電泳涂漆工藝是在電場的作用下，鋁型材陽極氧化膜的表面上沉積一層有機涂料膜，經高溫固化成型。電泳涂漆型材表面光潔度高，色彩柔和典雅，并且突出了金屬的質感。表面覆蓋的一層漆膜晶瑩剔透，不僅能抵抗水、泥、砂漿和酸雨的浸蝕，而且對于異形型材也有很好的涂裝效果，這是其他處理方法不能相比的。日本90％的鋁型材都經過電泳涂漆處理。近些年，隨著涂漆工藝中反滲透技術的成熟與應用，電泳漆液的回收率高達100％，實現了無污染生產，生產成本大幅下降，為電泳涂漆工藝的推廣使用奠定了堅實的基礎。

　　1  電泳涂漆工藝原理

　　電泳涂漆分為陽極電泳和陰極電泳，根據基體材料的種類或涂裝的目的來選擇使用電泳涂漆的類型。陰極電泳工藝一般是采用聚胺酯涂料對首飾表面進行涂覆處理。陽極電泳工藝中，第一代涂料為環氧樹脂涂料，現在主要用于汽車底盤的表面處理；第二代為丙烯酸涂料，用于鋁型材的表面處理。丙烯酸分子式為CH2CHCOOH，聚合成的丙烯酸樹脂為一團亂麻，其中最外的羧基有70％被氨基所取代，因其樹脂中存在—COONHR，使樹脂具有水溶性，氨基樹脂在高溫下進行交聯固化反應。涂料分子的均勻性對工藝操作有很大影響，一般來說，乳化越好，分子越均勻。

　　鋁合金電泳涂漆工藝的原理是基材表面經陽極氧化處理后，形成由Al1₂O₃，與A1₂(SO₄)₃，所構成的多孔性蜂巢式的保護層。在直流電壓作用下，鋁合金作為陽極，電流通過氧化膜微孔電解水，產生H⁺和O2，同時，電泳涂料液在電場作用下，向陽極被涂物移動，與H’反應并沉積于被涂物上。在電場的作用下，膜中的水分子滲透析出，最終膜中水分含量低至2%~5%。經過烘烤產生交聯反應硬化。電泳涂漆起到封閉多孔質氧化膜的作用。

　　電泳涂漆一般認為有4個過程：

　　（1）電解：丙烯酸胺R-COONH2→R-COO-+NH2

　　水H2O→H-+OH-

　　（2）電泳：電荷粒子在導電介質中受電位影響而移動。粒子的移行率與粒子的ZETA電位、電場大小、介質的介電系數成正比，而與漆液的黏度成反比關系。

　　（1）工藝參數要求：

　　脫脂：硫酸180g/L~200 g/L，時間2min~5min

　　堿冼；氫氧化鈉40 g/L~50 g/L，時間2min~5min

　　中和：硫酸180 g/L~200 g/L，時間2min~5min

　　氧化：硫酸150 g/L~180 g/L，Al³⁺<150 g/L，槽溫（20±5）℃，電流密度為150A/m²~180 A/m^2。

　　著色：著色電壓小于氧化電壓，其他參數按配槽要求進行

　　電泳涂漆：固體質量分數5%～7%，PH值7.6~8.4,溫度(23±3)℃,電導率25℃時590us/cm~900 us/cm,涂漆時間40s~180s，涂漆電壓40v~160v

　　瀝水：15 min~20min

　　固化：溫度170℃~180℃，時間30min

　　（2） 電泳涂膜的性能指標列表1

 

　　電沉積：R-COO^-+H⁺→RCOOH↓

　　3R-COO^-+Al⁺→（RCOO）³→（RCOO）³Al↓

　　（1） 電滲透：析出于陽極上的涂料膜，構造如同無數的毛細管。毛細管與水的界面存在電氣二重層，水分在電場作用下，透過涂料膜脫水，而互換相反電荷造成滲透現象，稱為電滲透。

　　2 鋁型材電泳涂漆工藝過程

　　（1）生產流程如圖1所示。

　　①光澤度：使用人射反射角度為600光澤度儀，標板設為100；

　　②硬度要求刮破硬度為3H；

　　③在mt用”(NdOH)I％的水溶液浸泡Ⅺh保護等級大于9．5；

　　④在20~C~”(Hcl)5％的水溶液浸泡20h保護等級大于9．5；

　　⑤在沸水中浸泡8h后檢測其失光率小于5％。

　　3  電泳涂漆工藝裝備

　　(1)電泳電源：對于電泳電源的要求主要是紋波因素，國家標準規定，紋波系數必須小于6％。因為電壓不穩會產生針孔、橘皮、失光等一系列缺陷。

　　(2)回收系統：對水洗槽中的漆液進行回收，實現無污染生產。關鍵部件有高壓泵、RO膜等，是由電泳槽、電泳副槽、電泳后的兩道水洗槽及回收膜管組成的封閉式回收系統。該系統的優勢在于進入膜管的槽液成分穩定，對膜管有保護作用，在進行漆液回收時達到各槽的動態流量平衡，如圖2所示。

