电泳阳极保养

电泳涂装阳极系统的维护及保养
阳极系统是阴极电泳涂装不可或缺的部分，阳极的性能、价格对涂装工艺质量及涂装成本有很大影响，阳极的
维护与保养也成为最受行业关注的重要问题之一。

电泳涂装阳极系统应用注意事项
1.生产过程中的注意事项
阳极液维持正常的流量是至关重要的，需每天进行巡检。

阳极液必须是清洁且透明的，特别是在新槽投槽的前几周，尤其要注意阳极液的颜色，很快变色则表明阳极系统有问题；若阳极液变得模糊不清，可能是阳极膜破损或细菌污染；若阳极液变得颜色和槽液接近，可能是阳极膜破损；若阳极液颜色变成棕色或黑色，但仍然透明，则说明不锈钢阳极板腐蚀过快，或流量低，或电导率过高等。

若有阳极单元渗漏或破损时应立即停止阳极泵，必要时需关闭整流器，及时更换渗漏的阳极单元。

在更换阳极之前，必须关掉电源。

具体操作如下：关闭阳极液系统的循环泵，关闭整流器；检查所有的阳极单元，查出渗漏的阳极单元；将渗漏的阳极单元与电泳系统隔离开来；更换渗漏的阳极单元。

2.电泳倒槽时的注意事项
在电泳槽倒槽后要对阳极单元及阳极膜进行冲洗，在倒槽后并不断给阳极膜喷洒去离子水，以免造成电泳漆干结在阳极膜上和阳极膜干透。

电泳涂装阳极系统的维护与保养
此处应注意车间使用的纯水系统细菌等级的检测、细菌的控制方法和杀菌的操作方法。

细菌易附在槽壁、管道内表面等处，尤其是对于极管的进、出液管和调节阀等处，由于变径影响，极易受到细菌污物堵塞。

重要的是细菌对于阳极液电导及涂装质量也有潜在的影响。

阳极系统的杀菌控制方案：阳极系统生菌后进行了多次分析，除阳极液盒内细菌，若其他的样品细菌指数均小于1×102，细菌指数都是符合要求的。

若阳极液盒内细菌指数超标，高达
8.0×105接近106，易生长的细菌为Molds（霉菌）等。

对此结果我们可以采取以下措施进行控制：
1.阳极系统细菌控制方案
阳极杀菌步骤应根据细菌生长状况确定清洁方案，大致步骤方案为：周期性使用杀菌剂；定期清理管道、阀门以及阳极罐槽壁、槽底等处的细菌污物；注入纯水循环清洗；清洁完毕后用醋酸配制阳极液。

具体投放杀菌剂频次及人工清洁频次根据阳极液细菌检测报告确定。

2.常规性杀菌剂杀菌方案
在使用电泳漆厂家常规的杀菌剂时杀菌效果不能彻底的情况下，建议采用专用杀菌剂卡松（Kathon LXE），它是一种广谱、非氧剂系杀生剂，在低浓度下使用能有效杀灭较宽范围内的微生物，其含有的活性分子可被降解，降低了排放问题。

按以下详细方案实施：
（1）对管道、阀门进行拆卸，并使用专用工具对管道、阀门等处的细菌污物进行重点清理；
（2）排空阳极液储蓄罐内的极液，安排经验人士对槽壁、槽底等进行彻底的人工清理；
（3）将阳极液储蓄罐内加满纯水，循环约1h后全部排空，连续用纯水循环清洗2次后排空；
（4）将阳极液储蓄罐内注满纯水，加入约0.5%浓度的卡松杀菌剂（LXE）；
（5）清洗循环24h以上（期间务必保持整流器处于关闭状态），必要时人工再次对循环管路、槽壁等进行清理；
（6）循环清洗结束后，排空循环液，人工再次清理极液槽底内的污物；
（7）再次注满纯水，循环清洗1h后排空；
（8）以上过程均在不生产的状态下予以实施；
（9）再次注满纯水，用醋酸配制阳极液，可以正常生产。

