環(huán)保雙組份陰極電泳漆
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環(huán)保雙組份陰極電泳漆

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影響陰極電泳涂裝的因素

發(fā)布日期:2018-03-07 作者: 點(diǎn)擊:

影響陰極電泳涂裝的因素有哪些?湖北電泳漆生產(chǎn)廠(chǎng)家就給大家說(shuō)說(shuō)下:


1、基材的表面性質(zhì)


陰極電泳涂裝過(guò)程中,作為陰極的基材,如低鋅、普鋅或含鋅鎳的磷化鋼板由于電解作用,沉積的涂層會(huì )有缺陷,影響電沉積涂層的防腐性能。此外,電泳時(shí)陰極表面堿性增強(開(kāi)始電沉積時(shí)陰極附近的pH值約12),會(huì )使部分磷化膜溶解、基材表面微觀(guān)結構發(fā)生變化,影響整體涂層的性能。目前,解決的措施是改進(jìn)磷化工藝,使基材表面覆蓋Zn與Mn、Ca、Fe等金屬的復合磷酸鹽[Zn2M(PO4)2·H2O](式中M為Fe、Ni、Mn和Ca),以提高磷化膜的耐堿性。


值得注意的是,在不同基材表面上電沉積的涂層其熱性能也有差異。如在氧氣氣氛下,未經(jīng)過(guò)磷化處理的鋼板上電沉積的環(huán)氧涂層在450℃開(kāi)始熱降解,熱降解殘余量約25%;表面鍍鋅-鎳合金的鋼板在520℃開(kāi)始熱降解直至。這是因為不同基材表面對陰極放氫反應的催化活性不同,導致環(huán)氧主鏈的吸氫反應程度及涂層的多孔性呈現差異,從而影響了熱降解速率。此外,基材對于樹(shù)脂的固化溫度也有影響,比如鍍鎳表面環(huán)氧樹(shù)脂的固化溫度可降低20~30℃。


2、電泳前處理


(1)脫脂

脫脂的目的是除去金屬表面的油污。目前脫脂普遍采用水溶性堿性脫脂劑,關(guān)鍵在于控制好脫脂溫度和脫脂時(shí)間。脫脂溫度過(guò)高,水解速度加快,工件表面易泛黃;溫度過(guò)低,不利于脫脂液中表面活性劑的潤濕、乳化、增溶等作用,脫脂不干凈。脫脂液除油能力隨pH值的提高而提高,但pH值過(guò)高可能使鋁及鋁合金等金屬工件被腐蝕。一般控制脫脂溫度60~80℃、脫脂時(shí)間10~15min效果較好。此外,脫脂后應立清洗干凈。否則金屬表面覆蓋一層堿性物質(zhì),會(huì )影響后續除銹和磷化工序,終使電泳涂層的抗腐蝕性下降。


(2)磷化

對于陰極電泳涂裝,磷化膜是輕量極的(膜厚為2~6μm)過(guò)厚的磷化膜導致電阻增大,使電沉積的效率降低。此外,電泳涂裝還要求磷化膜致密而均勻,只有在工件的導電能力、電場(chǎng)強度一致的前提下,才能得到均勻的電沉積膜。我國采用鋅系或鋅鈣系中低溫、低渣快速磷化工藝。低鋅磷化與陰極電泳配套性好,可充分發(fā)揮陰極電泳涂裝的優(yōu)勢,發(fā)達國家汽車(chē)的電泳涂裝均采用低鋅磷化。磷化工序的控制重點(diǎn)是磷化液的游離酸和總酸度、促進(jìn)劑含量,以及磷化溫度和時(shí)間。一般低鋅磷化采用NO3-促進(jìn)劑體系(含量>15g/L),處理溫度50~60℃,浸入時(shí)間3~5min,總酸度20~27點(diǎn)(滴定10mL磷化液至酚酞終點(diǎn)時(shí)所消耗的氫氧化鈉溶液的毫升數),游離酸0.7~1.3點(diǎn)(滴定10mL磷化液至甲基橙終點(diǎn)時(shí)所消耗的氫氧化鈉溶液的毫升數)。若在鋅系或鋅鈣系磷化液中加入量的Ni2+或Mn2+(2~5g/L),可形成顆粒狀晶粒致密的磷化膜,增強磷化膜的耐堿性。從而提高電泳涂層的耐腐蝕性。此外,磷化后洗凈磷化膜上殘留的可溶性鹽,因為在濕熱條件下這種可溶性鹽容易引起涂層的脫落,且它帶入電泳槽會(huì )嚴重污染電泳涂料。


