整车阴极电泳工艺！

发布时间： 2023-11-17 来源：技术中心

  阴极电泳涂装是目前世界上比样先进的一项涂装技术。但是，要想获得好的涂装质量和较好的投资回报，除了有一条好的涂装线（完善的工艺、配套的设备）和优异的涂料产品质量作保障外，有好的管理及其控制就是关键。在汽车四大工艺中,阴极电泳是较为成熟和先进的一种底漆涂装工艺，今天e-works以金龙客车为例，来说明！

  全球客车行业最大的阴极电泳生产线之一的金龙整车阴极电泳生产线月正式投入到正常的使用中，总建筑面积达23528平方米。其生产线的核心设备是采用顶级配置，处于行业领先水平。金龙客车的整车阴极电泳技术，使身骨架表面和内腔具有超强的防腐、防锈、耐盐雾、耐湿热性能。经过十八道行业最高标准工序，确保整车骨架12年不出现锈蚀。金龙客车超越了目前国际通行的规范要求，大幅度提升了整车常规使用的寿命，实现用户对高品质客车的需求。

  阴极电泳涂料所含的树脂带有碱性基团，经酸中和后成盐而溶于水。通直流电后，酸根负离子向阳极移动，树脂离子及其包裹的颜料粒子带正电荷向阴极移动，并沉积在阴极上，这就是电泳涂装的基础原理（俗称镀漆）。电泳涂装是一个很复杂的电化学反应，一般认为至少有电解、电泳、电沉积、电渗这四种作用同时发生。

  任何一种导电液体在通电时产生分解的现象，如水的电解 能分解成H2和O2。

  在导电介质中，带电荷的胶体粒子在电场的作用下向相反电极移动的现象，如阴极电泳中带正电荷的胶体粒子（R3N H）夹带和吸附颜料粒子由电泳过程移向阴极。

  漆粒子在电极上的沉积现象。电沉积的第一步是H2O的电化学分解，这一反应至使在阴极表面区产生高碱性（OH）界面层，当阳离子（树脂和颜料）与OH反应变成不溶性时，就产生涂膜的沉积。

  刚沉积到被涂物表面的涂膜是半渗透的膜，在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，此现状称电渗。电渗使亲水的涂膜变为涂膜，脱水而使涂膜致密化。

  在阴极反应最初为电解反应，生成氢气及氢氧根离子 OH ，此反应造成阴极面形成一高碱性边界层，当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质，涂膜沉积，方程式为： H2O→OH+H

  2 ）电泳动（泳动、迁移）阳离子树脂及 H+ 在电场作用下，向阴极移动，而阴离子向阳极移动过程。

  在被涂工件表面，阳离子树脂与阴极表面碱性作用，中和而析出不沉积物，沉积于被涂工件上。

  涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的，具有多数毛细孔，水被从阴极涂膜中排渗出来，在电场作用下，引起涂膜脱水，而涂膜则吸附于工件表面，而完成整个电泳过程。

  电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。（1）采用水溶性涂料，以水为溶解介质，节省了大量有机溶剂，大幅度的降低了大气污染和环境危害，安全卫生，同时避免了火灾的隐患；

  （3）涂膜厚度均匀，附着力强，涂装质量好，工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜，解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题；

  （5）设备复杂，投资费用高，耗电量大，其烘干固化要求的温度比较高，涂料、涂装的管理复杂，施工条件严格，并需进行废水处理；

  （6）只能采用水溶性涂料，在涂装过程中不能改变颜色，涂料贮存过久稳定性不易控制。

  电泳涂装工艺一般由涂装前预处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳涂膜的烘干等四道主要工艺组成。

  除锈、表调、磷化等工序。其处理好坏，不仅影响膜外观、降低防止腐烂的性能，并能破坏漆液的稳定性。因此，对于涂装前工件表面，要求无油污、锈痕，无前处理药品及磷化沉化沉渣等，磷化膜结晶致密均匀。

  1）如除油锈不干净，不仅影响磷化膜的形成，且影响涂层的结合力、装饰性能和耐蚀性。漆膜易出现缩孔、针孔、“花脸”等弊病。

  （2） 磷化膜使金属表面由优良导体变为不良导体，从而抑制金属表面微电池的形成，有效地阻碍了涂层腐蚀，成倍地提高涂层的耐蚀性和耐水性。

  另外，只有在彻底脱底脱脂的基础上，在清洁、均匀、无油脂的表面上才能形成令人满意的磷化膜。从这一方面讲，磷化膜本身就是对前处理工艺效果的最直观最可靠的一个自检。

  3）水洗：前处理各阶段水洗好坏将对整个前处理及漆膜质量产生特别大的影响。涂装前最后一道去离子水清洗，要确保被涂物的滴水电导率不大于30μs/cm。清洗不干净，如工件：

