电泳简介

2021年2月11日发(作者：姑娘)

电泳涂料基础知识简介

电泳原理

一、电荷的来源

任何物质由于本身的解离作用或表面上吸附其它带电质点，

在电场中 便会向一

定的电极移动。作为带电颗粒可是小的离子，也可是生物大生子，蛋白质、核酸 、病毒

颗粒、细胞器等。其中，组成蛋白质的氨基酸次单元体为两性物质，在一定的

pH

条件

下可解离带电而形成电荷来源。< /p>

二、泳动度

不同的带电颗粒在同一电场的运速度不同，

< br>其泳动速度用迁移率

(mobility)

来表

示。泳动度即带电颗粒在单位电场下的泳动速度。可以下公式计算：

U = v/E = (d/t)/(V/l)=dl/Vt

一般所带净电荷数越多，颗粒越小，越接近球形，则在电场中泳动速度越快，

反之则慢。可见泳动度与球形分子、介质黏度、颗粒所带电荷有关。

三、影响电泳速度的外界因素

影响电泳速度的外界因素之关系可以右式表示

v =

ε

E D / C

< p>
η由此式显示泳动速度

(v)

与电动电势

(

ε

)

，所加的电场强 度

(E)

及介质的介电常数

(D)

成正比，与溶液的黏度

(

η

)

及常数

(C)

< p>
成反比。

1.

电场强度：电场强度是指每厘米的电位降，即电位梯度。电场强度越高，则带电颗粒

< p>
泳动越快。

2.

溶液

pH

：

溶液的

pH

值决定带电颗粒的解离 程度。如对蛋白质而言，

溶液

pH

值离 等

电点

pI

越远，则所带净电荷越多， 泳动速度越快。

3.

溶液的离子强度：离子强度会影响颗粒的电动电势

(

ε

)

，缓冲液离子强度越高，电动

电势 越小，则泳动速度越慢；反之，则越快。

< br>4.

电渗现象：

液体在电场中，

对于一个固体支持物的相对移动，

称为电渗

< br>(electrosmosis)

现象。所以电泳时，颗粒泳动的表面速度力是颗 粒本身的泳动速度与由电渗携带颗粒移

动的速度和。

5.

对支持物的选择：一般要求支持 物均匀，吸附力小，否则电场强度不均匀时，会影响

区带的分离及实验结果与扫描图谱均 法法重复。

6.

温度对电泳的影响： 电泳过程中由于通电产生焦尔热，热对电泳有很大影响。温度升

高时，介质黏度下降，分 子运动加快，引起自由扩散变快，迁移率增加。

电泳分类

一

.

按分离原理分类：可分成区带电泳 、移界电泳、等速电泳和聚胶电泳。

二

.

按有无固体支持物分类：可分成自由电泳、支持物电泳。

电泳槽的形式也是多种多样，有垂 直的、水平的、柱状的、毛细管的等不同型

态。由此可见电泳种类很多，其基本原理相同 ，但因不同的支持物或凝胶而有各自的特

性。电泳技术在生物科技中，已是不可获缺的技 术，对于电泳分离技术的了解有助于研

究的重要环节上，可以各种类型的电泳分离技术解 决。

涂料常见术语及解释

1

．表干时间

surface drying time

在规定的干燥条件下，一定厚度的湿漆膜，表面从液态变为固 态但其下信为液态所

需要的时间。

2

．

实干时间

hard drying time

在规定 的干燥条件下，

从施涂好的一定厚度的液态漆膜至形成固态漆膜所需要的时

间。

3

．

透明度

transparency

物质透过光线的能力。透明度可以 表明清漆、漆料及稀释剂是否含有机械杂质和浑

浊物。

4

．

密度

density

在规定的湿度下，物体的单位体积 的质量。常用单位为千克每立方米（

kg/m3

）

,

克

每立方厘米（

g/cm 3

）

.

