铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂的制作方法
专利名称铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂的制作方法
技术领域本发明铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂，属铝合金阳极氧化膜后处理技术领 域。
背景技术铝及其合金材料是有色金属中使用量最大，应用面最广的金属材料，因其具有一 系列优良的物理、化学、力学和加工性能，可以满足从餐厨用具到尖端科技，从建筑装潢到 交通运输和航空航天等各行各业对于铝合金材料提出的千差万别、各不相同的使用要求。 但铝的某些应用性能如硬度、耐磨性和耐腐蚀性还不大理想，表面处理技术正好弥补了这 些弱点。铝及其合金的阳极氧化处理是改善其应用性能的最佳表面处理技术，即将铝部件 置于酸性电解质中通电氧化，在表面生成一层具有连续纳米孔结构的氧化铝膜，膜的孔隙 率很高具有很强的吸附性，可应用此性能对膜进行电化学着色或各种染料染色，提高工件 的装饰性。这种开放性膜结构的不利之处在于易吸附环境中的腐蚀介质从而加速材料的腐 蚀，因而，无论是未着色还是着色的阳极氧化膜必须经封闭处理后才能应用。铝阳极氧化膜的封闭就是采用物理或化学的方法将纳米孔洞阻塞，从而降低膜的 孔隙率及其吸附性能，改善膜的硬度和抗腐蚀性。沸水或高温蒸汽封孔、铬酸盐封孔和镍盐 钴盐封孔是当前较为成熟的封闭技术。沸水或高温蒸汽封孔技术源于日本，其原理较为简 单，膜的封闭过程就是氧化铝的水合过程，操作温度是封闭速度的主要控制因素，水质也会 显著影响封闭膜的外观和封闭速度，过多的钙、镁离子，会使封孔膜出现斑迹和封闭灰；而 过多的硅酸盐或磷酸盐会抑制膜的水解。高温水合封闭技术能耗大、对水质要求高的缺点 压缩了该技术的市场空间，目前应用已经很少。铬酸盐封闭也是应用较早的一项阳极氧化 封闭技术，其原理与水合封闭不尽相同，却与铝合金化学转化成膜的机理有相似之处，铬酸 盐与氧化铝的化学反应产物阻塞纳米孔的同时，还在膜表面生成薄薄的一层致密铬化膜， 但铬酸盐具有高毒性，所以该技术的应用也已很少。镍盐钴盐封闭是当前国内外市场应用最广的阳极氧化膜封闭技术，有乙酸镍基中 温封闭和氟化镍基常温封闭两大体系，封闭过程中，镍、钴等重金属离子在特定的条件下会 发生水解，在阳极氧化膜纳米孔中生成沉淀，而将膜封闭。乙酸镍基中温体系一般封闭温度 在80°C以上，在此温度下，氧化膜也会发生水解，即氧化铝水合与镍钴离子水解这两种化学 反应是膜封闭的主要原因。氟化镍基常温封闭体系通常在室温下操作，氟离子对氧化铝的 水合及镍钴离子的水解具有促进作用，但经氟化镍常温封闭处理后的氧化膜对温度及日光 较为敏感，过高的温度和日晒会使封闭膜产生裂纹，显著降低膜的耐候性，因而此技术多用 于封闭室内使用的铝制品。经镍基封闭剂处理后的阳极氧化膜无论从外观还是从性能上 都可达到使用要求，但封闭剂中含有大量的镍、钴等重金属离子，对自然生态危害严重，欧 美各国及我国对此类金属离子制定了严格的排放标准，废弃的封闭液必须经处理后才能排 放，废水处理费用显著增加了铝合金加工商的运行成本，降低了产品的市场竞争力。无镍中温封闭是近年来阳极氧化膜封闭技术的研究焦点，美国专利US5362317和US5374455配方中使用醋酸镁和醋酸钙代替乙酸镍作为封闭促进剂，使用芳香族磺酸盐阴 离子表面活性剂做抑灰剂，封闭温度为75-90°C，速度为l-2min/Um，该专利配方处理后膜 的表面无灰，酸浸试验失重也可达到ASTM标准，但封闭有机染料染色膜时流色严重，膜易 变色，烘干后滞留水渍。美国专利US5411607和US5478415配方中采用锂盐作为促进剂，也 使用芳香族磺酸盐阴离子表面活性剂做抑灰剂，封闭温度为82°C以上，速度为2min/Um，膜 的外观及封闭质量都很好，但封闭液中锂盐含量大，成本很高，封闭染色膜时流色也很重， 快速烘干后也有残留水渍。镁、钙、锂盐封闭体系尽管具有与环境相容性，但封闭膜仍具有 诸多缺陷，工业上还没有大规模应用。
