電泳涂裝(electro-coating)是利用外加電場(chǎng)使懸浮于電泳液中的顏料和樹(shù)脂等微粒定向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。電泳涂裝技術(shù)，其原理于20世紀(jì)30年代末被首次提出，但直到1963年后才開(kāi)始在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。這種涂膜形成方法，特別是其對(duì)水性涂料的應(yīng)用，在過(guò)去幾十年中得到了顯著發(fā)展涂料在線(xiàn)coatingol.com。其具有水溶性、低毒、易于自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，迅速在汽車(chē)、建材、五金、家電等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

電泳涂裝涉及一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，主要包括電泳、電沉積、電解和電滲四個(gè)步驟。電泳涂裝按沉積性能可分為陽(yáng)極電泳（工件是陽(yáng)極，涂料是陰離子型）和陰極電泳（工件是陰極，涂料是陽(yáng)離子型）；按電源可分為直流電泳和交流電泳；按工藝方法又有定電壓和定電流法。目前在工業(yè)上較為廣泛采用的是直流電源定電壓法的陽(yáng)極電泳。

在陽(yáng)極電泳涂料中，其官能團(tuán)含羥基，經(jīng)有機(jī)胺或堿中和作用后變得具有水溶性或水分散性，形成帶負(fù)電的粒子。這些粒子在電泳過(guò)程中向作為陽(yáng)極的工件表面遷移并沉積，形成了所謂的陽(yáng)極電泳涂裝。

電泳涂裝過(guò)程伴隨電泳、電沉積、電解、電滲等四種化學(xué)物理作用的組合，而形成涂膜，其原理介紹如下。

①電泳：膠體溶液中的陽(yáng)極和陰極接電后，在電場(chǎng)的作用下帶正（或負(fù)）電荷膠體粒子向陰極（或陽(yáng)極）一方泳動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為電泳。膠體溶液中的物質(zhì)不是分子和離子形態(tài)，而是分散在液體中的溶質(zhì)，該物質(zhì)較大（10??~10??m程度），不會(huì)沉淀，而是分散狀態(tài)。

②電沉積凝集：固體從液體中析出的現(xiàn)象稱(chēng)為凝集（凝聚、沉積），一般是由于冷卻或濃縮溶液而產(chǎn)生，而電泳涂裝中是借助于電。在陰極電泳涂裝時(shí)帶正電荷的粒子在陰極上凝聚，帶負(fù)電荷的粒子（離子）在陽(yáng)極聚集，當(dāng)帶正電荷的膠體粒子（樹(shù)脂和顏料）到達(dá)陰極（被涂料）表面區(qū)（高堿性的介面層），得到電子，并與氫氧離子反應(yīng)變成水不溶性，沉積在陰極（被涂物）上。

③電解：在具有離子導(dǎo)電性的溶液中的陽(yáng)極和陰極接通直流電，陰離子吸往陽(yáng)極，陽(yáng)離子吸往陰極，并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。在陽(yáng)極產(chǎn)生金屬溶解，電解氧化，產(chǎn)生氧氣、氯氣等，陽(yáng)極是能產(chǎn)生氧化反應(yīng)的電極。在陰極產(chǎn)生金屬析出，并將氫離子電解還原為氫氣。

④電滲：在用半透膜間隔的濃度不同的溶液的兩端（陰極和陽(yáng)極）通電后，低濃度的溶媒向高濃度側(cè)移行現(xiàn)象稱(chēng)為電滲。剛沉積到被涂物表面上的涂膜是半滲透的膜，在電場(chǎng)的持續(xù)作用下，涂膜內(nèi)部所含的水分從涂膜中滲析出來(lái)移向槽液，使涂膜脫水，這就是電滲。電滲使親水的涂膜變成憎水涂膜，脫水使涂膜致密化。電滲性好的電泳涂料泳涂后的濕漆可用手摸也不粘手，可用水沖洗掉附著在濕漆膜上的槽液。

