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      2. 陰極電泳涂裝性能特點(diǎn)及工藝發(fā)展前景
        作者:zhanghuihui           時(shí)間:2019-09-17 15:54:51

        所謂陰極電泳涂裝,是一種特殊的涂膜形成方法,以被涂物為陰極,所采用的電泳涂料是陽(yáng)離子型(帶正電荷)它是將具有導電性的被涂物浸漬在裝滿(mǎn)水稀釋的、濃度比較低的電泳涂料槽中作為陽(yáng)極,在槽中另設置與其相對應的陽(yáng)極,在兩極間通直流電,在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一種涂裝方法。

            電泳涂料源于20世紀30年代,從20世紀60年代中期開(kāi)始研究合成陽(yáng)離子型樹(shù)脂,并于20世紀70年代初用于對耐腐蝕性能要求高的家用電器上作底漆,隨后逐漸開(kāi)發(fā)出了耐蝕性能更高且具有裝飾性效果的陰極電泳涂料,由于其具有優(yōu)良的防腐蝕性、高泳透率、高流平性、高裝飾性且涂裝自動(dòng)化程度高、涂裝污染少等特點(diǎn),廣泛應用于機動(dòng)車(chē)工業(yè)中,并推廣應用到建材、輕工、家用電器等工業(yè)領(lǐng)域以及五金和工藝品的表面防腐和裝飾。

            1、陰極電泳原理

            陰極電泳是帶正電荷的陽(yáng)離子樹(shù)脂通電后向陰極移動(dòng),由于陰極附近pH值上升,發(fā)生粒子交換,陰極涂料就析出覆到試件上。概括起來(lái),它包括電解、電泳、陰極電沉積、

            電滲四種現象。下面以環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)陰極電泳漆為例,來(lái)分析陰極電泳過(guò)程。

            環(huán)氧樹(shù)脂一般帶有堿性基團,用有機酸(如醋酸)中和后生成鹽而溶于水。同時(shí),由于水的離解,在直流電場(chǎng)作用下,陰極電泳過(guò)程如下:

            (1)電解反應:2H20+2e-=H2↑+20H-;

            (2)電泳:RN+H(C2H4OH)2:和H+向陰極運動(dòng);

            (3)陰極電沉積:由H+在陰極放電,陰極和漆液界面處,OH-濃度升高,當OH-濃度增加到一定數值時(shí)(pH值最高可達12),漆膜便在陰極(工件)表面產(chǎn)生沉積;

            (4)電滲:電泳涂裝過(guò)程中,漆膜沉積的初始階段,

            粒子(或離子)電荷不一定全部被中和、放電。沉積所得的漆膜結構是疏松的,含水量相當高,離子能通過(guò)。因此,電滲的作用是:當繼續通電時(shí),陰極表面產(chǎn)生的陰離子通過(guò)漆膜向陽(yáng)極方向移動(dòng),并在漆膜表面與涂料粒子中和形成新的沉積漆膜。同時(shí),陰離子滲出時(shí)夾帶著(zhù)水分子移動(dòng),使漆膜內所含水分逐漸排到漆膜外,最后形成含水率很低,電阻相當高的致密漆膜,這種漆膜就可直接進(jìn)入烘箱中固化,形成最終的電泳涂層。

            2、陰極電泳的特點(diǎn)

            電泳涂裝明顯優(yōu)于其它涂裝工藝。它與其他涂裝方法相比較,具有下述特點(diǎn):

            (1)陰極電泳漆具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。

            (2)陰極電泳底漆涂層均勻、平整、光滑,具有出色的附著(zhù)力、耐沖擊性能、耐腐、防銹性,已經(jīng)能很好地滿(mǎn)足底漆所要求的各項機械性能,及與中涂、面漆的配套性。

