一、電泳涂裝的特點(diǎn)

工業(yè)鋁材型材傳統(tǒng)的表面處理工藝是氧化、著色及封閉處理，這種鋁材的轉(zhuǎn)化膜在戶外長(zhǎng)期使用時(shí)，特別是在酸雨或海洋環(huán)境中時(shí)，容易腐蝕，耐久性差，因此自70年代開(kāi)始，人們嘗試用涂料涂裝的方法來(lái)提高建筑用鋁型材的裝飾性能及使用年限，目前，已工業(yè)化成功使用的有電泳涂漆、粉末涂裝和氟碳噴涂。由于電泳涂料是水性涂料，鋁材經(jīng)前處理水洗后可直接電泳，電泳涂層透明度高，既具有高裝飾性又可突出鋁型材本身的金屬光澤，因此在建筑鋁型材上已越來(lái)越多地使用電泳涂裝。

二、電泳涂裝法和其它涂裝方法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

①、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。由于電泳涂裝在水性電泳槽中進(jìn)行，與陽(yáng)極氧化、電解著色工藝類似，處理時(shí)間短，容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝的流水線作業(yè)。

②、涂膜均勻致密。由于電泳涂料的高泳透力，可使復(fù)雜形狀的型材亦獲得均勻的涂膜，同時(shí)通過(guò)調(diào)整電量可控制膜厚。

③、涂料的利用率高。由于粘度低，工件帶出較少，而且電泳工件可用水洗，回收裝置的利用使電泳涂裝的涂料利用率高達(dá)95%以上。

④、安全性和環(huán)保性。由于電泳涂料的水稀釋，固體份低，溶劑含量少是環(huán)保型涂料，且免除了火災(zāi)的危險(xiǎn)，工人健康也有保障。

⑤、涂膜質(zhì)量好。丙烯酸樹(shù)脂用氨基樹(shù)脂固化，保證了涂膜的高裝飾及高耐腐蝕性，同時(shí)由于樹(shù)脂高度透明，有效地突出了金屬質(zhì)感，根據(jù)需要還可得到亞光、沙面、珠光等裝飾效果。

⑥、和通常的電解著色封孔工藝相比，具有省時(shí)，節(jié)省人力的特點(diǎn)，電泳涂膜無(wú)需封孔，避免了由于封孔不好帶來(lái)的裂紋等毛病。

⑦、可自由控制涂膜的厚度，國(guó)內(nèi)外通?？刂?/span>7μm和12μm兩檔。

⑧、由于電泳層透明光亮，因此要求鋁鑄錠質(zhì)量高，擠壓材表面平滑，機(jī)械缺陷少，對(duì)氧化著色工藝要求管理嚴(yán)格，因?yàn)槿魏挝⑿〉娜毕莺驼次鄱紩?huì)在透明漆下暴露無(wú)遺。

⑨、對(duì)電泳工藝管理要求高，以提高成品率。

三、電泳涂裝的原理

涂料狀態(tài)(乳化狀態(tài))：含羧基的丙烯酸樹(shù)脂，中和劑為氫氧化鉀，或有機(jī)胺，固化劑為三聚氰胺甲醛樹(shù)脂。

pH值：7.8——8.5之間。

電沉積：在pH值下降時(shí)析出

電極反應(yīng)：陽(yáng)極(鋁型材)

2H2O→4H++4e-+O2↑

R-COO-+H+→R-COOH

水溶性水不溶(涂膜)

Me→Men++ne-

RCOO-+Men+→(R-COO)nMe(析出)

陰極(極板）

2H2O+2e→2OH-+H2↑

電泳時(shí)在工件表面涂膜沉積，陽(yáng)極有氧氣產(chǎn)生，可以促進(jìn)成膜，但氧氣產(chǎn)生過(guò)多會(huì)造成涂膜外觀光亮度差，因此電泳過(guò)程中要對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行控制，另外要控制液的pH值，它與涂膜的沉積密切相關(guān)，陽(yáng)極電泳時(shí)有金屬離子溶出，它參與成膜，鋁型材電泳時(shí)的金屬離子溶出和鋼鐵件不同，對(duì)顏色的影響甚微。

三、鋁型材用陽(yáng)極電泳涂料的特性

①、陽(yáng)極電泳涂料的品種

由于丙烯酸樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐候性，耐磨性；樹(shù)脂無(wú)色透明，可通過(guò)配方調(diào)節(jié)涂料性能，具有優(yōu)異的裝飾性和性能可調(diào)性，且這類樹(shù)脂主鏈由碳-碳鍵組成，抗化學(xué)性高，配成堿性的大量含水的電泳漆也不會(huì)分解，具有良好的穩(wěn)定性，因此丙烯酸類型的陽(yáng)極電泳涂料占據(jù)了鋁型材電泳涂料的主流。

目前還有一類為有色的聚氨酯電泳漆，性能較好，工藝簡(jiǎn)單，因?yàn)椴捎糜猩郯滨ル娪酒?，則可取消陽(yáng)極氧化、著色、封閉工藝。有利于節(jié)約成本。此外為滿足各種產(chǎn)品的不同需求，功能性的抗菌、絕緣、自潤(rùn)滑電泳涂料，及裝飾性的亞光、消光、珠光電泳涂料也已經(jīng)得到應(yīng)用。

