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鋁型材電泳涂裝設備工作原理解析
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電泳涂裝生產線是利用外加電場使懸浮于電泳液中的顏料和樹脂等微粒定向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。電泳涂裝生產線的原理發明于是20世紀30年代末,但開發這一技術并獲得工業應用是在1963年以后,電泳涂裝生產線是近30年來發展起來的一種特殊涂膜形成方法,是對水性涂料較有有實際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易于自動化控制等特點,迅速在汽車、建材、五金、家電等行業得到廣泛的應用。
  
  電泳涂裝生產線是把工件和對應的電極放入水溶性涂料中,接上電源后,依靠電場所產生的物理化學作用,使涂料中的樹脂、顏填料在以被涂物為電極的表面上均勻析出沉積形成不溶于水的漆膜的一種涂裝方法。電泳涂裝生產線是一個極為復雜的電化學反應過程,其中至少包括電泳、電沉積、電滲、電解四個過程。電泳涂裝生產線按沉積性能可分為陽極電泳(工件是陽極,涂料是陰離子型)和陰極電泳(工件是陰極,涂料是陽離子型);按電源可分為直流電泳和交流電泳;按工藝方法又有定電壓和定電流法。目前在工業上較為廣泛采用的是直流電源定電壓法的陽極電泳。
  
  1-經表面處理后的工件;2-電源;3-工件;4-噴水沖洗;5-槽液過濾;6-沉積槽;7-循環泵
  
  電泳涂裝生產線與其他涂裝方法相比較,具有下述特點:
  
 ?。?)采用水溶性涂料,以水為溶解介質,節省了大量有機溶劑,大大降低了大氣污染和環境危害,安全衛生,同時避免了火災的隱患;
  
 ?。?)涂裝效率高,涂料損失小,涂料的利用率可達90%~95%;
  
 ?。?)涂膜厚度均勻,附著力強,涂裝質量好,工件各個部位如內層、凹陷、焊縫等處都能獲得均勻、平滑的漆膜,解決了其他涂裝方法對復雜形狀工件的涂裝難題;
  
 ?。?)生產效率高,施工可實現自動化連續生產,大大提高勞動效率;
  
 ?。?)設備復雜,投資費用高,耗電量大,其烘干固化要求的溫度較高,涂料、涂裝的管理復雜,施工條件嚴格,并需進行廢水處理;
  
 ?。?)只能采用水溶性涂料,在涂裝過程中不能改變顏色,涂料貯存過久穩定性不易控制。
  
  一、電泳涂裝生產線設備
  
  電泳涂裝生產線的設備是由電泳槽、攪拌裝置、涂料過濾裝置、溫度調節裝置、涂料管理裝置、直流電源裝置、電泳涂裝后的水洗裝置、超濾裝置、烘烤裝置、備用罐等組成。
  
  電泳槽槽體的大小及形狀需根據工件大小、形狀和施工工藝確定。在一定的極間距離條件下,應盡可能設計小些。槽內裝有過濾裝置及溫度調節裝置,以漆液一定的溫度和除去循環漆液中的雜質和氣泡。攪拌裝置可使工作漆液保持均勻一致,多采用循環泵,漆液的循環一般每小時4~6次,當循環泵開動時,槽內漆液液面應均勻翻動。涂料管理裝置的作用在于補充調整涂料成分,控制槽液的PH值,用隔膜電極除去中和劑和用超濾裝置排除低分子量成分等。涂裝生產線的電泳電源的選擇,一般采用直流電源。整流設備可采用硅整流器或可控硅。電流的大小與涂料的性質、溫度、工作面積、通電方式等有關,一般為30~50A/m2。水洗裝置用于電泳涂裝前后工件的沖洗,一般用去離子水,但需加壓設備,常用的是一種帶螺旋體的淋洗噴嘴。烘烤裝置用來促進電泳涂料的干燥成膜,可采用電阻爐、感應電熱爐和紅外線烘烤設備。烘房設計要有預熱、加熱和后熱三段,應根據涂料的品種和工件的情況制訂。
  
  二、影響電泳涂裝生產線的主要工藝參數
  
  1、電壓
  
  電泳涂裝生產線采用的是定電壓法,設備相對簡單,易于控制。電壓對漆膜的影響很大;電壓越高,電泳漆膜越厚,對于難以涂裝的部位可相應提高涂裝能力,縮短施工時間。但電壓過高,會引起漆膜表面粗糙,烘干后易產生“橘皮”現象。電壓過低,電解反應慢,漆膜薄而均勻,泳透力差。電壓的選擇由涂料種類和施工要求等確定。一般情況下,電壓與涂料的固體分及漆溫成反比,與兩極間距成正比。鋼鐵表面為40~70V,鋁和鋁合金表面可采用60~100V,鍍鋅件采用70~85V。
  
  2、電泳時間
  
  漆膜厚度隨著電泳時間的延長而增加,但當漆膜達到一定厚度時,繼續延長時間,也不能增加厚度,反而會加劇副反應;反之,電泳時間過短,涂層過薄。電泳時間應根據所用的電壓,在涂層質量的條件下,越短越好。一般工件電泳時間為1至3分鐘,大型工件為3至4分鐘。如果被涂物件表面幾何形狀復雜,可適當提高電壓和延長時間。
  
  3、涂料溫度
  
  涂料溫度高,成膜速率快,但漆膜外觀粗糙,還會引起涂料變質;溫度低,電沉積量少,成膜慢,涂膜薄而致密。施工過程中,由于電沉積時部分電能轉化成熱能,循環系統內機械摩擦產生熱量,將導致涂料溫度上升。一般漆液溫度控制在某些方面15~30℃。
  
  4、涂料的固體分和顏基比
  
  市售的電泳涂料的固體分一般為50%左右,施工時,需用蒸餾水將涂料固體分控制在10%~15%。固體含量太低,漆膜的遮蓋力不好,顏料易沉淀,涂料的穩定性差。固體分過高,粘度提高,會造成漆膜粗糙疏松,附著力差。一般顏基比為1比2左右,高光澤電泳涂料的顏基比可控制在1比4。由于實際操作中,涂料的顏料量會逐漸下降,必須隨時添加顏料分高的涂料來調節。
  
  5、涂料的PH值
  
  電泳涂料的PH值直接影響槽液的穩定性。PH值過高,新沉積的涂膜會再溶解,漆膜變薄,電泳后沖洗會脫膜。PH值過低,工件表面光澤不一致,漆液的穩定性不好,已溶解的樹脂會析出,漆膜表面粗糙,附著力降低。一般要求施工過程中,PH值控制在7.5~8.5之間。在施工工程中,由于連續進行電泳,陽離子的銨化合物在涂料中積蓄,導致PH值的上升??刹捎醚a加低PH值的原液,更換陰極罩蒸餾水,用離子交換樹脂除去銨離子,采用陽極罩等方法降低PH值。若PH值過低時,可加入乙醇銨來調節。
  
  6、涂料電阻
  
  被涂物件從前一道工序帶入電泳槽的雜質離子等引起涂料電阻值的下降,從而導致漆膜出現粗糙不均和針孔等弊病。在涂裝施工中,需對涂料進行凈化處理。為了得到高質量涂膜,可采用陰極罩設備,以除去銨及鈣、鎂等雜質正離子。
  
  7、工件與陰極間距離
  
  距離近,沉積效率高。但距離過近,會使漆膜太厚而產生流掛、橘皮等弊病。一般距離不低于20cm。對大型而形狀復雜的工件,當出現外部已沉積很厚涂膜,而內部涂膜仍較薄時,應在距離陰極較遠的部位,增加輔助陰極。

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