彩色电泳涂料装是一种新颖表面处理新工艺。它是采用电化学方法将有机树脂的 胶体粒子沉积在零件上,形成透明或各种颜色的有机涂覆层。根据电泳漆中的树脂粒 子电离后带电状况的不同,可分为阳极电泳(树脂粒子电离后成负离子)及阴极电泳 (树脂粒子电离后成正离子)。阴极电泳是 70 年代发展起来的新工艺。它与阳极电泳 相比较,具有更多的优点,因此在国内发展迅速,尤其在表面装饰方面获得更广泛的 应用。本章重点将介绍阴极电泳涂装有关问题。 电泳涂覆层的耐蚀性能极其优良(能通过中性盐雾试验 400H 以上)、抗变色性能 强;与基体金属的结合好,可进行各种机械加工;涂覆层色彩鲜艳,根据用户的要求 可以配制成各种颜色,常见的有金色、咖啡色、枪色、黑色等;与油漆工艺相比,施 工性能好、对环境的污染和危害显著减少,被广泛应用在各个生产部门,如汽车外壳 及各种配件,自行车车把及配件,各种日用小五金配件、家具、工艺品等。
第一节 阴极电泳涂装工作原理 阴极电泳涂装是一个复杂的电化学和胶体化学过程。电泳漆本身是一个胶体和悬 浮体的多组分体系,存在着弥散相(树脂、颜料微粒)和连续相(水)二种组分。在 阴极电泳中,一般存在下述四种过程: ( 1 )电泳带正电的水溶性树树脂粒子及其吸附的颜料,向阴极移动。 ( 2 )电沉积带正电的树脂粒子到达零件(阴极)表面。形成不溶于水的沉积层,经烘 烤后形成漆膜。 ( 3 )电渗水份从沉积层渗析而出,当含水量下降至今 5%~15% 时,即可烘烤。 ( 4 )电解水被直流电电解,放出氢与氧,由于电解导致渗透力下降,影响漆膜外观, 降低漆膜附着力,增加电耗,因此,应尽量减弱水的电解。
阴极电泳过程反应机理如下:
阴极:
(1)2H2O + 2E→H2↑ + 2OH - 产生的 OH - 累积于阴极表面,当 OH - 浓度增加到
一定数值时,便在阴极表面产生电沉积。
(2)R=NH3 + OH 一 →R=NH2 (析出)+ H2O
阳极(不锈钢或石墨本阳极): 2H2O→4H + 02↑ + 4E
第二节 阴极电泳涂装工艺流程
根据零件的基体材料不同以及所需电泳的颜色不同,应采取不同的涂装工艺流
程。
常用的阴极电泳工艺流程,如表 4-3-1 所列。
表 4-3-1 常用阴极电泳工艺流程
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电泳金色 |
电泳咖啡 |
电泳青铜色 |
电泳黑色 |
电泳其它色 |
铁 |
前处理一
镍 - 镀薄银 - 透明金色电泳漆 |
前处理一
磷化 - 透明金色电泳漆 |
前处理一镀锌 - 青铜色电泳漆 |
前处理一
磷化 - 黑色电泳漆 |
前处理一镀镍 - 无色透明电泳漆 - 着色 |
铝及铝
合金 |
前处理一透明金色电泳漆 |
前处理一
透明咖啡
色电泳漆 |
前处理一青铜色电泳漆 |
前处理一
黑色电泳漆 |
前处理一无色透明电泳漆 - 着色 |
锌合金 |
前处理一硷铜 - 酸铜 - 亮镍 - 透明金色电泳漆 |
前处理
透明咖啡色电泳漆 |
前处理一青铜色电泳漆 |
前处理一
黑色电泳漆 |
前处理 ` 一硷铜 - 酸铜 - 亮镍 - 无色透明电泳漆 - 着色 |
铜及铜
合金 |
黄铜件:抛光 - 无色透明电泳漆铜件:前处理 - 亮镍 - 镀薄银 - 透明金金电泳漆黑青铜件:前处理 - 红色电泳漆 |
前处理一前处理 - 着咖啡色 - 无色透明电泳漆 |
