阴极电泳涂装工艺的研究进展
摘要阴极电泳涂装由于具有很多优点，例如涂膜均匀、致密、外观好、耐蚀性好、延展性好、成本低、生产效率高，已广泛应用于金属表面处理。
本文阐述了阴极电泳涂装工艺的主要参数，并展望了阴极电泳涂装技术的发展方向。
关键词阴极电泳；涂装工艺；发展趋势
中图分类号tg1 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2012）80-0185-02
0 引言
阴极电泳涂装有很多优点，例如涂膜附着性强、耐蚀性好、泳透力高且可实现自动化生产、尤其采用不同的色浆和乳液可得到各种颜色的涂层、其电泳漆液中不含有重金属离子，污水几乎不需要处理，是保护环境、低公害涂装的最新方法之一[1]。
由于阴极电泳涂装有上述优点，所以在汽车、家电、五金等行业得到了广泛应用。
1 影响阴极电泳涂装工艺的因素
影响阴极电泳涂装的因素有很多，除了电泳设备、电泳涂料这些客观因素外，前处理及电泳过程中的工艺参数[2-3]，对涂膜的性能也起着非常重要的作用。
1.1电泳前处理
一般前处理工序由脱脂、表调、磷化、钝化和多次水洗及纯水
洗组成，其中比较重要的化学反应发生的工序是脱脂、磷化和钝化。
1.1.1脱脂
脱脂是将工件表面上的油脂、脏物等杂质清洗干净，以保证生成良好的磷化膜[4]。
脱脂质量的好坏主要取决于脱脂剂种类、脱脂时的温度、脱脂时间及机械作用等因素。
脱脂的方式最好为喷浸联用，因为喷淋时水的冲击对油污的去除很有帮助，浸渍能除去工件内部不易冲洗的油污。
1.1.2磷化
磷化膜结晶的粗细致密程度、p比、膜重等因素，决定了磷化膜与阴极电泳配套性的优劣。
这些因素主要对电泳漆膜的附着力有影响，因此与阴极电泳配套的磷化膜应p比大、增厚率小、结晶尺寸小、吸漆量少。
王锡春[5]研究发现浸渍处理方式所得磷化膜的磷酸二锌铁含量高，且致密，故其耐蚀性好、涂膜附着力优良、喷射处理方式所得磷化膜的磷酸锌的含有率高，结晶成针状且粗，因而其耐蚀性较浸渍处理方式差。
目前正在推广开发低温、少渣型磷化液，并开发磷化残渣的再利用技术。
1.1.3 钝化
钝化的作用是封闭磷化膜，提高车身的耐腐蚀性。
以往采用的钝化液都含有六价铬，但六价铬污染性极大，且废水处理难度也很大，杨学岩等人[6]对含铬和不含铬的钝化液进行了比较，如表1
所示。
王锡春认为[5]结合我国国情在采用三元低锌磷化液进行磷
化后可不进行钝化处理，目前一汽某汽车厂正在积极进行取消钝化的试验。
1.2阴极电泳涂装工艺
要想得到良好的电泳涂膜，必须按所使用涂料的特性来控制电泳涂装的工艺参数，现场控制的主要工艺参数有施工电压、电泳槽液温度、ph值、电导率、固体份、灰份及泳涂时间等[4]。
1.2.1泳涂电压
在电泳涂装过程中，电压可控制电泳成膜的速度和库仑量，一般情况下槽液温度、泳涂时间是固定不变的，如需改变膜厚，可通过改变电压来实现。
在实际生产过程中通常初始电压会低一些，这样可以减轻电极反应、然后电压再增高一些，用来提高工件内腔及缝隙间的泳涂质量。
1.2.2电泳槽液温度
电泳槽液温度大多数控制在28±2℃范围内，在其它因素不变的情况下，随着槽液温度的升高，电泳膜厚增加，但是槽液温度过高对槽液的稳定性不利、反之槽液温度过低，电泳涂膜减小，被涂物表面气泡不易排出，容易产生漆膜弊病。
1.2.3 ph值
电泳漆的ph值是控制电泳漆稳定性的最重要因素，当漆的ph
值减小时，电流会升高，漆膜较易形成，但随着ph值的逐渐减小，漆膜再溶解性增加，尤其电沉积和溶解达到平衡时，酸度再增加反
而使漆膜变薄；当漆液的ph值高于控制范围上限时，电泳槽液稳定性变差，严重时槽液易分层沉淀、产生不溶性颗粒，以至堵塞阳极隔膜和超滤膜。
1.2.4电导率
不同品种的电泳涂料电导控制范围不同，电导的微小变化对涂膜性能影响较小，故一般控制范围较宽。
当电导率高于规定值时，电解反应加速、颜料分散性变差、漆膜光泽降低，而且漆膜杂质含量可能过高对漆膜的抗腐蚀性能有较大影响。
槽液电导超过规定值上限时，可用去离子水置换超滤液来解决。
1.2.5固体份
随着电泳反应，槽液固体份不断下降，为了确保涂膜的质量，须定期向电泳槽内补加涂料，从而使槽液固体份控制在规定的范围内。
在控制范围内，固体份对电沉积量的影响不大，但当槽液固体份过高时，此时电泳速度加快，生成的漆膜粗糙，目视效果很差，当槽液固体份过低时，生成的漆膜薄、遮盖力差，而且容易产生针孔。
