電泳漆

電泳塗料及塗裝法在20世紀60年代後獲得工業應用，採用電泳塗料可以進行全封閉循環系統運行，塗料利用率可達95%左右。電泳塗料以水溶性或水分散性離子型聚合物為成膜物，被塗工件可以是陽極也可以作為陰極。

電泳塗料按被塗工件電極可分為陽極電泳塗料和陰極電泳塗料；按成膜物在水中存在的離子形態可分為陰離子電泳塗料和陽離子電泳塗料。陰極電泳塗料按水分散狀態可分為單組份電泳塗料和雙組份電泳塗料；還可按膜厚度分為薄膜型、中厚膜和厚膜型陰極電泳塗料。

1、電泳是塗裝金屬工件最有效的方法之一。電泳塗裝是將具有導電性的被塗物浸在裝滿水稀釋的濃度比較低的電泳塗料槽中作為陽極（或陰極），在槽中另設置與其對應的陰極（或陽極），在兩極間接通直流電一段時間後，在被塗物表面沉積出均勻細密、不被水溶解塗膜的一種特殊的塗裝方法。

2、電泳塗裝過程中伴隨着四種化學物理變化，即電解、電泳、電沉積、電滲。

（1）電泳：在膠體溶液中，分散在介質中的帶電膠體離子，在直流電場作用下，向着帶異種電荷的電極方向移動，由於膠體離子在運動過程中受到分散介質的阻力，相對於真溶液在電場中離子遷移的阻力要大得多，移動速度較慢，猶如在分散介質中的泳動，故稱電泳。膠粒電泳速度取決於電場強度及水溶性樹脂分散時的雙電層結構特性。

（2）電解：當直流電場施加於含電解質水溶液時，水在電場中會發生電解，在陽極區析出氧氣，陰極區析出氫氣。

陽極反應：2OHˉ→ ↑ O2 + 2H+ 4e

陰極反應：H2O+e → ↑1/2H2 + OH

一般，電泳體中雜質離子含量愈高，即體系的電導愈大，水的電解作用愈是劇烈，這樣由於大量氣體在電極逸出，樹脂沉積時就會夾雜氣孔，導致塗層針孔及粗糙等弊病。因此，在電泳塗裝過程中應儘量防止雜質離子帶入電泳液中，以保證塗裝質量。

（3）電沉積：在電泳塗裝時，帶電荷的粒子（樹脂和顏填、料）在電場作用下到達相反電荷的電極，被H（陽極電泳）OH（陰極電泳）所中和，變成不溶於水的塗膜，這層漆膜很穩定，而且緻密均一。這一過程稱為電沉積。

如在陽極電泳中，當帶負電荷的水溶性樹脂粒子在直流電場作用下到達陽極（被塗工件）時，即發生電沉積反應，首先是OH放電：

2OHˉ → ↑O2 + 2H+ 4e

OH+H=H2O 此反應的結果使陽極區周圍H積聚，即局部PH值降低，這時過量H即於RCOO樹脂陰離子反應，使樹脂析出並沉積在陽極（被塗工件）表面：

RCOO+H → ↓ROOOH 。

（4）電滲：這是分散介質向電泳粒子泳動相反方向運動的現象。在電泳塗裝過程中的電滲作用是由於吸附於陽極上塗層中的水化正離子，受電場作用產生向負電極運動的內滲力，從而穿過沉積的塗層，使沉積塗層中的含水量顯著減少，約為5—15%左右，可直接烘烤，而得到結構緻密平整光滑的塗層。

可分為陽極電泳漆、陰極電泳漆。

其中陽極電泳漆有陽極丙烯酸，主要應用於鋁製品，鋁材氧化後用陽極電泳漆保護，光澤度在50-90度之間、漆膜較薄，在鋁型材行業廣泛應用。

陰極電泳漆又可分為：環氧電泳漆、丙烯酸電泳漆和聚氨酯電泳漆。

環氧電泳漆：有超強的鹽霧性能、及深孔泳透力，在磷化底材上鹽霧性能可達1000小時以上、主要較成熟的產品以亮黑、啞黑、深灰、淺灰為主。紅色、綠色、及一些彩色也有應用，環氧電泳漆是一種可以遮蓋底材的塗料，主要用於底漆防腐、也可以做為一般要求的五金工件面漆。

