电泳漆在电流铝材涂装的利用 及质量阐发

今朝 ，我国从事丙烯酸涂料研究的单元 有许多 家，研究的项目有上百个。最近几年 来，我国的水性电泳漆手艺 已获得 了很年夜 成长 ，电泳漆已在我国年夜 中铝加工行业获得 年夜 面积的推行 利用 。对影响涂装机能 的身分 也作了较深切 的研究。同时，高光电泳漆、哑电泳漆、彩色电泳都接踵 获得 利用 。这表白 丙烯酸涂料工业的手艺 程度 在我国获得 敏捷 提高。

1 水性电泳漆

电泳漆以水性低溶剂合成，是新型的低污染、省能源、省资本 、起作庇护 和防侵蚀 性的涂料，具有涂膜平整，耐水性和耐化学性好等特点，容易实现涂装工业的机械化和主动 化，合适 外形 复杂，有边沿 棱角、孔穴工件涂装，今朝 被年夜 量利用 于铝合金建筑铝型材、汽车、电机 、家电等五金件的涂装。电泳涂料及涂装法在20世纪60年月 后获得工业利用 ，采取 电泳涂料可以进行全封锁 轮回 系统运行，涂料几近 98%操纵 。电泳涂膜以水溶性或水份 离 性离子型聚合物为成膜物，被涂工件可所以 阳极也能够 作为阴极。

1.1 电泳涂漆布局

电泳涂漆主要成份 包罗 丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂(作为丙烯酸树脂交联剂)、中和剂、溶剂A、溶剂B和 去离子水等

1.2 丙烯酸树脂：

1.2.1 供给 水溶性和固联交化反映 的功能团。

1.2.2 供给 金属概况 防腐、耐候性強的漆膜。

1.2.3 供给 漆膜软硬度。（即柔嫩 性和概况 硬度）

能供给 这些机能 就要求丙烯酸树脂具有必然 的份子 量，微粒状的年夜 小就是树脂的份子 的年夜 小，份子 量一般在30000～40000。份子 量太低，各单体聚合就小，功能团也小，会发生 以上功能团不足的现象。

1.3 中和剂：二甲基乙醇胺或三乙胺。由于 丙烯酸自己 不具有水溶性，所以必需 和碱发生中和反映 以后 才发生 水溶性

1.4 溶剂A和溶剂B

溶剂A：起漆液分离 和消泡感化 ，溶剂B：起消融 树脂、潮湿 、流平的感化 。溶剂A具有很强的挥发性，需经由过程 加漆或直接补加，补加量与出产 量(450m?/吨)关系和固体份凹凸 的关系：

1.4.1 出产 产量≥800t/月，原漆含有20%溶剂，需补加挥发部门 ，按出产 量添加(0.5kg/t)，。

出产 产量≥500 t/月，需补加，按出产 量添加(1.0kg/t)

出产 产量≥300 t/月，需补加，按出产 量添加(2.0kg/t)

1.4.2 按照 漆液的固体份溶剂的节制 规模 以下 表：

序号

固体份%

尺度 溶剂A剂量g/l

尺度 溶剂B剂量g/l

1

4

12～14

2.5～2.8

2

4.5

14～16

2.8～3.2

3

5

15～18

3～3.6

4

5.5

17～20

3.4～4

5

6

20～22

4～4.4

6

6.5

21～23

4.2～4.6

注：用气相色谱仪考试 。(各供给 商剂量有所分歧 )

