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阴极电泳涂装的影响因素

发布时间:2020-06-09 18:17:52 阅读: 来源:无缝管厂家

阴极电泳涂装过程中,作为阴极的基材,如低锌、普锌或含锌镍的磷化钢板由于电解作用,沉积的涂层会有缺陷,影响电沉积涂层的防腐性能。此外,电泳时阴极表面碱性增强(开始电沉积时阴极附近的pH值约12),会使部分磷化膜溶解、基材表面微观结构发生变化,影响整体涂层的性能。目前,解决的措施是改进磷化工艺,使基材表面覆盖Zn与Mn、Ca、Fe等金属的复合磷酸盐[Zn2M(PO4)2?H2O](式中M为Fe、Ni、Mn和Ca),以提高磷化膜的耐碱性。值得注意的是,在不同基材表面上电沉积的涂层其热性能也有差异。如在氧气气氛下

基出材的表面性质

阴极电泳涂装过程中,作为阴极的基材,如低锌、普锌或含锌镍的磷化钢板由于电解作用,沉积的涂层会有缺陷,影响电沉积涂层的防腐性能。此外,电泳时阴极表面碱性增强(开始电沉积时阴极附近的pH值约12),会使部分磷化膜溶解、基材表面微观结构发生变化,影响整体涂层的性能。目前,解决的措施是改进磷化工艺,使基材表面覆盖Zn与Mn、Ca、Fe等金属的复合磷酸盐[Zn2M(PO4)2?H2O](式中M为Fe、Ni、Mn和Ca),以提高磷化膜的耐碱性。值得注意的是,在不同基材表面上电沉积的涂层其热性能也有差异。如在氧气气氛下,未经过磷化处理的钢板上电沉积的环氧涂层在450℃即开始热降解,热降解残余量约25%;表面镀锌-镍合金的钢板在520℃开始热降解直至完全。这是因为不同基材表面对阴极放氢反应的催化活性不同,导致环氧主链的吸氢反应程度及涂层的多孔性呈现差异,从而影响了热降解速率。此外,基材对于树脂的固化温度也有影响,比如镀镍表面环氧树脂的固化温度可降低20~30℃。

电泳处理

第二 、电泳前处理

1、 脱脂

脱脂的目的是除去金属表面的油污。目前脱脂普遍采用水溶性碱性脱脂剂,关键在于控制好脱脂温度和脱脂时间。脱脂温度过高,水解速度加快,工件表面易泛黄;温度过低,不利于脱脂液中表面活性剂的润湿、乳化、增溶等作用,脱脂不干净。脱脂液除油能力随pH值的提高而提高,但pH值过高可能使铝及铝合金等金属工件被腐蚀。一般控制脱脂温度60~80℃、脱脂时间10~15min效果较好。此外,脱脂后应立即清洗干净。否则金属表面覆盖一层碱性物质,会影响后续除锈和磷化工序,最终使电泳涂层的抗腐蚀性下降。

2、 磷化

对于阴极电泳涂装,磷化膜必须是轻量极的(膜厚为2~6μm)过厚的磷化膜导致电阻增大,使电沉积的效率降低。此外,电泳涂装还要求磷化膜致密而均匀,只有在工件的导电能力、电场强度一致的前提下,才能得到均匀的电沉积膜。我国广泛采用锌系或锌钙系中低温、低渣快速磷化工艺。低锌磷化与阴极电泳配套性好,可充分发挥阴极电泳涂装的优势,发达国家高档汽车的电泳涂装均采用低锌磷化。磷化工序的控制重点是磷化液的游离酸和总酸度、促进剂含量,以及磷化温度和时间。一般低锌磷化采用NO3-促进剂体系(含量>15g/L),处理温度50~60℃,浸入时间3~5min,总酸度20~27点(滴定10mL磷化液至酚酞终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数),游离酸0.7~1.3点(滴定10mL磷化液至甲基橙终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数)。若在锌系或锌钙系磷化液中加入一定量的Ni2+或Mn2+(2~5g/L),可形成颗粒状晶粒致密的磷化膜,增强磷化膜的耐碱性。从而提高电泳涂层的耐腐蚀性。此外,磷化后必须彻底洗净磷化膜上残留的可溶性盐,因为在湿热条件下这种可溶性盐容易引起涂层的脱落,且它带入电泳槽会严重污染电泳涂料。

3、 固体分

阴极电泳槽液的固体分通常控制在18%~25%(质量分数),固体分的高低对涂料电沉积量的影响较大。涂料的固体分高,槽液导电性好,电沉积量也随之增加,但固体分过高(> 30%),电沉积量增加过多,涂膜变得过厚,烘烤时因流平性不佳而在表面形成桔皮等弊病;固体分过低(<10%)时,涂料的泳透力低,涂膜的遮盖力差,还会引起电解反应加剧,涂膜易产生针孔,槽液稳定性变差。实际涂装过程中,由于涂料固体分的下降,需要定期检测固体分的下降值,通过计算向槽液中补加新鲜电泳涂料。

4、 颜基比

对以颜料为着色物质的阴极电泳漆,颜基比失调会导致涂膜的外观和抗腐蚀能力变差。颜基比过高,涂膜粗糙无光泽,甚至颜料发生沉淀;颜基比过低,涂膜易产生针孔,抗腐蚀能力降低。阴极电泳过程中,一般通过向槽液中补加高颜基比的颜料浆的方法,以维持颜基比恒定在0.24~0.3。

5 、助溶剂

助溶剂是阴极电泳涂料的重要组成部分,一方面有利于保持涂料的稳定,另一方面影响涂膜的质量。助溶剂含量太低,降低了树脂的水溶性,导致电沉积量和泳透力降低;助溶剂含量太高,涂膜变厚,与此同时,泳透力和涂膜的击穿电压下降,槽液不易控制。通常,阴极电泳涂料中助溶剂含量为20%~40%;在中和及用水稀释之后,槽液中有机溶剂一般控制在2%~5%。若选择的助溶剂是低沸点的醇类溶剂,生产中还需注意定期补加其损失量。

6、 槽液的pH值

电泳过程中,槽液的pH值是控制电泳涂料稳定性的重要因素。通常情况下,阴极电泳涂装需严格控制pH在5.90~6.15。槽液的pH值太高,电泳涂料变得不稳定,严重时导致沉淀析出;槽液的pH值也不应过低,虽然pH值降低时电泳电流增大,电沉积量增加,有利于涂膜形成,但漆膜的再溶解程度也随之加大。连续电泳时,由于树脂不断沉积,中和剂不断积累,使得槽液pH值渐渐降低、电导率增大,导致泳透力降低。更为严重的是已沉积在工件上的漆膜重新溶解的趋势加大,使沉积膜变薄,失光甚至露底。一般通过极罩法、补加低中和度涂料更换超滤液的方法来调整pH值,使之稳定在规定的范围之内。

7、 槽液电导率

阴极电泳涂料槽液的电导率通常在1200~1600μS/cm,维持槽液一定的导电能力,保证涂层的质量。在电泳过程中,由于杂质离子的混入,以及游离出的中和剂的浓度增加的缘故,电导率会逐渐增大。电导率过高既增加耗电量,降低了泳透力,又使槽液升温过快,涂膜光泽降低,颜料颗粒析出、漆膜抗腐蚀能力下降。

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