阴极电泳涂装工艺
1 引言
近几年随着我国汽车工业的发展 , 各厂家都在新建或改造涂装生产线 , 新建的电泳涂装线 , 大多数都采用阴极电泳涂装方式。

由于阴极电泳工艺条件要求比较严格 , 加上电泳涂装线设备多 , 工艺环节多 , 比较复杂 , 一次性投资大 , 设计方案应慎重考虑 , 充分发挥其涂装工艺特点 , 以取得好的经济效益。

CED 有其独到之处 , 并愈来愈为人们所重视 , 推广应用普及速度是前所未有的 , 一般阴极电泳涂装工艺分为以下几个步骤 :
预清洗→碱清洗→水洗→磷化→纯水洗→干燥 → CED →超滤→水洗→干燥 2 预处理
控制好预处理 , 对形成均一的磷化膜很重要 , 否则其耐腐蚀性降低 , 并在电泳涂漆后会出现表观缺陷。

通常有两种处理方式 : (1) 全喷淋式 ; (2) 喷浸相结合式。

推荐采用后一种处理方式。

其工艺流程如下：
---预喷洗---浸脱脂---喷洗---浸洗---喷洗---表调---磷化---喷洗---浸洗---新鲜去离子水喷洗---
为了得到优质均匀的磷化膜 , 应特别注意各步水洗工艺。

1 # 、 2 # 工序要能充分去除油脂 , 1 # 工序要用高压水 , 压力越高越好 , 以不损伤工件为限。

这样 , 才有可能形成紧密、附着力好、细腻的磷化膜 , 同时绝对避免或尽可能少的将清洗物带入磷化槽。

3 # 、 4 # 、 5 # 工序为清洗阶段。

6 # 表调阶段 , 它可活化金属表面 , 增加晶核的数量 , 降低磷化膜重量 , 提高形成磷化膜的一致性。

7 # 磷化阶段 , 在金属表面形成一层防腐蚀性的无机盐化学涂膜 , 增大电泳漆膜的表面积 , 磷化阶段要及时清除残渣 , 同时 , 建议所有槽都配置过滤器以去除杂质。

磷化后喷、浸洗即 8 # 、 9 # 工序 , 采用常温全浸式 , 以使磷酸盐尽量溶解于水中。

10 # 新鲜去离子水喷洗 , 将可能带入电泳槽的杂质减至最少 , 所有磷化残余物须从工件表面冲走。

新鲜去离子
水的电导率应低于 10 μ s/ cm , 滴水电导率应小于 20 μ s/ cm 。

3 CED 系统
3 . 1 电泳槽结构材料 电泳槽是加有防腐、绝缘衬里的钢制槽。

通常所采用的绝缘层为胺固化环氧树脂或聚酯 , 绝缘层必须能抗所有化学物质侵蚀 , 并
能承受 600V 以上电压。

其结构和容积应根据被涂工件的大小和电泳工艺的要求确定 , 副槽的大小为主槽的 1/10 , 设计时应考虑如何减少循环死角。

管道可用不锈钢或 PVC 材料 , 接近电泳槽体的管道采用 PVC 管 , 管内流速保持在 180m / min 左右 , 热交换器应使用不锈钢 , 以保证使用寿命 , 不允许使用 Zn 、 Cu 和 Al , 它们会损坏电泳槽漆 , 镀锌钢板不能用于槽液和原漆接触的表面 , 聚四氟乙烯可用于所有接触处。

3 . 2 槽液的循环
主槽的搅拌要避免让槽液出现沉淀 , 通常槽液表面流速至少达到 12m / min 。

一般用单台或多台泵 , 从电泳槽吸出槽液后经泵返到电泳槽内。

如图 2 所示方式排列的喷嘴中以保证槽液的流速。

主副槽循环必须保证槽液在距槽底部 30cm 处的流速为 (2 . 4 ～ 3 . 0) m/ min , 而液面流速为 12 m / min , 循环量为 (3 ～ 6) 次 /h , 也可能达到 (5 ～ 7) 次 /h , 设计时 , 循环能力应有足够的余量。

