概述阴极电泳涂装是一种常见的涂装工艺,通过利用电化学原理将涂料颗粒沉积在导电基材上,形成一层均匀、致密且耐久的涂膜。
这种涂装方法具有高效节能、环境友好、耐腐蚀等优势,被广泛应用于汽车、家电、工程机械等行业中。
2. 阴极电泳涂装的原理阴极电泳涂装通过将工件置于电解槽中,使工件成为电解槽的阴极,涂料则被转化为导电的阴极泳液。
然后施加直流电源,使涂料颗粒电荷发生变化并向工件表面运动。
最终,涂料颗粒在工件表面形成均匀、连续的涂膜。
3. 阴极电泳涂装的工艺流程阴极电泳涂装包括预处理、电泳涂装、烘干和固化等工艺环节。
3.1 预处理在阴极电泳涂装之前,工件需要经过一系列的预处理工艺,主要包括去油、去锈、除尘等。
这些工艺的目的是为了保证工件表面的清洁度和光洁度,以确保涂膜的粘结力和涂装效果。
3.2 电泳涂装电泳涂装是阴极电泳涂装过程中的核心环节。
工件在电解槽中成为阴极,涂料则被转化为导电的阴极泳液,通过施加直流电源,使涂料颗粒向工件表面运动并沉积形成涂膜。
涂膜的厚度可以通过控制电压和泳液的配方等因素来调节。
3.3 烘干和固化涂膜形成后,需要进行烘干和固化工艺。
烘干可以去除涂料中的溶剂,固化则是通过加热或光固化等方式使涂膜达到一定的硬度和耐久性。
烘干和固化的条件和时间也需要根据涂料的类型和工件的要求进行调节。
4. 阴极电泳涂装的优势和应用阴极电泳涂装相比于传统喷涂方法具有以下优势:•均匀性:阴极电泳涂装可以使涂料颗粒均匀沉积在工件表面,形成均匀的涂膜。
•环保性:阴极电泳涂装过程中不产生溶剂挥发,减少了环境污染。
•耐腐蚀性:阴极电泳涂装形成的涂膜具有较好的耐腐蚀性能,能够有效保护工件表面。
•良好的附着力:由于涂料颗粒与工件表面的物理吸附和化学反应,阴极电泳涂装的涂膜附着力较好。
阴极电泳涂装广泛应用于各个行业,主要包括:1.汽车制造:阴极电泳涂装能够为汽车提供耐腐蚀和美观的外观涂装。
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阴极电泳涂料涂装原理简介一、电泳涂料成膜原理1.涂料工作原理电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。
电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末,但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后,电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法,是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。
具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点,迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。
电泳涂装属于有机涂装,利用电流沉积漆膜,其工作原理为“异极相吸”。
电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。
采用直流电源,金属工件浸于电泳漆液中。
通电后,阳离子涂料粒子向阴极工件移动,阴离子涂料粒子向阳极工件移动,继而沉积在工件上,在工件表面形成均匀、连续的涂膜。
当涂膜达到一定厚度(漆膜电阻大到一定程度),工件表面形成绝缘层,“异极相吸”停止,电泳涂装过程结束。
整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤:●电解:水的电解●电泳:带电的聚合物分别向阴极或阳极泳动的过程●电沉积:带电的聚合物分别在阴极或阳极沉积的过程●电渗:沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂和水,形成均匀致密的湿膜电极附近主要的化学反应如下表所示:反应过程图如下所示:在电场作用下,涂料粒子向阴极移动(电泳),由于受到阴极附近碱扩散层(OH-)的影响,涂料粒子在阴极聚结(电沉积)。
槽液的流动影响扩散层,流动速率高,扩散层薄,流动速率低,扩散层厚。
刚沉积的湿膜含有大量水分,由于电流的影响,会发生部分脱水,使湿膜不挥发份达到80%(电渗)。
脱水后湿膜牢牢黏附在底材上,通常的清洗不能洗脱。
由于边缘电流密度高,电泳过程首先发生在这些区域。
