電泳漆在電流鋁材涂裝的利用 及質(zhì)量闡發(fā)

今朝 ，我國從事丙烯酸涂料研究的單元 有許多 家，研究的項目有上百個。最近幾年 來，我國的水性電泳漆手藝 已獲得 了很年夜 成長 ，電泳漆已在我國年夜 中鋁加工行業(yè)獲得 年夜 面積的推行 利用 。對影響涂裝機能 的身分 也作了較深切 的研究。同時，高光電泳漆、啞電泳漆、彩色電泳都接踵 獲得 利用 。這表白 丙烯酸涂料工業(yè)的手藝 程度 在我國獲得 敏捷 提高。

1 水性電泳漆

電泳漆以水性低溶劑合成，是新型的低污染、省能源、省資本 、起作庇護 和防侵蝕 性的涂料，具有涂膜平整，耐水性和耐化學(xué)性好等特點，容易實現(xiàn)涂裝工業(yè)的機械化和主動 化，合適 外形 復(fù)雜，有邊沿 棱角、孔穴工件涂裝，今朝 被年夜 量利用 于鋁合金建筑鋁型材、汽車、電機 、家電等五金件的涂裝。電泳涂料及涂裝法在20世紀60年月 后獲得工業(yè)利用 ，采取 電泳涂料可以進行全封鎖 輪回 系統(tǒng)運行，涂料幾近 98%操縱 。電泳涂膜以水溶性或水份 離 性離子型聚合物為成膜物，被涂工件可所以 陽極也能夠 作為陰極。

1.1 電泳涂漆布局

電泳涂漆主要成份 包羅 丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂(作為丙烯酸樹脂交聯(lián)劑)、中和劑、溶劑A、溶劑B和 去離子水等

1.2 丙烯酸樹脂：

1.2.1 供給 水溶性和固聯(lián)交化反映 的功能團。

1.2.2 供給 金屬概況 防腐、耐候性強的漆膜。

1.2.3 供給 漆膜軟硬度。（即柔嫩 性和概況 硬度）

能供給 這些機能 就要求丙烯酸樹脂具有必然 的份子 量，微粒狀的年夜 小就是樹脂的份子 的年夜 小，份子 量一般在30000～40000。份子 量太低，各單體聚合就小，功能團也小，會發(fā)生 以上功能團不足的現(xiàn)象。

1.3 中和劑：二甲基乙醇胺或三乙胺。由于 丙烯酸自己 不具有水溶性，所以必需 和堿發(fā)生中和反映 以后 才發(fā)生 水溶性

1.4 溶劑A和溶劑B

溶劑A：起漆液分離 和消泡感化 ，溶劑B：起消融 樹脂、潮濕 、流平的感化 。溶劑A具有很強的揮發(fā)性，需經(jīng)由過程 加漆或直接補加，補加量與出產(chǎn) 量(450m?/噸)關(guān)系和固體份凹凸 的關(guān)系：

1.4.1 出產(chǎn) 產(chǎn)量≥800t/月，原漆含有20%溶劑，需補加揮發(fā)部門 ，按出產(chǎn) 量添加(0.5kg/t)，。

出產(chǎn) 產(chǎn)量≥500 t/月，需補加，按出產(chǎn) 量添加(1.0kg/t)

出產(chǎn) 產(chǎn)量≥300 t/月，需補加，按出產(chǎn) 量添加(2.0kg/t)

1.4.2 按照 漆液的固體份溶劑的節(jié)制 規(guī)模 以下 表：

序號

固體份%

尺度 溶劑A劑量g/l

尺度 溶劑B劑量g/l

1

4

12～14

2.5～2.8

2

4.5

14～16

2.8～3.2

3

5

15～18

3～3.6

4

5.5

17～20

3.4～4

5

6

20～22

4～4.4

6

6.5

21～23

4.2～4.6

注：用氣相色譜儀考試 。(各供給 商劑量有所分歧 )

