電泳塗裝

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。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。

基本介紹

• 中文名：電泳塗裝
• 外文名：electro-coating
• 發明於：20世紀30年代末
• 類型：塗裝方法

基本原理

陰極電泳塗料所含的樹脂帶有鹼性基團，經酸中和後成鹽而溶於水。通直流電後，酸根負離子向陽極移動，樹脂離子及其包裹的顏料粒子帶正電荷向陰極移動，並沉積在陰極上，這就是電泳塗裝的基本原理（俗稱鍍漆）。電泳塗裝是一個很複雜的電化學反應，一般認為至少有電泳、電沉積、電解、電滲這四種作用同時發生。

電泳

膠體溶液中的陽極和陰極接通電源後，膠體粒子在電場的作用下，帶正或（帶負）電荷的膠體粒子向陰極（或陽極）一方泳動的現象稱為電泳。膠體溶液中的物質不是分子和離子的狀態，而是分散在液體中的溶質，該物質較大（10^-7 ~10^~9m），不會沉澱而成分散狀態。

電沉積

固體從液體中析出的現象稱為凝集（凝聚、沉積），一般是冷卻或濃縮溶液時產生，而電泳塗裝中是藉助於電。在陰極電泳塗裝時，帶正電荷的粒子在陰極上凝聚，帶負電荷的粒子（離子）在陽極上聚集，當帶正電荷的膠體粒子（樹脂和顏料）到達陰極（被塗物）表面區（高鹼性的界面層）後，得到電子，並與氫氧根離子反應變成水不溶性物質，沉積在陰極（被塗物）上。

電解

在具有離子導電性的溶液中，陽極和陰極接通直流電，陰離子吸往陽極，陽離子吸往陰極，並產生化學反應。在陽極產生金屬溶解、電解氧化，產生氧氣、氯氣等，陽極是能產生氧化反應的電極。在陰極金屬析出，並將H⁺點解還原為氫氣。

電滲

在用半透膜間隔的濃度不同的溶液的兩端（陰極和陽極）通電後，低濃度的溶液向高濃度側移行的現象稱為電滲。剛沉積到被塗物表面上的塗膜是半滲透膜，在電場的持續作用下，塗抹內部所含的水分從塗膜中滲析出來移向槽液，使塗膜脫水，這就是電滲。電滲使親水塗膜變成憎水塗膜，脫水使塗膜緻密化。電滲性好的點用塗料泳塗後的濕漆可用手摸也不粘手，可用水沖洗掉附著在濕漆膜上的槽液。

工藝特點

電泳表面處理工藝的特點：

電泳漆膜具有塗層豐滿、均勻、平整、光滑的優點，電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐、衝擊性能、滲透性能明顯優於其它塗裝工藝。

（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。

（7） 電泳塗裝設備複雜，科技含量較高，適用於顏色固定的生產。

主要特徵

（1）電泳塗裝在水中能完全溶解和乳化，配製成的槽液粘度很低，與水差不多。很容易浸透入浸在槽液中的車身（被塗物）的腔狀構造及縫隙中。

（2）電泳槽液具有高的導電性，塗料粒子能活潑永動，而沉積到被塗物上。濕塗膜的導電性小，隨濕塗膜增厚，其電阻增大，達到一定電阻值時，就不再電沉積上去。基於這兩點，電圖泳裝具有良好的泳透性，可生成比較均一的塗膜。

（3） 槽液的固體含量低，黏度小，被車身帶出槽外塗料少，且可用超濾（UF）裝置和反滲透（RO）裝置回收利用。

（4）塗膜的附著力強，防鏽力高（20μm厚的陽極電泳塗膜的耐鹽霧腐蝕性300h以上，陰極電泳塗膜的耐鹽霧腐蝕性1000h以上）.

