陰極電泳涂裝

僅供參考：

陰極電泳涂裝具有很多優(yōu)點(diǎn)，如涂膜均勻、密著性強(qiáng)，可簡(jiǎn)化或取消常規(guī)電鍍流程，降低生產(chǎn)成本，縮短作業(yè)時(shí)間，提高生產(chǎn)率，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大生產(chǎn)；泳透力好，涂膜的耐腐蝕性好；余層色彩鮮艷，采用不同的顏料及配比，可以得到各種顏色的涂層；余膜的外觀(guān)好，烘干時(shí)有較好的展平性及延展性；采用閉路循環(huán)超濾裝置及超濾液凈化器，涂料的使用率可達(dá)98%以上；尤其是漆液中不含有毒及重金屬離子，排放水幾乎不需處理，有利于環(huán)境保護(hù)，是低公害涂裝最新方法之一。

鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，陰極電泳涂裝在國(guó)內(nèi)外金屬表面處理領(lǐng)域中得到迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)中小型手動(dòng)式陰極電泳漆生產(chǎn)線(xiàn)不斷上馬。然而，有些廠(chǎng)家由于缺乏技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，不能形成連續(xù)、大批量、穩(wěn)定的生產(chǎn)。筆者總結(jié)了從業(yè)近6年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，供讀者參考。

2設(shè)備

2.1掛具

目前，手動(dòng)式陰極電泳漆生產(chǎn)線(xiàn)加工的產(chǎn)品主要為漁具、自行車(chē)、摩托車(chē)和各種日用小五金配件等。產(chǎn)品特點(diǎn)為:工件數(shù)量大、表面積小。實(shí)踐表明，在電泳涂裝過(guò)程中，掛具設(shè)計(jì)和制造至關(guān)重要，直接影響生產(chǎn)效率。電泳涂裝掛具在設(shè)計(jì)、制造及使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

2.1.1掛具與工件的電接觸

掛具經(jīng)電泳涂漆處理，其掛鉤因覆蓋電泳漆而絕緣。陰極電泳工藝使用高電壓、低電流。實(shí)踐表明，工件與掛鉤之間只要有“針尖”大小的接觸點(diǎn)就能滿(mǎn)足導(dǎo)電的要求。目前有些廠(chǎng)家直接把工件懸掛在掛具上，生產(chǎn)時(shí)工件來(lái)回晃動(dòng)易碰撞，而且每次電泳后需進(jìn)行掛具退漆處理，成本增加，生產(chǎn)效率不高。研究確定掛鉤部分采用彈簧鋼絲制造，掛鉤的形狀根據(jù)產(chǎn)品類(lèi)型靈活選擇，一般采用三點(diǎn)或四點(diǎn)接觸形式，掛鉤的尖部在下料時(shí)最好保持45。斜角，掛件時(shí)把工件來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)一下，使掛鉤尖部的電泳漆層被劃破，這樣就能避免掛具退漆處理，保證工件充分導(dǎo)電，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。

2.1.2掛鉤的固定

目前，有些廠(chǎng)家采用銅焊或錫焊的方式組裝掛具，存在以下缺陷：①銅的熔點(diǎn)為1083'，采用銅焊時(shí)，彈簧掛鉤退火，失去了彈性，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求；②陰極電泳漆的烘干溫度一般都在160'以上，錫加熱至160'即變成脆錫，很容易粉碎，采用錫焊接的掛具，工作一段時(shí)間后，掛鉤就會(huì)脫洛。

我廠(chǎng)采用機(jī)械裝配的方法組裝掛具，連續(xù)使用3年多，無(wú)一損壞，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

2.1.3掛具的清洗

對(duì)于形狀復(fù)雜及有盲孔的工件，為使盲孔內(nèi)的溶液空凈回收，掛具上下都設(shè)有提手，正反兩次清洗，不但能徹底洗凈工件，而且能除去粘附在漆膜表面的浮漆，杜絕漆膜出現(xiàn)花臉現(xiàn)象。

2.2超濾裝置2.2.1原理與組成

超濾是一種壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)程，采用特定的多孔隔膜分離方法。在施加壓力下，有機(jī)溶劑、水、無(wú)機(jī)離子等及分子質(zhì)量相對(duì)低的溶質(zhì)透過(guò)超濾膜，而槽液中懸浮的顏料和高分子樹(shù)脂無(wú)法透過(guò)超濾膜，全部流回電泳槽中。