1.4.3 溶劑A和溶劑B的彼此 感化 與匹配：

一般溶劑A要比溶劑B年夜 0.15～0.2%，其彼此 感化 為：

1.4.3.1 溶劑A經(jīng)由過程 溶劑B的潮濕 感化 把電泳進程 中所發(fā)生 的氣泡帶出.如帶出結(jié)果 欠好 ，就會發(fā)生 氣泡殘留（針孔、凹坑）；

1.4.3.2 溶劑B經(jīng)由過程 溶劑A的分離 感化 把樹脂份子 加倍 平均 地分離 于水中，如許 一來上膜平均 性年夜 年夜 提高；

1.4.3.3 溶劑A與溶劑B配合 組成 一個抱負 的電泳工作狀況 。

1.4.4 溶劑A與溶劑B不匹配所發(fā)生 的問題：

1.4.4.1 如溶劑A少，溶劑B高會發(fā)生 漆膜消融 ，特點 是漆膜概況 發(fā)生 麻面，沒有光澤；

1.4.4.2 若是 溶劑B少，溶劑A多，會發(fā)生 流平性變差，瀝干時漆膜不容易干燥，就會發(fā)生 水漬痕與干燥痕，出格 是氣溫低時會發(fā)生 掉 光流痕帶（特點 ：呈不法則 的帶狀）；

1.4.4.3 若是 溶劑A與溶劑B一樣高時，易發(fā)生 瀝干時漆膜表層過于快速干燥，漆膜底層水份 不容易 跑出來，會發(fā)生 干燥痕；

1.5 胺濃度：胺濃度反映的是漆膜里所含的中和劑的濃度，它與PH值有必然 的聯(lián)系關(guān)系 ，PH是指漆液里的游離中和劑。

1.5.1 游離中和劑的概念就是在電泳進程 中，把與丙烯酸樹脂連系 的中和劑經(jīng)由過程 樹脂份子 的沉析而分化 出來，所以在出產(chǎn) 進程 中，PH會有所升高。胺濃度與固體份有很年夜 的關(guān)系，若是 胺濃渡過 低，需要晉升 時中和劑，其計較 方式 為：

1MEQ=[總槽液的重量×固體份（%）×101]/100000=？kg（TEA）

酸價即酸值是一個丙烯酸樹脂未被中和的那部門 酸性，和胺濃度配合 組成 中和度即中和率

中和率=（胺濃度×56.1）/（酸價×100）×100%

1.5.2 中和率一般要求65%-70%。在此狀況 下，漆膜具有很是 好的豐潤度、豐滿 度和光澤。中和率≤65%時就沒有以上三個長處 ，傍邊 和率≥70%時，豐潤度、豐滿 度很好，但漆膜耐堿性差，光澤又欠好 ，乃至 會造成漆膜脫落（緣由 ：由于 固聯(lián)交化的功能團被粉碎 ，漆膜的網(wǎng)狀布局 沒有構(gòu)成 ）。

1.5.3 影響中和率的另外一 身分 即酸價，當(dāng)酸值年夜 ，中和率就下降，當(dāng)酸價小時中和率就上升，對 中和率的節(jié)制 ，與出產(chǎn) 進程 中操作有緊密親密 關(guān)系，其要求為：

1.5.3.1 加漆攪拌時固體份不克不及 太年夜 ，不然 漆的消融 欠好 ，同時加漆時加漆罐中固體份應(yīng)小于20%。

1.5.3.2 攪拌時候 不克不及 太長或總固體份不克不及 太低，不然 會發(fā)生 過度 消融 ，酸價就小了，過度 消融 還會帶來粉碎 樹脂份子 布局 的后果，造成漆膜耐酸堿性差，攪拌時候 以30min為好 ，不宜跨越 1個小時。

2 電泳漆利用 于鋁合金型材電泳工藝闡發(fā)

