前 　言

電泳涂裝前必須對工件進行表面前處理 , 以除去其表面的油污、銹蝕 , 并形成結晶致密的磷化膜 ,然后再進行電泳涂裝 , 在工件表面沉積一層均勻的無缺陷的涂層 , 經烘烤完成電泳涂裝工藝。汽車車身陰極電泳涂裝工藝一般由電泳涂裝前處理、電泳涂裝、電泳后清洗、電泳涂膜的烘干等四道主要工藝 ( 或工序 ) 組成 , 在生產時對電泳涂裝生產現場和電泳槽液的控制至關重要。

1 　電泳涂裝工藝

1. 1 　前處理

汽車車身金屬零件涂裝前處理主要包括脫脂、除銹、除氧化皮及化學轉化膜處理 ( 磷化、氧化、鈍
化 ) 。首先應清洗掉各種污物 ( 如油污、銹、氧化皮、焊渣、金屬屑等）隨后進行化學處理（磷化、鈍化），并進行充分水洗 , 以洗掉前處理藥品、磷化沉渣等 , 最后用去離子水洗。所用去離子水水質要好 , 電導率應不大于 25 μ S/cm, 并確保車身的滴水電導率不大于 50 μ S/cm 。

車身經前處理后油污未洗凈而帶入電泳槽內會影響電泳質量 , 產生縮孔、針孔 ; 銹不除掉 , 磷化不上 , 還易產生電泳涂膜的異常附著 , 且在涂膜下能繼續擴蝕 ; 氧化皮不除凈 , 則不導電 , 泳涂不上 ;焊渣、金屬屑、前處理藥品、磷化沉渣不除凈而帶入電泳槽 , 則會影響槽液穩定性和涂裝質量。

實踐證明 , 車身陰極電泳涂裝前的磷化膜應具備以下質量標準 : 外觀為結晶細小、致密、均勻、無銹蝕、無沉渣沉積的淺灰色膜層 ; 磷化膜質量應在 2 ～ 3 g/m2 范圍內 ; 結晶細度應小于 10 μ m; P 比在85% 以上 [ 即膜中 Zn 2 Fe(PO 4 ) 2 · 4H 2 O 含量高 , 耐堿性好 ] 。在車身進行電泳涂裝前 , 磷化膜表面可全干或全濕 ( 無水珠 ) 進入電泳槽 , 為了節能 , 取消了涂裝前處理后電泳涂裝前的烘干工序。

1. 2 　電泳涂裝

其工藝條件包括以下四個方面 13 個條件 :

（1） 槽液的組成方面 : 固體分、灰分、 MEQ 值和有機溶劑含量 ;

（2）電泳條件方面 : 槽液溫度、泳涂電壓、泳涂時間;

（3）槽液特性方面 : pH 值、電導率 ;

（4）電泳特性方面 : 庫侖效率、最大電流值、膜厚和泳透力。

其中泳涂電壓和時間、槽液的固體分、溫度、pH 值和電導率是現場控制和管理的主要項目。

1. 2. 1 　固體分

電泳涂料 ( 或槽液 ) 在 110 ℃以下烘干時所留下的不揮發部分稱為電泳涂料 ( 或槽液 ) 的固體分 , 它是電泳涂裝的主要工藝參數之一。隨著生產的進行 , 槽液的固體分不斷下降 , 為使電泳涂膜的質量穩定 , 電泳槽液的固體分需嚴格控制在一定的范圍內 , 在陰極電泳槽液中固體分應控制在 19%± 1% 范圍內。

1. 2. 2 　pH 值、電導率

它們是電泳槽液的兩大特性值 , 對電泳特性、槽液的穩定性和涂裝效果都有較大的影響 , 因此 ,應將槽液的 pH 值、電導率嚴格控制在工藝規定的范圍內。不同品種的陰極電泳涂料都有特定的 pH值范圍 , 以保持槽液和涂裝質量的穩定。

陰極電泳槽液系酸性體系 , 需保證適量的酸度以保持槽液的穩定。當 pH 值高于規定值時 , 槽液的穩定性逐漸變差 , 嚴重時產生不溶性顆粒 , 槽液易分層、沉淀 , 電導率下降 , 堵塞陽極隔膜和超濾膜 , 涂膜外觀變差 , 尤其水平面有顆粒 , 小的像針尖狀 , 大的手摸凸出。隨著酸量增加（pH值降低） ,槽液的溶解性增強 , 但對涂膜的再溶性和對設備的腐蝕性增大 , pH 值在 5. 9 以上時 , 對設備的腐蝕可大為緩和。

