前 言
電泳涂料作為一類新型的低污染、省能源、省資源、起保護(hù)和防腐蝕作用的涂料，具有涂膜平整、均勻、光滑、耐水性和耐化學(xué)性好等特點(diǎn)。且電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐蝕性、沖擊性能、滲透性能明顯優(yōu)于其它涂裝工藝。
電泳涂裝的有機(jī)封孔技術(shù)可替代氧化膜的沸水或低溫水合封孔技術(shù)。特別是超濾裝置應(yīng)用于電泳生產(chǎn)線涂料的回收，使得電泳生產(chǎn)工藝可以進(jìn)行全封閉循環(huán)運(yùn)行，涂料幾乎100%得到利用；既解決了電泳漆利用率低的問題，又解決了廢水處理的難題，使電泳涂裝在防止環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)涂裝的規(guī)模生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。
一、鋁合金電泳涂漆工藝
鋁合金的電泳涂漆是在陽極氧化膜的表面進(jìn)行的。帶負(fù)電荷的水溶性樹脂在直流電的作用下在鋁型材陽極上放電析出，從而沉積在陽極鋁型材的氧化膜表面；再由于電滲透作用使得電泳沉積層的含水量顯著減少，最后漆膜的含水量約為5～15%左右，通過在180～190℃的高溫烘烤30分鐘、固化而得到電泳漆膜層。
電泳涂漆需要嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)有：槽液固體分、槽液的胺值、酸值和酸度（pH值）、槽液電導(dǎo)率、槽液的有機(jī)溶劑量、槽液溫度、電泳電壓和電泳時(shí)間等，其中槽液pH值和電導(dǎo)率是電泳涂漆的兩項(xiàng)重要工藝指標(biāo)，對(duì)鋁型材電泳涂漆有重要的影響，在日常生產(chǎn)中嚴(yán)格參照這兩項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果來對(duì)電泳槽液進(jìn)行維護(hù)。
1.1、電泳涂漆原理
電泳涂漆可分為陽極電泳涂漆和陰極電泳涂漆。我們現(xiàn)多采用陽極電泳涂漆，陽極電泳涂漆的水溶性樹脂是一種高酸價(jià)的羧酸鹽，一般為羧酸銨鹽。在直流電場(chǎng)中，帶電的樹脂膠粒將在金屬表面附著一層樹脂膜。
鋁合金陽極氧化膜的電泳涂漆原理如圖1所示，在鋁合金上常用的電泳漆涂料的主要成分是水溶性丙烯酸高分子化合物，為半透明乳膠液。
其成膜過程的核心是電沉積反應(yīng)，在約150V的外加電壓下，型材陽極氧化膜的微孔中的水將電解，在陽極區(qū)析出氧氣，在陰極區(qū)析出氫氣，同時(shí)，產(chǎn)生的氫離子與水溶性高分子羧酸根RCOO-在陽極表面（即鋁型材氧化膜的表面）發(fā)生中和反應(yīng)，生成羧酸有機(jī)高聚物沉積膜，其化學(xué)反應(yīng)式為：
2H2O = O2＋ 4H+＋4e
R（COO-）n+ nH+ R（COOH）n
隨著沉積量的增加，在型材表面形成一層均勻的疏水性涂膜，同時(shí)還發(fā)生電滲現(xiàn)象。電泳整個(gè)過程較為復(fù)雜，主要包括電解、電泳、電沉積、和電滲四個(gè)同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)過程：
1. 電解（分解）
在陰極反應(yīng)最初為電解反應(yīng)，生成氫氣及氫氧根離子OH-，此反應(yīng)造成陰極面形成一高堿性邊界層，當(dāng)陽離子與氫氧根作用成為不溶于水的物質(zhì)，涂膜沉積，方程式為：
H2O → OH-+ H+
2. 電泳動(dòng)（泳動(dòng)、遷移）
陽離子樹脂及 H+ 在電場(chǎng)作用下，向陰極移動(dòng)，而陰離子向陽極移動(dòng)過程。
3. 電沉積（析出）
在電場(chǎng)作用下，帶電荷的樹脂粒子到達(dá)陽極放出電子沉積在陽極表面形成不溶于水的漆膜，電沉積膜的主要成分為高分子羧酸，導(dǎo)電性很弱，當(dāng)鋁材表面形成完整的漆膜后，漆膜幾乎停止繼續(xù)增長(zhǎng)，因此電泳涂漆工藝無法達(dá)到高膜厚產(chǎn)品。
4. 電滲（脫水）
涂料固體與工件表面上的涂膜為半透明性的，具有多數(shù)毛細(xì)孔，水被從陰極涂膜中排滲出來，在電場(chǎng)作用下，引起涂膜脫水，而涂膜則吸附于工件表面，而完成整個(gè)電泳過程。電滲的特點(diǎn)是固相不動(dòng)，液相移動(dòng)，電滲、是膠體的一種固有特性。
綜上所述，電泳涂漆過程的電泳漆膜形成的機(jī)理可概括為三個(gè)階段：
① 鋁陽極氧化膜更厚的阻擋層的生成反應(yīng)；