（5）電泳槽液的溶劑（水溶性溶劑）含量少，用噴燈點火都燒不起來，可少擔心現場火災和爆炸。

局限性

（1）僅適用於具有導電性的被塗物塗底漆。如木材、塑膠、布等無導電性的物件不能採用這種塗裝方法。

（2）由多種金屬組合成的被塗物，如電泳特性不一樣，也不宜採用電泳塗裝工藝。

（3）不能耐高溫（165~185℃）的被塗物，也不能採用電泳塗裝工藝，在國外已開發成功在120℃、150℃下烘乾的電泳塗料。

（4）對顏色有限定要求的塗裝不宜採用電泳塗裝，變化塗抹的顏色需分槽塗裝。

（5）對小批量生產場合（槽液更新期超過6個月）也不宜推薦採用電泳塗裝，因槽液的更新速度太慢，槽液中的樹脂老化和溶劑含量的變動大，而使槽液不穩定。

工藝組成

電泳塗裝工藝一般由塗裝前預處理、電泳塗裝、電泳後清洗、電泳塗膜的烘乾等四道主要工藝組成。

製作過程

它包括四個過程：

1 ）電解（分解）

在陰極反應最初為電解反應，生成氫氣及氫氧根離子 OH ，此反應造成陰極面形成一高鹼性邊界層，當陽離子與氫氧根作用成為不溶於水的物質，塗膜沉積，方程式為： H2O→OH+H

2 ）電泳動（泳動、遷移）陽離子樹脂及 H+ 在電場作用下，向陰極移動，而陰離子向陽極移動過程。

3 ）電沉積（析出）

在被塗工件表面，陽離子樹脂與陰極表面鹼性作用，中和而析出不沉積物，沉積於被塗工件上。

4 ）電滲（脫水）

塗料固體與工件表面上的塗膜為半透明性的，具有多數毛細孔，水被從陰極塗膜中排滲出來，在電場作用下，引起塗膜脫水，而塗膜則吸附於工件表面，而完成整個電泳過程。

方法技巧

1）一般金屬表面的電泳塗裝，其工藝流程為：預清理→上線→除油→水洗→除銹→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→鈍化→電泳塗裝→槽上清洗→超濾水洗→烘乾→下線。

（2）被塗物的底材及前處理對電泳塗膜有極大影響。鑄件一般採用噴砂或噴丸進行除銹，用棉紗清除工件表面的浮塵，用80#～120#砂紙清除表面殘留的鋼丸等雜物。鋼鐵表面採用除油和除銹處理，對表面要求過高時，進行磷化和鈍化表面處理。黑色金屬工件在陽極電泳前必須進行磷化處理，否則漆膜的耐腐蝕性能較差。磷化處理時，一般選用鋅鹽磷化膜，厚度約1～2μm，要求磷化膜結晶細而均勻。

（3）在過濾系統中，一般採用一級過濾，過濾器為網袋式結構，孔徑為25～75μm。電泳塗料通過立式泵輸送到過濾器進行過濾。從綜合更換周期和漆膜質量等因素考慮，孔徑50μm的過濾袋最佳，它不但能滿足漆膜的質量要求，而且解決了過濾袋的堵塞問題。

（4）電泳塗裝的循環系統循環量的大小，直接影響著槽液的穩定性和漆膜的質量。加大循環量，槽液的沉澱和氣泡減少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的穩定性變差。將槽液的循環次數控制6～8次/h較為理想，不但保證漆膜質量，而且確保槽液的穩定運行。

（5）隨著生產時間的延長，陽極隔膜的阻抗會增加，有效的工作電壓下降。因此，生產中應根據電壓的損失情況，逐步調高電源的工作電壓，以補償陽極隔膜的電壓降。

（6）超濾系統控制工件帶入的雜質離子的濃度，保證塗裝質量。在此系統的運行中應注意，系統一經運行後應連續運行，嚴禁間斷運行，以防超濾膜乾枯。乾枯後的樹脂和顏料附著在超濾膜上，無法徹底清洗，將嚴重影響超濾膜的透水率和使用壽命。超濾膜的出水率隨運行時間而呈下降趨勢，連續工作30～40天應清洗一次，以保證超濾浸洗和沖洗所需的超濾水。（7）電泳塗裝法適用於大量流水線的生產工藝。電泳槽液的更新周期應在3個月以內。以一個年產30萬份鋼圈的電泳生產線為例，對槽液的科學管理極為重要，對槽液的各種參數定期進行檢測，並根據檢測結果對槽液進行調整和更換。一般按如下頻率測量槽液的參數：電泳液、超濾液及超濾清洗液、陰（陽）極液、循環洗液、去離子清洗液的PH值、固體含量和電導率每天一次；顏基比、有機溶劑含量、試驗室小槽試驗每周2次。

