自泳塗裝

自泳塗裝因其電化學特性，沒有電禁止現象，不受工件尺寸、形狀、內腔等的限制。由於不需要磷化，在整個塗裝過程中不再有重金屬的存在，並且自泳漆本身不含或僅含極少量的有機溶劑，減少了塗裝對環境的污染。另外，自泳塗裝所需工位少、操作簡單、運行成本低廉，適用於大多數鐵基表面的塗裝，已在全球範圍內，特別是北美地區得到了廣泛套用。

基本介紹

• 中文名：自泳塗裝
• 性質：沒有電禁止現象
• 類型：顏料、氧化劑、活化劑
• 特色：不需施加電場

自泳塗裝的原理

自泳塗裝體系是由水基乳液基料、顏料、氧化劑、活化劑及酸性添加劑等組成，以水為分散介質，形成水包油型膠體乳液，它是一種高度分散體系，相界面很大，從熱力學角度看它是一種絕對不穩定體系，但由於體系中存在可降低膠粒表面自由能的表面活性劑，使體系處於相對穩定的乳液狀態。自泳塗裝的原理是在被塗金屬與乳液界面區域創造一定的條件使界面乳液脫穩，從而使乳膠粒和顏料沉積於金屬表面。

自泳塗裝的特點

自泳塗裝與電泳塗裝相比有以下特點：

1、自泳塗裝不需施加電場，它靠乳膠溶液經一系列化學作用自行沉積於金屬表面，較之電泳塗裝，其烘烤溫度亦較低（偏氯乙烯系），同等規模的生產線可節能30%以上。

2、自泳塗裝工藝較簡單，前處理工藝可省略表面調整和磷化工序，使施工工序減少3-4道，生產線設備投資減少30%-40%，占地面積降低20%-30%。

3、自泳塗裝不需配置昂貴的超濾裝置，大大降低生產運行成本。

4、自泳塗裝對形狀複雜的工件，原則上只要自泳液能達到的部位，均能獲得厚度均勻的塗層，不存在電泳塗裝中泳透力的限制，可大大提高工件深凹處或內腔的耐腐蝕性。

5、自泳塗層有良好的耐蝕性，優良的力學性能，用作底漆與常規的面漆有很好的配套性，丙烯酸系自泳塗裝可代替陽極電泳塗裝；偏氯乙烯系自泳塗裝可與陰極電泳塗裝相媲美。

發展歷程

自泳塗裝技術於1973年由美國Amchem公司發明，至今已有30多年的歷史。自泳塗裝技術的發展歷程可以分為3個階段：

a．創始階段(1973-1979年)。

美國Amchem公司在1973年開發了可自動沉積在鐵基表面的苯乙烯-丁二烯乳膠即600系列自泳漆，並被用於汽車的框架結構件，如汽車燈罩和車橋的塗裝。1977年，Amchem公司被Union Carbide公司收購，自泳漆的研發就此停頓。

b．完善和推廣階段(1980-1999年)。1980年，漢高公司收購了Amchem公司，重新開始多種聚合物套用的研究。於1981年開發了具有較高熱穩定性(230℃)的丙烯酸類的700系列自泳漆 並於1982年開發了可以在100℃下烘烤固化、並且不需要重金屬就可以獲得很高耐腐蝕性能的聚二氯乙烯樹脂的800系列自泳漆。1987年，漢高公司將Amchem公司和Parker公司合併，使銷售、研發和技術服務資源得到明顯加強。至1998年， 自泳塗裝技術在除了南極洲以外的所有大陸均獲得了成功的套用。

C．創新和發展階段(2000年至今)。2000年，環氧類的900系列自泳漆開始引入市場。2002年，第100條自泳漆塗裝生產線投入運行，其中包括4條最新的商業化900系列自泳漆塗裝生產線。此後，漢高公司重新整合技術研發力量，加大投入，致力於新一代自泳塗裝技術的研發。最新的基於環氧類900自泳漆的淺色系列產品已經完成實驗室研究，即將商業化，標誌著自泳漆告別單一黑色時代的來臨。與傳統塗裝工藝相比， 自泳塗裝技術設備投資少、所需場地面積小，且工藝操作簡單、環保節能、運行成本較低、塗層耐腐蝕性能優良，可廣泛用於汽車零部件的塗裝。漢高公司擁有50餘項自泳塗裝技術的專利，在全球範圍內的用戶超過130個，漢高公司還在北美、歐洲和日本設有技術研發中心， 自泳漆每年約有5000萬M² 的塗裝面積。在北美地區，約65% 的汽車座椅和35%的汽車減振器的塗裝使用了自泳塗裝技術。黑色自泳漆已成功用於上千種汽車零部件的塗裝。在亞太地區，最新的900系列自泳漆已用於工程機械和農用機械車身的塗裝。

