電泳涂裝(electro-coating)是利用外加電場(chǎng)使懸浮于電泳液中的顏料和樹脂等微粒定向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。電泳涂裝技術(shù)，其原理于20世紀(jì)30年代末被首次提出，但直到1963年后才開始在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。這種涂膜形成方法，特別是其對(duì)水性涂料的應(yīng)用，在過去幾十年中得到了顯著發(fā)展涂料在線coatingol.com。其具有水溶性、低毒、易于自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，迅速在汽車、建材、五金、家電等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

電泳涂裝涉及一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過程，主要包括電泳、電沉積、電解和電滲四個(gè)步驟。電泳涂裝按沉積性能可分為陽(yáng)極電泳（工件是陽(yáng)極，涂料是陰離子型）和陰極電泳（工件是陰極，涂料是陽(yáng)離子型）；按電源可分為直流電泳和交流電泳；按工藝方法又有定電壓和定電流法。目前在工業(yè)上較為廣泛采用的是直流電源定電壓法的陽(yáng)極電泳。

在陽(yáng)極電泳涂料中，其官能團(tuán)含羥基，經(jīng)有機(jī)胺或堿中和作用后變得具有水溶性或水分散性，形成帶負(fù)電的粒子。這些粒子在電泳過程中向作為陽(yáng)極的工件表面遷移并沉積，形成了所謂的陽(yáng)極電泳涂裝。

電泳涂裝過程伴隨電泳、電沉積、電解、電滲等四種化學(xué)物理作用的組合，而形成涂膜，其原理介紹如下。

①電泳：膠體溶液中的陽(yáng)極和陰極接電后，在電場(chǎng)的作用下帶正（或負(fù)）電荷膠體粒子向陰極（或陽(yáng)極）一方泳動(dòng)現(xiàn)象稱為電泳。膠體溶液中的物質(zhì)不是分子和離子形態(tài)，而是分散在液體中的溶質(zhì)，該物質(zhì)較大（10??~10??m程度），不會(huì)沉淀，而是分散狀態(tài)。

②電沉積凝集：固體從液體中析出的現(xiàn)象稱為凝集（凝聚、沉積），一般是由于冷卻或濃縮溶液而產(chǎn)生，而電泳涂裝中是借助于電。在陰極電泳涂裝時(shí)帶正電荷的粒子在陰極上凝聚，帶負(fù)電荷的粒子（離子）在陽(yáng)極聚集，當(dāng)帶正電荷的膠體粒子（樹脂和顏料）到達(dá)陰極（被涂料）表面區(qū)（高堿性的介面層），得到電子，并與氫氧離子反應(yīng)變成水不溶性，沉積在陰極（被涂物）上。

③電解：在具有離子導(dǎo)電性的溶液中的陽(yáng)極和陰極接通直流電，陰離子吸往陽(yáng)極，陽(yáng)離子吸往陰極，并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。在陽(yáng)極產(chǎn)生金屬溶解，電解氧化，產(chǎn)生氧氣、氯氣等，陽(yáng)極是能產(chǎn)生氧化反應(yīng)的電極。在陰極產(chǎn)生金屬析出，并將氫離子電解還原為氫氣。

④電滲：在用半透膜間隔的濃度不同的溶液的兩端（陰極和陽(yáng)極）通電后，低濃度的溶媒向高濃度側(cè)移行現(xiàn)象稱為電滲。剛沉積到被涂物表面上的涂膜是半滲透的膜，在電場(chǎng)的持續(xù)作用下，涂膜內(nèi)部所含的水分從涂膜中滲析出來移向槽液，使涂膜脫水，這就是電滲。電滲使親水的涂膜變成憎水涂膜，脫水使涂膜致密化。電滲性好的電泳涂料泳涂后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。

在統(tǒng)一的前處理?xiàng)l件下，電泳涂裝質(zhì)量的關(guān)鍵依賴于對(duì)槽液參數(shù)的精確控制，這包括電泳電壓、時(shí)間、槽液中的固體含量、pH值、溫度、電導(dǎo)率以及工件與陰極之間的距離等因素。

（1）電泳電壓

無論陰極電泳還是陽(yáng)極電泳，電泳電壓是由電泳樹脂本身結(jié)構(gòu)性能決定的，一般有適用的電壓范圍，在此范圍內(nèi)，涂層的厚度隨電泳電壓的升高而增加。當(dāng)電壓不斷升高時(shí)，由于沉積的涂層最終幾乎要經(jīng)受全部電壓降，一旦電泳電壓超過涂層的擊穿電壓，涂層即會(huì)被擊穿，造成涂層粗糙、臃腫、橘皮、針孔等疵病，因此必須確定最佳的電泳電壓。電泳電壓除了取決于電泳樹脂本身相對(duì)分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)外，還與槽液的其他參數(shù)相關(guān)聯(lián)，如槽液固體含量、溫度、電導(dǎo)、極間距等，因此必須在特定的體系中，經(jīng)常調(diào)整最佳的電泳電壓范圍。

(2) 電泳時(shí)間

從電泳涂裝的電流時(shí)間曲線來看，剛開始通電時(shí)，被涂工件完全裸露，它與槽液間的電位差很高，電極反應(yīng)劇烈，致使電流急速增加，當(dāng)涂層逐漸在工件上沉積，歐姆電阻增大，導(dǎo)致在涂層上的電位降增大，相應(yīng)的涂層表面與槽液間的電位差降低，電極反應(yīng)逐趨緩和，電流即逐漸下降，最終只呈現(xiàn)殘余電流，沉積反應(yīng)基本停止。從電泳涂層厚度增長(zhǎng)情況來看，初期膜厚增長(zhǎng)速率較快(十幾秒至幾十秒)，然后增長(zhǎng)速率降低，一般在2min后厚度趨于飽和狀態(tài)，故電泳時(shí)間通常為2一3min，電泳時(shí)間過長(zhǎng)，有使涂層變粗的傾向，在采用全浸式通電方式時(shí)，要注意盡量縮短斷電出槽時(shí)間，以免電泳涂層再溶解，影響涂層質(zhì)量。

