陰極電泳涂裝的影響因素

基出材的表層性質(zhì)

陰極電泳涂裝過程當(dāng)中，作為陰極的基材，如低鋅、普鋅或含鋅鎳的磷化鋼板由于電解作用，沉積的涂層會有缺點，影響電沉積涂層的防腐性能。此外，電泳時陰極表層堿性增強（開始電沉積時陰極附近的pH值約12），會使部分磷化膜溶解、基材表層微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響整體涂層的性能。目前，解決的措施是改進磷化工藝，使基材表層覆蓋Zn與Mn、Ca、Fe等金屬的復(fù)合磷酸鹽[Zn2M(PO4)2?H2O](式中M為Fe、Ni、Mn和Ca)，以提高磷化膜的耐堿性。值得注意的是，在不同基材表層上電沉積的涂層其熱性能也有差異。如在氧氣氣氛下，未經(jīng)過磷化處理的鋼板上電沉積的環(huán)氧涂層在450℃即開始熱降解，熱降解殘余量約25％；表層鍍鋅-鎳合金的鋼板在520℃開始熱降解直至完全。這是因為不同基材表層對陰極放氫反應(yīng)的催化活性不同，造成環(huán)氧主鏈的吸氫反應(yīng)程度及涂層的多孔性呈現(xiàn)差異，從而影響了熱降解速率。此外，基材對于樹脂的凝固溫度也有影響，比如鍍鎳表層環(huán)氧樹脂的凝固溫度可下降20～30℃。

電泳處理

第二 、電泳前處理

1、 脫脂

脫脂的目的是除去金屬表層的油污。目前脫脂普遍采用水溶性堿性脫脂劑，關(guān)鍵在于控制好脫脂溫度和脫脂時間。脫脂溫度過高，水解速度加快，工件表層易泛黃；溫度過低，不利于脫脂液中表層活性劑的潤濕、乳化、增溶等作用，脫脂不干凈。脫脂液除油能力隨pH值的提高而提高，但pH值過高可能使鋁及鋁合金等金屬工件被腐蝕。一般控制脫脂溫度60～80℃、脫脂時間10～15min效果不錯。此外，脫脂后應(yīng)立即清洗干凈。否則金屬表層覆蓋一層堿性物質(zhì)，會影響后續(xù)除銹和磷化工序，最終使電泳涂層的抗腐蝕性下降。

2、 磷化

對于陰極電泳涂裝，磷化膜必須是輕量極的（膜厚為2～6μm）過厚的磷化膜造成電阻增大，使電沉積的效率下降。此外，電泳涂裝還要求磷化膜致密而均勻，只有在工件的導(dǎo)電能力、電場強度一致的前提下，才能得到均勻的電沉積膜。我國廣泛采用鋅系或鋅鈣系中低溫、低渣快速磷化工藝。低鋅磷化與陰極電泳配套性好，可充分發(fā)揮陰極電泳涂裝的優(yōu)勢，發(fā)達國家高檔汽車的電泳涂裝均采用低鋅磷化。磷化工序的控制重點是磷化液的游離酸和總酸度、促進劑含量，以及磷化溫度和時間。一般低鋅磷化采用NO3-促進劑體系（含量＞15g/L），處理溫度50～60℃，浸入時間3～5min，總酸度20～27點（滴定10mL磷化液至酚酞終點時所消耗的氫氧化鈉溶液的毫升數(shù)），游離酸0.7～1.3點（滴定10mL磷化液至甲基橙終點時所消耗的氫氧化鈉溶液的毫升數(shù)）。若在鋅系或鋅鈣系磷化液中加入一定量的Ni2+或Mn2+（2～5g/L），可形成顆粒狀晶粒致密的磷化膜，增強磷化膜的耐堿性。從而提高電泳涂層的耐腐蝕性。此外，磷化后必須徹底洗凈磷化膜上殘留的可溶性鹽，因為在濕熱條件下這種可溶性鹽容易引起涂層的脫落，且它帶入電泳槽會嚴重污染電泳涂料。

3、 固體分

陰極電泳槽液的固體分通?？刂圃?8％～25%（質(zhì)量分數(shù)），固體分的高低對涂料電沉積量的影響較大。涂料的固體分高，槽液導(dǎo)電性好，電沉積量也隨之增加，但固體分過高（＞ 30％），電沉積量增加過多，涂膜變得過厚，烘烤時因流平性不佳而在表層形成桔皮等弊??；固體分過低（＜10％）時，涂料的泳透力低，涂膜的遮蓋力差，還會引起電解反應(yīng)加劇，涂膜易產(chǎn)生針孔，槽液穩(wěn)定性變差。實際涂裝過程當(dāng)中，由于涂料固體分的下降，需要定期檢測固體分的下降值，通過計算向槽液中補加新鮮電泳涂料。

4、 顏基比

對以顏料為著色物質(zhì)的陰極電泳漆，顏基比失調(diào)會造成涂膜的外觀和抗腐蝕能力變差。顏基比過高，涂膜粗糙無光澤，甚至顏料發(fā)生沉淀；顏基比過低，涂膜易產(chǎn)生針孔，抗腐蝕能力下降。陰極電泳過程當(dāng)中，一般通過向槽液中補加高顏基比的顏料漿的方法，以維持顏基比恒定在0.24～0.3。

5 、助溶劑

助溶劑是陰極電泳涂料的重要組成部分，一方面有利于保持涂料的穩(wěn)定，另一方面影響涂膜的質(zhì)量。助溶劑含量太低，下降了樹脂的水溶性，造成電沉積量和泳透力下降；助溶劑含量太高，涂膜變厚，與此同時，泳透力和涂膜的擊穿電壓下降，槽液不易控制。通常，陰極電泳涂料中助溶劑含量為20％～40%；在中和及用水稀釋之后，槽液中有機溶劑一般控制在2%～5%。若挑選的助溶劑是低沸點的醇類溶劑，生產(chǎn)中還要注意定期補加其損失量。