需要说明的是，应每周排空阳极液，用醋酸重新配制阳极液一次。

10）以上清洗建议每周进行一次，并且送样检测细菌等级，以制定合理的杀菌实施周期。

3.非常规性阳极杀菌方案
（1）对管道、阀门进行拆卸，并使用专用工具对管道、阀门等处的细菌污物进行重点清理。

（2）对阳极单元（特别是板式）进行拆卸，将其中的细菌彻底清理；期间涉及较大工作量及高技术问题，建议联系专业厂家进行处理。

（3）彻底清洗阳极罐，在阳极罐内配置浓度为3%～5%的双氧水溶液，使用优质塑料软管对阳极管道的进出口短接，着重随阳极管道进行循环清洗，每支循环约1h。

注意事项：双氧水溶液严禁进入阳极单元内，因双氧水溶液氧化性过强，对阳极隔膜有氧化性，会损伤阳极隔膜。

（4）在阳极液的出口安装过滤装置，将回液中的细菌进行过滤，防止其在次进入阳极单元内，堵塞阳极板的进液孔，影响到车身的工艺质量。

（5）对阳极系统的纯水供水细菌等级进行检测，并且进行相应的杀菌处理，包括纯水的管道。

若检测纯水中细菌等级较高，则应对纯水系统进行杀菌处理，通常采用化学纯级甲醛溶液配比成浓度为0.5%～1%稀液对纯水系统进行处理；另外使用电泳杀菌剂投入到纯水储蓄罐内，对纯水输送管道进行杀菌处理；直至纯水的细菌等级检测为0级；为长期控制纯水系统细菌生长，可在去离子水系统的送水口增加一套装置来消灭细菌。

常用的处理装置有：紫外线照射装置、特种过滤装置、氯化处理装置和臭氧装置。

这四种方法中的每一种都能达到灭菌的效果，可以结合现场情况选用。

当然，配合采用化学处理杀菌效果更有保障。

（6）对阳极里面的细菌进行详细分析，针对细菌的种类进行配置杀菌剂。

（7）杀菌后定期进行取样分析，时刻观察阳极的生菌情况。

（8）以上过程均是在不生产的情况下予以实施。

（9）再次注满纯水，用醋酸配制阳极液，可以正常生产。

4.电泳涂装阳极系统电泳去离子水细菌控制方案
在阳极系统去离子水管道上加装紫外线杀菌装置；在阳极系统去离子水管道上加装电子除菌器。

阳极系统在阴极电泳中的应用及维护
对阴极电泳涂装工艺而言，若要在生产过程中获得优质的电泳漆膜，必须确保槽液pH值和电导率的稳定。

而在阴极电泳涂装工艺中，阳极系统正是扮演稳定槽液pH值和电导率的角色。

随着汽车工业的发展，汽车涂装技术也同步发展到新的平台。

就耐蚀性而言，由最初的汽车钢板的简单防锈技术，到20世纪70至80年代的阳极电泳技术，完成了从简单加工到技术较为先进的批量生产组织，实现了涂装技术的第一次飞跃；进入到九十年代后期，一种新理念的阴极电泳涂装在短期内普遍代替了阳极电泳涂装，与第三次工业技术革命成果渗入的自动旋杯静电喷涂技术一起，构成了涂装技术的第二次飞跃，实现了高产能的转化。

对于阴极电泳涂装工艺而言，若要在生产过程中获得优质的电泳漆膜，必须确保槽液PH值和电导率的稳定。

而在阴极电泳涂装工艺中，阳极系统正是扮演稳定槽液PH值和电导率的角色。

阴极电泳的阳极反应
阳极液系统极罩内的不锈钢极管，作为电泳形成电场的一极。

如为阴极电泳，则工件连接由整流器来的直流电的阴极，极罩内不锈钢极管连接直流电的阳极。

通常阴极电泳阳极系统的要素有：阳极单元、阳极液槽、阳极泵、电导仪、流量计、压力表、阳极液供应及返回管路、阳极液溢流及排放管路等。

阴极电泳涂装的阳极系统如图1所示。

图1 阴极电泳涂装的阳极系统
阳极液系统的作用
1、调节电泳槽内槽液的酸度和降低槽液的电导率
（1）电泳槽液PH值及电导率调节的必要性：阴极电泳漆是酸性物质，漆的溶解情况靠其酸度来调节。