1.4.3 溶剂A和溶剂B的彼此 感化 与匹配：

一般溶剂A要比溶剂B年夜 0.15～0.2%，其彼此 感化 为：

1.4.3.1 溶剂A经由过程 溶剂B的潮湿 感化 把电泳进程 中所发生 的气泡带出.如带出结果 欠好 ，就会发生 气泡残留（针孔、凹坑）；

1.4.3.2 溶剂B经由过程 溶剂A的分离 感化 把树脂份子 加倍 平均 地分离 于水中，如许 一来上膜平均 性年夜 年夜 提高；

1.4.3.3 溶剂A与溶剂B配合 组成 一个抱负 的电泳工作状况 。

1.4.4 溶剂A与溶剂B不匹配所发生 的问题：

1.4.4.1 如溶剂A少，溶剂B高会发生 漆膜消融 ，特点 是漆膜概况 发生 麻面，没有光泽；

1.4.4.2 若是 溶剂B少，溶剂A多，会发生 流平性变差，沥干时漆膜不容易干燥，就会发生 水渍痕与干燥痕，出格 是气温低时会发生 掉 光流痕带（特点 ：呈不法则 的带状）；

1.4.4.3 若是 溶剂A与溶剂B一样高时，易发生 沥干时漆膜表层过于快速干燥，漆膜底层水份 不容易 跑出来，会发生 干燥痕；

1.5 胺浓度：胺浓度反映的是漆膜里所含的中和剂的浓度，它与PH值有必然 的联系关系 ，PH是指漆液里的游离中和剂。

1.5.1 游离中和剂的概念就是在电泳进程 中，把与丙烯酸树脂连系 的中和剂经由过程 树脂份子 的沉析而分化 出来，所以在出产 进程 中，PH会有所升高。胺浓度与固体份有很年夜 的关系，若是 胺浓渡过 低，需要晋升 时中和剂，其计较 方式 为：

1MEQ=[总槽液的重量×固体份（%）×101]/100000=？kg（TEA）

酸价即酸值是一个丙烯酸树脂未被中和的那部门 酸性，和胺浓度配合 组成 中和度即中和率

中和率=（胺浓度×56.1）/（酸价×100）×100%

1.5.2 中和率一般要求65%-70%。在此状况 下，漆膜具有很是 好的丰润度、丰满 度和光泽。中和率≤65%时就没有以上三个长处 ，傍边 和率≥70%时，丰润度、丰满 度很好，但漆膜耐碱性差，光泽又欠好 ，乃至 会造成漆膜脱落（缘由 ：由于 固联交化的功能团被粉碎 ，漆膜的网状布局 没有构成 ）。

1.5.3 影响中和率的另外一 身分 即酸价，当酸值年夜 ，中和率就下降，当酸价小时中和率就上升，对 中和率的节制 ，与出产 进程 中操作有紧密亲密 关系，其要求为：

1.5.3.1 加漆搅拌时固体份不克不及 太年夜 ，不然 漆的消融 欠好 ，同时加漆时加漆罐中固体份应小于20%。

1.5.3.2 搅拌时候 不克不及 太长或总固体份不克不及 太低，不然 会发生 过度 消融 ，酸价就小了，过度 消融 还会带来粉碎 树脂份子 布局 的后果，造成漆膜耐酸碱性差，搅拌时候 以30min为好 ，不宜跨越 1个小时。

2 电泳漆利用 于铝合金型材电泳工艺阐发

2.1 电压：电泳涂装普遍采取 的是定电压法，装备 相对简单，易于节制 。电压对漆膜的影响很年夜 ，与被涂的阳极工件面历年 夜 小、槽液温度、南北极 间距离有关；电压越高，电泳漆膜越厚，对 难以涂装的部位可响应 提高涂装能力，缩短施工时候 。但电压太高 ，会引发 漆膜概况 粗拙 ，烘干后易发生 “橘皮”现象。电压太低 ，电解反映 慢，漆膜薄而平均 ，泳透力差。电压的选择由涂料种类和施工要求等肯定 。一般环境 下，电压与涂料的固体分及漆温成反比，与南北极 间距成正比。铝和铝合金概况 可采取 80～130V，电压迟缓 升高，升高到设定值时，或到设按时 间时（通常为 2 — 3min）断电。

