(CED培训资料)阴极电泳涂料涂装基础知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,阴极电泳涂料、涂装基础知识,HKP,研究部,CED,2010-7-24,内容 :,第,一部分,:,电泳基础知识,第,二部分,:,电泳涂料的制造工艺,第,三部分,:,CED,常用术语,第,四部分,:,电泳涂料检测项目,第,五部分,:,电泳生产线的管理,第,六部分,:,槽液调整计算,2,电泳基础知识,第,一部分,:,何谓电泳涂,装、,ED,?,分散,在,水,中的电泳涂,料,，在电场作用下，以,不溶,于,水,的状态、在,被,涂,物表面,析出，形成,均一,的涂,膜。,是,E,LECTRO-DEPOSITION,缩写,也有称做,ELECTRO COAT,和,E-COAT,的。,根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种：,AED,：,A,nodic,E,lectro,D,eposition,的缩写，被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子 型（带负电荷）。,CED,：,C,athodic,E,lectro,D,eposition,的缩写，被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）。,4,电泳涂,料,的适用范围,汽车车,体（,轮车,体、,轮车,体）,汽车零件,（,车体零件,、,转向,、,刹车片,部品）,工业用产品,（,轮车架,、,油箱,、家,电产,品）,器具,、,机械,（,农耕机具,、工作,机械,、,其,他）,建,筑构造,物（,铁,筋、金属部,分,材,料,）,钢铁产,品,其,他（,导电,性被,涂,物）,5,电泳涂装的优点,完全自,动,化,高效率、,能节,省人,力,涂膜,均一性,高,经济,性,、重现性好,通过调整电压,、,可以取得目标的涂,装膜厚,。,高,泳透力,能均一地涂着于,被,涂,物表面,、,使工件的内腔、焊缝、边缘等处的,防,锈,性,显著提高。,火,灾的危险,性,极,低,是,水分散塗料,、溶剤含量,极,低,*,但也要注意在电泳,槽,中产,生,的氢气,（,阴极,）、,氧气,（,阳极,）,为易燃气体,高,装饰,性,膜厚均一、,涂,面平滑、,不易发生流痕,、,痱子等现象,环保性,溶剤含量低、,配方中不含铅,、,铬等,有害重金属,采用,UF,和,RO,装置，可大大减少废水处理，减少浪费。,涂料利用率高,通过使用,UF,系统可以高效回收涂,料,，涂料的有效利用率可高于,95%,以上。,6,电泳涂装的局限性,电泳涂膜的耐候性较差，在户外使用时需涂面涂；,仅适用于具有导电性的被涂物底漆。如木材、塑料、布等无导电性的物件不能采用该涂装方法；,具有下列结构的的被涂物不宜采用电泳涂装，但改进后有可能采用电泳涂装,能带出较多污物、污水进电泳槽的结构；,能带出较多电泳漆槽液，多次水洗后仍积液的结构；,在水中不能全浸没的结构,；, 由多种金属组合成的被涂物，如电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装；, 不能耐高温的被涂物，也不能采用电泳涂装；, 对颜色有限定要求的涂装也不宜采用电泳涂装，变化涂膜的颜色须分槽涂装；, 