電泳涂料及涂裝基礎知識培訓

1、電泳涂料及涂裝知識介紹電泳涂料及涂裝知識介紹徐國義徐國義表面技術開發(fā)中心表面技術開發(fā)中心2013年年6月月22日日1、陰極電泳涂料發(fā)展史；、陰極電泳涂料發(fā)展史；2、陰極電泳涂料組成；、陰極電泳涂料組成；3、陰極電泳涂裝概念及反應機理；、陰極電泳涂裝概念及反應機理；4、電泳涂裝工藝條件；、電泳涂裝工藝條件；5、電泳涂裝設備；、電泳涂裝設備；主要內容：主要內容：陰極電泳涂裝的發(fā)展過程陰極電泳涂裝的發(fā)展過程o1809年，俄國化學家列斯首先發(fā)現了膠體粒子在電場作用下產生電泳的現象。o1960年，英國的卜內門公司與里蘭公司共同研制成功陽極電泳涂料。o1963年，福特公司建立了世界上第一條完整的電泳涂裝線

2、。o1969年，美國在電泳涂裝線上成功引入超濾技術。o1971年，第一代陰極電泳漆在通用汽車公司投入使用。o1976年，第二代陰極電泳漆在通用公司成功應用。o日本和英國1977年由美國引進技術后，其汽車涂裝從78-79年向陰極電泳涂裝轉化。o80年代中期，美、德、日等開發(fā)厚膜型陰極電泳涂料。o90年代末，順應環(huán)保法規(guī)要求的無鉛電泳涂料相繼投入應用陰極電泳涂料的主要組成陰極電泳涂料的主要組成項目項目主要組成主要組成基礎樹脂基礎樹脂聚酰氨或聚脂改性的環(huán)氧樹脂聚酰氨或聚脂改性的環(huán)氧樹脂交聯樹脂交聯樹脂封閉異氰酸樹脂封閉異氰酸樹脂中和劑中和劑有機酸有機酸調整溶劑調整溶劑醇、醇醚和酮類溶劑醇、醇醚和酮類

3、溶劑組份組份用途用途色漿色漿主要為顏料份主要為顏料份乳液乳液主要為樹脂份主要為樹脂份中和劑中和劑用于調整槽液用于調整槽液PH值和值和MEQ值值補給溶劑補給溶劑用于調節(jié)槽液溶劑含量用于調節(jié)槽液溶劑含量陰極電泳涂料的主要分類陰極電泳涂料的主要分類陰陰極極電電泳泳漆漆按一次泳涂膜厚按一次泳涂膜厚按環(huán)保要求按環(huán)保要求薄膜型薄膜型有鉛型有鉛型厚膜型厚膜型無鉛型無鉛型中厚中厚膜型膜型節(jié)能型節(jié)能型低廢氣排放低廢氣排放電泳涂裝概念：電泳涂裝概念： 電泳涂裝是將具有導電性的被涂工件，浸漬在裝水稀釋的、濃度比較低的電泳涂料槽中作為陰極(或陽極)， 在槽中另投置與其相對應的陽極(或陰極)，在兩極間通一定時間的直流電

4、，通過物理化學作用將漆沉積在被涂工件上，形成水不溶性膜的一種涂裝方法。電泳涂裝的種類：電泳涂裝的種類： o 根據涂料樹脂所帶電荷的種類分陰極電泳和陽極電泳。o 陽極電泳所用涂料樹脂是由帶羥基團的聚合物經胺中和成鹽再水溶，樹脂及顏料粒子帶負電荷。常見的有聚丁二烯陽極電泳涂料等。o 陰極電泳所用涂料樹脂是由帶胺基的堿性樹脂經酸中和成鹽再水溶，樹脂及顏料粒子帶正電荷。常見的有環(huán)氧樹脂、聚胺脂等陰極電泳涂料。 o 高效從漆前處理到電泳底漆烘干可實現生產線化，可適用于大流水線生產。o 優(yōu)質其泳透力好，提高了工件內的防腐蝕性；（其對工件內腔、焊縫、邊緣等的防腐能力是其它涂裝法所不能比擬的，漆膜耐鹽霧試驗可

