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简述电泳涂 装业在国内的发展及应用

简述电泳涂 装业在国内的发展及成功应用 --


一、概述


电泳涂装技 术研究起于一百多年前,基于人们对 金属表面防腐防锈要求的不断提高而相关表面处理工艺技术又不能较好地解决这种需求的压力下,而被逐渐研制开发。直到60年代才由George Brewer博士及福特 汽车公司研制开发成功阳极电泳漆。其最早应用 于福特汽车公司的涂装线,随着阳极电 泳漆生产使用,日渐暴露其 漆膜中包含有金属离子造成抗蚀性差的缺陷,因而,高抗蚀性的 阴极电泳漆于七十年代被开发成功,并被人们等 认可并大力推广应用。之后,电泳技术发 展日新月异,产品品种由 环氧型树脂型发展到丙烯酸型及聚氨脂型。产品的保护 品种也由汽车行业引申到自行车、摩托车及家电、轻工饰品行业,如:空调、彩电、洗衣机、摩托车、眼镜、锁具、灯具及饰品、发夹、领带夹及各 个金属行业以及铝材表面防锈行业。

二、电泳涂漆之优势

1、在很凹的部位,即可形成完 成均匀之保护膜,并可利用调 整不同之操作电压,即可控制镀层的厚度,达到极高的防腐性,并消除了电 镀过程中的厚薄不均电极效应,同时也消除 了喷漆过程中的结皮、泪痕之故障。

2、涂料利用率高达95%,与喷漆法相比,减少了材料的浪费。

3、以水作溶剂,免除了火灾危险,也大大降低 了水处理及空气污染,安全性提高,减少了环保设备费用。

4、可减少贵金 属镀层厚度,仍可维持及 超越原来镀层寿命,用彩色电泳 漆可取代镀金,大大降低了生产成本。

5、生产性高,生产时间缩短。金属表面处理、电镀、皮膜等,完成后携带大量水,传统喷涂方 法要先行烘干再生产,费时而且浪费能源,而电泳可连续作业,易于大量及 自动化生产。

三、电泳漆之工作原理

电泳是电泳 涂料在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷之涂 料离子移动到阴极,并与阴极表 面所产生之碱性作用形成不溶解物,沉积于工件表面。它包括四个过程:
1、电解(分解)
在阴极反应 最初为电解反应,生成氢气及 氢氧根离子OH,此反应造成 阴极面形成一高碱性边界层,当阳离子与 氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积,方程式为:H2O→OH+H
2、电泳动(泳动、迁移)
阳离子树脂及H+在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向 阳极移动过程。
3、电沉积(析出)
在被涂工件表面,阳离子树脂 与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉积于被涂工件上。
4、电渗(脱水)
涂料固体与 工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极 涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸 附于工件表面,而完成整个电泳过程。

四、不同类型之 电泳漆之工艺路线及原因

(一)环氧型电泳漆 此类电泳漆 主要用于大型工业企业,对防腐抗锈要求较高,品种有黑、灰、红、黄等各种颜色,主要用于汽车工业、自行车行业、摩托车行业、家电行业等,电泳漆膜为不透明色。

1、工艺路线
上挂→预清洗→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→水洗→纯水洗→纯水洗→电泳→回收→回收→纯水洗→纯水洗→进烘箱→下挂
2、 各工位之作用
(1)预清洗:清除金属碎骨及焊渣,消除磷化及 电泳潜在的尘埃源。
(2)脱脂:有效的清洗 分散及除掉工件表面的矿物油、润滑剂及冲压拉延油,提高磷化效 果及减少带入电泳膜及电泳涂膜烘干时翻边及焊缝处易引起的缩水污染物。
(3)热水洗:有效处理工 件表面的遗留碱膜。
(4)酸洗:除锈及活化金属表面。
(5)表调:调整表面,以形成疏密 均匀之磷化膜。
(6)水洗及纯水洗:充分水洗,避免前道工序之酸、碱及盐份带 入电泳槽污染漆槽,影响漆膜。纯水电导率小于5μs。
(7)电泳:在计量好电 压及时间下,形成电泳膜。
(8)纯水回收:回收水洗,减少漆液浪费,回收降低生产成本。
(9)烘烤:使漆膜在高温160℃~180℃下熟化,固化。

(二)丙烯酸及聚 氨脂电泳漆
1、工艺路线
上挂→有机溶剂除蜡→超声波除蜡→热水洗→阴极除油→阳极除油→酸洗→冲击镍(不锈钢)/预铜(锌压件)→酸铜→亮镍→闪银
此工艺主要 针对装饰性工件,要求外观漂 亮及较少防腐性的轻工业产品,例如:眼镜、打火机、锁具、灯具、文具、文体用具及 饰品发夹行业,此电泳漆膜为透明色,与各种色浆搭配,在各个电镀 工艺中均可达到五颜六色之鲜艳效果,此工艺在国 内已被大量推广应用。