　　RO膜管采用高壓反滲透技術，不斷地從輸入液中滲透出水，好的膜管產水量大，水質清徹。也有廠家采用海水淡化替代，當產量大或生產鈦金黃色型材時，膜管易堵塞，而且出水質量差，漆液回收率提不上去。高壓泵應選用專業廠家的產品，穩定的進水壓力是膜管運行正常的必要條件。

　　(3)電泳精制系統：由陰塔和陽塔組成，陽樹脂為大孔弱酸性樹脂，陰樹脂為強堿性樹脂或大孔弱堿性樹脂、利用樹脂對雜質陰、陽離子進行交換生成H^＋和OH^-，起到凈化漆液的作用。好的樹脂與生產出好的產品有著密切的關系，因此要注意樹脂牌號的選擇。

　　(4)循環過濾系統：由于生產時電泳槽產生大量的熱量，必須及時進行熱交換來保持槽液溫度的恒定，循環速度應能使產生的熱量充分交換。一般來說循環速度為4次／h~6次／h。同時循環過濾系統具有排除懸浮雜質和氣泡的作用。

　　(5)極罩：消解電解反應產生的大量氣泡，減少型材花斑缺陷。并且極罩內滲入槽液后可以隔開極板與型材，避免產生電擊傷。

　　4  生產實踐中的問題及對策

　　電泳涂漆會使型材上任何較微小的表面缺陷在亮漆下暴露無遺，而且無法利用生產線上的工藝槽進行返工。電泳型材的生產流程較長，流水作業連貫性強，往往是同一類缺陷在一個時間段所生產的    產品中都存在，每一個工藝階段產生的缺陷到固化處理后會有一個突然的暴露，導致電泳型材的成品率比普通氧化型材的低。生產中常見缺陷的原因及對策如下：

　　(1)橘皮和痱泡等比較突出的漆膜缺陷

　　產生的原因是電沉積不均勻，因此要有針對性地分析加快電沉積速度的因素，如槽溫、電導率、涂漆電壓等。這些因素加速了帶電粒子的泳動，一旦波動至臨界值，將加大產生缺陷的幾率，尤其是槽溫    大于25℃時，產生這類缺陷的幾率是63．7％。因此工藝參數應盡量保持穩定。

　　(2)漆膜表面有夾雜物

　　不同的原因導致聚集夾雜物的部位不同。如果是一掛型材的上部夾雜物明顯，一般是由于水洗槽中的雜質顆粒較多引起的。這是因為氧化膜帶正電荷，而水中的顆粒帶負電荷，一旦吸附則不易除去。    如夾雜物在一掛型材的外側，一般是電泳后的型材暴露在不清潔的空氣中所致。當進行至電泳后瀝水階段時，由于漆膜有一定黏度，當空氣中粉塵較多，很容易粘附在漆膜上。當然使用未清理干凈的烘爐時，或烘爐的濾網有破損也會產生這類缺陷。如果從烘爐中出來的第一批型材漆膜不潔凈，而后又正常了，可以肯定這是因為烘爐清掃工序沒有保證質量。

　　(3)常出現的花斑缺陷

　　產生花斑的原因有：型材上架方式不對，或者在氧化、電解著色、電泳涂漆時型材表面有氣泡無法排出。對策是：上掛時型材的裝飾面向上向外，無溝邊的光滑面向下，同時型材上掛的角度要適宜；型材大角度斜進斜出工藝槽，進入附加電流的工藝槽后需緩慢晃動型材以驅趕氣泡，并在通電前適當的浸泡，以便氣泡有逃逸的時間：

　　(4)成品表面混濁不透徹。

　　這時要仔細觀察混濁面是氧化膜還是漆膜。正常生產工藝條件下，鋁型材的氧化膜是透明的。氧化前的型材表面不清潔或氧化工藝參數偏向臨界值時，如Al₃廣濃度超過20g/L，氧化電流密度超過180