  其中，泳涂电压和时间、槽液固体份、温度、PH值和电导率是现场控制和管理的主要项目

  （1） 槽体 （2）搅拌循环系统 （3）电极装置 （4）漆液温度调节装置 （5）涂料补给装置

  （6）超滤装置 （7）通风装置 （8）电源供给装置（9）泳后水洗装置 （10）储漆装置

  对于连续生产的通过式电泳涂装设备，工件借助于悬挂输送机和其他工序（前处理-烘干）组成连续生产的涂装生产线，此类设备适用于大批量生产。

  对于间歇生产固定式电泳涂装设备，工件借助于单轨电葫芦或别的形式的输送机，和其他工序（前处理-烘干）组成间歇式涂装生产线，适用于中等批量的涂装生产。

  在涂装工程电泳电压、时间、温度、阴阳极面积比、漆液固体体份及漆液的PH值等影响涂层的质量，在实际中，按照每个客户的工艺参数来确定上述参数。

  阴极电泳涂装金属处在阴极不易氧化，相对阳极电泳来说涂层更具有普遍性，采用超滤系统槽液不可能会受到污染，槽液维护简单，涂层更具有防腐蚀效果。

  固化过程的温度曲线对质量有很大的影响。通常要用北京赛维美高科技有限公司生产的炉温跟踪仪（型号为SMT-4 或SMT-7-32-300-K）对烘烤过程的温度曲线进行定时检测。确保温度曲线满足工艺要求。

  整车阴极电泳涂装生产线在我国客车涂装行业引起了不小的波动，中大涂装（江苏中大工业涂装环保有限公司）是国内唯一一家涂装上市公司，也是第一家建成了国内大型客车整车阴极电泳涂装生产线的中外合资企业。

  电泳涂装是把工件和对应的电极放入水溶性涂料中，接上电源后，依靠电场所产生

  的物理化学作用，使涂料中的树脂、颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法。电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程，其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程。电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳（工件是阳极，涂料是阴离子型）和阴极电泳（工件是阴极，涂料是阳离子型）；按电源可分为直流电泳和交流电泳；按工艺方法又有定电压和定电流法。目前在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阳极电泳。

  电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。

  电著又称电泳，常见的电泳涂装是电泳黑色，随着电泳涂装工艺的发展，电泳彩色随之诞生，

  我们可知电泳漆涂装的工序一般比电镀少，原因是电泳漆本身可作上色之用又可当作保护膜可以省下一重工序.所以电泳漆涂装需时较少及比较经济.在仿金制作上，电镀技术需要镀上真金，但使用电泳漆涂装技术则可镀上仿金色省下成本.

  电泳上漆：这是工艺的目的和核心。电泳槽内的电流、电压、固成份含量、PH值、电泳温度速度以及电泳槽附加设备的正确使用，是决定电泳上漆成败的关键。

  烘干：钢模板电泳上漆后必须烘干。烘干箱工作时候的温度为160-180℃，烘烤时间为30min。

  电泳涂装所需的主要设备。各种水槽，电泳槽，通道式烘干箱，物理运动系统，电气 控制管理系统，漆液和漆膜设备，如电导仪，附着力测定仪等。

  电泳漆与蒸馏水混合后，其浓度应达到10%-15%，浓度过高，漆膜流平性欠佳，易出现桔皮等缺陷。浓度过低，漆膜变薄，易出现现象。

  电泳电压一般应控制在60V左右。电压升高，沉积量增加，漆膜变的粗糙，形成桔皮，电压过低，漆膜甚簿，甚至泳不上漆。

  一般漆液PH值在8-9时均能得到满意的漆膜。PH值过低，电泳槽内脉冲电流密度降低，从而造成模板局部无漆，形成花脸，PH值过高，会造成湿膜再溶解，使漆膜变簿，影响涂装质量。调整槽液的PH值有多种方法，我们最终选择了阴极罩法。阴极罩是将阴极板装在一个帆布袋内，袋用钢丝架支撑着，袋内装满蒸馏水。电泳时，胺的正离子和漆液中带正电荷的杂质离子(如水中的Ca2﹢、Mg2﹢)均可通过帆布进入阴极罩内，并在阴极放电。更换罩内蒸馏水，就可将杂质除去。

  电泳漆膜的厚度一般是随着电泳时间的增加而增加的，但是，当电泳时间到达一定点后，漆膜厚度就不再增加，其缘由是漆膜在达到一定厚度时产生绝缘。故采用处长电泳时间使漆膜增厚是行不通的，而且由于耗电增加，在经济上是不合算的。电泳时间一般有3min即可。

  （5）电导率 电泳漆工作液的导电能力，通常用电导率表示。漆液的电导过低，漆膜不易形成；电导过高，造成漆膜外观粗糙。对同一种涂料而言，对漆液电导影响最大的因素是漆液中杂质离子的存在。因此，一定要经过控制杂质含量，保持电导率的正常值。

  （1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般都会采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前一定要进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀和抗老化性能较差。磷化处理时，一般都会采用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。

  （3）在过滤系统中，一般都会采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为25～75μm。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50μm的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量发展要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。

  （4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。

  （5）随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。

  （6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意，系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将极度影响超滤膜的透水率和常规使用的寿命。超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势，持续工作30～40天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产的基本工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理很重要，对槽液的各种参数定时进行检测，并根据检测结果对槽液做调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含量和电导率每天一次；颜基比、有机溶剂含量、试验室小槽试验每周2次。

  （8）对漆膜质量的管理，应常常检验核查涂膜的均一性和膜厚，外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等现象，按时进行检查涂膜的附着力、耐腐蚀和抗老化性能等物理化学指标。检验周期按生产厂商的检验标准，一般每个批次都需检测。

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