阴极电泳涂装工艺的研究进展

阴极电泳涂装工艺的研究进展

摘要阴极电泳涂装由于具有很多优点，例如涂膜均匀、致密、外观好、耐蚀性好、延展性好、成本低、生产效率高，已广泛应用于金属表面处理。本文阐述了阴极电泳涂装工艺的主要参数，并展望了阴极电泳涂装技术的发展方向。

关键词阴极电泳；涂装工艺；发展趋势

中图分类号tg1 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）80-0185-02

0 引言

阴极电泳涂装有很多优点，例如涂膜附着性强、耐蚀性好、泳透力高且可实现自动化生产、尤其采用不同的色浆和乳液可得到各种颜色的涂层、其电泳漆液中不含有重金属离子，污水几乎不需要处理，是保护环境、低公害涂装的最新方法之一[1]。由于阴极电泳涂装有上述优点，所以在汽车、家电、五金等行业得到了广泛应用。

1 影响阴极电泳涂装工艺的因素

影响阴极电泳涂装的因素有很多，除了电泳设备、电泳涂料这些客观因素外，前处理及电泳过程中的工艺参数[2-3]，对涂膜的性能也起着非常重要的作用。

1.1电泳前处理

一般前处理工序由脱脂、表调、磷化、钝化和多次水洗及纯水

洗组成，其中比较重要的化学反应发生的工序是脱脂、磷化和钝化。

1.1.1脱脂

脱脂是将工件表面上的油脂、脏物等杂质清洗干净，以保证生成良好的磷化膜[4]。脱脂质量的好坏主要取决于脱脂剂种类、脱脂时的温度、脱脂时间及机械作用等因素。脱脂的方式最好为喷浸联用，因为喷淋时水的冲击对油污的去除很有帮助，浸渍能除去工件内部不易冲洗的油污。

1.1.2磷化

磷化膜结晶的粗细致密程度、p比、膜重等因素，决定了磷化膜与阴极电泳配套性的优劣。这些因素主要对电泳漆膜的附着力有影响，因此与阴极电泳配套的磷化膜应p比大、增厚率小、结晶尺寸小、吸漆量少。王锡春[5]研究发现浸渍处理方式所得磷化膜的磷酸二锌铁含量高，且致密，故其耐蚀性好、涂膜附着力优良、喷射处理方式所得磷化膜的磷酸锌的含有率高，结晶成针状且粗，因而其耐蚀性较浸渍处理方式差。目前正在推广开发低温、少渣型磷化液，并开发磷化残渣的再利用技术。

1.1.3 钝化

钝化的作用是封闭磷化膜，提高车身的耐腐蚀性。以往采用的钝化液都含有六价铬，但六价铬污染性极大，且废水处理难度也很大，杨学岩等人[6]对含铬和不含铬的钝化液进行了比较，如表1

所示。王锡春认为[5]结合我国国情在采用三元低锌磷化液进行磷

化后可不进行钝化处理，目前一汽某汽车厂正在积极进行取消钝化的试验。

1.2阴极电泳涂装工艺

要想得到良好的电泳涂膜，必须按所使用涂料的特性来控制电泳涂装的工艺参数，现场控制的主要工艺参数有施工电压、电泳槽液温度、ph值、电导率、固体份、灰份及泳涂时间等[4]。

1.2.1泳涂电压

在电泳涂装过程中，电压可控制电泳成膜的速度和库仑量，一般情况下槽液温度、泳涂时间是固定不变的，如需改变膜厚，可通过改变电压来实现。在实际生产过程中通常初始电压会低一些，这样可以减轻电极反应、然后电压再增高一些，用来提高工件内腔及缝隙间的泳涂质量。

1.2.2电泳槽液温度

电泳槽液温度大多数控制在28±2℃范围内，在其它因素不变的情况下，随着槽液温度的升高，电泳膜厚增加，但是槽液温度过高对槽液的稳定性不利、反之槽液温度过低，电泳涂膜减小，被涂物表面气泡不易排出，容易产生漆膜弊病。

1.2.3 ph值

电泳漆的ph值是控制电泳漆稳定性的最重要因素，当漆的ph

值减小时，电流会升高，漆膜较易形成，但随着ph值的逐渐减小，漆膜再溶解性增加，尤其电沉积和溶解达到平衡时，酸度再增加反

而使漆膜变薄；当漆液的ph值高于控制范围上限时，电泳槽液稳定性变差，严重时槽液易分层沉淀、产生不溶性颗粒，以至堵塞阳极隔膜和超滤膜。

1.2.4电导率

不同品种的电泳涂料电导控制范围不同，电导的微小变化对涂膜性能影响较小，故一般控制范围较宽。当电导率高于规定值时，电解反应加速、颜料分散性变差、漆膜光泽降低，而且漆膜杂质含量可能过高对漆膜的抗腐蚀性能有较大影响。槽液电导超过规定值上限时，可用去离子水置换超滤液来解决。

1.2.5固体份

随着电泳反应，槽液固体份不断下降，为了确保涂膜的质量，须定期向电泳槽内补加涂料，从而使槽液固体份控制在规定的范围内。在控制范围内，固体份对电沉积量的影响不大，但当槽液固体份过高时，此时电泳速度加快，生成的漆膜粗糙，目视效果很差，当槽液固体份过低时，生成的漆膜薄、遮盖力差，而且容易产生针孔。

1.2.6泳涂时间

随着工件在电泳槽内的时间增加，膜厚及泳透力增加。但随着电泳时间的继续增加，其在达到一定厚度后膜厚不会再增加。在实际生产过程中，泳涂时间是事先设定好的，除非要提高或降低产能才会更改泳涂时间。

1.2.7其它影响因素

阴极电泳涂装工艺的影响因素还有很多，如烘干温度、时间、槽液的稳定性、杂离子及许可浓度、有机溶剂含量、加热减量等因素。

2 阴极电泳涂装发展趋势简述

阴极电泳涂装由于优点突出，其在生产实际中得到了迅速的应用和推广。陈慕祖[7]对第五代电泳产品进行了全面的总结，第五代产品具有泳透率高、防腐能力强、密度低、溶剂含量低、稳定性好、加热减量小、可低温烘烤等优点。更新的阴极电泳采用双层电泳，用第二次电泳来代替中涂，实现了了涂装过程的简化、降低了生产成本。在电泳漆代数上，宋华等人[8]将电泳漆分成了三代，并将各代的参数进行了详细的说明。

2.1 提高泳透率

优质的磷化膜和阴极电泳是工件防腐蚀的最关键因素，而阴极电泳对内腔防腐蚀性起着决定性作用，因此提高泳透力对内腔的防腐蚀性能有着决定性的意义。

2.2 提高边缘防腐性

电泳涂装过程中，由于工件的边角部位漆膜很薄，所以在此处极易发生腐蚀，通过加入添加剂以提高漆液的边角防腐能力，目前basf的cathoguard 250电泳漆[9]，就是通过加入添加剂增加防腐蚀能力，从而对工件边缘位置起到了保护作用。