5、達成1000小時）可得到均一的膜厚，外觀好。o 安全屬低公害水溶性涂料，溶劑含量少，無火災危險，尤在采用UF裝置后，涂料回收好，大大減少了對水質和大氣污染。o 經濟指涂料利用率高，可達95%。陰極電泳涂裝的特點：陰極電泳涂裝的特點：H+電泳槽液電泳槽液-+R-OH-R-NHCOO-陰極電泳反應機理陰極電泳反應機理電解電滲電沉積電泳相關術語介紹：相關術語介紹：o電解：電解：任何一種導電液體在通電時產生分解的現象稱為電解。任何一種導電液體在通電時產生分解的現象稱為電解。 陰極（被涂物）：陰極（被涂物）：2H2O + 2e- 2OH- H2 RNH + OH- RN H2O （水溶性）（水溶性） （

6、水不溶性）（水不溶性） 陽極（極板）：陽極（極板）： 2H2O 4H+ 4e- O2 RCOO-+ H+RCOOHo電泳：電泳：帶正電荷的膠體樹脂粒子和顏料粒子在電帶正電荷的膠體樹脂粒子和顏料粒子在電 場的作用下向陰極移動。場的作用下向陰極移動。o 電沉積電沉積:漆粒子在電極上的沉積現象。電沉積的第一步是H2O的電化學分解，這一反應至使在陰極表面區(qū)產生高堿性（OH-）界面層，當陽離子（樹脂和顏料）與O H-反 應 變 成 不 溶 性 時 ， 就 產 生 涂 膜 的 沉 積 。 o 電滲電滲: 剛沉積到被涂物表面上的涂膜是半滲透的膜，在電場的持續(xù)作用下，涂膜內部所含的水分從涂膜中滲析出來移向槽液

7、，使涂膜脫水，這種現象稱為電滲。電滲使親水的涂膜變成憎水涂膜，脫水從而使涂膜致密化。固化反應OHOH基體樹脂NHCOO RR OOCHN封閉劑固化樹脂OHOH反應基烘干熱(固化觸媒)(NCO封閉物)-OOCHNNHCOO-ROH封閉溶劑脫離架橋構造陰極電泳涂料固化機理陰極電泳涂料固化機理電泳涂裝工藝條件電泳涂裝工藝條件 ：o 電泳涂裝工藝條件包括以下四個方面電泳涂裝工藝條件包括以下四個方面13個條件個條件(參數參數)：(1) 槽液的組成方面：固體份、灰份、MEQ和有機溶劑含量；(2) 電泳條件方面：槽液溫度、泳涂電壓、泳涂時間；(3) 槽液特性方面：pH值、電導率；(4) 電泳特性方面：庫侖效

8、率、最大電流值、膜厚和泳透力。槽液的組成方面：槽液的組成方面： o 固體分固體分(NV):表示在涂料中的樹脂及顏料的重量比率表示在涂料中的樹脂及顏料的重量比率(%)。 (1)NV過高時出現的問題有：二次流痕、膜厚增加、涂料回收率下過高時出現的問題有：二次流痕、膜厚增加、涂料回收率下降。降。 (2)NV過低時出現的問題有：膜厚降低、桔皮、泳透力下降。過低時出現的問題有：膜厚降低、桔皮、泳透力下降。o 灰分灰分(ASH)：表示固體成分中顏料的重量比率表示固體成分中顏料的重量比率(%)。 (1)ASH過高出現的問題有：膜厚降低，涂膜水平面失光、易產生過高出現的問題有：膜厚降低，涂膜水平面失光、易產生

9、桔皮。桔皮。 (2)ASH過低出現的問題有：抗縮孔能力下降，泳透力下降。過低出現的問題有：抗縮孔能力下降，泳透力下降。o MEQ值：值：表示涂料中表示涂料中100g固體份所耗中和劑的毫克當固體份所耗中和劑的毫克當量，是槽液的重要參數。量，是槽液的重要參數。 (1) MEQ過高出現的問題有：庫侖效率、膜厚、泳透力、破壞電壓下降，過高出現的問題有：庫侖效率、膜厚、泳透力、破壞電壓下降，鍍鋅板易出現針孔，腐蝕涂料循環(huán)管道等設備，用鍍鋅板易出現針孔，腐蝕涂料循環(huán)管道等設備，用U/F水洗出現再溶解等。水洗出現再溶解等。 (2) MEQ過低出現的問題有：槽液穩(wěn)定性下降，過低出現的問題有：槽液穩(wěn)定性下降，U

