電泳沉積(英文名稱electrophoresis deposition)是指在穩定的懸浮液中通過直流電場的作用,膠體的粒子沉積成材料的過程稱之為電泳沉積。例如對電泳塗料施加直流電壓,帶電荷的塗料粒子移動到陰極,並與陰極表面所產生的鹼性作用形成不溶解物而沉積於工作表面。因此電泳沉積包括兩個過程,其一是電泳,其二是沉積。
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沉積機理
電泳是指溶液(或氣體)中懸浮的固體(或液體)粒子在電場力的作用下向與粒子帶點符號相反的電極移動的現象。粒子沉積認為是以下原因:
(1)顆粒電荷中和:由於顆粒接觸電極穩定下來,所帶電荷發生中和而沉積。這一機理對於單層沉積是重要的,如鹽類懸浮液中粉體的沉積;
(2)顆粒電化學混凝:顆粒間的斥力降低,顆粒周圍電解質濃度提高,導致顆粒凝結;
(3)顆粒積聚引起絮凝:電場將顆粒移向電極,顆粒由於受到內部和外層離子的壓力使膠粒沉積。
沉積過程
整個電泳沉積過程分為以下四個步驟:
(1)電解: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:
(2)電泳動: 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: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: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,完成整個電泳過程。
沉積分類
電泳沉積過程由於懸浮膠液的組成不同,工作面帶電荷不同分為以下兩類:
(1)陽極電沉積(AED):以金屬工件為陽極,吸引膠液中帶負電荷的塗料粒子,電沉積時,少量的金屬離子(陽極氧化)遷移到塗膜表面,對塗膜的性能造成影響。陽極電泳塗料主要用於對耐蝕性要求較低的工件,是經濟型塗料。
(2)陰極電沉積(CED):以金屬工件為陰極,吸引漆液中帶正電荷的塗料粒子,由於被塗工件是陰極而非陽極,進入塗膜的金屬離子大大減少,從而提高了漆膜性能。塗膜優良,具有優異的耐蝕性能。
沉積套用
電泳沉積主要用於電泳漆的塗層,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。
電泳沉積過程也用於分析和分離一些天然膠體組分,例如蛋白質、多糖、核酸等。