(3)固體分

陰極電泳槽液的固體分通??刂圃?8%~25%(質(zhì)量分數),固體分的高低對涂料電沉積量的影響較大。涂料的固體分高,槽液導電性好,電沉積量也隨之增加,但固體分過(guò)高(>30%),電沉積量增加過(guò)多,涂膜變得過(guò)厚,烘烤時(shí)因流平性不佳而在表面形成桔皮等弊??;固體分過(guò)低(<10%)時(shí),涂料的泳透力低,涂膜的遮蓋力差,還會(huì )引起電解反應加劇,涂膜易產(chǎn)生針孔,槽液穩定性變差。實(shí)際涂裝過(guò)程中,由于涂料固體分的下降,需要定期檢測固體分的下降值,通過(guò)計算向槽液中補加新鮮電泳涂料。


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(4)顏基比

對以顏料為著(zhù)色物質(zhì)的陰極電泳漆,顏基比失調會(huì )導致涂膜的外觀(guān)和抗腐蝕能力變差。顏基比過(guò)高,涂膜粗糙無(wú)光澤,顏料發(fā)生沉淀;顏基比過(guò)低,涂膜易產(chǎn)生針孔,抗腐蝕能力降低。陰極電泳過(guò)程中,一般通過(guò)向槽液中補加高顏基比的顏料漿的方法,以維持顏基比恒定在0.24~0.3。


(5)助溶劑

助溶劑是陰極電泳涂料的重要組成部分,一方面有利于保持涂料的穩定,另一方面影響涂膜的質(zhì)量。助溶劑含量太低,降低了樹(shù)脂的水溶性,導致電沉積量和泳透力降低;助溶劑含量太高,涂膜變厚,與此同時(shí),泳透力和涂膜的擊穿電壓下降,槽液不易控制。通常,陰極電泳涂料中助溶劑含量為20%~40%;在中和及用水稀釋之后,槽液中有機溶劑一般控制在2%~5%。若選擇的助溶劑是低沸點(diǎn)的醇類(lèi)溶劑,生產(chǎn)中還需注意定期補加其損失量。


(6)槽液的pH值

電泳過(guò)程中,槽液的pH值是控制電泳涂料穩定性的重要因素。通常情況下,陰極電泳涂裝需嚴格控制pH在5.90~6.15。槽液的pH值太高,電泳涂料變得不穩定,嚴重時(shí)導致沉淀析出;槽液的pH值也不應過(guò)低,雖然pH值降低時(shí)電泳電流增大,電沉積量增加,有利于涂膜形成,但漆膜的再溶解程度也隨之加大。


連續電泳時(shí),由于樹(shù)脂不斷沉積,中和劑不斷積累,使得槽液pH值漸漸降低、電導率增大,導致泳透力降低。為嚴重的是已沉積在工件上的漆膜重新溶解的趨勢加大,使沉積膜變薄,失光露底。一般通過(guò)極罩法、補加低中和度涂料和換濾液的方法來(lái)調整pH值,使之穩定在規定的范圍之內。


(7)槽液電導率

陰極電泳涂料槽液的電導率通常在1200~1600μS/cm,維持槽液的導電能力,保證涂層的質(zhì)量。在電泳過(guò)程中,由于雜質(zhì)離子的混入,以及游離出的中和劑的濃度增加的緣故,電導率會(huì )逐漸增大。電導率過(guò)高既增加耗電量,降低了泳透力,又使槽液升溫過(guò)快,涂膜光澤降低,顏料顆粒析出、漆膜抗腐蝕能力下降。