PH 值过低，漆膜溶解加剧，出现漆膜变薄，库仑效率低，漆膜外观变差。

PH值过高，涂料水溶性、稳定性和电沉积性能变差，漆膜附着力不好，外观也变差。

电泳是一种电化学过程，漆液电导率过高，电化学反应加剧，漆膜质量变差。

（2）电泳过程中，PH值及电导率产生变化的原因：阴极电泳中，漆液中悬浮的漆颗粒是在酸性溶液中，其离子形式为阳离子，在电场力的作用下，沉积在作为阴极的工件上。

在漆液沉积到工件的同时，作为漆溶液的酸，就以阴离子的形式被释放出来，它会降低槽液的pH值，增加槽液的电导率。

在阴极电泳中，阳极区不断产生有机酸CH++ CH3 COD-（或HCOO-）→CH3 COOH（或HCOOH），如不及时去除该有机酸，使之进入槽液后会使槽液pH值不稳定。

随着电泳的不断进行，阳极金属不断溶解，Fe2+离子不断析出。

另外，工件从前处理不断带入杂质离子，使漆液电导率不断上升。

2、阻止阳极溶入的铁离子进入电泳槽内的漆液
铁也是催化剂，当工件烘干中温度未到，Fe2+使工件表面粘度迅速升高，漆膜表面来不及流平而使漆膜粗糙。

阳极膜是一种半透膜，它能够在电场的作用下选择性地允许带有相应电荷（负电荷）的离子通过，这种半透膜只有水分子、小的酸根离子等小分子能够通过，树脂、颜料等大分子则不能透过。

阳极液和电泳槽液就是借助于这种选择性透过的半透膜隔离开来的。

酸根离子只有在电场的作用下才能从电泳槽液向阳极系统迁移。

若没有电场的作用，酸根离子将在浓度极差的作用下在槽液及阳极液中均匀分散。

阳极分类
昌河铃木汽车公司涂装的电泳系统是采用侧面弧型阳极，(ARELCO SUPERCELL 1.3有效膜长：2300mm；有效电极面积：0.39×2.3＝0.9m2/cell弧形电极：S.S316L 10ga)底部管状阳极的阴极电泳方式。

阳极系统细菌对电泳的影响
2005年5月，我们对电泳漆膜检测发现电泳漆膜偏薄，通过提高高压段，把电压由220V调到260V，其电泳膜厚仍不能达到工艺要求，且泳透力差。

经过车身电压检测，从检测数据可以看出阴极车身实际电压损失严重。

通过检查发现，阳极系统流量计内有絮状物质堵塞部分流量计，絮状物质呈白色，集中在流量计上下口。

我们立刻对流量计进行了清理，并对阳极系统进行杀菌处理。

从杀菌结果所知证实阳极液内含有细菌，但电泳槽液及超滤系统没有被污染。

经分析，细菌可能来源于工业水，我们利用周末停产期间依据公司提供的方法对阳极系统进行杀菌工作，同时多次对各流量计内残留物质进行清理，并发现细菌大量附着在阳极膜上使电阻变
大，车壳电压损失较大，电流密度变小使车身膜厚偏薄。

经过对阳极膜清洗杀菌后电泳膜厚明显上升，泳透力效果明显。

图2 阳极分类
阳极膜的几点注意事项
1、渗漏情况
若有阳极单元渗漏或破损时应立即停止阳极泵，必要时需关闭整流器，并及时更换渗漏的阳极单元。

具体操作如下：
（1）关闭阳极液系统的泵，必要的话将整流器也关闭；
（2）查出渗漏的阳极棒；
（3）将渗漏的阳极单元与电泳系统隔离开来；
（4）更换渗漏的阳极单元。