2.2 电流与时候 ：

一般在电泳工艺中年夜 都采取 定电压节制 ，是以 电流是随时候 转变 而转变 的。典型的电流与时候 曲线见图1-1

图1-1

由图可见，电泳早期 电流很年夜 ，但很快敏捷 削弱 。这是由于刚通电时，被涂物(工件)概况 袒露 ，电流值取决于槽液电阻，而槽液电阻一般不年夜 ，所以电流较高。但在电泳进程 中，涂料起头 在工件概况 沉积析出并构成 湿膜后，由于湿膜是一层含水较低(5—6％)的有机涂膜层，电阻比力 年夜 。跟着 湿膜的增厚，电阻敏捷 增年夜 ，而电压连结 恒按时 ，电流则会敏捷 随之下降，当电流下降至一个很小的值时，暗示 涂膜已遏制 增加 ，此时膜厚为必然 值。

一般来讲 ，对 每 个给定电压值V，总有相对应的一个膜厚B，所以经由过程 调剂 电压，便可 以对涂膜的厚度进行节制 。若电压值低至一个很小值Va，呈现 了涂膜很薄，乃至 泳不上的现象时，称Va为临界电压。电压低于Va时，B＝0；若对已涂上涂膜的工件施加电压，并升至某一个值Vb时，若呈现 了电流突然 增年夜 的现象，此时可以认为涂膜已 被粉碎 了，Vb称为粉碎 电压，也称为湿膜击穿电压，Va和Vb是涂猜中 的一个主要 指标，当Va和Vb给定历涂装的工艺电压值就只能在Va—Vb规模 内选择。

由电泳反映 机理可知，在电泳进程 中，阴极上的反映 主要有两个，一是电沉积，另外一 个是电解。电沉积是成膜反映 ，而电解主如果 析氧反映 ，所以，电泳时的表示 电流应当 包罗 两部分 ：I＝I1十I2。I1是电沉积电流，I2是电解析氧电流；当给定一个电压，电流I随时候 转变 很快下降到一个不变 值I0。此时，膜厚不再增加．可以认为I1＝0（注：现实 上此时由于湿膜在溶液中可能发生局部消融 ，而发生 一个膜修补电流I1'，一般说I1'很小，为会商 便利 ，暂可认为I1'=0)所以I0I2(见图l—2)可称之为不变 电流，

图1-2

或残剩 电流，该电流反映 析氧反映 的强弱。而电流由最高值下降到I0的时候 T1，称为成膜时候 ，也称为最小电泳时候 。T1暗示 电沉积成膜反映 的速度 ，T1越小，电沉积速度越快，T1越年夜 ，电沉积速度越慢。

I0和T1都是电泳进程 中的两个主要 指标，它们是一个多元函数，受涂料自己 性质、槽液温度、PH值、电导率、固体成份、乃至 工件年夜 小和外形 的影响而转变 。一般涂料机能 指标是没法 给出这两个指标值，但在现实 工艺节制 中，经由过程 对I0和T1的转变 和不雅 察，可判定 电泳进程 是不是 正常，并经由过程 经验和数据的堆集 ，作为调定电泳电压、时候 和 其他参数的参考根据 。

2.3 电泳时候 ：漆膜厚度跟着 电泳时候 的耽误 而增加，但当漆膜到达 必然 厚度时，继续耽误 时候 ，也不克不及 增加厚度，反而会加重 副反映 ；反之，电泳时候 太短 ，涂层过薄。电泳时候 应按照 所用的电压，在包管 涂层质量的前提 下，越短越好。一般工件电泳时候 为1至3分钟，年夜 型工件为3至4分钟。若是 被涂物件概况 几何外形 复杂，可恰当 提高电压和耽误 时候 。

2.4 槽液温度：温度高，则黏度下降 ，成膜速度 快，但温渡过 高，漆液不不变 ，漆膜粗拙 ，有流挂现象，还会引发 涂料变质；温度低，漆的水溶性差，电沉积量削减 ，电泳漆电沉积量少，成膜慢，涂膜薄而致密。施工进程 中，由于电沉积时部门 电能转化成热能，轮回 系统内机械磨擦 发生 热量，将致使 槽液温度上升。一般漆液温度节制 在20～26℃。

