1 电泳涂装概述
电泳涂料是由成膜物质、颜填料、助剂及中和剂组成的稳定的水分散体,在直流电场的作用下,带负电荷的树脂裹覆着颜料,一起向阳极泳动并沉积在阳极表面,形成均匀的涂膜。
电泳涂装时经过电泳、电解、电沉积、电渗这4 种电化学物理现象,在金属表面形成含水率极低、电阻相当高的致密涂膜。
电泳涂装的特点:
⑴电泳涂装工序可实现完全自动化,适用于流水生产作业,提高工作效率中国机械网okmao.com。
⑵涂膜均匀、光滑平整、附着力强;在棱边、焊缝、箱形体的内外表面都可涂上较均匀的涂膜,防腐蚀性得到显著改善。
⑶涂料利用率高,因槽液的固体含量低,工件表面带出的槽液量少,利用率高达95%。
⑷电泳涂料采用水作为分散介质,节省能源,降低环境污染,消除了发生火灾的危险性,改善了作业环境条件。
⑸电泳涂装设备投资费用大。
2 B11-3 丙烯酸阳极电泳涂料
B11-3 阳极电泳涂料是在B11-2 浅色高泳透力阳极电泳涂料的基础上研制开发的,并对其性能指标进行改进,可作为底面合一漆用于商用汽车的涂装。主要技术指标见表1。涂装工艺参数见表2。
3 B11-3 丙烯酸电泳涂料涂装工艺
3.1 前处理及工艺参数控制要点
B11-3 丙烯酸电泳涂料前处理工艺流程为:
脱脂→温水水洗→循环水洗→表调→磷化→循环水洗→循环去离子水洗→新鲜去离子水洗→电泳→0 级清洗→ 循环自来水洗→新鲜自来水洗→沥水→烘烤→冷却涂装工艺参数见表2。
电泳涂装前被涂物的表面处理质量对电泳涂装质量的影响很大,应充分重视。
前处理的目的是防止由被涂物将未洗净的油污、尘污、前处理药品、磷化沉渣等污染物带入电泳槽中,污染电泳槽液,影响槽液的稳定性,引起涂膜的种种弊病。
现场前处理为八室联合清洗工序,具体工艺参数控制要点如下。
⑴脱脂工序
游离碱度:35 ~ 65 点;温度:50 ~ 60 ℃;时间:4min;压力:0.2 ~ 0.3 MPa;喷嘴状态:无堵塞、无脱落;倒槽:每月1~2 次;更换清槽:2~3 月1 次。
⑵温水水洗(第一水洗)工序碱污:小于3 点/50 mL;温度:20 ~ 40 ℃;时间:2min;压力:0.2~0.3 MPa;换水清槽:3 天1 次。
⑶循环水洗(第二水洗)工序工作温度:室温;时间:2 min;压力:0.2 ~ 0.3 MPa;换水清槽:3 天1 次。
⑷表调工序
配槽浓度:0.5%;pH:8.0 ~ 9.0;温度:室温;时间:1min;压力:0.2 ~ 0.3 MPa;槽液更换:2 周1 次。
⑸磷化工序
总酸度:18 ~ 22 点;游离酸度:0.8 ~ 1.5 点;温度:30 ~ 40 ℃;时间:3.5 min;压力:0.2 ~ 0.3 MPa;含渣量:小于1%;清槽排渣:每月1 次。
⑹循环水洗(第三水洗)工序
酸污:小于1 点/50 mL;温度:室温;时间:2 min;压力:0.2~0.3 MPa;换水清槽:3 天1 次。
⑺循环去离子水洗工序
电导率:小于100 μS/cm;温度:室温;时间:1min;压力:0.2 ~ 0.3 MPa。
⑻新鲜去离子水洗工序
电导率:小于10 μS/cm;温度:室温;时间:25 s;压力:0.15~0.23 MPa;滴水电导率:小于30 μS/cm。
3.2 电泳涂装工序
本工序是将被涂物浸入电泳槽液中,按规定的涂装工艺要求通直流电,使槽液中的成膜物质发生电泳反应,沉积到被涂物表面,待到规定的时间后从电泳槽中取出涂装好的被涂物送去冲洗。必须用标准去离子水调稀电泳涂料,pH 为5.5 ~ 7.0,电导率不大于10μS/cm。具体工艺参数控制要点如下:
温度:20 ~ 28 ℃;时间:2 min;电压:40 ~ 180 V;固体含量:10%~ 13%;pH:7.5 ~ 8.5;电导率:1 100 ~ 1800 μS/cm;涂膜厚度:不小于15 μm;过滤器进出口压力差:不大于0.1 MPa;超滤器进出口压力差:不大于0.1 MPa。
3.3 电泳后的水洗工序
⑴0 级水洗工序
为回收被涂物表面的浮漆,在电泳槽出口处用纯UF 液喷洗,即0 级清洗,具体工艺参数控制要点如下:
工作温度:室温;时间:25 s;压力:0.1 MPa。
⑵循环自来水水洗工序
电导率:小于500 μS/cm;工作温度:室温;时间:1 min;压力:0.1 MPa;固体含量:小于4%;清槽换水:
每月1 次。
⑶新鲜自来水水洗工序
工作温度:室温;时间:1 min;压力:0.1 MPa。
3.4 电泳涂膜烘干工序
经清洗晾干的电泳涂膜含挥发成分(水、有机溶剂)较少,手摸不粘手,为防止二次流痕,须将晾干室温度提高一些,进行预烘烤,再进入高温炉中烘烤固化。具体工艺参数控制要点如下。