2.1 電壓：電泳涂裝普遍采取 的是定電壓法，裝備 相對簡單，易于節(jié)制 。電壓對漆膜的影響很年夜 ，與被涂的陽極工件面歷年 夜 小、槽液溫度、南北極 間距離有關(guān)；電壓越高，電泳漆膜越厚，對 難以涂裝的部位可響應(yīng) 提高涂裝能力，縮短施工時候 。但電壓太高 ，會引發(fā) 漆膜概況 粗拙 ，烘干后易發(fā)生 “橘皮”現(xiàn)象。電壓太低 ，電解反映 慢，漆膜薄而平均 ，泳透力差。電壓的選擇由涂料種類和施工要求等肯定 。一般環(huán)境 下，電壓與涂料的固體分及漆溫成反比，與南北極 間距成正比。鋁和鋁合金概況 可采取 80～130V，電壓遲緩 升高，升高到設(shè)定值時，或到設(shè)按時 間時（通常為 2 — 3min）斷電。

2.2 電流與時候 ：

一般在電泳工藝中年夜 都采取 定電壓節(jié)制 ，是以 電流是隨時候 轉(zhuǎn)變 而轉(zhuǎn)變 的。典型的電流與時候 曲線見圖1-1

圖1-1

由圖可見，電泳早期 電流很年夜 ，但很快敏捷 削弱 。這是由于剛通電時，被涂物(工件)概況 袒露 ，電流值取決于槽液電阻，而槽液電阻一般不年夜 ，所以電流較高。但在電泳進程 中，涂料起頭 在工件概況 沉積析出并構(gòu)成 濕膜后，由于濕膜是一層含水較低(5—6％)的有機涂膜層，電阻比力 年夜 。跟著 濕膜的增厚，電阻敏捷 增年夜 ，而電壓連結(jié) 恒按時 ，電流則會敏捷 隨之下降，當(dāng)電流下降至一個很小的值時，暗示 涂膜已遏制 增加 ，此時膜厚為必然 值。

一般來講 ，對 每 個給定電壓值V，總有相對應(yīng)的一個膜厚B，所以經(jīng)由過程 調(diào)劑 電壓，便可 以對涂膜的厚度進行節(jié)制 。若電壓值低至一個很小值Va，呈現(xiàn) 了涂膜很薄，乃至 泳不上的現(xiàn)象時，稱Va為臨界電壓。電壓低于Va時，B＝0；若對已涂上涂膜的工件施加電壓，并升至某一個值Vb時，若呈現(xiàn) 了電流突然 增年夜 的現(xiàn)象，此時可以認為涂膜已 被粉碎 了，Vb稱為粉碎 電壓，也稱為濕膜擊穿電壓，Va和Vb是涂猜中 的一個主要 指標，當(dāng)Va和Vb給定歷涂裝的工藝電壓值就只能在Va—Vb規(guī)模 內(nèi)選擇。

由電泳反映 機理可知，在電泳進程 中，陰極上的反映 主要有兩個，一是電沉積，另外一 個是電解。電沉積是成膜反映 ，而電解主如果 析氧反映 ，所以，電泳時的表示 電流應(yīng)當(dāng) 包羅 兩部分 ：I＝I1十I2。I1是電沉積電流，I2是電解析氧電流；當(dāng)給定一個電壓，電流I隨時候 轉(zhuǎn)變 很快下降到一個不變 值I0。此時，膜厚不再增加．可以認為I1＝0（注：現(xiàn)實 上此時由于濕膜在溶液中可能發(fā)生局部消融 ，而發(fā)生 一個膜修補電流I1'，一般說I1'很小，為會商 便利 ，暫可認為I1'=0)所以I0I2(見圖l—2)可稱之為不變 電流，