不同品種陰極電泳涂料的槽液電導率也有最佳的控制范圍 , 基于電導率的微小變化 , 如 ± 100μ S/cm 將不會影響涂膜性能 , 故一般控制范圍為 ± 300 μ S/cm 。槽液的電導率過高或過低對涂膜厚度、外觀和泳透力有影響 , 隨槽液電導率的增高 ,泳透力也隨之增高 , 膜厚也相應增厚。當槽液電導率偏高時 , 可用去離子水置換超濾液來降低 , 例如對 300 t 槽液用去離子水替代 20 t 超濾液 , 可使槽液電導率下降 100 μS/cm 。

1. 2. 3 　泳涂電壓

泳涂電壓有一定的范圍 , 超出泳涂電壓上限一定值后 , 在沉積電極上的反應加劇 , 產生大量氣體，使沉積的涂膜炸裂 , 絕緣層被破壞 , 產生異常附著，這一電壓值稱為破壞電壓。低于泳涂電壓下限一定值時 , 幾乎泳涂不上涂膜 （或沉積與再溶解涂膜量相抵消），這一電壓值稱為臨界電壓。電泳工作電壓介于臨界電壓和破壞電壓之間。泳涂電壓是電泳涂裝的重要工藝參數之一 , 在其他泳涂條件不變的情況下 , 泳涂膜厚和泳透力隨泳涂電壓增高而增厚和提高 , 在生產實踐中常借助調整泳涂電壓來控制涂膜厚度。

為獲得優良的涂膜外觀和較高的泳透力 , 在生產實踐中一般起始電壓低一些 , 以減輕電極反應 ;隨后電壓高一些 , 以提高內腔縫隙表面的泳涂質量。例如在垂直升降的泳涂設備上 , 起始 15 ～ 30 s電壓低一些 , 隨后升到該漆的工作電壓 , 這也稱為“軟啟動 ” , 同時也為了降低通電時的脈沖電流。在連續式帶電入槽的電泳線上 , 電壓分段控制 , 最少分為兩個區段 , 約 1 /3 的前極板為第一區段 ; 后2 /3 為較高電壓的第二區段。

1. 2. 4 　槽液溫度和電泳時間

槽液溫度、電泳時間和泳涂電壓是電泳涂裝的三個基本工藝條件 , 經過調試 , 選擇最佳值后 , 在穩定的電泳涂裝線上是保持穩定不變的。陰極電泳槽液一般控制在（28±1）℃范圍內 , 在厚膜陰極電泳涂裝中推薦采用較高的槽液溫度 , 一般在 29 ～35 ℃范圍內 (PPG 公司推薦的條件 ) 。

在電泳涂裝過程中 , 電能轉變的焦耳熱和攪拌產生的熱會使槽液溫度上升 , 為使泳涂質量穩定 ,必須將槽液溫度控制在 ± 1 ℃范圍內。隨槽液溫度增高 , 涂膜增厚 , 槽液溫度升高易使有機物的水溶液變質加速 , 對槽液的穩定性不利。槽液溫度低對槽液的穩定性有利 , 可使涂膜變薄 , 當低于 15. 5℃時 , 濕涂膜的黏度大 , 被涂物面的氣泡不易排出 ,因而易產生薄膜弊病。槽液溫度對泳透力也有影響 , 通常在較低溫度下得到的漆膜泳透力較高。電泳時間是指被涂物浸在槽液中通電 ( 成膜 )時間 , 通常在 2 ～ 4 min 之間 , 時間一旦設定 , 將不再變動 , 除非有提高或降低生產線速度的需要。

1. 3 　電泳后清洗工藝

電沉積在被涂物表面的涂膜具有水不溶性 , 能經受超濾液和水的沖洗 , 附著在表面上的槽液可用水沖洗下來。在電泳涂裝工序后可立刻進行清洗( 即在被涂物出槽時 ) 。電泳后清洗有以下目的 :回收槽液 , 提高電泳涂料的利用率 ( 在封閉清洗場合涂料利用率可達 95% 以上) ;提高和改善涂膜表面質量 ; 減輕打磨工作量 , 從而提高涂層的耐腐蝕性。電泳后清洗工藝一般由下列工序組成: (1)槽上零次清洗 : 在被涂物出槽口或溢流槽上 , 用去離子水、新鮮超濾 (UF) 液或循環超濾液噴霧淋洗 ( 單排或雙排噴管) ,被涂物出槽至清洗的間歇時間小于 1 min; (2) 用循環超濾 (UF) 液沖洗 30 ～ 40 s, 瀝液時間最多 60 s; (3) 用循環超濾 (UF) 液浸洗 ( 全浸沒、浸入即出 ) ; (4) 用新鮮超濾 (UF) 液在 UF 浸洗槽出口端淋洗 , 瀝液時間不小于 60 s; (5) 用循環去離子水浸洗 ( 或噴洗 30 ～ 40 s) , 瀝水 10 s;(6) 最終用新鮮去離子水淋洗 ( 單排或雙排噴管) ,瀝水時間不小于 60 s 。有的涂料公司還推薦在清洗工序 (3) 和 (4) 之間增加一道循環超濾液沖洗。