（8）對漆膜質量的管理，應經常檢查塗膜的均一性和膜厚，外觀不應有針孔、流掛、橘皮、皺紋等現象，定期檢查塗膜的附著力、耐腐蝕性能等物理化學指標。檢驗周期按生產廠家的檢驗標準，一般每個批次都需檢測。

電泳塗裝及水性漆的運用，標誌著塗裝工業的一項重大進步

設備組成

（1） 槽體　（2）攪拌循環系統 （3）電極裝置　（4）漆液溫度調節裝置　（5）塗料補給裝置

（6）超濾裝置 （7）通風裝置　（8）電源供給裝置（9）泳後水洗裝置　（10）儲漆裝置

電泳塗裝一般可分為連續生產的通過式和間歇式的固定式兩類。

對於連續生產的通過式電泳塗裝設備，工件藉助於懸掛輸送機和其他工序（前處理-烘乾）組成連續生產的塗裝生產線，此類設備適用於大批量生產。

對於間歇生產固定式電泳塗裝設備，工件藉助於單軌電葫蘆或其他形式的輸送機，和其他工序（前處理-烘乾）組成間歇式塗裝生產線，適用於中等批量的塗裝生產。

在塗裝工程電泳電壓、時間、溫度、陰陽極面積比、漆液固體體份及漆液的PH值等影響塗層的質量，在實際中，根據客戶的工藝參數來確定上述參數。

陰極電泳塗裝金屬處在陰極不易氧化，相對陽極電泳來說塗層更具有普遍性，採用超濾系統槽液不會受到污染，槽液維護簡單，塗層更具有防腐蝕效果。

塗裝經過在固化爐內進行固化。固化爐可以分為連續式和間歇式兩種。

固化過程的溫度曲線對質量有很大的影響。一般需要用北京賽維美高科技有限公司生產的爐溫跟蹤儀（型號為SMT-4 或SMT-7-32-300-K）對烘烤過程的溫度曲線進行定時檢測。確保溫度曲線滿足工藝要求。

整車陰極電泳塗裝生產線在我國客車塗裝行業引起了不小的波動，中大塗裝（江蘇中大工業塗裝環保有限公司）是國內唯一一家塗裝上市公司，也是第一家建成了國內大型客車整車陰極電泳塗裝生產線的中外合資企業。

製作工藝

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。

陰極電泳底漆塗裝線

電泳是電泳塗料在陰陽兩極，施加於電壓作用下，帶電荷之塗料離子移動到陰極，並與陰極表面所產生之鹼性作用形成不溶解物，沉積於工件表面。

電著又稱電泳，常見的電泳塗裝是電泳黑色，隨著電泳塗裝工藝的發展，電泳彩色隨之誕生，

下面為大家講解一下電泳工藝流程及檢測。

電泳工藝流程及質量檢測

我們可知電泳漆塗裝的工序一般比電鍍少，原因是電泳漆本身可作上色之用又可當作保護膜可以省下一重工序.所以電泳漆塗裝需時較少及比較經濟.在仿金製作上，電鍍技術需要鍍上真金，但使用電泳漆塗裝技術則可鍍上仿金色省下成本.