本发明的目的是提供一种铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂，开发不含金属镍、 镁、钙、锂盐及氟离子的环境友好型水溶性封闭剂，能广泛适用于本色阳极氧化膜、电解着 色阳极氧化膜、硬质氧化膜以及染色阳极氧化膜的封孔处理，从而解决当前铝合金阳极氧 化膜含金属盐封闭体系存在的环境污染、封孔膜层品级和封孔剂成本等诸多问题。本发明铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂，是由水合促进剂、pH缓冲剂、润湿剂和 抑灰剂组成的水溶液，其组份配方如下水合促进剂选自10 18碳烷基乙醇胺类化合物或/和环状多羟基低聚物0. 5-10g/LpH缓冲剂选自柠檬酸铵、乙酸铵、丙酸铵之一种或两种以上l-15g/L润湿剂选自烷基醇聚氧乙烯基低泡非离子型表面活性物质0. 01-2g/L抑灰剂选自水溶性链状有机酸类低聚物0. 01-3g/LpH 值5. 5-7. 0去离子水余量上述水合促进剂10 18碳烷基乙醇胺类化合物选自十二烷基二乙醇胺，双十二 烷基单乙醇胺，十八烷基二乙醇胺中的一种或多种。上述水合促进剂环状多羟基低聚物为低聚合度烷基糖苷。上述烷基醇聚氧乙烯基低泡非离子型表面活性物质，可选用烷基聚氧乙烯类非离 子表面活性剂，其疏水基以带有支链的链状烷基聚氧乙烯类表面活性剂最好。上述抑灰剂水溶性链状有机酸类低聚物，为低分子聚合丙烯酸，水性聚氨酯_丙 烯酸共聚物，有机硅改性丙烯酸共聚物，或其中两种或多种的混合物，其分子单元中含有一 个或两个以上有机羧酸基。本发明封闭剂的封闭工艺参数为
溶液温度75-95°C，最佳85士 3°C封闭速度0·5-1. Oum/minpH 值 5. 5-6. 5可以用乙酸和稀氨水或稀的氢氧化钠调节溶液pH值到规定参数范围内。本发明根据GB 1磷-铬酸法检测阳极氧化膜的封闭质量。检测液组成 为CrO320g/LH3PO4 (85% ) 35ml/L温度38 士 0.5 °C浸泡时间15min称量浸泡前后封闭膜的腐蚀失重。失重在30mg/dm2以下为合格。本发明采用目测法检查封闭后阳极氧化膜的表观质量。风干后的封闭阳极氧化膜 表面无明显的白灰、黄斑、水渍等即为合格。检测封闭氧化膜表面是否有灰更严格的检查 是用干净自来水润湿的滤纸擦拭氧化膜表面，滤纸上无污染痕迹出现表明封闭无“起灰” 现象。本发明用于铝合金阳极氧化膜封闭剂，创造性选用了容易生物降解的有机化 合物，不含镍、钴、镁、钙、锂等任何金属离子，以其科学协调的水溶液组份配方，获得了 满意的纳米孔封闭效果经本封闭剂封闭处理的铝合金阳极氧化膜抗腐蚀性好，满足GB 1要求，膜层保光保色性好，无灰无粉霜，烘干后无水渍，封闭有机染色膜时流色 轻，色差变化小。本发明用于铝合金阳 极氧化膜封闭剂具有如下特点1.本发明封闭剂中水合促进剂选用烷基乙醇胺类化合物或/和环状多羟基低聚 物，不含任何容易引起封闭膜起灰的金属离子，此类促进剂分子中含有N、O元素，容易与封 闭液中游离的H+形成配位键，有助于水的电离，从而加速氧化铝的水解羟合，不仅有利促进 膜的快速封闭，而且由于H+与N、O原子结合后使长链状或环状有机分子带有微弱的正电 荷，带正电的链状或环状大分子可与阴离子有机染料通过静电引力结合形成色淀，从而减 少封闭时染料的流失。2.本发明封闭剂中润湿剂选用链状烷基聚氧乙烯类表面活性剂，因其较苯环芳香 类烷基疏水基更易生物降解，与环境相容性好；而带有支链的链状烷基聚氧乙烯低泡类表 面活性剂，因其有支链的疏水基团的位阻效应不易进入膜的纳米孔，对孔壁氧化铝的水解 抑制作用小，因而封闭效果好。此外，润湿剂的使用显著降低了封闭液的表面张力，提高了 溶液的润湿力与渗透力，使封闭膜保光保色，特别是染色膜封闭前后色差小。3.封闭剂中抑灰剂选用低聚合度的带有羧基基团的水溶性聚合物，聚合物每个聚 合单元至少有一个羧基，最好具有两个以上的羧基基团，这种带有多个羧基官能团的长链 大分子无法进入氧化膜的纳米孔内，却能靠羧基基团的有效吸附平铺于膜的表面，在表面 形成一层致密的有机疏水膜，延缓表面氧化铝的水解，从而有效抑制表面“灰”的形成；而水 分子可以透过聚合物膜的缝隙进入氧化膜内，使膜孔壁的氧化铝水解羟合，实现膜的封闭。4.本发明抑灰剂分子中含有多个羧基官能团，具有极强的对钙、镁等金属离子的 螯合能力，因而本发明封闭剂抗硬水能力强，对于产品质量要求不高的产品可用自来水进行配制。5、本发明封闭剂pH缓冲剂为膜层中Al2O3水合反应提供所要求的酸碱环境，有利 于水合反应的进行。
