電泳塗裝(electro-coating)是利用外加電場使懸浮於電泳液中的顏料和樹脂等微粒定向遷移並沉積於電極之一的基底表面的塗裝方法。
基本介紹
- 中文名：電泳塗裝設備
- 外文名：electro-coating
- 原理髮明時間：20世紀30年代末
- 用途：廣泛套用於汽車、建材、五金等
套用,工作原理,設備組成,優點,影響參數,
套用
電泳塗裝的原理髮明於是20世紀30年代末，但開發這一技術並獲得工業套用是在1963年以後，電泳塗裝是近30年來發展起來的一種特殊塗膜形成方法，是對水性塗料最具有實際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易於自動化控制等特點，迅速在汽車、建材、五金、家電等行業得到廣泛的套用。
電泳塗裝設備可以分為連續通過式和間歇垂直升降式兩大類，連續通過式電泳設備組成流水生產線，適於大批量塗裝生產，在工業上套用很廣；而間歇垂直升降式，初始形式是採用單軌電葫蘆，用人工控制，適用於批量較小的塗裝作業。近年來隨著計算機技術的進步，機電一體化技術發展很快，用微機控制垂直升降的程控小車已在塗裝生產線獲得套用，它同連續通過式電泳設備相比，同樣批量的生產線長度顯著縮短，而且具有靈活變化各工藝過程的優點，備受人們的關注。
工作原理
電泳塗裝是把工件和對應的電極放入水溶性塗料中，接上電源後，依靠電場所產生的物理化學作用，使塗料中的樹脂、顏填料在以被塗物為電極的表面上均勻析出沉積形成不溶於水的漆膜的一種塗裝方法。電泳塗裝是一個極為複雜的電化學反應過程，其中至少包括電泳、電沉積、電滲、電解四個過程。電泳塗裝按沉積性能可分為陽極電泳（工件是陽極，塗料是陰離子型）和陰極電泳（工件是陰極，塗料是陽離子型）；按電源可分為直流電泳和交流電泳；按工藝方法又有定電壓和定電流法。目前在工業上較為廣泛採用的是直流電源定電壓法的陽極電泳。
設備組成
電泳塗裝的設備是由電泳槽、攪拌裝置、塗料過濾裝置、溫度調節裝置、塗料管理裝置、直流電源裝置、電泳塗裝後的水洗裝置、超濾裝置、烘烤裝置、備用罐等組成。
1.槽體
根據工件的輸送方式不同，槽體分為船形槽和矩形槽兩種形式，一般船形槽適於連續通過式電泳塗裝生產線，矩形槽適於間歇垂直升降式電泳塗裝生產線。
2.循環攪拌系統
循環攪拌系統分內、外兩部分循環。作用是保證整個電泳槽內漆液成分和溫度的均勻，防止漆液顏料沉澱。
3.電極裝置
電極裝置由極板、隔膜罩及輔助電極組成。
4.溫度控制系統
一般電泳塗裝的溫度在20~30度，在氣溫較高或連續生產時漆液溫度會明顯上升，為保證漆膜的質量，須對漆液進行冷卻，可採用循環地下水冷卻，冷卻塔冷卻或冷凍機強制冷卻。在氣候寒冷的冬季則需要升溫加熱熱交換器有夾套、蛇形管、平板式及列管式多種，險夾套結構外，其他的熱交換器均可藉助外循環系統的循環泵，使漆液通過熱交換器進行冷卻或加熱。
5.塗料補給裝置
補給裝置由補漆槽、電動攪拌器、過濾器及輸液泵等組成，設定在電泳槽附近，用管道、閥門與電泳槽相連線。
6.通風系統
對於連續通過式電泳槽，可採用頂部通風裝置，由抽風罩、離心風機、排風管等組成。對於垂直升降式電泳槽，一般只能採用槽邊抽風方式。
7.供電裝置
接地方式：有陰極接地和陽極接地兩種，陽極接地又可分為電極接地和槽體接地兩種方式。
通電方式：電泳通電方式有工件通電入槽和入槽後通電兩種方式。
電泳塗裝後的水洗設備
工件經電泳塗裝後，離開電泳槽時會帶出未經電沉積的漆液，必須用水將其沖洗乾淨，否則會使漆膜粗糙，甚至會引起已沉積漆膜的“再溶解”，使塗膜防護性變差。