在統(tǒng)一的前處理?xiàng)l件下，電泳涂裝質(zhì)量的關(guān)鍵依賴(lài)于對(duì)槽液參數(shù)的精確控制，這包括電泳電壓、時(shí)間、槽液中的固體含量、pH值、溫度、電導(dǎo)率以及工件與陰極之間的距離等因素。

（1）電泳電壓

無(wú)論陰極電泳還是陽(yáng)極電泳，電泳電壓是由電泳樹(shù)脂本身結(jié)構(gòu)性能決定的，一般有適用的電壓范圍，在此范圍內(nèi)，涂層的厚度隨電泳電壓的升高而增加。當(dāng)電壓不斷升高時(shí)，由于沉積的涂層最終幾乎要經(jīng)受全部電壓降，一旦電泳電壓超過(guò)涂層的擊穿電壓，涂層即會(huì)被擊穿，造成涂層粗糙、臃腫、橘皮、針孔等疵病，因此必須確定最佳的電泳電壓。電泳電壓除了取決于電泳樹(shù)脂本身相對(duì)分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)外，還與槽液的其他參數(shù)相關(guān)聯(lián)，如槽液固體含量、溫度、電導(dǎo)、極間距等，因此必須在特定的體系中，經(jīng)常調(diào)整最佳的電泳電壓范圍。

(2) 電泳時(shí)間

從電泳涂裝的電流時(shí)間曲線(xiàn)來(lái)看，剛開(kāi)始通電時(shí)，被涂工件完全裸露，它與槽液間的電位差很高，電極反應(yīng)劇烈，致使電流急速增加，當(dāng)涂層逐漸在工件上沉積，歐姆電阻增大，導(dǎo)致在涂層上的電位降增大，相應(yīng)的涂層表面與槽液間的電位差降低，電極反應(yīng)逐趨緩和，電流即逐漸下降，最終只呈現(xiàn)殘余電流，沉積反應(yīng)基本停止。從電泳涂層厚度增長(zhǎng)情況來(lái)看，初期膜厚增長(zhǎng)速率較快(十幾秒至幾十秒)，然后增長(zhǎng)速率降低，一般在2min后厚度趨于飽和狀態(tài)，故電泳時(shí)間通常為2一3min，電泳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有使涂層變粗的傾向，在采用全浸式通電方式時(shí)，要注意盡量縮短斷電出槽時(shí)間，以免電泳涂層再溶解，影響涂層質(zhì)量。

（3）槽液固體分

指電泳槽液中成膜物質(zhì)(樹(shù)脂與顏料)的含量，一般以重量百分?jǐn)?shù)和表示。電泳槽液固體分是電泳涂裝很重要的工藝參數(shù)之一，與電泳涂層的質(zhì)量密切相關(guān)，一般如果采用低固體分電泳液，具有工件帶出的電泳液損失較少，電滲性較高，水洗時(shí)用水量較少，廢水處理亦較容易等優(yōu)點(diǎn)，但固體分過(guò)低，則導(dǎo)致涂層過(guò)薄，薄層外觀劣化，易產(chǎn)生針孔，電泳液不易維護(hù)等缺點(diǎn);反之，如固體分過(guò)高，則涂層易產(chǎn)生粗糙、橘皮等疵病，故電泳液的固體分要保持在合適的范圍，一般陽(yáng)極電泳的固體分在10%一15%之間，陰極電泳的固體分控制在19%一20%之間。