丙烯酸及聚胺脂電泳漆：有超強的耐候性能，抗（QUV）黃變功能、透明度高（85-90度）主要用於鍍層保護，添加專用色漿可調配，透底鮮豔不同彩色效果的顏色，及在五金件直接電泳提高鹽霧性能。

電泳塗料作為一類新型的低污染、省能源、省資源、起作保護和防腐蝕性的塗料，具有塗膜平整，耐水性和耐化學性好等特點，容易實現塗裝工業的機械化和自動化，適合形狀複雜，有邊緣稜角、孔穴工件塗裝，被大量應用於汽車、自動車、機電、家電等五金件的塗裝。

1、電泳塗裝可實現完全機械化、自動化，不僅減輕了勞動強度，而且還大幅度提高了勞動生產率，適用於大量流水線作業。

2、電泳塗料泳透率高，在水中完全溶解或乳化，配製成的槽液黏度很低，很容易浸透到被塗物的袋狀構造部及縫隙中，特別適合於異型導電材料的表面塗裝。

3、電泳槽液具有較高的導電性，塗料離子能在電場作用下快速泳動，在被塗物表面被中和後形成電中性濕漆膜，隨着濕漆膜的增厚電阻增大，塗料粒子沉積量逐漸變小，從而形成均勻細緻的塗料膜。

