涂膜常见弊病的形成原因及解决措施

一致的观点。

为了研究磷化膜的抗碱性能，为人们提供一种选择阴极电泳涂装前磷化液的方法，日本学者在对锌系磷化膜成份进行分析的基础上，提出P比概念。

所谓“P”比，即P比=P/(P+H)×100%，其中：P=磷酸锌铁(Zn2Fe(PO4)2·4H2O)的(100)晶面X射线衍射峰强度；H=磷酸锌(Zn3(PO4)2·4H2O)的(020)晶面X射线衍射峰强度。

P和H两种磷化膜成份，在pH值大于11以后的溶解程度相关很大。

（如图所示）。

H成份的溶解度直线上升，而P成份的溶解度几乎没有变化。

根据这一规律，磷化膜的P含量高，即P比值大，磷化膜的抗碱性能就好，在阴极电泳过程中磷化膜的溶解程度就低，与阴极电泳漆膜的附着力就好，耐蚀性就高。

那么，磷化膜的P比应是多少才能满足阴极电泳涂装的需要呢？理论研究和实践证明，P比应大于85%。

其磷化膜的微观结构呈柱状或粒状。

所谓柱状是指磷化膜晶体呈小柱；所谓粒状是指磷化膜晶体呈小圆粒。

这两种晶体磷化膜的共同特点是：膜层薄，重量轻，机械性能好，与漆膜结合力强。

获得柱状或粒状磷化膜的常用方法是从以下几个方面入手：①选用低锌磷化液，最好是低锌含锰磷化液。

因为这种磷化液所形成的多晶结构复合层，与普通低锌磷化液比较其抗碱性、漆膜附着力、耐蚀性和机械性均更好；②磷化温度在50-60℃。

需要指出的是，不能把P比作为检验阴极电泳涂装前磷化膜质量的唯一标准。

这是因为：①P比是在特定分析条件下所产生的独特X射线衍射强度比率，按照Miawahi的定义，P比值是精密的，不应与从磷化膜中的H和P的实际容量的比相混淆；②磷化液中加入某些元素，如Mn、Ni、Ca等元素也能改善磷化膜的耐蚀性；③磷化方式、槽液温度、槽液变化、促进剂种类及含量等都有可能影响磷化膜耐蚀性；④实践中远有出现磷酸锌膜的抗碱性也良好的现象；⑤高P比磷化膜与阴极电泳涂装后，并不能肯定等于整个涂层就有良好的耐蚀性。

2.2 导电性强
阴极电泳涂装的导电率一般控制在一个规定的范围内，以保持适当的电流流动。

而磷化膜是一种半导体膜。

磷化膜过厚，不但结晶粗大，脆性大，孔隙率高，而且膜的电阻也大，阴极电泳涂装时电沉积效率降低，当磷化膜单位面积膜层质量的厚度超过5g/㎡时，阴极电泳涂装就难以正常进行；磷化膜越薄，导电性越好，但耐蚀性相应降低。

综合阴极电泳时的导电性和涂层耐蚀性、机械性等要求，阴极电泳涂装时的磷化膜最好控制在2-5μm之间，且最好选用低锌含锰磷化液。

请注意，要获得磷化膜结晶的细小致密、导电性和抗碱性等综合性能均佳的磷化膜，除了采用低锌含锰磷化液外，在磷化之前还要尽量采用中性脱脂剂和钛盐表调剂。

其理由有二：①碱性脱脂剂特别是强碱性脱脂剂中所含的NaOH、Na2SiO3和OP-10乳化剂等成份的水洗性差，易污染磷化液，增加磷化沉渣，中和工件表面的许多晶粒点，延长磷化时间，形成粗糙、稀松、耐蚀性低、膜重增大的磷化膜，进而不利于阴极电泳涂装；
②钛盐表调剂是各种表调剂中表调作用最佳的品种，其胶体钛吸附在工件表面，可以增加晶粒成核的数目，增多磷化晶粒数量，细化磷化膜晶粒，加速磷化膜初期速度，缩短磷化时间，降低磷化温度。

