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阴电泳涂料的特点
人们经过长期的研究与使用,逐渐认识到阳极电泳涂料有 以下问题存在:
①作为阳极的被涂覆物,在电泳过程中其金属及表面处 理膜(如磷化膜)在电沉积过程中被溶出,造成沉积膜被离子 污染,不仅影响涂膜颜色,也影响其物理力学性能,防腐蚀性 能也较差。
②电泳时,水的电解在阳极产生氧,对易于氧化的树脂 (主要对稳定性)有较大的影响,为使其长时间稳定,可考虑 加入抗氧化剂。
③为了达到树脂水溶的目的,在聚合物分子链上通 常引入一定量的强亲水性基团,如一COOH、一0H、 一0-等。
由于上述问题的存在,阳极电泳涂料的性能,特别是抗腐 蚀性能很难有较大幅度提高,人们对阳极电泳涂料进行改进而 开发了阴极电泳涂料。表3-1所列为两个类型涂料的参数及性 能的差别。
用于阴极电泳涂料的水性树脂,系由带氨或氨基的碱性树 脂,用酸中和后成盐而溶于水,被涂物是阴极。与阳极电泳涂 料相比,阴极电泳涂料具有以下特点:
汽车用阴、阳极电泳底漆工艺特性和涂膜性能的比较
工艺特性和涂膜质量 | 阴极电泳涂料 | 阳极电泳涂料 | 备 注 | |
| 固体分/% | 18 〜20 | 12 〜14 |
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电 | 电导率/(pS/cm) | 1000〜1200 | 1800〜3000 |
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泳 | pH值 | 6. 6〜6. 7 | 8. 6 〜9.0 |
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工 艺 | 沉积电压/V 沉积时间/min | 250 3 | 250 3 | 钢管法 |
特 | 库仑效率/(mg./C) | 35 | 23 |
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性 | 泳透力/cm | 25 | 22 |
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| 膜厚/pm | 20 | 20 |
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单 层 底 漆 涂 膜 性 能 | 烘干条件 | 170°C/20min | 170°C/20min |
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铅笔硬度 附着力试验 耐冲击性 耐水性 耐碱性 酎酸性 耐腐蚀性(未磷化处理) | 3H 100/100 50cm合格 500h以上 240h以上 48h 300h以上 | H 100/100 50cm合格 500h以上 240h以上 48h 72 〜95h | 1 tnm划格法 多l/2ii^500g杜邦冲击仪 40°C温水浸泡 0. Imol/L NaOH 水溶液 0. 05mol/L H2S04水溶液 盐雾使用ASTM B117 | |
爾腐蚀性(磷化处理) | 1000h以上 | 400h以上 |
| |
复 |
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合 | 耐冲击性 | 30cm合格 | 30cm合格 |
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涂 层 | 耐水性 耐崩裂性 | 240h以上 4以上 | 240h以上 4以上 | 5分满分(盐雾试验240h) |
性 | 耐腐蚀性 | lOOOh以上 | 400h以上 |
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能 |
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①lin=0. 0254m。
①阴极电泳涂料涂装,被涂物是阴极,电泳中无金属离 子渗人沉积涂层,不影响涂层的色泽,在易于氧化变色的金属上也能较好地沉积。
②阴极电泳涂料所用水性树脂属碱性,本身对金属有很
好的防护稳定性,故电泳中沉积层表现出优异的抗腐蚀性能。
在脱脂钢板上,其耐腐蚀时间一般为阳极电泳涂料的3〜4倍,
超过了经磷化处理的阳极电泳涂料;在磷化钢板上,耐腐蚀性
为阳极电泳涂料的2〜3倍,在有些情况下甚至可达10倍。国
外曾对阴、阳极电泳涂装的汽车车身在盐雾室中做过对比试验,结果阳极电泳涂层经250h已被破坏。
③阴极电泳涂料的泳透力也比阳极电泳涂料高,通常是 阳极电泳涂料的1.3〜1.5倍,这就使得采用阴极电泳涂料在 进行复杂工件内部(如汽牢车身)涂装时,可以省略辅助电 极,从而简化了涂装工艺并降低了材料消耗。
④阴极电泳涂料在电泳涂装时库仑效率较高,一般是阳 极电泳涂料的2〜3倍,可减少30%的耗电量。电泳设备所用 冷冻机的容量也较小。
⑤阴极电泳涂料的耐碱性也比阳极电泳涂料高。试验数 据表明,阴极电泳涂料涂膜一般比阳极电泳涂料涂膜的耐碱性 (5%NaOH溶液)高20〜40倍。
⑥阴极电泳涂料槽液比较稳定,容易控制,不易受杂质 离子和微生物的影响而变质。
⑦虽然阴极电泳涂料的价格较阳极电泳涂料贵,但由 于工艺简化(不需设置辅助电极)、库仑效率高、涂膜较 薄(一般10〜13Mm的阴极电泳涂膜的耐腐蚀性明显地优 于20〜25pm的阳极电泳涂膜)等原因,因此采用阴极电 泳涂料涂装的综合成本反而低于阳极电泳涂装的综合 成本。
阴极电泳的涂装过程与阳极电泳基本相同,但还是存在以 下几个方面的差异:
①阴极电泳涂装时的被涂物即金属工件是阴极,电源电 极应作相应的连接。
②由于阴极电泳涂料工作液呈弱酸性,虽然接近中性,但还是有一定的腐蚀性,故对电泳槽要作相应的防腐蚀处理(衬里涂层),管道、循环装置、超滤装置也应作相应的考虑,要用不锈钢制造,设备费用提高。
③由于阴极电泳涂料所用的树脂主要是水乳型的,与阳 极电泳涂料相比,树脂亲水性较差,电泳后的水洗比较困难, 若电泳后不及时水洗,附着在工件上的漆液易干固,则更难
清洗。
④不像阳极电泳那样,阴极电泳的隔膜装置是必需 的,因此有专门的阳极用隔膜及阳极室,阳极液循环调整
装置。 C
⑤被涂物金属表面的化学处理质量要求更严格,超滤装 置有新的考虑,以保证沉积膜的质量并减少环境污染。
⑥虽然阴极电泳涂料比较稳定,但在管理上要比阳极 电泳涂装复杂,如搅拌、槽液温度、pH值、水洗、表面处 理、烘道的清洁等均要严格控制,否则就得不到理想的 涂层。
阴极电泳涂料工业化产品应用时间不长,但由于其突出的 抗腐蚀性能、髙的泳透力及库仑效率,给工业涂装提供了有生 命力的涂料品种,已广泛用于涂装。但它仍有许多不完善之处 需要改进,今后研制开发的方向除继续提高抗腐蚀性能外,应 使pH值更接近中性,以减少对设备的腐蚀,降低涂装线成 本,研制新的反应型树脂,大幅度降低固化温度以节约能源, 发展供浅色涂装用涂料等。
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