電泳塗裝:漆膜形成方法-中文百科頻道

原理

陰極電泳塗料所含的樹脂帶有堿性基團，經酸中和後成鹽而溶于水。通直流電後，酸根負離子向陽極移動，樹脂離子及其包裹的顔料粒子帶正電荷向陰極移動，并沉積在陰極上，這就是電泳塗裝的基本原理（俗稱鍍漆）。電泳塗裝是一個很複雜的電化學反應，一般認為至少有電泳、電沉積、電解、電滲這四種作用同時發生。

電泳

膠體溶液中的陽極和陰極接通電源後，膠體粒子在電場的作用下，帶正或（帶負）電荷的膠體粒子向陰極（或陽極）一方泳動的現象稱為電泳。膠體溶液中的物質不是分子和離子的狀态，而是分散在液體中的溶質，該物質較大（10-7~10~9m），不會沉澱而成分散狀态。

電沉積

固體從液體中析出的現象稱為凝集（凝聚、沉積），一般是冷卻或濃縮溶液時産生，而電泳塗裝中是借助于電。在陰極電泳塗裝時，帶正電荷的粒子在陰極上凝聚，帶負電荷的粒子（離子）在陽極上聚集，當帶正電荷的膠體粒子（樹脂和顔料）到達陰極（被塗物）表面區（高堿性的界面層）後，得到電子，并與氫氧根離子反應變成水不溶性物質，沉積在陰極（被塗物）上。

電解

在具有離子導電性的溶液中，陽極和陰極接通直流電，陰離子吸往陽極，陽離子吸往陰極，并産生化學反應。在陽極産生金屬溶解、電解氧化，産生氧氣、氯氣等，陽極是能産生氧化反應的電極。在陰極金屬析出，并将H+點解還原為氫氣。

電滲

在用半透膜間隔的濃度不同的溶液的兩端（陰極和陽極）通電後，低濃度的溶液向高濃度側移行的現象稱為電滲。剛沉積到被塗物表面上的塗膜是半滲透膜，在電場的持續作用下，塗抹内部所含的水分從塗膜中滲析出來移向槽液，使塗膜脫水，這就是電滲。電滲使親水塗膜變成憎水塗膜，脫水使塗膜緻密化。電滲性好的點用塗料泳塗後的濕漆可用手摸也不粘手，可用水沖洗掉附着在濕漆膜上的槽液。

工藝特點

電泳表面處理工藝的特點：

電泳漆膜具有塗層豐滿、均勻、平整、光滑的優點，電泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、沖擊性能、滲透性能明顯優于其它塗裝工藝。

（1）采用水溶性塗料，以水為溶解介質，節省了大量有機溶劑，大大降低了大氣污染和環境危害，安全衛生，同時避免了火災的隐患；

（2）塗裝效率高，塗料損失小，塗料的利用率可達90%～95%；

（3）塗膜厚度均勻，附着力強，塗裝質量好，工件各個部位如内層、凹陷、焊縫等處都能獲得均勻、平滑的漆膜，解決了其他塗裝方法對複雜形狀工件的塗裝難題；

（4）生産效率高，施工可實現自動化連續生産，大大提高勞動效率；

（5）設備複雜，投資費用高，耗電量大，其烘幹固化要求的溫度較高，塗料、塗裝的管理複雜，施工條件嚴格，并需進行廢水處理；

（6）隻能采用水溶性塗料，在塗裝過程中不能改變顔色，塗料貯存過久穩定性不易控制。

（7）電泳塗裝設備複雜，科技含量較高，适用于顔色固定的生産。

主要特征

（1）電泳塗裝在水中能完全溶解和乳化，配制成的槽液粘度很低，與水差不多。很容易浸透入浸在槽液中的車身（被塗物）的腔狀構造及縫隙中。

（2）電泳槽液具有高的導電性，塗料粒子能活潑永動，而沉積到被塗物上。濕塗膜的導電性小，随濕塗膜增厚，其電阻增大，達到一定電阻值時，就不再電沉積上去。基于這兩點，電圖泳裝具有良好的泳透性，可生成比較均一的塗膜。