2.3 表面无沉淀物
在阴极电泳涂装中，虽然在磷化后要经过多道水洗工序，但磷化膜表面残留的可溶盐过多，往往同样难以彻底清洗干净。

这就会导致以下两种后果，一是这些残留可溶盐在阴极电泳漆湿热条件下，容易引起漆膜早期起泡或脱落；二是可溶盐带入电泳槽中会严
重污染电泳槽，降低电泳漆的性能。

减少磷化膜的沉淀物，就要求磷化液的稳定性好，悬浮在磷化液中的浮渣少。

作为低锌磷化液的沉渣会比普通锌系磷化液少一些，但如果仍采用稳定性差的亚硝酸钠促进剂，也会带来不少沉渣，磷化液的稳定性不高。

此外，亚硝酸钠促进剂还存在毒性大，管理困难等缺陷。

3 结论
阴极电泳涂装要求采用抗碱性强，导电性好，磷化膜表面基本无挂灰的低锌含锰磷化液与之配套。

祥和涂料磷化（成都）总部表面技术研究所开发的祥和牌XH-10B型阴极电泳专用磷化液槽液稳定，沉渣少，耐碱性高，能较好地满足阴极电泳的需要。

大力开发推广低锌含锰磷化液，对于提高阴极电泳涂装整个涂层的耐蚀性能，延长被涂物的使用寿命具有重要作用。

电泳涂漆工艺及设备
网管按语：不同的涂装工艺，对涂装设备的要求不同，而不同的涂装设备，其结构也不一样。

祥和涂料磷化（成都）总部技术保障处的这篇文章，介绍了电泳涂装设备的结构、工艺、影响因素和操作注意事项等内容，仅供参考。

电泳涂漆的优点是：施工快，可实现机械和自动化连续操作，生产率高，从根本上消除了漆雾，大大地改善了劳动条件；漆膜均匀，附着力强，质量好；漆料利用率高达90%～93%，降低了成本，因而可广泛应用于钢铁、铝等金属制件。

1 电泳涂漆的原理
目前采用的电泳涂漆大多数是属于阳极电泳型。

它是根据水溶性树脂为一种带有负电荷的树脂粒子在水中溶解后，以分子和离子平衡状态存在于直流电场中，带负电荷的树脂粒子向阳极移动，并沉积在工件上，阳离子向阴极移动，在阴极上获得电子的原理，还原成胺（氨）。

电泳涂漆是将电泳漆用水稀释，使漆中水溶性荷负电（或荷正电）的树脂粒子以一定浓度（固体分约为10%～15%）分散于水中，加入电泳槽。

将工件浸入作为阳极（或阴极），通以直流电，荷负电树脂粒子和颜料移向工件，并沉积于工件表面，形成不溶性涂层，取出经水洗烘干形成均匀的漆层。

2 工艺
2.1 工艺流程
电泳涂漆施工工艺条件对漆膜质量有直接影响，必须根据被涂工件的几何形状、材质、表面处理方法及设备、工件与阴极距离、涂料、颜料品种等条件采用不同的工艺流程。

以某电冰箱厂电泳涂装为例，主要工艺流程为：化学除油→除锈（无锈的钢件可不进行）→磷化→水洗→电泳涂漆→水洗→烘干
2.2 主要工艺参数
漆料SQF08-9纯酚醛电泳漆
固体分12%～15%
pH值8.2～8.8
电压130～150V
时间2～3min
循环次数6次/h
温度室温
悬链速度 1.8m/min
3 主要设备
槽体采用钢制或聚氯乙烯板焊制，视工件的形状和施工过程可定为间歇式或连续自动式，一般要求板间距为15cm以上，以保证良好的电泳和操作安全。