对小批生产的场合也不宜推荐采用电泳涂装，因槽液的更新速度太慢，槽液容易老化；,7,电泳涂装装置（,lab,）,7,4,3,6,8,5,2,1,1,2,3,4,5,6,7,8,外电源,硅整流,阳极线,阳极板,库仑计,电泳槽,阴极线,工件,8,CED,涂装示意图,阳,极,被涂物,整流器,（） （）,9,H,+,电泳槽液,-,+,R-NH,+,R-COO,-,阴极电泳涂装机理,电解,电渗,电沉积,电泳,阳极（电极）：氧化反应 2,H,2,O - 4e,4H,+,+ O,2,阴极（被涂物）：还原反应 2,H,2,O + 2e,-,2OH,-,+ H,2,R-NH,X,+,+OH,R-NH,x-,1,+ H,2,O,10,电泳涂装的四个过程,电解：,水在通电时产生分解，在阴极上放出 氢气，在阳极上放出氧气。,电泳：,带正电荷的胶体树脂粒子和颜料粒子 在电场的作用下向阴极移动。,电沉积：,涂料粒子在电极上沉积析出的现象。,电渗：,在电场的作用下，涂膜内部所含的水 分从涂膜中渗析出来而移向槽液，使涂膜脱水。,11,CED,的主要组成,项目,主要组成,基础树脂,聚酰氨改性或聚脂改性的环氧树脂,交联树脂,封闭异氰酸树脂,中和剂,有机酸,溶剂,醇、醇醚和酮类溶剂,填料、颜料,无机颜填料,分散介质,水,组份,组成,F-1,色浆,特殊功能颜料、填料、分散树脂及助剂,F-2,乳液,树脂、助剂,F-3A,中和剂,有机酸,F-3E,补给溶剂,调整溶剂,阴,极,电,泳,涂,料,12,大多数场合，电泳涂料均是双组分的（色浆和乳液），组成如下：,F-1,（色浆）组成,颜料分散树脂：改性环氧树脂,颜料：着色颜料,体积颜料,防锈颜料,硬化触媒：,Sn,类,添加剂：表面活性剂,溶剂：醇醚类溶剂,F-2,（乳液）组成,主体树脂：聚酰胺,/,聚酯改性的环氧树脂,硬化树脂：封闭异氰酸酯类,添加剂：防缩孔剂、表面活性剂,中和剂：甲酸、醋酸、醋酸铅等,溶剂：醇醚类溶剂,涂料组成（槽液）组成（）,主体树脂,硬化树脂,添加剂,15,颜料分散树脂,颜料,4.5,硬化触媒,0.5,溶剂,2.0,中和剂,0.3,去离子水（,DIW,）,77.7,合计,100,CED,的主要组成,13,电泳涂料的制造工艺,第,二部分,:,色浆（,F-1,）制造工艺,15,乳液（,F-2,）制造工艺,16,CED,常用术语,第,三部分,:,CED,用语（,1,）固体分（,NV,）,Non Volatile,（不挥发份、固体份）的简称，表示在涂料中的树脂及颜料的重量比率。,NV,过高时出现的问题有,：二次流痕、膜厚增加、涂料回收率下降。,NV,过低时出现的问题有,：膜厚降低、泳透力下降。,18,表示固体份中颜料的重量比率（,%,）。,由于槽内颜料沉淀导致,ASH,下降时，涂膜易产生颗粒，过滤器易堵塞,。,ASH,过高出现的问题有,：膜厚降低，涂膜水平面失光、涂膜粗糙。,ASH,过低出现的问题有,：抗缩孔能力下降，泳透力下降。,CED,用语（,2,）灰分（,ASH,）,19,是氢离子的浓度指数，值越小酸性越强。,PH,范围：,0-14,，,PH=7,是中性，通常,CED,在,6.0-6.7,之间，为弱酸性溶液。,PH,值过高出现的问题有：,槽液的稳定性降低涂料沉淀、凝聚堵塞过滤，产生颗粒。,PH,值过低出现的问题有：,腐蚀涂料循环管道等设备，库仑效率降低、破坏电压降低，用,U/F,水洗出现再溶解。,CED,用语（,3,）,PH,值,20,表示相距,1cm,的极间（面积,1cm,2,的阴,-,阳极间）的电导度（,s/cm,），值越大，导电能力越强。,电导率过高出现的问题有：,镀锌板上易出现针孔、破坏电压降低、产生桔皮。,电导率过低出现的问题有：,槽液稳定性下降、膜厚下降。,CED,用语（,4,）电导率（,SC,）,21,表示涂料中的,100g,固体份所耗中和剂的毫克当量，是槽液的重要参数。