电泳技术

电泳涂装设备绝大部分都是为实现电泳涂装工艺进行非标设计制造的设备，本节重点介绍电泳槽、水洗及超滤设备的结构及设计。电泳涂装设备可以分为连续通过式和间歇垂直升降式两大类。连续通过式电泳设备组成流水生产线，适用于大批量涂装生产，在工业上应用很广;间歌垂直升降式电泳设备，初始形式是采用单轨电葫芦，人工控制，适用于批量较小的涂装作业，近年来随着计算机技术的进步，机电一体化技术发展很快，以微机控制垂直升降的程控小车已在涂装生产线获得应用，它同连续通过式电泳设备相比，同样批量的生产线长度显著缩短，而且具有各工艺过程变化灵活的优点。电泳涂装主体设备由槽体、搅拌循环系统、电极、涂料液温度控制、涂料补给、通风及供电装置等部分组成。此外，有时还附有储罐，供检修体或排除故障时储存涂料液之用。根据工件的输送方式不同

电泳面漆包括透明电泳面漆和具有遮盖能力的电泳面漆。前者由可溶性树脂或可溶性树脂加入可溶性染料组成，颜色均匀、耐久性强、不易剥落，主要有金色、红铜色、仿古铜色和黑镍色等;后者以可溶性树脂配以具有遮盖力的颜料组成，如白色、光黑色、亚黑色、蓝色和咖啡色等。透明电泳涂料主要用于防氧化目的，可在银件(或镀银件)、铜件(镀铜件)、铝件、锌合金件、仿金电镀层和铝氧化层等表面涂装，防止镀层或基体变色。因为聚氨酯树脂涂料的最大特点是在日光下，不泛黄，而且自身透明度很高。但应注意，涂装前必须将基体处理彻底，否则底层的缺陷将完全显现出来，甚至加重。该工艺可代替电镀。非透明电泳面漆可直接在基体上涂装，其施工特点类似于电泳底漆。一般铜色电泳可直接电泳在抛光良好的锌及铝合金上或镀光亮锌的铁上，但抛光必须良好;铁件电泳金

电泳底漆的固化条件一般为160~180℃/30min。生产上广泛采用红外线辐射加对流的方式。由于电泳涂料以水为溶剂，水的蒸发焓很高，密度较大，水蒸气不易排除，涂膜在热的水蒸气中容易造成溶解失光，因此仅用辐射加热难以保证质量。通过对流及时排放一定比例的热风，保证烘干室中热空气的湿度，有利于保证涂层质量。

水洗的目的在于除去工件在电泳涂装过程中由于浸溃而黏附在涂膜表面的浮漆，以防止涂膜出现花脸，同时防止黏附的浮漆对涂膜有再溶现象。水洗包括超滤水洗和去离子水洗。目前超滤水洗工艺主要采用二级循环超滤水洗或一级超滤水洗，前者适用于大批量流水线生产，后者通常用于小批量间歇式生产。也有的在溢流槽上方设置喷嘴，工件离开电泳槽前，将大部分浮漆冲回槽中，大大减轻其他水洗工序的负担。因为超滤水中含有溶剂、小分子助剂和无机盐离子，因此必须用去离子水将涂层表面的超滤水洗净。一般采用一道循环去离子水水洗，一道纯去离子水水洗。在水中添加0.5%~3%的表面活性剂，对改普涂膜外观、增加光洁性、克服水痕等均有好处。

电导率大小对于电泳涂料的稳定性、涂层质量和涂料的泳透力有直接影响。电泳涂料的电导率增大，沉积量增大，沉积速度加快，但涂料的泳透力降低。电导率过大，由于电解加剧，导致涂膜出现针孔等弊病，涂膜质量下降，甚至难以形成完整的涂膜。因此控制槽液的电导率在正常工艺范围内至关重要。电泳过程中影响电导率变化的主要因素包括助溶剂量的变化、涂料液pH值变化以及杂质离子不断带入，如水洗水中的Ca、Mg、C1、SO,离子，从磷化槽中带入的POZn、Fe等离子，涂料液中颜料的离解及空气中的CO:进入等。PH值的变化可通过极液循环控制，而杂质离子的量可通过超滤控制。超滤(又称为UF)是将槽液在一定压力下(0.3~0.5MPa)通过有特定孔径的半透膜(或称超滤膜)，使涂料液中的低分子量物质，如杂质离子、小分子胺或羧酸等与

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