陰極電泳塗料塗裝原理介紹

一、電泳塗料成膜原理 
1. 塗料工作原理 
電泳塗裝(electro-coating)是利用外加電場使懸浮於電泳液中的顏料和樹脂等微粒定向遷移並沉積於電極之一的基底表麵的塗裝方法。電泳塗裝的原理**於是20世紀30年代末,但開發這一技術並獲得工業應用是在1963年以後,電泳塗裝是近30年來發展起來的一種特殊塗膜形成方法,是對水性塗料**具有實際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易於自動化控製等特點,迅速在汽車、建材、五金、家電等行業得到廣泛的應用。 
電泳塗裝屬於有機塗裝,利用電流沉積漆膜,其工作原理為“異極相吸”。 
電泳塗裝**基本的物理原理為帶電荷的塗料粒子與它所帶電荷相反的電極相吸。采用直流電源,金屬工件浸於電泳漆液中。通電後,陽離子塗料粒子向陰極工件移動,陰離子塗料粒子向陽極工件移動,繼而沉積在工件上,在工件表麵形成均勻、連續的塗膜。當塗膜達到一定厚度(漆膜電阻大到一定程度),工件表麵形成**緣層,“異極相吸”停止,電泳塗裝過程結束。整個電泳塗裝過程可以概括為以下四個步驟: 
●電解:水的電解 
●電泳:帶電的聚合物分別向陰極或陽極泳動的過程 ●電沉積:帶電的聚合物分別在陰極或陽極沉積的過程 
●電滲:沉積的電泳塗膜收縮、脫去溶劑和水,形成均勻致密的濕膜 電極附近主要的化學反應如下表所示:

在電場作用下,塗料粒子向陰極移動(電泳),由於受到陰極附近堿擴散層(OH-)的影響,塗料粒子在陰極聚結(電沉積)。槽液的流動影響擴散層,流動速率高,擴散層薄,流動速率低,擴散層厚。剛沉積的濕膜含有大量水分,由於電流的影響,會發生部分脫水,使濕膜不揮發份達到80%(電滲)。脫水後濕膜牢牢黏附在底材上,通常的清洗不能洗脫。由於邊緣電流密度高,電泳過程**先發生在這些區域。如下圖所示:

2. 電沉積類型 
● 陽極電沉積(AED) 
陽極電泳塗裝,金屬工件為陽極,吸引漆液中帶負電荷的塗料粒子,電沉積時,少量的金屬離子(陽極氧化)遷移到塗膜表麵,對塗膜的性能造成影響。陽極電泳塗料主要用於對耐蝕性要求較低的工件,是經濟型塗料。 ● 陰極電沉積(CED-cathodic electro deposition) 
陰極電泳塗裝,金屬工件為陰極,吸引漆液中帶正電荷的塗料粒子,由於被塗工件是陰極而非陽極,進入塗膜的金屬離子大大減少,從而提高了漆膜性能。塗膜優良,具有優異的耐蝕性能。

二、電泳塗裝過程 
整個電泳塗裝過程可分為四個部分: ● 前處理 ● 電泳 ● 後衝洗 
工件脫脂後,經過表調、磷化,使表麵形成一層均勻致密的磷化膜為進入電泳槽作準備。 進入槽液,在工件和對應電極間通直流電。在電場作用下,塗料粒子被吸附到工件上並在表麵沉積。漆膜達到一定厚度,電泳停止。此時把工件從槽中取出,經後衝洗衝洗掉浮漆,**後送入烘箱固化。 1.前處理 
金屬工件經脫脂,酸洗除鏽(若必要),表調,磷化處理為下一步電泳做準備的過程稱為前處理。為了獲得良好的電泳塗膜,清洗和磷化都是非常重要的環節。磷化通常采用鐵係和鋅係磷化液,處理工藝包括噴淋和浸漬。主要適用於鋼鐵底材。 前處理簡單步驟可表示如下(鋼鐵件為例): 
預脫脂→脫脂→水洗→除鏽(如有必要)→去離子水洗→表調→磷化→去離子水洗 2.電泳 
工件經前處理後進入電泳槽液,工件入槽前狀態**保證工件表麵無油無鏽,磷化膜均勻工件表麵溫度應在40℃以下,進入電泳槽前工件應全幹或全濕,幹濕不勻可導致漆膜產生花紋或斑痕。 
電泳槽係統各部件及其作用: 
● 直流電源(整流器)—提供直流電,使電沉積得以進行。 
● 主循環係統—包括循環泵、噴射管以及過濾器,保證槽液混合均勻,同時去除槽液中顆粒汙染物及雜質。● 超濾係統—控製槽液電導率,提供後清洗工件的超濾液,並回收浮漆。 ● 熱交換器—控製槽液溫度。 電泳槽相關係統的控製: 3. 後衝洗 
工件從超濾液出來後,利用超濾液衝洗掉黏附在漆膜表麵的浮漆,浮漆可以回收到槽液中,使漆液利用率提高,同時保證了漆膜光滑、美觀。通過循環係統,清洗液也回收到槽液中,從而使塗裝效率達到95%以上。 
采用封閉式循環清洗,可以有效去除和回收浮漆,使漆液利用率**大。通過超濾得到的超濾液(含有去離子水、溶劑等低分子量物質)是構成清洗液的**重要的組成部分。 
清洗區包括一係列單獨的噴淋清洗間或浸漬清洗間。前幾道采用超濾液清洗,**後一道采用新鮮去離子水清洗。每道清洗之間都有足夠的排液時間。經過**後一道衝洗後,可回收幾乎所有的被洗出物。大部分電泳塗裝線在工件進入烘房前,利用自動空氣吹幹機除去漆膜表麵的水分,防止水跡產生。 4. 烘幹固化