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電泳

膠體溶液中的陽極和陰極接通電源后,膠體粒子在電場的作用下,帶正或(帶負(fù))電荷的膠體粒子向陰極(或陽極)一方泳動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。膠體溶液中的物質(zhì)不是分子和離子的狀態(tài),而是分散在液體中的溶質(zhì),該物質(zhì)較大(10~10m),不會(huì)沉淀而成分散狀態(tài)。

電沉積

固體從液體中析出的現(xiàn)象稱為凝集(凝聚、沉積),一般是冷卻或濃縮溶液時(shí)產(chǎn)生,而電泳涂裝中是借助于電。在陰極電泳涂裝時(shí),帶正電荷的粒子在陰極上凝聚,帶負(fù)電荷的粒子(離子)在陽極上聚集,當(dāng)帶正電荷的膠體粒子(樹脂和顏料)到達(dá)陰極(被涂物)表面區(qū)(高堿性的界面層)后,得到電子,并與氫氧根離子反應(yīng)變成水不溶性物質(zhì),沉積在陰極(被涂物)上。

電解

在具有離子導(dǎo)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,并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。在陽極產(chǎn)生金屬溶解、電解氧化,產(chǎn)生氧氣、氯氣等,陽極是能產(chǎn)生氧化反應(yīng)的電極。在陰極金屬析出,并將H點(diǎn)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)通電后,低濃度的溶液向高濃度側(cè)移行的現(xiàn)象稱為電滲。剛沉積到被涂物表面上的涂膜是半滲透膜,在電場的持續(xù)作用下,涂抹內(nèi)部所含的水分從涂膜中滲析出來移向槽液,使涂膜脫水,這就是電滲。電滲使親水涂膜變成憎水涂膜,脫水使涂膜致密化。電滲性好的點(diǎn)用涂料泳涂后的濕漆可用手摸也不粘手,可用水沖洗掉附著在濕漆膜上的槽液。

電泳漆膜具有涂層豐滿、均勻、平整、光滑的優(yōu)點(diǎn),電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐、沖擊性能、滲透性能明顯優(yōu)于其它涂裝工藝。

1、采用水溶性涂料,以水為溶解介質(zhì),節(jié)省了大量有機(jī)溶劑,大大降低了大氣污染和環(huán)境危害,安全衛(wèi)生,同時(shí)避免了火災(zāi)的隱患;

2、涂裝效率高,涂料損失小,涂料的利用率可達(dá)90%~95%;

3、涂膜厚度均勻,附著力強(qiáng),涂裝質(zhì)量好,工件各個(gè)部位如內(nèi)層、凹陷、焊縫等處都能獲得均勻、平滑的漆膜,解決了其他涂裝方法對復(fù)雜形狀工件的涂裝難題;

4、生產(chǎn)效率高,施工可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn),大大提高勞動(dòng)效率;

5、設(shè)備復(fù)雜,投資費(fèi)用高,耗電量大,其烘干固化要求的溫度較高,涂料、涂裝的管理復(fù)雜,施工條件嚴(yán)格,并需進(jìn)行廢水處理;

6、只能采用水溶性涂料,在涂裝過程中不能改變顏色,涂料貯存過久穩(wěn)定性不易控制。

7、電泳涂裝設(shè)備復(fù)雜,科技含量較高,適用于顏色固定的生產(chǎn)。

2、電泳槽液具有高的導(dǎo)電性,涂料粒子能活潑永動(dòng),而沉積到被涂物上。濕涂膜的導(dǎo)電性小,隨濕涂膜增厚,其電阻增大,達(dá)到一定電阻值時(shí),就不再電沉積上去�；�于這兩點(diǎn),電圖泳裝具有良好的泳透性,可生成比較均一的涂膜。

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

4、涂膜的附著力強(qiáng),防銹力高(20μm厚的陽極電泳涂膜的耐鹽霧腐蝕性300h以上,陰極電泳涂膜的耐鹽霧腐蝕性1000h以上).