循环泵 1 与循环泵 2 之流量比 , 应保持在 3 ∶ 1 或 4 ∶ 1 , 否则 , 脏物会在槽入口处翻动 , 并发生沉降。

循环泵可选用离心泵 , 转速 1500r/ min 为宜。

3 . 3 热交换系统 槽液各项参数 , 受温度影响很大 , 槽液施工温度为 (18 ～ 35) ℃ 。

电泳过程中有不少的电能转换为热能 , 为了维持电泳最佳工作温度 , 应有热交换系统 , 在满负荷运转的情况下 , 冷却机应能使温度控制在 15 ℃ , 温度变化幅度不超过 ( ± 2) ℃ 。

在寒冷地区或季节 , 当温度低于正常工作温度时应能自动加温 ; 在高温地区或季节 , 工作参数应有所侧重 , 但通常是以降温为主。

3 .
4 过滤系统
为了减少电泳涂料工作中的各种夹带杂质颗粒对电泳涂层的影响 , 应对工作液进行经常过滤 , 通常包括粗滤和细滤装置 , 滤出机械杂质和絮凝的颗粒 , 过滤器一般具有自清洗能力。

槽液应不少于每小时循环过滤一次。

并且至少有一
个吸油滤袋装于过滤器中 , 这种过滤器也可用于任何冲洗阶段过滤。

3 . 5 超滤系统
为了能及时清除所有积累的各种有害离子 , 保证足够的超滤液量至关重要 , 超滤液的储量必须能满足正常
工作 (2 ～ 4) h 。

一般要求超滤器的能力至少达到 1 . 22L / m 2 · min 。

使用超滤系统是有效的处理方式。

同时利用超滤液进行循环水洗 , 可以进一步提高涂料的利用率 ( 可达 98 %) , 减少了对环境的污染。

超滤器有管式、板式、空心束状等多种结构 , 过滤膜材质可用醋酸纤维、聚砜等。

3 . 6 阳极系统
酸是阴极电泳过程的副产物 , 阳极系统可以带走电泳过程中所产生的酸 , 而使槽液 p H 值和电导率维持稳定 , 阳极液的电导率通常为 (300 ～ 1200) μ s/cm , p H 值为 2 ～ 5 。

阳极罩上覆盖着一层阳离子选择性半透膜 , 只允许酸通过而不返回槽液中。

3 . 7 电源
电泳用直流电源 , 根据电泳涂料施工工艺的要求确定 , 阴极电泳涂料要求在 (0 ～ 400) V 电压范围。

电流应根据涂装工艺要求确定 , 一般每平方米涂装面积约需 10A 的电流容量。

大型工业用电泳电源 , 除有足够的电压幅度、电流容量外 , 还应具有自动调压、保护、安全连锁装置。

电泳通电方式有两种 , 一种是通电后进槽 , 一种是进槽后通电。

两种方式均有缺陷 , 通电后进槽使漆膜外观不好 , 进槽后通电系统过于庞大 , 需要的费用高。

进槽后两阶段的通电方式可以高效地利用电源 , 并获得较高的泳透力。

3 . 8 纯水装置
在电泳涂料工作液的配制和补充固体含量时 , 需要去离子水 , 而在金属表面处理最后水洗 , 电沉积最后阶段也需用去离子水洗 , 纯水装置应根据实际情况而定。

水质要求 : 电导率≤ 20 μ s/ cm ( 25 ℃ ); pH 值为7 。

3 . 9 电泳水洗系统
使用净水或超滤液对电泳后工件进行 (3 ～ 4) 次水洗 , 最后一次应使用纯水
洗 , 超滤封闭水洗既节约大量用水又可减少对环境的污染。

3 . 10
干燥系统低含水量的电泳涂膜 , 在进入烘干前应尽量减少表面水迹 , 以免影响涂膜外观质量。

干燥系统一般采用远红外干燥 , 但对大型复杂工件 , 应采用强制热风干燥 , 以保证各部位干燥的一致性。

干燥温度、时间根据电泳涂料的固化要求而定。

干燥装置应能保证在规定固化温度下所需的最短时间。

定期使用专门仪器测试烘干装置的温度曲线 , 以保证漆膜质量。

为减少干燥过程中释放物质对环境的影响 , 应考虑安装废气治理装置 , 如废气催化燃烧装置等。