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1、阴极电泳涂料、涂装基础知识,王 翔 HKP 研究部 CED 2010-7-24,内容 :,第一部分: 电泳基础知识 第二部分: 电泳涂料的制造工艺 第三部分: CED常用术语 第四部分: 电泳涂料检测项目 第五部分: 电泳生产线的管理 第六部分: 槽液调整计算,电泳基础知识,第一部分:,4,何谓电泳涂装、ED?,分散在水中的电泳涂料，在电场作用下，以不溶于水的状态、在被涂物表面析出，形成均一的涂膜。 是ELECTRO-DEPOSITION缩写 也有称做 ELECTRO COAT 和E-COAT的。 根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种： AED：Anodic Electro
2、Deposition的缩写，被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子 型（带负电荷）。 CED：Cathodic Electro Deposition的缩写，被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）。,5,电泳涂料的适用范围, 汽车车体 （轮车体、轮车体） 汽车零件 （车体零件、转向、刹车片部品） 工业用产品 （轮车架、油箱、家电产品） 器具、机械 （农耕机具、工作机械、其他） 建筑构造物 （铁筋、金属部分材料） 钢铁产品 其他 （导电性被涂物）,6,电泳涂装的优点,完全自动化,高效率、 能节省人力,涂膜均一性,高经济性、重现性好,通过调整电压、可以取得目标的涂装膜厚。, 高泳透力
3、能均一地涂着于被涂物表面、使工件的内腔、焊缝、边缘等处的防锈性显著提高。,火灾的危险性极低, 是水分散塗料、溶剤含量极低 * 但也要注意在电泳槽中产生的氢气（阴极）、氧气（阳极）为易燃气体,高装饰性, 膜厚均一、涂面平滑、不易发生流痕、痱子等现象, 环保性, 溶剤含量低、配方中不含铅、铬等有害重金属 采用UF和RO装置，可大大减少废水处理，减少浪费。, 涂料利用率高 通过使用UF系统可以高效回收涂料，涂料的有效利用率可高于95%以上。,7,电泳涂装的局限性, 电泳涂膜的耐候性较差，在户外使用时需涂面涂； 仅适用于具有导电性的被涂物底漆。如木材、塑料、布等无导电性的物件不能采用该涂装方法； 具有
4、下列结构的的被涂物不宜采用电泳涂装，但改进后有可能采用电泳涂装 能带出较多污物、污水进电泳槽的结构； 能带出较多电泳漆槽液，多次水洗后仍积液的结构； 在水中不能全浸没的结构； 由多种金属组合成的被涂物，如电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装； 不能耐高温的被涂物，也不能采用电泳涂装； 对颜色有限定要求的涂装也不宜采用电泳涂装，变化涂膜的颜色须分槽涂装； 对小批生产的场合也不宜推荐采用电泳涂装，因槽液的更新速度太慢，槽液容易老化；,8,电泳涂装装置（lab）,7,4,3,6,8,5,2,1,1,2,3,4,5,6,7,8,外电源,硅整流,阳极线,阳极板,库仑计,电泳槽,阴极线,工件,9,CED涂装
5、示意图,10,H+,电泳槽液,-,+,R-NH+,R-COO-,阴极电泳涂装机理,电解,电渗,电沉积,电泳,阳极（电极）：氧化反应 2H2O - 4e 4H+ O2 阴极（被涂物）：还原反应 2H2O + 2e- 2OH- + H2 R-NHX+OH R-NHx-1+ H2O,11,电泳涂装的四个过程,电解：水在通电时产生分解，在阴极上放出 氢气，在阳极上放出氧气。 电泳：带正电荷的胶体树脂粒子和颜料粒子 在电场的作用下向阴极移动。 电沉积：涂料粒子在电极上沉积析出的现象。 电渗：在电场的作用下，涂膜内部所含的水 分从涂膜中渗析出来而移向槽液，使涂膜脱水。,12,CED的主要组成,阴 极 电