5

．

粘度

viscosity

液体对于流动所具有的内部阻力。

6

．

固体含量

non-volatile matter content: solids content

涂料所含有的不挥发物质的量。一般用不挥发物的质量的百分 数表示，也可以用体

积百分数表示。

7

．

研磨细度

fineness of grind

涂料中 颜料及体质颜料分散程度的一种量度。即在规定的条件下，于标准细度计上

所得到的读数 ，该读数表示细度计某处槽的深度，一般以微米（μ

m

）表示。

8

．

贮存稳定性

storage stability

在规定 的条件下，涂料产品抵抗其存放后可能产生的异味、稠度、结皮、返粗、沉

底，结块等性 能变化的程度。

9

．

相容性

compatibility

一种产品与另一种产品相混合，而 不致于产生不良后果（如沉淀、凝聚、变稠等）

的能力。

10

．遮盖力

hiding power

色漆消除底材上的颜色或颜色差异的能力。

11

．施工性

application property

涂料施工的难易程度。

注：

涂料施工性良好，

一般是指涂料易施涂

（刷、< /p>

喷、

浸等）

，

流 平性良，不出现流挂、起皱、缩边、渗色、咬底；干性适中，易打磨，重涂性好，以

及对 施工环境条件要求低等。

12

．重涂性

recoatability

同一种涂料进行多层涂覆的难易程度与效果。

13

．漆膜厚度

film thickness

漆膜厚薄的量度，一般以微米（μ

m

）表示 。

14

．光泽

gloss

表面的一种光学特性，以其反射光的能力来表示。

15

．附着力

adhesion

漆膜与被涂面之间（通过物理和化学作用）结合的坚牢程度。被涂面可以是裸底材

< p>
也可以是涂漆底材。

16

．硬度

hardness

漆膜抵抗诸如碰撞、压陷、擦划等机械力作用的能力。

17

．柔韧性

flexibitity

漆膜随其底材一起度形而不发生损坏的能力。

18

．耐磨性

abrasion resistance

漆膜对摩擦作用的抵抗能力。

19

．打磨性

rubbing property

漆膜或腻子层，经用浮石、砂纸等材料打磨（干磨或湿磨）后 ，产生平滑无光表面

的难易程度。

20

．黄变

yellowing

漆膜在老化过程中出现的变黄倾向。

21

．耐湿变性

temperature change resistance

漆膜经过受冷热交替的温度变化而保持其原性能的能力。

22

．发混

clouding

清漆或稀释剂由于不溶物析出而呈现云雾状不透明现象。

23

．

增稠

thickening

涂料在贮存过程中通常由于稀释剂 的损失而引起的稠度增高现象。

24

．

絮凝

flocculation

在色漆或分散体中形成附聚体的现象。

25

．

胶化

gelling

涂料从液态变为不能使用的固态或半固态的现象。

26

．

结皮

skinning

涂料在容器中，由于氧化聚合作用，其液面上形成皮膜的现象。

27

．

沉淀

settling

涂料在容器中，其固体组分下沉至容器底部的现象。

28

．

结块

caking

涂漆中颜料、体质颜料等颗粒沉淀 成用搅拌不易再分散的致密块状物。

29

．

有粗粒

seedy

涂料在贮存过程中展现出的粗颗粒 （即少许结皮、凝胶、凝聚体或外来粗粒）

。

30

．

返粗

pig shin

色漆在贮存过程中，由于颜料的絮凝而使研磨细度变差的现象。

31

．发花

floating

含有多种不同颜料混合物的色漆在贮存或干燥过程中，

一种或几种产 料离析或浮出

并在色漆或漆膜表面集中呈现颜色不匀的条纹和斑点等再象。

32

．浮色

flooding

发花的极端状况。

33

．起气泡

bubbling

涂料在施涂过程中形成的空气或溶剂蒸气等气体或两者兼有的泡，

这 种泡在漆膜干

燥过程中可以消失，出可以永久存在。

34

．针孔

pin-hloes

一种在漆膜中存在着类似于用针刺世的细孔的病态。

35

．起皱

wrinkling

漆膜呈现多少有规律的小波幅波纹形式的皱纹，它可深及部分或全部膜厚。

< br>

36

．桔皮

orange skin

漆膜呈现桔皮状外观的表面病态。

37

．发白

blushing

有光涂料干燥过程中，漆膜上有时呈现出乳白色的现象。

38

．流挂

runs sags; curtains

涂料施于垂直面上时，由于其抗流挂性差或或施涂不当、漆膜 过厚等原因而使用权

湿漆膜向下移动，开成各种形状下边缘厚的不均匀涂层。

< p>

39

．刷痕

brush mark

刷涂后，在干漆膜上留下的一条条脊状条纹现象。这是由于涂料干燥过快，粘度过

< p>
大，漆刷太粗硬，刷涂方法不当等原因使漆膜不能流平而引起。

40

．缩孔

craterring

漆膜干燥后仍滞留的若干大小不等、分布各异的圆形小坑的现象。

41

．厚边

fat edge

涂料在涂漆面边缘堆积呈现脊状隆起，使干漆膜边缘过厚的现象。

42

．咬底

lifting

在干漆膜上施涂其同种或不同种涂料时，

在涂层施涂或干燥期间使其 下的干燥膜发

生软化、隆起或从底材上脱离的现象（通常的外观如起皱）

。

43

．渗色

bleeding

来自下层（底材或漆膜）的有色物质，进入并透过上层漆膜的扩散过程，因而使漆

< p>
膜呈现不希望有的着色或变色。

44

．表面粗糙

bitty appearance

漆膜干燥后，其整个或局部表面分布着不规则形状的凸起颗粒 的现象。

45

．积尘

dirt retention

干漆膜表面滞留尘垢等异粒的现象。

46

．失光

loss of gloss

漆膜的光泽因受气候环境的影响而降低的现象。

47

．开裂

cracking

漆膜出现不连续的外观变化。通常是由于漆膜老化而引起。

48

．剥落

peeling

一道或多道涂层脱离其下涂层，或都涂层完全脱离底材的现象。

49

．回粘

after tack

干燥不发粘的漆膜表面随后又呈现发粘的现象。

影响阴极电泳涂装的因素

5.2.1

前言

20< /p>

世纪

60

年代美国福特（

Ford

）汽车公司率先开发了阳极电泳涂料，主要用作汽

车底漆。

70

年代以后，

阴极电泳 涂料获得了迅速的发展。

阴极电泳涂料除保留了阳极电

泳涂料的 优点外，还具有可避免工件的阳极溶解、泳透力高、抗腐蚀性强、自动化程度

高等优点， 已广泛用于汽车、家电、仪器仪表、玩具、五金及工艺品等的表面涂装。有

关阴极电泳涂 料的进展我国已有一些文献报道，

我们对阴极电泳涂料的一些最近的发展

动向也进行了阐述。

电泳涂 料的基料树脂的组成和结构对涂层的性能有着至关重要的影响。

阴极电泳涂

料是一个多相分散体系，被涂基材的表面组成与结构、电泳前处理以及涂装工艺参数对

涂层的性能都有重要的影响。

本文就影响电泳涂装的主要因素对电沉积涂层性能 的影响

进行了讨论。

5.2.2

影响阴极电泳涂装的因素

5.2.2.l

基材的表面性质

阴极电泳涂装过程中，作为阴极的基材，如低锌、普锌或含锌 镍的磷化钢板由于

电解作用，沉积的涂层会有缺陷，影响电沉积涂层的防腐性能。此外， 电泳时阴极表面

碱性增强（开始电沉积时阴极附近的

pH

值约

12

）

，会使部 分磷化膜溶解、基材表面微

观结构发生变化，影响整体涂层的性能。目前，解决的措施是 改进磷化工艺，使基材表

面覆盖

Zn

与

Mn

、

Ca

、

Fe

等金属的复合磷酸盐

[Zn2M (PO4)2

?

H2O](

式中

M

为

Fe

、

Ni

、

Mn

和

Ca)

