第37卷第1期当 代 化 工V ol.37,N o.1 2008年2月C ontem porary Chemical Industry February,2008汽车电泳涂装工艺Ξ陈艳秋1,王甫仁2(1.中顺汽车控股有限公司,辽宁沈阳110010;　2.中国兵器第672厂,黑龙江齐齐哈尔110161)摘 要:　在通常情况下,经过表面处理的车身要经过底漆、中涂和面漆3个涂装过程。

从阴极电泳漆的性能入手,谈车身底漆的电泳涂装的特点、工艺和检测方法,旨在介绍电泳涂装的方法原理和工艺技巧。

关　键　词:　电泳漆;阴极电泳漆;车身;涂装;电泳涂装中图分类号:　T Q639 文献标识码:　A 文章编号:　167120460(2008)0120100205 随着汽车越来越被人们认同和使用,现已成为现代社会和家庭的主要交通工具,汽车的安全和质量是关系到汽车的主要性质指标。

汽车车身的防腐和美观也受到关注和重视。

根据汽车等级不同,汽车涂料型号和技术性能要求也不同,汽车油漆过程控制要求也不同,汽车涂装通常要经过电泳涂装、中涂装和面漆涂装3个工艺过程,所以其对电泳漆和面漆的要求也各有不同,现就汽车的电泳涂装过程浅谈如下。

1　阴极电泳漆的特性及应用现代化的汽车生产线,几乎都采用了高环保、高涂装效率的水性阴极电泳底漆来进行车体的防腐底漆涂装。

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。

我国的阴极电泳底漆从1986年开始在一汽解放汽车车身线上采用沈阳油漆厂引进日本关西涂料株式会社的“E D-8603阴极电泳底漆”产品以来,经过近20年的发展,从第1代产品陆续更新到第5代产品。

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,其主要特征为均采用重金属铅作为防腐剂和交联触媒,铅作为重要的固化交联触媒及防腐防锈颜料一直到现在均是阴极电泳漆体系的主要成分,但其排放后的重金属污染引起环境污染问题,第6代环保型阴极电泳漆应运而生, PPG公司开发的第6代产品阴极电泳漆已经投放市场,已经开始商业化,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。

并随着日本丰田、美国通用、德国宝马等著名汽车公司在中国陆续建厂生产而迅速普及。

(1)阴极电泳漆的主要特点。

第6代环保型阴极电泳漆的主要特点是:高泳透率、低使用量、颜基比低、边角覆盖效果好、表面平滑性好,环保无毒,无铅、无锡、无秘、无重金属,可满足欧盟、北美等最新环保法规的要求。

可在降低单台涂料使用量的情况下,提高车体整体耐盐雾水平,保证在1000h以上。

PPG公司开发第6代产品,泳透率可以提高50%左右,可采用四枚盒法测试泳透力。

(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添加有机高聚Ξ收稿日期:2007211218 修订日期:2007211223作者简介:陈艳秋(1963-),女,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,1989年毕业于齐齐哈尔轻工学院化工专业。

E-mail:greewenxin@ 。

物和无机添加剂,提高了锐边的耐蚀性。

在同样条件下用与车身相同材料的钢板试片涂装后,进行盐雾实验,采用锐角刀片腐蚀点法测试边角耐腐蚀性能,当常用电泳漆已经产生1000多个锈点时,高边角效应的电泳漆尚无锈点产生,是典型的高边效应电泳漆。

(3)无重金属阴极电泳漆是电泳漆发展过程中的一项重大改进。

铅、锡等重金属是一种毒性很强的物质,对人体及环境的危害长期解决不了,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。

要去除铅和锡是比较困难的。

上海大众有3条油漆生产线使用无铅无锡电泳漆。

日本PPG涂料通过改进树脂去除了铅、锡,也不含其它重金属。

如:PPG的EC6350经过各种性能试验表明,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,目前使用的中涂涂装过程可以完全被省略,从而简化了工艺,减少人员,提高了油漆利用率,最高可达98%,更进一步提高了车身的抗腐蚀能力,降低制造成本。

此外,降低电泳漆的烘干温度,可以大量节约能源消耗和降低加热减量。

加热减量控制在4%以内,减少挥发物排放,降低环境污染。

溶剂的含量从2%～3%降到了0.4%～0.8%,大大降低了挥发有机化合物的排放,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。

2　电泳漆对颜料的要求(1)颜料的粒径的要求。

颜料的粒径应小于10μm,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一定的范围之内。

(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拌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淀的倾向,如颜料和基料的比例一般不能大于1∶2。

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淀的弊病。

(3)颜料的水溶性盐含量。

可溶解钡、钙、锌盐容易同水溶性树脂反应,而引起粘度上升,影响槽内漆料的稳定性,所以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,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。

(5)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有碱式硅酸铬铅、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。

3　电泳涂装的特点和主要工艺参数3.1　电泳涂装的优点(1)安全环保。

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,同时避免了火灾隐患。

(2)效率高。

涂料损失小,涂料的利用率可达90%～95%。

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。

(3)质量好。

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,解决了其它涂装方法对复杂形状工件的涂装难题。

3.2　电泳涂装的缺点(1)耗能高投资大。

设备比较复杂,管理过程复杂,施工条件严格,因为烘干固化的温度较高,所以耗电量太大。

进行废水处理投入也大。

(2)因为只能采用水溶性涂料,涂料储存过久稳定性不易控制。

在涂装过程中不能改变颜色。

3.3　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1012008年2月 陈艳秋,等:汽车电泳涂装工艺 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,泳透率差。

电压的选择应根据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70～85 V。

(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3～4 min。

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,由于电沉积时部份电能转化成热能,循环系统内机械磨擦产生热量,将导致涂料温度上升,一般漆液温度控制在15～30℃。

(4)涂料的固体分和颜基比。

通常使用的电泳涂料的固体分一般为50%左右,施工时,需要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。

涂料的固体分过高,粘度提高,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,必须随时添加颜料固体分高的涂料来调节。

(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。

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。

被涂工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缺陷,在涂装施工中,需要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)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、橘皮等缺陷。

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。

4　电泳涂装工艺4.1　过程原理电泳涂装: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。

电泳涂装的原理早在20世纪30年代就已发明,但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后,是40多年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法,是对水性涂料最具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,依靠电场所生产的物理化学作用,使颜料中的树脂、颜填料在以被涂装工件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)。