电泳涂装技术简介

一      概述

1电泳涂装的特点

2电泳涂装的种类（阴极、阳极电泳驻性能比较）

二      电泳涂装基本原理

三      电泳涂装工艺及工艺管理

1工件涂装前金属表面处理

2电泳涂装工艺条件及重点参数管理

四      电泳涂装设备

五      电泳涂装的漆膜弊病及其防治

六      电泳涂料及其涂膜性能的测试方法〈操作实验〉

    电泳涂装技术简介

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），在槽中另投置与其相对应的阳极（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积在被涂工件上，形成、水不溶性膜的一种涂装方法。

1．阴极电泳涂装的特点：

高效——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——其泳透力好，提高了工件内的防腐蚀性；（其对工件内腔、焊缝、边缘等的防腐能力是其它涂装法所不能比拟的，漆膜耐盐雾试验可达成1000小时）可得到均一的膜厚，外观好。

安全——属低公害水溶性涂料，溶剂含量少，无火灾危险，尤在采用UF装置后，涂料回收好，大大减少了对水质和大气污染。

经济——指涂料利用率高，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——所用涂料树脂是由带羟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——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、聚胺脂等阴极电泳涂料。

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漆膜5~6倍。从成本角度考虑，膜厚为10μm的阴极电泳漆漆膜，其耐盐雾试验>=400h,而膜厚为20μm的阳漆膜，其耐雾试验仅达到240-360h。

（2）                阴极电泳涂料的库仑效率为阳极电泳涂料的二倍，可使耗电量减少于30%

（3）                阴极电泳的泳透力高，一般为阳极电泳的1.3-1.5倍，更适宜于形状复杂的工件涂装。

（4）                阴极电泳漆的利用率高，可达95%。

（5）                阴极电泳漆漆漆膜外观必须有足够的膜厚，这对涂料耗用有负面影响。

二、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 

能力解成H2和C2。

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，主要涉及除油、

除锈、表调、磷化等工序。其处理好坏，不仅影响膜外观、降低防腐性能，并能破坏漆液的稳定性。因此，对于涂装前工件表面，要求无油污、锈痕，无前处理药品及磷化沉化沉渣等，磷化膜结晶致密均匀。

针对前处理各工序，将不不一讨论，仅提出几点注意内容：

1）如除油锈不干净，不仅阴碍磷化膜的形成，且影片涂层的结合力、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：目的提高电泳膜的附着力和防腐能力。其作用如下：

（1）    由于物理和化学作用，增强了有机涂膜对基材的附着力。

（2）    磷化膜使金属表面由优良体变为不良导体，从而抑制金属表面微电池的形成，有效地阻碍了涂层腐蚀，成倍地提高涂层的耐腐蚀性和耐水性。

    另外，只有在彻底脱底脱脂的基础上，在一清洁、均匀、无油脂的表面上才能形成令人满意的磷化膜。从这 方面讲，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30μs/cm。清洗不干净，如工件：

（1）    残留余酸、磷化药液，漆液中树脂发生絮凝，稳定性变坏；

（2）    残留异物（油污、尘埃），漆膜出现缩孔、颗粒等弊病；

（3）    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和有机溶剂含量；

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：库化效率、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： 

（1）    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，颜料易沉淀，槽液稳定性差；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。

（2）    槽液温度（28+-10C）

在电泳过程中，通常会出现槽温升高的现象，这源于以下两个因素：

其一，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、桔皮等弊病；温度过低，漆水溶性下降，电沉积量下降，膜薄、粗糙等。

（3）    槽液PH值（6.4+-0.3）

PH值是控制槽液稳定的最要因素,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升高，高于规定值，其提供助溶的酸量减少，树脂亲水性下降，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。

（4）    槽液电导率（1300+-300μS/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过量和连续成膜。电导率与槽液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，将会给漆给漆膜外观性能、槽液温度带来很坏影响。