，以提高磷化膜的耐碱性。

值得注意的是，在不同基材表面上电沉积的涂层其热性能也有 差异。如在氧气气氛

下，未经过磷化处理的钢板上电沉积的环氧涂层在

< br>450

℃即开始热降解，热降解残余量

约

25

％；表面镀锌

-

镍合金的 钢板在

520

℃开始热降解直至完全。这是因为不同基材表

面对阴极放氢反应的催化活性不同，

导致环氧主链的吸氢反应程度及 涂层的多孔性呈现

差异，从而影响了热降解速率。此外，基材对于树脂的固化温度也有影 响，比如镀镍表

面环氧树脂的固化温度可降低

20

～

30

℃。

5.2.2.2

电泳前处理

5.2.2.2.1

脱脂

脱脂的目的是除去金属表面的油污 。目前脱脂普遍采用

水溶性碱性脱脂剂

，关键

< br>在于控制好脱脂温度和脱脂时间。

脱脂温度过高，水解速度加快，工件表面易泛黄

；

温

度过低，不利于脱脂液中表面活性 剂的润湿、乳化、增溶等作用，脱脂不干净

。

脱脂液

< p>
除油能力随

pH

值的提高而提高，但

pH

值过高可能使铝及铝合金等金属工件被腐蚀

。< /p>

一般控制脱脂温度

60

～

80

℃、脱脂时间

10

～

15min

效果较好。

此外，脱脂后应立即 清

洗干净。否则金属表面覆盖一层碱性物质，会影响后续除锈和磷化工序，最终使电泳涂

层的抗腐蚀性下降

。

5.2.2.2.2

磷化

对于阴极电泳涂装，磷化膜必须是轻量极的（膜厚为

2

～

6

μ

m

< br>）过厚的磷化膜导

致电阻增大，使电沉积的效率降低。此外，电泳涂装还要求磷化 膜致密而均匀，

只有在

工件的导电能力、电场强度一致的前提下 ，才能得到均匀的电沉积膜

。我国广泛采用锌

系或锌钙系中低温 、低渣快速磷化工艺。低锌磷化与阴极电泳配套性好，可充分发挥阴

极电泳涂装的优势， 发达国家高档汽车的电泳涂装均采用低锌磷化。

磷化工序的控制重

点是磷化液的游离酸和总酸度、促进剂含量，以及磷化温度和时间。

一般低锌磷化采用

NO3-

促进剂体系

（含量＞

15g/L

）

，

处理温 度

50

～

60

℃，

浸入时间

3

～

5min

，

总酸度

20

< p>
～

27

点

（滴定

10mL

磷化液至酚酞终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数）

，

游离酸

0.7

～

1.3

点（滴定

10mL

< br>磷化液至甲基橙终点时所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数）

。

若在锌系

或锌钙系磷化液中加入一定量的

Ni2+

< p>
或

Mn2+

（

2

～

5g/L

）

，可形成 颗粒状晶粒致密的磷

化膜，增强磷化膜的耐碱性

。从而提高电泳 涂层的耐腐蚀性。此外，

磷化后必须彻底洗

净磷化膜上残留的可 溶性盐，因为在湿热条件下这种可溶性盐容易引起涂层的脱落，且

它带入电泳槽会严重污 染电泳涂料。

5.2.2.3

固体分

阴极电 泳槽液的固体分通常控制在

18

％～

2 5%

（质量分数）

，固体分的高低对涂料

电沉积量的影响较大

。涂料的固体分高，槽液导电性好，电沉积量也随之增加，但固体

分过高（＞

30

％）

，电沉积量增加过多，涂膜变得过厚，烘烤时因流平性不佳而在表面

< p>
形成桔皮等弊病；固体分过低（＜

10

％）时，涂 料的泳透力低，涂膜的遮盖力差，还会

引起电解反应加剧，涂膜易产生针孔，槽液稳定性 变差。实际涂装过程中，由于涂料固

体分的下降，需要定期检测固体分的下降值，通过计 算向槽液中补加新鲜电泳涂料

。

5.2.2.4

颜基比

对以颜料为着色物质的阴极电泳漆，

颜基比失调会导致涂膜的外观和抗腐蚀能力变

差。

颜基比过高，

涂膜粗糙无光泽，

甚至颜料发生沉淀；

颜基比过低，

涂膜易产生针孔，

抗腐蚀能力降低。阴极电泳过程 中，一般通过向槽液中补加高颜基比的颜料浆的方法，

以维持颜基比恒定在

0.24

～

0.3

。

5.2.2.5

助溶剂

助溶剂是阴极电泳涂料的重要组成部分，一方面有利于保持涂料的稳定，另一方

面影响涂膜的质量。

助溶剂含量太低，降低了树脂的水溶性，导致

< p>
电沉积量和泳透力

降

低；助溶剂含量太高，涂膜变 厚，与此同时，泳透力和涂膜的击穿电压下降，槽液不易

控制

。 通常，阴极电泳涂料中助溶剂含量为

20

％～

< br>40%

；在中和及用水稀释之后，槽液

中有机溶剂一般控 制在

2%

～

5%

。若选择的助溶剂是低沸点的醇类溶剂，生产中还需注

意定期补加其损失量。

5.2.2.6

槽液的

pH

值

电泳过程中，

槽液的

pH

值是控制电泳涂料稳定性的重要因素。

通常情况下，

阴极

电泳涂装需严格控制

pH

在

5.90

～

6.15

。

槽液的

pH

值太高，

电泳涂料变得不稳定，

严 重

时导致沉淀析出；槽液的

pH

值也不 应过低，虽然

pH

值降低时电泳电流增大，电沉积

量增加，有利于涂膜形成，但漆膜的再溶解程度也随之加大。

连续电泳时，由于树脂不断沉积， 中和剂不断积累，使得槽液

pH

值渐渐降低、电

导率增大，

导致泳透力降低。

更为严重的是已沉积在工 件上的漆膜重新溶解的趋势加大，

使沉积膜变薄，失光甚至露底。一般通过极罩法、

补加低中和度涂料和更换超滤液的方

法来调整

pH

值，使之稳定在规定的范围之内。

5.2.2.7

槽液电导率

阴极电泳涂料槽液的电导率通常在

1 200

～

1600

μ

< br>S/cm

，

维持槽液一定的导电能力，

< br>保证涂层的质量。在电泳过程中，由于杂质离子的混入，以及游离出的中和剂的浓度增

加的缘故，电导率会逐渐增大。电导率过高既增加耗电量，降低了泳透力，又使槽液升

温过快，涂膜光泽降低，颜料颗粒析出、漆膜抗腐蚀能力下降。

5.2.2.8

槽液温度

槽液温 度对阴极电泳涂装及涂膜性能的影响是非常显著的。

在其他工艺条件不变的

情况下，升高温度，槽液粘度降低，电极反应加快，同时涂膜的电阻值也下降，有利于

电沉积，使膜厚增加。但槽液温度过高（＞

35

℃）< /p>

，涂膜变得粗糙，烘干后产生波浪状

的堆积，

且槽液中的助溶剂易挥发，

导致槽液变质，

稳定性变差。< /p>

温度过低

（＜

15

℃

）

，

沉 积量很小，涂膜很薄，光泽度和遮盖力都差，且槽液粘度大，电沉积过程中产生的气

泡难 以消除，漆膜易出现针孔。一般阴极电泳槽液温度控制在

28

～

34

℃，实际操作中

需采取恒温措施。以防止槽液温度超出此范围。

5.2.2.9

电泳电压

阴极电泳涂装的电压主要取决于涂 料的品种，操作时还应该综合考虑极间距、极

比、槽液温度等因素，以确定最佳电压范围 。电压的高低对电泳涂膜的质量影响很大。

通常电泳时间是固定的，通过提高或降低电压 来调节涂膜厚度。极间电压越高，电场强

度越强，电沉积量亦随之增加，工件内表面及半 封闭面的涂膜厚度增大。但电压过高，

工件入槽瞬间的冲击电流太大，涂膜沉积速度过快 ，易造成涂膜外观和性能变差。电压

高到超过电泳膜的击穿电压时，沉积涂膜被击穿，电 解反应加剧，电极表面产生大量气

体，涂膜表面产生大量气泡。电泳电压过低，涂料泳透 力差，沉积速度慢，效率低，涂

膜变薄。一般在保证涂膜外观质量前提下，尽可能采用较 高的电压进行阴极电泳涂装。

电压控制在

150

～

340V

为宜。

据文献报道，阴极电泳涂装时采用不同的供电方式对涂膜的外 观影响较大。线性升

高电压既可获得较高的泳透力，又可限制峰值电流，防止涂膜弊病的 产生。

5.2.2.10

电泳时间

一般情况下，电泳时间长，膜厚及

泳透力

会 增加，涂膜电阻值也随之增大，

约

2

～

3min

后，涂膜达到一定厚度，厚度就几乎不再增加。电泳时 间过长，会导致涂膜缺陷

产生，外观变差。因此，在保证涂层质量前提下，应尽量缩短电 泳时间，电泳结束后，

被涂物应尽快从槽中取出，以免涂膜发生再溶解而变薄。

5.2.2.11

极间距与极比

阴极电泳时阳极与

阴极（被涂物）< /p>

之间的距离（极间距）和面积比值（极比

)

对电

沉积效率有一定影响。极间距过远，极间电阻增大，电沉积效率降低，沉积量减小 ，涂

膜不均匀，局部甚至电泳不上；反之则会产生局部电流大和过量电沉积，影响膜厚均 匀

度。一般合适的极间距为

50

～

400mm

。对于较大的工件，必要时可设置辅助阳极，以

达到合理的极间距范围。阳极面积过大，被涂物表面易产生异常电沉积，沉积出的涂膜

< p>
厚且粗糙，附着力也降低；阳极面积过小，电沉积效率降低，涂膜变薄，泳透力也低。

一般合适的极比（阳极面积／阴极面积）为

1/4

～

1/6

。

5.2.2.12

烘烤温度和时间

烘烤温度和时间对涂膜的耐腐蚀性、耐冲击性均有很大的影响 。高温长时间烘烤可

能导致涂膜泛黄、变脆等；烘烤温度太低，树脂没有充分交联，耐腐 蚀性变差。一般烘

烤温度为

165

～< /p>

180

℃，烘烤时间

20

～

30min

。

电泳涂料常规参数介绍以及检测方法

1

．固体分的测量

固体份是指

电泳涂料

在

105

℃时加热

3

小时后，剩余的干燥树脂和颜料份的百分含量。

测定方法如下

:

①称取约

2g

的槽液存于干燥洁净的小蒸发皿中，在

105

℃下，烘干

3

< br>小时，称

量。

②计算：

NV%=

（

W2/W1)

×

< p>
100%

式中

:

NV%

—固体份值

W2

—

烘干后残留物重量

W1

—

样品起始称量

③测定时，可取

2

< br>—

3

个平行实验计算平均值。

2

．

PH

值的测定

测定

pH

值 ，可采用一般

pH

计。测定前，先按

p H

计的说明书校准计。测定温度控制在

25

℃。其中槽液、极液、超滤液、去离子水可直接取样测定，而乳液和色浆则必须先用

去离子水稀释一倍后再测定。

3

．电导率的测定

电导率的测定可采用一般的电导仪测定。具体步骤如下

:

