電泳漆的與眾不同
2020-06-15 11:08:47 來源：本站 點(diǎn)擊：2524 作者：管理員
電泳漆是對傳統(tǒng)涂層方法的一種有效替代，制造商采用新設(shè)備系統(tǒng)對儀表、轎車與卡車的車身、車架、裝飾性金屬產(chǎn)品和散熱器等進(jìn)行表面油漆處理在選擇一個(gè)方案之前，了解其優(yōu)、缺點(diǎn)是非常必要的。選擇合適的涂層技術(shù)并不簡單。油漆工程師在選用和設(shè)計(jì)表面處理作業(yè)生產(chǎn)線時(shí)，必須考慮多方面因素：比如如何降低成本，提高產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量，并能符合行政管理機(jī)構(gòu)的相關(guān)規(guī)定。與其他傳統(tǒng)液體和粉末涂料相比，電泳漆具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
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(tǒng)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(gè)表面形成一層均勻連續(xù)的涂膜，直至涂層表面達(dá)到所需的厚度。當(dāng)達(dá)到所需厚度時(shí)，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(jù)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(fù)電荷的涂料顆粒。在進(jìn)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(tǒng)的性能特性。陽極電泳是一種較為經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)方案，能夠提供極好的色彩和光澤度。
在陰極電泳漆中，進(jìn)行涂裝的部件為陰極。它所擁有的負(fù)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(dāng)數(shù)量的鐵離子從底材進(jìn)入電泳漆膜，從而改進(jìn)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(diào)整配方適應(yīng)室外耐久性。
選擇一個(gè)涂裝方案
為一特定應(yīng)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(gòu)造（簡單或復(fù)雜）、性能要求（抗腐蝕性、耐久性等），所需的色彩數(shù)目與產(chǎn)量、烘干條件限制、環(huán)境影響（揮發(fā)性有機(jī)化合物或VOC與空氣污染物質(zhì)或HAP）以及每平方英尺的涂料費(fèi)用。
1、零部件的構(gòu)造
為了對零部件進(jìn)行涂層處理，其設(shè)計(jì)必須與涂裝工藝相匹配。如果零部件構(gòu)造簡單（平板），可以采用噴涂法對整個(gè)零部件進(jìn)行均勻一致的涂層處理。如果零部件構(gòu)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(gòu)造復(fù)雜的零部件和裝配件進(jìn)行涂裝處理。
在電泳漆工藝過程中，將零部件浸入涂料系統(tǒng)并通上電壓，這能夠產(chǎn)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(fù)雜構(gòu)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(gè)主要指標(biāo)。
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(qiáng)度，包括固化狀態(tài)、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(xué)性；
耐久性表示涂層的保持性能和外觀的時(shí)間?？购蚝涂垢g是兩種主要的耐久性指標(biāo)。
液體、粉末和電泳漆提供不同的涂層化學(xué)特性，從而滿足表面涂裝的不同要求。在決定涂層方案時(shí)，需要考慮每一種技術(shù)性能的優(yōu)、缺點(diǎn)。例如，環(huán)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(xué)特性，是十分重要的。
3、顏色的數(shù)目與用量
某種涂層工藝所需色彩的數(shù)目與用量將會對涂層工藝的選擇有影響。
液態(tài)涂料利用色彩之間的快速周轉(zhuǎn)可對多種色彩進(jìn)行有效管理。如果不需要回收利用，粉末涂料也能實(shí)現(xiàn)快速色彩轉(zhuǎn)換，但其使用效率較低，因而費(fèi)用會更高。如果要回收利用，色彩轉(zhuǎn)換可能需要幾個(gè)小時(shí)。