固化温度:170 ℃(工件温度);工作时间:23 min;补加燃油:1 天3 ~ 4 次;清洗滤网:半年1 次。
3.5 电泳涂装工艺控制管理
为获得稳定的涂层质量和确保涂装生产的正常进行,必须从以下几方面加强工艺控制管理。
⑴严格控制电泳涂料的质量,必须按技术标准加强对涂料的检验。原漆检验项目:固体含量、细度、pH、电导率。
⑵加强电泳槽液工艺参数的管理,严格控制电泳槽液的固体含量、pH、电导率、温度及助溶剂等指标。
●固体含量
槽液固体含量是指电泳槽液中成膜物质(树脂、颜料、填料等)的含量,以质量百分比表示。电泳槽液的固体含量控制在10%~ 15%。通常槽液的固体含量愈高,电沉积效率愈大,但工件带出的涂料损失愈大。槽液固体含量影响涂膜厚度及泳透力,同等条件下,较高的固体含量能提高涂膜厚度,泳透力也有所增加;固体含量较低时,电沉积效率
愈低,同时泳透力下降。随着电泳涂料不断地电泳到被涂物上,电泳槽液的固体含量不断降低,必须定时补充。根据每天或每班生产消耗量定时补加电泳涂料,使槽液的固体含量保持在所要求的范围内。通常要求每班或每天检测1次。
●pH
pH 反映酸性树脂与碱性中和剂平衡度的变化。电泳涂料中的酸碱度,与电泳槽液的稳定性和电泳特性有关,电泳槽液的pH 是控制槽液稳定性的重要因素。随着电沉积的进行,树脂在槽液中的含量不断降低,中和剂含量不断增加,必须通过阴极系统循环和排放阴极液来控制其pH。如pH 过高时,电沉积涂膜易产生重溶现象;pH 过低时,槽液水溶性差,稳定性降低,须通过加碱性中和剂进行调整。pH 控制范围为8.0±0.5。通常要求每班检测1 次。
●电导率
电泳槽液的电导率是衡量槽液离子的移动和导电能力的指标,与槽液中的中和剂含量、固体含量及槽液温度有关,同时与工件所带入的表面处理液中的电解质有关。在正常工艺条件下,电导率控制在1 200 ~2 000 μS/cm,以确保电沉积效果。电导率的微小变化不会影响涂膜性能,但对涂膜厚度及泳透力有影响。电导率过高时,电沉积反应剧烈,涂膜易产生针孔及粗糙现象;控制电导率的方法是用去离子水置换超滤来降低槽液的电导率。通常电导率要求每班检测1 次。
●槽液温度
电泳槽液的温度一般控制在10 ~ 35 ℃。随着电沉积的进行,槽液温度会上升。槽液温度过高时,电沉积速率加快,湿涂膜电阻下降,膜厚增加,易使涂膜粗糙、有孔隙而导致涂膜破损,泳透力下降,槽液稳定性变差;槽液温度过低时,电沉积效率降低,涂膜变薄,湿涂膜的黏度大,被涂物表面所产生的气泡不易排出,易造成涂膜表面粗糙。槽液温度通过热交换系统进行控制。
●杂质离子含量
槽液中杂质离子一般由被涂物从前处理工序带入槽中。槽液中杂质离子含量增多,槽液电导率就增高,使涂膜表面易产生粗糙、针孔、失光等现象。控制槽液中杂质离子含量的方法:选用与阳极电泳涂料配套性好的磷化膜;强化前处理水洗,控制被涂物水洗水电导率不大于30 μS/cm;通过加去离子水,排放超滤液来降低杂质离子含量。
●有机溶剂含量
槽液中含有一定量的水溶性有机溶剂起助溶作用,对槽液稳定性、涂膜厚度和涂膜的流平性有影响。槽液中有机溶剂含量较高时,槽液易变浑浊(与水的互溶性差),会引起电沉积涂膜重溶,泳透力降低;含量偏低时,影响槽液稳定和涂膜外观。随着涂装生产的进行,助溶剂不断挥发,同时也因超滤液的排放而不断减少,因此需要进行调整,采取少量多次的补加方法。
●助溶剂
起助溶作用,对膜厚和槽液的稳定性有影响,正常涂装生产时要定时定量地补加专用配套溶剂。
●其它
避免酸碱类物质及油类物质浸入槽液,否则会引起树脂聚合,涂膜出现针孔、缩孔等不良现象,影响槽液的稳定性及涂膜质量。浸入槽液中的工件其上端距液面一般要求300mm 左右,最低不低于150 mm,工件下端距电泳槽底面距离要求大于200 mm,电泳槽主、副槽液面落差控制在150 mm 左右。
3.6 在涂装中涂膜易出现缺陷时的检查要点
在涂装中涂膜易出现缺陷时的检查要点见表3。
3.7 电泳涂装生产线的管理要点及检测频率
电泳涂装生产线的管理要点及检测频率见表4。
3.8 涂装工艺技术指标参数管理检测频率
涂装工艺技术指标参数管理检测频率见表5。
4 结语
B11-3 丙烯酸电泳涂料是阳极电泳涂料的最新一代产品,具有优良的防腐蚀性能和良好的耐户外老化性能。并且在涂装生产使用过程中,具有不易沉降、悬浮性好,温度控制范围宽,槽液稳定性好,使用周期长,可作底面合一漆使用,涂膜固化温度低,降低了下游客户生产过程的能耗及成本,生产过程基本无三废排放等优点。