1、鋼模板電泳塗裝工藝流程

除油除銹、水沖水洗、乾燥、電泳上膝、水沖、烘乾、噴商標、包裝出廠。

2、對工藝流程的說明

除油除銹：採用二合一法，即除油、除銹一步法，溶液本廠自配。

水沖水洗：其目的在於去掉模板表面的酸鹼殘留物。水洗時，最好採用常流水。

電泳上漆：這是工藝的目的和核心。電泳槽內的電流、電壓、固成份含量、PH值、電泳溫度速度以及電泳槽附加設備的正確使用，是決定電泳上漆成敗的關鍵。

烘乾：鋼模板電泳上漆後必須烘乾。烘乾箱工作溫度為160-180℃，烘烤時間為30min。

電泳塗裝所需的主要設備。各種水槽，電泳槽，通道式烘乾箱，機械傳動系統，電氣 控制系統，漆液和漆膜設備，如電導儀，附著力測定儀等。

3、質量檢測與控制

（1）漆液濃度

電泳漆與蒸餾水混合後，其濃度應達到10%-15%，濃度過高，漆膜流平性欠佳，易出現桔皮等缺陷。濃度過低，漆膜變薄，易出現現象。

（2）電壓

電泳電壓一般應控制在60V左右。電壓升高，沉積量增加，漆膜變的粗糙，形成桔皮，電壓過低，漆膜甚簿，甚至泳不上漆。

（3）PH值

一般漆液PH值在8-9時均能得到滿意的漆膜。PH值過低，電泳槽內脈衝電流密度降低，從而造成模板局部無漆，形成花臉，PH值過高，會造成濕膜再溶解，使漆膜變簿，影響塗裝質量。調整槽液的PH值有多種方法，我們選擇了陰極罩法。陰極罩是將陰極板裝在一個帆布袋內，袋用鋼絲架支撐著，袋內裝滿蒸餾水。電泳時，胺的正離子和漆液中帶正電荷的雜質離子(如水中的Ca2﹢、Mg2﹢)均可通過帆布進入陰極罩內，並在陰極放電。更換罩內蒸餾水，就可將雜質除去。

（4）電泳時間

電泳漆膜的厚度一般是隨著電泳時間的增加而增加的，但是，當電泳時間到達一定點後，漆膜厚度就不再增加，其原因就是漆膜在達到一定厚度時產生絕緣。故採用處長電泳時間使漆膜增厚是行不通的，而且由於耗電增加，在經濟上是不合算的。電泳時間一般有3min即可。

（5）電導率 　電泳漆工作液的導電能力，通常用電導率表示。漆液的電導過低，漆膜不易形成；電導過高，造成漆膜外觀粗糙。對同一種塗料而言，對漆液電導影響最大的因素是漆液中雜質離子的存在。因此，一定要通過控制雜質含量，保持電導率的正常值。

表面處理

塗裝前工件的表面處理，是電泳塗裝的一個重要環節，主要涉及除油、

除銹、表調、磷化等工序。其處理好壞，不僅影響膜外觀、降低防腐性能，並能破壞漆液的穩定性。因此，對於塗裝前工件表面，要求無油污、銹痕，無前處理藥品及磷化沉化沉渣等，磷化膜結晶緻密均勻。

針對前處理各工序，將不不一討論，僅提出幾點注意內容：

1）如除油銹不乾淨，不僅影響磷化膜的形成，且影響塗層的結合力、裝飾性能和耐蝕性。漆膜易出現縮孔、針孔、“花臉”等弊病。

2）磷化：目的提高電泳膜的附著力和防腐能力。其作用如下：

（1） 由於物理和化學作用，增強了有機塗膜對基材的附著力。

（2） 磷化膜使金屬表面由優良導體變為不良導體，從而抑制金屬表面微電池的形成，有效地阻礙了塗層腐蝕，成倍地提高塗層的耐蝕性和耐水性。

另外，只有在徹底脫底脫脂的基礎上，在清潔、均勻、無油脂的表面上才能形成令人滿意的磷化膜。從這一方面講，磷化膜本身就是對前處理工藝效果的最直觀最可靠的一個自檢。

3）水洗：前處理各階段水洗好壞將對整個前處理及漆膜質量產生很大影響。塗裝前最後一道去離子水清洗，要確保被塗物的滴水電導率不大於30μs/cm。清洗不乾淨，如工件：