阴极面积应根据电泳漆的品种、工件大小和形状来定，一般不小于工件面积的1/2。

电泳槽的形状多以船形为主，由主槽及辅槽组成.
搅拌与循环系统包括泵、管路及喷嘴等。

循环泵要使漆液从喷管喷出时有足够的冲击力，漆液从辅槽经循环泵通过主槽底部的多孔管进入主槽，将槽底沉淀冲起，适当而有力的循环可使漆液成分及温度均匀，防止颜料沉降。

泵的流量要使漆液在1h内循环5～6次。

一般直流电源采用硅或硒整流器。

4 影响泳漆的因素
4.1 电压
电压高低的选择与电泳涂料的类型、颜色，被涂工件材料的性能、表面大小和阴极间距离有关。

一般电压高，电沉积速度快，漆膜厚，但过高，电解反应加剧，气泡增多，电泳漆膜虽厚，却粗糙有针孔，烘干后有桔皮现象；过低，电解反应慢，电沉积量减少，漆膜薄而无光，在实际生产应用中，尤其对于那些表面几何形状比较复杂、表面积较大的工件，欲获得一定厚度的均匀的电泳漆膜，通常要通过实验来选择适当的电压。

一般钢铁件电泳涂漆采用的电压为130～150V，铝及铝合金为150～170V，镀锌电压介于两者之间（约为140～150V）。

4.2 pH值
在电泳过程中，由于带负电的树脂离子涂于工件被带走，同时，由于电解作用，阴极不断产生胺（氨），漆液的pH值就逐步上升。

pH值过高时，漆液的比电阻下降，泳透力降低，新沉积的漆膜会溶解，并易出现针孔、表面粗糙等缺陷；pH值偏低时，漆液的亲水性下降，会产生凝结现象，使漆液变质，导致附着力不好、漆膜粗糙等缺陷。

因此，pH值必须控制在一定范围内，通常为7～9。

调整pH值的方法有：
(1)加料法。

此法一方面可以达到补加漆液固体分的目的，另一方面可利用漆料中过剩的胺，将漆料稀释溶解，从而调整pH值，但这种方法较难用于大规模生产。

(2)阴极隔膜法，即阴极罩法。

用工业帆布做成阴极罩，固定在钢架上，将阴极板置于罩内，并注满去离子水，电泳生成的NH4+及进入漆液中的带正电荷的杂质离子可以通过半透膜到阴极罩内，通过更换阴极罩内的水除去胺离子及杂质离子，使漆膜的pH值不会上升，始终保持稳定。

阴极罩结构。

正确使用阴极罩的方法是生产线停车后迅速将阴极罩中的阴极抽出。

(3)超滤器处理法
①用超滤法净化电泳漆液，可以避免漆液恶化、报废及对环境的污染，连续生产每班只需排出超滤水，使杂质离子控制在允许的浓度下，过多地排出超滤水对漆液的稳定性是
F——超滤膜透过率，L/h.㎡
③操作条件：超滤器尕的功率应保证超滤器进口压力为0.3MPa，液流速为3m/s。

为避免漆液循环次数过多，可在超滤器出口处直接分出部分漆液进入溢流槽。

4.3 固体分含量
原漆固体分含量较高（50%），电泳施工时，必须用去离子水稀释到所需固体分含量。

一般固体分控制在10%～15%左右，含量过高，漆液粘度大，泳透力降低，电渗性不好，漆膜粗糙，附着力差；含量低，漆液电阻大，电压增加，电解反应剧增，电沉积效果差，漆膜容易产生针孔和桔皮等缺陷。

在电泳涂漆过程中，漆的固体分含量不断被消耗，必须定时补充，漆液浓度的确定，应根据原漆的品种、性质及工件形状和工艺条件等而定。

配制漆液一般可按下式进行：
加漆量W=A×B C
加水量=A－W
式中A——预计用水稀释后漆液总量，kg
B——预计用水稀释后漆液固体分，%
C——原漆的固体分，%
W——加漆量，即需加入的原漆量，kg
4.4 漆液温度
漆液温度应控制在20～30℃，过高，粘度降低，沉积量增加，漆液不稳定，漆膜厚，粗糙，有流挂现象；过低，漆的水溶性低，电沉积量减少，电泳漆膜薄。

实际生产中，连续电泳操作时，由于电沉积时部分电能转化为热能极易使漆液温度升高，故必须考虑对漆槽采取控温措施。

4.5 颜基比和助溶性
颜基比是指漆液中颜料与基料（树脂）的重量比。

在电泳过程中，电泳漆膜的颜基比总是比漆液的颜基比高，所以漆液长期使用，颜基比逐渐下降，而这又使漆膜的颜基比下降，为保证漆膜质量的稳定，必须随时添加颜料分较高的漆料来调整。

