电泳技术

电极面积与被涂物面积之比称为极比。极比及极间距离对电泳涂膜的厚度、外观的影响程度随涂料品种而异。极比增大，泳透力增大，电沉积量和库仑效率增加。但极比过大，容易出现异常附着。当极比小于1/2时，库仑效率将大大降低。因此一般认为极比在0.5~2.0为宜，实际生产中一般采用极比为1:1左右，对于汽车车身这样的大工件，极比可控制为1:4。极间距离增大，被涂物各部位的极距相对变小，涂层更均匀，但极间电阻增大，涂着效率降低，泳透力下降;极距过小，极间电阻降低，会产生局部大电流。故极间距离应保持适当的范围，一般大量生产控制在100~800mm，形状简单的工件，极距可适当减小。

电泳涂料除用水作溶剂外，还应加人适量的有机溶剂作助溶剂，以改善树脂的水溶性及涂膜的表面状态，同时可以调节涂料液的黏度，提高涂料液的稳定性。常用的助溶剂有丁醇、乙醇和乙基溶纤剂等。实践证明，加入助溶剂电沉积量有所增加，不同助溶剂其影响效果不同。助溶剂用量必须适宜。用量过高，往往使电泳涂膜电渗作用差，泳透力降低，涂变薄且易出现针孔。另外，实际生产中应注意助溶剂因蒸发而减少，要定期补加调整。

由于电泳涂料施工黏度低，颜基比较大，涂料静置时颜料及填料易沉淀，水平面由于颜料的自然沉降导致涂膜光泽度降低，形成“阴阳脸”，因此被涂面处槽液流速维持在0.1m/s左右;电泳过程中，由于电解等原因，被涂面上产生气体和热量，搅拌可防止气泡停留在涂膜中，并保持温度均匀。因此，不论正常施工，还是节假目，都不能停止搅拌。长时间停止电泳时，可采用间歇搅拌，如搅拌30min，停止1h。为防止长时间停电，车间必须配备发电设备。搅拌包括内循环与外循环搅拌。内循环采用浸人式混流搅拌器，外循环采用离心泵使涂料以一定压力从设在电泳槽底部的喷嘴喷出，对槽液起到搅拌作用。外循环搅拌是最常用的搅拌方式，在外循环系统中应串联磁性过滤器和圆筒过滤器，以除去磁性微粒和机械杂质圆简过滤器的滤网采用约100目的不锈钢丝或尼龙丝网，

电沉积过程曲线如图5-8所示，电泳开始2min内，电流下降很快，而后逐渐变慢，5min后，电流基本不变。这是因为开始电泳阶段，基体为良导体，电流很大，电沉积速度较快，膜厚度迅速增加，极间电阻显著增大，所以电流下降较快。后来由于沉积速度变慢，致使电沉积量-电流曲线斜率变小。当涂膜达到一定厚度时，电泳时间再延长，也不可能增加涂膜厚度。相反由于电场力基本消失，可能产生涂膜再溶解，导致涂膜外观质量变差。电泳时间的长短与电压、固体含量、工件形状、材料大小、厚薄及极间距离有关，没有固定的标准。当电压一定时，在保证产品质量的前提下，电泳时间越短越好。考虑到涂层电渗等作用，电泳底漆一般控制电泳时间为2~3min。

连续电泳操作的涂料液，由于电沉积、电解时，部分电能转化为热能，循环系统机械摩擦产生的热量以及周围环境温度的影响等，容易导致涂料液温度上升。而一般涂料液温度必须控制在20~30℃之间，最佳控制温度为(27士1)℃，因此必须采用恒温措施。水溶性环氧树脂铁红底漆的电沉积量与温度的关系曲线如图5-7所示。工作涂料液温度升高，涂料液黏度减小，涂料粒子布朗运动加快，电阻下降，电流密度增大，电沉积量增大。工作涂料液温度过高，涂料液中的溶剂挥发快，树脂分子易产生氧化聚合交联，导致涂料液稳定性变差，使其在电沉积过程中，电解反应加剧，涂膜出现针孔、橘皮等病态，温度过低，涂料的水溶性降低，电沉积量减少，涂膜较薄，深凹表面可能泳不上涂料，还可能产生涂膜粗糙无光等弊病。生产中采用的热交换器有夹套、蛇形管、平板式及列管

