電泳涂漆是利用水溶性涂料中的樹脂成分,經過酸或堿的中和作用后,能形成溶解或分散在水中的聚合物電解質帶電膠粒的特點,利用電化學的方法使涂料沉積在工件表面的涂布方法。與前面介紹的各種利用物理原理進行的涂布方法是完全不同的。

電泳涂漆過程中發生的電化學變化是很復.雜的,包括電泳、電解、電沉積、電滲等各種化學變化。電泳涂漆的過程可以簡單描述為:在直流電場的作用下,分散在極性介質(水)中的帶電涂料膠體粒子,它向與它所帶相反電荷的電極方向發生電化學移動(電泳),并在作為電極的工件表面發生得失電子和沉積的變化(電解、電沉積、電滲),最終在工件表面形成涂膜。

根據帶電的涂料膠體粒子在電場中移動的方向分為陽極電泳涂漆和陰極電泳涂漆兩大類。

把工件掛在電池的正極(陽極)、涂料帶電顆粒為帶負電的陰離子的,稱為陽極電泳涂漆,而把工件掛在電池負極(陰極)、涂料帶電顆粒為帶正電荷的陽離子的稱為陰極電泳涂漆。

(一)電泳涂漆的優缺點

1.優點

①生產效率高。與其他涂布方法相比,電泳涂布的生產效率是最高的,由于便于采用自動流水線生產,不僅降低勞動強度,使勞動生產率也大大提高。

②涂膜質量好。電泳涂裝形成的涂膜均勻對工件邊緣的覆蓋率高,形成的涂膜緊密、附著力好,不會形成其他涂布方法經常出現的流痕等缺陷。而且在形狀復雜的工件內腔表面也能沉積形成涂膜。

③涂料利用率高。研究表明電泳涂漆的涂料利用率在95%以上。

④勞動條件好,有利于環境保護。由于使用水作為溶劑,不使用有機溶劑,從而避免由有機溶劑造成的人員中毒、火災危險、污染環境等問題。

2.缺點

①投資多,設備龐大。占用場地面積大、需用的輔助設備也較多。

②使用的涂料品種受限制,只能使用水溶性或水乳化型的涂料,而且涂布的僅限于深顏色的底漆。

③耗電多。不僅電泳涂裝本身耗電,而且后續烘干也需采用電加熱,故耗電量很大。

④對工件涂漆前的處理要求高,工件預處理不好,電泳涂漆的效果就會大打折扣。

⑤耗水量大。設備沖洗用水和形成的廢水都很多,對水處理設備要求很高。

(二)電泳涂裝的設備與工藝

1.電泳涂裝設備

電泳涂裝設備一般由電泳槽、電泳漆轉移槽、循環攪拌及過濾設備、漆液的補加系統、超濾系統、溫控冷熱交換系統、陽極(陰極)循環系統、直流供電裝置、封閉超濾清洗系統等組成。

電泳涂裝主要在電泳槽中完成。電泳槽按作業方式分為工位生產的直浸式和自動生產的通過式兩種。槽體的尺寸根據工件的大小確定,并設有溢流輔槽,用于控制電泳槽的液面高度和排除其液面上的泡沫。

2.電泳涂裝的主要工藝參數

為獲得滿意的涂裝效果,需要控制好以下幾個工藝參數。

①槽液固體分。槽液固體分對槽液穩定性、泳透力、涂膜厚度和外觀質量都有很大影響。

槽液固體分過高,會使漆膜厚度增加、電滲性能下降、漆膜粗糙出現橘皮。而槽液固體分過低,會造成槽液穩定性差,顏料沉降嚴重,使漆膜薄而粗糙并會產生針孔。因此電泳槽固體分必須嚴格控制。陽極電泳應控制在10%~15%,陰極電泳漆應控制在20%。

②槽液pH值。pH值過低(酸性太強)會使金屬設備的腐蝕加重,pH值過高(槽液的中和度高)會使槽液中的電解質濃度大幅增加,電導率加大使電解作用過于激烈,電解產生的大量氣泡會造成漆膜粗糙。因此陰極電泳pH應控制在5.8~6.7,陽極電泳pH應控制在7.5~8.5。

③電導率。電導率是衡量電解液導電性能的指標,電導率越大電解液導電能力越強,電導率過大會使電泳涂漆時電解作用加劇,造成漆膜粗糙多孔,由于電泳涂漆過程中雜質離子的數量會逐漸增多,造成電導率升高,所以需通過定期排放超濾液來調整。使用的沖洗水和配槽用水也應具有低電導率。

④槽液溫度。糟液溫度較高,有利于帶電樹脂膠粒的電泳運動。但槽液溫度過高會使電解作用加劇,使涂膜變得粗糙、發生流掛,也會使槽液加快變質。而槽液溫度太低,黏度較大會使工件表面電解形成的氣泡不易逸出,也會造成涂膜粗糙。因此應根據實際需要控制好槽液溫度,一般情況下應不低于20℃,也不應高于35℃。

⑤電壓。電泳涂裝時,電壓必須高于一定數值,工件上才能沉積上漆膜,把這個電壓稱為臨界電壓,隨著電壓升高、電流加大有利于得到較厚涂膜,但電壓過高會造成濕膜被擊穿產生粗糙、針孔等缺陷。一般操作時先施加低工作電壓,然后升高至工作電壓。

⑥電泳時間。隨著電泳涂裝的進行,工件表面的涂膜逐漸增厚,但一般2min左右涂膜已趨于飽和,不再繼續增厚,但在工件的內腔和縫隙的內表面還可能繼續發生一些沉積,因此一般電泳控制在3min左右即可。

⑦極距和極比。把掛有工件的電極與另一電極之間的距離稱為極距,把工件與另一電極的表面積之比稱為極比。由于工件具有一定形狀,極距過小會使局部電流過大,造成涂層厚薄不均,而極距過大,電流強度過低,沉積效率差,一般電泳涂漆的極間距離控制在150~800mm之問。工件與電極的面積比過大或過小都會造成工件表面電流密度分布不均勻、泳透力差、發生異常沉積等問題。通常極比控制在1:1左右。

⑧電泳漆的穩定性。由于電泳槽液穩定性差,工藝參數就很難調整,所以要求使用穩定性良好的原漆。使用中為保持槽液穩定,對槽液要及時補加和更新。