電泳塗料

電泳塗裝

電泳塗裝是金屬表面處理中的一類。套用廣泛：最開始套用於汽車行業，但隨著各行各業中金屬表面處理的要求不一樣，電泳塗裝也扮演著越來越重要的角度，手飾、散熱器、眼鏡、打火機、汽車、機車、筷子、機械等。
塗料產地：電泳塗料隨著入關進入中國，生產電泳塗料的既有進口的也有國產的。
電泳塗料的環保性廣泛被認知。無鉛、絕緣（不導電），減少廢水的排放量等。

塗膜原理

電泳塗裝過程伴隨電泳、電沉積、電解、電滲等四種化學物理作用的組合，而形成塗膜，其原理介紹如下。
1、電泳（eletro phoresis）膠體溶液中的陽極和陰極接電後，在電場的作用下帶正（或負）電荷膠體粒子向陰極（或陽極）一方泳動現象稱為電泳。膠體溶液中的物質不是分子和離子形態，而是分散在液體中的溶質，該物質較大(10的-7次方—10的-9次方m 程度），不會沉澱，而是分散狀態。
2、電沉積凝集（electro Coagulation） 固體從液體中析出的現象稱為凝集（凝聚、沉積），一般是由於冷卻或濃縮溶液而產生，而電泳塗裝中是藉助於電。在陰極電泳塗裝時帶正電荷的粒子在陰極上凝聚，帶負電荷的粒子（離子）在陽極聚集，當帶正電荷的膠體粒子（樹脂和顏料）到達陰極（被塗料）表面區（高鹼性的介面層），得到電子，並與氫氧離子反應變成水不溶性，沉積在陰極（被塗物）上。
3、電解（electrolysis)在具有離子導電性的溶液中的陽極和陰極接通直流電，陰離子吸往陽極，陽離子吸往陰極，並產生化學反應。在陽極產生金屬溶解，電解氧化，產生氧氣、氯氣等，陽極是能產生氧化反應的電極。在陰極產生金屬析出，並將H離子電解還原為氫氣。
4、電滲（elestro and osmosis） 在用半透膜間隔的濃度不同的溶液的兩端（陰極和陽極）通電後，低濃度的溶媒向高濃度側移行現象稱為電滲。剛沉積到被塗物表面上的塗膜是半滲透的膜，在電場的持續作用下，塗膜內部所含的水分從塗膜中滲析出來移向槽液，使塗膜脫水，這就是電滲。電滲使親水的塗膜變成憎水塗膜，脫水使塗膜緻密化。電滲性好的電泳塗料泳塗後的濕漆可用手摸也不粘手，可用水沖洗掉附著在濕漆膜上的槽液。

特點

1、電泳塗裝可實現完全機械化、自動化，不僅減輕了勞動強度，而且還大幅度提高了勞動生產率，適用於大量流水線作業。
2、電泳塗料泳透率高，在水中完全溶解或乳化，配製成的槽液黏度很低，很容易浸透到被塗物的袋狀構造部及縫隙中，特別適合於異型導電材料的表面塗裝。
3、電泳槽液具有較高的導電性，塗料離子能在電場作用下快速泳動，在被塗物表面被中和後形成電中性濕漆膜，隨著濕漆膜的增厚電阻增大，塗料粒子沉積量逐漸變小，從而形成均勻細緻的塗料膜。
4、塗料的利用率高，高達95%以上甚至100%。由於槽液的固體含量低、黏度小，被塗物帶出的塗料少，尤其是超濾技術的套用，實施塗裝過程封閉循環，塗料回收率高。
5、塗膜的防腐蝕能力強，電泳塗裝由於在電場作用下成膜均勻，因此採用電泳塗裝法能使工件的內腔、焊縫、邊緣耐腐蝕性顯著提高。
6、電泳塗料溶濟含量低，一是有利於環保，二是生產安全性好。