出厂的电泳涂料固体含量一般约在50%左右，电泳施工时一般要求涂料液固体含量控制在18%~20%之间。因此必须用蒸馏水或去离子水稀释至所需的固体含量。同时，随施工的进行，涂料不断消耗，固体分不断下降，也需经常调整。实践证明，当涂料液的固体分含量在30%以下时，电沉积最随涂料液固体的增加而增加。一般来说，固体含量增加，若其他条件不变，则涂料液的度增加，而涂料粒子的泳动速度与黏度成反比，因此粒子的泳动速度降低。一般常用的电泳涂料固体含量在30%以下时，黏度变化很小。在此情况下，沉积量的增加主要由固体含量的增加、涂料离子与被涂物碰撞次数增多引起。涂料液固体含量再高，度增大，离子或粒子泳动速度减慢，泳透力降低，电渗性不好，所以涂膜粗糙、疏松，附着力不好，工件黏附带出而损失的涂料量也较大。反之，涂料液固

pH值是电泳涂装中重要的工艺参数，对涂料的稳定性和涂层质最有很大影响。对于阴极电泳涂料，当pH值过低时，涂料液的比电阻下降，电导过高，施工时脉冲电流大，电解加剧，涂膜容易出现针孔、麻脸等涂膜弊病，外观质量变差，泳透力降低，同时涂膜容易发生再溶解。pH值过高时，涂料液亲水性下降，容易产生凝，部分树脂未成盐，电离粒子减少，造成沉积量下降、涂膜薄、附着力不好和涂膜粗糙等现象。因此必须将pH值控制在一定范围内，通常控制在5.5~6.5。pH值对阳极电泳涂料及涂层的影响恰好与阴极电泳相反，通常控制在7.5~8.5。为此，电泳过程中必须经常调整涂料液的pH值，使其维持在正常范围内。主要采用的方法有以下三种。1)加料法阴极电泳过程中补加低酸或无酸新涂料，阳极电泳补加低胺或无胺涂料。既能起到补充涂料液固体分

电泳涂装是一个复杂的物理化学、胶体化学和电化学过程。电泳涂料液又是一个兼具胶体和悬浮体的多组分体系，其组分和条件的改变将影响涂料液的电化学特性，进而影响电泳涂层质量。主要影响因素有电泳电压、涂料液pH值、固体分、槽液温度、电泳时间和极比等。只有严格控制这些因素，才能保证涂膜质量的稳定性。电泳电压电泳涂装有恒压和恒流两种操作方法，由于恒压操作容易控制，生产中一般采用该法。电压对涂膜的影响很大，电压升高，电沉积速度加快，泳透力提高，涂增厚。但电压过高，电解反应加剧，气泡增多，涂膜过厚，粗糙有针孔，烘干后有橘皮现象，该电压称为破坏电压，电压过低，电解反应慢，电沉积量减小，涂膜薄甚至不能泳涂涂料，泳透力差，该电压称为临界电压。正常施工电压应界于破坏电压与临界电压之间。电压的选择与电泳涂料的类型、被涂

在直流电场作用下，分散在极性介质(例如水)中的带电胶体粒子向其所带电荷相反的电极方向移动的现象称为电泳。电泳涂装是利用胶体的基本原理，将被涂物(工件)浸在水溶性涂料中，在电场力作用下，依靠电场产生的物理化学作用将涂料沉积在工件上的一种涂装方法。按涂料品种可分为电泳底漆、底面合一电泳、电泳面漆和二次电泳等。根据涂料树脂所带电荷的种类、电泳时采用的电源等的不同，可分为阳极电泳、阴极电泳、脉冲电泳、喷射电泳和交流电泳。在阳极电泳和阴极电泳过程中，被涂物件分别作为阳极和阴极，均采用普通直流电源。脉冲电泳采用脉冲电流进行电泳涂装，使电泳涂膜更加均匀致密，减少或避免直流电泳过程中出现的诸如针孔等涂膜弊病产生，提高了电流效率，该法适用于任何阳极或阴极电泳涂料的电沉积。根据实际需要，脉冲电泳涂装可以采用以下

涂装前处理内容多，处理方式各种各样，在选择前处理工艺时应根据实际情况合理选择①根据污物形式和程度选择对于冷轧钢板，表面油多而锈少，因此前处理的重点是脱脂，可进行两次除油而无需除锈;如果油污主要为可皂化油，可选择以强碱为主的脱脂液皂化水解清洗;如果油污主要为矿物油，则应选择以表面活性剂为主的脱脂液处理。②根据工件使用环境选择如果工件使用环境恶劣，可采用清洗、磷化、钝化等工艺以提高涂层的耐蚀性;对于在室内使用的工件，可适当降低前处理的要求。③根据涂料特性选择涂料组成不同，与基体的结合力不同，对前处理的要求也不同过氯乙烯涂料、有机硅涂料等在钢铁等基体上的附着力差，必须严格前处理，尤其是除油要彻底，否则涂层容易整张脱落。例如环氧树脂底漆、聚氨酯底漆等对钢铁等基体的结合力强，因而对前处理的要求低。带锈