如电导率超出指标上限，可通过排超滤而补加去离子水、助剂等来调整

（5）泳涂电压（60~180S）

泳涂电压对漆膜的影响较大，电压高低的选择与电泳涂料的类型、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，烘干后有桔皮现象；电压过低，电解反应慢，电沉积量少，漆膜薄而均匀。选择电泳压的依据是在保证膜厚及泳透深度的前提下，尽可能采用较低电压进行电沉积。

（6）泳涂时间（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、直流电源及相应电装置、纯水及清洗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，并且是靠管理难以克服的。只有设备供应厂家、漆厂和用户三方结合，各负其职，才能确保电泳设备不出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，主要涉及以下两方而考虑：其一，保持槽中槽液运动防止沉淀的技巧；其二，保持槽液清洁的过滤方法。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）

         电泳槽液自配槽糕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被涂物水平面上沉降；

    槽液循环经过滤器，除去槽液中的尘埃、机械杂质和油污；

保持槽液的温度均匀，并通热交换器，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的气体。

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，槽液流向应与被涂物前进方向一致，且要求流速为工件移动速度的2~4倍；对泵的选择，将以全循环每小时4~6次的槽液量作为依据。

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，将直接影响电

泳涂装质量及生产成本，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，槽液的电导率及质离子含量可通过超

    滤液的排放而得到有效控制，保证电泳涂膜质量。（另外，也可通过超

    滤液的排放减少槽液中的小分子含量。）

     对于小生产线，一般采用管式和和卷式超滤器，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，否则易堵塞超滤器膜孔，

    造成清洗周期缩短，缩短使用寿命；

         超滤器停止运行时应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%时，就应进行清洗。清洗液配制：

         1%乙二醇丁醚、2%乙二醇乙醚、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，将交流电源进插进行整行流而得，

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。

         经验数据每平方米泳涂面积的电流强度为10~20A；

         电压控制，应能在0~20A；

    工件数    

对于自动线，涂装阴极面积计算方法：M=工件表面积×2min×       ；

    Min 

         极比控制一般按阴极：阳极 =4~5：1（指有效面积）。                

5、烘干室（通道）（178~1800C）

电泳烘干是电泳底漆的最后一道工序。在高温下树脂发生化学反应而

     成膜。烘干室设计要求在清洁度，温度均匀性，控温准确度，烘干时间等满足工艺要求。

         要保证一定的预烘区，升温幅度约有20摄氏度/每分钟；

         采用辐射升温、对流保温相结合的形式，加强空气的防尘、过滤措施；

         考虑采取防滴落防凝结措施，以防烘道内烟气凝结滴落工作，污染漆膜。

五、电泳涂装的漆膜弊病及其防治

 电泳涂装，由于电泳漆的质量不好或涂装工艺控制不当，漆膜会出现这样

或那样的弊病。其中最常见的缺陷有颗粒、桔皮、缩孔、针孔、异常附着。下面将重点介绍其成因及防治措施。

1、针孔——指涂摸上产生针状小凹坑的现象。不同针孔产生的原因如下：

1）重溶针孔：（1）湿漆膜后冲洗及时；（2）槽液PH值过低；（3）助溶剂量过高；

2）气泡针孔；（1）电压太高、电解反应激烈，产生气泡多，脱泡不良；

（2）槽液中杂质离子过多，电导率异常；

 （3）槽温偏低或搅拌不充分，气泡不易排出，且预烘时间短。

3）带电入槽阶梯针孔：（1）槽液对工作表面润湿不良；（2）链速过低。

防治措施：

1）工件经泳涂成膜后离槽，立刻用UF液（或纯水）冲洗，以消除重溶针孔；

2）控制好槽液中杂质离子浓度，极液也要控制。把前处理关，因为磷化膜孔隙要身也易产生气泡，控制也槽液瘟度；

3）要求液面流速≥0.2m/s，防阶梯针孔。

4）为防水洗液孔，先保证漆电渗性好，要控制槽内助溶剂含量不能过高，后冲洗水压不可过高（≤0.15MPa）

2、缩孔——由外界造成被涂物表面、磷化膜或湿膜上附有尘埃、油等，或在漆膜中混有与电压涂料不相溶的料子，它们成为陷穴中心，并造成烘干初期的流展能力不均衡而产生火山口状的凹坑

