(CED培训资料)阴极电泳涂料涂装基础知识

阴极电泳涂料、涂装基础知识王翔HKP研究部CED2010-7-24内容:第一部分:电泳基础知识第二部分:电泳涂料的制造工艺第三部分:CED常用术语第四部分:电泳涂料检测项目第五部分:电泳生产线的管理第六部分:槽液调整计算电泳基础知识第一部分:4何谓电泳涂装、ED?－分散在水中的电泳涂料，在电场作用下，以不溶于水的状态、在被涂物表面析出，形成均一的涂膜。－是ELECTRO-DEPOSITION缩写也有称做ELECTROCOAT和E-COAT的。根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种：—AED：AnodicElectroDeposition的缩写，被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子型（带负电荷）。—CED：CathodicElectroDeposition的缩写，被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）。5电泳涂料的适用范围□汽车车体（４轮车体、３轮车体）□汽车零件（车体零件、转向、刹车片部品）□工业用产品（２轮车架、油箱、家电产品）□器具、机械（农耕机具、工作机械、其他）□建筑构造物（铁筋、金属部分材料）□钢铁产品□其他（导电性被涂物）6电泳涂装的优点完全自动化→高效率、能节省人力涂膜均一性→高经济性、重现性好通过调整电压、可以取得目标的涂装膜厚。○高泳透力能均一地涂着于被涂物表面、使工件的内腔、焊缝、边缘等处的防锈性显著提高。火灾的危险性极低→是水分散塗料、溶剤含量极低*但也要注意在电泳槽中产生的氢气（阴极）、氧气（阳极）为易燃气体高装饰性→膜厚均一、涂面平滑、不易发生流痕、痱子等现象○环保性→溶剤含量低、配方中不含铅、铬等有害重金属→采用UF和RO装置，可大大减少废水处理，减少浪费。○涂料利用率高通过使用UF系统可以高效回收涂料，涂料的有效利用率可高于95%以上。7电泳涂装的局限性○电泳涂膜的耐候性较差，在户外使用时需涂面涂；○仅适用于具有导电性的被涂物底漆。如木材、塑料、布等无导电性的物件不能采用该涂装方法；○具有下列结构的的被涂物不宜采用电泳涂装，但改进后有可能采用电泳涂装→能带出较多污物、污水进电泳槽的结构；→能带出较多电泳漆槽液，多次水洗后仍积液的结构；→在水中不能全浸没的结构；○由多种金属组合成的被涂物，如电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装；○不能耐高温的被涂物，也不能采用电泳涂装；○对颜色有限定要求的涂装也不宜采用电泳涂装，变化涂膜的颜色须分槽涂装；○对小批生产的场合也不宜推荐采用电泳涂装，因槽液的更新速度太慢，槽液容易老化；8电泳涂装装置（lab）74368521＋－12345678外电源硅整流阳极线阳极板库仑计电泳槽阴极线工件9CED涂装示意图阳极被涂物整流器（＋）（－）10H+电泳槽液-+R-NH+R-COO-阴极电泳涂装机理电解电渗电沉积电泳阳极（电极）：氧化反应2H2O-4e－→4H++O2↑阴极（被涂物）：还原反应2H2O+2e-→2OH-+H2↑R-NHX++OH－→R-NHx-1↓+H2O11电泳涂装的四个过程●电解：水在通电时产生分解，在阴极上放出氢气，在阳极上放出氧气。●电泳：带正电荷的胶体树脂粒子和颜料粒子在电场的作用下向阴极移动。●电沉积：涂料粒子在电极上沉积析出的现象。●电渗：在电场的作用下，涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来而移向槽液，使涂膜脱水。