电泳涂装工艺

1阴极电泳涂装手册2目录第一章：涂料的基础知识第二章：电泳涂料的基础知识第三章：电泳涂装的基础知识第四章：前处理第五章：电泳、后冲洗、烘干第六章：电泳涂装设备第七章：电泳涂料的使用第八章：异常情况分析和处理第九章：槽液参数检测方法第十章：专业术语3第一章：涂料的基础知识1、涂料的作用防腐作用：在基材表面形成具有一定耐水性、耐候性、耐油、耐化学品等性能的涂膜。装饰作用：涂膜使被涂物具有色彩、光泽、鲜映性、平滑性、立体感等。标识作用：如马路路标等。特殊作用：能调节热、电等能量的传导性，防止微生物的生长，控制声的散发、反射、吸收，以及不粘锅等。42、涂料的组成一般主要由树脂、颜填料、溶剂、助剂等组成。3、涂料的分类1）根据施工时的层次：分为底漆、腻子、中涂、面漆、罩光清漆等品种；2）根据介质的不同：分为溶剂性涂料和水性涂料；3）根据涂料固化的条件：分为热塑型和热固型以及光固化等；备注：电泳涂料为水性涂料的一种54）根据成膜物质的所含树脂，分为十八大类：油脂漆类天然树脂类酚醛树脂类沥青漆类醇酸树脂类氨基树脂类乙烯树脂漆类丙烯酸树脂漆类聚酯树脂漆类环氧树脂漆类聚氨酯漆类有机元素漆类橡胶漆类辅助材料其它漆类等64、涂装方法手工涂装：如：刷涂、刮涂、擦涂、滚涂、人工浸涂等；机械涂装：如：彩钢板滚涂、浸涂、淋涂等；喷射涂装：如：空气喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂等；电泳涂装：专用于电泳涂料的涂装方法；7第二章：电泳涂料的基础知识1、什么是电泳涂料？电泳涂料：是一种在水性底漆的基础上开发的，仅适用于电泳涂装法的专用水溶性（或水乳化）涂料；在水中能离解出带电荷的成膜聚合物，并在直流电场的作用下向相反的电极（被涂物）移动，最终在其表面上沉积析出。可根据被涂物所处极性位置的不同，分为阳极电泳漆（又称阴离子电沉积涂料）、阴极电泳漆（又称阳离子电沉积涂料）。所采用的电源为直流电源。8阳极电泳漆（AED）：所使用的成膜聚合物为阴离子型树脂，常见的都是多羟基的聚合物，中和剂为有机胺，如一乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺等；常用的有聚丁二烯、酚醛、顺酐化油、环氧酯、丙烯酸类等阳极电泳漆。阴极电泳漆（CED）：所使用的成膜聚合物为阳离子型树脂，在树脂骨架里含有氨基，中和剂为有机酸，如甲酸、乙酸、乳酸等；最常用的树脂有环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯类等。92、电泳涂料的发展过程电泳涂装的原理发明于二十世纪三十年代。二十世纪五十年底，汽车制造厂商们注意到传统的浸涂法虽然能使涂料进入汽车内部、夹缝，但是在烘干过程中，油漆因溶剂蒸发而被洗掉。所以美国福特汽车公司在GeorgeBrewer博士的领导下，从1957年着手研究电泳涂装。这个计划是开发一种改善车身难涂部位防腐蚀性的方法，开发小组努力去开发一种在施工过程中溶剂可以从涂膜中被排除掉的涂料，他们的工作开创了电泳涂装。10福特汽车公司于1961年7月建立了第一个用于涂装车轮的阳极电泳槽，WIXOM总装厂用来涂装汽车车身的电泳槽建于1963年。电泳涂装在实际应用中显示了高效、优质、安全、经济等优点，受到世界各国涂装界的重视。1973年成功开发了阳离子电泳涂料和阴极电泳涂装技术，之后阴极电泳涂装工艺在汽车工业中迅速普及、发展，目前90％以上的汽车采用电泳涂装。