具体实施例方式现结合实施例进一步说明本发明封闭剂的具体实施方法一.制备铝合金阳极氧化膜 A.将铝及其合金部件浸入到含 表面活性剂的酸性或碱性除油溶液中浸泡1-10分 钟，去除表面油污及各种无机污染物，自来水冲洗。B.将经A处理得铝部件置于含有螯合剂的5-10%的苛性钠溶液中，在60士5°C温 度下浸蚀2-5分钟，去除表面自然氧化膜，自来水冲洗。C.将经B处理的铝部件置于质量分数为30%硝酸的水溶液中，常温除灰处理 30 60秒，自来水水洗后再用去离子水洗。D.将经步骤C处理的铝部件水洗后放入含量为180g/L硫酸电解质溶液中，在 20士2°C温度下定直流阳极氧化40分钟，电流密度为1. 5A/dm2，膜厚度为10_12um。断电取 出工件后自来水水洗，去离子水洗。待染色或封闭处理。 二、铝合金阳极氧化膜染色将经上述步骤一处理已形成有氧化膜的的铝合金部件放入含量为10g/L酸性毛 元ATT黑色染料浴中，50°C下染色lOmin，染液pH为5. 0。染色后工件用流动去离子水洗去 浮色，待封闭。三、将按上述步骤一和步骤二处理的未染色氧化膜和已染色氧化膜分别浸入到以 下各实施例的封闭剂水溶液中进行封闭处理，封闭后用去离子水洗，鼓风干燥机70°C下干 燥。观察膜的外观并检测膜的封闭质量。实施例1封闭剂组成十二烷基乙醇胺3. Og/L乙酸铵6. 5g/L异构十二烷基聚氧乙烯醚1.0g/L丙烯酸聚合物1. 2g/L去离子水余量工艺条件pH(用醋酸或氨水调节)5. 5-6. 5，温度80_86°C，封闭时间20min。试样表面无水渍，无“粉霜”，用湿滤纸擦拭无污染物。磷-铬酸法失重18. 9mg/dm2。 染色阳极氧化膜不脱色。实施例2封闭剂组成十二烷基乙醇胺1. 5g/L柠檬酸铵8. 4g/L异构十二烷基聚氧乙烯醚1.6g/L聚氨酯-丙烯酸共聚物0. 7g/L
去离子水余量工艺条件pH(用醋酸或氨水调节)5. 5-6. 0，温度85_90°C，封闭时间15min。
试样表面无水渍，无“粉霜”，用湿滤纸擦拭无污染物。磷-铬酸法失重24. 6mg/dm2。 染色阳极氧化膜不脱色。实例3封闭剂组成十二烷基乙醇胺8.4g/L乙酸铵2. 3g/L异构十二烷基聚氧0. 7g/L聚氨酯-丙烯酸共聚1. 8g/L去离子水余量工艺条件pH(用醋酸或氨水调节)6. 0-6. 5，温度80_85°C，封闭时间25min。试样表面无水渍，无“粉霜”，用湿滤纸擦拭无污染物。磷-铬酸法失重22. 5mg/dm2。 染色阳极氧化膜轻微脱色。实例 4封闭剂组成十二烷基乙醇胺2. 5g/L烷基糖苷0. 5g/L乙酸铵5. 3g/L异构十二烷基聚氧乙烯醚0.5g/L聚氨酯-丙烯酸共聚物1. 2g/L去离子水余量工艺条件pH(用醋酸或氨水调节)6. 0-6. 5，温度78_85°C，封闭时间30min。试样表面无水痕，无“粉霜”，用湿滤纸擦拭无污染物。磷-铬酸法失重19. 3mg/dm2。 染色阳极氧化膜不脱色。实例 5封闭剂组成烷基糖苷7. 5g/L乙酸铵8. Og/L异构十二烷基聚氧乙烯醚 0.2g/L聚氨酯-丙烯酸共聚物1. 5g/自来水余量工艺条件pH(用醋酸或氨水调节)5. 8-6. 5，温度85_90°C，封闭时间20min。试样表面无水渍，无“粉霜”，用湿滤纸擦拭无污染物。磷-铬酸法失重27. lmg/dm2。 染色阳极氧化膜轻微脱色。本实例采用自来水代替去离子水配制封闭溶液，仍获得了较好 的封闭效果。
铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂，是由水合促进剂、润湿剂、抑灰剂和pH缓冲剂组成的水溶液，其组份配方如下水合促进剂选自10～18碳烷基乙醇胺类化合物或/和环状多羟基低聚物0.5-10g/L润湿剂选自烷基醇聚氧乙烯基低泡非离子型表面活性物质0.01-2g/L抑灰剂选自水溶性链状有机酸类低聚物0.01-3g/LpH缓冲剂1-15g/L选自柠檬酸铵、乙酸铵、丙酸铵之一种或两种以上pH值5.5-7.0去离子水余量。