12CED的主要组成项目主要组成基础树脂聚酰氨改性或聚脂改性的环氧树脂交联树脂封闭异氰酸树脂中和剂有机酸溶剂醇、醇醚和酮类溶剂填料、颜料无机颜填料分散介质水组份组成F-1色浆特殊功能颜料、填料、分散树脂及助剂F-2乳液树脂、助剂F-3A中和剂有机酸F-3E补给溶剂调整溶剂阴极电泳涂料13大多数场合，电泳涂料均是双组分的（色浆和乳液），组成如下：F-1（色浆）组成颜料分散树脂：改性环氧树脂颜料：着色颜料体积颜料防锈颜料硬化触媒：Sn类添加剂：表面活性剂溶剂：醇醚类溶剂F-2（乳液）组成主体树脂：聚酰胺/聚酯改性的环氧树脂硬化树脂：封闭异氰酸酯类添加剂：防缩孔剂、表面活性剂中和剂：甲酸、醋酸、醋酸铅等溶剂：醇醚类溶剂涂料组成（槽液）组成（％）主体树脂硬化树脂添加剂15颜料分散树脂颜料4.5硬化触媒0.5溶剂2.0中和剂0.3去离子水（DIW）77.7合计100CED的主要组成电泳涂料的制造工艺第二部分:15色浆（F-1）制造工艺16乳液（F-2）制造工艺CED常用术语第三部分:18CED用语（1）－固体分（NV）★NonVolatile（不挥发份、固体份）的简称，表示在涂料中的树脂及颜料的重量比率。●NV过高时出现的问题有：二次流痕、膜厚增加、涂料回收率下降。●NV过低时出现的问题有：膜厚降低、泳透力下降。19★表示固体份中颜料的重量比率（%）。由于槽内颜料沉淀导致ASH下降时，涂膜易产生颗粒，过滤器易堵塞。●ASH过高出现的问题有：膜厚降低，涂膜水平面失光、涂膜粗糙。●ASH过低出现的问题有：抗缩孔能力下降，泳透力下降。CED用语（2）－灰分（ASH）20★是氢离子的浓度指数，值越小酸性越强。PH范围：0-14，PH=7是中性，通常CED在6.0-6.7之间，为弱酸性溶液。●PH值过高出现的问题有：槽液的稳定性降低→涂料沉淀、凝聚→堵塞过滤，产生颗粒。●PH值过低出现的问题有：腐蚀涂料循环管道等设备，库仑效率降低、破坏电压降低，用U/F水洗出现再溶解。CED用语（3）－PH值21★表示相距1cm的极间（面积1cm2的阴-阳极间）的电导度（μs/cm），值越大，导电能力越强。●电导率过高出现的问题有：镀锌板上易出现针孔、破坏电压降低、产生桔皮。●电导率过低出现的问题有：槽液稳定性下降、膜厚下降。CED用语（4）－电导率（SC）22★表示涂料中的100g固体份所耗中和剂的毫克当量，是槽液的重要参数。●MEQ过高出现的问题有：膜厚、泳透力、破坏电压下降，镀锌板易出现针孔，腐蚀涂料循环管道等设备，U/F水洗工序易出现涂膜再溶解等。●MEQ过低出现的问题有：槽液稳定性下降，U/F透过量下降。CED用语（5）－MEQ值23★表示槽液中有机溶剂的总重量百分数（%）。●溶剂含量过高出现的问题有：泳透力、破坏电压下降，膜厚增加，易产生桔皮。●溶剂含量过低出现的问题有：膜厚降低，涂膜干瘪。CED用语（6）－溶剂含量（SOL）24★在正常的槽温下，用规定的电压、规定的时间测得的膜厚。●影响膜厚的因素有：正因素：溶剂含量、NV、槽温、施工电压、通电时间负因素：MEQ、ASHCED用语（7）－电压/膜厚25★表示耗用1库仑的电量析出的涂膜重量（mg/c)●影响库仑效率的因素有：溶剂含量、NV、MEQ、ASH、槽温、施工电压等。库仑效率过高产生的问题：槽液稳定性不良。库仑效率过低产生的问题：泳透力下降，用电量上升。槽液老化后，库仑效率有下降趋势。CED用语（8）－库仑效率26★电泳析出时单位面积上的电阻值（kΩ·cm2）。●分极值过大产生的问题：膜厚降低，涂膜显得干瘪。●分极值过小产生的问题：泳透力降低，膜厚偏厚，涂膜粗糙。CED用语（9）－分级27★是测定电泳涂膜膜厚分布均匀程度的方法，主要显示车身内腔等电场难以达到的部位的上膜能力。●常用的测量方法有：关西管式法、福特盒法、关西四枚盒法、三菱法、一汽管式法等。CED用语（10）－泳透力（TP）28★一般电泳初期电流大，随着涂膜析出，涂膜电阻增加，电流值急剧下降，在某个电压以上电泳时，电流值过大，急剧产生H2，从而破坏析出膜，使涂膜发生显著异常。通常将产生这种现象的最低电压叫击穿电压。●影响破坏电压的因素有：溶剂含量、MEQ、ASH、NV、电导率、槽温、杂离子含量、分极值、极间距、通电条件等。CED用语（11）－击穿电压（破坏电压）29CED用语（12）－杂离子含量主要是指被涂物或挂具从前处理工程中带入主槽的Na、Fe、Zn等杂离子，Fe离子另外由于涂料循环管道的腐蚀、车身携带铁屑等原因带入，杂离子含量在界限值以上时，涂膜易发生失光、涂装作业性、涂膜性能不良等现象。