電泳漆通常被用于大批量的色彩處理。如果產(chǎn)品需要第二種顏色，則要有另一電泳槽及后清洗系統(tǒng)用以提供這第二種色彩。這對于生產(chǎn)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(chǎn)中，如果需要第二種色彩或更多其他色彩，需要有后續(xù)的噴涂和粉末涂層進(jìn)行處理。
4、烘烤限制
有機(jī)涂層的固化受時(shí)間和溫度條件的制約，同時(shí)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(shí)間。這一周期時(shí)間必須足夠長，使底材被加熱至所需的溫度，并且在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)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(tǒng)通常在148.9～190.5℃范圍內(nèi)產(chǎn)生固化反應(yīng)。陽極環(huán)氧電泳漆可在82.2℃的低溫條件下發(fā)生固化，主要應(yīng)用在鑄造行業(yè)。粉末涂料的固化溫度稍微高一些（148.9～204.4℃）。如果要求進(jìn)行空氣固化或強(qiáng)制固化，可選用液體涂料產(chǎn)品。液態(tài)漆一般可在176.7℃溫度至室溫下固化。
空氣固化是一種節(jié)約能源的處理過程，因此其效果相當(dāng)令人滿意。然而，空氣干化涂料需要大量溶劑對涂料產(chǎn)品進(jìn)行稀釋，從而可通過涂刷、噴霧或其他處理方法進(jìn)行操作。為了保護(hù)環(huán)境，必須盡量避免采用VOC含量高的涂料產(chǎn)品。
5、環(huán)境影響
整裝油漆工業(yè)需要符合VOC排放的相關(guān)規(guī)定。粉末涂料是環(huán)保的*佳涂料產(chǎn)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(chǎn)品，同時(shí)不需要通風(fēng)、過濾以及溶劑回收系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)對于較高VOC產(chǎn)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(lián)劑，有些粉末涂料在固化時(shí)仍會釋放HAP控制物質(zhì)。
電泳漆產(chǎn)品也很環(huán)保。所有電泳漆產(chǎn)品都是水溶性的，VOC含量極低，其HAP等級通常也很低，而現(xiàn)在又有了無HAP配方。溶劑性液體涂料的溶劑標(biāo)準(zhǔn)*高，會釋放*高等級的VOC和HAP控制物質(zhì)。
近幾年，在降低VOC和HAP等級方面，水性漆技術(shù)已經(jīng)取得了飛速發(fā)展。
6、成本考慮
如今的高性能涂裝系統(tǒng)將擁有一個(gè)預(yù)處理系統(tǒng)、涂裝系統(tǒng)以及固化區(qū)域。當(dāng)選用一個(gè)涂層技術(shù)/系統(tǒng)時(shí)，需考慮以下幾個(gè)問題：
一年中需要處理多少工件？
工廠需要開工多長時(shí)間（例如每天8h，一周5天或者每天連續(xù)24h、每周7天）？
需要采用何種類型的自動控制系統(tǒng)？
通常的情況是，每加侖涂料的成本是決定產(chǎn)品是否被選用的標(biāo)準(zhǔn)。而真實(shí)的成本應(yīng)該是每平方英尺的應(yīng)用成本，它是通過生產(chǎn)變量、使用效率、勞動力成本以及涂裝總面積等要素計(jì)算得出的。
一加侖涂料的使用效率是指實(shí)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(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率主要取決于所采用的涂裝方法。
與粉末和電泳系統(tǒng)相比，液體油漆的轉(zhuǎn)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(shí)，所需要的涂料更多一些。如果進(jìn)行回收利用的話，粉末系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率將相當(dāng)高，可以高達(dá)90%～95%。當(dāng)進(jìn)行回收利用時(shí)，由于采用的是干燥粉末，大多數(shù)粉末涂料的不粘附噴涂物都能夠回收并再次進(jìn)行使用。利用一個(gè)回收部件回收未使用的粉末材料，并通過系統(tǒng)作用，使其重新回到進(jìn)料斗再次被利用。
它所產(chǎn)生的廢料數(shù)量幾乎可以忽略不計(jì)，同時(shí)處理簡便且費(fèi)用低廉。如果粉末系統(tǒng)未進(jìn)行回收利用，其轉(zhuǎn)換效率相對較低，尤其當(dāng)涂層部件采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)顯得尤為突出。電泳涂裝系統(tǒng)由于采用閉路循環(huán)清洗，因此具有較高的轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)部件離開電泳涂料槽時(shí)，考慮處理效率以及外觀因素，需要對部件進(jìn)行沖洗，以除去上面多余的涂料顆粒（未進(jìn)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(zhuǎn)換效率較高，達(dá)到95%～98%。