超濾裝置一般由預(yù)濾器、超濾器、磁力驅(qū)動(dòng)泵和清洗貯液槽組成。

2.2.2作用

超濾裝置是電泳涂裝的主要設(shè)備之一，它的性能及使用直接影響電泳涂裝質(zhì)量及生產(chǎn)成本，其作用如下：

① 穩(wěn)定槽液，提高漆膜質(zhì)量

雜質(zhì)離子的存在對(duì)漆液的電沉積特性、穩(wěn)定性及漆膜質(zhì)量產(chǎn)生極壞的影響，但在連續(xù)生產(chǎn)中，漆液不可避免地要帶入雜質(zhì)離子。因此，必須嚴(yán)格控制其含量在一定的范圍之內(nèi)。電泳槽液中的雜質(zhì)離子、有機(jī)溶劑、小分子樹(shù)脂等可以通過(guò)超濾液的排放來(lái)控制，從而保證生產(chǎn)穩(wěn)定連續(xù)地進(jìn)行。

② 回收電泳涂料，節(jié)約大量沖洗水

使用超濾裝置，實(shí)現(xiàn)電泳后的“封閉回路”水洗方式，利用超濾液充分洗滌除去粘附在被涂物上的電泳涂料，再配合使用超濾液凈化器，涂料回收利用率可達(dá)98%以上，節(jié)約電泳涂料，減少污水處理量及費(fèi)用，有利于環(huán)境保護(hù)。而不使用超濾裝置，其電泳涂料使用效率僅為70%~80*。

2.2.3超濾裝置設(shè)計(jì)、制造、使用的注意事項(xiàng)

①分別設(shè)計(jì)超濾系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)，并且3個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)能獨(dú)立操作，這樣可以形成連續(xù)化的大

生產(chǎn)。

② 管道制造必須封嚴(yán)，完全杜絕滲漏的不良現(xiàn)象。

③ 嚴(yán)格按照使用說(shuō)明書(shū)操作，避免超濾膜壓力過(guò)大而破裂、失效，或反沖洗時(shí)因反沖洗液濃度太高而損壞超濾膜，停用時(shí)要及時(shí)作系統(tǒng)滅菌處理。

2.2.4使用現(xiàn)狀

目前，有些中小型廠(chǎng)家考慮到設(shè)備的投資費(fèi)用，在生產(chǎn)中省去了超濾裝置，剛開(kāi)始時(shí)還能維持生產(chǎn)，但隨著雜質(zhì)離子在溶液中的積累，電泳漆液的穩(wěn)定性遭到破壞，造成各種漆膜弊病，漆液不能繼續(xù)使用，不得不報(bào)廢，既影響生產(chǎn)又造成極大浪費(fèi)。

筆者曾經(jīng)走訪(fǎng)了幾個(gè)廠(chǎng)家，均發(fā)現(xiàn)他們存在以上問(wèn)題。我們根據(jù)各廠(chǎng)家的實(shí)際情況對(duì)陰極電泳漆生產(chǎn)線(xiàn)作了整改，效果顯著，提高了電泳涂漆質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，一套超濾裝置的設(shè)備費(fèi)用不到半年時(shí)間就收回，得到廠(chǎng)家的一致認(rèn)可和好評(píng)。

2.3烘干設(shè)備

烘干設(shè)備是電泳涂裝工藝中主要設(shè)備之一，它的好壞直接影響涂膜的外觀(guān)和各項(xiàng)性能。燃油或燃?xì)夂娓稍O(shè)備的能耗較低，但是設(shè)備投資費(fèi)用大，故中小型廠(chǎng)家很少采用，多用電加熱烘干設(shè)備。電加熱烘干設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造及使用時(shí)應(yīng)注意以下4個(gè)問(wèn)題。

