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主要電泳涂裝設備及其涂裝方法技巧

作者：北京羅道羅環(huán)?？萍加邢薰?時(shí)間：2020-05-29 瀏覽：

電泳涂裝(electro-coating)是利用外加電場(chǎng)使懸浮于電泳液中的顏料和樹(shù)脂等微粒定向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。電泳涂裝的原理發(fā)明于是20世紀30年代末，但開(kāi)發(fā)這一技術(shù)并獲得工業(yè)應用是在1963年以后，電泳涂裝是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種特殊涂膜形成方法，是對水性涂料有實(shí)際意義的施工工藝。具有水溶性、、易于自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，迅速在汽車(chē)、建材、五金、家電等行業(yè)得到廣泛的應用。
　　　電泳涂裝是把工件和對應的電極放入水溶性涂料中，接上電源后，依靠電場(chǎng)所產(chǎn)生的物理化學(xué)作用，使涂料中的樹(shù)脂、顏填料在以被涂物為電極的表面上均勻析出沉積形成不溶于水的漆膜的一種涂裝方法。電泳涂裝是一個(gè)極為復雜的電化學(xué)反應過(guò)程，其中至少包括電泳、電沉積、電滲、電解四個(gè)過(guò)程。電泳涂裝按沉積性能可分為陽(yáng)極電泳（工件是陽(yáng)極，涂料是陰離子型）和陰極電泳（工件是陰極，涂料是陽(yáng)離子型）；按電源可分為直流電泳和交流電泳；按工藝方法又有定電壓和定電流法。目前在工業(yè)上較為廣泛采用的是直流電源定電壓法的陽(yáng)極電泳。
　　　1-經(jīng)表面處理后的工件；2-電源；3-工件；4-噴水沖洗；5-槽液過(guò)濾；6-沉積槽；7-循環(huán)泵
　　　電泳涂裝與其他涂裝方法相比較，具有下述特點(diǎn)：
　　?。?）采用水溶性涂料，以水為溶解介質(zhì)，節省了大量有機溶劑，大大降低了大氣污染和環(huán)境危害，安全衛生，同時(shí)避免了火災的隱患；
　　?。?）涂裝效率高，涂料損失小，涂料的利用率可達90%～95%；
　　?。?）涂膜厚度均勻，附著(zhù)力強，涂裝質(zhì)量好，工件各個(gè)部位如內層、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雜形狀工件的涂裝難題；
　　?。?）生產(chǎn)效率高，施工可實(shí)現自動(dòng)化連續生產(chǎn)，大大提高勞動(dòng)效率；
　　?。?）設備復雜，投資費用高，耗電量大，其烘干固化要求的溫度較高，涂料、涂裝的管理復雜，施工條件嚴格，并需進(jìn)行廢水處理；
　　?。?）只能采用水溶性涂料，在涂裝過(guò)程中不能改變顏色，涂料貯存過(guò)久穩定性不易控制。
　　　一、電泳涂裝的設備
　　　電泳涂裝的設備是由電泳槽、攪拌裝置、涂料過(guò)濾裝置、溫度調節裝置、涂料管理裝置、直流電源裝置、電泳涂裝后的水洗裝置、超濾裝置、烘烤裝置、備用罐等組成。