①先按电导仪的使用说明书预热，调试仪器。

②再根据说明分别测定待测液体的 电导率。注意温度控制在

25

℃。

4

．

MEQ

值的测定

MEQ

是指在阴极电泳涂装中，对含

100g

固体份的涂料进行滴定所需的酸的毫摩尔数，

单位为

mmol/100g

，

< br>meq/L

是摩尔离子每升，实际是摩尔浓度离子表示形式。

电泳涂料的

MEQ

值

< p>
=

中和剂／胺值

（酸值）

，

也可用中和

100g

涂料固体份所需 中和剂的

毫克量来表示

。

MEQ

值 的测定方法如下（

仅适用于槽液

）

：< /p>

①取

10g

电泳涂料槽液（精确到

1mg

）放入

250ml

烧杯中，加入

50ml

四氢呋喃，用电

磁搅拌充分搅拌均匀。

②用

0.1N

氢氧化钠，

3ml

< br>以／分的速度（自动或手动滴定均可）进行滴定。

0.1N=0.1mol/L

，

N< /p>

为克当量浓度

溶液的浓度用

1L

溶液中所含溶质的克当量数来表

< p>
示，叫做克当量浓度。用

N

表示。这种溶液叫做克 当量溶液。

③将所有测定的数据记作消耗碱的函数。

④经所测定的各点圆滑连接，用平 行尺根据曲线的拐点找出曲线与拐点的两条平

行切线的垂线相 交二分之一点，此点即为中和点。此点对应值即为消耗的碱量。

⑤计算

:

ＭＥＱ＝（Ｖ－Ｖ

）×

N

×

100

／

WS

式中

:

Ｖ—等当点时耗碱量（

ml

）

Ｖ

—四氢呋喃耗碱量（

ml

）

Ｎ—氢氧化钠溶液的浓度

Ｓ—试样的固体份（％）

Ｗ—试样重（

g

）

5

．库仑效率的测定

库仑效率是指消耗单位库仑的电量 沉积的采用一般的库仑计漆膜的重量，

以毫克／库仑

来表示。< /p>

阴极电泳 涂料槽液的库仑效率测定

:

（采用一般的库仑计）

①磷化钢板称量，在 标准电泳条件下，制备样板。在泳板过程中记录库仑计上的库仑数

值

Q

。

②在规定的烘干条件下，待烘干的样板冷却后称量，测得涂料在样板上的沉积量

W

（

mg

）

< p>
。

③计算

:

库仑效率Ｃ＝Ｗ／Ｑ（毫克／

c

）

6

．灰分和颜基比的测定

电泳涂装场合的颜基比是指电泳涂 料、

槽液或者涂膜中的颜料和基料

（树脂）

之比。

颜基比的测定有溶剂法和测灰分法。电泳涂料所用的颜料，除碳黑外一般都是 不燃性的

无机颜料，因而常用测定灰分来算出颜料份，方法简便。

1)

检测仪器和材料

①坩锅和马福炉

②恒温干燥箱

2)

测定方法

①称取定量（

10g

左右）的漆样或槽液样于已称量的坩锅中

;

②在

110

±

5

℃下烘干

1

小时，随后在

200

—

250

℃下烘

1

小时，再在

400

—

450

℃烘

< br>0.5

小时，再升温至

800

℃ 煅烧

0.5

小时

;

③冷却后将坩锅重新称量

;

④计算

:

灰分＝（Ｃ－Ａ）×

100/[

（Ｂ－Ａ）×（Ｄ

/100

）

]

颜基比（Ｐ／Ｂ） ＝（

C

－

A

）

/K[ D

（

B

－

A

）－（

C-A

< br>）

K ]

式中

:

Ａ

坩锅的重量（

g

）

Ｂ

坩锅加试样重量（

g

）

Ｃ

煅烧后坩锅加试样重量（

g

）

Ｄ

漆样固体份（％）

K

为碳黑修正系数，在黑漆中

K= 1.15

7

．加热减量的测定

①将供试验的样板（钢板或磷化钢 板）用天平称重

w0

；

②按标准规定的条件进行电泳，水 洗后放置

0.5

小时以除水；

③将除水后的样板在

140

℃

/30min

烘干 后，在干燥器内冷却，称重

w1

；

④再将上述干燥后的样板在

170

℃

/30min

烘干后，在干燥器内冷却，称重

w2

；

⑤计算加热减量（

< p>
%

）

=

（

w1-w2

）

/

（

< p>
w1-w0

）×

100%

8

．再溶性的测定

①按标准规定的条件制备电泳涂膜样板；

②断开电源后将样板取出，然后将 样板的

1/2

直接浸泡在正在搅拌的槽液中，并用秒表

计时；

③

10

分钟后将样板取出，并用水冲洗，按标准 烘干条件将样板进行烘干；

④目测浸泡前后样板的外观有无明显差异，

然后用测厚仪测定样板浸 泡前后漆膜的厚度

（多点测量的算术平均值）

，并记录；

⑤计算：

再溶性 （

%

）

=

（< /p>

m1-m2

）

/m1

×

100%

式中：

m1< /p>

：浸泡前样板的平均膜厚（μ

m

）

m2

：浸 泡前样板的平均膜厚（μ

m

）

9

．泳透率的测定

1

）仪器和材料：

①泳透率盒

a.

测试板：磷化钢板，尺寸：

（

300-350

）×

105

×

0.75mm

b.

隔条：硬聚氯乙烯条二根，尺寸 ：

4

×

10

× （

300-350

）

mm

c.

防水 胶带：宽度为

20mm

和

38mm

两种

②电泳槽 ：

PVC

塑料槽，内壁尺寸为

120< /p>

×

200

×

35 0mm

，装填漆液高度为

300mm

，相当于

7200ml

。

③阳极（适用于阴极电泳涂料涂装）

材料为 不锈钢板，尺寸为被覆物的阴极面积的

1/4

—

1/2

，位于电泳槽的纵侧面，相对

阴极伏特盒放置。

对于阳极电泳涂装为阴极。

④电泳装置：

0

—

400V

可调

2

）测定方法：

①泳透率盒的制作：

a.

测试板：磷化钢板，尺寸：

（

300-350

）×

105

×

0.75mm

b.

隔条：硬聚氯乙烯条二根，尺寸 ：

4

×

10

× （

300-350

）

mm

c.

防水 胶带：宽度为

20mm

和

38mm

两种

②将泳透率盒放入已熟化好的电泳槽中，使盒底边距槽底

60

±

5mm

，与电泳槽壁的距

离为

30

±

2mm

；

③伏特盒于其相对应电极的距离为

155

±

2mm

；

④接好电源，将电压在

15s

内升至规定电压，电泳

3min

后，断开电源 ；

⑤取出泳透率盒，撕去固定测试板两边的胶带，取出隔条；

⑥将测试板用去离子水冲洗，然后 按该电泳涂料规定的干燥条件烘干测试板；

⑦隔条清洗干净，以备再用。

3

）结果表示：

测定每一块测试板内表面漆膜长度 ，

平均长度以

mm

计算，

其数值即是漆的直观泳

透率值。

说明：

①测试结果取两次试验的平均值；

②记录时必须注明相应电压。

不同类型之电泳漆之工艺路线及原因

（一）环氧型电泳漆

此类电泳漆主要用于大型工业企业，对防腐抗锈要求较高，品种

有黑、灰、红 、黄等各种颜色，主要用于汽车工业、自行车行业、摩托车行业、家电行

业等，电泳漆膜 为不透明色。

1

、工艺路线

上挂→预清洗→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→水洗→

< p>
纯水洗→纯水洗→电泳→回收→回收→纯水洗→纯水洗→进烘箱→下挂

2

、

各工位之作用

(1)

预清洗：

清

除金属碎骨及< /p>

焊渣

，

消除

磷化 及电泳潜在的

尘埃

源。

(2)

