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谈现代汽车的电泳 涂装
2014/8/8 阅读次数: [1171]

内容提要:根据电 泳漆对颜料的要求,本文详细介绍了现代汽车阴极电泳漆的应用现状,电泳涂装的特点、工艺参数、功用原理及其工艺技巧;并提出了车身电泳漆膜现场常用的质量检测方法。
一、电泳漆对颜料 的要求
1、颜料的粒径
颜料的粒径应小于 10?m。小粒径的颜料可 以制得较厚的漆膜,具有较高的泳透力。相对密度大的颜料更要求有较小的粒径,并且粒径分布要求在较小范围之内。
2、颜料的沉底特性
电泳槽中的含固体 分在10%左右,颜料容易沉 底,因此须不断将槽中的漆料搅动循环以保持均匀状态。有些相对密度较大的颜料,如碱式硅铬酸铅和铬酸锶,及较难分散的颜料就容易产生沉底。调整颜基比可以减少沉底的倾向,如颜料和基料的比例一般不能大于2:1。在电泳漆配方中 加入一些白土或0.75%的乙氧基脂肪胺及 非离子型表面活性剂可以改进产生沉底的弊病。
3、颜料的水溶性盐 含量
可溶性钡、钙、锌 盐容易同水溶性树脂反应,而引起黏度上升,影响槽内漆内漆料的稳定性,所以对颜料的水溶盐含量应符合规定。
4、颜料对碱性介质 的稳定性
电泳槽中的物料 pH值在7.5~9.0之间,颜料中如含 有残余酸就易在碱性介质中被中和,往往对电泳槽物料的稳定性产生有害的影响。此外有些颜料会同碱性物质起反应,在选用颜料时应注意此因素。
二、常用的电泳漆 颜料及防锈颜料
常用的电泳漆颜料 有钛白、炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、氧化铬绿、铬黄、耐晒黄、偶氮红BON、铝粉。
常用的电泳漆防锈 颜料:碱式硅铬酸铅、铬酸锶、铬酸钡、偏硼酸钡、锌粉磷酸锌和重品石粉、滑石粉、白土、石英粉等填料。
三、阴极电泳漆的 功能特性和应用现状
电泳漆是最早开发 的水性涂料,它的主要特点是涂装效率高、经济安全、污染少,可完全实现自动化管理,经过20多年的发展,目前 第5代阴极电泳漆已在 世界各地汽车厂的生产线上获得广泛应用。
1、新一代阴极电泳 漆的主要特点
PPG公司开发的第  6代产品阴极电泳漆 已经投放市场,已开始商业化,实验室内已开发成功第8代产品,更新一代 产品的开发已经开始。新一代阴极电泳漆的主要特点是:泳透率高、颜基比低、边角覆盖效果好、无铅无锡。双层电泳也已研制成功。各公司的第5代阴极电泳漆的泳 透率均有较大幅度的提高,经测定,当表面膜厚相同时,可以提高30%~40%。PPG公司开发的第  6代产品,泳透率可 以提高50%左右。
2、边角耐蚀性好的 电泳漆发展迅速
由于电化学作用和 固化收缩,造成锐尖边角或毛口处的涂层特别薄,甚至几乎没有,从而形成这些部位的早期腐蚀,新一代的电泳漆,通过舔加有机高聚物和无机添加剂,提高了锐边的耐蚀性。用刀片在同样条件下涂装后,进行盐雾实验,当常用 电泳漆已产生1130个锈点时,高边角 效应的电泳漆尚无锈点产生,是典型的高边角效 应电泳漆,边缘覆盖效果也十分好。
3、无铅、无锡阴极 电泳是电泳漆发展过程中一项重大改进
铅是一种毒性很强 的元素,但在电泳漆的防腐蚀催化、钝化和加速交联等方面有重要作用。要去除铅和性能相似的锡是一个很难的课题。上海大众有3条油漆线使用无铅 无锡电泳漆。日本的立邦涂料PPG 的EC6350不含铅、锡,也不 含其它重金属,PPC通过改进树脂去除 了铅,各种性能试验表明,其性能与含铅电泳漆相比毫不逊色。
4、双层电泳的开发 成功是涂装过程的一次革新
因为通过二次电泳 ,目前使用的中涂完全被省略了,从而简化了工艺, 减少了人员,提高了油漆利用率 ,****可达98%,并且进一步提高了 车身的抗腐蚀能力,降低了成本。此外,降低电泳漆的烘干温度,可以节省能源和降低加热减量。加热减量从15%左右降到了 4%以下。溶剂的含 量从2%~3%降到了0.4%~0.8%,大大降低了 VOC(挥发性有机化合物 )的排放,用无机酸 代替有机酸可以有效地防止细菌的生长。