6、泳 涂 料,13,大多数场合，电泳涂料均是双组分的（色浆和乳液），组成如下：,F-1（色浆）组成 颜料分散树脂：改性环氧树脂 颜料：着色颜料 体积颜料 防锈颜料 硬化触媒：Sn类 添加剂：表面活性剂 溶剂：醇醚类溶剂,F-2（乳液）组成 主体树脂：聚酰胺/聚酯改性的环氧树脂 硬化树脂：封闭异氰酸酯类 添加剂：防缩孔剂、表面活性剂 中和剂：甲酸、醋酸、醋酸铅等 溶剂：醇醚类溶剂,CED的主要组成,电泳涂料的制造工艺,第二部分:,15,色浆（F-1）制造工艺,16,乳液（F-2）制造工艺,CED常用术语,第三部分:,18,CED用语（1）固体分（NV）,Non Volatile（不挥发份、固体份）
7、的简称，表示在涂料中的树脂及颜料的重量比率。 NV过高时出现的问题有：二次流痕、膜厚增加、涂料回收率下降。 NV过低时出现的问题有：膜厚降低、泳透力下降。,19,表示固体份中颜料的重量比率（%）。 由于槽内颜料沉淀导致ASH下降时，涂膜易产生颗粒，过滤器易堵塞。 ASH过高出现的问题有：膜厚降低，涂膜水平面失光、涂膜粗糙。 ASH过低出现的问题有：抗缩孔能力下降，泳透力下降。,CED用语（2）灰分（ASH）,20,是氢离子的浓度指数，值越小酸性越强。 PH范围：0-14，PH=7是中性，通常CED在6.0-6.7之间，为弱酸性溶液。 PH值过高出现的问题有：槽液的稳定性降低涂料沉淀、凝聚堵塞过
8、滤，产生颗粒。 PH值过低出现的问题有：腐蚀涂料循环管道等设备，库仑效率降低、破坏电压降低，用U/F水洗出现再溶解。,CED用语（3）PH值,21,表示相距1cm的极间（面积1cm2的阴-阳极间）的电导度（s/cm），值越大，导电能力越强。 电导率过高出现的问题有：镀锌板上易出现针孔、破坏电压降低、产生桔皮。 电导率过低出现的问题有：槽液稳定性下降、膜厚下降。,CED用语（4）电导率（SC）,22,表示涂料中的100g固体份所耗中和剂的毫克当量，是槽液的重要参数。 MEQ过高出现的问题有：膜厚、泳透力、破坏电压下降，镀锌板易出现针孔，腐蚀涂料循环管道等设备，U/F水洗工序易出现涂膜再溶解等。
9、MEQ过低出现的问题有：槽液稳定性下降，U/F透过量下降。,CED用语（5）MEQ值,23,表示槽液中有机溶剂的总重量百分数（%）。 溶剂含量过高出现的问题有：泳透力、破坏电压下降，膜厚增加，易产生桔皮。 溶剂含量过低出现的问题有：膜厚降低，涂膜干瘪。,CED用语（6）溶剂含量（SOL）,24,在正常的槽温下，用规定的电压、规定的时间测得的膜厚。 影响膜厚的因素有： 正因素：溶剂含量、NV、槽温、施工电压、通电时间 负因素：MEQ、ASH,CED用语（7）电压/膜厚,25,表示耗用1库仑的电量析出的涂膜重量（mg/c) 影响库仑效率的因素有：溶剂含量、NV、MEQ、ASH、槽温、施工电压等。
10、库仑效率过高产生的问题：槽液稳定性不良。 库仑效率过低产生的问题：泳透力下降，用电量上升。 槽液老化后，库仑效率有下降趋势。,CED用语（8）库仑效率,26,电泳析出时单位面积上的电阻值（ k cm2 ）。 分极值过大产生的问题：膜厚降低，涂膜显得干瘪。 分极值过小产生的问题：泳透力降低，膜厚偏厚，涂膜粗糙。,CED用语（9）分级,27,是测定电泳涂膜膜厚分布均匀程度的方法，主要显示车身内腔等电场难以达到的部位的上膜能力。 常用的测量方法有：关西管式法、福特盒法、关西四枚盒法、三菱法、一汽管式法等。,CED用语（10）泳透力（TP）,28,一般电泳初期电流大，随着涂膜析出，涂膜电阻增加，电流值