4、塗料的利用率高，高達95%以上甚至100%。由於槽液的固體含量低、黏度小，被塗物帶出的塗料少，尤其是超濾技術的應用，實施塗裝過程封閉循環，塗料回收率高。

5、塗膜的防腐蝕能力強，電泳塗裝由於在電場作用下成膜均勻，因此採用電泳塗裝法能使工件的內腔、焊縫、邊緣耐腐蝕性顯著提高。

6、電泳塗料溶濟含量低，一是有利於環保，二是生產安全性好。

陰極電泳塗料經過30年的發展，國際上以美國為代表的塗料供應商不斷採用新技術，開發新產品，使電泳塗料不斷更新換代。新一代的陰極電泳塗料應具有以下特點：

A. 新一代陰極電泳塗料的泳透率應進一步提高。泳透率越高，車身內部膜厚就越均勻，從而提高車身整體防腐蝕性，降低施工電壓，減少塗料用量。

B. 提高邊緣防腐性。電泳過程中，一些邊緣部分由於塗料電化學作用，造成邊角塗層特別薄，從而腐蝕易在此處發生，通過改善塗料性能提高防腐能力。

C. 降低顏基比。顏基比就是塗料中顏料與樹脂的比例，降低它可以增加樹脂的含量，提高塗料的流動性，降低膠體的沉降整速率，減少顏料絮凝和保護泵，降低材料消耗。

D. 降低溶劑量。溶劑含量越高對環境污染越大，不利於工作。降低它有利保護環境，節約投資。

E. 無鉛無錫，更趨環保型。鉛在電泳塗料的防腐蝕催化、鈍化和加速交聯等方面起着重要作用，但含鉛的顏料對裸鋼板的防腐蝕影響很大，且鉛本身是毒性很強的元素，環保上對其限制甚嚴。錫的性能與鉛比較接近，通常二者混用。

侷限性

1、電泳必須在通電的情況下才能進行，因此適用於具有導電性的被塗物（一般是金屬）。

2、導電特性不一樣的多種金屬組合成的被塗物，不宜採用電泳塗裝工藝，如有一些電泳塗料對Cu、Sn等金屬離子會產生過敏現象。

3、電泳塗料濕膜須烘烤後才能形成緻密的漆膜，因此不能耐高温的被塗物也不能採用電泳塗裝工藝。

4、電泳槽底更新期為6個月以內，所以對小批量生產場合不宜採用電泳塗裝。

5、不同底材上的電泳塗料性能有差異。

6、要求有強大的技術力量作為支持，特別是彩色電泳，要做到預期的顏色效果，不是專業人員的話，在調色時有一定的難度。

20世紀80年代，由於美國、日本、德國等許多塗料公司的不懈開發，陰極電泳塗料最有代表性的是厚膜型陰極電泳塗料、低温固化型陰極電泳塗料及彩色陰極電泳塗料。20世紀80年代末期，國際上形成了三大體系：以美國PPG公司為開端的防鏽蝕陽離子型電泳塗料；以德國Hoechst公司為先驅的轎車、卡車用陽離子型電泳底漆；以日本神東、關西塗料公司為代表的改進型陽離子電泳塗料。

從 20 世紀 90 年代開始，歐美汽車廠為環保達標採用環保型汽車塗料替代傳統的有機溶劑型汽車塗料。到 2001 年已採用水性中塗、底色漆的轎車分別已佔總產量的份額為：北美7%和43%；歐洲32.5%和36% 。其中德國已基本實現水性化，中塗佔80%，底色漆佔 93%。

隨着電泳塗料尤其陰極電泳塗料的迅速發展，迎來了多樣化、多品種、多功能及彩色化的時代。為了最大限度地發揮電泳塗料的性能，應從包括電泳塗料用的原材料、被塗物底材、面漆塗料以及塗裝設備的整個系統進行研究。

原材料方面，除環氧樹脂以外，還應研究丙烯酸樹脂和石油系樹脂以及它們的混台樹脂系；刨化方式方面，仍以聚氨酯同化型為主流，今後進一步研究開發聚合固化型、酯交換型和蜜胺固化型等新的電泳塗料；從塗料本身的改進方面，以防蝕性為基礎，提高邊角部，焊接部的防鏽性。電泳塗料朝厚膜化、高外觀質量、多色化、低公害的 方向發展 ^[1]  。

（1）前處理：主要用於金屬工件表面的清潔和磷化，以便滿足最終電泳塗裝的要求，常用的磷化有鐵系和鋅系磷化。常採用噴淋和浸漬的方法。

（2）電泳：電泳槽液含有80～90%的去離子水和10～20%的塗料固體。塗料固體中含有成膜的樹脂組分以及提供顏色的顏填料組分。

（3）電泳槽及附屬設備

a. 整流器：提供直流電壓，供電泳塗裝；

b. 循環：提供槽液循環，使槽液保持持續均一穩定；

c. 熱交換系統：提供合適的工作液温度；

d. 過濾：用以除去塗料中的機械雜質；

e. 超濾：控制塗料槽液的電導率，維護槽液品質；

f. 槽液的回收系統：回收後沖洗帶出的電泳塗料，提高塗料的利用率；

（4）烘道：提供漆膜固化所需的塗料固化温度。

1、產生原因及解決辦法

① 槽液顏基比過高。（先取槽液測顏基比，同時排除其它因素，然後如果沒有其他問題就往電泳槽補加乳液，如效果改善可與供應廠家聯繫研究繼續補加方案。）

② 進入電泳槽的被塗工件及掛具不乾淨。（可能污染環節：1、預脱脂、脱脂，温度過低或脱脂劑濃度過高，預脱脂、脱脂槽液污染嚴重，雜質含量過高。2、磷化，磷化渣沒有及時清理。）

