電泳漆的與眾不同
2020-06-15 11:08:47 來源：本站 點擊：3281 作者：管理員
電泳漆是對傳統涂層方法的一種有效替代，制造商采用新設備系統對儀表、轎車與卡車的車身、車架、裝飾性金屬產品和散熱器等進行表面油漆處理在選擇一個方案之前，了解其優、缺點是非常必要的。選擇合適的涂層技術并不簡單。油漆工程師在選用和設計表面處理作業生產線時，必須考慮多方面因素：比如如何降低成本，提高產量和產品的質量，并能符合行政管理機構的相關規定。與其他傳統液體和粉末涂料相比，電泳漆具有高效、環保等優點。
電泳漆是一種通過電流沉積涂料的涂層方法。其工作原理為“異極相吸”。電泳系統給浸入帶相反電荷的電泳料微粒槽中的金屬部件通上直流電，涂料微粒被金屬部件吸附，并且在整個表面形成一層均勻連續的涂膜，直至涂層表面達到所需的厚度。當達到所需厚度時，涂膜使金屬部件絕緣，部件停止沉積，從而完成這一處理過程。根據電荷極性，電泳漆可分為陽極或陰極。
在陽極電泳漆中，涂層部件為陽極。它所擁有的正電荷能夠吸引涂料槽中的帶負電荷的涂料顆粒。在進行陽極處理過程中，少量金屬離子也向涂膜遷移，這就限制了陽極系統的性能特性。陽極電泳是一種較為經濟的系統方案，能夠提供極好的色彩和光澤度。
在陰極電泳漆中，進行涂裝的部件為陰極。它所擁有的負電荷能夠吸引涂料槽中的帶正電荷的涂料。與陽極處理過程相反，陰極電泳可避免相當數量的鐵離子從底材進入電泳漆膜，從而改進陰極電泳的性能特征。陰極電泳為高性能涂層，擁有極好的抗腐蝕性，并可以調整配方適應室外耐久性。
選擇一個涂裝方案
為一特定應用決定*佳的涂裝方案，需要考慮許多不同的因素。這些因素包括零部件的構造（簡單或復雜）、性能要求（抗腐蝕性、耐久性等），所需的色彩數目與產量、烘干條件限制、環境影響（揮發性有機化合物或VOC與空氣污染物質或HAP）以及每平方英尺的涂料費用。
1、零部件的構造
為了對零部件進行涂層處理，其設計必須與涂裝工藝相匹配。如果零部件構造簡單（平板），可以采用噴涂法對整個零部件進行均勻一致的涂層處理。如果零部件構造多變，其某些部位的涂膜厚度可能比其他部位要高一些。與噴涂法相比，電泳漆更加適合對構造復雜的零部件和裝配件進行涂裝處理。
在電泳漆工藝過程中，將零部件浸入涂料系統并通上電壓，這能夠產生泳透效果，便于使涂料覆蓋于所有表面；而使用噴涂法則可能很難將涂料噴入復雜構造零部件的夾層部位。
2、性能要求
外觀、物理性能和耐久性是性能要求的3個主要指標。
外觀是涂層所具有的視覺效果，工件看起來是否有光澤，是否平坦，是光滑還是粗糙；
物理特性決定了涂層的強度，包括固化狀態、附著力、抗沖擊性、柔韌性、膜層厚度、抗石擊、鉛筆硬度和耐化學性；
耐久性表示涂層的保持性能和外觀的時間。抗候和抗腐蝕是兩種主要的耐久性指標。
液體、粉末和電泳漆提供不同的涂層化學特性，從而滿足表面涂裝的不同要求。在決定涂層方案時，需要考慮每一種技術性能的優、缺點。例如，環氧涂層有抗腐蝕性，而丙烯酸涂層則具有抗紫外線的特性。選擇一種能夠滿足所需性能要求的涂層化學特性，是十分重要的。
3、顏色的數目與用量
某種涂層工藝所需色彩的數目與用量將會對涂層工藝的選擇有影響。
液態涂料利用色彩之間的快速周轉可對多種色彩進行有效管理。如果不需要回收利用，粉末涂料也能實現快速色彩轉換，但其使用效率較低，因而費用會更高。如果要回收利用，色彩轉換可能需要幾個小時。