水洗方式可分為直接清洗、單級循環清洗和多級循環清洗等方式。
電泳塗裝後水洗設備有浸漬式和噴淋式兩種形式，有時將這二種形式結合，以提高效率。
電泳塗裝超濾系統
電泳塗裝超濾系統是維護電泳槽液穩定，提高塗裝質量，降低環境污染的極為重要的環節。它是將超濾器（UF）與電泳槽及電泳後水洗設備組成一個封閉的水循環沖洗系統，可分為單級、二級或多級水沖洗系統，單級循環沖洗系統結構較簡單，但只適用於批量較小的生產線，一般採用多級循環沖洗系統。
優點
（1）採用水溶性塗料，以水為溶解介質，節省了大量有機溶劑，大大降低了大氣污染和環境危害，安全衛生，同時避免了火災的隱患；
（2）塗裝效率高，塗料損失小，塗料的利用率可達90%～95%；
（3）塗膜厚度均勻，附著力強，塗裝質量好，工件各個部位如內層、凹陷、焊縫等處都能獲得均勻、平滑的漆膜，解決了其他塗裝方法對複雜形狀工件的塗裝難題；
（4）生產效率高，施工可實現自動化連續生產，大大提高勞動效率；
（5）設備複雜，投資費用高，耗電量大，其烘乾固化要求的溫度較高，塗料、塗裝的管理複雜，施工條件嚴格並需進行廢水處理；
（6）只能採用水溶性塗料，在塗裝過程中不能改變顏色，塗料貯存過久穩定性不易控制。
影響參數
1、電壓
電泳塗裝採用的是定電壓法，設備相對簡單，易於控制。電壓對漆膜的影響很大；電壓越高，電泳漆膜越厚，對於難以塗裝的部位可相應提高塗裝能力，縮短施工時間。但電壓過高，會引起漆膜表面粗糙，烘乾後易產生“橘皮”現象。電壓過低，電解反應慢，漆膜薄而均勻，泳透力差。電壓的選擇由塗料種類和施工要求等確定。一般情況下，電壓與塗料的固體分及漆溫成反比，與兩極間距成正比。鋼鐵表面為40～70V，鋁和鋁合金表面可採用60～100V，鍍鋅件採用70～85V。
2、電泳時間
漆膜厚度隨著電泳時間的延長而增加，但當漆膜達到一定厚度時，繼續延長時間，也不能增加厚度，反而會加劇副反應；反之，電泳時間過短，塗層過薄。電泳時間應根據所用的電壓，在保證塗層質量的條件下，越短越好。一般工件電泳時間為1至3分鐘，大型工件為3至4分鐘。如果被塗物件表面幾何形狀複雜，可適當提高電壓和延長時間。
3、塗料溫度
塗料溫度高，成膜速率快，但漆膜外觀粗糙，還會引起塗料變質；溫度低，電沉積量少，成膜慢，塗膜薄而緻密。施工過程中，由於電沉積時部分電能轉化成熱能，循環系統內機械摩擦產生熱量，將導致塗料溫度上升。一般漆液溫度控制在某些方面15～30℃。
4、塗料的固體分和顏基比
5、塗料的PH值
電泳塗料的PH值直接影響槽液的穩定性。PH值過高，新沉積的塗膜會再溶解，漆膜變薄，電泳後沖洗會脫膜。PH值過低，工件表面光澤不一致，漆液的穩定性不好，已溶解的樹脂會析出，漆膜表面粗糙，附著力降低。一般要求施工過程中，PH值控制在7.5～8.5之間。在施工工程中，由於連續進行電泳，陽離子的銨化合物在塗料中積蓄，導致PH值的上升。可採用補加低PH值的原液，更換陰極罩蒸餾水，用離子交換樹脂除去銨離子，採用陽極罩等方法降低PH值。若PH值過低時，可加入乙醇銨來調節。
6、塗料電阻
被塗物件從前一道工序帶入電泳槽的雜質離子等引起塗料電阻值的下降，從而導致漆膜出現粗糙不均和針孔等弊病。在塗裝施工中，需對塗料進行淨化處理。為了得到高質量塗膜，可採用陰極罩設備，以除去銨及鈣、鎂等雜質正離子。
7、工件與陰極間距離
距離近，沉積效率高。但距離過近，會使漆膜太厚而產生流掛、橘皮等弊病。一般距離不低於20cm。對大型而形狀複雜的工件，當出現外部已沉積很厚塗膜，而內部塗膜仍較薄時，應在距離陰極較遠的部位，增加輔助陰極。