②、電泳涂料的制造

陽(yáng)極電泳涂料是指將鋁型材工件作為陽(yáng)極，故陽(yáng)極電泳涂料是陰離子型樹(shù)脂，最常用的是水可稀釋的帶羧基的丙烯酸樹(shù)脂，用三聚氨胺甲醛樹(shù)脂作為交聯(lián)劑固化，引入丙烯酸單體越多，則樹(shù)脂水溶性越好。

如配方：

MMA:BA:HEMA:AA=45:38:10:7

其中MMA為甲基丙烯酸甲酯是硬單體，聚合物的主體；BA是丙烯酸丁酯，是軟單體，用來(lái)調(diào)節(jié)玻璃化溫度，提供鏈的柔性；HEMA是甲基丙烯酸β-羥乙酯，它提供自由的羥基，與氨基樹(shù)脂起交聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)還增強(qiáng)樹(shù)脂的親水性，AA是丙烯酸提供羧基，基含量越高，親水性愈好，一般電泳涂料中用5%——10%，聚合在共溶劑丙二醇丁醚中進(jìn)行，濃度為70%左右，引發(fā)劑可用過(guò)氧化苯甲酯(BPO)，但以偶氧二異丁腈為好。反應(yīng)溫度為100℃左右，聚合完成后，用二甲基乙醇胺中和，然后用水稀釋，固體含量一般為60%左右，pH值為7.5——8.5，在水性涂料中要用到溶劑，有時(shí)稱共溶劑，多為親水性醇類，如丙醇、丁醇、乙二醇(或丙二醇)的單醚，主要依據(jù)揮發(fā)性能、毒性、價(jià)格來(lái)選擇，中和劑作用在于中和丙烯酸樹(shù)脂鏈上的羧基，保護(hù)樹(shù)脂水溶性，多為有機(jī)胺或氫氧化鈉，用有機(jī)胺，如三乙胺，二甲基乙醇胺，特別是三級(jí)胺有益于樹(shù)脂穩(wěn)定。

四、電泳的工藝及設(shè)備

①、電泳的工藝流程

以陽(yáng)極電泳為例，通常按如下工藝進(jìn)行

脫脂→水洗→水洗→中和→水洗→陽(yáng)極氧化→水洗→電解著色→熱水洗→水洗→電泳→水洗→干燥

②、電泳的工藝條件

③、電泳槽液的條件

固體份：7%——9%

溫度：20——25℃

pH：8.0——8.8電阻率/Ω·cm(20℃)：1500——2500

五、電泳的工藝參數(shù)

電壓：80——250V(DC)

電泳時(shí)間：1——3min

電流密度：15——50A/㎡

具體工藝規(guī)范依產(chǎn)品的要求進(jìn)行。

涂膜厚度：7——12μm

六、工業(yè)鋁型材電泳工藝所需設(shè)備

①、電泳槽。鋁型材電泳槽多設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形矩形槽，基內(nèi)部大小取決于裝掛吊的尺寸，槽體用4——6mm，鋼板內(nèi)襯用聚丙烯或環(huán)氧玻璃鋼，需設(shè)置溢流槽。

②、電源。直流要求0——250A任意可調(diào)，電流大小根據(jù)50A/㎡計(jì)算，約2000A/槽。電源的波紋因素一定要小于6%，其值愈大，電泳涂膜產(chǎn)生孔隙的幾率愈大。

③、電極。在陽(yáng)極電泳時(shí)，鋁型材作為陽(yáng)極，陰極板采用不銹鋼板或鋁板，陰極面積為工件總面積的1倍。板隔膜采用聚丙烯纖維布。

④、熱交換系統(tǒng)。可保證槽液溫度穩(wěn)定。

⑤、預(yù)配槽及自動(dòng)添加系統(tǒng)。預(yù)配槽可完成電泳槽液的配制，以保證達(dá)到正常參數(shù)；自動(dòng)添加系統(tǒng)，可保證補(bǔ)充每槽鋁型材所消耗的電泳漆的量，保證電泳槽固體份在工藝范圍之內(nèi)，以確保膜厚的均一。

⑥、離子交換處理(IR)系統(tǒng)。陽(yáng)極電泳時(shí)，陰極pH值會(huì)不斷增加，采用離子交換樹(shù)脂系統(tǒng)可去除槽液中的雜質(zhì)，陰、陽(yáng)離子使槽液pH值穩(wěn)定，若再加上反滲透裝置(RO)則可實(shí)現(xiàn)閉路系統(tǒng)。

⑦、由于經(jīng)過(guò)RO后的水幾近純水，可以直接用來(lái)清洗，故可實(shí)現(xiàn)閉路水洗系統(tǒng)，有利于環(huán)境保護(hù)。

總結(jié)：目前國(guó)內(nèi)大多工業(yè)鋁型材廠擁有電泳生產(chǎn)線，為了更好地發(fā)展電泳涂裝技術(shù)，占有更多地市場(chǎng)份額，我們認(rèn)為應(yīng)從幾方面努力：

①、開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，如機(jī)械、航空、汽車構(gòu)件、家電、浴室、廚具等；⑵提高鋁型材加工技術(shù)，提高電泳型材的合格率；

②、提高電泳涂料品質(zhì)，擴(kuò)大電泳涂料品種，提高國(guó)產(chǎn)化率；

③、提高電泳涂裝的管理水平。

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