(4)pH值

電泳液的pH值是確保電泳樹(shù)脂水溶性，獲得高質(zhì)量電泳涂層的重要參數(shù)。陽(yáng)極電泳液pH值一般控制在8一9之間，pH值過(guò)低則影響電泳樹(shù)脂的水溶性，輕則電泳液變成乳濁狀，重則使樹(shù)脂從電泳液中析出，無(wú)法進(jìn)行電泳;pH值過(guò)高時(shí)，會(huì)使水的電解過(guò)程加劇，氣泡析出增多，導(dǎo)致泳透力下降，涂層外觀變差。并使沉積的涂層產(chǎn)生再溶解，厚度顯著減薄。因此在電泳涂裝中必須嚴(yán)格控制電泳液的pH值在規(guī)定范圍內(nèi)。在陽(yáng)極電泳過(guò)程中，氨(胺)離子會(huì)不斷積聚在電泳液中，電泳液pH值有逐漸升高的趨勢(shì)，為保證pH值的穩(wěn)定，可以采用陰極罩，定期抽取陰極液的方法降低pH值，也可補(bǔ)充低中和度(低胺)電泳樹(shù)脂涂料來(lái)降低pH值。目前，維持電泳液pH值穩(wěn)定的最先進(jìn)的方法是采用電泳超濾技術(shù)(UF)，可大大延長(zhǎng)電泳液的使用壽命。陰極電泳的pH值范圍，第一代陰極電泳樹(shù)脂呈較強(qiáng)的酸性，pH值在3一4之間，第二、第三代陰極電泳樹(shù)脂，pH值可達(dá)6以上接近中性的范圍，減輕了對(duì)設(shè)備、管路的腐蝕.

（5）電泳溫度

在同樣的電泳條件下，即固定電泳電壓、固體分、pH值等其他參數(shù)，隨著電泳液的溫度升高，電泳樹(shù)脂粒子的運(yùn)動(dòng)速度加快，電泳沉積速率提高，涂層厚度增加，泳透力降低。溫度過(guò)高，水的電解過(guò)程亦加劇，氣泡釋放量增加，導(dǎo)致涂層粗糙、橘皮，甚至流掛，因此必須控制適宜的電泳溫度，一般取20℃一30℃為宜。目前，有些電泳涂裝生產(chǎn)線(xiàn)，還沒(méi)有對(duì)電泳液的溫度加以溫控，均在常溫進(jìn)行電泳，初始電泳液溫度較低，隨著電泳涂裝的延續(xù)，電泳液自然升溫，這是造成電泳涂裝質(zhì)量不穩(wěn)定的原因之一，這種現(xiàn)象在寒冬季節(jié)表現(xiàn)尤為突出。

（6）電導(dǎo)率

電導(dǎo)率是控制電泳漆膜層質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。新配溶液時(shí)電導(dǎo)率可能較高，因此需要通過(guò)超濾排出滲液以降低電導(dǎo)率。電導(dǎo)率過(guò)高，則膜厚，易產(chǎn)生橘皮和表面粗糙等現(xiàn)象;電導(dǎo)率過(guò)低，則容易產(chǎn)生針孔和麻點(diǎn)。因此當(dāng)電導(dǎo)率的高低不同時(shí)，需要采用不同的電壓和槽液溫度，以便獲得良好的膜層。電導(dǎo)率較高時(shí)，可采用較低的電壓和溫度;反之則要相應(yīng)提高電壓和溫度。在涂裝施工中，被涂物件從前一道工序帶入電泳槽的雜質(zhì)離子等引起涂料電阻值的下降，從而導(dǎo)致漆膜出現(xiàn)粗糙不均和橘皮等弊病，因此需對(duì)涂料進(jìn)行凈化處理。為了得到高質(zhì)量涂膜，可采用陰極罩設(shè)備，以除去銨及鈣、鎂等正離子雜質(zhì)。

（7）工件與陰極的距離

工件與陰極間距離近，沉積效率高。但距離過(guò)近，會(huì)使漆膜太厚而產(chǎn)生流掛、橘皮等弊病。一般距離不低于20cm。對(duì)大型而形狀復(fù)雜的工件，當(dāng)出現(xiàn)外部已沉積很厚涂膜，而內(nèi)部涂膜仍較薄時(shí)，應(yīng)在距離陰極較遠(yuǎn)的部位增加輔助陰極。

除此以外，溶劑、烘烤溫度及時(shí)間等都是須綜合考慮，才能獲得最佳效果。

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