圖1-2

或殘剩 電流，該電流反映 析氧反映 的強弱。而電流由最高值下降到I0的時候 T1，稱為成膜時候 ，也稱為最小電泳時候 。T1暗示 電沉積成膜反映 的速度 ，T1越小，電沉積速度越快，T1越年夜 ，電沉積速度越慢。

I0和T1都是電泳進程 中的兩個主要 指標，它們是一個多元函數(shù)，受涂料自己 性質(zhì)、槽液溫度、PH值、電導(dǎo)率、固體成份、乃至 工件年夜 小和外形 的影響而轉(zhuǎn)變 。一般涂料機能 指標是沒法 給出這兩個指標值，但在現(xiàn)實 工藝節(jié)制 中，經(jīng)由過程 對I0和T1的轉(zhuǎn)變 和不雅 察，可判定 電泳進程 是不是 正常，并經(jīng)由過程 經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的堆集 ，作為調(diào)定電泳電壓、時候 和 其他參數(shù)的參考根據(jù) 。

2.3 電泳時候 ：漆膜厚度跟著 電泳時候 的耽誤 而增加，但當(dāng)漆膜到達 必然 厚度時，繼續(xù)耽誤 時候 ，也不克不及 增加厚度，反而會加重 副反映 ；反之，電泳時候 太短 ，涂層過薄。電泳時候 應(yīng)按照 所用的電壓，在包管 涂層質(zhì)量的前提 下，越短越好。一般工件電泳時候 為1至3分鐘，年夜 型工件為3至4分鐘。若是 被涂物件概況 幾何外形 復(fù)雜，可恰當(dāng) 提高電壓和耽誤 時候 。

2.4 槽液溫度：溫度高，則黏度下降 ，成膜速度 快，但溫渡過 高，漆液不不變 ，漆膜粗拙 ，有流掛現(xiàn)象，還會引發(fā) 涂料變質(zhì)；溫度低，漆的水溶性差，電沉積量削減 ，電泳漆電沉積量少，成膜慢，涂膜薄而致密。施工進程 中，由于電沉積時部門 電能轉(zhuǎn)化成熱能，輪回 系統(tǒng)內(nèi)機械磨擦 發(fā)生 熱量，將致使 槽液溫度上升。一般漆液溫度節(jié)制 在20～26℃。

2.5 涂料的固體分

電泳原漆的固體分通常是 40～60%擺布 ，施工時，需用高純水將涂料固體分節(jié)制 在5%～6%。固體份含量太高 ，漆液黏度年夜 ，泳透力下降 ，電滲性欠好 ，漆膜粗拙 ，附出力 差；固體份含量低，漆液電阻年夜 ，漆膜過薄，漆膜的粉飾 力欠好 ，涂料的不變 性差，若是 增高電壓，電解反映 加重 ，電沉積結(jié)果 差，漆膜容易發(fā)生 針孔和桔皮等缺點 。在電泳涂漆進程 中，漆液的固體份含量不竭 被耗損 ，必需 按時 彌補 原漆。原漆的彌補 應(yīng)按照 原漆的品種、性質(zhì)及工件外形 和工藝前提 等而定。配制漆液一般可按下面公式進行計較 ：

加漆量W＝A×B/C

式中：A＿估計 用水稀釋后漆液總重(L)；

B＿估計 用水稀釋后漆液固體份(％)；

C＿原漆的固體份(％)；

W＿加漆量，即需插手 原漆重(kg)。

2.6 涂漆的PH值：在電泳進程 中，由于帶負電的樹脂離子涂于工件被帶走，同時，由于電解感化 ，陰極不竭 發(fā)生 胺(氨)，漆液的pH值就慢慢 上升，電泳涂漆的PH值直接影響槽液的不變 性。pH值太高 時，漆液的比電阻下降，泳透力下降 ，新沉積的漆膜會消融 ，并易呈現(xiàn) 針孔、概況 粗拙 等缺點 ；pH值偏低時，漆液不變 性差，漆液的水溶性下降，電泳漆膜層粗拙 ，嚴重時呈現(xiàn) 桔皮，嚴重地影響了概況 的平整度及漆膜的防腐機能 ，嚴重時會發(fā)生 固結(jié) 現(xiàn)象，而使漆液變質(zhì)，乃至 沒法 電泳。pH值凡是 節(jié)制 在7.8～8.2之間。