1.2.6泳涂时间
随着工件在电泳槽内的时间增加，膜厚及泳透力增加。
但随着电泳时间的继续增加，其在达到一定厚度后膜厚不会再增加。
在实际生产过程中，泳涂时间是事先设定好的，除非要提高或降低产能才会更改泳涂时间。
1.2.7其它影响因素
阴极电泳涂装工艺的影响因素还有很多，如烘干温度、时间、槽液的稳定性、杂离子及许可浓度、有机溶剂含量、加热减量等因素。
2 阴极电泳涂装发展趋势简述
阴极电泳涂装由于优点突出，其在生产实际中得到了迅速的应用和推广。
陈慕祖[7]对第五代电泳产品进行了全面的总结，第五代产品具有泳透率高、防腐能力强、密度低、溶剂含量低、稳定性好、加热减量小、可低温烘烤等优点。
更新的阴极电泳采用双层电泳，用第二次电泳来代替中涂，实现了了涂装过程的简化、降低了生产成本。
在电泳漆代数上，宋华等人[8]将电泳漆分成了三代，并将各代的参数进行了详细的说明。
2.1 提高泳透率
优质的磷化膜和阴极电泳是工件防腐蚀的最关键因素，而阴极电泳对内腔防腐蚀性起着决定性作用，因此提高泳透力对内腔的防腐蚀性能有着决定性的意义。
2.2 提高边缘防腐性
电泳涂装过程中，由于工件的边角部位漆膜很薄，所以在此处极易发生腐蚀，通过加入添加剂以提高漆液的边角防腐能力，目前basf的cathoguard 250电泳漆[9]，就是通过加入添加剂增加防腐蚀能力，从而对工件边缘位置起到了保护作用。
2.3 低温固化电泳涂料
各涂料公司在寻找最佳烘干条件方面做了大量的工作，降低烘烤温度可节约能源，据统计烘干温度每降10℃，单车燃气费可降低0.2元、同时减少了电泳烘干炉的清洁周期及其它相关配件的更换频率。
关西公司的kg400低温固化阴极电泳涂料，可在120℃～140℃下固化，且涂膜品质优良、立邦公司的ptv-30的烘干温度为160℃，也低于目前所使用的电泳漆烘干温度。
2.4 颜基比的降低
随着电泳涂料颜基比的降低，可提高涂料的流动性、降低胶体的沉降速率，从而减少涂料絮凝，降低单车材料消耗。
ppg公司的第五代电泳漆颜基比约为0.1，且能很好地控制涂料的流平性，是颜基比降低效果较好的一代电泳漆。
2.5 无铅、无锡阴极电泳
铅一直是阴极电泳中的一个重要成分，但铅是个毒性很强的元素，环保上对其限制甚严。
herberts ec公司首先开发出了含铅但含有锡的ec 2000电泳漆，随后又开发出了即不含铅又不含锡的ec 3000，后者在上海大众有二条生产线上投入使用。
basf cg、立邦涂料的power nicec 也不含铅，但含锡，其应用尚不广泛。
2.6 双层电泳技术
成功开发出双层电泳标志着涂装过程的又一次革新，通过二次电泳，免去中涂，从而简化了工艺、减少了人员、提高了油漆利用
率，并且降低了成本。
herberts的ec 5000已在汽车零配件厂使用、ppg公司也开发了类似的产品。
3 结论
阴极电泳涂装技术，由于其众多的优点，如涂层外观好、耐蚀性强、低污染性等优点，目前已得到广泛的应用。
随着科技的发展，今后涂装工艺应向着节能、环保、降低成本等方向发展，未来精确的工艺控制技术和节能环保技术将得到更充分的应用，环保型涂料将全面替代传统涂料，采用由无磷酸盐的前处理工艺和超高泳透力的阴极电泳涂料将组成新的涂装工艺。
参考文献
[1]郭稚弧，王雪梅，刘广容，等. 阴极电泳涂料及涂装技术的研究[j].涂料与涂装，1997：17-21.
[2]李田霞，陈峰.阴极电泳涂装技术的发展[j].涂装技术与文摘，2010：9-11.
[3]徐双，陈梦.阴极电泳涂装工艺及发展前景[j].中国科技信息，2010：97-98.
[4]李付民.浅谈阴极电泳设备、工艺[j].2008表面防护技术交流会：49-55.
[5]王锡春.汽车涂装工艺技术[m].北京：化学工业出版社，2004：29-44.
[6]杨学岩，史志宇，王佳.前处理线的环保和自动化[j].2008
表面防护技术交流会：45-48.
[7]陈慕祖.阴极电泳涂装技术的新发展.汽车工艺与材料，1999：36-38.
[8]宋华，王锡春.阴极电泳涂料与涂装的发展历程及趋势[j].中国涂料，2010：181-183.
[9]宋华，郑爽.汽车涂装用几种最新涂料与涂装工艺[j].2008表面防护技术交流会，39-44.。