（3）槽液的固體含量低，黏度小，被車身帶出槽外塗料少，且可用超濾（UF）裝置和反滲透（RO）裝置回收利用。

（4）塗膜的附着力強，防鏽力高（20μm厚的陽極電泳塗膜的耐鹽霧腐蝕性300h以上，陰極電泳塗膜的耐鹽霧腐蝕性1000h以上）。

（5）電泳槽液的溶劑（水溶性溶劑）含量少，用噴燈點火都燒不起來，可少擔心現場火災和爆炸。

局限性

（1）僅适用于具有導電性的被塗物塗底漆。如木材、塑料、布等無導電性的物件不能采用這種塗裝方法。

（2）由多種金屬組合成的被塗物，如電泳特性不一樣，也不宜采用電泳塗裝工藝。

（3）不能耐高溫（165~185℃）的被塗物，也不能采用電泳塗裝工藝，在國外已開發成功在120℃、150℃下烘幹的電泳塗料。

（4）對顔色有限定要求的塗裝不宜采用電泳塗裝，變化塗抹的顔色需分槽塗裝。

（5）對小批量生産場合（槽液更新期超過6個月）也不宜推薦采用電泳塗裝，因槽液的更新速度太慢，槽液中的樹脂老化和溶劑含量的變動大，而使槽液不穩定。

工藝組成

電泳塗裝工藝一般由塗裝前預處理、電泳塗裝、電泳後清洗、電泳塗膜的烘幹等四道主要工藝組成。

制作過程

它包括四個過程：

1）電解（分解）

在陰極反應最初為電解反應，生成氫氣及氫氧根離子OH，此反應造成陰極面形成一高堿性邊界層，當陽離子與氫氧根作用成為不溶于水的物質，塗膜沉積，方程式為：H2O→OH+H。

2）電泳動（泳動、遷移）陽離子樹脂及H+在電場作用下，向陰極移動，而陰離子向陽極移動過程。

3）電沉積（析出）

在被塗工件表面，陽離子樹脂與陰極表面堿性作用，中和而析出不沉積物，沉積于被塗工件上。

4）電滲（脫水）

塗料固體與工件表面上的塗膜為半透明性的，具有多數毛細孔，水被從陰極塗膜中排滲出來，在電場作用下，引起塗膜脫水，而塗膜則吸附于工件表面，而完成整個電泳過程。

方法技巧

1）一般金屬表面的電泳塗裝，其工藝流程為：預清理→上線→除油→水洗→除鏽→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→鈍化→電泳塗裝→槽上清洗→超濾水洗→烘幹→下線。

（2）被塗物的底材及前處理對電泳塗膜有極大影響。鑄件一般采用噴砂或噴丸進行除鏽，用棉紗清除工件表面的浮塵，用80#～120#砂紙清除表面殘留的鋼丸等雜物。鋼鐵表面采用除油和除鏽處理，對表面要求過高時，進行磷化和鈍化表面處理。黑色金屬工件在陽極電泳前必須進行磷化處理，否則漆膜的耐腐蝕性能較差。磷化處理時，一般選用鋅鹽磷化膜，厚度約1～2μm，要求磷化膜結晶細而均勻。

（3）在過濾系統中，一般采用一級過濾，過濾器為網袋式結構，孔徑為25～75μm。電泳塗料通過立式泵輸送到過濾器進行過濾。從綜合更換周期和漆膜質量等因素考慮，孔徑50μm的過濾袋最佳，它不但能滿足漆膜的質量要求，而且解決了過濾袋的堵塞問題。

（4）電泳塗裝的循環系統循環量的大小，直接影響着槽液的穩定性和漆膜的質量。加大循環量，槽液的沉澱和氣泡減少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的穩定性變差。将槽液的循環次數控制6～8次/h較為理想，不但保證漆膜質量，而且确保槽液的穩定運行。

（5）随着生産時間的延長，陽極隔膜的阻抗會增加，有效的工作電壓下降。因此，生産中應根據電壓的損失情況，逐步調高電源的工作電壓，以補償陽極隔膜的電壓降。

（6）超濾系統控制工件帶入的雜質離子的濃度，保證塗裝質量。在此系統的運行中應注意，系統一經運行後應連續運行，嚴禁間斷運行，以防超濾膜幹枯。幹枯後的樹脂和顔料附着在超濾膜上，無法徹底清洗，将嚴重影響超濾膜的透水率和使用壽命。超濾膜的出水率随運行時間而呈下降趨勢，連續工作30～40天應清洗一次，以保證超濾浸洗和沖洗所需的超濾水。

（7）電泳塗裝法适用于大量流水線的生産工藝。電泳槽液的更新周期應在3個月以内。以一個年産30萬份鋼圈的電泳生産線為例，對槽液的科學管理極為重要，對槽液的各種參數定期進行檢測，并根據檢測結果對槽液進行調整和更換。一般按如下頻率測量槽液的參數：電泳液、超濾液及超濾清洗液、陰（陽）極液、循環洗液、去離子清洗液的PH值、固體含量和電導率每天一次；顔基比、有機溶劑含量、試驗室小槽試驗每周2次。

（8）對漆膜質量的管理，應經常檢查塗膜的均一性和膜厚，外觀不應有針孔、流挂、橘皮、皺紋等現象，定期檢查塗膜的附着力、耐腐蝕性能等物理化學指标。檢驗周期按生産廠家的檢驗标準，一般每個批次都需檢測。