脱 脂：有效的清洗分散及

除掉

工件表面的

矿物油、润滑剂

及冲压拉延油，提高

磷化效果及减少带入电泳膜及电泳涂膜烘干时翻边及焊缝处易引起的缩水污染

物。

(3 )

热水洗：有效

处理

工件表面的

遗留碱膜

。

(4)

酸洗：除锈及

活化金属表面

。

(5)

表调：调整表面，以形成疏密 均匀之磷化膜。

(6)

< p>
水洗及纯水洗：充分水洗，避免前道工序之

酸、碱及盐

份带入电泳槽污染漆槽，影响

漆膜。纯水电导率小于

5

μ

s

。

(7)

电 泳：在计量好电压及时间下，形成电泳膜。

(8)

纯水回收：回收水洗，减少漆 液浪费，回收降低生产成本。

(9 )

烘烤：使漆膜在高温

160

℃～

180

℃下熟化，固化。

（二）丙烯酸及聚氨脂电泳漆

１、工艺路线

上挂→有机溶剂除蜡→超声波除蜡→热水洗→阴极除油→阳极 除油→酸洗→冲击镍

（不

锈钢）

/

预铜（锌压件）→酸铜→亮镍→闪银

此工艺主要针对装饰性工件，

要求外观漂亮及较少防腐性的轻工业产品，

例如：

< br>眼镜、

打火机、锁具、灯具、文具、文体用具及饰品发夹行业，此电泳漆膜为透明 色，与各种

色浆搭配，在各个电镀工艺中均可达到五颜六色之鲜艳效果，此工艺在国内已 被大量推

广应用。

２、各主要部位之作用

(1)

前 处理：彻底地前处理，可预先解决电镀中

80%

～

90%

的故障。

(2)

预冲镍：消除不锈钢制品之不良结合力。

(3)

预铜：消除锌压铸件之起 泡现象。

(4)

镍：与各种色浆配套，

可电泳出：暗色的金色、

黄铜色、

红铜色、

黑铜色、

< br>仿古铜色、

黑镍色、蓝色、红色、紫红色、黄色、绿色等各类颜色。

(5)

闪银：与各种色 浆配套，可电泳出各种鲜艳的颜色。如：纯金色、

24K

金色及 黄铜、

鲜红、仿古铜、黑镍等五颜六色。

电泳技术的基本原理和分类

在电场中 ，推动带电质点运动的力（

F

）等于质点所带净电荷量（

Q

）与电场强度（

E

）

的乘积。

F

＝

QE

质点的前移同样要受到阻力（

F

）的影响，对于一个球形质点，服从

St oke

定律，即：

F

′＝

6

π

r

ην

式中

r

为质 点半径，η为介质粘度，ν为质点移动速度，当质点在电场中作稳定运动

时：

< p>

F

＝

F

′即

QE

＝

6

π

r

ην

上式交 换后可写成ν

/E

的含意为单位电场强度下的移动速度，这里可 用

迁移率μ

表示，

即从上式可见，球形 质点的迁移率，

首先取决于自身状态，即与所带电量成正比，与其

半径及介质粘度成反比

。除了自身状态的因素外，电泳体系中其它因素也影响质点的电

泳迁移率。

电泳法可分为

自由电泳

（无支持体）

及

区带电泳

（有支持体）

两大类。

前者包括

Tise-leas

式微量电泳、显微电泳、等电聚焦电泳、等速电泳 及密度梯度电泳。区带电泳则包括滤

纸电泳（常压及高压）

、薄 层电泳（薄膜及薄板）

、凝胶电泳（琼脂、琼脂糖、淀粉胶、

聚 丙烯酰胺凝胶）等。

自由电泳法的发展并不迅速，因为其电泳仪构造复杂、体积庞 大，操作要求严格，价

格昂贵等。而区带电泳可用各种类型的物质作支持体，其应用比较 广泛。本节仅对常用

的几种区带电泳分别加以叙述。

新一代高柔韧性电泳漆的应用

电泳作 为表面处理的一部分，凭借其优异的性能，简单的操作，在行业中得到了迅猛

的发展和应 用，然而在一些有特殊要求的行业中，目前市面上的电泳涂料仍满足不了要

求，新一代高 性能电泳涂料的发展及应用解决了这方面的难题。

以下介绍的是高柔韧性电泳漆在要求有强的柔性及韧性的工件表面应用工艺，

以麦

克风及台灯上新用的弹簧支管为例，工件构造：弹簧及弹簧缝包三角铁组合 成形。

工艺流程：

酸洗→水洗→预脱脂→脱脂→水洗→水洗→磷化→水洗→水洗→超声波清洗→纯

水洗→电泳→喷淋洗→水洗→纯水洗→风干→烘烤

设备：

1

．电泳槽：材料

PVC

< br>或玻璃缸，配有漆液主循环过滤系统、超滤系统、热交换循

环系统、阳极隔膜箱， 主要分为主槽和副槽，副槽内电泳漆不直接参与电泳涂层，而是

电泳漆液循环泵吸入口， 积聚泡，加漆及超滤液返回电泳槽的周转的地方，一般电泳主

槽和副槽容积比为

1

：

10

，平时循环落 差为

50mm

左右。

2

．超滤机：超滤即通过一种半透膜 ，该膜孔径在

10-3-10-2

μ

m

，能将槽液中悬浮

的颜料，高分子树脂截面挡回而使用槽液中的 去离子水、有机溶剂、无机杂子、低分子

树脂和前处理带来的磷酸盐通过半透膜，收集汇 流在一起成为超滤渗透液，超滤的品种

有管式、卷式、中空纤维式、板式，目前以卷式和 中空纤维较好。其中

UF

排量根据槽

体 大小选择，以我们公司为例有

20L

、

50L

、

100L

、

< br>200L

、

500L/

每小时的

UF

排量。

3

．纯水机：电泳时纯水的要求较高，好的纯水是保证电泳涂装性能 的基础，纯水

机有反渗透、电渗析、离子交换树脂等几种。目前市面上用得多的是离子交 换，其出水

量根据生产选择，以我公司为例有

0.5T/H

、

1T/H

、

2T /H

、

5T/H

的纯水机。

< p>

4

．电源 ：间歇式软启动，自动计时控制功能，稳压限流功能，过流短路过载保护

功能。

各工艺的要求及指标：

1

．酸洗：根据工件的锈蚀情况而定，如果工件无锈蚀，此工艺可省 去，如需要，

建议用磷酸

。

2

．脱脂：此工序非常重要，脱脂的 程序直接影响到后序工艺及成品的质量和效率，

本工艺要求超声波，以除去夹层中的油脂 ，温度在

70

℃左右。

3

．磷化：此目的是增强漆膜结合力 及整体涂层防护功能，根据工件的特点，即弹

簧本身及夹缝三角铁的松紧程度，此工序可 用镀锌替代。

4

．超声波清洗：由于工件夹缝多的特点，此工序是为了彻底清除夹缝中的残液，

以免影响后续工艺，工序中为清水中清洗，水温在

80

℃左右为佳。

5

．电泳：此工艺所用产品为新一代高柔韧性的产品

KLL-8098

，具有较优异的涂层

性能，配槽比例为漆：水

< br>=1

：

4

，操作电压

< p>
60-150V

，时间

60S

，温度

180

℃，操作条件

的选择 应根据工件的大小数量进行择优选取。

根据本工艺生产出来的产品，外观平滑，弯曲后，夹缝处涂层完整，无缺口产生，

< p>
与市面上普遍应用的电泳漆相比较，其夹层处的泳透力及其柔韧性强得多，整体效果两

者不可相提并论。

科技的 发展促使工业的腾飞，新一代高性能电泳漆的应用，将会使电泳行业的优势

更加明显，电 泳也将在更多，更广泛的领域中得到应用。

电泳涂装

（以铝材电泳为例）

?