2.7 漆液電導(dǎo)率：被涂物件疇前 一道工序帶入電泳槽的雜質(zhì)離子等引發(fā) 涂料電導(dǎo)率的下降，電導(dǎo)率節(jié)制 在l 300～800μs/cm，天天 檢測1次。丈量 方式 是取樣加熱到25 ℃，用電導(dǎo)率儀丈量 。

2.7.1 電導(dǎo)率高，漆膜粗拙 ，呈現(xiàn) 桔皮．附出力 差，耐侵蝕 性下降 緣由 是雜質(zhì)離子的混人或槽液更新、變質(zhì)酸敗引發(fā) 電導(dǎo)率升高采納 的辦法 是增加超率時候 ，濾出雜質(zhì)離子，彌補 離開 子水(電導(dǎo)率不跨越 10μs／cm)。在辦理 進程 中使槽液溫度節(jié)制 在必然 規(guī)模 內(nèi)，槽液更新期不跨越 3個月。

2.7.2 電導(dǎo)率太低 ．導(dǎo)電性差，漆膜薄。緣由 是電泳涂料沉淀過量 ．輪回 攪拌欠好 采納 的辦法 是查抄 攪

2.7.3 輪回 系統(tǒng)連結(jié) 正常，若有 故障應(yīng)實時 維修。天天 查抄 輪回 系統(tǒng)．包管 其正常運行，輪回 系統(tǒng)要連結(jié) 24h全天運行，避免 沉淀。

2.8 工件與陰極間距離：距離近，沉積效力 高。但距離過近，會使漆膜太厚而發(fā)生 流掛、橘皮等弊端 。一般距離不低于25cm。陽極與陰極面積之比節(jié)制 在l比0.7為好。若陰極面積太小 ，電流密度較年夜 ，析氫量增加，影響涂膜質(zhì)量，對年夜 型而外形 復(fù)雜的工件，當(dāng)呈現(xiàn) 外部已沉積很厚涂膜，而內(nèi)部涂膜仍較薄時，應(yīng)在距離陰極較遠的部位，增加輔助陰極。

2.9 溶劑：電泳漆中除用水作溶劑外，還插手 適當(dāng) 的有機溶劑作助溶劑，它可以改良 樹脂的水溶性及改良 漆膜的概況 狀況 ，經(jīng)常使用 的溶劑是API等醇類。溶劑必需 適當(dāng) 。過量 ，漆液變混濁，泳透力下降 ，漆膜發(fā)粘，易分裂 ；溶劑過少，漆液的水溶性下降 ，漆液不不變 ，漆膜粗拙 ，不豐滿，并可能發(fā)生 氣泡和桔皮等現(xiàn)象。

2.10 熱水燙洗：一般的觀點 其主要感化 是氧化膜微孔處于半封鎖 狀況 ，除另外 其現(xiàn)實 感化 還有經(jīng)由過程 熱水洗使氧化膜膨脹，把氧化膜孔中殘留酸擠出。

2.10.1 酸殘留的害處：

①漆膜耐酸耐堿性變差；

②電泳材放置一段時候 后就會使漆膜爆出，發(fā)生 許多侵蝕 點，影響電泳材使用機能 和外不雅 。

2.10.2 熱水洗的要求：

①溫度在70-80℃，高于85℃時，易發(fā)生 熱水封鎖 的結(jié)果 ，漆膜的附出力 下降；

②PH≥4.5；

③電導(dǎo)率≤60μs/cm；

2.11 純水洗：把附著在型材概況 的殘留酸洗清潔 。

熱水洗的要求：PH≥5.5，電導(dǎo)率≤50μs/cm

2.12 電泳液精制處置 （離子互換 處置 ）

2.12.1 進行涂裝時，跟著 涂猜中 胺的游離，PH也上升，而且 因帶入了前處置 工程的不凈物（硫酸根等），涂料會跟著 劣化。須采取 離子互換 來除去陽離子成份 （胺、金屬離子）和陰離子SO42成份 。