　　　電泳槽槽體的大小及形狀需根據工件大小、形狀和施工工藝確定。在保證一定的極間距離條件下，應盡可能設計小些。槽內裝有過(guò)濾裝置及溫度調節裝置，以保證漆液一定的溫度和除去循環(huán)漆液中的雜質(zhì)和氣泡。攪拌裝置可使工作漆液保持均勻一致，多采用循環(huán)泵，漆液的循環(huán)一般每小時(shí)4～6次，當循環(huán)泵開(kāi)動(dòng)時(shí)，槽內漆液液面應均勻翻動(dòng)。涂料管理裝置的作用在于補充調整涂料成分，控制槽液的PH值，用隔膜電極除去中和劑和用超濾裝置排除低分子量成分等。電泳電源的選擇，一般采用直流電源。整流設備可采用硅整流器或可控硅。電流的大小與涂料的性質(zhì)、溫度、工作面積、通電方式等有關(guān)，一般為30～50A/m2。水洗裝置用于電泳涂裝前后工件的沖洗，一般用去離子水，但需加壓設備，常用的是一種帶螺旋體的淋洗噴嘴。烘烤裝置用來(lái)促進(jìn)電泳涂料的干燥成膜，可采用電阻爐、感應電熱爐和紅外線(xiàn)烘烤設備。烘房設計要有預熱、加熱和后熱三段，應根據涂料的品種和工件的情況制訂。
　　　二、影響電泳涂裝的主要工藝參數
　　　1、電壓
　　　電泳涂裝采用的是定電壓法，設備相對簡(jiǎn)單，易于控制。電壓對漆膜的影響很大；電壓越高，電泳漆膜越厚，對于難以涂裝的部位可相應提高涂裝能力，縮短施工時(shí)間。但電壓過(guò)高，會(huì )引起漆膜表面粗糙，烘干后易產(chǎn)生“橘皮”現象。電壓過(guò)低，電解反應慢，漆膜薄而均勻，泳透力差。電壓的選擇由涂料種類(lèi)和施工要求等確定。一般情況下，電壓與涂料的固體分及漆溫成反比，與兩極間距成正比。鋼鐵表面為40～70V，鋁和鋁合金表面可采用60～100V，鍍鋅件采用70～85V。
　　　2、電泳時(shí)間
　　　漆膜厚度隨著(zhù)電泳時(shí)間的延長(cháng)而增加，但當漆膜達到一定厚度時(shí)，繼續延長(cháng)時(shí)間，也不能增加厚度，反而會(huì )加劇副反應；反之，電泳時(shí)間過(guò)短，涂層過(guò)薄。電泳時(shí)間應根據所用的電壓，在保證涂層質(zhì)量的條件下，越短越好。一般工件電泳時(shí)間為1至3分鐘，大型工件為3至4分鐘。如果被涂物件表面幾何形狀復雜，可適當提高電壓和延長(cháng)時(shí)間。
　　　3、涂料溫度
　　　涂料溫度高，成膜速率快，但漆膜外觀(guān)粗糙，還會(huì )引起涂料變質(zhì)；溫度低，電沉積量少，成膜慢，涂膜薄而致密。施工過(guò)程中，由于電沉積時(shí)部分電能轉化成熱能，循環(huán)系統內機械摩擦產(chǎn)生熱量，將導致涂料溫度上升。一般漆液溫度控制在某些方面15～30℃。
　　　4、涂料的固體分和顏基比
　　　市售的電泳涂料的固體分一般為50%左右，施工時(shí)，需用蒸餾水將涂料固體分控制在10%～15%。固體含量太低，漆膜的遮蓋力不好，顏料易沉淀，涂料的穩定性差。固體分過(guò)高，粘度提高，會(huì )造成漆膜粗糙疏松，附著(zhù)力差。一般顏基比為1比2左右，高光澤電泳涂料的顏基比可控制在1比4。由于實(shí)際操作中，涂料的顏料量會(huì )逐漸下降，必須隨時(shí)添加顏料分高的涂料來(lái)調節。
　　　5、涂料的PH值
　　　電泳涂料的PH值直接影響槽液的穩定性。PH值過(guò)高，新沉積的涂膜會(huì )再溶解，漆膜變薄，電泳后沖洗會(huì )脫膜。PH值過(guò)低，工件表面光澤不一致，漆液的穩定性不好，已溶解的樹(shù)脂會(huì )析出，漆膜表面粗糙，附著(zhù)力降低。一般要求施工過(guò)程中，PH值控制在7.5～8.5之間。在施工工程中，由于連續進(jìn)行電泳，陽(yáng)離子的銨化合物在涂料中積蓄，導致PH值的上升?？刹捎醚a加低PH值的原液，更換陰極罩蒸餾水，用離子交換樹(shù)脂除去銨離子，采用陽(yáng)極罩等方法降低PH值。若PH值過(guò)低時(shí)，可加入乙醇銨來(lái)調節。
　　　6、涂料電阻
　　　被涂物件從前一道工序帶入電泳槽的雜質(zhì)離子等引起涂料電阻值的下降，從而導致漆膜出現粗糙不均和針孔等弊病。在涂裝施工中，需對涂料進(jìn)行凈化處理。為了得到高質(zhì)量涂膜，可采用陰極罩設備，以除去銨及鈣、鎂等雜質(zhì)正離子。
