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1、,电泳涂料及涂装知识,讲师：张肄飞2005年8月11日,内容：1、阴极电泳涂料发展史；2、阴极电泳涂料组成及反应基本原理；3、阴极电泳术语介绍及相关设备；4、阴极电泳槽液日常维护项目；5、阴极电泳缺陷一般排查方法；6、电泳投槽简单知识；,阴极电泳涂装的发展过程,1809年，俄国化学家列斯首先发现了胶体粒子在电场作用下产生电泳的现象。1960年，英国的卜内门公司与里兰公司共同研制成功阳极电泳涂料。1963年，福特公司建立了世界上第一条完整的电泳涂装线。1969年，美国在电泳涂装线上成功引入超滤技术。1971年，第一代阴极电泳漆在通用汽车公司投入使用。1976年，第二代阴极电泳漆在通用公司成功应用
2、。日本和英国1977年由美国引进技术后，其汽车涂装从78-79年向阴极电泳涂装转化。80年代中期，美、德、日等开发厚膜型阴极电泳涂料。90年代末，顺应环保法规要求的无铅电泳涂料相继投入应用,电泳涂料开发经过及未来,阴极电泳涂料的发展趋势,传统型CED,环保CED,高耐气泡针孔CED,耐石击CED,高耐候CED,无铅化,VOC削减,无大气污染物,削减工序(省中涂),镀锌板适应性，良好的附着力，涂膜外观,节能CED,低温固化,阴极电泳涂料的主要组成,阴极电泳涂料的主要分类,阴极电泳漆,按一次泳涂膜厚,按环保要求,薄膜型,有铅型,厚膜型,无铅型,中厚膜型,节能型,低废气排放,H+,电泳槽液,-,+,
3、R-OH-,R-NHCOO-,阴极电泳反应机理,电解,电渗,电沉积,电泳,2H2O+2e-2OH-+H2 R-NH+OHR-N+H2O,相关术语：电解：任何一种导电液体在通电时产生分解的现象称为电解。一般电解伴随在一个或两个电极上逸出气体，在电极上分别进行着氧化与还原反应。在电泳过程中水发生水解，在阴极上放出氢气，在阳极上放出氧气，金属阳极产生溶解,溶出金属离子。电泳：在导电介质中的带电荷的胶体粒子在电场的作用下，在阴极电泳过程中带正电荷胶体树脂离子和颜料离子由电泳过程移向阴极(被涂物)。电沉积:漆离子在电极上的沉析现象称为电沉积。在阴极电泳涂装时带正电荷的粒子在阴极上凝聚，带负电荷的离子在阳
4、极聚集。电沉积的第一步是水的电化学分解(电解)。假使槽液的PH是中性，在阴极上的最初反应形成氢气和氢氧根离子，这一反应致使在阴极表面区产生高碱性界面层，当阳离子(树脂和颜料)与氢氧根离子反应变成不溶性时就产生涂膜的沉积。电渗:刚沉积到被涂物表面上的涂膜是半渗透的膜，在电场的持续作用下,涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，这种现象称为电渗。电渗使亲水的涂膜变成憎水涂膜，脱水从而使涂膜致密化。,固化反应,OH,OH,基体树脂,NHCOO R,R OOCHN,封闭剂,固化树脂,OH,OH,反应基,烘干,热,(固化触媒),(NCO封闭物),-OOCHN,NHCOO-,ROH,封闭溶
5、剂脱离,架桥构造,阴极电泳涂料固化机理,术语介绍:,术语介绍:,术语介绍:,术语介绍:,术语介绍:,简单的电泳工艺图,涂三电泳线工艺设备图,EDRO,电泳主槽,UF1洗,UF2洗,纯水洗,备用槽,UF,UF贮槽,纯水,工水,冷水,去轴封,电泳涂装设备 槽液循环系统,电泳主槽,必须保证的最低循环量：4倍槽液量/hr必须保证的最低表面流速：必须保证的主副槽液位落差：必须保证槽底无喷射死角必须保证适当的过滤精度必须保证良好的温控换热系统考滤倒槽积漆的回收,电泳主槽内衬玻璃钢，耐2万伏电压其它各槽可采用不锈钢或内衬玻璃钢,循环量不够可能造成槽底沉积和工件表面沉积。表面流速低可能造成工件表面沉积。槽体内
6、衬玻璃钢脱落可能造成涂料反复沉积溶解、槽壁腐蚀、漏电威胁人身安全。良好的过滤是保证涂膜无颗粒的重要措施。循环和电泳换热，控制槽液温度必不可少。,电泳涂装设备热交换系统,电泳槽液在生产过程中要求恒温，因此循环的槽液要有热交换系统和足够的换热能力热交换介质温度要求：降温：5 15 升温：50,长时间停产时期一般槽液温度控制：2025,电泳涂装设备整流电源,电泳涂膜的沉积需要直流电源整流设备的电流容量、电压调整范围适应生产要求，一般 I=0 1500A；V=0 450V整流要求整流输出电压的脉动率：5%软启动方式：升压时间调整多段电压设计多段电压应用中防止串电,电压分段,一段电压,三段电压,二段电压