电泳原理

阳极电泳用水溶性树脂是一种高酸值的羧酸盐，

在水中溶解后以 分子和离子平衡状态存

在于直流电场中，

通电后，

由于两极的电位差，

离子定向移动，

阴离子沉积在阳 极表面，

而阳离子在阴极表面获得电子还原成胺，它是一个电化学反应，包括电泳、电解 、电沉

积和电渗四个同时进行的过程。

1.

电泳 ：在直流电压作用下，分散在介质中的带电胶体粒子在电场作用下向与其所带电

荷相反的 电极方面移动，叫电泳。

2.

电沉积：

阴离子树脂放出电子沉积在阳极 表面，

形成不溶水的漆膜，

此过程叫电沉积。

< br>

3.

电渗：

电泳逆过程，

当阴离子树脂在阳极上，

吸附在阳极上的介质在内渗力的作用下，

从阳极穿过沉积的漆膜进入漆液，称 电渗。

4.

电解：电流通过漆液时水便发生电解阴极放出氢气，阳极放出氧气，此过程即为电解

电泳涂料

有人说，电泳涂料可划分为三代，

第一代为环氧树脂涂料，第二 代为丙烯酸树脂涂

料，第三代为

聚氨酯

涂料

。由于环氧涂料主要应用于汽车底盘，第三代主要用于阴极电

泳漆，涂覆于首饰表面，故目前主要介绍第二代，即丙烯酸树脂涂料

.

此树脂如一团乱

麻，羧基藏于里，胺基接于外，其中 最先的羧基有

70%

被胺基取代，因其树脂中存在

-COONHR

，使树脂成为水溶性 。铝型材表面涂覆的丙烯酸树脂多采用胺基树脂为固化

剂进行交联固化，同时，涂料分子 均匀性对工艺操作有很大影响，

一般说，乳化越好，

分子越均匀

。

?

涂装工艺流程

1.

除油

:

如有酸回收装置

,

< br>推荐采用碱性除油

,

因碱性除油后

,

铝型材表面比较光亮

,

且不

会与后面的碱蚀发生副作用

,

如用碱性除油< /p>

,

其主要成份是

Na 2 CO 3

和

NaOH.

2.

水洗

:

自来水洗去前道工序的酸或碱

.

3.

蚀

:< /p>

加入碱蚀剂的碱蚀工序

,

会降低型材表面 光亮度

,

但效果并不十分明显主要应注意不

可使槽中

Al 3

含量过大，温度过高，否则易产生洗不去的花斑，涂漆烘干

后呈黄色。

?

二道水洗：最好有喷淋或加大溢流，以保证清洗彻底。

?

除灰：用

HNO 3

效果较好，但要注意加强水洗（最少二道

+

喷淋）

。

?

水洗：自来水用

H 2 SO 4

除灰，一道水洗即可，用

HNO 3

除灰，需二道水洗。

?

氧化：

H 2 SO 4

氧化一般为

20min

，使氧化膜达到

9

ｕ，某些公司推销的所谓的高

温氧化剂，其主 要成份是一种混酸，建议不要使用，对氧化膜的色泽、硬

度、可着色性均无好处。

?

水洗：自来水

二道

加大溢流。

?

着色：用单锡盐、单镍盐、锡镍复合盐均可，注意不要有色差，因为色差会在电泳

< p>
涂漆后加大。

?

水洗：最好加喷淋，以期尽量减少对后道工序酸的带入量。

?

热纯水洗：要求电导率＜

100

ｕ

s/cm,

温 度

70-80

℃

,PH=4-6,

尤其是银白涂漆型材或氧

化中电压较大的型材应在此槽中处理较长的 时间

, PH

值可用三乙胺进行调整

.

?

纯水洗

:

要求电导率＜

100

ｕ

s/cm

,

室温

,PH=4 -6,

处理

2-4

分钟即可

< p>
.

PH

值可用三乙

胺进 行调整

.

五

.

电泳涂装设备

?

电泳槽及其辅助设备

?

电泳槽：槽体内一般用硬聚氯乙烯塑料或环氧玻璃钢衬里

?

溢流槽：其作用是控制电泳槽内漆液高度，排除漆液表面的泡 沫，其容量通常取电

泳槽容量的

1/5

。

?

搅拌循环系统：其主要作用是保证漆液成份和浓度均匀。其循环泵的流量应保证能

< p>
使整个电泳槽的漆液在

1

小时内循环

4

—

6

次。在 气温较高或连续生产时，因温度上

升故在循环系统中应有冷却装置

。在冬季，若槽液温度降到

10

℃ 以下，必须先升温在

进行生产，可通过热交换器升温或直接把加热管通道溢流槽中，后一 种方法必须保证加

热管不会泄露。

升温和冷却所用的热交换器一 般用湍流促进型，

形式有板框式和管式

（一

般不用板框式）

。

?

电极：

A

极板：

通常采用

316

不锈钢。

应注意的是阳极面积无论如何不能超过阴极 极板的

2

倍，

并且为保险起见，一般取 面积比为

1

：

1

，因此，生产厂家必须从设计者那里弄清阴极极

板的面积。

B

极罩：

主要用于收集阴极上反应所生成的

H 2

，

当然还有的厂家采用半透膜或

1 #

工

业帆布用

环氧粘结剂制

成袋，

其作用除收集

H 2

外，

还可调节槽内的

PH

值。

其使用时，

在其中注满去离子水，电泳涂装时产生的

< br>NH 4 +

离子，在电场作用下，通过半透膜进

入袋 中，定期排除，以保持其

PH

值在一定的范围内，当然还具有一 部分除杂离子的作

用。

?

电源：目前国内所做的电泳涂漆电源与国际上先进的电源（如

ELCA

、日本三色等）

几乎无差距。 一般来讲，其纹波因素＜

6%

，当然如客户需要还可作成＜

3%

和＜

1%

，但

无太大意义。其使用中的控制方法一般有两种，即定电压和定电流两种。

?

定电压 ：这是目前国内生产中最常用的一种方式。电压设定值的大小主要决定于阳

极工件面积， 槽液温度和涂料分子量的大小。

?

定电流：一般定在

10A/m 2

，可以电压缓慢升高，升高到设定值时，或到设定时间

时（一般 是

2

—

3min

）断电。

?

去离子水生产装置；一般要求水的纯度达到

< br>1M

Ω以上，具体应用何种设备应视当

地水质报告和水的 需求量而定。目前国内各厂家选用最多的配置是电渗析加离子交换，

当然，国外也有使用

RO

的，但无论使用何种设备都必须严格控制

< br>SO 4 2-

和

Cl -

的含

量。

?

漆料精制设备：有阳离子交换树脂塔和阴离子交换树脂塔，其树脂容量一般为阳树

< p>
脂：阴树脂

=1:3.

阳树脂为大孔若酸性树脂，阴树脂为强碱性树脂或大孔弱碱性树脂，

其操作过程如下：< /p>

?

精制：

?

阴离子交换树脂塔：排出塔内的水，使其高度大约比树脂高出约

50

—

200mm

< br>，然

后电泳涂料从塔的顶部进给。

?

阳离子交换树脂塔：排出塔内的水，使其高度大约比树脂高出约

50

—

200mm

< br>，然

后电泳涂料从塔的顶部进给。

?

双塔联动：按上述步骤双塔联动操作。

?

再生：

?