電泳塗裝及水性漆的運用，标志着塗裝工業的一項重大進步。

設備組成

（1）槽體（2）攪拌循環系統（3）電極裝置（4）漆液溫度調節裝置（5）塗料補給裝置

（6）超濾裝置（7）通風裝置（8）電源供給裝置（9）泳後水洗裝置（10）儲漆裝置

電泳塗裝一般可分為連續生産的通過式和間歇式的固定式兩類。

對于連續生産的通過式電泳塗裝設備，工件借助于懸挂輸送機和其他工序（前處理-烘幹）組成連續生産的塗裝生産線，此類設備适用于大批量生産。

對于間歇生産固定式電泳塗裝設備，工件借助于單軌電葫蘆或其他形式的輸送機，和其他工序（前處理-烘幹）組成間歇式塗裝生産線，适用于中等批量的塗裝生産。

在塗裝工程電泳電壓、時間、溫度、陰陽極面積比、漆液固體體份及漆液的PH值等影響塗層的質量，在實際中，根據客戶的工藝參數來确定上述參數。

陰極電泳塗裝金屬處在陰極不易氧化，相對陽極電泳來說塗層更具有普遍性，采用超濾系統槽液不會受到污染，槽液維護簡單，塗層更具有防腐蝕效果。

塗裝經過在固化爐内進行固化。固化爐可以分為連續式和間歇式兩種。

固化過程的溫度曲線對質量有很大的影響。

整車陰極電泳塗裝生産線在我國客車塗裝行業引起了不小的波動。

制作工藝

電泳塗裝是把工件和對應的電極放入水溶性塗料中，接上電源後，依靠電場所産生的物理化學作用，使塗料中的樹脂、顔填料在以被塗物為電極的表面上均勻析出沉積形成不溶于水的漆膜的一種塗裝方法。電泳塗裝是一個極為複雜的電化學反應過程，其中至少包括電泳、電沉積、電滲、電解四個過程。電泳塗裝按沉積性能可分為陽極電泳（工件是陽極，塗料是陰離子型）和陰極電泳（工件是陰極，塗料是陽離子型）；按電源可分為直流電泳和交流電泳；按工藝方法又有定電壓和定電流法。

電泳是電泳塗料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷之塗料離子移動到陰極，并與陰極表面所産生之堿性作用形成不溶解物，沉積于工件表面。

電著又稱電泳，常見的電泳塗裝是電泳黑色，随着電泳塗裝工藝的發展，電泳彩色随之誕生，

下面為大家講解一下電泳工藝流程及檢測。

電泳工藝流程及質量檢測

我們可知電泳漆塗裝的工序一般比電鍍少，原因是電泳漆本身可作上色之用又可當作保護膜可以省下一重工序.所以電泳漆塗裝需時較少及比較經濟.在仿金制作上，電鍍技術需要鍍上真金，但使用電泳漆塗裝技術則可鍍上仿金色省下成本.

1、鋼模闆電泳塗裝工藝流程

除油除鏽、水沖水洗、幹燥、電泳上膝、水沖、烘幹、噴商标、包裝出廠。

2、對工藝流程的說明

除油除鏽：采用二合一法，即除油、除鏽一步法，溶液本廠自配。

水沖水洗：其目的在于去掉模闆表面的酸堿殘留物。水洗時，最好采用常流水。

電泳上漆：這是工藝的目的和核心。電泳槽内的電流、電壓、固成份含量、PH值、電泳溫度速度以及電泳槽附加設備的正确使用，是決定電泳上漆成敗的關鍵。

烘幹：鋼模闆電泳上漆後必須烘幹。烘幹箱工作溫度為160-180℃，烘烤時間為30min。

電泳塗裝所需的主要設備。各種水槽，電泳槽，通道式烘幹箱，機械傳動系統，電氣控制系統，漆液和漆膜設備，如電導儀，附着力測定儀等。

3、質量檢測與控制

（1）漆液濃度

電泳漆與蒸餾水混合後，其濃度應達到10%-15%，濃度過高，漆膜流平性欠佳，易出現桔皮等缺陷。濃度過低，漆膜變薄，易出現現象。

（2）電壓

電泳電壓一般應控制在60V左右。電壓升高，沉積量增加，漆膜變的粗糙，形成桔皮，電壓過低，漆膜甚簿，甚至泳不上漆。

（3）PH值

一般漆液PH值在8-9時均能得到滿意的漆膜。PH值過低，電泳槽内脈沖電流密度降低，從而造成模闆局部無漆，形成花臉，PH值過高，會造成濕膜再溶解，使漆膜變簿，影響塗裝質量。調整槽液的PH值有多種方法，我們選擇了陰極罩法。陰極罩是将陰極闆裝在一個帆布袋内，袋用鋼絲架支撐着，袋内裝滿蒸餾水。電泳時，胺的正離子和漆液中帶正電荷的雜質離子(如水中的Ca2﹢、Mg2﹢)均可通過帆布進入陰極罩内，并在陰極放電。更換罩内蒸餾水，就可将雜質除去。

（4）電泳時間

電泳漆膜的厚度一般是随着電泳時間的增加而增加的，但是，當電泳時間到達一定點後，漆膜厚度就不再增加，其原因就是漆膜在達到一定厚度時産生絕緣。故采用處長電泳時間使漆膜增厚是行不通的，而且由于耗電增加，在經濟上是不合算的。電泳時間一般有3min即可。

（5）電導率電泳漆工作液的導電能力，通常用電導率表示。漆液的電導過低，漆膜不易形成；電導過高，造成漆膜外觀粗糙。對同一種塗料而言，對漆液電導影響最大的因素是漆液中雜質離子的存在。因此，一定要通過控制雜質含量，保持電導率的正常值。