① 為使烘干室內(nèi)溫度均勻，確保涂層質(zhì)量，最好采用對(duì)流式烘干設(shè)備，以提高熱傳導(dǎo)的效果。

② 由于漆膜在烘烤過(guò)程中易產(chǎn)生氯化氫、二氧化硫、二氧化碳、三氯乙烯、水蒸氣和助溶劑等廢氣，與漆膜表面瞬間接觸時(shí)，起催化劑的作用，促進(jìn)涂膜表面硬化，隨后涂膜內(nèi)部出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，由此產(chǎn)生針孔或外觀(guān)不良等缺陷。這些廢氣也可能在烘干室出入口上方冷凝，滴落在被涂物上造成漆膜缺陷。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在烘干設(shè)備頂部設(shè)置廢氣排放管、蝶閥及止間閥或者設(shè)計(jì)成自拔風(fēng)筒的形式，隨時(shí)把烘干過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣排出烘干室外。

③ 在出入工件時(shí)為減少熱量損失，烘干設(shè)備可設(shè)計(jì)為兩面開(kāi)門(mén)敞開(kāi)式，爐內(nèi)及爐外應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)導(dǎo)軌，配備兩輛烘干小車(chē)交替使用，小車(chē)的底部應(yīng)鋪設(shè)鉆有許多孔的鋼板，防止烘干時(shí)工件掉入烘干室內(nèi)不易取出。加熱元件應(yīng)采用電加熱管，不宜采用電阻絲，電加熱管應(yīng)鋪設(shè)在烘箱的底部及兩側(cè)壁上，以使?fàn)t內(nèi)溫度均勻。

④ 為防止烘箱內(nèi)壁鐵銹和室外灰塵進(jìn)入烘箱污染漆膜，建議烘箱內(nèi)壁采用不銹鋼板。為保證漆膜的烘干質(zhì)量，采用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，熱電偶應(yīng)當(dāng)設(shè)在工件的位置，必要時(shí)直接用溫度計(jì)測(cè)量。

2.4電泳涂裝電源

電泳涂裝電源是電泳涂裝工藝中主要設(shè)備之一，它的特點(diǎn)是高電壓低電流，電源選擇是否恰當(dāng)直接決定涂膜的性能及生產(chǎn)的連續(xù)性。

目前絕大多數(shù)中小型陰極電泳漆生產(chǎn)廠(chǎng)家，用手動(dòng)式硅整流器作為電泳涂裝的電源，存在以下缺點(diǎn)：

① 手動(dòng)式調(diào)壓，無(wú)軟起動(dòng)裝置，由于工件通電時(shí)沖擊電流大，易出現(xiàn)漆膜外觀(guān)粗糙、桔皮等疵病。

② 穩(wěn)定精度小，紋波系數(shù)大，波形波動(dòng)大，漆膜易出現(xiàn)花紋及不均勻等疵病。

③ 不能自動(dòng)完成設(shè)定的各種電泳工藝曲線(xiàn)，質(zhì)量不

穩(wěn)定。

④ 保護(hù)功能不全，易損壞保險(xiǎn)絲、二極管和碳刷等，不能形成大批量的連續(xù)生產(chǎn)。

針對(duì)以上不足，我廠(chǎng)選用了KZYF系列可控硅風(fēng)冷式整流設(shè)備，連續(xù)生產(chǎn)2年多，元件無(wú)一損壞，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。該設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

① 具有0~180*任意設(shè)定軟起動(dòng)功能，杜絕了因沖擊電流大而造成漆膜外觀(guān)粗糙等疵病。

② 采用微機(jī)數(shù)字觸發(fā)控制技術(shù)，不需轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的恒壓、恒流自動(dòng)控制，穩(wěn)壓精度為+3%，紋波系數(shù)<5%，漆膜產(chǎn)生孔隙的幾率小，質(zhì)量好。

③ 采用專(zhuān)用晶閘管多功能控制器，能自動(dòng)完成設(shè)定的各種電泳工藝曲線(xiàn)，質(zhì)量穩(wěn)定，可以滿(mǎn)足連續(xù)大生產(chǎn)要求。

④ 該設(shè)備保護(hù)功能齊全，設(shè)短路、缺相、超溫、過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)載等保護(hù)功能，并且節(jié)省電，成本低。

2.5循環(huán)裝置

2.5.1組成

為確保得到優(yōu)良的電泳涂膜外觀(guān)質(zhì)量，維護(hù)槽液的穩(wěn)定性，電泳槽液自配槽后應(yīng)連續(xù)循環(huán)攪拌。循環(huán)裝置是由循環(huán)攪拌、過(guò)濾和熱交換裝置組成的一個(gè)封閉式回路。

