电泳涂装（电沉积）机理

电泳涂装（电沉积）机理

电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，适用于电沉积涂料的涂装。它是将具有导电性的被涂物浸渍在用水稀释的、固体份较低的电泳漆槽中作为阳（或阴）极，槽中另设置与其相应的阴（或阳）极，两电极间通直流电一定时间，在被涂物表面析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。

电沉积的电化学机理

电泳涂装过程中伴随有电解、电泳、电沉积、电渗等四种电化

学现象。

电解：是指导电液体在通电时，发生分解的现象。在电泳过程中水发生分解，在阴极上产生氢气，阳极上放出氧气，金属阳

极发生溶解，溶出金属离子。

电泳：电泳是指导电介质中的带电荷的胶体粒子（树脂及树脂包裹的颜料）在电势的作用下向相反电荷的电极迁移的过程。

电沉积：电沉积是指涂料粒子在电极上沉析成膜的现象。在阳极电泳涂装时，带负电荷的涂料粒子在阳极凝聚成膜，平衡离子则在阴极上聚集，这是一个不可逆过程。阳极上的最初反应是形成氧气和H⁺，致使工件表面形成高酸性介面层，当阴离子树脂与氢离子反应变成不溶性时，就产生了涂膜的沉积。同理，在阴极涂料涂装时，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，在电沉积过程中，由于水在阴极区电解生成氢气和氢氧根离子（OH^-），致使在阴极（被涂物）表面形成高碱性介面层，当阳离子（涂料粒子）与氢氧离子反应变成不溶性时就产生涂膜的沉积。

电渗：电泳涂装过程中刚沉积到被涂物表面的涂膜是半渗透性膜，在电场的持续作用下大分子涂膜内部所含的水分子从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，这种现象称为电渗。电渗使亲水的涂膜转化成为憎水涂膜，并使之致密化，所以工件泳涂成膜后，可用水来冲洗附浮在漆膜表面的槽液。

 电泳的化学反应式

阳极电泳涂料（阴离子电沉积涂料）的化学反应：

阳极反应（被涂工件）

2H₂O→4H⁺+4e^–+O₂↑ （电解）

Me→Meⁿ⁺+ne^- (阳极溶解)

RCOO^—+H⁺→RCOOH↓（电沉积，树脂，颜料树脂的析出）

水溶性→水不溶性

nRC00^—+Meⁿ⁺→(RCOO)nMe↓

阴极反应：

2H₂O+2e→2OH^—+2H₂↑

R₃NH⁺+OH^—→R₃N+ H₂O

2．2．2 阴极电泳涂料（阳离子电沉积涂料）的化学反应：

阴极反应（被涂物）

2H₂O+2e→2OH^—+H₂↑

R-NH⁺+OH^—→R-N↓+H₂O

（水溶性→水不溶性）

阳极反应：

2H₂O→4 H⁺+4e+O₂↑

RCOO^—+ H⁺→RCOOH

泳透率

与涂膜形成的电化学过程相关的另一个电沉积的特征是泳透率，即电泳过程中使背离电极的被涂物表面涂上漆膜的能力强弱称之为泳透率，也可理解为电泳涂膜在膜厚分布上的均一性。

电沉积涂装时，沉积是沿着系统中存在于阴极和阳极之间的电力线进行的，沉积行为将沿着阻力最小的路线进行，首先覆盖最靠近电极的外表面，随着沉积膜厚的增加，所形成的涂层的绝缘特性渐渐屏蔽了金属基层的导电性，并使电场强度因这种绝缘性的出现而减少，电力线转移到较远的表面，渐渐地，外表面便完全绝缘，电沉积停止，电力线将开始完全作用于内表面。同样，重复上述的过程而使被涂物的内、外表面均被泳涂上漆膜。

泳透率与电泳槽液的电导率和湿膜的比电阻成正比关系，泳透率还与涂装工艺参数有直接关系，如泳涂时间长些，电压和固体份高一些，泳透率也就会相应增高，它是确保工件（被涂物）内腔部分，缝间等表面涂上漆膜的目标值。