　　A/m²，型材氧化時表面溫度等因素，都會導致氧化膜狀況惡化，造成成品表面混濁。產生漆膜混濁的主要原因是熱水洗工藝，包括溫度不夠、時間不夠、熱水質量發生問題。當氧化膜厚度大于20um仍按常規熱水洗工藝進行時也會產生漆膜混濁的現象。其原因是氧化膜清洗不徹底，導致氧化膜所含雜質參與形成漆膜。

　　(5)在干燥環境生產電泳料容易產生干燥痕

　　對此類缺陷比較一致的說法是進入電泳槽前型材表面水膜不均勻造成的。據悉，日本普遍采取型材表面晾干以后再進行電泳工藝，可以杜絕水痕的產生。我們的做法一是將型材熱水洗后充分冷卻，  再進人電泳前的純水槽；再是及時更換一定量的純水，保證純水槽溫與室溫一致；三是將型材快速從純水槽轉移至電泳槽。操作人員動作協調是可以避免這類缺陷出現的。

　　(6)成品型材漆膜不夠光澤或發黏

　　此時檢測其硬度一般也是不夠的，需要檢查烘爐的狀況。如果烘爐電流和電壓沒有異常變化，而達到恒溫點的時間變長，一般是由于烘爐的熱循環不均勻造成的，重新調整各個通風窗口即可。

　　(7)型材發生電擊傷

　　如果擊傷切口有電泳漆，則是氧化工序出的問題，或者是由于電泳極板的極罩松落，或者電泳槽底部有落下的型材，以及操作不當導致型材與極板接觸操作人員設置的電泳電壓過大等因素都可能造成這類缺陷。

　　(8)導電梁清洗的操作有可能影響產品的質量

　　做電泳料的陽極導電梁必須經過清洗，抹干水后進入電泳工序，否則會產生下列問題：①水珠落賒覆好的漆膜上，導致局部漆膜發花；②清洗不徹底，導電梁接觸化學物質后其被腐蝕的表面經烘烤產生粉狀物落下，會污染漆膜。

　　(9)電泳工藝槽的維護相當重要

　　掉落人槽中的型材要及時打撈，否則由于在槽沖浸泡，型材表面的漆膜脫落產生“死漆”。“死漆”常懸浮在槽液體中，由于細小不易打撈。“死漆”附到型材表面會形成局部凝塊，常造成整掛型材報廢。

　　(10)在下掛和包裝工序漆膜劃傷、擦傷

　　型材下掛過程中堆積，導致漆膜相互摩擦造成擦傷；或者擺放時端頭不齊，相互劃傷。該工序中的任何不規范動作，對于漆膜的裝飾作用都是有害的。漆膜具有毛細孔的特性，具有滲透功能，當用熱塑包裝由于密封較好，水分不易排出，會發生漆膜與基材之間存在水珠的現象，雖然不影響型材的使用，但向客戶解釋時顯得很勉強，所以最好避免使用熱塑包裝。

　　５  生產過程中的管理

　　經統計，銀白色電泳涂漆型材的合格率較好水平是96％。其廢品中，基材表面有劃傷等缺陷的約占43．3％，由于氧化膜過厚及氧化表面混濁的約占12．5％，漆膜有夾雜物的占15．7％，漆面劃傷的約占15．6％，其他缺陷的占12．9％。

　　以生產難度最小的銀白電泳涂漆型材為例，我們認為建立合理的工序控制點是提高電泳合格率的有效途徑。以下為控制點的建立模式：   

　　(1)設立基材上架工序控制點，目的是檢查基材表面是否有明顯的劃傷等缺陷。控制要點：確定基材上架方向與支數，減少由于基材質量問題而出現電泳廢品，以及防止花斑的產生。

 　　(2)陽極氧化工序控制點，目的是減少型材氧化表面的缺陷。控制要素：①檢查前處理的效果，此時型材表面必須光潔無灰；②型材氧化后的氧化膜必須是透明的。

　　 (3)進入電泳槽前的處理料表面清潔無雜質，電泳槽液清潔無絮狀物，生產著色料時要嚴格檢查色澤量是否匹配，減少漆面的質量缺陷。

 　　(4)槽況工藝控制點：在工藝上強調槽液狀況穩定(包括各成分濃度、槽液溫度)，水洗槽的水質合格，生產線—亡無粉塵和酸堿霧。

　　 6  結束語

　　電泳涂漆型材是高檔裝飾材料，它為生產廠家帶來可觀的經濟效益，同時其技術含量和生產難度也大大超過普通型材的，只有認識到這一點，并客觀地分析問題，解決問題，最后落實到實際工作中，才能有效地提高電泳型材的合格率。