阴极电泳涂装手册 上海金力泰化工股份有限公司 1 目 录 第一章：涂料的基础知识 第二章：电泳涂料的基础知识 第三章：电泳涂装的基础知识 第四章：前处理 第五章：电泳、后冲洗、烘干 第六章：电泳涂装设备 第七章：电泳涂料的使用 第八章：异常情况分析和处理 第九章：槽液参数检测方法 第十章：专业术语 2 第一章：涂料的基础知识 1、涂料的作用 n防腐作用：在基材表面形成具有一定耐水性、耐 候性、耐油、耐化学品等性能的涂膜 n装饰作用：涂膜使被涂物具有色彩、光泽、鲜映 性、平滑性、立体感等 n标识作用：如马路路标等 n特殊作用：能调节热、电等能量的传导性，防止 微生物的生长，控制声的散发、反射、 吸收，以及不粘锅等 3 . 2、涂料的组成 一般主要由树脂、颜填料、溶剂、助剂等组成 3、涂料的分类 1）根据施工时的层次： 分为底漆、腻子、中涂、面漆、罩光清漆等品种 ； 2）根据介质的不同： 分为溶剂性涂料和水性涂料； 3）根据涂料固化的条件： 分为热塑型和热固型以及光固化等； 备注：电泳涂料为水性涂料的一种 4 . 4）根据成膜物质的所含树脂，分为十八大类： 油脂漆类 天然树脂类 酚醛树脂类 沥青漆类 醇酸树脂类 氨基树脂类 乙烯树脂漆类 丙烯酸树脂漆类 聚酯树脂漆类 环氧树脂漆类 聚氨酯漆类 有机元素漆类 橡胶漆类 辅助材料 其它漆类等 5 . 4、涂装方法 n手工涂装 ： 如：刷涂、刮涂、擦涂、滚涂、人工浸涂等； n机械涂装： 如：彩钢板滚涂、浸涂、淋涂等； n喷射涂装： 如：空气喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂等； n电泳涂装： 专用于电泳涂料的涂装方法； 6 第二章：电泳涂料的基础知识 1、什么是电泳涂料？ n电泳涂料：是一种在水性底漆的基础上开发的，仅 适用于电泳涂装法的专用水溶性（或水乳化）涂料 ；在水中能离解出带电荷的成膜聚合物，并在直流 电场的作用下向相反的电极（被涂物）移动，最终 在其表面上沉积析出。
可根据被涂物所处极性位置 的不同，分为阳极电泳漆（又称阴离子电沉积涂料 ）、阴极电泳漆（又称阳离子电沉积涂料）所采 用的电源为直流电源 7 阴、阳极电泳漆 n阳极电泳漆（AED）：所使用的成膜聚合物为阴离 子型树脂，常见的都是多羟基的聚合物，中和剂为 有机胺，如一乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺等 ；常用的有聚丁二烯、酚醛、顺酐化油、环氧酯、 丙烯酸类等阳极电泳漆 n阴极电泳漆（CED） ：所使用的成膜聚合物为阳离 子型树脂，在树脂骨架里含有氨基，中和剂为有机 酸，如甲酸、乙酸、乳酸等；最常用的树脂有环氧 树脂、丙烯酸、聚氨酯类等 8 . 2、电泳涂料的发展过程 n电泳涂装的原理发明于二十世纪三十年代二十世 纪五十年底，汽车制造厂商们注意到传统的浸涂法 虽然能使涂料进入汽车内部、夹缝，但是在烘干过 程中，油漆因溶剂蒸发而被洗掉所以美国福特汽 车公司在George Brewer 博士的领导下，从1957 年 着手研究电泳涂装这个计划是开发一种改善车身 难涂部位防腐蚀性的方法，开发小组努力去开发一 种在施工过程中溶剂可以从涂膜中被排除掉的涂料 ，他们的工作开创了电泳涂装 9 . n福特汽车公司于1961年7月建立了第一个用于涂装 车轮的阳极电泳槽，WIXOM总装厂用来涂装汽车 车身的电泳槽建于1963年。