电泳涂装采用超滤 技术后,实现了半封闭循环清洗,提高了电泳漆的利用率。反渗透技术已在水处理应用方面取得了显著效果,为了进一步减少电泳涂装的废水排放量,提高电泳漆的回收率,一些大公司已尝试将RO技术应用于电泳涂 装。只要在原有工艺中加装RO设备,可以实现完
四、电泳涂装的特 点和主要工艺参数
1、电泳涂装的特点
电泳涂装与其他涂 装方法相比较,具有下述特点:
1)采用水溶性涂料,以水为溶解介质,节省了大量有机溶剂,大大降低了 大气污染和环境危害,安全卫生,同时避免了火灾的隐患;
2)涂装效率高,涂料 损失小,涂料的利用率可达90%~95%;
3)涂膜厚度均匀,附 着力强,涂装质量好,工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜,解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题;
4)生产效率高,施工 可实现自动化连续生产,大大提高劳动效率;
5)设备复杂,投资费 用高,耗电量大,其烘干固化要求的温度较高,涂料、涂装的管理复杂,施工条件严格,并需进行废水处理;
6)只能采用水溶性涂 料,在涂装过程中不能改变颜色,涂料储存过久稳定性不易控制。
2、影响电泳涂装的 主要工艺参数
1)电压。电泳涂装采 用的是定电压法,设备相对简单,易于控制。电压对漆膜的影响很大;电压越高,电泳漆膜越厚,对于难以涂装的部位可相应提高涂装能力,缩短施工时间。但电压过高,会引起漆膜表面粗糙,烘干后易产生“橘皮”现象。电压 过低,电解反应慢,漆膜薄而均匀,泳透力差。电压的选择由涂料种类和施工要求等确定。一般情况下,电压与涂料的固体分及漆温成反比,与两极间距成正比。钢铁表面为40~70V,铝和铝合金表面 可采用60~100V,镀锌件采用 70~85V。
2)电泳时间。漆膜厚 度随着电泳时间的延长而增加,但当漆膜达到一定厚度时,继续延长时间,也不能增加厚度,反而会加剧副反应;反之,电泳时间过短,涂层过薄。电泳时间应根据所用的电压,在保证涂层质量的条件下,越短越好。一般工件电 泳时间为1~3min,大型工件为 3~4min。如果被涂物件表 面几何形状复杂,可适当提高电压和延长时间。
3)涂料温度。涂料温 度高,成膜速率快,但漆膜外观粗糙,还会引起涂料变质;温度低,电沉积量少,成膜慢,涂膜薄而致密。施工过程中,由于电沉积时部分电能转化成热能,循环系统内机械摩擦产生热量,将导致涂料温度上升。一般漆液温度控 制在某些方面15~30℃。
4)涂料的固体分和颜 基比。市售的电泳涂料的固体分一般为50%左右,施工时,需 用蒸馏水将涂料固体分控制在10%~15%。固体含量太低, 漆膜的遮盖力不好,颜料易沉淀,涂料的稳定性差。固体分过高,黏度提高,会造成漆膜粗糙疏松,附着力差。一般颜基比为1:2左右,高光泽电泳 涂料的颜基比可控制在1:4。由于实际操作中 ,涂料的颜料量会逐渐下降,必须随时添加颜料分高的涂料来调节。
5)涂料的PH值。电泳涂料的 PH值直接影响槽液的 稳定性。PH值过高,新沉积的 涂膜会再溶解,漆膜变薄,电泳后冲洗会脱膜。PH值过低,工件表面 光泽不一致,漆液的稳定性不好,已溶解的树脂会析出,漆膜表面粗糙,附着力降低。一般要求施工过程中,PH值控制在7.5~8.5之间。在施工工程 中,由于连续进行电泳,阳离子的铵化合物在涂料中积蓄,导致PH值的上升。可采用 补加低PH值的原液,更换阴 极罩蒸馏水,用离子交换树脂除去铵离子,采用阳极罩等方法降低PH值。若PH值过低时,可加入 乙醇铵来调节。
6)涂料电阻。被涂物 件从前一道工序带入电泳槽的杂质离子等引起涂料电阻值的下降,从而导致漆膜出现粗糙不均和针孔等弊病。在涂装施工中,需对涂料进行净化处理。为了得到高质量涂膜,可采用阴极罩设备,以除去铵及钙、镁等杂质正离子。
7)工件与阴极间距离 。距离近,沉积效率高。但距离过近,会使漆膜太厚而产生流挂、橘皮等弊病。一般距离不低于20cm。对大型而形状复 杂的工件,当出现外部已沉积很厚涂膜,而内部涂膜仍较薄时,应在距离阴极较远的部位,增加辅助阴极。