電泳涂裝系統(tǒng)無需使用很多勞動力，只需一名操作人員進(jìn)行啟動系統(tǒng)操作，另一名操作人員進(jìn)行產(chǎn)品裝填和卸載。粉末涂料和液體涂料系統(tǒng)通常需要油漆工，裝填/卸載人員以及修補(bǔ)/維修人員。
部件數(shù)量、支架部件狀態(tài)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(jìn)行放置，并使用噴槍對部件的所有區(qū)域進(jìn)行噴漆處理。噴槍在各部件前面停留一段時(shí)間，從而完成對整個(gè)部件的噴涂。
由于能夠?qū)Σ考M(jìn)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(tǒng)相比，被涂裝的面積更大。
電泳漆的技術(shù)革新
由于配方設(shè)計(jì)師和油漆涂裝人員找到了更實(shí)用、更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法，使作為底漆與單層漆的電泳漆獲得了更大的應(yīng)用空間。商家正積極發(fā)展原料與配方，以降低加熱減量并增加泳透力，同時(shí)它們正逐步淘汰鉛的使用。下面列出了一些*近的技術(shù)革新實(shí)例。
1、汽車車體
為保護(hù)和美化汽車以及輕型卡車的車體，陰極環(huán)氧電泳漆產(chǎn)品是首選——實(shí)際上，全世界每年所生產(chǎn)的車輛中，有98%以上都采用陰極電泳漆進(jìn)行表面涂層處理。正因?yàn)椴捎昧岁帢O電泳漆，原始設(shè)備生產(chǎn)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(shè)備生產(chǎn)商必須面對壓力，遵守嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)、降低原材料和運(yùn)營成本并且快速應(yīng)對市場需求。PPG工業(yè)集團(tuán)不斷開發(fā)具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品以適應(yīng)乃至超越當(dāng)前的需要。PPG的無鉛、低溶劑的Enviro-Prime配方與以前的產(chǎn)品相比，提高了涂層效率并改進(jìn)了性能，獲得了全球用戶的認(rèn)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(yè)一直采用傳統(tǒng)方法，使用熱蠟對轎車和輕型卡車的框架進(jìn)行涂層處理，提供1～3年的抗腐蝕保護(hù)。熱蠟需要進(jìn)行防護(hù)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(hù)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(hù)的要求，并且展示了優(yōu)異的抗熱性和較低的應(yīng)用成本。應(yīng)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(jìn)行涂裝處理。這使熱交換器產(chǎn)生了幾個(gè)重要的問題。未完全覆蓋的器件可能出現(xiàn)銹蝕，并導(dǎo)致需要更換核心部件。陰極環(huán)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(yōu)點(diǎn)之一在于它能夠?qū)崿F(xiàn)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(qū)域。由于能夠?qū)φ麄€(gè)內(nèi)腔進(jìn)行涂層處理，抗銹蝕能力大大增強(qiáng)。特殊的環(huán)氧電泳漆通過采用高厚度涂漆對鋒利的金屬邊緣進(jìn)行表面處理，進(jìn)一步增強(qiáng)了熱交換器葉片的抗銹蝕性能。
結(jié)論
總之，各種涂裝技術(shù)均各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。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(huán)保，當(dāng)進(jìn)行回收利用時(shí)，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?qū)A層區(qū)域進(jìn)行涂裝處理（100%覆蓋），從而使電泳漆適用于構(gòu)造復(fù)雜的部件。
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