③ 電泳槽由於過濾不良，使槽液機械雜質過多。（連續更換過濾袋，清洗過濾罐。如發現過濾罐中雜質過多時，需連續清洗）

④ 槽液中助溶劑含量偏低。（PH值過高時可適量補加冰醋酸）

⑤ 超濾噴淋效果差，工件掛漆較多形成漆點。（加強後續清洗）

⑥ 電泳後清洗不充分或未經UF1、UF2、純水2清洗。（嚴格按操作規程操作）

2、防止辦法

① 根據檢測結果調整顏基比在控制範圍內。

② 加強槽液及用具的管理，保持各工序、環節符合塗裝要求。

③ 經常檢查、更換過濾袋，加強過濾。

④ 按技術要求定期檢測助溶劑含量，保持助溶劑含量在控制範圍內。

⑤ 改善超濾噴淋效果，避免工件過多掛漆。

⑥ 加強清洗流程，可通過表面清潔度儀對清洗效果進行檢測，確保清洗效果。

1、產生原因及解決辦法

① 槽液顏基比失調，顏料含量低。（先取槽液測顏基比，同時排除其它因素，然後如果沒有其他問題就往電泳槽補加色漿，如效果改善可與供應廠家聯繫研究繼續補加方案。）

② 被塗工件前處理不良或清洗後磷化膜上面落上油污、塵埃等。

③ 槽液中混入油污、塵埃、油飄浮在槽液麪或乳化在槽液中。

④ 電泳後沖洗液混入油污。

⑤ 外來油污污染電泳塗膜。

⑥ 烘乾室內不乾淨、循環風內含油。

2、防止方法

① 調整槽液的顏基比，補加色漿提高顏料含量。

② 加強被塗工件脱脂工序的管理，確保磷化膜不被二次污染。

③ 在槽液循環系統安裝除油過濾裝，同時檢查油污染來源，以便徹底清除油法。

④ 加強後沖洗液水質的檢測，定期清洗更換過濾袋，以確保後沖洗水過濾質量。

⑤ 保持塗裝環境潔淨，清除對塗裝有害的物質，尤其是含有機硅物質源（如電纜、拉延油、防鏽油、防焊渣粘結劑、密封膠等），及相關車間的設備及工藝介質所使用的原材料和輔助材料都不能含有酯酮。

⑥ 按工藝規定，定期清掃烘乾室，保持烘乾室和循環熱風的清潔。

1、產生的原因

① 槽液中雜質離子含量過高，施工電壓偏高，電解反應加劇，被塗工件表面產生氣體等。

② 槽液温度偏低，或攪拌不充分，助溶劑含量偏低。

③ 電泳塗裝後被塗工件出槽清洗不及時，濕塗膜產生再溶解現象。

④ 工件帶電入槽、槽液液麪流速低、有氣泡堆積，泡沫隨着被塗工件表面上形成針孔。

2、防止方法

① 加強控制槽液中的雜質離子的濃度，定期檢測槽液各種離子濃度，降低雜質離子含量，根據槽液的工藝參數調整塗裝電壓。

② 控制槽液温度在工藝規定範圍，加強槽液攪拌。

③ 被塗工件離開槽液應立即用UF液或純水進行沖洗。時間最好不超過1min。

④ 為消除帶電入槽易產生針孔，一定要控制好槽液表面流速介於0.2~0.25m/s，以防止泡沫堆積，控制好運輸鏈速度不應低於工藝要求。

1、產生原因

① 工件表面處理不好，磷化膜不均勻。

② 磷化後的水質不好，水洗不充分。

③ 前處理後被塗工件二次污染。

2、防治方法

① 查找原因，提高表面預處理質量。

② 加強磷化後沖洗設備的檢查，確保噴嘴壓力在工藝規定範圍內。

③ 保持塗裝環境清潔，以防止前處理後的工件二次污染。

1、配漆用純水電導率不大於10µs/cm。

2、使用此塗料前必須嚴格遵照施工工藝施工。

標準管理

國家標準化管理委員會 SAC

全國金屬與非金屬覆蓋層標準化技術委員會 SAC/TC57

全國塗裝標準工作組 SAC/TC57/WG1

1、《陰極電泳塗裝通用技術規範》，標準號：JB/T10242-2013

2、《陰極電泳塗膜製備實驗裝置 技術條件》，計劃號：2011-1826T-JB

3、現行有效的塗裝標準（21項）

4、即將出版的塗裝標準

5、正在制修訂的塗裝標準