113、电泳涂料的组成（以双组分阴极电泳涂料为例）乳液部分项目原料预期作用与特性备注树脂胺改性环氧树脂抗腐蚀坚韧涂膜湿膜的电阻率采用双酚A型的环氧树脂增韧剂加强涂膜的柔韧、抗缩孔、耐油性等性能采用酯类、醚类树脂对环氧树脂改性封闭的异氰酸酯交联剂，起到固化漆膜的作用采用TDI、MDI等类型的异氰酸酯助剂有机酸中和树脂，使之成水溶或水乳化状态如乳酸、醋酸等消泡剂消泡性――表面助剂改善漆膜外观――防腐蚀的金属盐提高产品的防腐性能如采用PbAC2、ZnAC2等12色浆部分原料预期作用与特性备注分散树脂季铵盐型改性环氧分散树脂良好的水溶性，有利研磨；对颜填料具有良好的湿润性和分散稳定性；以及良好储存稳定性采用双酚A型的环氧树脂颜填料钛白粉提高产品的防腐性能炭黑着色防腐颜料提高产品的防腐性能高岭土防止漆膜产生缩孔、露底等漆膜弊病，从而提高操作性瓷土催化浆含锡浆固化的促进剂DBTO134、电泳涂料的应用广度汽车、汽车零部件、重型拖拉机、巴士、钢圈；重卡、卡车车架和底盘；农业设备、家用电器；电开关齿轮、紧固零件；割草机、花园栅栏；金属办公设备以及铁制工艺品；印刷电路板；结构钢、铝型材；电脑配件等；14第三章：电泳涂装的基础知识1、什么是电泳涂装？电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，适用于电沉积涂料的涂装。它是将具有导电性的被涂物浸渍在用纯水稀释的、固体份较低的电泳漆槽中作为阳（或阴）极，槽中另设置与其相应的阴（或阳）极，两电极间通直流电及一定时间，在被涂物表面析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。152、电泳涂装的原理电泳涂装过程中伴随有电解、电泳、电沉积、电渗等四种理化反应。电解：是指导电液体在通电时，发生分解的现象。在电泳过程中水发生分解，在阴极上产生氢气，阳极上放出氧气，金属阳极发生溶解，溶出金属离子。电泳：电泳是指导电介质中的带电荷的胶体粒子（树脂及树脂包裹的颜料）在电势的作用下向相反电荷的电极迁移的过程。16电沉积：电沉积是指涂料粒子在被涂物上沉析成膜的现象。在阳极电泳涂装时，带负电荷的涂料粒子在阳极凝聚成膜，平衡离子则在阴极上聚集，这是一个不可逆过程。阳极上的最初反应是形成氧气和氢离子，致使工件表面形成高酸区（PH=3-4），当阴离子树脂与氢离子反应变成不溶性时，就产生了涂膜的沉积。同理，在阴极涂料涂装时，带正电荷的粒子在阴极上凝聚，带负电荷的粒子（离子）在阳极聚集，在电沉积过程中，由于水在阴极区电解生成氢气和氢氧根离子，致使在阴极（被涂物）表面形成高碱区（PH=12-13），当阳离子（涂料粒子）与氢氧根离子反应变成不溶性时就产生涂膜的沉积。17电渗：电泳涂装过程中刚沉积到被涂物表面的涂膜是半渗透性膜，在电场的持续作用下大分子涂膜内部所含的水分子从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，这种现象称为电渗。电渗使亲水的涂膜转化成为憎水涂膜，并使之致密化，所以工件泳涂成膜后，可用水来冲洗附浮在漆膜表面的槽液。18193、电泳涂装的优缺点1）优点底涂工序可实现自动化，适用于流水作业。相对于喷涂工艺而言，电沉积工艺虽然一次性投资较大，但投槽后两至三年内就可收回，高于常规喷涂工艺的那部分成本。同时电沉积过程的能量消耗和正常的保养费用都大大低于常规喷涂工艺。可控性强工作槽液容量较大，使涂料及工艺参数的变化减到最小。操作工艺参数已有明确的规定，且是以丰富经验为基础。依靠调整电压，容易得到均一的目标膜厚，通过选择不同品种的电泳漆和调整泳涂工艺参数，膜厚可控制在10-35μm范围内。工件间和不同日期所沉积的涂膜（如膜厚及性能）重现性好。20泳透力好提高工件内腔及夹缝的防腐蚀性，尤其阴极电泳涂膜的耐蚀性更好。对于喷涂、浸涂等涂装法，夹缝和内腔很难涂上漆膜；且缝隙间的涂膜在烘干时不会被蒸汽洗掉，从而使工件内腔、焊缝、边缘等处的耐蚀性显著提高。高效性若槽液操作参数及设备维护得当，与喷涂相比，涂料的有效利用率可高达95%以上。工作液是低固体份的水稀释液，粘度与水相似，原漆带出槽外的量很少。泳涂的湿漆膜是水不溶性的，泳后可采用超滤（UF）液封闭清洗，回收带出槽外的漆液。21低污染性、高安全性与其它溶剂型涂料、水性涂料相比，因其有机溶剂含量少，且低浓度，故无火灾危险，对水源和大气污染少。采用超滤(UF)和反渗透(RO)装置，实现电泳后的全封闭水洗，可大大减少废水处理量。电泳涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性，电泳涂装所得涂膜的含水量少，溶剂含量也小，在烘干过程中不会象其它涂料那样产生流挂、溶落、积漆等弊病。