2、电泳倒槽时阳极膜应保湿
当电泳主槽倒空时，阳极液循环系统必须保持循环状态，并不断给阳极膜喷洒去离子水。

否则，会造成电泳漆干结在阳极膜上和阳极膜干透，干结的电泳漆将增大电阻，而且阳极膜一经干透将永久失去半透膜的渗透功能。

3、应对软化水罐、纯水罐进行定期清理（1次/月），有条件的公司在水处理工艺上加装紫外线杀菌装置,杜绝细菌的来源。

4、每个月进行一次阳极液、UF液的细菌测试，发现异常立即进行杀菌。

结语
通过有效的阳极系统管理，稳定了电泳槽液的pH值和电导率，在生产过程中获得优良的电泳漆膜。

阴极电泳涂装系统中的阳极系统
对阴极电泳涂装工艺而言，若要在生产过程中获得优质的电泳漆膜，必须确保槽液pH值和电导率的稳定。

而在阴极电泳涂装工艺中，阳极系统正是扮演稳定槽液pH值和电导率的角色。

阴极电泳的阳极反应
通常电泳阳极系统的要素有：阳极单元、阳极液槽、阳极泵、电导仪、流量计、压力表、阳极液供应及返回管路、阳极液溢流及排放管路等等。

阴极电泳涂装的阳极系统如图1。

在阴极电泳涂装过程中，当带正电荷的树酯阳离子在工件上沉积时，在电泳槽液中会不断有有机酸根离
子（醋酸根离子、甲酸根离子）和氯离子生成（有机酸根离子来源于电泳漆，氯离子来源于固化剂），并相应在槽液中积聚。

当有机酸根离子在槽液中聚积过多时将直接导致pH 值降低和电导率的增高，从而影响电泳漆膜的质量和外观（例如在电泳漆表面产生条印，漆膜粗糙）。

为了确保最佳的涂装效果和电泳漆液的稳定，必须在涂装过程中通过阳极系统将这些酸根离子持续不断地除去。

这些有机酸根离子会与在阳极上富集的带正电荷的氢离子发生反应，我们称其为“阳极反应”。

阳极单元
电泳阳极主要有管式、卷式、板式、中空纤维等四种，其中又以管式和板式用得最多。

管式和板式阳极通常封闭在可冲洗的阳极罩中，极罩由不导电的材料制成。

阳极单元一般由阳极棒（电极）、阳极隔膜、绝缘的阳极罩、阳极液输入管、阳极液输出管等构成。

阳极单元结构如图2。

1. 阴极电泳阳极棒
阴极电泳的阳极棒正是和工件阴极一起形成电场的阳极，可见其在电泳工艺中的重要性。

阴极电泳的阳极棒、螺栓及垫片通常使用不锈钢（例如316L不锈钢）或钛合金板，阳极棒的厚度最好不小于3.2mm。

阳极单元的阳极棒直接参与了电泳涂装的电化学反应，所以会逐渐损耗。

阳极棒都有一定的生命周期，其消耗速率取决于通过电泳槽的产品及生产率。

如果操作正确，通常阳极单元有3-5年的生命周期，经过特殊处理的阳极棒的生命周期会相对长一些。

在实际生产中每年都应该对10-20％的阳极单元进行拆开检查。

通常每个极罩应配备一个便于观察的安培计，以便连续监测每个阳极的工作情况。

2. 阴极电泳阳极隔膜
阳极膜是阳极单元的主要构件之一，其作用正是通过电渗析除去电泳过程中产生的酸积聚，这样就可以除去多余的酸，维持槽液的正常pH值。

阳极膜是一种半透膜，它能够在电场的作用下选择性地允许带有相应电荷（负电荷）的离子通过，这种半透膜只有水分子、小的酸根离子等小分子能够通过，树脂、颜料等大分子则不能透过。