2、各主要部位之作用
(1)前处理:彻底地前处理,可预先解决电镀中80%~90%的故障。
(2)预冲镍:消除不锈钢 制品之不良结合力。
(3)预铜:消除锌压铸 件之起泡现象。
(4)镍:与各种色浆配套,可电泳出:暗色的金色、黄铜色、红铜色、黑铜色、仿古铜色、黑镍色、蓝色、红色、紫红色、黄色、绿色等各类颜色。
(5)闪银:与各种色浆配套,可电泳出各 种鲜艳的颜色。如:纯金色、24K金色及黄铜、鲜红、仿古铜、黑镍等五颜六色。

透明电泳漆 与彩色电泳漆之比较

 

底材 表面处理 透明电泳 彩色电泳
工序 时间 工序 时间
锌合金 镀青铜 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 45分 前处理—青铜色电泳漆 6分
锌合金 仿古青铜 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—黑镍—打磨—透明电泳 45分 前处理—浸黑—打磨—青铜色电泳漆 8分
铁 镀青铜 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 35分 前处理—镀锌—青铜色电泳漆 15分
青铜 薄镀金 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 25分 前处理—红色电泳漆 6分
铁 薄镀金 前处理—碱铜—酸铜—光镍—青铜—透明电泳 20分 前处理—镀镍—薄镀银—金色电泳漆 10分
铝合金 镀青铜 前处理—青铜色电泳漆 6分
铝合金 镀金 前处理—金色电泳漆 6分


五、电泳漆设备 要求及性能指标

(一)电泳漆槽
1、小电泳槽(透明型):
可用PP或PVC即可,但要备有冷却、加热槽及过 滤循环系统。
2、大电泳槽(环氧型):
铁制衬里,用PVC或玻璃钢作内壁,设有溢流槽,并有阳极隔膜管套。 工件→阳极距离为30~37cm 工件→底部高度为45cm
3、带有循环泵:
要求8~10次/小时,滤芯为50um作用之下
(1)保证槽液均匀混合,防止色浆料 在槽中或工件上沉积;
(2)进行过滤,以除去颗粒尘埃及油;
(3)经过热交换 器冷却槽液,以除去涂装 电解及泵运行机械所产生的热能。


(二)整流器
1、大槽一般为250V,550V,电流以每挂面积以0.16A/m2计算,电源起动时 电压分两段提升0~50伏及50伏~所需电压,时间应为7~10秒。
2、小槽一般为50V,20A即可。

(三)阴极部分
1、 小槽:一般用316不锈钢板即可,阴阳极比为小于4:1。
2、 大槽:一般要用阳极隔膜,阳极液为醋酸调整,阳极电导率 一般控制为70~100us。

(四)超滤系统
主要目的为 清除电泳漆工作液中杂质离子及有效闭路中带入的阳离子及阴离子污染源,保证漆液稳 定及漆膜完整。
小槽超滤量:一般为4~30升/小时
大槽超滤量:一般为50~100升/小时

六、电泳漆之维 护及故障处理

1、电泳漆之维护
(1)纯水水质要求在5us以下;
(2)槽液液温控制在25℃~26℃之间(用冰或冷动机);
(3)进槽要清洗干净,不要将酸、碱带入槽中;
(4)电泳漆要凉 干然后进烘箱,烤温不要升温太快。

2、电泳漆故障 及处理方案


问题 原因 对策
膜厚不足 固体份低
电压低
温度低 提高固体份
提高电压
提高温度
漆膜过厚 工作周围循环不好
固体份高
温度高
电导率高
电压高 通常因泵、过滤器及喷 嘴阻塞而致
降低固体份
降低温度
提高超滤液的排放量
降低电压
水迹 纯水不干净
温度过高
固体份过高 换新纯水
降低温度
加漆
起泡 工件表面不洁净 充分水洗
漆膜外观不丰满 颜基比过高 减少颜料补加,增加树脂含量
槽液面泡沫 进气、漏气
溢流槽液面过低 检查管道及 泵是否泄漏
降低液面高度
涂膜粗糙 颜料份高
电导率高 减少色浆,增加树脂
超滤降低电导率
针孔 槽液温度低
电导率过高 升高槽液温度
超滤,降低电导率
漆膜不均匀、破裂 槽液温度低
电压高
电导率高 降低温度
降低电压
超滤,降低电导率
斑纹、地图斑痕 底材表面污染 检查金属预处理
检查磷化
漆迹 清洗不够 增加清洗
凹孔、缩孔 杂质污染
颜料份低 清除工件上的杂质
补加色浆

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