            (3)電泳漆是水溶性涂料,以水為溶解介質(zhì),其有機溶劑含量低而具有突出的環(huán)保優(yōu)勢。

            (4)電泳涂裝效率高,涂料損失小,涂料的利用率可達90%~95%。

            (5)用于大量流水線(xiàn)的生產(chǎn)工藝,施工可實(shí)現自動(dòng)化連續生產(chǎn),大大提高勞動(dòng)效率

            3、陰極電泳涂裝的應用

            目前,世界汽車(chē)生產(chǎn)中有92%使用電泳涂料(ED),其中有90%采用陰極電泳涂料(CED)。以福特和通用汽車(chē)公司為例,從1977年1月開(kāi)始投建汽車(chē)車(chē)身陰極電泳涂裝線(xiàn)至今,這兩個(gè)公司的陰極電泳涂裝線(xiàn)占汽車(chē)車(chē)身涂裝線(xiàn)的99%;而日本各汽車(chē)公司為在各國際市場(chǎng)上獲得競爭能力,繼美國之后,于1977年10月投建了第一條汽車(chē)車(chē)身陰極電泳線(xiàn)至今,也有95%以上的汽車(chē)車(chē)身采用了陰極電泳涂裝線(xiàn)。我國汽車(chē)工業(yè)于2O世紀8O年代中期應用陰極電泳漆,如今第二汽車(chē)制造廠(chǎng)的東風(fēng)汽車(chē)車(chē)身,大眾的桑塔納,還有奧迪、標致等轎車(chē)車(chē)身百分之百采用了陰極電泳漆,其他如汽車(chē)零部件、車(chē)箱、車(chē)架等,為提高這些薄板件的使用壽命,也紛紛采用了耐蝕性高的陰極電泳漆。

            由于陰極電泳涂料有著(zhù)優(yōu)良的防腐蝕、滲透性和裝飾性能,不但應用在汽車(chē)行業(yè)中,還廣泛地應用在其他行業(yè)中。如在建筑材料中,防火門(mén)、鋼窗等涂裝耐候性好的雙涂層的環(huán)氧樹(shù)脂陰極電泳涂料,鋼制家具和間壁材料使用丙烯酸樹(shù)脂系陰極電泳涂料。在五金行業(yè)中,電泳鎖具、金屬眼鏡架、自行車(chē)部件、文具、皮箱扣、打火機等用品,均取得了令人滿(mǎn)意的效果。

            4、國內外陰極電泳涂裝的發(fā)展概況

            國外陰極電泳發(fā)展概況

            據了解,陰極電泳涂裝最先在美國應用。早在20世紀60年代中期聯(lián)邦德國B(niǎo)ASF公司和美國PPG公司首先進(jìn)行了陽(yáng)離子型樹(shù)脂的合成(即陰極電泳的研究)。1971年美國的PPG公司開(kāi)始應用第一代陰極電泳漆。先在菲利普公司的電冰箱、洗衣機以及干燥機等耐腐蝕性能要求高的家用電器上作底漆。1976年6月美國通用汽車(chē)公司將汽車(chē)部件采用PPG公司第二代陰極電泳漆(CED一3002)獲得成功。1977年開(kāi)始正式用陰極電泳漆為底漆來(lái)涂裝汽車(chē)車(chē)身。1978年美國通用汽車(chē)公司和福特汽車(chē)公司基本上把原來(lái)使用的65條陽(yáng)極電泳涂裝生產(chǎn)線(xiàn)改用新的陰極電泳涂裝生產(chǎn)線(xiàn)。1977年日本和英國由美國PPG公司引進(jìn)技術(shù)以后,他們的汽車(chē)涂裝從1978~1979年也向陰極電泳涂裝轉化。到1978年底初步統計,世界上約有120條陰極電泳涂裝線(xiàn),其中美國有70條以上,日本有20條,歐洲有10條。到20世紀80年代初期幾乎所有的汽車(chē)電泳線(xiàn)都由陰極電泳取代了陽(yáng)極電泳涂裝。

            國內陰極電泳發(fā)展概況

            據了解,我國于1976年開(kāi)始陰極電泳涂漆的研究。第一代陰極電泳涂料由當時(shí)的兵器部五四研究所(現改為五九所)于1979年首先研制成功,并在軍工產(chǎn)品上得到了一定的應用。隨后化工部涂料所(現常州涂料化工研究院)、上海涂料所以及沈陽(yáng)、北京、天津等大中型造漆廠(chǎng)也做了大量陰極電泳涂料的開(kāi)發(fā)研制工作。在“六五”期間我國涂料工業(yè)從日本、澳大利亞和英國引進(jìn)了陰極電泳涂料制造技術(shù)和涂料技術(shù)。

            前幾年我國先后從美國、德國、意大利等國引進(jìn)先進(jìn)涂料技術(shù)和涂裝設備。第一條現代化流水生產(chǎn)的汽車(chē)車(chē)身陰極電泳涂裝生產(chǎn)線(xiàn)于1986年7月在第一汽車(chē)制造廠(chǎng)車(chē)身廠(chǎng)投產(chǎn)。