,MEQ,过高出现的问题有：,膜厚、泳透力、破坏电压下降，镀锌板易出现针孔，腐蚀涂料循环管道等设备，,U/F,水洗工序易出现涂膜再溶解等。,MEQ,过低出现的问题有：,槽液稳定性下降，,U/F,透过量下降。,CED,用语（,5,）,MEQ,值,22,表示槽液中有机溶剂的总重量百分数（,%,）。,溶剂含量过高出现的问题有：,泳透力、破坏电压下降，膜厚增加，易产生桔皮。,溶剂含量过低出现的问题有：,膜厚降低，涂膜干瘪。,CED,用语（,6,）溶剂含量（,SOL,）,23,在正常的槽温下，用规定的电压、规定的时间测得的膜厚。,影响膜厚的因素有：,正因素：溶剂含量、,NV,、槽温、施工电压、通电时间,负因素：,MEQ,、,ASH,CED,用语（,7,）电压,/,膜厚,24,表示耗用,1,库仑的电量析出的涂膜重量（,mg/c),影响库仑效率的因素有：,溶剂含量、,NV,、,MEQ,、,ASH,、槽温、施工电压等。,库仑效率过高产生的问题：槽液稳定性不良。,库仑效率过低产生的问题：泳透力下降，用电量上升。,槽液老化后，库仑效率有下降趋势。,CED,用语（,8,）库仑效率,25,电泳析出时单位面积上的电阻值（,k cm,2,）,。,分极值过大产生的问题：,膜厚降低，涂膜显得干瘪。,分极值过小产生的问题：,泳透力降低，膜厚偏厚，涂膜粗糙。,CED,用语（,9,）分级,26,是测定电泳涂膜膜厚分布均匀程度的方法，主要显示车身内腔等电场难以达到的部位的上膜能力。,常用的测量方法有：,关西管式法、福特盒法、关西四枚盒法、三菱法、一汽管式法等。,CED,用语（,10,）泳透力（,TP,）,27,一般电泳初期电流大，随着涂膜析出，涂膜电阻增加，电流值急剧下降，在某个电压以上电泳时，电流值过大，急剧产生,H2,，从而破坏析出膜，使涂膜发生显著异常。通常将产生这种现象的最低电压叫击穿电压。,影响破坏电压的因素有：溶剂含量、,MEQ,、,ASH,、,NV,、电导率、槽温、杂离子含量、分极值、极间距、通电条件等。,CED,用语（,11,）击穿电压（破坏电压）,28,CED,用语（,12,）杂离子含量,主要是指被涂物或挂具从前处理工程中带入主槽的,Na,、,Fe,、,Zn,等杂离子，,Fe,离子另外由于涂料循环管道的腐蚀、车身携带铁屑等原因带入，杂离子,含量在界限值,以上时，涂膜易发生失光、涂装作业性、涂膜性能不良等现象。,除去,Na,、,k,等离子，可采用废弃,U/F,过滤液的办法；除去,Fe,离子时不能采,取同样的方法，只能通过更换部分槽液的办法解决。,加强纯水的管理也是很重要的。,29,用弯曲成,L,字型的试验板电泳，评价水平面的涂面状态。,CED,用语（,13,）,L,效果,B,D,A,C,30,CED,用语（,14,）加热减量,CED,涂膜在烘烤固化过程中挥发份的含量。,W1,W2,加热减量,W1,W0,式中：,W0,：试板电泳前重量（,g,）,W1,：试板,150,烘烤后的重量（,g,）,W2,：试板标准条件固化后的重量（,g,）,31,CED,用语（,15,）重溶性,按规定的条件电泳涂装试验对象后，马上把湿的试验片的下半部再浸入槽液中，达到规定时间后烘干。比较观察涂板上下涂膜的膜厚、光泽及涂膜的外观。,计算：按下列计算式求出再溶解膜厚,A,C,B,其中：,A,：再溶解膜厚,B,：下侧的膜厚（,m,）,C,：上侧的膜厚（,m,）,32,表征涂膜固化程度的指标。测量时，将烘烤后的,ED,试板于,20,下浸泡于乙二醇乙醚,/MIBK,1/1,的混合溶剂中，,24hr,后取出，于,105,下烘烤,30min,以挥发掉表面的溶剂。