阳极液和电泳槽液就是借助于这种选择性透过的半透膜隔离开来的。

酸根离子只有在电场的作用下才能从电泳槽液向阳极系统迁移。

若没有电场的作用，酸根离子将在浓度极差的作用下在槽液及阳极液中均匀分散，其工作原理见图3。

3. 阳极膜的两点注意事项
（1）若有渗漏情况
若有阳极单元渗漏或破损时应立即停止阳极泵，必要时需关闭整流器，并及时更换渗漏的阳极单元。

在更换阳极之前，首先必须关掉电源。

具体操作如下：
A．关闭阳极液系统的泵，必要的话将整流器也关闭；
B．查出渗漏的阳极棒；
C．将渗漏的阳极单元与电泳系统隔离开来；
D．更换渗漏的阳极单元。

（2）电泳倒槽时阳极膜应保湿
当电泳主槽倒空时，阳极液循环系统必须保持循环状态，并不断给阳极膜喷洒去离子水。

否则会造成电泳漆干结在阳极膜上和阳极膜干透，干结的电泳漆将增大电阻，而且阳极膜一经干透将永久失去半透膜的渗透功能。

4. 其它
在阳极液循环系统中必须使用立式泵，而不宜使用卧式泵。

这样可以避免卧式泵在密封失效时带来的不良影响。

阳极液的输送管路必须用耐酸的不锈钢或塑料制成，若阳极液返回管为塑料材质，须将阳极接地。

为了获得更加均匀的电泳涂层，电泳涂装可以使用顶盖阳极或底部阳极。

顶盖阳极和底部阳极通常安装在第二段电压区，若安装在第一段电压区则可能会因为电压低而导致效果不佳。

阳极液
阳极液的电导率反映出酸的浓度。

在电泳涂装过程中，阳极液的电导率将随酸的浓度的增加而逐渐增加。

定期排放极罩内的阳极液并补充去离子水即可降低漆液的电导率。

阳极液的电导率应该维持在一定的范围内，例如500-1000μS/cm。

若电导率偏高，必须排放一定的阳极液，并补加新鲜去离子水。

阳极液必须是清洁且透明的。

在新槽投槽的前几周，尤其要注意阳极液的颜色，很快变色则表明阳极系统有问题。

若变色了，应给予特别的关注。

若阳极液变得模糊不清，可能是阳极膜破损或细菌污染。

若阳极液变得颜色和槽液接近，则也可能是阳极膜破损。

若阳液颜色虽然变深了（棕色或黑色），但是仍然是透明的，则说明不锈钢阳极棒腐蚀过快，或流量低，或电导率过高等。

每个阳极单元都要保持适当的阳极液流量，而且每个阳极单元的流量都应该能够单独监控。

流量阀精度不宜过大，以便将流量控制在合适的范围内。

阳极液维持正常的流量是至关重要的，每天都应该进行检查。

阳极比
阴极与阳极比通常为4:1-6:1，阳极面积可通过下列公式计算：
SA=JPH/60×T×SC /R
SA——阳极面积；
JPH——生产节拍(hour-1)；
T——单车电泳涂装时间（min）；
SC——单车表面积（m2）；
R——阴极面积/阳极面积（通常为4）。

单车涂装时间是指有效的浸涂时间。

单车涂装时间长于2min时，按2min计算。

若是柔性生产线，单车表面积要按最大设计车身尺寸来计算。

根据该公式计算出所需的总的阳极面积，然后再根据单个阳极单元的面积确定所需阳极单元的数量。

阳极的排布要遵循一定的规则，对间歇式的电泳槽更要注意。

阳极管的安装与排布
阳极系统的安装包括机械设施安装、电路连接和槽液循环管路连接。

阳极单元必须在电泳漆投槽之前安装好，并通过渗漏测试。

但是，通常阳极单元的安装时间要离电泳漆投槽的时间越短越好，以将阳极受损的概率降到最低。

在安装过程中也必须特别小心保护阳极膜。

阳极单元应沿各槽壁布置，深度不小于槽液深度的40%。

通常在两个电极段之间至少留有一个极罩的间隙，以防止电泳漆沉积在电压较低区的阳极和极罩上。

阳极系统在阴极电泳中的作用
电泳是轿车车身制造普遍采用的涂装工艺，它是提高车身使用寿命(耐腐蚀性)的主要手段。

在阴极电泳中，所采用的电泳涂料是阳离子型(带正电荷)的树脂和颜料浆，被涂物(车身)作为阴极。

在阴极上的最初反应是水电解形成氢气和氢氧根离子(OH-)，这一反应致使阴极表面产生高碱性界面层，使带正电荷的粒子在阴极上凝集，阳离子(树脂和颜料)与氢氧根离子(OH-)反应产生涂膜沉积。