局限性

1、電泳必須在通電的情況下才能進行，因此適用於具有導電性的被塗物(一般是金屬)。
2、導電特性不一樣的多種金屬組合成的被塗物，不宜採用電泳塗裝工藝，如有一些電泳塗料對Cu、Sn等金屬離子會產生過敏現象。
3、電泳塗料濕膜須烘烤後才能形成緻密的漆膜，因此不能耐高溫的被塗物也不能採用電泳塗裝工藝。
4、電泳槽底更新期為6個月以內，所以對小批量生產場合不宜採用電泳塗裝。
5、不同底材上的電泳塗料性能有差異。
6、要求有強大的技術力量作為支持，特別是彩色電泳，要做到預期的顏色效果，不是專業人員的話，在調色時有一定的難度。

發展趨勢

隨著電泳塗料尤其是陰極電泳塗料的迅速發展，迎來了多樣化、多品種、多功能及彩色化的時代。為了最大限度地發揮電泳塗料的性能，應從包括電泳塗料用的原材料、被塗物底材、面漆塗料以及塗裝設備的整個系統進行研究。
在原材料方面，除了環氧樹脂以外，還應研究丙烯酸樹脂和石油系樹脂以及它們的混合樹脂系；固化方式方面，目前仍以聚氨酯固化型為主流，今後應進一步研究開發聚合固化型、酯交換型和蜜胺固化型等新的電泳塗料；從塗料本身的改進方面，以防蝕性大目標為基礎，提高邊角部、焊接部、接合部的防鏽性，降低固化溫度(或縮短固化時間)，使電泳塗料朝厚膜化、高耐候性、高外觀質量、多色化、低公害的方向發展。
今後電泳塗料的發展動向是：(1)提高邊角耐蝕性的電泳塗料；(2)低溫交聯型電泳塗料；(3) 高抗碎裂性的電泳塗料；(4)膜厚 30-40µm 的厚膜型或 60µm 以上的超厚型陰極電泳塗料；(5)彩色複合，兼備底漆、面漆特點的陰極電泳塗料；(6)新型電極材料的選擇與電極位置的研究等。
電泳塗料在塗料工業中占有重要位置，它在節能、生態學及經濟學的競爭中將顯示出廣闊的發展前景。

電泳塗料基本知識

電泳塗料作為一類新型的低污染、省能源、省資源、起作保護和防腐蝕性的塗料，具有塗膜平整，耐水性和耐化學性好等特點，容易實現塗裝工業的機械化和自動化，適合形狀複雜，有邊緣稜角、孔穴工件塗裝，目前被大量套用於汽車、自動車、機電、家電等五金件的塗裝。電泳塗料及塗裝法在20世紀60年代後獲得工業套用，採用電泳塗料可以進行全封閉循環系統運行，塗料幾乎100%利用。電泳塗料以水溶性或水分散性離子型聚合物為成膜物，被塗工件可以是陽極也可以作為陰極。　電泳塗料按被塗工件電極可分為陽極電泳塗料和陰極電泳塗料;按成膜物在水中存在的離子形態可分為陰離子電泳塗料和陽離子電泳塗料。陰極電泳塗料按水分散狀態可分為單組份電泳塗料和雙組份電泳塗料;還可按膜厚度分為薄膜型、中厚膜和厚膜型陰極電泳塗料。

陽極電泳漆

陽極電泳漆（AED）：所使用的成膜聚合物為陰離子型樹脂，常見的都是多羥基的聚合物，中和劑為有機胺，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、順酐化油、環氧酯、丙烯酸類等陽極電泳漆。

