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电泳自动化流水线原理
编辑:苏州贝圣金属制品有限公司   时间:2016-07-19

一、电泳自动化流水线原理

  电泳涂料的树脂经酸或碱中和剂中和以后,能溶解分散于水中,此聚合物电解质便离解形成带电胶粒。字直流电场中,离子化的树脂胶团同时发生电泳,电解,电沉积和电渗作用,使之在金属表面附着一层树脂膜。上述四个过程对电泳涂装都起着重要作用,彼此不鞥分割。 

1、电泳 

  带电胶粒在直流电场中,向电荷极性相反的电极移动,移动数度极大地受到分散介质粘滞阻力的影响,犹如泳动,故称之电泳。

由于胶团为双电层结构,它的泳动速度可按下方式表示:V=ζεE/kπη

式中V————泳动速度; 

    E————电场电位梯度,V/m; 

    ζ————双电层界面动电位; 

    ε————介质的介电常数;

    η————体系粘度; 

    k————与胶粒形状有关的常数,球形K=6,棒形K=4. 

  电泳漆液的介电常数和粘度一般无多大变化,因此电场强度和胶粒的双层结构特性将对电泳产生较显著的影响。 

2、电解 

电解质水溶解字直流电场中,水会发生电解。在阳极区域,发生如下阳极反应:: 

2OH→2H++O2↑+4c 

在阴极区域,发生如下反应: 

2H2O+2e→2OH-↑+H2↑ 

  电解使阳极界面溶解的PH值下降,阴极界面溶解的PH 值上升,并且在两个电极界面都产生气体。电解质水溶解的电导值越大,电解越强烈,PH值幅度越大,但生成的气泡大大增多,而气泡式造成电泳涂膜针孔和粗糙的根本原因。 

3、电沉积 

  阴极电泳漆离子化并稳定的分散于水中的PH值5~6.7之间

  阴极电泳漆的电沉积反应如下: 

  2H2O+2e→2 OH-+H2↑ 

  Polym-N+HR’R”↓+ OH-→Polym - HR’R”H2O 

4、电渗 

  电渗是分散介质向带电粒子泳动相反方向运动的现象。刚沉积的漆膜是含水量高的半渗透膜,在电场力作用下,涂膜中的水合离子向对电极移动,从而使涂膜中的水分时序渗析到槽烨中,湿膜的含水量减少到5%~15%,涂膜呈现一定憎水性。此时的是是湿膜结构致密,附着强,不粘手,抗水冲洗,经水洗后可直接烘烤成膜。 

二、 电泳涂装特点 

电泳涂装作为一种先进的现代涂装作业方法,具有以下特点: 

(1)有利于实现自动流水线生产,涂装节奏快(1~3min),自动化程度高,使生产效率度提高;

(2)涂膜厚度均与,对阴极电泳漆来说,很容易通过电压调整,在10~35μ m范围内控制膜厚在某一些值;

(3)较好的边缘,内腔及焊缝的涂膜覆盖性,使产品涂层的整体防锈性提高,其中阴极电泳漆的泳透力强,内腔防锈性更好,外表涂层完全适用于高档产品的要求,耐盐雾试验可达到800h以上;

(4)优越的环保,安全作业性,电泳漆液仅含不到3%的助溶剂,以水作为分散介质,没有发生火灾的危险性,也不会产生溶剂散发对大气的污染,电泳设备配置超滤液循环系统,使漕液得到有效的利用,仅偶尔排放少量超滤液,不存在漆液对环境的 污染;

(5)涂料利用率高达95%以上,由于漕液粘度很低,工作带出量少并经超滤装置回收,损耗极低;

(6)涂膜外观好,无流痕,烘干时有较好的展平性,由于湿膜仅含少量水分,烘烤时不会产生流挂现象,也不存在溶剂蒸气冷凝液对涂膜的再溶解作用,涂膜平整,光滑,对于厚膜型阴极电泳漆,展平率高可达83%,可免去冲洗。 

三、 电泳涂装工艺参数控制 

1、电泳涂装工艺过程 

  电泳涂装工艺过程基本如下:预脱脂→脱脂→水洗→水洗→表调→磷化→水洗→去离子水洗→滴干→电泳沉积→超滤液冲洗→超滤液冲洗→水洗→烘干→下件。 

2、电泳涂装工艺参数控制 

(1)槽液固体分:阴极电泳漆为20%。槽液固体分对槽液稳定性,泳透力及涂膜厚度和外观质量等都有一定的影响。当槽液固体分较低时,槽液稳定性差,颜料沉降严重,泳透力亦下降。终使得漆膜薄而粗糙,并产生针孔。防护性能差。漕液固体分过高时,漆膜厚度增加,电渗性能下降,漆膜粗燥,起橘皮;另外由于工件带出液浓度高,需要大量超滤液冲洗,使超滤系统的负荷增大,影响其正常运作。因此阴极电泳漆严格控制在20%±0.5%。

槽液固体分的测定是将样品于105℃烘3h至恒重,或者105℃除掉大部分水分后于160℃以下烘至恒重,求得烘干前后质量变化。 

(2)PH值  槽液PH值代表漆液的中和及稳定性。漆液的中和度不够,树脂的水溶分散性差,漆液的水溶分散性差,漆液易凝集沉降。若中和度太高,槽液电解质浓度大幅度增加,电导值升高,使电解作用过于激烈,电解产生的大量气泡造成漆膜粗糙;另外,过量的中和剂使得槽液对湿漆膜的再溶解性增加。 

一般来说,阴极电泳漆的PH5.8~6.7。阴极电泳漆PH的进一步降低使设备腐蚀变得极为严重。由于PH值得变化对槽液稳定性和电导率变化产生很大的作用,因此槽液PH值严格控制在±0.1PH变动范围内。