6、 槽液的pH值

電泳過程當(dāng)中，槽液的pH值是控制電泳涂料穩(wěn)定性的重要因素。通常情況下，陰極電泳涂裝需嚴格控制pH在5.90～6.15。槽液的pH值太高，電泳涂料變得不穩(wěn)定，嚴重時造成沉淀析出；槽液的pH值也不應(yīng)過低，雖然pH值下降時電泳電流增大，電沉積量增加，有利于涂膜形成，但漆膜的再溶解程度也隨之加大。連續(xù)電泳時，由于樹脂不斷沉積，中和劑不斷積累，使得槽液pH值漸漸下降、電導(dǎo)率增大，造成泳透力下降。更為嚴重的是已沉積在工件上的漆膜重新溶解的趨勢加大，使沉積膜變薄，失光甚至露底。一般通過極罩法、補加低中和度涂料更換超濾液的方法來調(diào)整pH值，使之穩(wěn)定在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

7、 槽液電導(dǎo)率

陰極電泳涂料槽液的電導(dǎo)率通常在1200～1600μS/cm，維持槽液一定的導(dǎo)電能力，保證涂層的質(zhì)量。在電泳過程當(dāng)中，由于雜質(zhì)離子的混入，以及游離出的中和劑的濃度增加的緣故，電導(dǎo)率會逐漸增大。電導(dǎo)率過高既增加耗電量，下降了泳透力，又使槽液升溫過快，涂膜光澤下降，顏料顆粒析出、漆膜抗腐蝕能力下降。

8、 槽液溫度

槽液溫度對陰極電泳涂裝及涂膜性能的影響是非常顯著的。在其他工藝條件不變的情況下，升高溫度，槽液粘度下降，電極反應(yīng)加快，同時涂膜的電阻值也下降，有利于電沉積，使膜厚增加。但槽液溫度過高（＞35℃），涂膜變得粗糙，烘干后產(chǎn)生波浪狀的堆積，且槽液中的助溶劑易揮發(fā)，造成槽液變質(zhì)，穩(wěn)定性變差。溫度過低（＜15℃ ），沉積量很小，涂膜很薄，光澤度和遮蓋力都差，且槽液粘度大，電沉積過程當(dāng)中產(chǎn)生的氣泡難以消除，漆膜易出現(xiàn)針孔。一般陰極電泳槽液溫度控制在 28～34℃，實際操作中需采取恒溫措施。以避免槽液溫度超出此范圍。

9、 電泳電壓

陰極電泳涂裝的電壓主要取決于涂料的品種，操作時還應(yīng)該綜合考慮極間距、極比、槽液溫度等因素，以確定最佳電壓范圍。電壓的高低對電泳涂膜的質(zhì)量影響很大。通常電泳時間是固定的，通過提高或下降電壓來調(diào)節(jié)涂膜厚度。極間電壓越高，電場強度越強，電沉積量亦隨之增加，工件內(nèi)表層及半封閉面的涂膜厚度增大。但電壓過高，工件入槽瞬間的沖擊電流太大，涂膜沉積速度過快，易造成涂膜外觀和性能變差。電壓高到高于電泳膜的擊穿電壓時，沉積涂膜被擊穿，電解反應(yīng)加劇，電極表層產(chǎn)生大量氣體，涂膜表層產(chǎn)生大量氣泡。電泳電壓過低，涂料泳透力差，沉積速度慢，效率低，涂膜變薄。一般在保證涂膜外觀質(zhì)量前提下，盡可能采用較高的電壓進行陰極電泳涂裝。電壓控制在150～340V為宜。據(jù)文獻報道，陰極電泳涂裝時采用不同的供電方式對涂膜的外觀影響較大。線性升高電壓既可獲得較高的泳透力，又可限制峰值電流，避免涂膜弊病的產(chǎn)生。

10 、電泳時間

一般情況下，電泳時間長，膜厚及泳透力會增加，涂膜電阻值也隨之增大，約2～3min后，涂膜達到一定厚度，厚度就幾乎不再增加。電泳時間過長，會造成涂膜缺點產(chǎn)生，外觀變差。因此，在保證涂層質(zhì)量前提下，應(yīng)盡量縮短電泳時間，電泳結(jié)束后，被涂物應(yīng)盡快從槽中取出，以免涂膜發(fā)生再溶解而變薄。

11、 極間距與極比

陰極電泳時陽極與陰極（被涂物）之間的距離（極間距）和面積比值（極比)對電沉積效率有一定影響。極間距過遠，極間電阻增大，電沉積效率下降，沉積量減小，涂膜不均勻，局部甚至電泳不上；反之則會產(chǎn)生局部電流大和過量電沉積，影響膜厚均勻度。一般合適的極間距為50～400mm。對于較大的工件，必要時可設(shè)置輔助陽極，以達到合理的極間距范圍。陽極面積過大，被涂物表層易產(chǎn)生異常電沉積，沉積出的涂膜厚且粗糙，附著力也下降；陽極面積過小，電沉積效率下降，涂膜變薄，泳透力也低。一般合適的極比（陽極面積／陰極面積）為1/4～1/6。

電泳前處理

12、 烘烤溫度和時間

烘烤溫度和時間對涂膜的耐腐蝕性、耐沖擊性均有很大的影響。高溫長時間烘烤可能造成涂膜泛黃、變脆等；烘烤溫度太低，樹脂沒有充分交聯(lián)，耐腐蝕性變差。一般烘烤溫度為165～180℃，烘烤時間20～30min。

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