电泳涂装设备生产线设计与技术参数（三）

电泳涂装设备生产线设计与技术参数（三）

6 阳极系统

6-1 电极反应

    在电泳过程中，槽液通电后，即会产生电极反应，现以阴极电泳为例，其阳极反应为：
           阳极电解    Fe→Fe²⁺
           水电解      2H2O→4H^＋ +4e^- +O2↑

6-2　电极组成

阳极有管式及板式两种，现多用管式。阳极管由阳极棒（不锈钢）、阳极膜及阳极罩组成。极罩由不导电材料制成，极罩内装有离子选择性的隔膜，也称半渗透膜。从以上电极反应中可见，不断有Fe²⁺离子（杂质）及H^＋离子生成，这些离子是不能返回电泳槽的。因此阳极液的电导率将越来越高，超过一定值后，就需要放掉一部分，补充干净去离子水。
阳极系统由阳极隔膜、泵、槽体、电导控制仪、循环管道及去离子水供给管道等组成。阳极循环管道应耐酸，一般用塑料管道制成。阳极液的循环量为6～10L/㎡·min, 应考虑阳极液接地措施。
电导控制仪，它可自动控制排放阳极液，并自动补充干净去离子水。电导传感器要装在阴极液返回管的位置。图3-6是一电极系统。

6-3 阳极管规格及数量的选定

选定原则：一般情况下，工件面积：电极面积≦4︰1。现在采用的是管式，阳极的面积为0.15㎡／M ，阳极管的安装间距为200～250mm。阳极管的长度应大于工件高度100～200mm。
例：工件面积50m²，工件高2000。
则阳极面积为 50/4=12.5m²，阳极有效长度 L=2100。
阳极管数量 n=12.5/2.1×0.15=39.7，取40只。
在通过式船形槽带电入槽电泳中，阳极管在槽入口处可适当少布置一些，以防涂膜表面产生条纹状斑痕；在槽出口处电流已很小，也应少布置。
阳极液在正常的情况下是透明的，一旦发现浑浊，说明有的阳极管的隔膜破裂，此时必须停产检查维修或更换。否则隔膜会泳上漆，从而影响工件涂膜的质量或降低生产效率。图3-7为管状阳极的结构。

7 导电系统（电泳直流电源）

电泳过程采用直流电，直流电源由整流器提供。

7-1 整流器的技术要求

直流电要经过滤波，电压脉冲幅度不超过平均直流电的5%，在满负荷情况下电压脉动率小于5%。
采用分段电压。在步进式生产中，工件完全入槽后，在10～15秒内电压逐渐升至第一工作电压，然后，再逐渐升至第二工作电压。连续生产中在10～15秒内升至正常电压。
整流器与输送系统应互锁，如果输送停止，则电压应在10～15秒内降至为零。当输送再启动时，电压应在10～15秒内升到正常值。
在分段供电情况下，分段电极的间距要大于1～3个极罩。以防在电压低时电泳漆沉积到阳极罩上。

7-2 电压电流的选定

电压、电流与涂料及工件面积有关。参数选定见表。

	电压V	库伦效率（mg∕库伦）	电流密度（A∕㎡）
阳极电泳	0~300	10~20	15~20
阴极电泳	0~400	35	10~15

注：1.电压系指选整流器的最大电压；
2.库仑效率：沉积1g固体涂膜所需的电量。
根据电流密度及入槽的工件面积即可求出整流器的电流。在连续式船形槽中，工件的面积应为2～3个工件的面积和。
例：工件面积50㎡，阴极电泳，连续式生产。
则： 15A／㎡×50㎡×（2～3）
整流器可选定为 2000A／o－400V

7-3 导电方式

导电方式，大体有三种：在步进式电泳中，当工件停在槽上方时，中小型生产可采用简易的方法，即将电极用磁铁或夹子与工件连接，电泳结束后，再将此取下。普遍采用的是汇流牌，即将槽固定在垂直方向，在船形槽与导轨平行的方向设置与电源连接的导电铜板。工件的挂具上焊一铜板，入槽时两者接触，即可通电，挂具与轨道需绝缘。最简单的方式是输送轨道与整流器的阳极（或阴极）直接连接。这种方式造价低，但对轨道有损伤。
在阴极电泳的场合，为保证最大的人身安全，一般都采用阴极接地的方式。