如下图所示:2.电沉积类型●阳极电沉积(AED)阳极电泳涂装,金属工件为阳极,吸引漆液中带负电荷的涂料粒子,电沉积时,少量的金属离子(阳极氧化)迁移到涂膜表面,对涂膜的性能造成影响。
阳极电泳涂料主要用于对耐蚀性要求较低的工件,是经济型涂料。
●阴极电沉积(CED)阴极电泳涂装,金属工件为阴极,吸引漆液中带正电荷的涂料粒子,由于被涂工件是阴极而非阳极,进入涂膜的金属离子大大减少,从而提高了漆膜性能。
涂膜优良,具有优异的耐蚀性能。
二、电泳涂装过程整个电泳涂装过程可分为四个部分:●前处理●电泳●后冲洗●烘干整个体系流程如下图所示:工件脱脂后,经过表调、磷化,使表面形成一层均匀致密的磷化膜为进入电泳槽作准备。
进入槽液,在工件和对应电极间通直流电。
在电场作用下,涂料粒子被吸附到工件上并在表面沉积。
漆膜达到一定厚度,电泳停止。
此时把工件从槽中取出,经后冲洗冲洗掉浮漆,最后送入烘箱固化。
1.前处理金属工件经脱脂,酸洗除锈(若必要),表调,磷化处理为下一步电泳做准备的过程称为前处理。
为了获得良好的电泳涂膜,清洗和磷化都是非常重要的环节。
磷化通常采用铁系和锌系磷化液,处理工艺包括喷淋和浸渍。
主要适用于钢铁底材。
前处理简单步骤可表示如下(钢铁件为例):预脱脂→脱脂→水洗→除锈(如有必要)→去离子水洗→表调→磷化→去离子水洗2.电泳工件经前处理后进入电泳槽液,工件入槽前状态必须保证工件表面无油无锈,磷化膜均匀工件表面温度应在40℃以下,进入电泳槽前工件应全干或全湿,干湿不匀可导致漆膜产生花纹或斑痕。
电泳槽系统各部件及其作用:●直流电源(整流器)—提供直流电,使电沉积得以进行。
●主循环系统—包括循环泵、喷射管以及过滤器,保证槽液混合均匀,同时去除槽液中颗粒污染物及杂质。
●超滤系统—控制槽液电导率,提供后清洗工件的超滤液,并回收浮漆。
●热交换器—控制槽液温度。
电泳槽相关系统的控制:3.后冲洗工件从超滤液出来后,利用超滤液冲洗掉黏附在漆膜表面的浮漆,浮漆可以回收到槽液中,使漆液利用率提高,同时保证了漆膜光滑、美观。
通过循环系统,清洗液也回收到槽液中,从而使涂装效率达到95%以上。
采用封闭式循环清洗,可以有效去除和回收浮漆,使漆液利用率最大。
通过超滤得到的超滤液(含有去离子水、溶剂等低分子量物质)是构成清洗液的最重要的组成部分。
清洗区包括一系列单独的喷淋清洗间或浸渍清洗间。
前几道采用超滤液清洗,最后一道采用新鲜去离子水清洗。
每道清洗之间都有足够的排液时间。
经过最后一道冲洗后,可回收几乎所有的被洗出物。
大部分电泳涂装线在工件进入烘房前,利用自动空气吹干机除去漆膜表面的水分,防止水迹产生。
4.烘干固化清洗吹干后,工件进入烘房,漆膜通过交联固化达到最佳性能。
不同的电泳涂料所用的烘烤温度不同,在指定工艺温度下,通常至少需要20min的烘烤时间。
大部分烘房设有不同的温度区。
这种设计有利于工件通过不同温度区,逐步去除挥发性物质,防止溶剂斑和水迹产生,使漆膜达到最佳流平,得到外观优良的漆膜。
三、阴极电泳涂料(CED)基本参数1.基本物理参数●电压(V)●电泳时间:电泳时间越长,泳透率越高。
●槽液温度(℃):通常为28-32℃●电量大小(库仑):电量(Q)=电流(I)×时间(t)●库仑效率:每克干漆膜所消耗的电量。
该值与树脂中和度和电泳涂料配方有关。
库仑效率=电量(库仑)/干漆膜(g)或库仑效率=干漆膜(g)/电量(库仑)●电流密度:每平方厘米漆膜消耗的电流(A)电泳初期,工件外表面的电流密度比内腔的大的多,随着电泳过程的进行,外表面漆膜逐渐增厚,电阻增大,绝缘程度增加,这部分电流密度逐渐减小,内腔电流密度逐渐增加,电沉积在工件内腔进行。
由于工件边缘的电场强度较高,电流密度较大,电沉积首先发生在这些部位,随后才进入相邻区域。
电沉积发生在最低电流密度和最高电流密度之间,低于最低值,电沉积不能发生。
最高临界电流密度约为10A/m2 ,与此相对应有一个断裂电压。
低于断裂电压,电泳才能平稳进行,伴随一定量的气泡(电解水产生)。
高于断裂电压,电解剧烈,气泡产生速度极快,将导致电泳过程完全失控,此时发生一连串的连锁反应:高电流引起漆膜温度急速升高,温度升高导致湿膜电阻下降,湿膜电阻下降又引起更高的电流密度,如此往复,最终得到外观极差的漆膜。
●湿膜电阻:不同电泳时间CED湿膜电阻(Ω)。
随着电泳进行,膜厚增加,湿膜电阻R N增加,电流量减少,如下图:其影响因素有:漆液配方,其中溶剂、基料、颜料和助剂含量都会影响湿膜电阻大小。
●槽液电导:电阻倒数,1/R=西门子(S)去离子水的电导率通常小于10μs/cm。