电泳水洗后的涂膜是较干的，晾干时间短(5-10min)，可直接进入高温固化。磷化膜经纯水清洗后，不需要烘干，可直接进入电泳工序；而其他漆种必须将水份烘干，才能进行涂装。222）局限性一般电泳涂膜的耐候性较差，在户外使用时需涂装面漆。对挂具的管理要求较严，要确保工件良好导电性以及有良好的防腐性。仅适用于具有导电性被涂物的涂装。能带较多液体或污物进入电泳槽的不宜电泳；或经多次水洗后仍积液多的不宜电泳。对不耐高温以及对颜色有要求的工件不宜电泳。对小批生产场合不宜推荐采用电泳涂装，原因是槽液的更新速度太慢，槽液中的树脂和溶剂组份的变动大，而使槽液不稳定。23第四章：前处理1、概述在钢铁的制造、冲压成型和组装操作中，会使用各种保护油、润滑油、冲压油、粘合剂、焊接助剂等，而要得到光滑平整、耐腐蚀好，附着力好的涂层决定于工件表面的清洁程度及转化膜的质量。前处理就是对铁板、钢板、镀锌板等金属的表面进行清洗、化学处理，而使底材易于电泳涂装，从而得到所需的防腐蚀涂层。经过表面清洗、磷化或转化而在底材上形成一层膜，主要作为涂料的底层，并不是对暴露于大气中的底材表面所进行的防锈处理或作进一步的贮存。前处理主要包含除油、除锈、表调、磷化等工序。242、除油作用：清洗掉在粘附在工件表面的各种类型油污。除油的方法1）溶剂除油：用有机溶剂，如汽油、甲苯、二甲苯、三氯乙烷等，其特点是除油效率高，尤其对粘度高、滴落点高的油脂有很好的效果。但由于劳动条件差、毒性大、防火要求高。2）超声波除油：利用超声波发出的微波，通过震荡，将油污从底材表面上剥离。3）电解除油：通过电解时产生的气体，将油污从底材表面上剥离出来。4）脱脂剂除油：利用含有表面活性剂的碱性物质对油污进行浸润、分散、乳化、增溶、溶解等作用达到去油的目的。目前此方法最常用。25脱脂剂的组成主要有碱性物质、表面活性剂以及能够软化硬水的络合物等组成。脱脂的控制要点温度、浓度、时间、机械作用（喷淋压力、循环量等）、含油量等。脱脂剂的选择有良好的渗透性、润湿性、降低表面张力；有中和酸性物质的碱性物质；有利于固体油污的去除，以及防止再沉积在工件表面上；有防止Ca2+、Mg2+等对表面活性剂有害作用的，及具有水溶性的螯合物；对金属有缓蚀作用的药剂；具有良好消泡作用；有效的除油能力等。263、除锈作用：除去工件表面的锈蚀以及氧化皮。除锈的方法1）喷砂、抛丸除锈，一般适用于车架等承重件；2）手工除锈：用砂布、铲刀等，适合小面积除锈；3）酸洗除锈：如硫酸、盐酸、磷酸等进行除锈，这种方式比较常见。27常用的酸1）硫酸：成本低、挥发少、效果好，当浓度下降时，可升高温度来保持除锈能力，但温度过高时回会产生氢脆和过蚀；一般浓度为10-15%的水溶液、T=50-60℃、t=5-10min。2）盐酸：常温，t=10-20min，浓度为10-15%的水溶液，Fe含量＜120g/L。但由于盐酸挥发快，产生大量的酸雾，影响生产环境及破坏设备，故很少单独使用。3）磷酸：不产生过腐蚀和氢脆，可以得到一层有一定防锈能力的膜。但成本较高，严重的锈蚀不易除去，溶解Fe的能力差，当Fe3+＞10g/L时，会产生大量的FeSO4沉淀，而影响除锈效果，需提高浓度来解决；一般浓度为15-20%、T=40-60℃、t=5-10min，[Fe2+]＜50g/L。另外对磷化有一定的坏影响。备注：都要使用酸用缓蚀剂，避免底材过度腐蚀。284、表调作用：改变金属基体表面其微观状态，促使磷化过程中形成结晶小、均匀、致密的磷化膜，同时加快磷化速度。主要成分和原理目前使用最多的是胶体磷酸钛和草酸，由于其胶体微粒表面能很高，对底材有极强的吸附作用，在基材表面形成均匀的吸附层，在磷化时，这吸附层就是一层分布均匀、数量极多的磷化膜结晶的晶核，因而促使结晶均匀、快速形成，并限制了大晶核的生长。控制要点一般控制表调的PH值，到一定时间会失效，故此需要定期更换。295、磷化作用磷化膜可以提高漆膜和底材之间的附着力；磷化膜提高漆膜的耐盐雾性能；磷化液的种类铁系磷化；锌系磷化；锰系磷化；锌镍锰三元磷化等；30控制要点1）TA（总酸）：在使用