(3)电导  电导跟槽液PH值,固体分,杂离子含量有关。由于漆前处理时冲洗水中的杂质,电泳时磷化膜溶解,配槽用水纯度低等,都时槽液杂离子浓度增加。因此槽液电导终是处于不断增加的趋势。电导增加使电解加剧,电压和泳透力下降,漆膜粗糙多孔。阴极电泳漆液的电导率一般在1000~2000μ s/cm。为了减少杂离子进入电泳槽,冲洗水和配槽用水的电导率应小于25μs/cm;由PH引起的电导偏高通过排放阳极液来降低;由槽液杂离子引起的电导偏高排放超滤液来调整。通常情况下,100t的阴极电泳槽液,用7t去离子水替代超滤液,电导率可降低100μs/c 

(4)槽液温度  槽液温度升高,树脂胶粒的电泳作用增加,有利于电沉积和涂膜厚度提高。但过高的温度使电解作用加剧,涂膜变得粗糙。流挂;另外也使槽液变质加快,稳定性变劣。温度太低时,槽液粘度增加,工件表面气泡不易逸出,也会造成涂膜粗糙。 

阴极电泳漆液的温度在28~30℃,而厚膜型电泳漆则在30~35℃之间。由于电泳涂装时,一部分电能转化热能,槽液温度总是不断升高,应设置换热系统,将槽液温度控制在±1℃的范围内,防止涂层质量的不稳定。 

(5)电压   电泳涂装时,湿膜的沉积和溶解量相等时的电压称为临界电压。工件在临界电压以上才能沉积上漆膜,但电压升高到某一值时,湿膜被击穿,产生粗糙针孔,臃肿等缺陷,此为破坏电压之间。除了电泳参数会影响工作电压外,电泳漆树脂本身的特性对工作电压会产生显著差别。阴极电泳漆的工作电压高达250V左右。电压的提高,使电流得以增加,用于沉积的电量增加,沉积量按库仑效率增加,涂膜变厚;电压升高也使电场力增加,泳透力也大幅度提高(参见表5-6)。厚膜型阴极电泳漆工作电压对涂膜厚度的影响更为明显,在150V,200V,250V电压下,涂膜厚度分别可达25μm,30μm及35μm。虽然提高固体分或温度等电泳参数能增加涂膜厚度,但也带来一些其他不利的影响作用。因此在实际生产过程中,想适度地增加涂膜厚度,可在工作电压范围内调高电压。 

  同一种电泳漆在不同金属材料表面上的破坏电压是不一样的,例如阴极电泳漆在冷轧钢板上的破坏电压高可达350V,而镀锌钢板却只有270V左右,因此不同金属制品应在不同的工作电压下分别进行电泳。

  电泳时为了避免起始电流过大,一般采取由低工作电压高工作电压过度的通电方式进行电泳涂装。对于连续通过式生产方式,采取带电入槽两段或三段加电压方式通电,排名靠前段为工作电压范围的低限后段为工作电压的高限,使电泳过程中电流以强度均衡并均匀地全部覆盖上涂膜。带电入槽时工作表面不允许挂有水珠否则漆膜表面会产生水斑印迹;在线速度<2m/min时,会在液面产生条纹,间歇式生产方式采取浸入后通电故不会存在上述病症,一般于前15~30s施加低工作电压,然后升至高工作电压提高泳透力。 

(6)电泳时间  随着电泳的进行,工作表面湿膜逐渐增厚,绝缘性增强。一般在2min左右,湿膜已趋于饱和不再继续增厚,此时在内腔和缝隙内表面,随电泳时间延长,泳透力提高,便于漆膜在内表面沉积,因此电泳时间都在3min左右。 

(7)极距和极比   工件与电极之间电泳漆液的电阻随着极距增加而增大。由于工件具有一定形状,在极距过近时产生局部大电流,造成涂膜厚薄不均;在极距过远使电流强度太低,沉积效率差。

(8)其他的电泳漆特性参数及测定 

①中和当量(MEQ)指单位质量树脂中酸(碱)基团中和所需中和剂的等物质的量,以等物质的量/克干树脂表示。测定时取10.000g电泳漆,加50ml四氢呋喃,阳极电泳漆用。1mol/LnaOH标准溶液滴定到终点。 

                       MEQ=MV*10

 式中 M—滴定剂摩尔浓度; 

      V—滴定剂消耗的体积,ml。

②颜基比  取样置于坩埚内,先于110℃烘1h,在于200~250℃预热10min,在于马弗炉800℃烘30min,冷却后称重,残留物(灰分)即为颜料质μ量。 

         颜基比=灰分/(样重*固体分-灰分) 

  在高温下产生热分解的颜料要采用多次的离心分离-树脂溶解,洗涤后烘干求得颜料分质量。

  电泳时树脂与颜料的沉积比例不会与颜基比一致。因为需要定期测定,以确定补加乳液还是色浆。 

③库仑效率  以1C电量能沉积的干漆膜质量表示:C=△W/Q=△W/(It)

式中  △W—干涂膜质量,mg; 

      Q—电量,C

      I—电流,A 

      t—电泳时间,s.

阴极电泳漆的泳透力一般在25~30mg/C,阳极电极漆的库仑率只有15~20mg/C。 

④泳透力  指深入

类型 : 电泳槽 ;

外形尺寸 : 11 ;

重量 : 11(Kg) ;

产品用途 : 11 ;

产品别名 : 11 ;

型号 : 11 ;

品牌 : 11 ;

加工定制 : 否 ;

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