2.5.2作用

① 保持槽液各成分混合均勻，防止顏料沉淀至槽底，從而降低槽液固體成份。

② 防止顏料沉降到工件上，影響其表面質(zhì)量。

③ 經(jīng)過(guò)濾器除去槽液中雜質(zhì)顆粒及沉淀凝聚的涂料粒子和油污。

④ 保持槽液溫度均勻、恒定。

⑤ 排除電泳過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡，保證漆膜具有良好的外觀(guān)。

電泳涂裝設(shè)備還包括化驗(yàn)設(shè)備、電泳槽、水洗槽、除油槽和純水機(jī)等輔助設(shè)備，在此不一一詳細(xì)說(shuō)明。

3工藝維護(hù)

為確保電泳涂裝正常進(jìn)行和獲得穩(wěn)定的涂層質(zhì)量，必須嚴(yán)格工藝管理。

3.1助溶劑含量的測(cè)試

助溶劑可改善樹(shù)脂的水溶性及漆膜的外觀(guān)，同時(shí)可以調(diào)節(jié)漆液的粘度，提高漆液的穩(wěn)定性。助溶劑含量必須適宜，含量過(guò)高，漆膜過(guò)厚，泳透力和破壞電壓下降，再溶現(xiàn)象嚴(yán)重；含量過(guò)低，槽液的穩(wěn)定性差，漆膜干癟。

由于氣相色譜儀等檢測(cè)設(shè)備價(jià)格較高，中小型廠(chǎng)家均無(wú)此配備，故一般都不化驗(yàn)助溶劑含量，只憑經(jīng)驗(yàn)加入，助溶劑的含量很難控制在一定的工藝范圍之內(nèi)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。筆者經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)總結(jié)出了一種測(cè)定助溶劑含量的方法，己應(yīng)用于生產(chǎn)。

3.1.1試樣

20mmX60mm的不誘鋼板3個(gè)。

3.1.2漆膜的制備

取樣板一個(gè)，采用改性環(huán)氧型陰極電泳漆，在槽液溫度為234工件電壓為150V，時(shí)間為1.5min下電泳涂膜，由于助溶劑具有揮發(fā)性，故樣板經(jīng)電泳清洗后立即測(cè)試。

3.1.3分析方法

用右手大拇指與食指稍用力捏電泳漆膜，當(dāng)有粘感，并且捏后留有手紋，用手擦不掉，此時(shí)助溶劑在工藝范圍之內(nèi)；當(dāng)有手紋，且有拉絲現(xiàn)象并且手指粘有少量漆膜，此時(shí)說(shuō)明助溶劑含量偏高；當(dāng)無(wú)粘感，并且捏后無(wú)手紋時(shí)，說(shuō)明溶劑含量過(guò)低。

3.2極板的刷洗

由于中小型廠(chǎng)家一般都無(wú)陽(yáng)極隔膜裝置，故在陰極電泳過(guò)程中，陽(yáng)極區(qū)不斷地產(chǎn)生有機(jī)酸與其它雜質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物，沉積在陽(yáng)極板上，形成黃色的有害物質(zhì)，影響電沉積性能及產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)及時(shí)把極板刷洗干凈。有些廠(chǎng)家直接用布蘸取硫酸或甲酸等擦洗極板，此法不但違害工人身體健康，而且殘余的酸液易帶入槽液從而影響槽液的穩(wěn)定性。建議采用布蘸取助溶劑刷洗極板，此法不但易于洗凈極板表面的黃色有害物質(zhì)，減少對(duì)工人身體的違害，而且不影響槽液的穩(wěn)定性。