11、急剧下降，在某个电压以上电泳时，电流值过大，急剧产生H2，从而破坏析出膜，使涂膜发生显著异常。通常将产生这种现象的最低电压叫击穿电压。 影响破坏电压的因素有：溶剂含量、MEQ、ASH、NV、电导率、槽温、杂离子含量、分极值、极间距、通电条件等。,CED用语（11）击穿电压（破坏电压）,29,CED用语（12）杂离子含量,30,用弯曲成L字型的试验板电泳，评价水平面的涂面状态。,CED用语（13）L效果,31,CED用语（14）加热减量,CED涂膜在烘烤固化过程中挥发份的含量。,W1W2 加热减量 W1W0 式中：W0：试板电泳前重量（g） W1：试板150烘烤后的重量（g） W2：试板标准条件
12、固化后的重量（g）,32,CED用语（15）重溶性,按规定的条件电泳涂装试验对象后，马上把湿的试验片的下半部再浸入槽液中，达到规定时间后烘干。比较观察涂板上下涂膜的膜厚、光泽及涂膜的外观。,计算：按下列计算式求出再溶解膜厚 ACB 其中：A：再溶解膜厚 B：下侧的膜厚（m） C：上侧的膜厚（m）,33,表征涂膜固化程度的指标。测量时，将烘烤后的ED试板于20下浸泡于乙二醇乙醚/MIBK1/1的混合溶剂中，24hr后取出，于105下烘烤30min以挥发掉表面的溶剂。根据浸泡前后的ED膜的重量即可计算出盖尔分率。 盖尔分率（）浸泡前后ED膜的重量差/浸泡前ED膜的重量100 一般，盖尔分率大于90
13、即可认为ED膜已经固化充分。,CED用语（16）盖尔分率（gel）,34,CED用语（17）槽液温度（T）,35,CED用语（18）施工电压（V）,36,CED用语（19）电泳时间（t）,37,电泳槽有通过式和间歇式两种，通过式适用于产量大的生产线，间歇式适用于产量在2000台/月以下的生产线。 通电方式有带电入槽和入槽通电两种。通电又分为慢速通电和急速通电。 急速通电：从一开始就将电压升到施工电压的方式。此方式冲击电流值较大，故应选择量程较大的整流器。 慢速通电（软起动）：慢慢地上升外加电压的方式。例如：用30秒时间慢慢地从0V升到250V。 实际生产线上一般采用2段通电或3段通电方式，第一
14、段用慢速通电方式，以获取光滑涂膜；第二段（第三段）采用急速通电方式以获取高泳透力。,CED用语（20）通电方式,38,补充涂料的累计固体分与槽液固体分相等时称为一个更新周期（T.O或T/O）。 更新周期太长的槽液易老化，上膜能力下降。 槽液置换率（）：,CED用语（21）更新周期（T.O）,39,涂料置换率（）（1eT.O）100,槽液中新漆占槽液总量的比例,CED用语（22）置换率,40,槽液更新和置换进程关系,电泳涂料检测项目,第四部分:,42,色 浆,乳 液,外观 固体份 灰份 细度 粘度 PH值 电导率,外观 固体份 粒径 粘度 PH值 电导率 溶剂含量 MEQ,F3A、F3E,外观
15、浓度,原漆检测项目,43,槽液参数部分,固体份、灰份、PH值、电导率 MEQ值、溶剂含量（杂离子含量）,涂装参数部分,电压膜厚、库仑效率、分极、重 溶性、加热减量、泳透力、L效果,特殊性能部分,干斑性、二次流挂性、油缩孔性等,槽液检测项目,44,涂膜表观性能,表面状况、光泽、膜厚、Ra,涂膜机械性能,附着力、硬度、柔韧性、冲击、 杯突、抗石击性,涂膜化学性能,耐水性、耐酸性、耐碱性、耐盐 雾性、GEL分率,涂膜检测项目,电泳生产线的管理,第五部分:,46,一般的电泳涂装工序,第2阶段 : 电泳工序,第3阶段 : UF 回収、水洗工序,第4阶段 : 干燥/烘烤,第1阶段 : 前处理工序,47,简单的电泳工艺图,48,电泳线槽液参数及设备管理,工艺要求,合格的涂膜,要想看清电泳槽液是否在正常的管理，有必要定期记取数据， 观察各管理项目是否在管理基准内并做出图示，用以判断。 此外，电泳涂料需涂装成涂膜后方可对其品质的优劣进行评价， 关于涂装品质（外观、膜厚、其他）大致可以从槽液状态推测出来， 所以应充分理解掌握各管理项目的管理目的。,槽液的日常管理, 做好槽液参数的管理，维持槽液参数始终处于管理规格范围内，是现场技术服务人员的基础工作。 了解电泳槽液参数变化、调整对槽液性能的影响；条件复杂时，取样槽液，在现场进行调整实验，确认性能变化数据； 不同的生产线