電泳漆通常被用于大批量的色彩處理。如果產品需要第二種顏色，則要有另一電泳槽及后清洗系統用以提供這第二種色彩。這對于生產量較低的廠家來說并不可行。電泳漆可以被有效使用在以一種顏色為主的大批量生產中，如果需要第二種色彩或更多其他色彩，需要有后續的噴涂和粉末涂層進行處理。
4、烘烤限制
有機涂層的固化受時間和溫度條件的制約，同時還依賴噴涂方法和底材。典型的烘烤固化周期通常需要10～30min時間。這一周期時間必須足夠長，使底材被加熱至所需的溫度，并且在規定的時間內保持該溫度。
烘烤條件可能會制約*終哪種涂裝工藝更適合。電泳漆系統通常在148.9～190.5℃范圍內產生固化反應。陽極環氧電泳漆可在82.2℃的低溫條件下發生固化，主要應用在鑄造行業。粉末涂料的固化溫度稍微高一些（148.9～204.4℃）。如果要求進行空氣固化或強制固化，可選用液體涂料產品。液態漆一般可在176.7℃溫度至室溫下固化。
空氣固化是一種節約能源的處理過程，因此其效果相當令人滿意。然而，空氣干化涂料需要大量溶劑對涂料產品進行稀釋，從而可通過涂刷、噴霧或其他處理方法進行操作。為了保護環境，必須盡量避免采用VOC含量高的涂料產品。
5、環境影響
整裝油漆工業需要符合VOC排放的相關規定。粉末涂料是環保的*佳涂料產品。由于粉末涂料不含溶劑，加工過程中幾乎不會向空氣中排放VOC產品，同時不需要通風、過濾以及溶劑回收系統，而這些系統對于較高VOC產品的排放、溶劑載體、液體表面處理來說則是必不可少的。但是由于采用了交聯劑，有些粉末涂料在固化時仍會釋放HAP控制物質。
電泳漆產品也很環保。所有電泳漆產品都是水溶性的，VOC含量極低，其HAP等級通常也很低，而現在又有了無HAP配方。溶劑性液體涂料的溶劑標準*高，會釋放*高等級的VOC和HAP控制物質。
近幾年，在降低VOC和HAP等級方面，水性漆技術已經取得了飛速發展。
6、成本考慮
如今的高性能涂裝系統將擁有一個預處理系統、涂裝系統以及固化區域。當選用一個涂層技術/系統時，需考慮以下幾個問題：
一年中需要處理多少工件？
工廠需要開工多長時間（例如每天8h，一周5天或者每天連續24h、每周7天）？
需要采用何種類型的自動控制系統？
通常的情況是，每加侖涂料的成本是決定產品是否被選用的標準。而真實的成本應該是每平方英尺的應用成本，它是通過生產變量、使用效率、勞動力成本以及涂裝總面積等要素計算得出的。
一加侖涂料的使用效率是指實際涂覆于部件表面的涂料量與一加侖涂料的百分比。液體系統的轉換效率主要取決于所采用的涂裝方法。
與粉末和電泳系統相比，液體油漆的轉換效率一般比較低，因此與粉末漆以及電泳漆相比，它在處理相同面積的部件時，所需要的涂料更多一些。如果進行回收利用的話，粉末系統的轉換效率將相當高，可以高達90%～95%。當進行回收利用時，由于采用的是干燥粉末，大多數粉末涂料的不粘附噴涂物都能夠回收并再次進行使用。利用一個回收部件回收未使用的粉末材料，并通過系統作用，使其重新回到進料斗再次被利用。
它所產生的廢料數量幾乎可以忽略不計，同時處理簡便且費用低廉。如果粉末系統未進行回收利用，其轉換效率相對較低，尤其當涂層部件采用復雜結構時顯得尤為突出。電泳涂裝系統由于采用閉路循環清洗，因此具有較高的轉換效率。當部件離開電泳涂料槽時，考慮處理效率以及外觀因素，需要對部件進行沖洗，以除去上面多余的涂料顆粒（未進行電沉積的浮漆）。多余的固體顆粒以逆流方式重新回到槽中，從而使其轉換效率較高，達到95%～98%。