7、,t1,t2,一段电压,t1启动时间,t2通电时间,t1,t2,t3,t1启动时间,二段电压,t2、t3通电时间,电泳电流与时间的关系,I,T,电泳膜厚与时间的关系,M,T,两侧极板面积或电压不同可能存涂膜不均；极距要求大于30cm,极距不同可能存在涂膜不均；直流脉动率过大可能导致涂膜粗糙或针孔；有必要测量、记录单个阳极的电流，阳极膜的老 化、堵塞会造成膜厚的不均匀，PH低下。,电泳涂装设备阳极系统,直流电源,阳极,阳极膜,阳极液,阳极分类,板式阳极,弧型阳极,管式阳极,电场分布不均匀、维护难,电场分布较均匀、易维修,用于底部阳极、易溶解,通电方式,入槽通电,带电入槽,裸露阳极,电场分布均匀、
8、易维修,极液管理,管式阳极为浸入有效面积,板式、弧型浸入正面面积,与工件面积比：1：4 6,阳极面积,手动控制,自动控制,电泳涂装中使用隔膜阳极是为了维持槽液的酸量平衡,电泳后冲洗系统包括半UF喷淋、UF浸洗、纯水洗或EDRO水洗。后冲洗水与槽液的总体平衡系统是保证系统正常支行的关键。故对关键性液位控制系统的加强管理十分重要。对无铅电泳底漆应在纯水进电泳系统前加紫外线杀菌装置，有EDRO系统的生产线应在EDRO干净水出口加紫外线杀菌装置。较大流量的UF液可降低损耗，提高后清洗效果。EDRO系统在电泳后冲洗中的应用，使纯水洗槽的涂料也能得到有效的回收利用，进一步提高了涂料的回收利用率，降低了排放
9、污染；但由于涂料中不可避免的窜槽污染，定期对后冲洗水或UF液进行排放也有必要。,电泳涂装设备后冲洗系统,浓缩液回主槽或UF洗槽,新鲜UF液,DIW冲洗,UF-2浸洗,UF-1冲洗,ED主槽,EDRO,后冲洗涂料回收效率,涂料回收率 1（最后回收水NV/槽液NV）100,一般 UF 水洗系统的回收率：95 97%UF水洗RO系统的回收率：98 99%,更大的UF能力和采用EDRO装置，有利于提高涂料的回收利用率。最佳状态为UF零排放,电泳涂装设备超滤系统,电泳底漆,电泳底漆,UF液,卷式超滤管,UF液,电泳底漆,管式、毛细管式超滤管,管式超滤膜体积大，数量多、更换成本低、使用经济。,卷式超滤膜体
10、积小，占地面积小，透过量大清洗方便，更换成本高。,超滤液需求量过低则后冲洗不净，损耗量增大。,超滤液需求量一般按单位时间冲洗面积和设计生产能力进行计算。,膜元件结构详图:,原漆,透过液流通网,漆液,漆液流道网,集液管,UF膜,膜透过液,浓缩漆,电泳涂装设备RO系统,1反渗透装置工艺流程图：,纯水泵,高压泵,反渗透膜组件,纯水储槽,精密过滤器,原水泵,原水箱,多介质过滤器,活性炭过滤器,阻垢剂,2反渗透原理：渗透：稀溶液中的水分子通过半透膜向浓溶液中扩散的现象，称为渗透。半透膜的作用是只有水分子能够通过，而其它盐分不能通过。当这种自然渗透达到平衡状态时，两种溶液间形成的高度差，称为渗透压。反渗透
11、：即在浓溶液侧施加一定的压力以克服自然的渗透压，使浓溶液中的水分子向稀溶液中渗透，形成与渗透相反的现象，称为反渗透。,浓溶液,初始状态,半透膜,稀溶液,浓溶液,稀溶液,渗透及渗透平衡状态,半透膜,渗透压,浓溶液,反渗透状态,半透膜,稀溶液,加压,见下图所示：,【反渗透过程】,【反渗透过程】根据反渗透原理可知，渗透和反渗透必须与具有允许溶剂（水分子）透过和半透膜联系在一起时,才会出现渗透现象和反渗透操作。,电泳涂装工艺控制点,磷化底材,槽液参数,通电时间,施工电压,槽液温度,烘烤温度与时间,后冲洗,涂膜质量,阳极,过滤,超滤,底材粗糙度,机械颗粒,油渍,花斑,磷化渣,条痕,滴水电导,启动时间,高