2.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化膜中温封闭剂，其特征在于水合促进剂10
18碳烷基乙醇胺类化合物选自十二烷基二乙醇胺，双十二烷基单乙醇胺，十八烷基二乙醇 胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化膜中温封闭剂，其特征在于水合促进剂环状 多羟基低聚物为烷基糖苷。
4.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化膜中温封闭剂，其特征在于润湿剂为烷基醇 聚氧乙烯基低泡非离子型表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的铝合金阳极氧化膜中温封闭剂，其特征在于润湿剂为烷基醇 聚氧乙烯基低泡非离子型表面活性剂，以其疏水基带有支链的链状烷基聚氧乙烯类表面活 性剂为最好。
6.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化膜中温封闭剂，其特征在于抑灰剂水溶性链 状有机酸类低聚物，为低分子聚合丙烯酸，水性聚氨酯_丙烯酸共聚物，有机硅改性丙烯酸 共聚物，或其中两种或多种的混合物，其分子单元中含有一个或两个以上有机羧酸基。
本发明铝合金阳极氧化膜无金属盐封闭剂，属铝合金阳极氧化膜后处理技术领域，本发明封闭剂由水合促进剂1.0-10g/L、润湿剂0.01-2g/L、抑灰剂0.01-3g/L和pH缓冲剂1-15g/L的水溶液组成，工件液pH5.5-6.5，工作温度70-90℃，封闭速度1.0-2.0min/um，本发明创造性选用了容易生物降解的有机化合物，不含镍、钴、镁、钙、锂等任何金属离子及氟离子，以其科学协调的水溶液组份配方，获得了满意的铝合金阳极氧化膜纳米孔封闭效果经本封闭剂封闭处理的铝合金阳极氧化膜抗腐蚀性好，满足GB 要求，膜层保光保色性好，无灰无粉霜，烘干后无水渍，封封闭有机染色膜时流色轻，色差变化小，广泛适用于本色阳极氧化膜、电解着色阳极氧化膜、硬质氧化膜以及染色阳极氧化膜的封孔处理。
文档编号C25D11/18GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者张德忠, 张金生, 毛祖国 申请人:武汉材料保护研究所膜分离技术在汽车电泳涂装中的应用
作者：湖北沙市水处理设备厂 彭红斌
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关键词：超滤，反渗透，离子交换，极罩
论文摘要：介绍了超滤、反渗透、离子交换等膜分离技术在汽车电泳涂装中的一些应用情况，并作了必要的经济评价。
膜分离技术是高科技领域中的一门新兴学科，其研究始于本世纪30年代，50年代后迅速发展，各种膜分离过程陆续被确立，如微滤、超滤、反渗透、电渗析、液膜等等。因膜分离过程不发生相变，可在常温下进行，能耗低，适用范围广，分离装置简单，操作容易，易控制，分离效率高，具有常规分离方法无法比拟的许多优点。在许多领域皆有广泛应用，仅在汽车电泳涂装过程中便有多种膜分离技术及装置得以成功的运用，是一种先进的分离方式和工艺手段。
超滤及超滤器在电泳涂装中的应用
超滤（简称UF）是一种膜分离技术。它是以UF膜两侧压力差为动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程。使用压力通常为0.1～0.6Mpa，分离孔径1nm～0.1&m,截留分子量500～1000000左右。在电泳漆UF过程中，当电泳漆接触到UF膜时，溶液和无机盐可通过UF膜，类似树脂和颜料大小的分子则无法通过，被滞留在漆液中，输送回电泳槽。
超滤器在电泳涂装中的应用