以上是典型的封閉式汽車車身電泳后清洗工藝 , 采用噴浸結合方式 , 以提高車身內表面和焊縫的清洗質量 , 消除二次流痕。車身電泳后清洗質量與清洗次數、清洗液的壓力和流量、噴嘴的狀態和清洗液的清潔度等有關 , 在工藝設計時應認真考慮 , 在生產運行中應將噴嘴調整到最佳狀態。

1. 4 　電泳涂膜的烘干工藝

陰極電泳涂料屬于熱固化性涂料 , 必須在規定的較高溫度下固化 , 其烘干過程包括 : 溶劑 ( 水分 )揮發、涂膜熱融化、高溫熱固化三個階段。由于電泳涂膜本身含水 ( 溶劑 ) 少 , 又經吹干、晾干 , 所以其烘干過程與熱固性粉末涂料相仿 , 可直接進行高溫烘干。另外 , 陰極電泳涂膜在熱固化過程中 ( 當涂膜溫度達 110 ℃以上時 ) 有熱分解產物 , 產生較多的油煙 , 在較高溫度下較長時間的烘干 , 能使涂膜變薄 2 ～ 3 μ m, 膜的平整度明顯提高。

烘干條件 ( 工件溫度和烘干時間 ) 對陰極電泳涂膜的固化十分重要 , 低于規定溫度和烘干時間則不能固化 , 嚴重影響涂膜性能。品種不同的陰極電泳涂料的涂膜烘干條件也不同 , 應根據涂料廠的推薦和試驗確定。一般來說 , 在最低的烘干溫度和時間下能使所有車身金屬件上的涂膜都干透 , 并保持有優良的耐腐蝕性、力學強度和附著力 , 該烘干溫度和時間就可認為是合適的烘干條件。

如果電泳涂膜未烘干 , 則會嚴重影響涂膜的性能 , 如涂膜的力學性能、附著力、耐腐蝕性、抗石擊性和耐崩裂性能。如果烘干溫度過高 , 烘干時間過長 , 則又會產生過烘干 , 輕時會影響中涂或面漆在電泳底漆層的附著力 , 嚴重時涂膜變脆 , 甚至脫落。正確評估電泳涂膜的干燥程度 , 對確保車身涂裝質量十分重要 , 在生產現場應經常觀察涂膜的色澤變化 , 來判斷涂膜的干燥程度。如車身涂膜出烘干室時處于熱態、不冒煙、不粘 , 即涂膜已基本干透。

2 　電泳涂裝的控制要點

為獲得穩定、高質量的電泳涂膜 , 必須對電泳涂裝工藝進行嚴格的科學管理 , 其控制要點包括新設備投產管理、新配槽液的管理、生產現場管理和電泳槽液的管理四大部分 , 在此主要介紹正常生產時陰極電泳涂裝生產現場和電泳槽液的管理兩部分。

2. 1 　陰極電泳涂裝生產現場控制要點

為確保生產的正常進行和獲得穩定的涂裝質量 , 電泳涂裝生產現場必須對設備、槽液和生產環境進行嚴格的科學管理并做好記錄 , 其控制要點和檢測頻率見表 1 。

2. 2 　陰極電泳槽液的控制要點

槽液控制包括槽液特性、電泳特性、雜質離子含量、涂膜特性等的控制 , 必須定期測定 , 做好記錄 , 并做出變化曲線 , 發現不正常現象 , 應立即采取措施加以解決。

3 　結 　語

陰極電泳涂裝是一種特殊的涂膜形成方法 , 在實際應用中顯示出高效、優質、安全、經濟等特點。現今在汽車車身涂裝領域采用陰極電泳涂裝涂底漆的達 90% 以上 , 已成為提高汽車車身使用壽命( 耐腐蝕性 ) 和提高市場競爭力的主要手段之一。