　　　7、工件與陰極間距離
　　　距離近，沉積效率高。但距離過(guò)近，會(huì )使漆膜太厚而產(chǎn)生流掛、橘皮等弊病。一般距離不低于20cm。對大型而形狀復雜的工件，當出現外部已沉積很厚涂膜，而內部涂膜仍較薄時(shí)，應在距離陰極較遠的部位，增加輔助陰極。
　　　三、電泳涂裝的方法及技巧
　　?。?）一般金屬表面的電泳涂裝，其工藝流程為：
　　　預清理→上線(xiàn)→除油→水洗→除銹→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→鈍化→電泳涂裝→槽上清洗→超濾水洗→烘干→下線(xiàn)。
　　?。?）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(guò)高時(shí)，進(jìn)行磷化和鈍化表面處理。黑色金屬工件在陽(yáng)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，要求磷化膜結晶細而均勻。
　　?。?）在過(guò)濾系統中，一般采用一級過(guò)濾，過(guò)濾器為網(wǎng)袋式結構，孔徑為25～75μm。電泳涂料通過(guò)立式泵輸送到過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。從綜合更換周期和漆膜質(zhì)量等因素考慮，孔徑50μm的過(guò)濾袋不錯，它不但能滿(mǎn)足漆膜的質(zhì)量要求，而且解決了過(guò)濾袋的堵塞問(wèn)題。
　　?。?）電泳涂裝的循環(huán)系統循環(huán)量的大小，直接影響著(zhù)槽液的穩定性和漆膜的質(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，槽液的穩定性變差。將槽液的循環(huán)次數控制6～8次/h較為理想，不但保證漆膜質(zhì)量，而且確保槽液的穩定運行。
　　?。?）隨著(zhù)生產(chǎn)時(shí)間的延長(cháng)，陽(yáng)極隔膜的阻抗會(huì )增加，有效的工作電壓下降。因此，生產(chǎn)中應根據電壓的損失情況，逐步調高電源的工作電壓，以補償陽(yáng)極隔膜的電壓降。
　　?。?）超濾系統控制工件帶入的雜質(zhì)離子的濃度，保證涂裝質(zhì)量。在此系統的運行中應注意，系統一經(jīng)運行后應連續運行，嚴禁間斷運行，以防超濾膜干枯。干枯后的樹(shù)脂和顏料附著(zhù)在超濾膜上，無(wú)法徹底清洗，將嚴重影響超濾膜的透水率和使用壽命。超濾膜的
　　　出水率隨運行時(shí)間而呈下降趨勢，連續工作30～40天應清洗一次，以保證超濾浸洗和沖洗所需的超濾水。
　　?。?）電泳涂裝法適用于大量流水線(xiàn)的生產(chǎn)工藝。電泳槽液的更新周期應在3個(gè)月以?xún)?。以一個(gè)年產(chǎn)30萬(wàn)份鋼圈的電泳生產(chǎn)線(xiàn)為例，對槽液的科學(xué)管理極為重要，對槽液的各種參數定期進(jìn)行檢測，并根據檢測結果對槽液進(jìn)行調整和更換。一般按如下頻率測量槽液的參數：
　　　電泳液、超濾液及超濾清洗液、陰（陽(yáng)）極液、循環(huán)洗液、去離子清洗液的PH值、固體含量和電導率 每天一次；顏基比、有機溶劑含量、試驗室小槽試驗 每周2次。
（8）對漆膜質(zhì)量的管理，應經(jīng)常檢查涂膜的均一性和膜厚，外觀(guān)不應有針孔、流掛、橘皮、皺紋等現象，定期檢查涂膜的附著(zhù)力、耐腐蝕性能等物理化學(xué)指標。檢驗周期按生產(chǎn)廠(chǎng)家的檢驗標準，一般每個(gè)批次都需檢測。

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