② 在鋁陽極氧化膜微孔中水的陽極分解反應(yīng)；
③ 電沉積涂層RCOO0-與H+的中和反應(yīng)。
二、pH值和電導(dǎo)率對(duì)表面涂漆影響
pH值和電導(dǎo)率是電泳涂漆的兩項(xiàng)重要工藝參數(shù)，對(duì)鋁型材電泳涂漆有重要的影響。在日常的生產(chǎn)中，主要是參照這兩個(gè)參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果來對(duì)電泳槽進(jìn)行維護(hù)。
2.1、pH值對(duì)電泳表面涂漆的影響
電泳槽液的PH值是確保電泳樹脂的水溶性，以獲得高質(zhì)量電泳漆膜的重要參數(shù)。
控制在相同電壓下，pH值與電泳漆膜的關(guān)系（如下表所示）：
丙烯酸樹脂在酸性環(huán)境中不溶于水，有自然凝聚沉積的傾向，當(dāng)PH值過低時(shí)，電泳樹脂的水溶性、穩(wěn)定性和電沉積性能變差，電泳槽液變得混濁，使樹脂凝膠而無法進(jìn)行電泳，導(dǎo)致漆膜粗糙，附著性變差。當(dāng)PH值過高時(shí)，水的電解反應(yīng)加劇，易產(chǎn)生氣泡、針孔，同時(shí)也會(huì)使電泳漆膜的溶解加劇，析出的漆膜變薄，甚至無附著性，涂層外觀質(zhì)量變差，易產(chǎn)生針孔等缺陷。因此在電泳涂漆中必須嚴(yán)格控制電泳槽液的pH值。
在陽極電泳過程中，銨離子會(huì)不斷積聚在電泳液中，使電泳液的pH值呈升高趨勢(shì)，當(dāng)pH值偏離控制范圍時(shí)，可通過電泳漆精制設(shè)備對(duì)電泳槽液進(jìn)行精制，一般電泳漆液pH值在8~9時(shí)均能得到滿意的漆膜。
2.2、電導(dǎo)率對(duì)電泳表面涂漆的影響
電泳漆工作液的導(dǎo)電能力，通常用電導(dǎo)率表示。槽液電導(dǎo)率大小對(duì)電泳漆的穩(wěn)定性、電泳漆膜的品質(zhì)和涂料的泳透力有直接影響。
電導(dǎo)率與漆膜厚度及其質(zhì)量的關(guān)系如下表所示：
電泳槽液的電導(dǎo)率過大，就會(huì)使電泳漆的沉積速度過快，泳透力降低，會(huì)引起涂層表面粗糙，產(chǎn)生針孔；漆液的電導(dǎo)過低，則漆膜不易形成。
槽液初始電導(dǎo)率取決于電泳槽液的固體分、pH值、溫度、純水的純凈度及雜質(zhì)離子的含量等因素。對(duì)同一種涂料而言，對(duì)漆液電導(dǎo)影響最大的因素是漆液中雜質(zhì)離子的存在。
隨著電泳不斷生產(chǎn)，電泳液將會(huì)不斷產(chǎn)生NH4+，使得槽液的PH值和電導(dǎo)率都會(huì)升高，且氧化膜呈多孔結(jié)構(gòu)，微孔內(nèi)吸附大量的硫酸電解液；同時(shí)電泳前水洗帶來的雜質(zhì)離子也會(huì)在電泳槽中積聚而增加，致使槽液電導(dǎo)率增大，槽液劣化，泳透力降低，進(jìn)而引起涂層表面粗糙、針孔等缺陷增多，嚴(yán)重時(shí)甚至難于形成完整的漆膜，造成電泳槽液的報(bào)廢。
為了保持電泳槽液電導(dǎo)率的穩(wěn)定，必須嚴(yán)格控制雜質(zhì)離子的污染。加強(qiáng)電泳前處理最后一道水洗水的潔凈度；對(duì)已進(jìn)入電泳槽液中的雜質(zhì)離子，可通過槽液的精制系統(tǒng)去除，加強(qiáng)槽液的使用壽命。
同時(shí)，為確保槽液的穩(wěn)定性，須對(duì)槽液的固體分、PH值、電導(dǎo)率、胺值、酸值、溶劑量等進(jìn)行定期分析，特別是槽液的PH值與電導(dǎo)率，對(duì)兩者進(jìn)行嚴(yán)格控制、分析，以提高槽液的穩(wěn)定性及使用性，確保產(chǎn)品在受控狀態(tài)。
三、結(jié)束語
本論文主要分析了pH值及槽液電導(dǎo)率對(duì)電泳表面涂漆的影響。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提取的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的性能要求進(jìn)行分析，制定相應(yīng)的工藝控制范圍并提出了相應(yīng)的控制措施。pH值和電導(dǎo)率是影響電泳涂漆漆膜因素中的兩大重要因素，對(duì)型材電泳后表面漆膜的性能有著決定性影響。因此，調(diào)節(jié)好合理的pH值和槽液電導(dǎo)率非常關(guān)鍵，我們需制定好恰當(dāng)?shù)牟垡悍治鲱l率，根據(jù)槽液分析報(bào)告及時(shí)對(duì)槽液進(jìn)行精制處理或補(bǔ)充相應(yīng)的藥劑，保證槽液各參數(shù)在工藝內(nèi)控范圍之內(nèi)。