5、電泳槽液的溶劑(水溶性溶劑)含量少,用噴燈點(diǎn)火都燒不起來,可少擔(dān)心現(xiàn)場火災(zāi)和爆炸。

2、由多種金屬組合成的被涂物,如電泳特性不一樣,也不宜采用電泳涂裝工藝。

3、不能耐高溫(165~185℃)的被涂物,也不能采用電泳涂裝工藝,在國外已開發(fā)成功在120℃、150℃下烘干的電泳涂料。

4、對顏色有限定要求的涂裝不宜采用電泳涂裝,變化涂抹的顏色需分槽涂裝。

5、對小批量生產(chǎn)場合(槽液更新期超過6個(gè)月)也不宜推薦采用電泳涂裝,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(dòng)大,而使槽液不穩(wěn)定。

電解

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

電泳動(dòng)

陽離子樹脂及 H+ 在電場作用下,向陰極移動(dòng),而陰離子向陽極移動(dòng)過程。

電沉積

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

電滲

涂料固體與工件表面上的涂膜為半透明性的,具有多數(shù)毛細(xì)孔,水被從陰極涂膜中排滲出來,在電場作用下,引起涂膜脫水,而涂膜則吸附于工件表面,而完成整個(gè)電泳過程。

2、被涂物的底材及前處理對電泳涂膜有極大影響。鑄件一般采用噴砂或噴丸進(jìn)行除銹,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銹處理,對表面要求過高時(shí),進(jìn)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(jìn)行磷化處理,否則漆膜的耐腐蝕性能較差。磷化處理時(shí),一般選用鋅鹽磷化膜,厚度約1~2μm,要求磷化膜結(jié)晶細(xì)而均勻。

3、在過濾系統(tǒng)中,一般采用一級過濾,過濾器為網(wǎng)袋式結(jié)構(gòu),孔徑為25~75μm。電泳涂料通過立式泵輸送到過濾器進(jìn)行過濾。從綜合更換周期和漆膜質(zhì)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(zhì)量要求,而且解決了過濾袋的堵塞問題。

4、電泳涂裝的循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)量的大小,直接影響著槽液的穩(wěn)定性和漆膜的質(zhì)量。加大循環(huán)量,槽液的沉淀和氣泡減少;但槽液老化加快,能源消耗增加,槽液的穩(wěn)定性變差。將槽液的循環(huán)次數(shù)控制6~8次/h較為理想,不但保證漆膜質(zhì)量,而且確保槽液的穩(wěn)定運(yùn)行。

5、隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長,陽極隔膜的阻抗會(huì)增加,有效的工作電壓下降。因此,生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)電壓的損失情況,逐步調(diào)高電源的工作電壓,以補(bǔ)償陽極隔膜的電壓降。

6、超濾系統(tǒng)控制工件帶入的雜質(zhì)離子的濃度,保證涂裝質(zhì)量。在此系統(tǒng)的運(yùn)行中應(yīng)注意,系統(tǒng)一經(jīng)運(yùn)行后應(yīng)連續(xù)運(yùn)行,嚴(yán)禁間斷運(yùn)行,以防超濾膜干枯。干枯后的樹脂和顏料附著在超濾膜上,無法徹底清洗,將嚴(yán)重影響超濾膜的透水率和使用壽命。超濾膜的出水率隨運(yùn)行時(shí)間而呈下降趨勢,連續(xù)工作30~40天應(yīng)清洗一次,以保證超濾浸洗和沖洗所需的超濾水。

7、電泳涂裝法適用于大量流水線的生產(chǎn)工藝。電泳槽液的更新周期應(yīng)在3個(gè)月以內(nèi)。以一個(gè)年產(chǎn)30萬份鋼圈的電泳生產(chǎn)線為例,對槽液的科學(xué)管理極為重要,對槽液的各種參數(shù)定期進(jìn)行檢測,并根據(jù)檢測結(jié)果對槽液進(jìn)行調(diào)整和更換。一般按如下頻率測量槽液的參數(shù):電泳液、超濾液及超濾清洗液、陰(陽)極液、循環(huán)洗液、去離子清洗液的PH值、固體含量和電導(dǎo)率每天一次;顏基比、有機(jī)溶劑含量、試驗(yàn)室小槽試驗(yàn)每周2次。

8、對漆膜質(zhì)量的管理,應(yīng)經(jīng)常檢查涂膜的均一性和膜厚,外觀不應(yīng)有針孔、流掛、橘皮、皺紋等現(xiàn)象,定期檢查涂膜的附著力、耐腐蝕性能等物理化學(xué)指標(biāo)。檢驗(yàn)周期按生產(chǎn)廠家的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),一般每個(gè)批次都需檢測。