原因：

1）槽液中混入异物（油分、灰尘），油漂浮在电泳表面或乳化在槽液中；

2）被涂物被异物污染，如链油、尘埃等；

3）前处理脱脂不良，磷化膜上有油污；

4）电泳后清洗不净，有油污，纯水纯度差；

5）烘干炉不净或循环风内含油份；

6）漆液颜基本比失调，补给涂料或树脂溶解不良（不溶解粒子）。

 防治措施：

1）在槽液循环系统设置除油过滤袋，以除去污物；

2）保持涂装环境洁净（含运输链、挂具、压缩空气等）；

3）~5按成因针对性依次调整；

4）保持槽液正确颜基比及溶剂含量等；

5）加强新漆的质量把关，确保溶解、中和好，并过滤。

缩孔与针孔的区别在于前者凹坑中心部一般有成为核心的异物，凹坑周围是漆膜堆积凸起。

3、颗粒：

成因：

1）电泳槽液有沉淀物、凝聚物或其它异物，槽过滤不良；

2）电泳后冲洗液脏或冲冼水含漆量过高；

3）烘干炉脏，落上颗粒状异物；

4）进入电泳槽的被涂物不洁，磷化后水洗不良；

5）涂装环境差。

 防治措施：可根据各成因采取相应调整、改良措施。

4、桔皮：

成因：

1）漆液的颜基比失常（过小）；

2）杂质离子混入漆液，助溶剂量少；

3）漆液中小分子量树脂增加；

4）磷化膜粗糙，前处理后水洗不完全；

5）电压过高。

 防治措施：（略） 

5、异常附着——被涂物表面或磷化膜的导电性不均匀，在电泳涂装时电流密度集中于电阻小的部位，引起涂层在这些部位集中生长，呈异常堆积状态。

成因：

1）被涂物表面导电不均，致使局电流密度过大，有：

磷化膜污染（指印、斑印、酸洗渣等）；

被涂物表面污染（有黄锈、清洗剂、焊药等）；

前处理异常，如脱脂不良、有药液残留等。

2）槽中杂质离子污染、电导过大、助溶剂量过高、灰份过低；

3）泳涂电压过高，槽温高，造成涂膜破坏。

防治措施：

1）严格控制白件质理，控制前处理各工序，确保脱脂良好、磷化均匀、水洗充分；

2）严格控制槽中杂离子含量。可通过排超滤液补纯水来控制槽液电导和溶剂含量。如灰份低，则补加色浆；

3）控制好泳涂电压，尤其是要控制被涂物入槽时的初期电压，降低槽液温度控制极间距离，避免太小。

加外，在涉及到电泳涂料的使用过程中，人们常常“感觉”涂料不稳定。

这实际上是以下各项因素的交错出现时给人的错觉。

1）电泳槽受污染严重。因工件电泳前纯水处理不干净，将工件中残留的酸、

碱、盐类等带入槽中，使漆液凝结成颗粒物，出现沉底并阻塞过滤设备，造成漆膜弊病。

 ）槽液更新期长，且因机械设备的安置不良出现高速磨擦，加快漆的老化，

 同时产生颗粒现象；或因循环不良而出现颜料沉淀。

3）在生产过程中，因制冷设备不足，液温太高也会造成槽液坏死结粒。

4）槽液指标控制不严，如固体份过低、槽电导率过高，都会加快槽中漆液电解、水解速度，产生颗粒象。

现以表格形成列出电泳涂装常见涂膜缺陷产生时的检查要点，供参考；

内容：

1、S、PH值、K的检测操作

2、标准板制作

3、涂膜性能的测试（冲击、附着力、柔韧性、硬度等）。