UF器是电泳涂装线上的关键设备，其用于电泳线上的主要目的在于通过UF器从电泳槽中获得去离子水和漆的溶剂，提供电泳件的冲洗用水，将附着在电泳工件上过剩的电泳漆清洗下来，返回电泳槽。这样可以回收利用工件表面带出的电泳漆，实现闭路循环，为企业节省30%的购买电泳漆的费用；其次可通过放掉部分UF液，排除涂漆工艺过程中带入电泳槽的杂质离子，使电泳槽工作液的杂质含量保持在工艺规定的电导和pH值范围内，循环利用UF液代替去离子水作为电泳后工件的冲洗水，基本上不排放电泳漆，避免了去离子水直接清洗排放的废水处理负荷，减轻了环境污染。
反渗透技术在电泳涂装中的应用
反渗透（简称RO）是用足够的压力使溶液中的溶剂通过RO膜分离出来，它与自然渗透方向相反，根据各种物料的不同渗透压，就可使用大于渗透压力的RO法进行分离、提纯、浓缩，其分离对象主要是溶液中的离子范围。在电泳涂装过程中，RO主要用于涂装工艺用纯水的生产，再是和UF装置联用，对UF液进行RO后作后冲洗用水，实行彻底的封闭循环，达到零排放。
RO生产涂装工艺用纯水
RO器生产的纯水电导一般在10&S/cm以下，接近去离子水系统，而电泳涂装所要求的工艺用水一般在10&S/cm左右，因而RO出水水质能满足电泳涂装工艺用水的要求。附表是产量10t/h的纯水用RO法和离子交换（IEC）法生产所作的技术经济比较。
1998年IEC与RO纯水系统技术经济比较
一次性设备投资/万元
一次性纯水成本/元‧mֿ³
注：设备价格为沙市水处理厂产品出厂价格，其中RO采用美国原装组件。一次性纯水价取自海洋二所RO与IEC技术经济比较。
从附表数据可看出，RO制水成本低，仅为IEC的1/3左右，尽管一次性设备投资大，运行电力费用高一些，但是化学品消耗很低，维修和总体产水成本均较低，与IEC比，一年即可收回超出IEC设备的投资。同时RO系统占地面积小，仅为相同产水量IEC设备的1/3，可降低厂房基建投资，操作简单，清洗周期长，无环境污染，且出水水质好、稳定。RO产水中不含颗粒，99%截留SiO2，100%截留细菌。因此从总体上讲，RO作为生产涂装工艺用水的设备是较为经济、适用的。
应用RO使电泳工艺形成完全封闭系统
在传统的电泳后水洗工序中，采用UF装置在回收电泳漆的同时，利用UF液反工艺流程方向导入各清洗槽中清洗工件，最后再用纯水冲洗一次即可，通常清洗液排放掉。而现在国外通常在UF器之后采用RO对电泳UF液进行分离，用所得渗透液代替纯水进行最后一级电泳后冲洗，使电泳及其后冲洗形成一个完全封闭回路，提高电泳漆利用率，节约纯水，减轻废水处理负荷。
根据AMT公司的报告，对一套去离子用量20GPM（约4.8m3/h）的后冲洗系统，采用UF系统后RO处理与UF后直接纯水冲洗经济比较如下：
34.2万元/a
去离子水成本
132.4万元/a
一年节约98.2万元，而一套5m3/h的RO装置一次性投资45.9万元（沙市水处理价，采用进口美国膜组件），不到一年可收回投资，效益明显。
离子交换膜及装置在电泳涂装中的应用
离子交换膜
离子交换（简称IEC）膜是一种高聚物电解质膜，它是在直流电场作用下，以电位差为推动力，工作时溶液中带正电荷的阳离子在电场作用下作定向运动穿过带负电荷的阳膜，但被带正电荷的阴膜排斥，同样溶液中带负电荷的阴离子能穿过带正电荷的阴膜，而被带负电荷的阳膜所排斥。
IEC膜产生的作用并非离子交换作用，而是起离子选择性透过作用，是离子选择性透过膜，离子交换膜的特性适于在涂装工艺中组装成电渗析器用于水的预脱盐以及电泳槽中极罩的制作。
电渗析器用于水的预脱盐
IEC膜是电渗析器的核心，电渗析不同于离子交换过程在于其是在外电场作用下，水中电解质透过IEC膜进行选择性迁移，从而达到除去离子的目的，而离子交换过程靠IEC树脂对水中电解质离子的交换作用达到去除水中离子的目的。在某些汽车厂涂装工艺用水生产中遇到原水浓度较高时（例如深井水等），直接利用离子交换法，再生频繁，不但要消耗大量酸碱，还会形成大量酸碱废液，污染环境。一般采用电渗析进行离子交换的前处理，可脱除原水中大部份盐分，大大减轻离子交换的负荷，延长使用周期，降低操作成本。
阴、阳极罩在电泳涂装中的应用