8 电泳后冲洗系统

8-1 槽上冲洗

槽上冲洗的液体是由UF1槽液（含固体份4～5%），通过UF1泵的分支打至电泳槽上部。喷嘴安装要适当，使喷射面能全部覆盖工件。此道冲洗的总流量要小于干净UF水的流量。也有的槽上冲洗采用干净UF水。
喷管设计应考虑到在不生产时，能排净管内的液体。槽上冲洗与UF1洗间隔不要超过1分钟。

8-2 UF1冲洗

UF1冲洗用的槽液来自UF2槽液，冲洗流量为15～20L／㎡(工件面积)。喷管与喷嘴的设计原则与前处理相同，确保喷嘴能喷到工件所有表面（包括工件内腔）。UF1冲洗易产生泡沫，设计时应尽量考虑减少泡沫的可能性。槽底应设搅拌喷嘴，以防沉淀。槽容积为喷射量的3～4倍。槽体可用碳钢内涂玻璃钢，用不锈钢更好。管道、阀门同电泳。

8-3 UF2浸洗

对于形状比较复杂的工件，为了将内腔、焊缝等死角清洗干净，UF2必须采用浸洗的方式。此工序工件不需在槽内停留，浸入即出。槽液循环为2～3次／h，槽内设过滤网，精度为25μm。溢流槽设在槽进口一端，这样可确保工件出槽时不带泡沫。槽体管道等的材质与UF1相同。

8-4 干净UF水喷淋

为使工件表面浮着的电泳液彻底清洗干净，最后要用干净UF水喷淋，每分钟的冲洗水量为1.5～2.0L／㎡，时间30秒，根据此需求设计喷嘴的数量。干净UF水喷淋与下工序循环去离子水洗之间不应超过1分钟。
干净UF水的用量，即是超滤器的流量。现在设计人员一般按3～3.5L/m²计算，流量大一些，UF膜的使用寿命要长一点，但是投资多。
以上为电泳后UF水清洗，是一密封循环过程。干净UF水喷淋后流入UF2水槽，UF2水槽的水与UF1水槽设液位差，使其自然溢流至UF1水槽，UF1水通过泵打至电泳槽上喷淋，回到电泳槽内。电泳液经UF装置，产生出干净UF水。这是一完整内部密闭循环，既保证工件表面清洗干净，又将电泳液充分回收。

8-5 循环去离子水洗

此工序对形状复杂的工件，一般多采用浸洗，但也可采用喷淋，处理方式及要求同UF洗。

8-6 干净去离子水洗

此工序与干净UF水洗相同。

9 加料装置

随着生产的进行，电泳液将会不断消耗，为保证电泳液正常的固体份、颜基比等，以及电泳液的正常比例，每天需调整补加新的浓度高的电泳液。补充方式大概有三种：

9-1 混合灌

该系统含有搅拌机、高压输漆泵、过滤器等。电泳原漆通过高压泵（50～60:1）打入混合灌，再加入槽液或去离子水（投槽配新液时）搅拌均匀后，通过泵打入电泳槽内。这种方式常用于单组份电泳漆。

9-2 气动隔膜泵

双组份的电泳漆采用两台气动隔膜泵，分别将颜料浆及树脂从各自循环管线的过滤器出口注入管线中。颜料泵的注入速度不大于38L／min，树脂的注入速度不大于76 L／min。一般多采用这种方式。

9-3 管道混合器

在槽液的循环管道内安装混合器。一端分别输入槽液和补加的涂料中，两者混合好后，从另一端输出。补加的涂料与槽液之比为1:50～100。此法适于大批量生产，补充漆量在1T以上。

10 纯水装置

电泳槽液中不允许有杂质混入，因自来水中含有金属和非金属离子，必须使用纯水（也称去离子水）稀释原漆。工件在磷化后进入电泳槽前的清洗也必须使用纯水。对电泳涂膜的最后清洗，也不能带入这些杂质，以免影响面漆的表面质量(对高级轿车)。
纯水的制备，有电渗析、树脂交换及RO反渗透三种方式。现在多用RO反渗透，如水质很差，可附加电渗析进行预处理或后加阴阳离子树脂混合柱处理。
纯水的制造过程不作详细介绍，图3-9是一套完整的纯水生产流程。图3-10 是RO双级反渗透现场设备。
对纯水的质量要求，在20us／cm以内即可。不过在购置该设备时，要求应该高一些，可在10us／cm以内。纯水的用量，对涂层质量要求高的产品，应为UF水量的2.5倍。