电泳漆中除用水作溶剂外，还要加入适量的有机溶剂作助溶剂，以改进树脂的水溶性及改善漆膜的表面状态，常用的助溶剂是乙醇和丁醇。

助溶剂必须适量，过多，漆液变浑浊，泳透力降低，漆膜发粘，易破裂；过少，树脂的水溶性降低，漆液不稳定，漆膜粗糙，不丰满，还可能产生气泡和桔皮等现象。

5 操作注意事项
(1)电泳前应严格检查电气设备是否正常；电泳槽是否漏电；操作时应戴好绝缘防护用具。

(2)电泳槽通电后不允许用手触及挂具或汇流条。

在槽旁检查零件电泳情况时必须断电才能接触零件。

(3)工件与阴极板的距离必须≥150mm，严防短路电击。

(4)助溶剂乙醇、丁醇及电泳原漆是易燃物，保管和使用时应注意防火、防爆。

电泳涂料的选择实例讨论
一、问题的提出
有一阴极电泳涂装厂，原使用单组份的阳离子电泳涂料A，其指标如下：
为了降低涂装的成本，厂家企图从以下两个方面入手：
1、拟改用单价更低的同类型涂料，以降低涂料单价方面降低涂装成本；
2、改用低温固化型涂料，从降低固化温度，从而降低能源消耗降低涂装成本。

源于以上两点考虑，厂家计划购进双组份阳离子电泳涂料B，其指标如下：
厂家问：
改用双组份电泳涂料B，其经济性如何？如何评价？
二、议题的分析处理
采用阴极电泳涂装可获得较好的涂膜质量这是众所周知的，但其涂装成本较高又是很多顾客所担心和希望获得改善的；采用阴极电泳涂装后如何降低涂装成本，亦是众多用户所关心和希望获得解决的问题。

上列问题较为典型，笔者曾多次碰到过，这是个复杂而又严峻的问题。

说它严峻，是因为如果问题处理得好，则事半功倍，如果处理不好，则事倍功半，甚至造成重大的经济损失。

电泳涂料的消耗与涂装成本较大的比例，因此，电泳涂料的选择尤显重要。

选择得好，不仅使涂膜质量获得重要的保证，而且对降低涂装成本将产生显著效果。

选购时，我们不仅要考查其经济技术指标，例如它的单价、固含量等，而且更应考查它的质量。

正确的选择方法是在满足或者达到产品质量的前提下，再考查涂料的经济性。

因此，建议该涂装厂在选购涂料时，应首先考查它的产品质量，如做市场调查，做相关的工艺实验，做试板等，以检验其电泳漆液的稳定性、电泳特性,检验其涂装产品的内在、外在质量，在涂料产品质量无疑义的前提下，再进一步的考查其经济性。

当然，为了简化程序，在讨论研究上述议题时，我们可以来一个反向思维：既然厂家要解决的是降低涂装成本问题，我们就可以针对厂家提出的条件和要求，首先分析和检验拟改用的双组份电泳涂料B是否满足和具备厂家的条件和要求，当这些条件都达到了，即可以较大幅度地降低了涂装成本，我们就可以进一步地再考查它的产品质量。

反之，如果改用的双组份涂料(B)其经济性并不好，甚至更糟，我们还有什么必要再进一步地去考查它的产品质量呢？
1、新旧电泳涂料经济性的考查
电泳涂料经济性的考查主要从以下三方面着手：
1)单价：显然，在同等固体份含量的前提下，单价越低，其获得的经济性就越好，换言之，在同等单价的前提下，固体份含量越高，其成膜物质越多，涂料利用率就越高,所获得的经济性就越好。