塗裝工藝

自泳塗裝與傳統的常規塗裝的工藝流程對比， 自泳塗裝具有明顯的優越性。由於沒有磷化工藝，整個自泳塗裝系統中沒有重金屬的參與，簡化了後續的廢水處理程式，也降低了廢水處理的運行成本。而且，800系列自泳漆不含有機揮發性溶劑，900系列自泳漆僅含極少量的溶劑，大大減少了塗裝對環境的污染。

自泳塗裝工藝流程

1、自泳塗裝前表面清理。通過人工清理和脫脂、水洗、純水洗等工序出去被塗物表面的油污，如有銹、氧化皮、焊渣等場合，則採用酸洗、中和、水洗，或經噴丸處理等工藝除掉氧化皮等雜物，獲得清潔的被塗面。

2、自泳塗裝及後清洗。將被塗物浸入槽液中，按上述參數進行自泳塗裝→水洗（清洗水電導率控制在20μS/cm以下，水溫15~30℃，天冷需加熱，要有溢流）→反應水洗1min（採用含鉻或無鉻後處理劑，固體分6%~7%，pH=6.5~7.5，水溫控制在15~30℃，天冷需加熱）→瀝漆時間不大於2min，相對濕度（RH）≥60%。

3、烘乾 熱風循環。在10min內升溫達90℃，在120℃下烘15~20min，或按所選用的自泳塗料的烘乾規範（通常在110℃烘25~35min）進行，隨後進入冷卻、質量檢查。

自泳塗膜的性能

序號	項目	丙烯酸系	偏氯乙烯系	測試方法
1	外觀	黑色、平整、光滑	黑色、平整、光滑	目測
2	附著力/級	1	2	GB/T 1720-1979
3	耐衝擊性/N ·cm	490	490	GB/T 1732-93
4	彈性/mm	1	1	GB/T 1731-93
5	耐鹽霧性/h	400	700	ISO 3768
6	耐汽油性/h	720	720	GB/T 1734-93
7	耐機油性/h	720	720	GB/T 1734-93
8	耐酸性（1mol/L H2SO4 ）/h	240	48	GB/T 1763
9	耐鹼性（1mol/L NaOH）/h	72	480	GB/T 1763
10	與面漆配套	與硝基、氨基、聚氨酯等面漆配套良好

自泳塗裝設備設計要點

自泳塗裝設備應包括自用前處理設備、自用設備、自泳後處理（清洗）設備和自泳漆烘乾室。自泳前處理設備和烘乾室與一般塗裝設備的結構和設計相同，因自泳塗裝槽液含有氫氟酸，酸性較強，對金屬的腐蝕性強，另外由腐蝕產生的多價金屬離子影響槽液的穩定性，所以凡與自泳塗裝槽液接觸的設備表面都有高耐蝕性塑膠塗層，即不允許裸露金屬材料製件在槽液中。

自泳槽體的結構和設計（見下圖）與電泳槽的結構、設計、製作工藝相仿，兩者的不同之處是：電泳槽內壁的塗層是以電絕緣性為主，槽液應連續攪拌，且循環攪拌量大（3~4次/h），外部管路和換熱器可用不鏽鋼製作，自泳槽內壁的塗層以耐蝕性為主，需內襯耐氫氟酸的橡膠、PVC塑膠或滌綸布玻璃鋼，槽液攪拌可採用螺旋攪拌器或工程塑膠制的泵，外部管路應採用塑膠製品，採用氟塑膠或聚丙烯塑膠換熱器。自泳槽液儲槽和自泳後的水洗槽也要用橡膠或滌綸布玻璃鋼內襯。

自泳漆的套用

由於環保和性能的原因，600系列和700系列自泳漆已經淡出市場。上商業化的自泳漆產品主要是800系列和900系列。由於淺色自泳漆產品尚未商業化， 自泳漆當前的套用範圍還比較有限．主要用於汽車零部件中的黑色鋼鐵件，少量作為底漆與面漆配合。典型的套用有汽車座椅及滑道、汽車減振器、車橋、保險槓、發動機支架、汽車鋼圈、汽車底盤及其部件等等，在工程機械和農用機械中用於車身、底盤和各種零部件。另外，800系列自泳漆的低溫烘烤特性，使其可用於帶有橡膠件和塑膠件的鋼鐵總成的塗裝。

自泳漆的發展前景

自泳塗裝作為一種新的塗裝技術仍然處於發展階段。自泳漆只能用於鋼鐵表面的塗裝，且顏色只有黑色的，限制了自泳漆的進一步套用。為此，漢高公司加大了在技術研發上的投入，已經在淺色自泳漆的研究上有所突破。同時正在進行用自泳漆對多種金屬進行塗裝的研究。相信在不久的將來．新型淺色的、能對多種金屬表面進行塗裝的自泳漆就會問世。屆時， 自泳塗裝的套用範圍將會大大擴展。