電泳涂裝及水性漆的運(yùn)用,標(biāo)志著涂裝工業(yè)的一項(xiàng)重大進(jìn)步。

電泳涂裝一般可分為連續(xù)生產(chǎn)的通過式和間歇式的固定式兩類。

對于連續(xù)生產(chǎn)的通過式電泳涂裝設(shè)備,工件借助于懸掛輸送機(jī)和其他工序(前處理-烘干)組成連續(xù)生產(chǎn)的涂裝生產(chǎn)線,此類設(shè)備適用于大批量生產(chǎn)。

對于間歇生產(chǎn)固定式電泳涂裝設(shè)備,工件借助于單軌電葫蘆或其他形式的輸送機(jī),和其他工序(前處理-烘干)組成間歇式涂裝生產(chǎn)線,適用于中等批量的涂裝生產(chǎn)。

在涂裝工程電泳電壓、時(shí)間、溫度、陰陽極面積比、漆液固體體份及漆液的PH值等影響涂層的質(zhì)量,在實(shí)際中,根據(jù)客戶的工藝參數(shù)來確定上述參數(shù)。

陰極電泳涂裝金屬處在陰極不易氧化,相對陽極電泳來說涂層更具有普遍性,采用超濾系統(tǒng)槽液不會(huì)受到污染,槽液維護(hù)簡單,涂層更具有防腐蝕效果。

涂裝經(jīng)過在固化爐內(nèi)進(jìn)行固化。固化爐可以分為連續(xù)式和間歇式兩種。

固化過程的溫度曲線對質(zhì)量有很大的影響。一般需要用北京賽維美高科技有限公司生產(chǎn)的爐溫跟蹤儀(型號為SMT-4 或SMT-7-32-300-K)對烘烤過程的溫度曲線進(jìn)行定時(shí)檢測。確保溫度曲線滿足工藝要求。

整車陰極電泳涂裝生產(chǎn)線在我國客車涂裝行業(yè)引起了不小的波動(dòng),中大涂裝(江蘇中大工業(yè)涂裝環(huán)保有限公司)是國內(nèi)唯一一家涂裝上市公司,也是第一家建成了國內(nèi)大型客車整車陰極電泳涂裝生產(chǎn)線的中外合資企業(yè)。

電泳是電泳涂料在陰陽兩極,施加于電壓作用下,帶電荷之涂料離子移動(dòng)到陰極,并與陰極表面所產(chǎn)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,常見的電泳涂裝是電泳黑色,隨著電泳涂裝工藝的發(fā)展,電泳彩色隨之誕生,

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(zhì)量檢測

我們可知電泳漆涂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(dāng)作保護(hù)膜可以省下一重工序.所以電泳漆涂裝需時(shí)較少及比較經(jīng)濟(jì).在仿金制作上,電鍍技術(shù)需要鍍上真金,但使用電泳漆涂裝技術(shù)則可鍍上仿金色省下成本.

1、鋼模板電泳涂裝工藝流程

除油除銹、水沖水洗、干燥、電泳上膝、水沖、烘干、噴商標(biāo)、包裝出廠。

2、對工藝流程的說明

除油除銹:采用二合一法,即除油、除銹一步法,溶液本廠自配。

水沖水洗:其目的在于去掉模板表面的酸堿殘留物。水洗時(shí),最好采用常流水。

電泳上漆:這是工藝的目的和核心。電泳槽內(nèi)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(shè)備的正確使用,是決定電泳上漆成敗的關(guān)鍵。

烘干:鋼模板電泳上漆后必須烘干。烘干箱工作溫度為160-180℃,烘烤時(shí)間為30min。

電泳涂裝所需的主要設(shè)備。各種水槽,電泳槽,通道式烘干箱,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),電氣 控制系統(tǒng),漆液和漆膜設(shè)備,如電導(dǎo)儀,附著力測定儀等。

3、質(zhì)量檢測與控制

(1)漆液濃度

電泳漆與蒸餾水混合后,其濃度應(yīng)達(dá)到10%-15%,濃度過高,漆膜流平性欠佳,易出現(xiàn)桔皮等缺陷。濃度過低,漆膜變薄,易出現(xiàn)現(xiàn)象。