在阳极区不断产生有机酸：这些酸如不及时除去，就会进入槽液使pH值下降，影响工艺参数的稳定，影响泳透力及涂膜性能，再溶解性增大。

除去槽液中游离酸的办法有两种：添加未中和或部分中和的阴极电泳涂料和采用阳极隔膜系统。

一般常用阳极隔膜系统法，尤其是在大型阴极电泳涂装线上。

1 阳极系统的组成阳极系统包含阳极液系统和阳极电源两部分，阳极液系统是阳极系统的主要组成部分，它由阳极隔膜系统、极液往返循环管路、泵、极液槽、电导率和混浊度控制仪、去离子水供给管路等组成。

1.1 阳极液系统阳极隔膜系统是将阳极封闭在可冲洗的阳极罩上，极罩由不导电材料制成，敞开面(板式电极罩朝向被涂物的一面。

管式电极四周都可算作敞开面)装有离子选择性隔膜。

阳极有板式、管式、弧形阳极等形式，其中管式阳极目前应用最为普遍，下面着重介绍：管式阳极单元由阳极罩(含离子交换膜)和阳极两部分构成，是过去板式阳极的替代产品。

其结构紧凑，膜电阻小，耗电量低，泳透力高，单位膜面积大，使用寿命长，方便检修和管理。

由于其体积小，重量轻，可安装于电泳槽的侧面、底部或上部，以满足不同涂装工艺的要求。

阳极电极材料一般采用316L不锈钢，厚度最好不小于3．2mm，在正常情况下，阳极缓慢溶解，其寿命取决于通过电泳槽的生产率。

不锈钢阳极依靠钝化状态工作，但是不锈钢的活化溶解和钝化膜的形成受脉冲电流影响很大，实际生产中很难控制。

阳极的概率寿命可达到若干年，为延长阳极的使用寿命，可选用氧化钌或钛基氧化物的电极。

试验表明：涂覆有氧化钉成分的阳极其寿命是不锈钢阳极的数倍，但初期投资也比不锈钢要多。

由于氯含量对不锈钢阳极腐蚀非常明显，而氯含量多少对Ti 基氧化物阳极毫无影响，因此也可选用钛基氧化物电极，Ti基氧化物阳极对电泳涂装现场的电流脉冲是完全允许的，是该阳极的工作电流范围。

Ti基氧化物涂层阳极为尺寸稳定阳极，工作过程中只有少量活性涂层损失，Ti基体在生产中始终处于无损耗状态。

阳极失活后，只需要重新涂活性层，Ti基体可以反复使用，可节省一定的资金。

Ti基氧化物涂层阳极使用寿命长，用该阳极代替不锈钢阳极，可以避免阳极的频繁更换，有利于稳定正常生产，简化管理。

阳极面积：在阴极电泳涂装场合，阴极和阳极的面积之比为4：1，以汽车车身涂装线为例，阳极表面是指与通过工件相邻的被浸入阴极部分，阳极面积计算公式如下：阳极面积=(车身数／min×2min×表面积／车身)／4，全浸没时间超过2min的场合不要求加大阳极面积。

阳极罩的支撑体材料是塑料，最常用的如未增塑的聚氯乙烯(UPVC)，阳极隔膜是阴离子交换膜，阳极隔膜性能技术参数见表1。

另外，阳极液循环系统设计时要为每个极罩配一个安培计，以便连续观察各极罩的运行情况，极罩状况及操作数据随时可得，在各个极罩上连接的分流器或直流变压器可很好地监视每个极罩。

阳极液循环管路必须用能耐pH值为2～5有机酸的不锈钢管或塑料管制成。

阳极液的循环量为每平方米有效极面积(6～10)L／min，不断。