根据浸泡前后的,ED,膜的重量即可计算出盖尔分率。,盖尔分率（）浸泡前后,ED,膜的重量差,/,浸泡前,ED,膜的重量,100,一般，盖尔分率大于,90,即可认为,ED,膜已经固化充分。,CED,用语（,16,）盖尔分率（,gel,）,33,CED,用语（,17,）槽液温度（,T,）,是电泳主槽槽液温度（），通常在,26-30,范围。因膜厚随槽温而变化，,因此要尽可能保持槽温一定（槽温升高,1,，膜厚增加,1-2,）。,一般冷却水温是,5-15,，或加热水温为,50,以下。,因长期连休，生产线长时间停止运转时，为防止溶剂量减少或槽液恶化，,希望将槽温控制在,20-25,。,槽温过高时出现的问题：膜厚增加、溶剂量减少、槽液恶化。,槽温过低时出现的问题：膜厚降低、桔皮、镀锌板出现针孔、泳透力下降,34,CED,用语（,18,）施工电压（,V,）,是为了使被涂物上膜的涂装电压（直流）。通常车身生产线是,220-350V,，,零件生产线是,200-300V,。电压上升,10V,，膜厚约增加,1,。,输送带停电时，为防止涂膜重溶，要求生产线上有,30-50V,的保护电压。,施工电压过高时出现的问题：膜厚增加，镀锌板出现针孔。,施工电压过低时出现的问题：膜厚下降，泳透力降低。,35,CED,用语（,19,）电泳时间（,t,）,36,电泳槽有通过式和间歇式两种，通过式适用于产量大的生产线，间歇式适用于产量在,2000,台,/,月以下的生产线。,通电方式有带电入槽和入槽通电两种。通电又分为慢速通电和急速通电。,急速通电：从一开始就将电压升到施工电压的方式。此方式冲击电流值较大，故应选择量程较大的整流器。,慢速通电（软起动）：慢慢地上升外加电压的方式。例如：用,30,秒时间慢慢地从,0V,升到,250V,。,实际生产线上一般采用,2,段通电或,3,段通电方式，第一段用慢速通电方式，以获取光滑涂膜；第二段（第三段）采用急速通电方式以获取高泳透力。,CED,用语（,20,）通电方式,37,补充涂料的累计固体分与槽液固体分相等时称为一个更新周期（,T.O,或,T/O,）。,更新周期太长的槽液易老化，上膜能力下降。,槽液置换率（）：,CED,用语（,21,）更新周期（,T.O,）,38,涂料置换率（）（,1,e,T.O,）,100,T.O,涂料置换率,1,63.2,2,86.5,3,95.0,槽液中新漆占槽液总量的比例,CED,用语（,22,）置换率,39,槽液更新和置换进程关系,1T.O.,2T.O.,3T.O.,40,电泳涂料检测项目,第,四部分,:,色浆,乳液,外观,固体份,灰份,细度,粘度,PH,值,电导率,外观,固体份,粒径,粘度,PH,值,电导率,溶剂含量,MEQ,F,3A,、,F,3E,外观,浓度,原漆检测项目,42,槽液参数部分,固体份、灰份、,PH,值、电导率,MEQ,值、溶剂含量（杂离子含量）,涂装参数部分,电压膜厚、库仑效率、分极、重,溶性、加热减量、泳透力、,L,效果,特殊性能部分,干斑性、二次流挂性、油缩孔性等,槽液检测项目,43,涂膜表观性能,表面状况、光泽、膜厚、,Ra,涂膜机械性能,附着力、硬度、柔韧性、冲击、,杯突、抗石击性,涂膜化学性能,耐水性、耐酸性、耐碱性、耐盐,雾性、,GEL,分率,涂膜检测项目,44,电泳生产线的管理,第,五部分,:,一般的,电泳涂,装,工序,电泳,热水,洗、脱脂,工水,水洗工,序,表面,调整,磷化,水洗,DIW,吊 挂,空气,吹净,摘挂,干燥,炉,U/F,水洗,DIW,第,2,阶段,:,电泳,工,序,第,3,阶段,: UF,回収、水洗工,序,第,4,阶段,:,干燥,/,烘烤,第,1,阶段,:,前处理,工,序,46,简单的电泳工艺图,电泳槽,阳极循环系统,供给去离子水,超滤系统（,UF),袋式过滤器,超滤液去,喷淋系统,阳极,循环泵,47,电泳线槽液参数及设备管理,槽液参数,槽液,管理,设备,管理,工艺要求,合格的涂膜,48,要想看清电泳槽液是否在正常的管理，有必要定期记取数据，,观察各管理项目是否在管理基准内并做出图示，用以判断。