以此原理，对上述两种涂料进行换算比较。

①. 单组份电泳涂料A：
∵单价=38元/kg（原漆固含量70±2%，取平均值为70%）
∴每克成膜物质单价为38元÷700克=0.054元/克
②. 双组份电泳涂料B：
∵单价=26元/kg（固含量乳液36±1%，色浆44±1%）
又∵配漆比为：水:乳液:色浆=5:4:1
∴在5个单位(kg)的水、4个单位(kg)的乳液，1个单位(kg)的色浆所配制成的电泳漆中共有成膜物质为360×4＋440×1=1880克
又∵4kg乳液、1kg色浆耗资26元×(4＋1)=130元
∴每克成膜物质单价为130÷1880=0.069元/克
如果将双组份电泳涂料B配制成固含量为70%的单组份涂料B，则其单价为：0.069×700=48.3(元/kg)
∴B＇-A=48.3-38=10.3(元/kg)
这意味着B＇涂料单价比A涂料多10.3元，如果将其反映到月或年耗量上去，涂装成本的提高将是巨大的！
2)涂料细度
涂料A的细度为＜25μm，B的细度为＜20μm。

涂料细度小的涂料其涂膜一般都比较致密，但其单耗将相应增加。

故双组份涂料B的单耗至少不低于涂料A。

3)涂料的稳定性(沉淀性)
涂料稳定性具有双重特性，即它既影响产品涂膜质量，具有质量特征，又影响涂料利用率，具有经济特征。

在同等条件下(如固含量、助剂含量、颜基比、电导率、温度等等)，涂料细度越小，其乳化效果就越好，电泳槽液的稳定性就越好，其涂装质量和涂料利用率均可获得较好的效果。

仅此项，双组份涂料B其经济性不低于单组份涂料A。

2、双组份涂料B固化温度的考查
能源消耗大是导致电泳涂装成本高的一个原因。

降低能源消耗亦是降低涂装成本的一个途径。

双组份涂料B供应商称其涂料为低温型(160℃固化)，应考查其是否言过其实。

因为开发低温型电泳涂料是一个发展趋势，是否已研制成功并成功投产，尚有待于实践的证实，之前，用户切不可轻信。

三、对改用双组份涂料B的评价
1、考虑从降低涂料产品单价和降低能源消耗(低温固化)两方面来降低涂装成本无疑是个好的想法。

但厂家对电泳涂料有关经济技术指标及其一般规律、对电泳涂料产品、技术发展现状，尚缺乏应有的认识，故而事与愿违：拟选择的涂料完全达不到预定要求。

一般阳离子电泳涂料最主要的经济技术指标——固含量的规律是：单组份的固含量比双组份的为高。

故而在同等单价的前提下，欲选购利用率高或经济性好的涂料宜选择单组份的。

如果没有认识这个规律，就难以作出正确的抉择。

2、虽然双组份涂料B其细度比单组份涂料A为小，在同等条件下，涂料B的乳化效果及其稳定性亦优于涂料A，但由于涂料B的固含量低，故而所获得的成膜物质相应减少，其利用率比单组份涂料A为低；特别严重的是，在固含量相同的情况下，双组份涂料B单价要比单组份涂料A高出较大的金额(10.3元/kg)，改用双组份涂料后，虽然涂膜质量较原来的好，但涂装成本不仅没有降低,反而因涂料单价的大幅提高而巨额增加，可谓得不偿失。

同时，涂层为TQ4的涂件多半为接触(近)地面、表面较为粗糙的车架、车轮类，除对涂膜的内在质量有较高的要求外，对其外观质量要求不甚高(原使用的单组份涂料A即已能满足其质量要求)，现改用细度更细的双组份涂料(B)，不仅增加其单耗，而且也是对优质资源的一种浪费。

3、按双组份涂料B固化条件(160℃/30min)进行固化性能和质量实验，其涂膜的各项质量均达不到技术要求，这进一步地说明双组份涂料B并非“低温型”涂料，供应商所言乃出于推销产品的宣传需要。

四、尾语
笔者曾写了“电泳涂料的选择”一文，主要讨论电泳涂料选择的原则。

本文主要从经济的角度去讨论电泳涂料的选择。

其实就算涂料选择好了，还有很多工作要做，如接下来要解决的是漆的混溶问题。

两种漆能否混溶，取决于诸多因素，又是个棘手问题，解决得好不好，关系重大，还是套用前面的那段话：“处理得好，事半功倍，处理得不好，则事倍功半，甚至造成重大的经济损失”。

因此，对“换漆”，用户宜慎之又慎。

由此，亦明白一个事实：新泳涂线竣工投产时选好漆是多么重要。