铝型材电泳涂漆工艺的生产实践

铝型材电泳涂漆工艺的生产实践

电泳涂漆工艺是在电场的作用下，铝型材阳极氧化膜的表面上沉积一层有机涂料膜，经高温固化成型。电泳涂漆型材表面光洁度高，色彩柔和典雅，并且突出了金属的质感。表面覆盖的一层漆膜晶莹剔透，不仅能抵抗水、泥、砂浆和酸雨的浸蚀，而且对于异形型材也有很好的涂装效果，这是其他处理方法不能相比的。日本90％的铝型材都经过电泳涂漆处理。近些年，随着涂漆工艺中反渗透技术的成熟与应用，电泳漆液的回收率高达100％，实现了

无污染生产，生产成本大幅下降，为电泳涂漆工艺的推广使用奠定了坚实的基础。

1 电泳涂漆工艺原理

电泳涂漆分为阳极电泳和阴极电泳，根据基体材料的种类或涂装的目的来选择使用电泳涂漆的类型。阴极电泳工艺一般是采用聚胺酯涂料对首饰表面进行涂覆处理。阳极电泳工艺中，第一代涂料为环氧树脂涂料，现在主要用于汽车底盘的表面处理；第二代为丙烯酸涂料，用于铝型材的表面处理。丙烯酸分子式为C H2C HCO OH，聚合成的丙烯酸树脂为一团乱麻，其中最外的

羧基有70％被氨基所取代，因其树脂中存在—CO ONH R，使树脂具有水溶性，氨基树脂在高温下进行交联固化反应。涂料分子的均匀性对工艺操作有很大影响，一般来说，乳化越好，分子越均匀。

铝合金电泳涂漆工艺的原理是基材表面经阳极氧化处理后，形成由

Al1

2O

3

，与A1

2

(SO

4

)

3

，所构成的多孔性蜂巢式的保护层。在直流电压作用下，

铝合金作为阳极，电流通过氧化膜微孔电解水，产生H+和O2，同时，电泳涂料液在电场作用下，向阳极被涂物移动，与H’反应并沉积于被涂物上。在电场的作用下，膜中的水分子渗透析出，最终膜中水分含量低至2%~5%。经过烘烤产生交联反应硬化。电泳涂漆起到封闭多孔质氧化膜的作用。

电泳涂漆一般认为有4个过程：

（1）电解：丙烯酸胺R-CO ONH2→R-C OO-+NH2

水H2O→H-+O H-

（2）电泳：电荷粒子在导电介质中受电位影响而移动。粒子的移行率与粒子的ZET A电位、电场大小、介质的介电系数成正比，而与漆液的黏度成反比关系。

（1）工艺参数要求：

脱脂：硫酸180g/L~200 g/L，时间2m in~5m in

碱冼；氢氧化钠40 g/L~50 g/L，时间2m in~5m in

中和：硫酸180 g/L~200 g/L，时间2min~5min

氧化：硫酸150 g/L~180 g/L，Al3+<150 g/L，槽温（20±5）℃，电流密度为150A/m2~180 A/m2。

着色：着色电压小于氧化电压，其他参数按配槽要求进行

电泳涂漆：固体质量分数5%～7%，PH值7.6~8.4,温度(23±3)℃,电导率25℃时590us/cm~900 us/cm,涂漆时间40s~180s，涂漆电压40v~160v

沥水：15 min~20min

固化：温度170℃~180℃，时间30min

（2）电泳涂膜的性能指标列表1

电沉积：R-CO O-+H+→R COO H↓

3R-COO-+Al+→（RC OO）3→（R COO）3A l↓

（1）电渗透：析出于阳极上的涂料膜，构造如同无数的毛细管。毛细管与水的界面存在电气二重层，水分在电场作用下，透过涂料膜脱水，而互换相反电荷造成渗透现象，称为电渗透。

2 铝型材电泳涂漆工艺过程

（1）生产流程如图1所示。

①光泽度：使用人射反射角度为600光泽度仪，标板设为100；

②硬度要求刮破硬度为3H；

③在m t用”(NdO H)I％的水溶液浸泡Ⅺh保护等级大于9．5；

④在20~C~”(Hc l)5％的水溶液浸泡20h保护等级大于9．5；

⑤在沸水中浸泡8h后检测其失光率小于5％。

3 电泳涂漆工艺装备

(1)电泳电源：对于电泳电源的要求主要是纹波因素，国家标准规定，纹波系数必须小于6％。因为电压不稳会产生针孔、橘皮、失光等一系列缺陷。

(2)回收系统：对水洗槽中的漆液进行回收，实现无污染生产。关键部件有高压泵、RO膜等，是由电泳槽、电泳副槽、电泳后的两道水洗槽及回收膜管组成的封闭式回收系统。该系统的优势在于进入膜管的槽液成分稳定，对膜管有保护作用，在进行漆液回收时达到各槽的动态流量平衡，如图2所示。

RO膜管采用高压反渗透技术，不断地从输入液中渗透出水，好的膜管产水量大，水质清彻。也有厂家采用海水淡化替代，当产量大或生产钛金黄色型材时，膜管易堵塞，而且出水质量差，漆液回收率提不上去。高压泵应选用专业厂家的产品，稳定的进水压力是膜管运行正常的必要条件。

(3)电泳精制系统：由阴塔和阳塔组成，阳树脂为大孔弱酸性树脂，阴树脂为强碱性树脂或大孔弱碱性树脂、利用树脂对杂质阴、阳离子进行交换生成H＋和O H-，起到净化漆液的作用。好的树脂与生产出好的产品有着密切的关系，因此要注意树脂牌号的选择。

(4)循环过滤系统：由于生产时电泳槽产生大量的热量，必须及时进行热交换来保持槽液温度的恒定，循环速度应能使产生的热量充分交换。一般来说循环速度为4次／h~6次／h。同时循环过滤系统具有排除悬浮杂质和气泡的作用。

(5)极罩：消解电解反应产生的大量气泡，减少型材花斑缺陷。并且极罩内渗入槽液后可以隔开极板与型材，避免产生电击伤。

4 生产实践中的问题及对策

电泳涂漆会使型材上任何较微小的表面缺陷在亮漆下暴露无遗，而且无法利用生产线上的工艺槽进行返工。电泳型材的生产流程较长，流水作业连贯性强，往往是同一类缺陷在一个时间段所生产的产品中都存在，每一个工艺阶段产生的缺陷到固化处理后会有一个突然的暴露，导致电泳型材的成品率比普通氧化型材的低。生产中常见缺陷的原因及对策如下：

(1)橘皮和痱泡等比较突出的漆膜缺陷