(2)電壓

電泳電壓一般應(yīng)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(shí)均能得到滿意的漆膜。PH值過低,電泳槽內(nèi)脈沖電流密度降低,從而造成模板局部無漆,形成花臉,PH值過高,會(huì)造成濕膜再溶解,使漆膜變簿,影響涂裝質(zhì)量。調(diào)整槽液的PH值有多種方法,我們選擇了陰極罩法。陰極罩是將陰極板裝在一個(gè)帆布袋內(nèi),袋用鋼絲架支撐著,袋內(nèi)裝滿蒸餾水。電泳時(shí),胺的正離子和漆液中帶正電荷的雜質(zhì)離子(如水中的Ca2﹢、Mg2﹢)均可通過帆布進(jìn)入陰極罩內(nèi),并在陰極放電。更換罩內(nèi)蒸餾水,就可將雜質(zhì)除去。

(4)電泳時(shí)間

電泳漆膜的厚度一般是隨著電泳時(shí)間的增加而增加的,但是,當(dāng)電泳時(shí)間到達(dá)一定點(diǎn)后,漆膜厚度就不再增加,其原因就是漆膜在達(dá)到一定厚度時(shí)產(chǎn)生絕緣。故采用處長電泳時(shí)間使漆膜增厚是行不通的,而且由于耗電增加,在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。電泳時(shí)間一般有3min即可。

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

折疊表面處理
涂裝前工件的表面處理,是電泳涂裝的一個(gè)重要環(huán)節(jié),主要涉及除油、

除銹、表調(diào)、磷化等工序。其處理好壞,不僅影響膜外觀、降低防腐性能,并能破壞漆液的穩(wěn)定性。因此,對于涂裝前工件表面,要求無油污、銹痕,無前處理藥品及磷化沉化沉渣等,磷化膜結(jié)晶致密均勻。

針對前處理各工序,將不不一討論,僅提出幾點(diǎn)注意內(nèi)容:

1)如除油銹不干凈,不僅影響磷化膜的形成,且影響涂層的結(jié)合力、裝飾性能和耐蝕性。漆膜易出現(xiàn)縮孔、針孔、"花臉"等弊病。

2)磷化:目的提高電泳膜的附著力和防腐能力。其作用如下:

(1) 由于物理和化學(xué)作用,增強(qiáng)了有機(jī)涂膜對基材的附著力。

(2) 磷化膜使金屬表面由優(yōu)良導(dǎo)體變?yōu)椴涣紝?dǎo)體,從而抑制金屬表面微電池的形成,有效地阻礙了涂層腐蝕,成倍地提高涂層的耐蝕性和耐水性。

另外,只有在徹底脫底脫脂的基礎(chǔ)上,在清潔、均勻、無油脂的表面上才能形成令人滿意的磷化膜。從這一方面講,磷化膜本身就是對前處理工藝效果的最直觀最可靠的一個(gè)自檢。

3)水洗:前處理各階段水洗好壞將對整個(gè)前處理及漆膜質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。涂裝前最后一道去離子水清洗,要確保被涂物的滴水電導(dǎo)率不大于30μs/cm。清洗不干凈,如工件:

(1) 殘留余酸、磷化藥液,漆液中樹脂發(fā)生絮凝,穩(wěn)定性變壞;

(2) 殘留異物(油污、塵埃),漆膜出現(xiàn)縮孔、顆粒等弊病;

(3) 殘留電解質(zhì)、鹽類、導(dǎo)致電解反應(yīng)加劇,產(chǎn)生針孔等弊病。

折疊參數(shù)管理
電泳涂裝工藝條件包括以下四個(gè)方面13個(gè)條件(參數(shù)):

1)槽液的組成方面:固體份、灰份、MEQ和有機(jī)溶劑含量;

2)電泳條件方面:槽液溫度、泳涂電壓、泳涂時(shí)間;

3)槽液特性方面:PH值、電導(dǎo)率;

4)電泳特性方面:固化效率、最大電流值、膜厚和泳透力。

其中,泳涂電壓和時(shí)間、槽液固體份、溫度、PH值和電導(dǎo)率是現(xiàn)場控制和管理的主要項(xiàng)目

表1 電泳涂膜常見缺陷及防治方法