10、/F透過量下降。透過量下降。o 溶劑含量：溶劑含量：表示槽液中有機溶劑的總重量表示槽液中有機溶劑的總重量(%)。 (1)溶劑含量過高出現的問題有：泳透力、破壞電壓下降，膜厚增加且分布溶劑含量過高出現的問題有：泳透力、破壞電壓下降，膜厚增加且分布不均勻等。不均勻等。 (2)溶劑含量過低出現的問題有：膜厚降低，涂膜產生桔皮、針孔、干斑等溶劑含量過低出現的問題有：膜厚降低，涂膜產生桔皮、針孔、干斑等弊病。弊病。電泳條件方面：電泳條件方面： o 槽液溫度槽液溫度: (1)溫度過高，溶劑揮發(fā)加快樹脂分子易產生氧化聚合交聯，必影響槽溫度過高，溶劑揮發(fā)加快樹脂分子易產生氧化聚合交聯，必影響槽液的穩(wěn)定性，加速

11、槽液老化，且電解反應加劇，漆膜易出現針孔、液的穩(wěn)定性，加速槽液老化，且電解反應加劇，漆膜易出現針孔、桔皮等弊??；桔皮等弊??；(2)溫度過低，漆水溶性下降，電沉積量下降，膜薄、粗糙等。溫度過低，漆水溶性下降，電沉積量下降，膜薄、粗糙等。o 泳涂電壓：泳涂電壓：泳涂電壓對漆膜的影響較大，電壓高低的選泳涂電壓對漆膜的影響較大，電壓高低的選擇與電泳涂料的類型、被涂工件材料的性質、表面積大擇與電泳涂料的類型、被涂工件材料的性質、表面積大小和陰陽極間距有關。小和陰陽極間距有關。(1)電壓過高，電解反應加劇，氣泡增多，電泳漆膜厚且粗糙有針孔，電壓過高，電解反應加劇，氣泡增多，電泳漆膜厚且粗糙有針孔，烘干后有

12、桔皮現象；烘干后有桔皮現象； (2)電壓過低，電解反應慢，電沉積量少，漆膜薄而不均勻。電壓過低，電解反應慢，電沉積量少，漆膜薄而不均勻。 o 泳涂時間泳涂時間: :泳涂時間指被涂物浸在槽液中通電成膜時間。泳涂時間指被涂物浸在槽液中通電成膜時間。 在一定條件下，泳涂時間增長，電沉積量也增加，泳透深度增大。在一定條件下，泳涂時間增長，電沉積量也增加，泳透深度增大。但當漆膜達一定厚度時，由于電阻影響，電泳時間再延長，也不但當漆膜達一定厚度時，由于電阻影響，電泳時間再延長，也不可能增加膜厚，相反因出現返溶而導致漆膜外觀狀態(tài)變壞?？赡茉黾幽ず?，相反因出現返溶而導致漆膜外觀狀態(tài)變壞。槽液特性方面：槽液特性

13、方面： o pH:是氫離子的濃度指數，值越小酸性越強。是氫離子的濃度指數，值越小酸性越強。(1)pH值過高出現的問題有：槽液的穩(wěn)定性降低值過高出現的問題有：槽液的穩(wěn)定性降低涂料沉淀、凝聚涂料沉淀、凝聚堵堵塞過濾，產生顆粒。塞過濾，產生顆粒。(2)pH值過低出現的問題有：腐蝕涂料循環(huán)管道等設備，庫侖效率降低、值過低出現的問題有：腐蝕涂料循環(huán)管道等設備，庫侖效率降低、破壞電壓降低，用破壞電壓降低，用U/F水洗出現再溶解。水洗出現再溶解。o 電導率：電導率：表示相距表示相距1cm的極間的極間(面積面積1cm2的陰的陰-陽極間陽極間)的的電導度電導度(s/cm)，值越大，導電能力越強。，值越大，導電能

14、力越強。(1)電導率過高出現的問題有：庫侖效率下降、鍍鋅板上易出現針孔、電導率過高出現的問題有：庫侖效率下降、鍍鋅板上易出現針孔、破壞電壓降低、產生桔皮。破壞電壓降低、產生桔皮。(2)電導率過低出現的問題有：槽液穩(wěn)定性下降、膜厚分布不均勻。電導率過低出現的問題有：槽液穩(wěn)定性下降、膜厚分布不均勻。電泳特性方面：電泳特性方面： o 庫倫效率：庫倫效率：表示耗用表示耗用1庫侖的電量析出的涂膜重量庫侖的電量析出的涂膜重量(mg/c)。 (1)影響庫侖效率的因素有：溶劑含量、影響庫侖效率的因素有：溶劑含量、NV、MEQ、ASH、槽溫、槽溫、施工電壓等。施工電壓等。 (2)庫侖效率過高產生的問題：槽液穩(wěn)定

