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4.1电泳原理4.1.1电泳基本原理物质分子在正常情况下一般不带电，即所带正负电荷量相等，故不显示带电性。但是在一定的物理作用或化学反应条件下，某些物质分子会成为带电的离子（或粒子），不同的物质，由于其带电性质、颗粒形状和大小不同，因而在一定的电场中它们的移动方向和移动速度也不同，因此可使它们分离。若溶液里一电量为Q的带电粒子，在场强为E的电场中以速度υ移动，则它所受到的电场力Ｆ应为：Ｆ＝QＥ（6-1）根据斯托克司定律，在液体中泳动的球状粒子所受到的阻力Ｆ’为：Ｆ’＝6ηrυ（6-2）式中η为介质的粘度系数，r为粒子半径。当二力平衡，即Ｆ＝Ｆ’时，粒子作匀速泳动，且有υ＝QＥ／6ηr（6-3）4.1.2影响电泳的外界因素电场强度、溶液的pH值、溶液的离子强度、电渗作用、粒子的迁移率、吸附作用所谓电泳涂装，是将被涂物浸渍在水溶性涂料中作为阳极（阳极电泳），另设一与其相对应的阴极，在两极间通直流电，靠电流所产生的物理化学作用，使涂料均匀涂在被涂物上的一种涂装技术。电泳涂装必须使用电泳漆，电泳漆通常又称水溶性涂料，电泳漆与蒸馏水必须按一定比例进行稀释，才能使用。电泳涂装一般包括四个同时进行的过程：1、电泳：在直流电场的作用下，正，负带电胶体粒子向负，正方向运动，也称泳动。2、电解：电极上分别进行着氧化还原反应，反而在电极上形成氧化与还原现象。3、电沉积：由于电泳作用，移至阳极附近的带电胶体粒子在模板表体放出电子，而呈不溶状态沉积，析出的现象，此时漆膜形成。4、电渗：在电场作用下，固相不动，而液相移动的现象。电渗作用使漆膜内所含水份逐渐被排到涂膜外，最后形成几乎连电流也通不过去，含水率极低，电阻相当高的致密漆膜。5、铁红环氧电泳漆为例：该电泳漆系改性环氧树脂，丁醇，乙醇胺，滑石粉，铁红的物质组成，电泳漆与蒸馏水混合后，在直流电场的作用下，即分离成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，并进行一系列复杂的物理化学胶体化学，电化学变化过程。电泳涂装的方法及技巧（1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线。（2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约1～2μm，要求磷化膜结晶细而均匀。（3）在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为25～75μm。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50μm的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。（4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。（5）随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。（6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意，系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势，连续工作30～40天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参数定期进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含量和电导率每天一次；颜基比、有机溶剂含量、试验室小槽试验每周2次。