极罩（又称隔膜电极）是电泳槽中的必配设备，IEC膜是极罩的重要组成部分。极罩在电泳涂装中有两个主要作用：一是在电泳槽中与工件形成对应电极，作相反电极使用；二是利用IEC膜选择性移去电泳槽中过多的有机酸或有机胺等，阳极电泳使用的是阴极罩，所用的隔膜为阳离子交换膜（简称阳膜）；阴极电泳使用的是阳极罩，所用的隔膜为阴离子交换膜（简称阴膜）。极罩工作原理以沙市水处理设备厂产TAS管式阳极罩为例说明，极液通过极液泵从极液箱输送至各TAS阳极罩顶部软管，向下流至底部，而后向上流入电极管和膜管之间的环形空间，上升过程中，电泳槽中过剩的酸根离子（如CH3COO-）在电场作用下透过IEC阳膜同阳极电解产生的阳离子（如H+）中和，然后通过溢流管返回极液槽，如此不断循环，补充，排放，以维持槽液正常pH值，保持槽液稳定。
电泳槽的极罩现有三种型式，即传统的板式和新型的管式、弧形极罩。现在我国大部分电泳槽使用沙市生产的管式极罩。用户使用结果表明，管式极罩比板式极罩效益明显要高，主要体现在以下几个方面：一是无泄漏，克服了板式极罩密封不好的弊病，保证了极液循环正常进行，稳定了槽液；二是自重轻，易于手工安装，维修更换极为方便；三是安装方式灵活多样，可根据需要调整少数垂直向极罩或安装埋藏式水平极罩。使用管式极罩，在同等涂膜厚度的情况下比板式消耗更少的电流，同等电压下有更高的泳透力，且被涂工件，尤其象复杂的车身等工件涂膜厚度更均匀，涂层质量更好。
近年来，膜分离技术作为一种先进的水处理技术越来越受到人们的关注，而电泳涂装作为一种新型的涂装技术也已普及到汽车、机电、仪表、五金等行业。随着涂装界对膜技术认识的提高和推广应用，膜技术本身的不断深入研究和发展，以及膜产品制造水平的提高，膜分离技术在电泳涂装中的应用会更加普遍，从而进一步提高涂层质量，降低涂装成本，减轻环境污染，产生更显著的经济和社会效益。
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铝合金阳极氧化膜的勃姆石溶胶封闭
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何谓电泳涂装?阳极电泳和能级电泳的分类依据是什么?希望各位帮个忙
何谓电泳涂装?阳极电泳和能级电泳的分类依据是什么?希望各位帮个忙
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.电泳涂装是把工件和对应的电极放入水溶性涂料中,接上电源后,依靠电场所产生的物理化学作用,使涂料中的树脂、颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法.电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程,其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程.电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳（工件是阳极,涂料是阴离子型）和阴极电泳（工件是阴极,涂料是阳离子型）；按电源可分为直流电泳和交流电泳；按工艺方法又有定电压和定电流法.目前在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阳极电泳.1-经表面处理后的工件；2-电源；3-工件；4-喷水冲洗；5-槽液过滤；6-沉积槽；7-循环泵电泳涂装与其他涂装方法相比较,具有下述特点：（1）采用水溶性涂料,以水为溶解介质,节省了大量有机溶剂,大大降低了大气污染和环境危害,安全卫生,同时避免了火灾的隐患；（2）涂装效率高,涂料损失小,涂料的利用率可达90%～95%；（3）涂膜厚度均匀,附着力强,涂装质量好,工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜,解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题；（4）生产效率高,施工可实现自动化连续生产,大大提高劳动效率；（5）设备复杂,投资费用高,耗电量大,其烘干固化要求的温度较高,涂料、涂装的管理复杂,施工条件严格,并需进行废水处理；（6）只能采用水溶性涂料,在涂装过程中不能改变颜色,涂料贮存过久稳定性不易控制.