12、压时间,低压时间,极液电导,低压电压,高压电压,电压损失,脉动率,槽液温度,各槽参数,炉温分布,冲洗压力,烘烤时间,电极接触,滤袋孔径,更换条件,过滤压差,极液颜色,极板蚀度,进出压差,滤液流量,进出压差,膜管清洗,无铅杀菌,液位平衡,EDRO流量,涂膜厚度,固化程度,表观状况,理化性能,纯水,纯水电导,纯水 PH,无铅杀菌,固体份,灰份,溶剂含量,MEQ值,外观水膜,介质温度,电泳涂装对磷化底材的要求,底材粗糙度,机械颗粒,油渍,花斑,磷化渣,条痕,电泳条痕,滴水电导高,电泳粗糙、颗粒,电泳颗粒,电泳花斑,电泳粗糙，影响槽液稳定,电泳缩孔、针孔、花斑,电泳粗糙、桔皮,现 象,导致涂膜弊病,电
13、泳涂料对底材的要求,无条痕,无磷化渣,无花斑,无颗粒,Ra低于1.2,无油渍,低于20us/cm,电泳涂料对磷化膜的要求,电泳涂装工艺管理,电泳涂装槽液全检报告,一般由涂料厂家每月提供一份,电泳涂膜理化性能(例),电泳涂装槽液参数调整,涂膜厚度,电压,槽液固体份,温度,溶剂含量,涂膜厚度正向影响因素,涂膜厚度逆向影响因素,涂膜厚度,磷化膜厚度,杂离子浓度,槽液返溶性,灰份,通电时间,MEQ值,电泳涂膜蔽病调查方法,通用调查方法各槽液油污染调查方法,工序挂板对比排除法,是在生产现场采用对比法，在每一工序或连续随车挂板，通过对比、比较找出问题所在工序的一种调查方法。该方法适用于电泳涂膜蔽病产生工序
14、查找，事实上大部分电泳涂膜蔽病在找到产生的工序后，很容易找出问题根源。,工序挂板对比排除法图解,前处理,电泳,0次水洗,UF喷淋,UF浸洗,纯水洗,淅水区,烧烤,挂板1#：白板,挂板2#：白板,挂板3#：磷化板,实验室,挂板4#：磷化板,挂板5#：磷化板,试片5#：磷化板,挂板6#：磷化板,挂板7#：磷化板,挂板8#：磷化板,挂板9#：磷化板,工序挂板对比排除法分析,挂板1#：白板,挂板2#：白板,有无差异,检查前处理工段,检查电泳工段,无,有,挂板1#：白板,挂板3#：磷化板,有无差异,无,有,检查电泳工段,前处理工段问题,挂板3#：磷化板,挂板4#：磷化板,挂板5#：磷化板,挂板6#：磷化
15、板,挂板7#：磷化板,挂板8#：磷化板,挂板9#：磷化板,电泳,0次水洗,UF喷淋,UF浸洗,纯水洗,淅水区,烘烤,实验室,将有问题挂板没通过的工序排除，就找到了问题产生工序,电泳各槽液油污染调查方法,一般将一枚200*100*0.8mm3试片在实验室电泳后，浸入被调查槽液中，露在水面上，浸10分钟，实验室烘烤。考核浸入面缩孔状况与界面缩孔状况。确认槽液是否油污染。该法适用确认后冲洗各槽是否被油污染。,电泳各槽液油污染调查方法图解,未浸入面,界面,浸入面,电泳涂装槽液异常分析详图,电泳涂料烘干窗（例）：,电泳投槽一般知识：,电泳涂料的涂装质量与槽液中杂质含量密切相关，微量的杂质可能导致严重的涂
16、装弊病，甚至造成槽液报废。杂质含量的控制应从初次建浴开始，对整个电泳设备进行完全彻底的清洗，尤其是清除油污油脂等杂质，以保证电泳原漆不受污染。,一、清洗步骤：1、清洗前的确认2、清洗材料的确认3、手工清扫、擦净4、连续清洗 5、其他：在循环清洗时，要结合考核表面流速，并调整表面喷 射压 力及注意主副槽液面落差，设定导流板；考核主槽液位，如有液位的波动，应及时找出原因（阳极/换热器）；观察冲洗各工位的喷射状况，有必要调整之。零次喷淋间隙确认；记录各泵在冲洗时的压力。,二、投槽步骤：1、事前确认 2、涂料建浴 3、涂料熟化 4、配制阳极液：5、其它：1、建浴固体份，灰份为便于调整槽液，建议建浴固体
17、份为1719%为便于调整颜基比，建议建浴灰分为1517%；2、建浴过程异常处置泄漏：将造成超滤液或槽液损失，要尽最快速度修理；液位上升或下降：亦是由于泄漏造成，要找到发生原因，尽快排除；泡沫过多：由于泵吸入空气或液面调节不当所致，要及时调整。,电泳新线清洗投槽,电泳漆混槽,电泳涂料在提高涂料档次或处理问题槽液时需要更换新型涂料。在更换新型涂料时先应对原槽液进行确认并进行混全试验，实际更换时可采用逐步加入新型涂料不断置换的方式。在更换之前可先对槽液进行倒槽处理，并对后冲洗各槽液进行更新，补加中和剂和补给溶剂调整参数到工艺范围。换型更新周期、置换率计算。,置换率Si=Mi+Si-1Q-(Mi/Q+Si-1)mi-1 t/QSi：第I日置换率；Mi：第I日加漆量；Si-1：前日置换率Q：槽液折为原漆总量；mi-1：前日产量；t：单车平均消耗,更新周期T.O.=加漆总量/槽液原漆总量,槽液置换率,谢谢大家！,