2.12.2 離子互換 樹脂：

陰離子型樹脂：強堿型（DIAION SA-10AP）ED液總量的1/80

陽離子型樹脂：強酸型（WK-40）陰離子樹脂的1/3

2.12.3 離子互換 處置 ：

2.12.3.1 電泳進程 中胺濃度跨越 辦理 規(guī)模 時進行離子互換 ，凡是 原則上是陰，陽離子

2.12.3.2 但鄙人 述場所 進行陰離子零丁 通液。

①加熱殘分，胺濃度在辦理 規(guī)模 內(nèi)，電導(dǎo)度跨越 辦理 規(guī)模 上限：

②硫酸根在15PPM以上時；

③外不雅 發(fā)生異常時。

2.13 通液

2.13.1 按規(guī)程操作

2.13.2 通液量

陰離子通液應(yīng)為電泳液量的1/2，凡是 需要2小時，陰離子互換 后PH值，電導(dǎo)率沒有轉(zhuǎn)變 時，申明 離子互換 樹脂能力下降 ，應(yīng)遏制 使用。

陽離子互換 和陰離子是一樣的，PH太低 時經(jīng)由過程 遲延 啟動，縮短通液時候 ，或經(jīng)由過程 樹脂再生，恢復(fù)功能 。

2.13.3 離了互換 樹脂再生

陰離子互換 樹脂再生： NaOH 100g/1—R；

陽離子互換 樹脂再生： HCL 50g/1—R；

再生劑：（NaOH HCL ）使用前應(yīng)確認其濃度和體積。

2.14 水洗漆液收受接管 （RO）：

2.14.1 第一道水洗（RO1）：

溫度：室溫

PH：＜8.2~8.6

固體份：＜1%

電導(dǎo)率：低于100us/cm

2.14.2第二道水洗（RO2）：

溫度：25±3℃

固體份：＜0.3%

PH：8.4~8.8

電導(dǎo)率：低于50us/cm

竣事 語：

今朝 鋁型材電泳產(chǎn)物 普遍 進入市場，產(chǎn)物 質(zhì)量不變 與否，不單 要出產(chǎn) 工藝的不變 ，更需要電泳涂料自己 質(zhì)量尺度 應(yīng)合適 工藝要求。本文側(cè)重 對出產(chǎn) 工藝及電泳涂料進行闡發(fā) ，供鋁加工行業(yè)在出產(chǎn) 進程 的產(chǎn)物 質(zhì)量節(jié)制 作參考。鋁合金建筑型材今朝 還主要采取 透明電泳漆，消光漆和彩色漆用量不多，只有7~9條出產(chǎn) 線采取 啞光漆，彩色電泳漆（白色、象牙白色黑色、鐵灰色等）出產(chǎn) 線估量 有5~7條，生怕 占有 電泳漆總量不到5%。透明漆來歷 于國內(nèi)、中國臺灣、韓國和日本的公司，以臺灣漆使用數(shù)目 較多。整體 申明 天將來 本進口的或臺灣進口的電泳漆操作不變 、品質(zhì)較好。啞光漆和彩色漆依然 從日本進口或臺灣進口，今朝 幾家制漆公司，如哈霓化學(xué)、關(guān)西涂料、臺灣鋁豐已在中國國內(nèi)設(shè)廠，由于 彩色電泳比粉末噴涂質(zhì)量檔次高的多，估計 將來 啞光漆和彩色漆的使用量將會較著 增加。