（8）对漆膜质量的管理，应经常检查涂膜的均一性和膜厚，外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等现象，定期检查涂膜的附着力、耐腐蚀性能等物理化学指标。检验周期按生产厂家的检验标准，一般每个批次都需检测。电泳涂装及水性漆的运用，标志着涂装工业的一项重大进步。电泳涂装施工速度快，可实现机械化和自动化连续作业，减轻劳动强度，漆膜均匀，附着力强，对一般涂装方法不易涂到或涂不好的部位，如前所述的筋板焊缝等处都能获得均匀平整，光滑的漆膜。涂料利用率高达90%-95%，由于电泳涂料是以水作为溶剂的，具有不燃性，无毒、操作方便等优点。电泳后经过烘干的漆膜，具有优良的附着力，它的防锈性耐腐蚀性，耐候性等性能均优于普通油漆及一般的施工方法。1.前言阴极电泳涂装是目前世界上较为先进的一项涂装技术，采用该项技术所获得的涂膜抗腐蚀性能要比阳极电泳涂膜强一倍以上。阴极电泳的涂膜质量除了与涂装线的设计、安装水平、工艺及设备是否完善以及涂料产品质量是否有保证等因素有关外，还与管理者的水平和素质有着极为重要的关系。在已固有的生产条件的涂装管理中，应采取什么措施、抓住哪些环节、怎样设臵控制点来保证涂膜质量?本文提出了看法和意见，与读者共同商榷。2.涂膜质量问题及其影响因素2.1阴极电泳涂装的典型工艺流程由于处理的材质和表面状态不尽相同，所以所采用的工艺流程、特别在前处理的工艺上也不完全相同。但其总体要求是一致的。较为常见的流程如下：机加工成形产品→清除焊渣毛刺→上线→脱脂(除锈)→水洗→表调磷化→水洗→电沉积→电泳后洗→干燥固化→产品。2.2涂膜质量问题及质量要求由于受到各种因素的影响，涂膜将出现各种质量问题，归纳起来主要分为两大类：(1)外在质量即装饰质量问题，主要是颜色、光泽和平整度三项，其质量要求主要看该涂膜是作底漆还是作“底、面合一漆”的不同而异。(2)内在质量问题，包括机械性能和耐腐蚀性能两方面。〃机械性能涂膜附着力(级)：级数越大表示附着力越差，一般以“0”级为最好。涂膜厚度(μm)：由于受到电阻的影响，涂膜厚度总会受到某种程度的限制。一般而言，涂膜不宜太薄，太薄不仅降低其光泽和平整度，而且会降低涂膜综合性能。不管属于何种产品，增加涂膜厚度，对提焦的碳素等物质不清除，不仅降低预涂件表面的平整度，而且将降低有关部位的导电性。该工序多为手工或半机械处理。为了保证处理质量，要求有比较严格的质检制度。质检要求：毛刺、焊渣除净、表面平整。4.2上线后质量控制上线后主要分为4个工序，分别是：前处理工序，包括脱脂(除锈)、表调、磷化、水洗；电沉积工序；电沉积后洗工序；湿膜干燥固化工序。4.2.1前处理工序(1)脱脂除锈。该工序是表面处理最为重要的工序，其处理质量的好坏是保证涂膜质量的一个关键所在。该工序的处理方法较为常见的有酸洗(或“二合一”)法、超声波法等。影响处理质量的因素虽略有不同，但亦有共同点。如预涂材质及表面状态、工作液的种类、性能及其pH、操作温度、Fe3+离子含量、工作液的使用周期等。质量控制应关注工作液的pH、操作温度和工作周期(Fe+离子浓度)。当处理效果明显下降，采用提高pH或温度仍无效果时，主要是工作液使用周期过长(Fe2+离子浓度过高)所致。此时为了保证处理效果应果断采取措施即更换新液。质检要求：预涂件表面无油污、锈迹、氧化皮和其他杂质(金属表面完全裸露)，表面平整，不返锈。(2)表调、磷化。电泳涂装要求涂件有较高的磷化质量，一是膜厚要均匀无遗漏；二是结晶细致；三是膜不能过厚。为了保证磷化质量，磷化前预涂件表面预先经过“表调”是必不可少的。影响磷化质量的因素除r与磷化剂的产品质量密切相关外，还与工作液的温度、总酸度、游离酸度、促进剂浓度等参数的操作控制有关。这些参数因磷化产品的不同而不同，管理者和检测人员应定时或不定时地做好监控工作，切实控制好这些参数。质检要求：磷化膜均匀、细腻、膜厚1～3μm，不能过厚，否则，将使涂膜变得粗糙或者降低涂膜厚度甚至电泳不上。