抛光一无色透明电泳漆(青铜件) |
前处理一黑色电泳漆 |
前处理一亮镍 - 无色透明电泳漆 - 着色 |
一、电泳漆液的配制
(一)透明电泳漆的配制
1. 将计算量的树脂液倒入配制槽中在强烈搅拌下,缓慢加入计算量的色浆,并继 续搅拌 20 一 30min 。
2. 将计算量的 1/2 高纯去离子水(电导率〈 5μS/cm 〉在不断搅拌 20 一 30min 。
3. 将配制好的电泳漆工作液移至电泳漆槽中,并启动连续循环过滤装置,不间断 地循环搅拌 24 一 48h 后试镀。
(二)黑色电泳漆的配制
1. 在配制槽中加入 1/10 计算量的纯去离子水电导率〈 5μS/cm -1 〉。
2. 在强烈搅拌下分批加入计算量的电泳漆浓缩液。
3. 在强烈搅拌下分批加入场 2/5 计算量的高纯去离子水,并边续搅 拌 0.5 一 1h 。
4. 将上述溶液移至电泳漆中,启动连续循环装置,并分批加入余量的高纯蒸馏水。
5. 不间断地循环搅拌 48h 后试镀。
第三节 电泳漆液成分及工艺条件对膜层的影响
一、 固体分含量
固体分含量过低时,电解作剧烈,漆膜薄,气泡多,易产生针孔;过高时刚膜层
比较粗糙,易起桔皮。因此稳定固体分含量是保证电泳质量的一个关键,对于 EC-3000 金色电泳漆来说,每电泳 15 一 20M 2 的零件需补充 1L 浓缩液。
二、溶剂
电泳漆液刚配制时,其溶剂含量稍高。但随着漆液使用时间的延长和超滤的使用, 溶剂不断挥发和滤出,其含量会逐渐下降,影响漆膜质量。严重时,漆膜会在烘 烤前脱落。因此,应及时添加调整,一般每滤出 100L 超滤渗透液,应补充 1.2L 溶剂。
三、电压
极间电压升高,电场作用加强,漆液中带电粒子泳动,沉积速度加快,使用泳透力提高,膜层增厚。电泳操作时,应根据零件形状与大小,槽液温度高低,所需膜的厚薄,选择最佳电压。当电泳漆槽刚配制时,其溶剂含量及导电度均高,则电压应适当降低。
四、 PH 值
由于阳极采用隔膜控制,电泳漆液的 PH 值较为稳定,当超滤液排出太多或隔膜液漏出进入电泳漆液时,使电泳漆液 PH 值发生变化,可用有机酸调整。 PH 值过低时,漆膜再溶解增加,膜层变薄,且对设备腐蚀严重。
五、电导率
电导率是控制电泳漆膜层质量的关键指标之一。新配溶液时电导率可能较高,因此需要通地超滤排出渗液以降低电导率。电导率过高,则膜厚易产生桔皮和表面粗糙等现象。电导率过低,则容易产生针孔和麻点。因此当电导率的高低不同时需要采用不同的电压和槽液温度,以便获得良好的膜层。电导率较高时,可采用较低的电压和温度;反之则要相应提高电压和温度。
六、温度
电泳漆液的温度一般控制在 26 度左右。温度过低,必需使用较高的电压以达到电泳的目的;温度过高,则加剧溶剂的挥发,不利于电导率的稳定和控制。
七、电泳时间
电泳时间的长短会影响漆膜外观及膜层的厚薄。当电泳时间过长时,膜厚色深,透明性变差。电泳时间过短,则膜层不完整。因此需要根据漆液的电导率。固体分含量等因素的变化,在确定溶液温度和电压的前提下,选择最佳的电泳时间,以确保膜层的质量。
在电泳过程中,主要以电压的大小来控制膜层厚度。时间如超过一定数值,厚度不会显著增加,这是因为电泳漆是不导电的,当零件给膜层完全覆盖后,成为绝缘体,时间再长也不会增加漆膜的厚度。因此如需要较厚漆膜时,尤其在镀凹位较深零件时,应用较高电压和较短时间。 电泳漆之维护及故障处理