电泳涂装的设备电泳涂装的设备是由电泳槽、搅拌装置、涂料过滤装置、温度调节装置、涂料管理装置、直流电源装置、电泳涂装后的水洗装置、超滤装置、烘烤装置、备用罐等组成.电泳槽槽体的大小及形状需根据工件大小、形状和施工工艺确定.在保证一定的极间距离条件下,应尽可能设计小些.槽内装有过滤装置及温度调节装置,以保证漆液一定的温度和除去循环漆液中的杂质和气泡.搅拌装置可使工作漆液保持均匀一致,多采用循环泵,漆液的循环一般每小时4～6次,当循环泵开动时,槽内漆液液面应均匀翻动.涂料管理装置的作用在于补充调整涂料成分,控制槽液的PH值,用隔膜电极除去中和剂和用超滤装置排除低分子量成分等.电泳电源的选择,一般采用直流电源.整流设备可采用硅整流器或可控硅.电流的大小与涂料的性质、温度、工作面积、通电方式等有关,一般为30～50A/m2.水洗装置用于电泳涂装前后工件的冲洗,一般用去离子水,但需加压设备,常用的是一种带螺旋体的淋洗喷嘴.烘烤装置用来促进电泳涂料的干燥成膜,可采用电阻炉、感应电热炉和红外线烘烤设备.烘房设计要有预热、加热影响电泳涂装的主要工艺参数1、电压电泳涂装采用的是定电压法,设备相对简单,易于控制.电压对漆膜的影响很大；电压越高,电泳漆膜越厚,对于难以涂装的部位可相应提高涂装能力,缩短施工时间.但电压过高,会引起漆膜表面粗糙,烘干后易产生“橘皮”现象.电压过低,电解反应慢,漆膜薄而均匀,泳透力差.电压的选择由涂料种类和施工要求等确定.一般情况下,电压与涂料的固体分及漆温成反比,与两极间距成正比.钢铁表面为40～70V,铝和铝合金表面可采用60～100V,镀锌件采用70～85V.2、电泳时间漆膜厚度随着电泳时间的延长而增加,但当漆膜达到一定厚度时,继续延长时间,也不能增加厚度,反而会加剧副反应；反之,电泳时间过短,涂层过薄.电泳时间应根据所用的电压,在保证涂层质量的条件下,越短越好.一般工件电泳时间为1至3分钟,大型工件为3至4分钟.如果被涂物件表面几何形状复杂,可适当提高电压和延长时间.3、涂料温度涂料温度高,成膜速率快,但漆膜外观粗糙,还会引起涂料变质；温度低,电沉积量少,成膜慢,涂膜薄而致密.施工过程中,由于电沉积时部分电能转化成热能,循环系统内机械摩擦产生热量,将导致涂料温度上升.一般漆液温度控制在某些方面15～30℃.4、涂料的固体分和颜基比市售的电泳涂料的固体分一般为50%左右,施工时,需用蒸馏水将涂料固体分控制在10%～15%.固体含量太低,漆膜的遮盖力不好,颜料易沉淀,涂料的稳定性差.固体分过高,粘度提高,会造成漆膜粗糙疏松,附着力差.一般颜基比为1比2左右,高光泽电泳涂料的颜基比可控制在1比4.由于实际操作中,涂料的颜料量会逐渐下降,必须随时添加颜料分高的涂料来调节.5、涂料的PH值电泳涂料的PH值直接影响槽液的稳定性.PH值过高,新沉积的涂膜会再溶解,漆膜变薄,电泳后冲洗会脱膜.PH值过低,工件表面光泽不一致,漆液的稳定性不好,已溶解的树脂会析出,漆膜表面粗糙,附着力降低.一般要求施工过程中,PH值控制在7.5～8.5之间.在施工工程中,由于连续进行电泳,阳离子的铵化合物在涂料中积蓄,导致PH值的上升.可采用补加低PH值的原液,更换阴极罩蒸馏水,用离子交换树脂除去铵离子,采用阳极罩等方法降低PH值.若PH值过低时,可加入乙醇铵来调节.6、涂料电阻被涂物件从前一道工序带入电泳槽的杂质离子等引起涂料电阻值的下降,从而导致漆膜出现粗糙不均和针孔等弊病.在涂装施工中,需对涂料进行净化处理.为了得到高质量涂膜,可采用阴极罩设备,以除去铵及钙、镁等杂质正离子.7、工件与阴极间距离距离近,沉积效率高.但距离过近,会使漆膜太厚而产生流挂、橘皮等弊病.一般距离不低于20cm.对大型而形状复杂的工件,当出现外部已沉积很厚涂膜,而内部涂膜仍较薄时,应在距离阴极较远的部位,增加辅助阴极.电泳涂装的方法及技巧（1）一般金属表面的电泳涂装,其工艺流程为：预清理→上线→除油→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→钝化→电泳涂装→槽上清洗→超滤水洗→烘干→下线.