2.5 涂料的固体分

电泳原漆的固体分通常是 40～60%摆布 ，施工时，需用高纯水将涂料固体分节制 在5%～6%。固体份含量太高 ，漆液黏度年夜 ，泳透力下降 ，电渗性欠好 ，漆膜粗拙 ，附出力 差；固体份含量低，漆液电阻年夜 ，漆膜过薄，漆膜的粉饰 力欠好 ，涂料的不变 性差，若是 增高电压，电解反映 加重 ，电沉积结果 差，漆膜容易发生 针孔和桔皮等缺点 。在电泳涂漆进程 中，漆液的固体份含量不竭 被耗损 ，必需 按时 弥补 原漆。原漆的弥补 应按照 原漆的品种、性质及工件外形 和工艺前提 等而定。配制漆液一般可按下面公式进行计较 ：

加漆量W＝A×B/C

式中：A＿估计 用水稀释后漆液总重(L)；

B＿估计 用水稀释后漆液固体份(％)；

C＿原漆的固体份(％)；

W＿加漆量，即需插手 原漆重(kg)。

2.6 涂漆的PH值：在电泳进程 中，由于带负电的树脂离子涂于工件被带走，同时，由于电解感化 ，阴极不竭 发生 胺(氨)，漆液的pH值就慢慢 上升，电泳涂漆的PH值直接影响槽液的不变 性。pH值太高 时，漆液的比电阻下降，泳透力下降 ，新沉积的漆膜会消融 ，并易呈现 针孔、概况 粗拙 等缺点 ；pH值偏低时，漆液不变 性差，漆液的水溶性下降，电泳漆膜层粗拙 ，严重时呈现 桔皮，严重地影响了概况 的平整度及漆膜的防腐机能 ，严重时会发生 固结 现象，而使漆液变质，乃至 没法 电泳。pH值凡是 节制 在7.8～8.2之间。

2.7 漆液电导率：被涂物件畴前 一道工序带入电泳槽的杂质离子等引发 涂料电导率的下降，电导率节制 在l 300～800μs/cm，天天 检测1次。丈量 方式 是取样加热到25 ℃，用电导率仪丈量 。

2.7.1 电导率高，漆膜粗拙 ，呈现 桔皮．附出力 差，耐侵蚀 性下降 缘由 是杂质离子的混人或槽液更新、变质酸败引发 电导率升高采纳 的办法 是增加超率时候 ，滤出杂质离子，弥补 离开 子水(电导率不跨越 10μs／cm)。在办理 进程 中使槽液温度节制 在必然 规模 内，槽液更新期不跨越 3个月。

2.7.2 电导率太低 ．导电性差，漆膜薄。缘由 是电泳涂料沉淀过量 ．轮回 搅拌欠好 采纳 的办法 是查抄 搅

2.7.3 轮回 系统连结 正常，若有 故障应实时 维修。天天 查抄 轮回 系统．包管 其正常运行，轮回 系统要连结 24h全天运行，避免 沉淀。

2.8 工件与阴极间距离：距离近，沉积效力 高。但距离过近，会使漆膜太厚而发生 流挂、橘皮等弊端 。一般距离不低于25cm。阳极与阴极面积之比节制 在l比0.7为好。若阴极面积太小 ，电流密度较年夜 ，析氢量增加，影响涂膜质量，对年夜 型而外形 复杂的工件，当呈现 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。

2.9 溶剂：电泳漆中除用水作溶剂外，还插手 适当 的有机溶剂作助溶剂，它可以改良 树脂的水溶性及改良 漆膜的概况 状况 ，经常使用 的溶剂是API等醇类。溶剂必需 适当 。过量 ，漆液变混浊，泳透力下降 ，漆膜发粘，易分裂 ；溶剂过少，漆液的水溶性下降 ，漆液不不变 ，漆膜粗拙 ，不丰满，并可能发生 气泡和桔皮等现象。