除去Na、k等离子，可采用废弃U/F过滤液的办法；除去Fe离子时不能采取同样的方法，只能通过更换部分槽液的办法解决。加强纯水的管理也是很重要的。30★用弯曲成L字型的试验板电泳，评价水平面的涂面状态。CED用语（13）－L效果BDAC31CED用语（14）－加热减量CED涂膜在烘烤固化过程中挥发份的含量。W1－W2加热减量＝W1－W0式中：W0：试板电泳前重量（g）W1：试板150℃烘烤后的重量（g）W2：试板标准条件固化后的重量（g）32CED用语（15）－重溶性按规定的条件电泳涂装试验对象后，马上把湿的试验片的下半部再浸入槽液中，达到规定时间后烘干。比较观察涂板上下涂膜的膜厚、光泽及涂膜的外观。计算：按下列计算式求出再溶解膜厚A＝C－B其中：A：再溶解膜厚B：下侧的膜厚（μm）C：上侧的膜厚（μm）33★表征涂膜固化程度的指标。测量时，将烘烤后的ED试板于20℃下浸泡于乙二醇乙醚/MIBK＝1/1的混合溶剂中，24hr后取出，于105℃下烘烤30min以挥发掉表面的溶剂。根据浸泡前后的ED膜的重量即可计算出盖尔分率。盖尔分率（％）＝浸泡前后ED膜的重量差/浸泡前ED膜的重量×100●一般，盖尔分率大于90％即可认为ED膜已经固化充分。CED用语（16）－盖尔分率（gel）34CED用语（17）－槽液温度（T）是电泳主槽槽液温度（℃），通常在26-30℃范围。因膜厚随槽温而变化，因此要尽可能保持槽温一定（槽温升高1℃，膜厚增加1-2μ）。一般冷却水温是5-15℃，或加热水温为50℃以下。因长期连休，生产线长时间停止运转时，为防止溶剂量减少或槽液恶化，希望将槽温控制在20-25℃。槽温过高时出现的问题：膜厚增加、溶剂量减少、槽液恶化。槽温过低时出现的问题：膜厚降低、桔皮、镀锌板出现针孔、泳透力下降35CED用语（18）－施工电压（V）是为了使被涂物上膜的涂装电压（直流）。通常车身生产线是220-350V，零件生产线是200-300V。电压上升10V，膜厚约增加1μ。输送带停电时，为防止涂膜重溶，要求生产线上有30-50V的保护电压。施工电压过高时出现的问题：膜厚增加，镀锌板出现针孔。施工电压过低时出现的问题：膜厚下降，泳透力降低。36CED用语（19）－电泳时间（t）通常来说，电泳标准电泳时间为3min。一般范围2.5-5min。时间延长，膜厚增加，泳透力增加。时间缩短，膜厚降低，泳透力下降。37★电泳槽有通过式和间歇式两种，通过式适用于产量大的生产线，间歇式适用于产量在2000台/月以下的生产线。●通电方式有带电入槽和入槽通电两种。通电又分为慢速通电和急速通电。●急速通电：从一开始就将电压升到施工电压的方式。此方式冲击电流值较大，故应选择量程较大的整流器。●慢速通电（软起动）：慢慢地上升外加电压的方式。例如：用30秒时间慢慢地从0V升到250V。●实际生产线上一般采用2段通电或3段通电方式，第一段用慢速通电方式，以获取光滑涂膜；第二段（第三段）采用急速通电方式以获取高泳透力。CED用语（20）－通电方式38★补充涂料的累计固体分与槽液固体分相等时称为一个更新周期（T.O或T/O）。●更新周期太长的槽液易老化，上膜能力下降。●槽液置换率（％）：CED用语（21）－更新周期（T.O）39涂料置换率（％）＝（1－e－T.O）×100T.O涂料置换率163.2286.5395.0槽液中新漆占槽液总量的比例CED用语（22）－置换率40槽液更新和置换进程关系020406080100年/月置换率（％）☆1T.O.☆2T.O.☆3T.O.电泳涂料检测项目第四部分:42色浆乳液外观固体份灰份细度粘度PH值电导率外观固体份粒径粘度PH值电导率溶剂含量MEQF－3A、F－3E外观浓度原漆检测项目43槽液参数部分固体份、灰份、PH值、电导率MEQ值、溶剂含量（杂离子含量）涂装参数部分电压膜厚、库仑效率、分极、重溶性、加热减量、泳透力、L效果特殊性能部分干斑性、二次流挂性、油缩孔性等槽液检测项目44涂膜表观性能表面状况