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阴极电泳涂装工艺
引言
近几年随着我国汽车工业的发展 , 各厂家都在新建或改造涂装生产线 , 新建的电泳涂装线 , 大多数都采用阴极电泳涂装方式。由于阴极电泳工艺条件要求比较严格 , 加上电泳涂装线设备多 , 工艺环节多 , 比较复杂 , 一次性投资大 , 设计方案应慎重考虑 , 充分发挥其涂装工艺特点 , 以取得好的经济效益。CED 有其独到之处 , 并愈来愈为人们所重视 , 推广应用普及速度是前所未有的 , 一般阴极电泳涂装工艺分为以下几个步骤 :
预清洗→碱清洗→水洗→磷化→纯水洗→干燥 → CED →超滤→水洗→干燥 2 预处理
控制好预处理 , 对形成均一的磷化膜很重要 , 否则其耐腐蚀性降低 , 并在电
泳涂漆后会出现表观缺陷。通常有两种处理方式 :(1)全喷淋式(2)喷浸 相结合式。推荐采用后一种处理方式。其工艺流程如下：
---预喷洗---浸脱脂---喷洗---浸洗---喷洗---表调---磷化---喷洗---浸洗---新鲜去离子水喷洗---
为了得到优质均匀的磷化膜 , 应特别注意各步水洗工艺。1 #、2 # 工 序要能充分去除油脂 , 1 # 工序要用高压水 , 压力越高越好 , 以不损伤工件 为限。
这样 , 才有可能形成紧密、附着力好、细腻的磷化膜 , 同时绝对避免或 尽可能少的将清洗物带入磷化槽。3 #、4 #、5 # 工序为清洗阶段。6
# 表
调阶段 , 它可活化金属表面 , 增加晶核的数量 , 降低磷化膜重量 , 提高形 成磷化膜的一致性。7 # 磷化阶段 , 在金属表面形成一层防腐蚀性的无机盐化
学涂膜 , 增大电泳漆膜的表面积 , 磷化阶段要及时清除残渣 , 同时 , 建议 所有槽都配置过滤器以去除杂质。磷化后喷、浸洗即 8 #、9 # 工序 , 采用 常温全浸式 , 以使磷酸盐尽量溶解于水中。10 # 新鲜去离子水喷洗 , 将可能
带入电泳槽的杂质减至最少 , 所有磷化残余物须从工件表面冲走。新鲜去离子
水的电导率应低于 10 μ s/ cm , 滴水电导率应小于 20 μ s/ cm。3 CED 系统.1 电泳槽结构材料 电泳槽是加有防腐、绝缘衬里的钢制槽。通常所采用 的绝缘层为胺固化环氧树脂或聚酯 , 绝缘层必须能抗所有化学物质侵蚀 , 并 能承受 600V 以上电压。
其结构和容积应根据被涂工件的大小和电泳工艺的要求 确定 , 副槽的大小为主槽的 1/10 , 设计时应考虑如何减少循环死角。
管道可
用不锈钢或 PVC 材料 , 接近电泳槽体的管道采用 PVC 管 , 管内流速保持在 180m / min 左右 , 热交换器应使用不锈钢 , 以保证使用寿命 , 不允许使用 Zn、Cu 和 Al , 它们会损坏电泳槽漆 , 镀锌钢板不能用于槽液和原漆接触的 表面 , 聚四氟乙烯可用于所有接触处。3.2 槽液的循环
主槽的搅拌要避免让槽液出现沉淀 , 通常槽液表面流速至少达到 12m / min。
一般用单台或多台泵 , 从电泳槽吸出槽液后经泵返到电泳槽内。如图 2 所示方
式排列的喷嘴中以保证槽液的流速。