陰極電泳漆

陰極電泳漆（CED） ：所使用的成膜聚合物為陽離子型樹脂，在樹脂骨架里含有氨基，中和劑為有機酸，如甲酸、乙酸、乳酸等；最常用的樹脂有環氧樹脂、丙烯酸、聚氨酯類等

電泳塗料的發展過程

電泳塗裝的原理髮明於二十世紀三十年代。二十世紀五十年底，汽車製造廠商們注意到傳統的浸塗法雖然能使塗料進入汽車內部、夾縫，但是在烘乾過程中，油漆因溶劑蒸發而被洗掉。所以美國福特汽車公司在George Brewer 博士的領導下，從1957 年著手研究電泳塗裝。這個計畫是開發一種改善車身難塗部位防腐蝕性的方法，開發小組努力去開發一種在施工過程中溶劑可以從塗膜中被排除掉的塗料，他們的工作開創了電泳塗裝。　福特汽車公司於1961年7月建立了第一個用於塗裝車輪的陽極電泳槽，WIXOM總裝廠用來塗裝汽車車身的電泳槽建於1963年。　電泳塗裝在實際套用中顯示了高效、優質、安全、經濟等優點，受到世界各國塗裝界的重視。　1973年成功開發了陽離子電泳塗料和陰極電泳塗裝技術，之後陰極電泳塗裝工藝在汽車工業中迅速普及、發展，目前90%以上的汽車採用電泳塗裝。

電泳塗裝的優缺點

1）優點　底塗工序可實現自動化，適用於流水作業。　相對於噴塗工藝而言，電沉積工藝雖然一次性投資較大，但投槽後兩至三年內就可收回，高於常規噴塗工藝的那部分成本。同時電沉積過程的能量消耗和正常的保養費用都大大低於常規噴塗工藝。　可控性強　工作槽液容量較大，使塗料及工藝參數的變化減到最小。操作工藝參數已有明確的規定，且是以豐富經驗為基礎。依靠調整電壓，容易得到均一的目標膜厚，通過選擇不同品種的電泳漆和調整泳塗工藝參數，膜厚可控制在10-35μm範圍內。工件間和不同日期所沉積的塗膜（如膜厚及性能）重現性好。　泳透力好　提高工件內腔及夾縫的防腐蝕性，尤其陰極電泳塗膜的耐蝕性更好。對於噴塗、浸塗等塗裝法，夾縫和內腔很難塗上漆膜；且縫隙間的塗膜在烘乾時不會被蒸汽洗掉，從而使工件內腔、焊縫、邊緣等處的耐蝕性顯著提高。　高效性　若槽液操作參數及設備維護得當，與噴塗相比，塗料的有效利用率可高達95%以上。工作液是低固體份的水稀釋液，粘度與水相似，原漆帶出槽外的量很少。泳塗的濕漆膜是水不溶性的，泳後可採用超濾（UF）液封閉清洗，回收帶出槽外的漆液。　低污染性、高安全性　與其它溶劑型塗料、水性塗料相比，因其有機溶劑含量少，且低濃度，故無火災危險，對水源和大氣污染少。採用超濾(UF)和反滲透(RO)裝置，實現電泳後的全封閉水洗，可大大減少廢水處理量。　電泳塗膜的外觀好，烘乾時有較好的展平性，電泳塗裝所得塗膜的含水量少，溶劑含量也小，在烘乾過程中不會象其它塗料那樣產生流掛、溶落、積漆等弊病。電泳水洗後的塗膜是較乾的，晾乾時間短(5-10min)，可直接進入高溫固化。　磷化膜經純水清洗後，不需要烘乾，可直接進入電泳工序；而其他漆種必須將水份烘乾，才能進行塗裝。　2）局限性　一般電泳塗膜的耐候性較差，在戶外使用時需塗裝面漆。　對掛具的管理要求較嚴，要確保工件良好導電性以及有良好的防腐性。　僅適用於具有導電性被塗物的塗裝。　能帶較多液體或污物進入電泳槽的不宜電泳；或經多次水洗後仍積液多的不宜電泳。　對不耐高溫以及對顏色有要求的工件不宜電泳。　對小批生產場合不宜推薦採用電泳塗裝，原因是槽液的更新速度太慢，槽液中的樹脂和溶劑組份的變動大，而使槽液不穩定。