（3）槽液固體分

指電泳槽液中成膜物質(zhì)(樹脂與顏料)的含量，一般以重量百分?jǐn)?shù)和表示。電泳槽液固體分是電泳涂裝很重要的工藝參數(shù)之一，與電泳涂層的質(zhì)量密切相關(guān)，一般如果采用低固體分電泳液，具有工件帶出的電泳液損失較少，電滲性較高，水洗時(shí)用水量較少，廢水處理亦較容易等優(yōu)點(diǎn)，但固體分過低，則導(dǎo)致涂層過薄，薄層外觀劣化，易產(chǎn)生針孔，電泳液不易維護(hù)等缺點(diǎn);反之，如固體分過高，則涂層易產(chǎn)生粗糙、橘皮等疵病，故電泳液的固體分要保持在合適的范圍，一般陽(yáng)極電泳的固體分在10%一15%之間，陰極電泳的固體分控制在19%一20%之間。

(4)pH值

電泳液的pH值是確保電泳樹脂水溶性，獲得高質(zhì)量電泳涂層的重要參數(shù)。陽(yáng)極電泳液pH值一般控制在8一9之間，pH值過低則影響電泳樹脂的水溶性，輕則電泳液變成乳濁狀，重則使樹脂從電泳液中析出，無法進(jìn)行電泳;pH值過高時(shí)，會(huì)使水的電解過程加劇，氣泡析出增多，導(dǎo)致泳透力下降，涂層外觀變差。并使沉積的涂層產(chǎn)生再溶解，厚度顯著減薄。因此在電泳涂裝中必須嚴(yán)格控制電泳液的pH值在規(guī)定范圍內(nèi)。在陽(yáng)極電泳過程中，氨(胺)離子會(huì)不斷積聚在電泳液中，電泳液pH值有逐漸升高的趨勢(shì)，為保證pH值的穩(wěn)定，可以采用陰極罩，定期抽取陰極液的方法降低pH值，也可補(bǔ)充低中和度(低胺)電泳樹脂涂料來降低pH值。目前，維持電泳液pH值穩(wěn)定的最先進(jìn)的方法是采用電泳超濾技術(shù)(UF)，可大大延長(zhǎng)電泳液的使用壽命。陰極電泳的pH值范圍，第一代陰極電泳樹脂呈較強(qiáng)的酸性，pH值在3一4之間，第二、第三代陰極電泳樹脂，pH值可達(dá)6以上接近中性的范圍，減輕了對(duì)設(shè)備、管路的腐蝕.

（5）電泳溫度

在同樣的電泳條件下，即固定電泳電壓、固體分、pH值等其他參數(shù)，隨著電泳液的溫度升高，電泳樹脂粒子的運(yùn)動(dòng)速度加快，電泳沉積速率提高，涂層厚度增加，泳透力降低。溫度過高，水的電解過程亦加劇，氣泡釋放量增加，導(dǎo)致涂層粗糙、橘皮，甚至流掛，因此必須控制適宜的電泳溫度，一般取20℃一30℃為宜。目前，有些電泳涂裝生產(chǎn)線，還沒有對(duì)電泳液的溫度加以溫控，均在常溫進(jìn)行電泳，初始電泳液溫度較低，隨著電泳涂裝的延續(xù)，電泳液自然升溫，這是造成電泳涂裝質(zhì)量不穩(wěn)定的原因之一，這種現(xiàn)象在寒冬季節(jié)表現(xiàn)尤為突出。

（6）電導(dǎo)率

電導(dǎo)率是控制電泳漆膜層質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。新配溶液時(shí)電導(dǎo)率可能較高，因此需要通過超濾排出滲液以降低電導(dǎo)率。電導(dǎo)率過高，則膜厚，易產(chǎn)生橘皮和表面粗糙等現(xiàn)象;電導(dǎo)率過低，則容易產(chǎn)生針孔和麻點(diǎn)。因此當(dāng)電導(dǎo)率的高低不同時(shí)，需要采用不同的電壓和槽液溫度，以便獲得良好的膜層。電導(dǎo)率較高時(shí)，可采用較低的電壓和溫度;反之則要相應(yīng)提高電壓和溫度。在涂裝施工中，被涂物件從前一道工序帶入電泳槽的雜質(zhì)離子等引起涂料電阻值的下降，從而導(dǎo)致漆膜出現(xiàn)粗糙不均和橘皮等弊病，因此需對(duì)涂料進(jìn)行凈化處理。為了得到高質(zhì)量涂膜，可采用陰極罩設(shè)備，以除去銨及鈣、鎂等正離子雜質(zhì)。

（7）工件與陰極的距離

工件與陰極間距離近，沉積效率高。但距離過近，會(huì)使漆膜太厚而產(chǎn)生流掛、橘皮等弊病。一般距離不低于20cm。對(duì)大型而形狀復(fù)雜的工件，當(dāng)出現(xiàn)外部已沉積很厚涂膜，而內(nèi)部涂膜仍較薄時(shí)，應(yīng)在距離陰極較遠(yuǎn)的部位增加輔助陰極。

除此以外，溶劑、烘烤溫度及時(shí)間等都是須綜合考慮，才能獲得最佳效果。

來源：中網(wǎng)行業(yè)信息網(wǎng)