五、电泳涂装的功 用原理及其工艺
1、电泳涂装的功用 原理
电泳涂装是利用外 加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末,但开发这 一技术并获得工业应用是在1963年以后,电泳涂装 是30多年来发展起来的 一种特殊涂膜形成方法,是对水性涂料****有实际意义的施工 工艺。具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点,迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。
电泳涂装是把工件 和对应的电极放入水溶性涂料中,接上电源后 ,依靠电场所产生的 物理化学作用,使涂料中的树脂、 颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法。目前采用的电泳涂漆大多数是属于阳极电泳型。它是根据水溶性树脂为一种带有负电荷的树脂粒子在水中溶解后,以分子和离子平衡状态存在 于直流电场中,带负电荷的树脂粒子向阳极移动,并沉积在工件上,阳离子向阴极移动,在阴极上获得电子的原理,还原成胺(氨)。电泳涂漆是 将电泳漆用水稀释,使漆中水溶性荷负电(或荷正电)的树脂粒子以一定 浓度(固体分约为 10%~15%)分散于水中,加入 电泳槽。将工件浸入作为阳极(或阴极),通以直 流电,荷负电树脂粒子和颜料移向工件,并沉积于工件表面,形成不溶性涂层,取出经水洗烘干形成均匀的漆层。电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程,其中至少包括电泳 、电沉积、电渗、电解四个过程。电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳(工件是阳极 ,涂料是阴离子型 )和阴极电泳 (工件是阴极 ,涂料是阳离子型 );按电源可分为直流 电泳和交流电泳;按工艺方法又有定 电压和定电流法。目前在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阳极电泳。
2、电泳涂装设备的 结构原理
不同的涂装工艺, 对涂装设备的要求不同,而不同的涂装设备,其结构也不一样。电泳涂装设备的结构、工艺、影响因素等内容,仅供参考。
电泳涂装的设备是 由电泳槽、搅拌装置、涂料过滤装置、温度调节装置、涂料管理装置、直流电源装置、电泳涂装后的水洗装置、超滤装置、烘烤装置、备用罐等组成。
电泳槽槽体的大小 及形状需根据工件大小、形状和施工工艺确定。在保证一定的极间距离条件下,应尽可能设计小些。槽内装有过滤装置及温度调节装置,以保证漆液一定的温度和除去循环漆液中的杂质和气泡。搅拌装置可使工作漆液保持均匀一 致,多采用循环泵,漆液的循环一般每小时4~6次,当循环泵开动 时,槽内漆液液面应均匀翻动。涂料管理装置的作用在于补充调整涂料成分,控制槽液的PH值,用隔膜电极除 去中和剂和用超滤装置排除低分子量成分等。电泳电源的选择,一般采用直流电源。整流设备可采用硅整流器或可控硅。电流的大小与涂料的性质、温度、工作面积、通电方式等有关,一般为30~50A/m2。水洗装置用于电 泳涂装前后工件的冲洗,一般用去离子水,但需加压设备,常用的是一种带螺旋体的淋洗喷嘴。烘烤装置用来促进电泳涂料的干燥成膜,可采用电阻炉、感应电热炉和红外线烘烤设备。烘房设计要有预热、加热和后热三段,应根 据涂料的品种和工件的情况制订。
电泳涂装的优点是 :施工快,可实现机械和自动化连续操作,生产率高,从根本上消除了漆雾,大大地改善了劳动条件;漆膜均匀,附着力强,质量好;漆料利用率高达90%~93%,降低了成本,因 而可广泛应用于钢铁、铝等金属制件。

   
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