15、性不良。庫侖效率過高產生的問題：槽液穩(wěn)定性不良。 (3)庫侖效率過低產生的問題：泳透力下降，用電量上升。庫侖效率過低產生的問題：泳透力下降，用電量上升。o 電壓電壓-膜厚：膜厚：在正常的槽溫下，用規(guī)定的電壓、規(guī)定的在正常的槽溫下，用規(guī)定的電壓、規(guī)定的時間測得的膜厚。時間測得的膜厚。 影響膜厚的因素有：溶劑含量、影響膜厚的因素有：溶劑含量、NV、MEQ、ASH、槽溫、施工電、槽溫、施工電壓、通電時間等。壓、通電時間等。o 泳透力：泳透力：電泳過程中使背離電極的被涂物表面涂上漆膜電泳過程中使背離電極的被涂物表面涂上漆膜的能力強弱稱之為泳透率，也可理解為電泳涂膜在膜厚的能力強弱稱之為泳透率，也可理解

16、為電泳涂膜在膜厚分布上的均一性。分布上的均一性。 泳透力是電泳涂料的重要特性之一，涂料的電阻值愈小，沉積漆泳透力是電泳涂料的重要特性之一，涂料的電阻值愈小，沉積漆膜電阻愈大，泳透力就愈好。泳透力與電泳電壓、時間及涂料固膜電阻愈大，泳透力就愈好。泳透力與電泳電壓、時間及涂料固體含量成正比，與涂料的溫度、電導率及極間距成反比。體含量成正比，與涂料的溫度、電導率及極間距成反比。o 最大電流值：最大電流值：一般電泳初期電流大，隨著涂膜析出，涂一般電泳初期電流大，隨著涂膜析出，涂膜電阻增加，電流值急劇下降，在某個電壓以上電泳時，膜電阻增加，電流值急劇下降，在某個電壓以上電泳時，電流值過大，急劇產生電流值

17、過大，急劇產生H2，從而破壞析出膜。，從而破壞析出膜。電泳涂裝設備電泳涂裝設備:o 1.電泳槽電泳槽(主、副槽主、副槽)： 電泳槽設計和結構，主要涉及以下兩方而考慮：其一，保持槽中電泳槽設計和結構，主要涉及以下兩方而考慮：其一，保持槽中槽液運動防止沉淀的技巧；其二，保持槽液清潔的過濾方法。槽液運動防止沉淀的技巧；其二，保持槽液清潔的過濾方法。 o 2.循環(huán)過濾系統循環(huán)過濾系統(含控溫裝置含控溫裝置): 電泳槽液自配槽后就應連續(xù)循環(huán)攪拌，其主要功能如下：電泳槽液自配槽后就應連續(xù)循環(huán)攪拌，其主要功能如下： (1)保持槽液均勻混合和防止顏料在槽中或被涂物水平面上沉降；保持槽液均勻混合和防止顏料在槽中

18、或被涂物水平面上沉降； (2)槽液循環(huán)經過濾器，除去槽液中的塵埃、機械雜質和油污；槽液循環(huán)經過濾器，除去槽液中的塵埃、機械雜質和油污； (3)保持槽液的溫度均勻，并通熱交換器，交換掉由涂裝電能和泵保持槽液的溫度均勻，并通熱交換器，交換掉由涂裝電能和泵工作的機械能轉換成的熱量；工作的機械能轉換成的熱量； (4)及時排除在電泳過程中在被涂物表面上產生的氣體。及時排除在電泳過程中在被涂物表面上產生的氣體。o3.超濾超濾(UF)系統系統: 其主要作用如下：其主要作用如下： (1)加強對電泳涂料的回收，回收效率達加強對電泳涂料的回收，回收效率達98%以上，同時減少污水處理量及以上，同時減少污水處理量及費用；費用； (2)利用對電泳槽的控制，槽液的電導率及質離子含量可通過超濾液的排放利用對電泳槽的控制，槽液的電導率及質離子含量可通過超濾液的排放而得到有效控制，保證電泳涂膜質量。而得到有效控制，保證電泳涂膜質量。(另外，也可通過超濾液的排放減另外，也可通過超濾液的排放減少槽液中的小分子含量。少槽液中的小分子含量。)o4.供電系統供電系統:直流電源一般采用硅或硒整流器，將交流電源進插進直流電源一般采用硅或硒整流器，將交流電源進插進行整行流而得，并經濾波處理，以減少電壓脈沖