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电泳涂装的原理是什么?

电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末,但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后,电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法,是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点,迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。


电泳涂装属于有机涂装,利用电流沉积漆膜,其工作原理为“异极相吸”。

电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。采用直流电源,金属工件浸于电泳漆液中。通电后,阳离子涂料粒子向阴极工件移动,阴离子涂料粒子向阳极工件移动,继而沉积在工件上,在工件表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定厚度(漆膜电阻大到一定程度),工件表面形成绝缘层,“异极相吸”停止,电泳涂装过程结束。整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤:


●电解:水的电解

●电泳:带电的聚合物分别向阴极或阳极

泳动的过程

●电沉积:带电的聚合物分别在阴极或阳

极沉积的过程

●电渗:沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂

和水,形成均匀致密的湿膜


电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法,仅适用于与一般涂料不同的电泳涂装专用的(水性水溶性或水乳液)涂料(简称电泳涂料)。

它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽液中作为阳极(或阴极),在槽中另设置与其相对应的阴极(或阳极),在两极间通直流电一定时间,在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。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:一是阳极电泳涂装法,被涂物为阳极,所采用的电泳涂料是阴离子型(带负电荷);二是阴极电泳涂装法,被涂物为阴极,所采用的电泳涂料是阳离子型(带正电荷)。电泳涂装在英语中简称ED(electro-depositon)、AED(阳极电泳涂装)、

CED(阴极电泳涂装)。

电泳涂装过程伴随电泳、电沉积、电解、电渗等四种化学物理作用的组合,而形成涂膜,其原理介绍如下。

1、电泳(eletro phoresis)胶体溶液中的阳极和阴极接电后,在电场的作用下带正(或负)电荷胶体粒子向阴极(或阳极)一方泳动现象称为电泳。胶体溶液中的物质不是分子和离子形态,而是分散在液体中的溶质,该物质较大(10的-7次方—10的-9次方m 程度),不会沉淀,而是分散状态。

2、电沉积凝集(electro coagulation) 固体从液体中析出的现象称为凝集(凝聚、沉积),一般是由于冷却或浓缩溶液而产生,而电泳涂装中是借助于电。在阴极电泳涂装时带正电荷的粒子在阴极上凝聚,带负电荷的粒子(离子)在阳极聚集,当带正电荷的胶体粒子(树脂和颜料)到达阴极(被涂料)表面区(高碱性的介面层),得到电子,并与氢氧离子反应变成水不溶性,沉积在阴极(被涂物)上。

3、电解(electrolysis)在具有离子导电性的溶液中的阳极和阴极接通直流电,阴离子吸往阳极,阳离子吸往阴极,并产生化学反应。在阳极产生金属溶解,电解氧化,产生氧气、氯气等,阳极是能产生氧化反应的电极。在阴极产生金属析出,并将H离子电解还原为氢气。

4、电渗(elestro and osmosis) 在用半透膜间隔的浓度不同的溶液的两端(阴极和阳极)通电后,低浓度的溶媒向高浓度侧移行现象称为电渗。刚沉积到被涂物表面上的涂膜是半渗透的膜,在电场的持续作用下,涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液,使涂膜脱水,这就是电渗。电渗使亲水的涂膜变成憎水涂膜,脱水使涂膜致密化。电渗性好的电泳涂料泳涂后的湿漆可用手摸也不粘手,可用水冲洗掉附着在湿漆膜上的槽液。


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