阴离子交换树脂塔：

用压缩空气排出部分涂料，

使其液面高出树脂约

50

—< /p>

200mm

，

用去离子水排出涂料至溢流 槽，然后去离子水从塔底进入，冲洗浮动树脂床，然后从塔

顶排出，随后停止一会，使因 逆流进给而浮动的树脂床靠重力沉降下来，此后进给

25%

的< /p>

NaOH

溶液，由塔的中部进入，从塔底排出，持续

30min

。为了充分有效地利用塔中

剩余的

NaOH

溶液以再生树脂，

从塔顶缓慢地进入 去离子水，

从塔底排出，

亦持续

30m in

，

最后，用大流量的去离子水由塔顶进入，从塔底排出，直 至出口的

PH

＜

8

，持续时间大

约

50 min

。

?

阳离子交换树脂塔：因此塔再生较繁索，故分步列出

.

?

从塔顶 进压缩空气，

把涂料由塔底排出至液面高出树脂

50

—

2 00mm

的高度

.

?

< br>

由

塔顶进入去离子水把电泳 涂料排出至溢流槽。

?

由塔底进入去离子水，冲洗浮动树脂床，然后由塔顶排出，持续

30min

。

?

从塔顶进入压缩空气，把塔内的水排至高出树脂

50mm

。

?

用去离子水通过氨水喷嘴吸入

25%

的氨水，并因此稀释智

5%

，然后由塔 底输入稀

释的氨水，使液面高出树脂

100--200 mm

。

?

空气由塔底进入，搅拌树脂和氨水，持续

5min

。

?

从塔顶进入压缩空气，由塔底把氨水溶液全部排出至废水。

?

由塔底进入去离子水，流经浮动树脂床，彻底冲洗塔内剩余的 氨水，然后由塔顶排

出，持续

30min

。

?

静止

5m in

，使逆流冲洗漂浮起来的树脂依靠重力沉下来。

?

用去离子水吸入

< br>35%

的盐酸，以便把其浓度冲淡到大约

3%

< p>
，然后由塔的中间输入，

流经树脂床，由塔底排出，持续

< br>30min

。

?

用去离子水由塔中缓慢流入，塔底排出，以便充分利用剩余的盐酸再生树脂，持续

< p>

30min

。

?

从塔顶进入压缩空气，把塔内的水排至高出树脂

50--100mm

的高度。

?

从塔底进入压缩空气，塔顶排出，进行树脂搅拌，持续

5min

。

?

去离子水由塔顶进入，洗涤树脂，然后由塔底排出，持续

50min

。

?

漆料回收设备：

电泳涂料的回收一般采用超滤或反 渗透，但是其工作原理是根本不同的，使用工艺一般

也有两种，现分别介绍如下：

?

机理：

?

超滤

UF

： 高分子与电解质的分离，也可以说是漆水分离，工作压力

1Kg

左右，约

等于

3

倍的渗透压，膜孔较大 。

?

反渗透

RO

：将溶液净化或浓缩，即实现有机物与无机物的分离，工作压力

25Kg

左

右，约等于

50

倍的渗透压 ，膜孔较小。

?

操作工艺：

此种工艺流程之特点是必须随生产而运转，否则无意义

此种工艺流程之特点是见效快，尤其用

RO

时，可将水排掉一部分以减轻

ED

槽精制设

备的负担。

?

烘炉：烘炉的加热方式一般分为三种：对流加热、红外线加热、远红外线辐射加热。

而目前国内外绝大部分均用对流加热。

烘炉内的各点温差应不超过±

5

℃

,

且炉膛内应洁

净

,

同时 升温即温度恢复要迅速

.

防腐涂料用颜料的详细介绍

颜料在涂料分别起着着色、防锈、遮盖等作用，按其化学结构可分为无机颜料和有机颜

料。按其性质可分为着色颜料，防锈颜料和体质颜料。按其来源又可以分为天然和人造

< p>
两类。

天然颜料多源于天然矿物，

如朱砂，

石绿等。

人造颜料多为无机或有机化学合物，

如铁红，铬黄，甲苯胺红等。有机颜料具有颜色和鲜艳的色泽，但从许多性质上来说不

及 无机颜料，例如无机颜料对光的作用和大气的影响较为稳定，并可生成金属免受腐蚀

的涂 料薄膜。

1.