3.3水洗

水洗主要包括前處理水洗與后處理水洗。

前處理各階段水洗的好壞將對(duì)整個(gè)前處理及漆膜的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。除油與酸中和后，水洗要徹底，防止酸、堿殘液帶入電泳槽液中與之發(fā)生反應(yīng)凝聚成顆粒附著在漆膜表面，影響漆膜的外觀(guān)質(zhì)量。建議采用超聲波清洗。前處理的最后3次水洗必須采用去離子水，以防止自來(lái)水中的雜質(zhì)離子帶入槽液中，影響槽液的電沉積特性、穩(wěn)定性及漆膜的性能。最后一次去離子水洗的電導(dǎo)率應(yīng)控制在<20ps/cm，電泳槽液所用去離子水的電導(dǎo)率應(yīng)控制在！5ps/cm，去離子水更換時(shí)應(yīng)采用倒槽的方法。后處理水洗的目的是除去工件在電泳涂漆過(guò)程中粘附在沉積漆膜表面的浮漆，以防止電沉積漆膜出現(xiàn)“花臉”、粘附漆液造成電泳漆膜再溶等疵病。為把漆膜表面上的浮漆徹底洗凈，采用正反2次清洗，可在空中停留20~30s，讓浮漆自動(dòng)脹破。由于水的酸堿度及硬度都會(huì)直接影響漆膜質(zhì)量，因此電泳后最后一道水洗必須采用去離子水洗，或在自來(lái)水中加入0.5%~3.0%的表面活性劑，對(duì)改善電沉積漆膜外觀(guān)，增加光潔度，克服“水痕”等均有益。在水洗過(guò)程中，不允許互相碰撞，因?yàn)榇藭r(shí)漆膜很軟且?guī)в姓承?，極易損傷表面。

3.4鋅合金壓鑄件電泳涂裝技術(shù)

鋅合金壓鑄使形狀復(fù)雜的零件一次成型，具有生產(chǎn)效率高、價(jià)格低廉、加工精度高的特點(diǎn)。鋅合金壓鑄件重量輕、有一定的強(qiáng)度及表面光亮度，廣泛應(yīng)用于日用五金、輕工、家電、機(jī)械、電子、汽車(chē)工業(yè)和工藝品制造中。但在加工過(guò)程中，鋅合金壓鑄件電鍍合格率低，電鍍成本高，從而限制了它的使用。作者根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)鋅合金壓鑄件經(jīng)適當(dāng)前處理后直接進(jìn)行電泳涂裝處理，大大提高了產(chǎn)品合格率，降低了成本，又克服了材料本身的缺陷，己在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

3.4.1工藝流程

鋅合金壓鑄件"沙滾光"水洗"上掛"自來(lái)水清洗(2道)"活化"自來(lái)水洗（2道）"純水洗（3道）"電泳"水洗"烘干

3.4.1.1沙滾光

采用海沙或河沙滾光，除去毛壞表面毛刺、分模線(xiàn)、飛邊和油污等缺陷。采用六角形清理滾筒，轉(zhuǎn)速控制在20)60r/min，應(yīng)先裝滿(mǎn)工件，然后再裝入海沙，用自來(lái)水沖入，再加入適量的0P乳液及磷酸三鈉，滾光的時(shí)間控制在30)50min。

3.4.1.2活化

活化的目的是除去制件表面所形成的極薄氧化膜，使之顯露出金相組織從而提高基體與涂層的結(jié)合力。筆者經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，最后確定了以下配方：

氫氟酸(AR級(jí)） 3~5mL/L

濃硫酸(濃度為98%，CP級(jí)）8~10mL/L

L--5~20s

T 室溫

活化液最好采用去離子水配制，活化時(shí)間以工件表面有均勻小氣泡冒出，并呈現(xiàn)輕微變色為最佳狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)立即出槽，清洗干凈后轉(zhuǎn)入下道工序。

3.4.2不良鋅合金壓鑄件電泳漆層退除工藝濃硫酸(工業(yè)級(jí)） 100%

T 室溫

攪拌壓縮空氣攪拌(空氣中應(yīng)無(wú)水）

t 2~10min

注意：入槽前工件表面應(yīng)干燥無(wú)水。

實(shí)踐表明，在槽液電導(dǎo)率較高時(shí)，可選擇低電壓，同時(shí)減少電泳時(shí)間，降低槽液溫度，防止電泳漆膜既粗又厚，產(chǎn)生針孔，桔皮等不良現(xiàn)象。電導(dǎo)率較低時(shí)，可選擇高電壓，延長(zhǎng)電泳時(shí)間，提高槽液溫度，從而提高電泳漆層的厚度、分散能力和亮度等。

4結(jié)束語(yǔ)

雖然陰極電泳涂裝在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用僅有20多年歷史，但是由于它自身的特點(diǎn)，不僅在金屬表面處理的防腐、裝飾方面得到廣泛應(yīng)用，而且在功能性電泳涂裝及環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮著重要作用。隨著中國(guó)加入WT0及電泳涂裝工作者的不斷努力，它將會(huì)顯出更旺盛的生命力。

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