(3)水洗此处水洗包括2个工序的水洗：〃脱脂除锈后洗。该工序的水洗主要是为了洗净预涂件表面的残酸、残碱，以避免它们污染和干扰下道工作液(表调、磷化)的处理效果和使用寿命。对涂装质量本身并无直接的影响。只要洗后保证了洗件的洁净度(不降低表调剂、磷化剂的使用效果)就算达到了洗涤目的。质检要求：滴水pH中性，洗件湿润均匀，无挂珠。〃磷化后洗(附纯水水质要求)。该道工序的水洗远比前道工序水洗重要，而且对水洗质量要求非常苛刻，其原因在于磷化后如果不洗净工件表面残存的磷化剂和其他杂质，将会引起两个严重后果：①残存磷化液中的Zn2+、Fe2+、H2PO4-、HPO42-、HPO43-等可溶性盐类离子是电泳涂膜“蛤蟆皮”、“针孔”等弊病的“元凶”，随着它们的混入和含量的增加，将造成大量的涂膜质量问题，后果极为严重；②残存磷化剂中可溶性盐类离子随使用时间的增加而增加，含量过高引起树脂析出而沉淀，从而降低涂料利用率，严重时甚至会使电泳槽液报废，从而造成重大的经济损失。质检要求：预涂件洗水滴液pH小于7；电导率小于50μS/cm。应特别指出，磷化后最后一道水洗对纯水水质要求较高，这是保证该道水洗质量的重要环节。管理者及操作人员应做好纯水水质的监控工作。纯水水质要求：电导率小于20μS/cm(pH＜6.5)。工序质检重点：①油、锈、污除净；②磷化膜厚1～3μm；③洗件滴水电导率小于50μS/cm。4.2.2电沉积该工序是整个电泳涂装的中心环节，涂装线成功与否皆赖于此。因此，管理的重点和难点亦集中于此。前面所有工序即前处理质量如何亦将在此得到“反馈”,为了使电沉积能正常地进行和获得好的涂膜质量，就必须正确和全面地执行工艺规程，使电泳槽液始终处于一个稳定、乳化效果和电泳特性均佳的良好状态，以及能维护其正常运行的循环搅拌系统。为此，平常的管理应针对如下几个环节，紧紧抓住不放松。〃电泳槽液的工艺参数如固含量、助剂含量、pH、颜基比、电导率、温度、施工电压(电流)应根据不同季节(温度)和是否生产进行适时调整和控制，使之始终处于正常范围。电泳槽液良好状态的特征是：漆液均匀、细腻、呈均相状态。应以此标准检查槽液。〃循环搅拌系统运行正常，槽底各处均无沉淀现象发生。〃槽液循环过滤装臵、恒温装臵、超滤装臵等均运行正常，设备(滤袋、滤管)无破漏，透过液清澈(参数符合工艺要求)。〃施工电压稳定、电流充足、吊具导电性和阳极液循环系统良好。〃正确配漆、使之“熟化”彻底。〃检测系统运行正常。以及磷化温度和时间。一般低锌磷化采用NO3-促进剂体系（含量＞15g/L），处理温度50～60℃，浸入时间3～5min，总酸度20～27点（滴定10mL磷化液至酚酞终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数），游离酸0.7～1.3点（滴定10mL磷化液至甲基橙终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数）。若在锌系或锌钙系磷化液中加入一定量的Ni2+或Mn2+（2～5g/L），可形成颗粒状晶粒致密的磷化膜，增强磷化膜的耐碱性。从而提高电泳涂层的耐腐蚀性。此外，磷化后必须彻底洗净磷化膜上残留的可溶性盐，因为在湿热条件下这种可溶性盐容易引起涂层的脱落，且它带入电泳槽会严重污染电泳涂料。5.2.2.3固体分阴极电泳槽液的固体分通常控制在18％～25%（质量分数），固体分的高低对涂料电沉积量的影响较大。涂料的固体分高，槽液导电性好，电沉积量也随之增加，但固体分过高（＞30％），电沉积量增加过多，涂膜变得过厚，烘烤时因流平性不佳而在表面形成桔皮等弊病；固体分过低（＜10％）时，涂料的泳透力低，涂膜的遮盖力差，还会引起电解反应加剧，涂膜易产生针孔，槽液稳定性变差。实际涂装过程中，由于涂料固体分的下降，需要定期检测固体分的下降值，通过计算向槽液中补加新鲜电泳涂料。5.2.2.4颜基比颜料质量/基质质量（树脂）对以