,此外，电泳涂料需涂装成涂膜后方可对其品质的优劣进行评价，,关于涂装品质（外观、膜厚、其他）大致可以从槽液状态推测出来，,所以应充分理解掌握各管理项目的管理目的。,槽液的日常管理,做好槽液参数的管理，维持槽液参数始终处于管理规格范围内，是现场技术服务人员的基础工作。,了解电泳槽液参数变化、调整对槽液性能的影响；条件复杂时，取样槽液，在现场进行调整实验，确认性能变化数据；,不同的生产线，根据不同的涂装质量要求，产量变化情况等，可修改槽液管理规格，满足质量要求,Line,管理规格最优化！,49,槽液参数,槽液性能,涂膜性能,1,NV,（固体份）,TP,外观,/,膜厚,2,ASH,（灰份）,V-DFT,（电压,-,膜厚）,Ra,（表面粗糙度）,3,MEQ,L,效果,光泽,（,G,60,）,4,Solv.,（溶剂含量）,重溶性,硬度,5,pH,分极值,抗冲击强度,6,Cond.,（电导率）,击穿电压,耐盐雾性能,电泳涂料的管理，可以分成三部分，如下表所示；,电泳涂料和设备的管理的最终目标，是车体上合格的电泳涂膜。,槽液的日常管理,50,）,颜料份,、,灰份,）,加热残份,、,固体份,是最重要的管理项目。,如能按照每天的生产,（,涂装面积,）,定期实施,涂料补给的话,既能实现基准内管理又能使,其他管理项目稳定,。,是影响涂膜阻抗和热流动性,（,泳透力、缩孔抵抗性等,）,的管理项目。,通常涂料补给比率,（）,一定的话，应为可稳定管理的项目，,但发现出现长期上升或下降倾向时就有必要临时调整,的补给量，,使其回到正轨。,槽液中最重要的管理项目,51,影响涂料稳定性的管理项目，是,树脂的水溶化剂,（,中和剂,）,如果不足的话,、,树脂和颜料的分散性低,、,容易引发产生渣子和堵塞,膜等,问题。,相反,、,如,过高,、,则,库仑,效率,（,电泳效率,）,低,、,可能引起防锈钢板,（,钢板,）,上,产生针孔问题,。,浴涂料,值一般在,”,弱酸性,”,领域,5.6-6.4,范围,、,因为无法定量地把握,涂料中的酸浓度,、,所以,就成为更重要的管理项目。,从槽液管理试验结果判断,、,MEQ,低时不足部分添加,F-3A,补正。,） ,酸浓度,槽液中最重要的管理项目,52,与,相同,、,是影响,涂膜抵抗值和热流动性,的管理项目,、,关于其数值的多少,当然与,成相反的关系。,溶剂量上升涂膜抵抗值就下降,、,热流动性也降低,。,通常,、,溶剂量过多的问题非常少见,、,大体上溶剂量减少时会发生外观,（平滑性）,的低下问题和,、,膜厚不足问题等,。,生产量少,（,速度慢,）,时,、,根据浴管理试验结果判断不足部分的溶剂添加,F-3E,补正,。,）,溶剂含量,槽液中最重要的管理项目,53,汽车生产线,的,ED,担当者原则上实行每天,（,每班,）,管理,、,定期,检查,涂料供给,（,至少1次,周,）,。,在,Line,上,、,因为潜在有各种各样引发不良的因素,、,所以即使槽液管理试验结果无异常,、,被涂物品质也有发生异常的时候,。,评价被涂物垂直部位及水平部位,、,涂面平滑性,的同时,、,把涂膜缺陷,（,缩孔,、,凹瘪,、,颗粒,、,其他,）,的发生状况记录管理表中,。,此时,、,评价基准不可因实施确认的技术员而有所不同。