（1） 殘留余酸、磷化藥液，漆液中樹脂發生絮凝，穩定性變壞；

（2） 殘留異物（油污、塵埃），漆膜出現縮孔、顆粒等弊病；

（3） 殘留電解質、鹽類、導致電解反應加劇，產生針孔等弊病。

參數管理

電泳塗裝工藝條件包括以下四個方面13個條件（參數）：

1）槽液的組成方面：固體份、灰份、MEQ和有機溶劑含量；

2）電泳條件方面：槽液溫度、泳塗電壓、泳塗時間；

3）槽液特性方面：PH值、電導率；

4）電泳特性方面：固化效率、最大電流值、膜厚和泳透力。

其中，泳塗電壓和時間、槽液固體份、溫度、PH值和電導率是現場控制和管理的主要項目

漆膜常見缺陷及防治方法

電泳塗裝漆膜常見缺陷主要有漆膜粗糙、針孔、花斑、陰陽面、縮孔、失光、水痕等，造成這些缺陷的原因往往不是單一的因素。表1為電泳塗裝常見及其防治方法。

表1 電泳塗膜常見缺陷及防治方法

塗膜病態	產生原因	防治方法
漆膜粗糙	1、顏基比過高; 2、槽液雜質離子過多，電導率過高; 3、槽液中助溶劑含量偏低; 4、槽液中混有機械雜質	1、補充低顏基比塗料; 2、加強超濾、廢棄超濾液; 3、添加助溶劑; 4、過濾去除雜質
針孔	1、電泳電壓過高，電解反應過劇、產生氣泡過多; 2、助溶劑含量偏低; 3、槽液雜質離子過高; 4、槽液溫度偏低	1、適當將低電壓; 2、添加助溶劑; 3、超濾除去雜質離子; 4、控制槽液溫度
花斑	1、工件表面前處理不好，磷化膜不均勻; 2、槽液附著表面，未及時洗淨; 3、槽液雜質離子過高	1、提高表面前處理質量; 2、電泳後工件剛出槽儘快進行水洗; 3、超濾除去雜質離子
陰陽面	1、槽液顏基比不合適，攪拌不均勻; 2、工件在電泳槽中的位置不當; 3、工件形狀複雜，局部產生電場禁止	1、調整顏基比，控制攪拌速度; 2、工件應保持在電場中心線與槽兩邊電極平行且距離相等; 3、根據工件形狀，適當布置輔助電極
縮孔	1、顏基比太低，顏料過少; 2、表面前處理除油不徹底; 3、外來油污污染電泳塗膜	1、補充高顏基比塗料; 2、嚴格前處理工藝，尤其注意徹底脫脂; 3、檢查輸送機構，掛具防止油滴污染塗膜
失光	1、槽液PH值失調; 2、槽液中雜質離子過多; 3、槽液溫度太低、塗膜過薄; 4、磷化膜粗糙	1、調正PH值; 2、超濾除去雜質離子; 3、適當提高槽液溫度，增加沉積量; 4、提高磷化質量，儘量採用細晶薄膜磷化工藝
水痕	1、前處理水洗不徹底; 2、電泳沉積後，預烘乾時間太短; 3、塗抹沖洗後水滴從掛具上滴落到塗膜上; 4、塗膜表面張力過大	1、嚴格控制水洗質量; 2、加強預烘乾過程; 3、用導流板放置滴水，用壓縮空氣或鼓風吹乾水滴; 4、改善電泳漆塗膜表面張力
桔皮	1、槽液顏基比過小; 2、助溶劑含量過低; 3、電泳電壓過高，塗膜過厚; 4、槽液中低相對分子質量樹脂增多; 5、前處理水洗不淨、磷化膜粗糙	1、補充顏基比較高的電泳漆; 2、適當補充助溶劑; 3、適當降低電泳電壓; 4、嚴格控制補充電泳漆質量; 5、提高表面前處理質量
塗膜過薄	1、助溶劑含量偏低; 2、顏基比偏高; 3、pH值不當; 4、槽液溫度偏低	1、補充助溶劑; 2、補加低顏基比塗料; 3、調整pH值; 4、適當提高槽液溫度
塗膜過厚	1、槽液中助溶劑含量偏高; 2、顏基比偏低; 3、pH值不當; 4、槽液溫度偏高	1、廢棄超濾液; 2、補加高顏基比塗料; 3、調整pH值; 4、冷卻降低槽液溫度
工件表面塗膜過薄（泳透力下降）	1、顏基比偏低; 2、槽液中助溶劑含量偏高; 3、槽液雜質離子含量過多; 4、電泳電壓偏低; 5、槽液攪拌不良	1、補充高顏基比塗料; 2、廢棄超濾液; 3、廢棄超濾液; 4、適當提高電壓; 5、加強攪拌、疏通管道、噴嘴