槽液中的离子主要来自于主题树脂及研磨树脂被酸中和后产生的离子,槽液电导主要由这些离子产生,颜料本身产生的离子很少,因而槽液不挥发分越高,电导越高。
●槽液电阻:不同温度下槽液电阻。
●干膜厚度:单位μm。
主要影响因素:槽液温度溶剂含量槽液固体分电泳电压电泳时间●泳透力:涂装工件凹陷内腔的能力,可通过法拉第盒来表示:包含内腔的工件(阴极)与阳极之间建立电场,电泳首先在工件外表面开始。
进入内腔的孔洞越小,孔洞周围产生的电场线越密集。
开始,电场线不可能进入工件内腔,内腔不存在电场,这就是法拉第盒。
孔洞越大,盒子对内腔的屏蔽作用就越弱,电场就由可能在内腔建立,更多电场线将进入内腔。
进入程度随其他一些因素例如电导升高,库仑效率降低而增加。
如果孔洞非常小,法拉第盒问题可以通过辅助阳极解决。
增加泳透力的因素有:更长的电泳时间工件屏蔽作用小,例如孔洞较多且大施工电压高库仑效率高(低C/g或高mg/C)固体分含量高CED湿膜电阻高(工件外表面电沉积在短时间内终止,电沉积可以更快进入内腔)CED槽液电导率升高●槽液流动速率:电泳槽中槽液流动速率(m/s)2.基本化学参数●固体分(NV):槽液固体分,包括基料、颜料及不挥发添加剂。
●pHpH和MEQ表示槽液中H+(H3O+)浓度。
相较之下,MEQ更能体现,因为它表示中和槽液中基料所需要的酸量。
R-NH2 + H+→ [RNH3]+如果中和度不够(MEQ值太低,pH太高),树脂水溶性降低,可能引起涂料粒子聚结。
[RNH3]+ + OH-→ R-NH2 + H2O●电导:如前所述。
中和酸的种类是影响电导的决定因素,酸越强,电导越高。
●MEQ:毫克当量(mmol消耗的酸或碱/100g树脂)。
有两种毫克当量,MEQ acid(mmolKOH/100g树脂)和MEQ base(mmol acid/100g树脂)。
MEQ值与槽液中和度有关。
中和度=MEQ acid/MEQ base。
通常中和度在50%左右,树脂水溶性已经很好,中和度太高,酸度太高,对设备腐蚀较大。
●P/B(颜基比):P/B=P/(NV-P)●溶剂含量:影响膜厚及流平性。
主要是助溶剂的影响,在电泳过程及CED湿膜形成过程中有重要影响。
它们可以在树脂胶束结构中存在,并可以随之电沉积在CED湿膜中。
助溶剂含量的提高降低了CED湿膜电阻,使膜厚增加,泳透力降低。
助溶剂对MCT(最低聚结温度)影响很大。
●MCT:最低聚结温度,适合电泳的最低温度,此时可获得最佳CED湿膜。
助溶剂进入树脂胶束并且影响电泳过程。
当施工电压一定时,电泳过程通常在18-32℃之间进行。
温度与膜厚之间的关系如下图低于MCT时,随着温度降低,湿膜厚度增加但疏松多孔,水电解产生的气泡多于涂料粒子的电沉积,树脂的流平性不佳。
随着温度增加,膜厚减少,膜致密性增加。
高于MCT时,膜厚随温度增加而增加,膜致密性同时增强。
最佳槽液温度通常高于MCT值3℃。
而其中不溶于水的助溶剂决定MCT大小。
如果不加助溶剂,随着时间的推移,助溶剂逐渐减少,在这种情况下,MCT曲线向右移动。
因此,可以调节助溶剂含量得到所需的最佳MCT,最佳槽液温度及最佳漆膜。
四、CED设备电泳过程可简单表示如下图:1.前处理设备在CED主槽之前为前处理区好的前处理质量是获得具有优良耐蚀性和附着力漆膜的基础。
通常,前处理包括脱脂、清洗、磷化三部分:脱脂:主要目的是为了除去工件表面的矿物油、润滑油及冲压拉延油以及附着在金属表面的金属屑、灰尘、焊渣、它们是磷化和电泳潜在的尘埃源,可能引起涂膜外观的颗粒;注意脱脂后的清洗效果。
如脱脂不充分,一方面易产生黄锈,导致磷化不均匀;另一方面使磷化结晶变粗,涂膜外观变差,耐蚀性能下降。
一般在无锈的情况下,可省去除锈工艺,有锈则用除锈剂去除。
除锈后清洗干净,特别是夹缝、点焊缝等处易残留除锈剂(一般为无机酸)。
表调剂由金属钛盐组成,它能沉积在工作上形成磷化膜的结晶中心。
表面调整和表调效果的好坏,直接影响磷化膜的状态以及磷化膜的结晶大小。
磷化:磷化方式:浸渍型和喷淋型磷化膜特征:·外观:均匀、致密的灰色膜,无条纹、花纹式杂色斑痕·电泳失重:≤8%·结晶大小:5~10m m ·膜厚:2~5m m· P比:≥85%(喷淋型膜P比略低)去离子水洗:清洗用循环去离子水,水质电导率≤100m s/cm新鲜去离子水洗的水质≤25m s/cm(最好10m s/cm以下)最后一道去离子水洗后的滴水电导率应≤30m s/cm 滴水取样法:离开最后一道水洗区后至下一道工序(风干或电源)间滴落的水,以判断工件的水洗状态。