電泳涂裝系統無需使用很多勞動力，只需一名操作人員進行啟動系統操作，另一名操作人員進行產品裝填和卸載。粉末涂料和液體涂料系統通常需要油漆工，裝填/卸載人員以及修補/維修人員。
部件數量、支架部件狀態和流水線速度將大大影響涂裝成本。噴涂處理（液體和粉末）的流水線速度會比較低。臺架上的部件以單一、沿著視線方向進行放置，并使用噴槍對部件的所有區域進行噴漆處理。噴槍在各部件前面停留一段時間，從而完成對整個部件的噴涂。
由于能夠對部件進行集中處理，因此電泳漆流水線的處理效率更高。待電泳的部件一般被置于托架上，可于其他部件的前面、后面、下面以及上面有間距重疊。由于電泳漆包括浸涂過程，涂漆會與托架上密集放置的所有部件相接觸，因此與液體或粉末涂層系統相比，被涂裝的面積更大。
電泳漆的技術革新
由于配方設計師和油漆涂裝人員找到了更實用、更經濟的技術方法，使作為底漆與單層漆的電泳漆獲得了更大的應用空間。商家正積極發展原料與配方，以降低加熱減量并增加泳透力，同時它們正逐步淘汰鉛的使用。下面列出了一些*近的技術革新實例。
1、汽車車體
為保護和美化汽車以及輕型卡車的車體，陰極環氧電泳漆產品是首選——實際上，全世界每年所生產的車輛中，有98%以上都采用陰極電泳漆進行表面涂層處理。正因為采用了陰極電泳漆，原始設備生產商才能夠做出5年、10年、12年、甚至30年的防腐承諾。
近幾年來，原始設備生產商必須面對壓力，遵守嚴格的環保法規、降低原材料和運營成本并且快速應對市場需求。PPG工業集團不斷開發具有創新性的產品以適應乃至超越當前的需要。PPG的無鉛、低溶劑的Enviro-Prime配方與以前的產品相比，提高了涂層效率并改進了性能，獲得了全球用戶的認可。如圖所示，采用PPG電泳漆為其涂層的汽車有近5億輛。
2、車架
20年多來，汽車工業一直采用傳統方法，使用熱蠟對轎車和輕型卡車的框架進行涂層處理，提供1～3年的抗腐蝕保護。熱蠟需要進行防護以避免熱排氣管以及催化式排氣凈化器所帶來的影響。去除這一防護層有助于減輕重量，并減少擾人的噪音。新型電泳漆符合OEM廠商10年防腐蝕保護的要求，并且展示了優異的抗熱性和較低的應用成本。應用范圍包括卡車和拖車車架、引擎支架、拖車栓鉤和絞盤、懸掛組件和底盤組件等。
3、散熱器
在過去，出于美觀考慮，散熱器采用低成本、低性能、噴涂的黑色涂料進行涂裝處理。這使熱交換器產生了幾個重要的問題。未完全覆蓋的器件可能出現銹蝕，并導致需要更換核心部件。陰極環氧電泳漆完美解決了熱交換器所面臨的銹蝕問題。電泳漆的優點之一在于它能夠實現完美的表面處理，在泳透力的作用下，其膜層覆蓋非常均勻。利用泳透力，可使涂料覆蓋于夾層區域。由于能夠對整個內腔進行涂層處理，抗銹蝕能力大大增強。特殊的環氧電泳漆通過采用高厚度涂漆對鋒利的金屬邊緣進行表面處理，進一步增強了熱交換器葉片的抗銹蝕性能。
結論
總之，各種涂裝技術均各有其優點和缺點。一般來說，液體涂層處理成本較低且色彩變化較快、烘干要求較低。粉末涂層*為環保，當進行回收利用時，可獲得較高的原料使用效率。電泳漆的每平方英尺成本較低，這歸功于其較高的原料使用效率、較高的工件掛架密度以及*少的勞動力需求。它能夠對夾層區域進行涂裝處理（100%覆蓋），從而使電泳漆適用于構造復雜的部件。
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