2.10 热水烫洗：一般的观点 其主要感化 是氧化膜微孔处于半封锁 状况 ，除另外 其现实 感化 还有经由过程 热水洗使氧化膜膨胀，把氧化膜孔中残留酸挤出。

2.10.1 酸残留的害处：

①漆膜耐酸耐碱性变差；

②电泳材放置一段时候 后就会使漆膜爆出，发生 许多侵蚀 点，影响电泳材使用机能 和外不雅 。

2.10.2 热水洗的要求：

①温度在70-80℃，高于85℃时，易发生 热水封锁 的结果 ，漆膜的附出力 下降；

②PH≥4.5；

③电导率≤60μs/cm；

2.11 纯水洗：把附着在型材概况 的残留酸洗清洁 。

热水洗的要求：PH≥5.5，电导率≤50μs/cm

2.12 电泳液精制处置 （离子互换 处置 ）

2.12.1 进行涂装时，跟着 涂猜中 胺的游离，PH也上升，而且 因带入了前处置 工程的不净物（硫酸根等），涂料会跟着 劣化。须采取 离子互换 来除去阳离子成份 （胺、金属离子）和阴离子SO42成份 。

2.12.2 离子互换 树脂：

阴离子型树脂：强碱型（DIAION SA-10AP）ED液总量的1/80

阳离子型树脂：强酸型（WK-40）阴离子树脂的1/3

2.12.3 离子互换 处置 ：

2.12.3.1 电泳进程 中胺浓度跨越 办理 规模 时进行离子互换 ，凡是 原则上是阴，阳离子

2.12.3.2 但鄙人 述场所 进行阴离子零丁 通液。

①加热残分，胺浓度在办理 规模 内，电导度跨越 办理 规模 上限：

②硫酸根在15PPM以上时；

③外不雅 发生异常时。

2.13 通液

2.13.1 按规程操作

2.13.2 通液量

阴离子通液应为电泳液量的1/2，凡是 需要2小时，阴离子互换 后PH值，电导率没有转变 时，申明 离子互换 树脂能力下降 ，应遏制 使用。

阳离子互换 和阴离子是一样的，PH太低 时经由过程 迟延 启动，缩短通液时候 ，或经由过程 树脂再生，恢复功能 。

2.13.3 离了互换 树脂再生

阴离子互换 树脂再生： NaOH 100g/1—R；

阳离子互换 树脂再生： HCL 50g/1—R；

再生剂：（NaOH HCL ）使用前应确认其浓度和体积。

2.14 水洗漆液收受接管 （RO）：

2.14.1 第一道水洗（RO1）：

温度：室温

PH：＜8.2~8.6

固体份：＜1%

电导率：低于100us/cm

2.14.2第二道水洗（RO2）：

温度：25±3℃

固体份：＜0.3%

PH：8.4~8.8

电导率：低于50us/cm

竣事 语：

今朝 铝型材电泳产物 普遍 进入市场，产物 质量不变 与否，不单 要出产 工艺的不变 ，更需要电泳涂料自己 质量尺度 应合适 工艺要求。本文侧重 对出产 工艺及电泳涂料进行阐发 ，供铝加工行业在出产 进程 的产物 质量节制 作参考。铝合金建筑型材今朝 还主要采取 透明电泳漆，消光漆和彩色漆用量不多，只有7~9条出产 线采取 哑光漆，彩色电泳漆（白色、象牙白色黑色、铁灰色等）出产 线估量 有5~7条，生怕 占有 电泳漆总量不到5%。透明漆来历 于国内、中国台湾、韩国和日本的公司，以台湾漆使用数目 较多。整体 申明 天将来 本进口的或台湾进口的电泳漆操作不变 、品质较好。哑光漆和彩色漆依然 从日本进口或台湾进口，今朝 几家制漆公司，如哈霓化学、关西涂料、台湾铝丰已在中国国内设厂，由于 彩色电泳比粉末喷涂质量档次高的多，估计 将来 哑光漆和彩色漆的使用量将会较着 增加。