n电泳涂装在实际应用中显示了高效、优质、安全、 经济等优点，受到世界各国涂装界的重视 n1973年成功开发了阳离子电泳涂料和阴极电泳涂装 技术，之后阴极电泳涂装工艺在汽车工业中迅速普 及、发展，目前90％以上的汽车采用电泳涂装 10 . 3、电泳涂料的组成（以双组分阴极电泳涂料为例） n乳液部分 项目原料预期作用与特性 备注 树脂 胺改性环氧树脂 抗腐蚀坚韧涂膜湿膜的电阻率 采用双酚A 型的环氧树脂 增韧剂 加强涂膜的柔韧、抗缩孔、耐 油性等性能 采用酯类、醚类树脂对环 氧树脂改性 封闭的异氰酸酯 交联剂，起到固化漆膜的作用 采用TDI、MDI等类型的 异氰酸酯 助剂 有机酸 中和树脂，使之成水溶或水乳 化状态 如乳酸、醋酸等 消泡剂消泡性 ―― 表面助剂改善漆膜外观 ―― 防腐蚀的金属盐提高产品的防腐性能如采用PbAC2、ZnAC2等 11 . n色浆部分 原料预期作用与特性 备注 分散 树脂 季铵盐型改性 环氧分散树脂 良好的水溶性，有利研磨；对颜填料具有 良好的湿润性和分散稳定性；以及良好储 存稳定性 采用双酚A 型 的环氧树脂 颜填料钛白粉 提高产品的防腐性能 炭黑 着色 防腐颜料提高产品的防腐性能 高岭土 防止漆膜产生缩孔、露底等漆膜弊病，从 而提高操作性 瓷土 催化浆含锡浆 固化的促进剂 DBTO 12 . 4、电泳涂料的应用广度 n汽车、汽车零部件、重型拖拉机、巴士、钢圈； n重卡、卡车车架和底盘； n农业设备、家用电器； n电开关齿轮、紧固零件； n割草机、花园栅栏； n金属办公设备以及铁制工艺品； n印刷电路板； n结构钢、铝型材； n电脑配件等； 13 第三章：电泳涂装的基础知识 1、什么是电泳涂装？ n电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，适用于电沉 积涂料的涂装。
它是将具有导电性的被涂物浸渍在 用纯水稀释的、固体份较低的电泳漆槽中作为阳（ 或阴）极，槽中另设置与其相应的阴（或阳）极， 两电极间通直流电及一定时间，在被涂物表面析出 均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法 14 . 2、电泳涂装的原理 电泳涂装过程中伴随有电解、电泳、电沉积、电渗 等 四种理化反应 n电解： 是指导电液体在通电时，发生分解的现象在电泳 过程中水发生分解，在阴极上产生氢气，阳极上放 出氧气，金属阳极发生溶解，溶出金属离子 n电泳： 电泳是指导电介质中的带电荷的胶体粒子（树脂及 树脂包裹的颜料）在电势的作用下向相反电荷的电 极迁移的过程 15 . n电沉积： 电沉积是指涂料粒子在被涂物上沉析成膜的现象 在阳极电泳涂装时，带负电荷的涂料粒子在阳极凝 聚成膜，平衡离子则在阴极上聚集，这是一个不可 逆过程阳极上的最初反应是形成氧气和氢离子， 致使工件表面形成高酸区（PH=3-4），当阴离子树 脂与氢离子反应变成不溶性时，就产生了涂膜的沉 积同理，在阴极涂料涂装时，带正电荷的粒子在 阴极上凝聚，带负电荷的粒子（离子）在阳极聚集 ，在电沉积过程中，由于水在阴极区电解生成氢气 和氢氧根离子，致使在阴极（被涂物）表面形成高 碱区（PH=12-13），当阳离子（涂料粒子）与氢氧 根离子反应变成不溶性时就产生涂膜的沉积。
16 . n电渗： 电泳涂装过程中刚沉积到被涂物表面的涂膜是半渗 透性膜，在电场的持续作用下大分子涂膜内部所含 的水分子从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水 ，这种现象称为电渗电渗使亲水的涂膜转化成为 憎水涂膜，并使之致密化，所以工件泳涂成膜后， 可用水来冲洗附浮在漆膜表面的槽液 17 . 18 . 3、电泳涂装的优缺点 1）优点 n底涂工序可实现自动化，适用于流水作业 相对于喷涂工艺而言，电沉积工艺虽然一次性投资 较大，但投槽后两至三年内就可收回，高于常规喷 涂工艺的那部分成本同时电沉积过程的能量消耗 和正常的保养费用都大大低于常规喷涂工艺 n可控性强 工作槽液容量较大，使涂料及工艺参数的变化减到 最小操作工艺参数已有明确的规定，且是以丰富 经验为基础依靠调整电压，容易得到均一的目标 膜厚，通过选择不同品种的电泳漆和调整泳涂工艺 参数，膜厚可控制在10-35μm范围内工件间和不同 日期所沉积的涂膜（如膜厚及性能）重现性好 19 . n泳透力好 提高工件内腔及夹缝的防腐蚀性，尤其阴极电泳涂 膜的耐蚀性更好对于喷涂、浸涂等涂装法，夹缝 和内腔很难涂上漆膜；且缝隙间的涂膜在烘干时不 会被蒸汽洗掉，从而使工件内腔、焊缝、边缘等处 的耐蚀性显著提高。