主副槽循环必须保证槽液在距槽底部 30cm 处的流速为(2.4 ～ 3.0)m/ min , 而液面流速为 12 m / min , 循环量为(3 ～ 6)次 /h , 也可能达 到(5 ～ 7)次 /h , 设计时 , 循环能力应有足够的余量。循环泵 1 与循环 泵 2 之流量比 , 应保持在 3 ∶ 1 或 4 ∶ 1 , 否则 , 脏物会在槽入口处翻 动 , 并发生沉降。循环泵可选用离心泵 , 转速 1500r/ min 为宜。3.3 热交换系统 槽液各项参数 , 受温度影响很大 , 槽液施工温度为(18 ～ 35)℃。电泳过程中有不少的电能转换为热能 , 为了维持电泳最佳工 作温度 , 应有热交换系统 , 在满负荷运转的情况下 , 冷却机应能使温度控制 在 15 ℃ , 温度变化幅度不超过(± 2)℃。在寒冷地区或季节 , 当温度低
于正常工作温度时应能自动加温 在高温地区或季节 , 工作参数应有所侧重 , 但通常是以降温为主。3.4 过滤系统
为了减少电泳涂料工作中的各种夹带杂质颗粒对电泳涂层的影响 , 应对工作液 进行经常过滤 , 通常包括粗滤和细滤装置 , 滤出机械杂质和絮凝的颗粒 , 过 滤器一般具有自清洗能力。槽液应不少于每小时循环过滤一次。并且至少有一
个吸油滤袋装于过滤器中 , 这种过滤器也可用于任何冲洗阶段过滤。3.5 超滤系统
为了能及时清除所有积累的各种有害离子 , 保证足够的超滤液量至关重要 , 超滤液的储量必须能满足正常
工作(2 ～ 4)h。一般要求超滤器的能力至少达到 1.22L / m 2 · min。使用超滤系统是有效的处理方式。同时利用超滤液进行循环水洗 , 可以进一步 提高涂料的利用率(可达 98 %), 减少了对环境的污染。超滤器有管式、板 式、空心束状等多种结构 , 过滤膜材质可用醋酸纤维、聚砜等。3.6 阳极系统
酸是阴极电泳过程的副产物 , 阳极系统可以带走电泳过程中所产生的酸 , 而 使槽液 p H 值和电导率维持稳定 , 阳极液的电导率通常为(300 ～ 1200)μ s/cm , p H 值为 2 ～ 5。阳极罩上覆盖着一层阳离子选择性半透膜 , 只允 许酸通过而不返回槽液中。3.7 电源
电泳用直流电源 , 根据电泳涂料施工工艺的要求确定 , 阴极电泳涂料要求在(0 ～ 400)V 电压范围。
电流应根据涂装工艺要求确定 , 一般每平方米涂装面 积约需 10A 的电流容量。
大型工业用电泳电源 , 除有足够的电压幅度、电流容量外 , 还应具有自动调 压、保护、安全连锁装置。
电泳通电方式有两种 , 一种是通电后进槽 , 一种是 进槽后通电。
两种方式均有缺陷 , 通电后进槽使漆膜外观不好 , 进槽后通电系 统过于庞大 , 需要的费用高。
进槽后两阶段的通电方式可以高效地利用电源 , 并获得较高的泳透力。3.8 纯水装置
在电泳涂料工作液的配制和补充固体含量时 , 需要去离子水 , 而在金属表面 处理最后水洗 , 电沉积最后阶段也需用去离子水洗 , 纯水装置应根据实际情 况而定。水质要求 : 电导率≤ 20 μ s/ cm(25 ℃);pH 值为 7。.9 电泳水洗系统
使用净水或超滤液对电泳后工件进行(3 ～ 4)次水洗 , 最后一次应使用纯水
洗 , 超滤封闭水洗既节约大量用水又可减少对环境的污染。3.10
干燥系统低含水量的电泳涂膜 , 在进入烘干前应尽量减少表面水迹 , 以 免影响涂膜外观质量。干燥系统一般采用远红外干燥 , 但对大型复杂工件 , 应采用强制热风干燥 , 以保证各部位干燥的一致性。
干燥温度、时间根据电泳
涂料的固化要求而定。
干燥装置应能保证在规定固化温度下所需的最短时间。定
期使用专门仪器测试烘干装置的温度曲线 , 以保证漆膜质量。为减少干燥过程 中释放物质对环境的影响 , 应考虑安装废气治理装置 , 如废气催化燃烧装置 等。
