电泳工艺分为阳极电泳和阴极电泳。若涂料粒子带负电,工件为阳极,涂料粒子在电场力作用下在工件沉积成膜称为阳极电泳;反之,若涂料粒子带正电,工件为阴极,涂料粒子在工件上沉积成膜称为阴极电泳。
发展历程
电泳涂装是一种特殊的涂装技术,它是涂装金属工件最常用的方法之一。电泳涂装技术,始于1959年美国福特汽车公司对汽车应用阳极电泳底漆的研究,并于1963年建成第一代电泳涂装设备,随后,电泳工艺发展迅猛。
我国
电泳涂料和涂装技术的开发已有30多年的历史,在1965年上海涂料研究所开发成功阳极电泳涂料;到70年代我国汽车工业中已建成几条汽车零部件阳极电泳涂装线。第一代阳极电泳涂料由五九所于1979年首先研制成功,并在军工产品上得到了一定的应用;随后上海涂料所、兰州涂料所、沈阳、北京、天津等大中型造漆厂电做厂大量
阴极电泳涂料的开发研制工作。在六五期间我国涂料工业从日本、奥地利和英国引进厂阴极电泳涂料的制造技术和涂装技术。我国又先后从美国、德国、意大利等国引进先进涂料技术和涂装设备。第一条现代化的生产汽车车身阴极电泳涂装生产线于1986年在长春一汽汽车身厂投产,随后湖北二汽和济南车身阴极电泳线相继投产。在我国汽车工业中形成采用阴极电泳涂装替代阳极电泳涂装之势,到1999年底我国已有几十条生产线投产,仅十万辆以上的阴极电泳涂装线也有5条以上(如:长春一汽大众汽车有限公司、
上海大众汽车有限公司、
北京轻型汽车有限公司、天津夏利汽车有限公司、上海别克汽车有限公司等上百吨的电泳槽生产线)已于2000年之前建成投产。阴极电泳漆已占汽车涂装市场的大部分,同时阳极电泳漆在许多其他领域富有活力。阳极电泳漆应用于卡车车架、车内黑漆件和其他耐腐蚀性要求较低的金属工件等。
定义
在确定的条件下,带电粒子在单位电场强度作用下,单位时间内移动的距离(即
迁移率)为常数,是该带电粒子的物化特征性常数。不同带电粒子因所带电荷不同,或虽所带电荷相同但
荷质比不同,在同一电场中电泳,经一定时间后,由于移动距离不同而相互分离。分开的距离与外加电场的电压与电泳时间成正比。
在外加直流电源的作用下,
胶体微粒在分散介质里向
阴极或阳极作定向移动,这种现象叫做电泳。利用
电泳现象使物质分离,这种技术也叫做电泳。胶体有电泳现象,证明胶体的微粒带有电荷。各种胶体微粒的本质不同,它们吸附的离子不同,所以带有不同的电荷。
特点
阳极电泳的特点是:原料价格便宜(一般比阴极电泳便宜50%);设备较简单,投资少(一般比阴极电泳便宜30%);技术要求较低;涂层耐蚀性能较阴极电泳差(约为阴极电泳寿命的四分之一)。
阴极电泳涂层耐蚀性高的原因是:工件是阴极,不发生阳极溶解,工件表面及磷化膜不破坏;电泳涂料(一般为含氮树脂)对金属有保护作用,且所用漆价高质优。
工艺流程
阳极电泳一般工艺流程为:工件前处理(除油→热水洗→除锈→冷水洗→磷化→热水洗→钝化)→阳极电泳→工件后处理(清水洗→烘干)。
1、除油。溶液一般为热碱性化学除油液,温度为60℃(蒸汽加热),时间为20min左右。
2、热水洗。温度60℃(蒸汽加热),时间2min。
3、除锈。用H2SO4或HCl ,例如用盐酸除锈液,HCl总酸度≥43点;游离酸度>41点;加清洗剂1.5%;室温下洗10~20min。
4、冷水洗。流动中冷水洗1min。
5、磷化。用中温磷化(60℃时磷化10min),磷化液可用市售成品。
上述工序亦可用喷砂→水洗代替。
6、钝化。用与磷化液配套的药品(由出售磷化液厂家提供),室温下1~2min即可。
7、阳极电泳。电解液成分:H08-1黑色电泳漆,固体分质量分数9%~12%,蒸馏水质量分数88%~91%。电压:(70±10)V;时间:2~2.5min;漆液温度:15~35℃;漆液PH 值:8~8.5。注意工件出入槽要断电。电泳过程中电流随漆膜增厚会逐步下降。
8、清水洗。流动冷水中洗。
9、烘干。在烘箱中于(165±5)℃温度下烘40~60min即可。
工艺参数
浓度
通常电泳漆液的浓度选择,根据颜料及填料性质的不同而有所差异,有光漆颜料含量少,浓度可降低;反之,颜料和填料占的比重较高,同时体质较重者,浓度选用较高,一般电泳漆液的浓度为10%~15%。浓度对电沉积量的影响较大,浓度增加电沉积量也增加,一般情况,其它条件不变,浓度增加,漆液的粘度也增加。泳动速度与粘度成反比,漆液粘度增加,粒子的泳动速度降低,但是一般常用的水溶性漆,浓度在30%以下,其粘度变化甚小。
电压
电压对漆膜影响甚大,不但与所使用的水溶漆的类型、颜料品种有关,并与被涂件材料、表面大小和阴极距离有关,电压升高沉积量亦随之增加。因为极间电压升高,电场作用加强,分散体系中电荷电粒子泳动速度加快。
温度
随着漆液量的上升,电沉积量增加,因温度上升:(1)树脂的布朗运动加剧;(2)漆液粘度下降;(3)分解电压下降;(4)漆膜的电阻下降。
在较低的漆温下(5~15℃以下)进行电沉积,虽然可以得到细密的漆膜,但因沉积量小漆膜薄。在较高的温度下(35℃以上)电泳,电沉积是很快的,但漆膜过于粗糙,因此电泳需要控制漆温最好在15~20℃施工。
沉积时间
沉积量随时间的延长而增加。对于一般被涂工件,表面几何形状不复杂的,只用三分钟即可。如果被涂物表面几何形状复杂,根据泳透力来看,需提高电压和延长电沉积时间。