电泳涂装的机理

电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸，采用直流电源，导电工件浸入电泳漆工作液中。通电后，阳离子涂料粒子向阴极工件移动，阴离子涂料粒子向阳极工件移动，继而沉积在工件上，在表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定的厚度，工件表面形成绝缘层时，“异性相吸”即停止，电泳涂装过程结束。可以概括为下列四个物理化学作用。   
1. 电解（electrotysis） 
任何一种导电液体在通电时产生电离分解的现象称为电解。在电泳涂装过程中电泳涂料电解劝成阴离子型或阳离子型的胶体涂料粒子，水电解成H+和OH-，在阴极上放出氢气，在阳极上放出氧气，阳极产生溶解。电解反应在沉积涂装中应适当控制，否则将导致不良效果（尤其在工件入槽段）。 
2. 电泳（eletrophoresis）  
在导电介质中的带电荷的胶体粒子受电场的影响向相反电极泳动的现象称为电泳。例如在阴极电泳涂装过程中在电场的作用下带正电胶体的涂料粒子电泳移向阴极。   
3. 电沉积（eletrodeposition）
涂料粒子在电极上的沉析现象称为电沉积。在阴极电泳涂装时带正电荷的粒子在阴极上凝聚，即带正电荷尔蒙的涂料粒子到达阳极（被涂物）表面上（高碱性的界面层）得到电子，并与氢氧离子反应变成水不溶性，沉积在被涂物上。在阳极电泳涂装时带负电荷的粒子在阳极上凝聚。电沉积过程是电泳涂装作用中最重要的。   
4. 电渗（eletroandosmosis）
在用半透膜间隔的溶液的两端（阴极和阳极）通电后，低浓度和溶质向高浓度侧移动的现象称为电渗。在电泳涂装过程中，漆膜沉积的初始阶段粒子（或离子）电荷不一定全部被中和、放电。沉积所得的涂膜的疏松的，含水量相当高，离子能通过半渗透的膜。在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向工作液，使涂膜脱水。电渗性好的电泳涂料泳涂后的湿漆膜可用手摸，不粘手，脱水后的湿膜牢牢黏附在底材上，通常用水清洗不能洗掉，而随工件带出附着的湿漆膜上的工作液可用水冲洗衣掉。 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。  

电泳对电泳设备的要求

一、电泳漆槽  
    根据电泳工艺的特殊要求，电泳漆槽一般由以下向个部分组成：主槽、 
副槽、连续循环过滤装置、隔离的阳极区和热交换装置。
主槽应根据零件的大小，工作量和工作间距等参数确定合理的槽容量。零件   
在槽中距液面和槽底均为100－150mm，距阳极装置200－300mm。主、副槽体   
积比为5－6：1。   
主、副槽均用硬聚氯乙烯塑料制造。主、副槽间开一长条溢流孔相连。   
阳极板为耐酸不锈钢，阳极和阴极（零件）的面积比为1：4－-5，采用离子   
交换膜的阳极隔离装置。  
连续循环过滤装置要求循环泵24h运转，电机温升不超过60℃，使用5μm滤  
芯连续过滤，并应经常检查和更换清洗滤芯。  
热交换装置最好不要用电加热管直接加温电泳液，以避免局部过热而使漆膜   
成分发生变化，并应有温度显示和自动控温装置。  
二、超滤装置   
超滤装置是电泳涂装的主要辅助装置。它可以除去低分子物质及水溶性盐类，  
以帮助零件润湿和增加漆膜的耐蚀性及结合力，另外还可以降低电导率，使漆   
膜平滑。  
超滤的工作原理是当电泳漆液经过超滤机中的超大型滤管时，由于超滤管是由   
数百条中空纤维管组成，当管内外存在压力差时，每务纤维管就具有渗透能力，  
将金属离出，过多的酸及其无机污染物渗透排出，而电泳漆固体分，因颗粒较   
大，不会渗透排出，故全部流回电泳槽。渗透液经过回收器吸收污染物后再回   
收槽，循环使用，可保证电泳漆使用率高达98%。  
三、整流装置  
阴极电泳工艺的特点是高电压、低电流。因此，对整流电源的要求是0－220V   
（或0－100V）连续可调，稳压（波形波动不大5%），并有时间控制装置（0－  
5min）。目前国内已有不少厂家生产专门适用于电泳涂漆的整流电源。  
四、挂具   
电泳涂漆使用的挂具必须接触牢靠，导电性能良好，挂钩部分一般用弹簧钢丝，  
并且要易于拆卸和更换。挂具设计要便于清洗，对于深孔零件要使用孔内漆液  
在清洗时能空净回收，有利延长漆液的使用寿命，降低生产成本  影响电泳泳动度的因素    1、颗粒性质：颗粒的直径、形状及所带静电荷量对泳动速度有较大影响。一般来说颗粒带净电荷量越多，或其形状越接近球形，在电场中的泳动速度就越快。反之则越慢。 
    2、电场强度：电场强度是指每一厘米的电位降。又称为电位梯度或电势梯度。它对泳动速度起着十分重要的作用。电场强度越高，带电颗粒的泳动速度越快。反之，则越慢。根据电场强度（电压的高低）大小，又可将电泳分为常压电泳（100－500V）和高压电泳（500－10000V）。前者电场强度为2－10 伏特/厘米，后者为70－200伏特/厘米。常压电泳多用于分离大分子物质。高压电泳常需要冷却装置。高压电泳时间短，有时仅需数分钟，多用于分离小分子物质。
   3、溶液的性质：主要是指电极溶液（缓冲溶液）和蛋白质样品溶液的pH值、离子强度和粘度等。 
  （1）pH值：溶液pH值决定带电颗粒的解离程度，也即决定其带净电荷的量。对蛋白质而言，溶液的pH值离其等电点越远，则其带净电荷量就越多，从而泳动速度就越快。反之，则越慢。当pH值等于其PI时，净电荷为0，μ也为0。因此电泳时应选择适宜的PH值，并需采用缓冲溶液，使溶液的pH值恒定。
  （2）离子强度：溶液的离子强度一般在0.02－0.2之间时，电泳较合适。若离子强度过高，则会降低颗粒的泳动速度。其原因是，带电颗粒能把溶液中与其电荷相反的离子吸引在自己周围形成离子扩散层。若离子强度过低，则缓冲能力差，往往会因溶液PH值变化而影响泳动的速率。
  
