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电泳涂装在中国的发展与成功应用

  电泳涂装技术研究起于一百多年前,基于人们对金属表面防腐防锈要求的不断提高而相关表面处理工艺技术又不能较好地解决这种需求的压力下,而被逐渐研制开发。直到 60 年代才由 George Brewer 博士及福特汽车公司研制开发成功阳极电泳漆。其最早应用于福特汽车公司的涂装线,随着阳极电泳漆生产使用,日渐暴露其漆膜中包含有金属离子造成抗蚀性差的缺陷,因而,高抗蚀性的阴极电泳漆于七十年代被开发成功,并被人们等认可并大力推广应用。之后,电泳技术发展日新月异,产品品种由环氧型树脂型发展到丙烯酸型及聚氨脂型。产品的保护品种也由汽车行业引申到自行车、摩托车及家电、轻工饰品行业,如:空调、彩电、洗衣机、摩托车、眼镜、锁具、灯具及饰品、发夹、领带夹及各个金属行业以及铝材表面防锈行业。


二、电泳涂漆之优势


1 、在很凹的部位,即可形成完成均匀之保护膜,并可利用调整不同之操作电压,即可控制镀层的厚度,达到极高的防腐性,并消除了电镀过程中的厚薄不均电极效应,同时也消除了喷漆过程中的结皮、泪痕之故障。


2 、涂料利用率高达 95% ,与喷漆法相比,减少了材料的浪费。


3 、以水作溶剂,免除了火灾危险,也大大降低了水处理及空气污染,安全性提高,减少了环保设备费用。


4 、可减少贵金属镀层厚度,仍可维持及超越原来镀层寿命,用彩色电泳漆可取代镀金,大大降低了生产成本。


5 、生产性高,生产时间缩短。金属表面处理、电镀、皮膜等,完成后携带大量水,传统喷涂方法要先行烘干再生产,费时而且浪费能源,而电泳可连续作业,易于大量及自动化生产。


三、电泳漆之工作原理


   电泳是电泳涂料在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物,沉积于工件表面。它包括四个过程: 

1 、电解(分解) 

   在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子 OH ,此反应造成阴极面形成一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积,方程式为: H2O→OH+H 

2 、电泳动(泳动、迁移) 

   阳离子树脂及 H+ 在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程。 

3 、电沉积(析出) 

   在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉积于被涂工件上。 

4 、电渗(脱水) 

   涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于工件表面,而完成整个电泳过程。


四、不同类型之电泳漆之工艺路线及原因


(一)环氧型电泳漆 此类电泳漆主要用于大型工业企业,对防腐抗锈要求较高,品种有黑、灰、红、黄等各种颜色,主要用于汽车工业、自行车行业、摩托车行业、家电行业等,电泳漆膜为不透明色。


1 、工艺路线 

   上挂 → 预清洗 → 脱脂 → 热水洗 → 冷水洗 → 酸洗 → 水洗 → 表调 → 磷化 → 水洗 → 水洗 → 纯水洗 → 纯水洗 → 电泳 → 回收 → 回收 → 纯水洗 → 纯水洗 → 进烘箱 → 下挂 

2 、 各工位之作用 

(1) 预清洗:清除金属碎骨及焊渣,消除磷化及电泳潜在的尘埃源。 

(2) 脱脂:有效的清洗分散及除掉工件表面的矿物油、润滑剂及冲压拉延油,提高磷化效果及减少带入电泳膜及电泳涂膜烘干时翻边及焊缝处易引起的缩水污染物。 

(3) 热水洗:有效处理工件表面的遗留碱膜。 

(4) 酸洗:除锈及活化金属表面。 

(5) 表调:调整表面,以形成疏密均匀之磷化膜。 

(6) 水洗及纯水洗:充分水洗,避免前道工序之酸、碱及盐份带入电泳槽污染漆槽,影响漆膜。纯水电导率小于 5 μs 。 

(7) 电泳:在计量好电压及时间下,形成电泳膜。 

(8) 纯水回收:回收水洗,减少漆液浪费,回收降低生产成本。 

(9) 烘烤:使漆膜在高温 160℃ ~ 180℃ 下熟化,固化。


(二)丙烯酸及聚氨脂电泳漆 

1、工艺路线 

上挂 → 有机溶剂除蜡 → 超声波除蜡 → 热水洗 → 阴极除油 → 阳极除油 → 酸洗 → 冲击镍(不锈钢) / 预铜(锌压件) → 酸铜 → 亮镍 → 闪银 

   此工艺主要针对装饰性工件,要求外观漂亮及较少防腐性的轻工业产品,例如:眼镜、打火机、锁具、灯具、文具、文体用具及饰品发夹行业,此电泳漆膜为透明色,与各种色浆搭配,在各个电镀工艺中均可达到五颜六色之鲜艳效果,此工艺在国内已被大量推广应用。


2、各主要部位之作用 

(1) 前处理:彻底地前处理,可预先解决电镀中 80% ~ 90% 的故障。 

(2) 预冲镍:消除不锈钢制品之不良结合力。 

(3) 预铜:消除锌压铸件之起泡现象。 

(4) 镍:与各种色浆配套,可电泳出:暗色的金色、黄铜色、红铜色、黑铜色、仿古铜色、黑镍色、蓝色、红色、紫红色、黄色、绿色等各类颜色。 

(5) 闪银:与各种色浆配套,可电泳出各种鲜艳的颜色。如:纯金色、 24K 金色及黄铜、鲜红、仿古铜、黑镍等五颜六色。


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