n高效性 若槽液操作参数及设备维护得当，与喷涂相比，涂 料的有效利用率可高达95%以上工作液是低固体 份的水稀释液，粘度与水相似，原漆带出槽外的量 很少泳涂的湿漆膜是水不溶性的，泳后可采用超 滤（UF）液封闭清洗，回收带出槽外的漆液 20 . n低污染性、高安全性 与其它溶剂型涂料、水性涂料相比，因其有机溶剂 含量少，且低浓度，故无火灾危险，对水源和大气 污染少采用超滤(UF)和反渗透(RO)装置，实现电 泳后的全封闭水洗，可大大减少废水处理量 n电泳涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性，电泳 涂装所得涂膜的含水量少，溶剂含量也小，在烘干 过程中不会象其它涂料那样产生流挂、溶落、积漆 等弊病电泳水洗后的涂膜是较干的，晾干时间短 (5-10min)，可直接进入高温固化 n磷化膜经纯水清洗后，不需要烘干，可直接进入电 泳工序；而其他漆种必须将水份烘干，才能进行涂 装 21 . 2）局限性 n一般电泳涂膜的耐候性较差，在户外使用时需涂装 面漆 n对挂具的管理要求较严，要确保工件良好导电性以 及有良好的防腐性 n仅适用于具有导电性被涂物的涂装 n能带较多液体或污物进入电泳槽的不宜电泳；或经 多次水洗后仍积液多的不宜电泳。
n对不耐高温以及对颜色有要求的工件不宜电泳 n对小批生产场合不宜推荐采用电泳涂装，原因是槽 液的更新速度太慢，槽液中的树脂和溶剂组份的变 动大，而使槽液不稳定 22 第四章：前处理 1、概述 n在钢铁的制造、冲压成型和组装操作中，会使用各 种保护油、润滑油、冲压油、粘合剂、焊接助剂等 ，而要得到光滑平整、耐腐蚀好，附着力好的涂层 决定于工件表面的清洁程度及转化膜的质量 n前处理就是对铁板、钢板、镀锌板等金属的表面进 行清洗、化学处理，而使底材易于电泳涂装，从而 得到所需的防腐蚀涂层经过表面清洗、磷化或转 化而在底材上形成一层膜，主要作为涂料的底层， 并不是对暴露于大气中的底材表面所进行的防锈处 理或作进一步的贮存 n前处理主要包含除油、除锈、表调、磷化等工序 23 . 2、除油 n作用：清洗掉在粘附在工件表面的各种类型油污 n除油的方法 1）溶剂除油：用有机溶剂，如汽油、甲苯、二甲苯、三氯乙 烷等，其特点是除油效率高，尤其对粘度高、滴落点高的油 脂有很好的效果但由于劳动条件差、毒性大、防火要求高 2）超声波除油：利用超声波发出的微波，通过震荡，将油污 从底材表面上剥离 3）电解除油：通过电解时产生的气体，将油污从底材表面上 剥离出来。
4）脱脂剂除油：利用含有表面活性剂的碱性物质对油污进行 浸润、分散、乳化、增溶、溶解等作用达到去油的目的目 前此方法最常用 24 . n脱脂剂的组成 主要有碱性物质、表面活性剂以及能够软化硬水的络合物 等组成 n脱脂的控制要点 温度、浓度、时间、机械作用（喷淋压力、循环量等） 、含油量等 n脱脂剂的选择 有良好的渗透性、润湿性、降低表面张力；有中和酸性 物质的碱性物质；有利于固体油污的去除，以及防止再 沉积在工件表面上；有防止Ca2+、Mg2+等对表面活性剂有 害作用的，及具有水溶性的螯合物；对金属有缓蚀作用 的药剂；具有良好消泡作用；有效的除油能力等 25 . 3、除锈 n作用：除去工件表面的锈蚀以及氧化皮 n除锈的方法 1）喷砂、抛丸除锈，一般适用于车架等承重件； 2）手工除锈：用砂布、铲刀等，适合小面积除锈； 3）酸洗除锈：如硫酸、盐酸、磷酸等进行除锈，这 种 方式比较常见 26 . n常用的酸 1）硫酸：成本低、挥发少、效果好，当浓度下降时，可升高温度 来 保持除锈能力，但温度过高时回会产生氢脆和过蚀；一般浓 度为10-15%的水溶液、T=50～60℃、t=5-10min 2）盐酸：常温，t=10-20 min，浓度为10-15%的水溶液，Fe含量＜ 120g/L。
但由于盐酸挥发快，产生大量的酸雾，影响生产环境 及破坏设备，故很少单独使用 3）磷酸：不产生过腐蚀和氢脆，可以得到一层有一定防锈能力的 膜但成本较高，严重的锈蚀不易除去，溶解Fe的能力差，当 Fe3+。