     离子强度的计算公式为：
           I＝1/2∑mizi²=1/2(m1z1²+m2z2²+…mnzn²)  
                I－溶液的离子强度； 
                mi－离子的摩尔浓度；  
                zi－离子的价数 
         1，2，…n－代表各种离子。 
  （3）溶液粘度：
                 泳动度与溶液粘度是成反比关系。因此，粘度过大或过小，必然影响泳动度。 
  4、电渗：当支持物不是绝对惰性物质时，常常会有一些离子基团如羧基、磺酸基、羟基等吸附溶液中的正离子，使靠近支持物的溶液相对带电。在电场作用下，此溶液层会向负极移动。反之，若支持物的离子基团吸附溶液中的负离子，则溶液层会向正极移动。这种溶液层的泳动现象称为电渗。  

         因此，当颗粒的泳动方向与电渗方向一致时，则加快颗粒的泳动速度；当颗粒的泳动方向与电渗方向相反时，则降低颗粒的泳动速度。  
                           A                                  B 
                /////////////////////             /////////////////////   
                    － － －－       ++++++++++
         －           ++++++++++             － － －－       +   
                   A支持物                       B支持物  
 
5、焦耳热：在电泳过程中，电流强度与释放出热量（Q）之间的关系可列成如下公式： 
                   Q＝I2Rt   
    式中R为电阻；t为电泳时间；I为电流强度。公式表明，电泳过程中释放出的热量与电流强度的平方成正比。当电场强度或电极缓冲液中离子强度增高时，电流强度会随着增大。这不仅降低分辨率，而且在严重时会烧断滤纸或熔化琼脂糖凝胶支持物。  
  6、筛孔：支持物琼脂和聚丙烯酰胺凝胶都有大小不等的筛孔，在筛孔大的凝胶中溶质颗粒泳动速度快。反之，则泳动速度慢。
   除上述影响泳动速度的因子外，温度和仪器装置等因子的影响也应考虑。  
 
 电泳涂料——助溶剂   
       助溶剂含量对电泳涂料的质量影响较大。助溶剂含量降低，漆膜膜厚随之下降，槽液分散性变差，表面发粗，光泽下降，易产生针孔。助溶剂增加，膜厚增加，光泽提高，但击穿电压下降，为库仑效率降低，漆膜附着力和抗腐蚀性变差。过高的助溶剂含量会使漆膜脱落、结块、出现针孔。因而应用中在保证膜厚和涂层质量的前提下，助溶剂应越低越好，以利于提高电泳电压和漆膜的质量。好的涂料电泳时应使助溶剂含量控制在1。5%以下，但在更新期长时，漆膜较薄和流平性不好的情况下，助溶剂含量可适当提高一些。 
      助溶剂在电泳涂料中的作用，大致有三点： 
      1、 对电泳作料树脂起助溶作用。其过程分为渗透、溶胀、溶解3个阶段，助溶作用的大小取决于助溶剂和电泳涂料树脂的结构和极性等因素。 
      2、可提高槽液的稳定性，促进漆膜流平，改善漆膜外观质量。
      3、可调节漆膜厚度。不同电泳涂料有其适应的助溶剂，且助溶剂的组成、配比都规定在一定的适应范围内。这是漆膜有持久稳定外观质量的重要保证。  
  

电泳漆常见性能指标

电泳漆常见性能指标
（一）阳极电泳涂料
包括下列各项性能：
（1）原漆性能   固体分、细度、储存稳定性。
（2）工作液性能  固体分、PH值、电导率、灰分、筛余分、沉淀性、溶剂含量、泳透力。  
（3）施工性能   L-效果、施工电压、槽液温度、泳涂时间、破坏电压、干燥性能、再熔解性、库仑效率、膜厚。   
（4）漆膜性能  外观、弹性、冲击强度、附着力、光泽、杯突、耐碱性、耐酸性、耐湿性、耐汽油、耐机油、耐柴油、耐盐雾、与上涂层配套性。  
（二）阴极电泳涂料   
包括下列各项性能：
（1）原漆性能   固体分、细度、PH值、电导率、乳液稳定性、储存稳定性。
（2）工作液性能  固体分、PH值、电导率、灰分、筛余分、沉淀性、溶剂含量、有害金属含量、MEQ值、泳透力。   
（3）施工性能   L-效果、施工电压、槽液温度、泳涂时间、破坏电压、干燥性能、再熔解性、库仑效率、加热减量、GEL分率、使用稳定性、膜厚。  
（4）漆膜性能  外观、弹性、冲击强度、附着力、光泽、表面粗糙度、杯突、耐碱性、耐酸性、耐湿性、耐汽油、耐机油、耐柴油、耐盐雾、锐边防腐性、抗石击、交变腐蚀试验、与上涂层配套性。