1 、电泳漆之维护 1 )纯水水质要求在电导率< 5μs/cm 。 2 )槽液液温控制在 25 -30℃ (冷热循环控制)。 3 )进槽要清洗干净,不要将酸碱带入槽中。 4 )电泳漆要晾于然后进烘箱,烤温时不要升温太快。 2 、电泳漆故障处理方法
问 题 |
原 因 |
解 决 对 策 |
膜厚不足 |
固体份低 |
提高固体份 |
电压低 |
提高电压 |
温度低 |
提高温度 |
漆膜过厚 |
工作周围循环不好 |
通常因泵,过滤器及喷嘴阻塞所致 |
固体份高 |
降低固体份 |
温度高 |
降低温度 |
电导率高 |
提高超滤液排放量 |
电压高 |
降低电压 |
水迹 |
沌水不干净 |
换纯水 |
温度过高 |
降低湿度 |
固体份过低 |
加漆 |
起泡 |
工作表所不洁净 |
充分水洗 |
漆膜外观不丰满 |
颜色基比过高 |
减少颜料补加,增加树脂含量 |
槽液有泡沫 |
进气漏气 |
检查管道和泵是否泄漏 |
溢流槽液体过低 |
提出高液体高度 |
涂膜粗糙 |
颜料份高 |
减少色浆,增加树脂 |
电导率高 |
超滤,降低电导率 |
针孔 |
槽液温度低 |
升高槽液温度 |
电导率过高 |
超滤降低电导率 |
漆膜不均匀,破裂 |
槽液温度高 |
降低温度 |
电压高 |
降低电压 |
电导率高 |
超滤降低电导率 |
斑纹地图斑痕 |
底材表面污染 |
检查金属表面 |
漆迹 |
清洗不够 |
增加清洗 |
凹孔,缩孔 |
杂质污染 |
清除工件上杂质 |
颜料份低 |
补加色浆 |
硬度 |
烘烤时间 |
延长,严格按工艺操作 |
烘烤温度 |
升温 |
不够流平 |
加溶剂 |
麻点 |
液温低 |
升温 |
溶剂少 |
加溶剂 |
浓度低 |
加漆 |
条纹 |
表面外观不佳 |
电压升高快 |
溶剂含量低 |
槽液固含量低 |
常见故障及其纠正方法
故障 |
产生原因 |
纠正方法 |
桔皮或表面粗糙 |
电压过高 |
降低电压 |
溶液温度高 |
降低温度 |
固体分过高 |
稀释溶液 |
极距太近 |
加大极距 |
烘烤加温太快 |
压缩空气吹干后再烘烤 |
PH 值过高 |
用有机酸调整 |
针孔或麻点 |
固体分过低 |
调整至工艺范围 |
PH 值过低 |
降低溶液酸度 |
清洗水不干净 |
换清洗水 |
溶液电导率太高 |
超滤去掉杂质离子 |
膜厚太薄 |
增加电泳电压或时间 |
电镀表面针孔 |
压缩空气吹干后再烘烤 |
火山口或油点 |
工件上附有油 |
加强除油工序 |
槽液面有油渍 |
防止槽液被油污染 |
颗粒污染 |
加强循环过滤和超滤 |
电压高膜层厚 |
降低电泳电压和时间 |
彩虹 |
膜层太薄 |
增加电泳电压 |
颜色不符 |
膜层太厚或太薄 |
选择合适的工作电压和时间 |
调配涂料时,颜色比例错 |
严格按工艺配方配制电泳漆 |
溶剂太多,渗透能力差,膜层厚薄不均 |
调整溶剂含量,使其符合工艺规范 |
不规则图形 |
前处理不彻底 |
加强前处理工序 |
硬度不够 |
烤烘时间短或温度低 |
严格按工艺规范进行 |
涂装面点状或片状颜色差异 |
零件有针孔或砂眼 |
杜绝不合格工件下槽 |
色料乳化搅拌不匀 |
加强电泳漆搅拌 |
表面有水液 |
用压缩空气吹干 |
水滴未干即烘烤 |
用压缩空气吹干 |
电泳前水洗不彻底 |
加强入槽产零件的清洗 |
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