(8)槽液溫度

槽液溫度對陰極電泳涂裝及涂膜性能的影響是的。在其他工藝條件不變的情況下,升高溫度,槽液粘度降低,電極反應加快,同時(shí)涂膜的電阻值也下降,有利于電沉積,使膜厚增加。但槽液溫度過(guò)高(>35℃),涂膜變得粗糙,烘干后產(chǎn)生波浪狀的堆積,且槽液中的助溶劑易揮發(fā),導致槽液變質(zhì),穩定性變差。溫度過(guò)低(<15℃),沉積量小,涂膜薄,光澤度和遮蓋力都差,且槽液粘度大,電沉積過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡難以消除,漆膜易出現針孔。一般陰極電泳槽液溫度控制在28~34℃,實(shí)際操作中需采取恒溫措施。以防止槽液溫度出此范圍。


(9)電泳電壓

陰極電泳涂裝的電壓主要取決于涂料的品種,操作時(shí)還應該綜合考慮極間距、極比、槽液溫度等因素,以確定佳電壓范圍。電壓的高低對電泳涂膜的質(zhì)量影響大。通常電泳時(shí)間是固定的,通過(guò)提高或降低電壓來(lái)調節涂膜厚度。極間電壓越高,電場(chǎng)強度越強,電沉積量亦隨之增加,工件內表面及半封閉面的涂膜厚度增大。但電壓過(guò)高,工件入槽瞬間的沖擊電流太大,涂膜沉積速度過(guò)快,易造成涂膜外觀(guān)和性能變差。電壓高到過(guò)電泳膜的擊穿電壓時(shí),沉積涂膜被擊穿,電解反應加劇,電極表面產(chǎn)生大量氣體,涂膜表面產(chǎn)生大量氣泡。電泳電壓過(guò)低,涂料泳透力差,沉積速度慢,效率低,涂膜變薄。一般在保證涂膜外觀(guān)質(zhì)量前提下,盡可能采用較高的電壓進(jìn)行陰極電泳涂裝。電壓控制在150~340V為宜。據文獻報道,陰極電泳涂裝時(shí)采用不同的供電方式對涂膜的外觀(guān)影響較大。線(xiàn)性升高電壓既可獲得較高的泳透力,又可限制峰值電流,防止涂膜弊病的產(chǎn)生。


(10)電泳時(shí)間

一般情況下,電泳時(shí)間長(cháng),膜厚及泳透力會(huì )增加,涂膜電阻值也隨之增大,約2~3min后,涂膜達到厚度,厚度就不再增加。電泳時(shí)間過(guò)長(cháng),會(huì )導致涂膜缺陷產(chǎn)生,外觀(guān)變差。因此,在保證涂層質(zhì)量前提下,應盡量縮短電泳時(shí)間,電泳結束后,被涂物應盡快從槽中取出,以免涂膜發(fā)生再溶解而變薄。


(11)極間距與極比

陰極電泳時(shí)陽(yáng)極與陰極(被涂物)之間的距離(極間距)和面積比值(極比)對電沉積效率有影響。極間距過(guò)遠,極間電阻增大,電沉積效率降低,沉積量減小,涂膜不均勻,局部電泳不上;反之則會(huì )產(chǎn)生局部電流大和過(guò)量電沉積,影響膜厚均勻度。一般合適的極間距為50~400mm。對于較大的工件,時(shí)可設置輔助陽(yáng)極,以達到合理的極間距范圍。陽(yáng)極面積過(guò)大,被涂物表面易產(chǎn)生異常電沉積,沉積出的涂膜厚且粗糙,附著(zhù)力也降低;陽(yáng)極面積過(guò)小,電沉積效率降低,涂膜變薄,泳透力也低。一般合適的極比(陽(yáng)極面積/陰極面積)為1/4~1/6。


(12)烘烤溫度和時(shí)間

烘烤溫度和時(shí)間對涂膜的耐腐蝕性、耐沖擊性均有大的影響。高溫長(cháng)時(shí)間烘烤可能導致涂膜泛黃、變脆等;烘烤溫度太低,樹(shù)脂沒(méi)有充分交聯(lián),耐腐蝕性變差。一般烘烤溫度為165~180℃,烘烤時(shí)間20~30min。

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