,除了上述成膜性确认部位以外,、,被涂物外板、内部,（,袋部,）,也要测定记入,管理表,。,）,成膜性,）,膜厚,车身涂装品质的日常管理,54,电泳涂装设备的管理,电泳涂装设备较复杂，但按照其功能，可以进行如下系统分类：,烘烤固化系统,电泳槽转移备用系统,UF,设备及轴封系统,电泳后冲洗系统,热交换温控系统,原漆助剂补加系统,阳极及极液循环系统,DIW,制备及补加清洗,循环及过滤系统,整流电源及通电系统,挂具及输送系统,磷化后水洗系统,前处理,55,电泳涂装设备的管理,前处理：脱脂效果；磷化类型、膜厚；磷化均一性；磷化除渣效果；钢板材质（车身各部位）；,磷化后水洗：,DIW,洗槽比电导度，,pH,值；车身滴水电导率；,挂具及输送链：挂具的清洁度（串槽污染源）；挂具绝缘性、导电性；输送链污染防止设备（接油盘）；,56,电泳涂装设备的管理,整流电源及通电方式,：,电源规格；脉动电压；通电方式；链速；通电时间（全浸通电时间）；施工电压；车体流动电位；,循环及过滤系统,：槽液流速，循环及喷淋管路压力；过滤袋材质、规格、压差管理；压力表维修校正；,DIW,制备及补加系统,：,DIW,洗槽管理规格、更换频次；,DIW,流量分配；细菌测试控制；,阳极及极液循环系统,：阳极罩溢流检查；通电时阳极罩峰值电流；极液管理规格；阳极罩极液流量，透明度；细菌防止管理；,原漆及助剂补加系统,：补加方式、管路；原漆储存周期管理；污染防止；储存条件；加料频次及计划；,57,电泳涂装设备的管理,热交换温控系统,：换热介质温度；温度探头位置；槽液温度校正；满负荷生产时温度波动范围；,电泳后冲洗系统：,槽液管理规格；喷淋压力；喷嘴检查；细菌管理；槽液温度；,UF,设备及轴封,：,UF,设备型式；清洗材料及流量记录；过滤器压差管理；膜管进出口压差管理；,UF,滤液参数测定，滤液流向；轴封液压力；轴封泵最大输出压力；,电泳槽转移备用系统,：转移槽容量、清洗材料及确实方式；循环量及温控能力；,烘烤固化系统：,烘炉加热方式；热风循环方式；各段温度设定及时间；链速,or,通过时间；废气处理量（废气燃烧处理系统）；链条油品材质；车体温度分布数据；,58,注意事项,电泳系统（电泳槽及,UF,水洗系统）严禁使用,HKP,没有应用实绩的材料；,工作中，注意人身安全：防止触电；跌倒摔伤；失足入槽；密闭容器慎入；,生产线上设备，非紧急情况下，严禁动手操作；,59,槽液调整计算,第,六部分,:,树脂成分,480,颜料成分,120,中和剂（乙酸，分子量为,60,）,9,溶剂量,75,去离子水,2316,合计,3000,前提条件：,1.,上述涂料的固体份是,【 】,2.,上述涂料的灰分是,【 】,3.,上述涂料的溶剂含量是,【 】,4.,上述涂料的,MEQ,是,【 】,5.,要想将上述涂料的,MEQ,增加,3,，需添加,20%,的乙酸,【 】g,计算,：,题,1,：,61,题,2,：,某电泳涂装生产线，电泳槽,300t,，槽液,NV,：,20%,，平均每月的产量为,10000,台，单台车身的,CED,原漆消耗量：,3.6kg(Solid:,固体分）,/,台；,请问：,1,）该生产线的,T.O.,是多少？,T.O/,月,2,）如果使用新,CED,混槽置换，以,3,个,T.O.,作为置换完成的标准，置换完成需要多长时间？产量多少？,62,谢谢聆听！,下次培训内容：,1,、,关西,CED,的开发经过与未来的动向,2,、,CED,产品体系简介与性能对比,3,、电泳涂料,、,涂装设备的日常管理,4,、,line,现场,紧急时的对应对,策,5,、其它专题,63,