（2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响.铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈,用棉纱清除工件表面的浮尘,用80#～120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物.钢铁表面采用除油和除锈处理,对表面要求过高时,进行磷化和钝化表面处理.黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理,否则漆膜的耐腐蚀性能较差.磷化处理时,一般选用锌盐磷化膜,厚度约1～2μm,要求磷化膜结晶细而均匀. （3）在过滤系统中,一般采用一级过滤,过滤器为网袋式结构,孔径为25～75μm.电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤.从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑,孔径50μm的过滤袋最佳,它不但能满足漆膜的质量要求,而且解决了过滤袋的堵塞问题.（4）电泳涂装的循环系统循环量的大小,直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量.加大循环量,槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快,能源消耗增加,槽液的稳定性变差.将槽液的循环次数控制6～8次/h较为理想,不但保证漆膜质量,而且确保槽液的稳定运行.5）随着生产时间的延长,阳极隔膜的阻抗会增加,有效的工作电压下降.因此,生产中应根据电压的损失情况,逐步调高电源的工作电压,以补偿阳极隔膜的电压降.（6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度,保证涂装质量.在此系统的运行中应注意,系统一经运行后应连续运行,严禁间断运行,以防超滤膜干枯.干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上,无法彻底清洗,将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命.超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势,连续工作30～40天应清洗一次,以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水.（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺.电泳槽液的更新周期应在3个月以内.以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例,对槽液的科学管理极为重要,对槽液的各种参数定期进行检测,并根据检测结果对槽液进行调整和更换.一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含量和电导率 每天一次；颜基比、有机溶剂含量、试验室小槽试验 每周2次.（8）对漆膜质量的管理,应经常检查涂膜的均一性和膜厚,外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等现象,定期检查涂膜的附着力、耐腐蚀性能等物理化学指标.检验周期按生产厂家的检验标准,一般每个批次都需检测.电泳涂装的原理电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程,其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程.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.}