着色颜料

着色颜料是涂料中使用品种最多的一类，在涂料中主要起遮盖和装饰作用。除了要求不

溶 于水、油和溶剂外，在色彩方面要求鲜艳美丽，着色力要强，遮盖力要强，对光、热

的稳 定性好。颜色颜料的分类和种类见表

2-2

。

< br>

表

2-2

着色颜料的分类和种类

颜色

分类

颜料品种

白色颜料

无机

钛白粉、氧化锌、锌钡白、锑白、铅白和碱性硫酸钡

红色颜料

有机

颜料猩红（甲苯胺红）

、蓝光色淀性红（立索尔红）

、颜料枣红

无机

银朱、镉红、钼红，氧化铁红、锑红

黄色颜料

有机

颜料耐晒黄（汉沙黄）

、联苯胺黄、槐黄

无机

铅铬黄、镉黄、锑黄、铁黄

紫色颜料

有机

甲基紫、苄基紫、颜料枣红（紫 酱）

、茜素紫

无机

群青紫、钴紫、锰紫、亚铁氰化铜

蓝色颜料

有机

酞青蓝、孔雀蓝、靛蓝

无机

铁蓝、群青、钴蓝

绿色颜料

有机

孔雀石绿、维多利亚绿、亮绿

无机

铬绿、锌绿、钴绿、铬翠绿、氧化铬绿、镉绿、铁绿

黑色颜料

有机

苯胺黑，磺化苯胺黑、

无机

炭黑、松烟、石墨

金属光泽颜料

铝银粉、铜粉，锌粉

珠光颜料

结晶碱式碳酸铅、云母钛、砷酸铅及磷酸铅、氯氧化铋

除了以上颜料的分类外，其中氧化铁类有很多种颜色，单独列 出的话，其天然颜

料有土红、棕土、黄土、锻棕土、锻黄土， 人造合成颜料有氧化铁红、氧化铁

黄、氧化铁黑、氧化铁绿、氧化铁紫等。

白色颜料都是无机类，其中使用量最大的是钛白粉，折光率高 ，无毒呈化学惰

性，它可以代替其他所有的白色颜料。钛白粉 可以分为金红石型和锐钛型两类。

铅白不溶于水，但溶于酸、 碱，与

H2S

气体接触会生成黑色的硫化铅，但是能与

酸值高的油生成铅皂，加强涂膜牢度，防止粉化，耐光耐潮，缺点是有 毒性。锌

钡白，又称为立德粉，颜色白、遮盖力强、着色力强 、耐碱耐热，但是它遇酸会

分解，耐候性差，易粉化。因此，锌钡白通常用于室内涂料。

红色颜料中常用的是氧化铁红，耐光性好、耐碱、着色力强， 遮盖力很强，仅次

于碳黑。氧化铁红的颜色不够鲜艳，红中带 黑。镉红色泽鲜艳，着色力强，耐光

耐热，耐硫化性好，遮盖 力强，但是红色愈深着色力愈差，而耐光性愈强。由于

价格较 高，仅在耐高温涂料和特殊的涂料中使用。钼红呈鲜红色，含有铬酸铅时

呈橙色，耐光性、着色力、遮盖力等都很出色，常用于机械产品面漆。有机红颜

料的色彩鲜明，着色力强，无毒，但是遮盖力、耐光性、耐热性和耐溶性都不如

无机类颜料。甲苯胺红具有高度的耐光性、耐水性和耐油性、耐酸 碱性能，是一

种优良的红色颜料。枣红粉红光鲜艳、遮盖力好 ，不溶于水，耐酸耐热（

120

～

< /p>

130

℃）

。铬黄多年来一直是涂料中主 要使用的黄色颜料，主要成分是铬酸铅或铬酸铅和

不

同比例的硫酸铅的混合结晶体。颜色鲜艳，遮盖力和着色力都很好，大气中不粉

< br>

化，但是耐光性不好，遇强光会变暗。氧化铁黄遮盖力强，着色力好，耐光性< /p>

好，耐碱但不耐酸，当温度达到

150

℃以上时，即会脱水变色而转变成铁红颜料。

镉黄颜色非常鲜艳，耐光、耐热、耐碱，但不耐酸，遇潮气会粉化，因其价格

高，主要用于耐高温涂料中。

锶黄是艳丽的柠檬黄颜料，耐光耐高温，遇酸会分解。耐晒黄略带红光，用量多

时为呈黄绿色，色泽鲜艳，遮盖力强，亮度高，着色力比铬黄要高

4

－

5

倍，耐

光、耐热、耐酸、耐碱和耐腐蚀性能都很好，但是耐溶剂性较差。

铬绿为暗绿色调，具有耐光和耐腐蚀的 特性，在高于

1000

℃的温度下也能稳定存

< br>

在。锌绿颜色鲜艳，耐日光性强，不耐酸碱，着色力和遮盖力都较差。孔雀绿的

耐光性和耐腐蚀性能很好。

群青在蓝色颜料中的色调非常艳丽，是其它颜料无法调配出来 的，具有优良的耐

光、耐碱、耐酸性能，耐高温可达

700

℃，而且耐腐蚀性气体，如

SO2

，

H2S

等，在日光下不变色。

< p>
金属色中使用的铝粉，俗称银粉，是由铝熔化后喷成细雾，再经研磨而成的细小

鳞片状。铝粉质轻，极易遇火星而起爆，即使在倾倒铝粉时，因摩擦也会起火爆< /p>

炸，所以要特别引起注意。漂浮型铝粉可以反射阳光和紫外线， 隔绝水分的渗

透，遮盖力强，

耐热性强。对片状铝粉用着色进行表面处理，可以得到有色铝 粉。

珠光颜料是一种高折射率的片 状颜料，光泽好，可以呈现出闪烁的金属质感，广

泛用于轿车 、家具、机器等涂料的使用。常用的珠光颜料有云母钛、氯氧化铋、

< br>磷酸铅和结晶式碱式碳酸铅等。要注意的是珠光颜料要和透明遮盖力低的颜料配

合使用。

2.

防锈颜料

防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀提高漆膜对金属表面的保 护作用。防锈颜料

的作用可以分为两类：物理性防锈和化学性 防锈，其中化学性防锈颜料又可以分

为缓蚀性和电化学作用型两种颜料。

（

1

）物理性防锈颜料

物理性防锈颜料是借助其细密的颗粒填充漆膜结构 ，提高了漆膜的致密性，起到

屏蔽作用，降低了漆膜渗透性， 从而起到了防锈作用，最常用如氧化铁红。结构

呈片状的颜料 如铝粉，玻璃鳞片等，可以在漆膜中形成薄片相隔，增加漆膜的封

闭性，提高了漆膜的抗老化性能。

a.

铁红

又称氧化铁红，性质稳定，遮盖力强，颗粒细微，能在漆膜中起到很好的封闭作

用。耐热，耐光性好对大气，

碱类和稀酸的作用非常稳定。常和铝粉等片状颜

料，磷酸锌等缓蚀型颜料一起使用，以增强防锈作用。铁红是非常重要的一种防

锈颜料，绝大多数的涂料都开发有铁红防锈漆，如醇酸铁红防锈漆、氯化橡胶铁

红防锈漆和环氧铁红防锈漆。甚至在某些环氧富锌底漆中，都以铁 红作为重要辅

助防锈颜料。

b.

云母氧化铁

简称云铁，片状颜料，在涂膜中和底材平行重叠排列，可以有效地阻止腐蚀介质

渗透。对阳光反射能力强，减缓涂膜老化。不仅防锈性能好，在面漆中使用可以

提高耐候性。云铁可以在很多种树脂中使用，因而开发出了多种防锈漆。醇 酸云

铁防锈漆、酚醛云铁防锈漆刚开发出来时，就应用在我国 的南京和武汉长江大桥

上面。法国巴黎的艾菲尔铁塔，多年来 一直使用醇酸云铁防锈漆作为维修保养

漆。氯化橡胶云铁防锈 漆一直是与氯化橡胶铁红防锈漆相配合使用于港口机械上

面。 环氧云铁防锈漆的面世，取代了上述两种漆，应用于现代重防腐钢结构上

面。上海南浦大桥的钢箱梁外壁，在环氧富锌底漆上，就以环氧云铁为中间漆，

而氯化橡胶面漆中也添加了云铁，来增加其耐候性。环氧云铁在国外也一直是重要的 防

锈漆和中间漆，很多国家的桥梁、机车和电站等，都规定了使用环氧云铁

作为中间漆使用。

c.

铝粉

呈鳞片状的铝粉或铝粉浆，因其颜色和泽如银，以称铝银粉和铝银浆。分浮型和

非浮型两类。其良好的叶展性在涂膜中可形成连续不断的铝膜，可掩盖 针孔，减

少渗透性。铝粉漆可反射

6 0%

以上的紫外线，用在面漆中可提高耐候性。制成醇

酸耐热漆可以耐

200

℃左右的高温，并且常 在有机硅涂料中使用，耐高温达

600

℃。

d.

玻璃鳞片

使用玻璃鳞片的涂料已经发发展成为一种特殊的涂料。由美国 的

Owens-Corning

玻璃纤维公司在二十世纪

50

年代成功开发应用于混凝土底材和钢管的内衬等。

60

年代美国很多公司开发了一系列玻璃鳞片涂料，包括环氧煤沥青涂料。

60

年代末

日本也引入了这项玻璃鳞片涂料技术。欧洲市场上在

1970

年 也开始应用玻璃鳞片

涂料。玻璃鳞片的厚度在

2

－

5

微米，这样能保证在涂 料中有数十层的鳞片排列，

形成涂层内复杂曲折的渗透扩散路 径，其原理与铝粉与云铁在涂层中一样，使得

腐蚀介质的扩散 渗透路线变得相当曲折弯曲，很难渗透到基材。玻璃鳞片片径纵

横越大，涂层的抗渗透性能越强。用硅烷偶联剂对玻璃鳞片进行处理，可以提高

其强度、耐冲击性能和耐蚀耐磨性，而且明显加强了玻璃鳞片与树脂之间的粘结

力，这样也相应地有效增加了涂层的抗渗透性和耐水性。

一般的涂料在液相介质中和温度较高的地方，很难抵挡住腐蚀 介质的扩散渗透，

而玻璃鳞片把涂层分割成了许许多多的小空 间，固化后收缩率小，大大降低了涂

层的收缩应力，减少各接 触面的残余应力，增加了附着力。加上良好的耐热耐寒

性能， 突出的耐磨性能和其它机械性能，配合优良性能的树脂，组成的玻璃鳞片

涂料，有着优异的重防腐蚀性能。玻璃鳞片涂料常见树脂有氯化橡胶、氯磺化聚

乙烯、环氧树脂、环氧煤沥青、酚醛环氧树脂（

NOVLA C

）

、不饱和聚酯树脂和

< p>
乙烯酸树脂等。作为最重要的一种重防腐蚀涂料，干膜厚度通常在

500< /p>

－

1500

微

米，主要应用于化工装置、海洋平台、储罐内壁、跨海大桥、港湾码头、电厂烟

气脱硫等苛性腐蚀环境。

（

2

）化学 缓蚀性防锈颜料

化学缓蚀作用的防 锈颜料，依靠化学反应改变表面的性质或反应生成物的特性来

达到防锈目的。化学缓蚀作用的防锈颜料能与金属表面发生作用如钝化，磷化，

产生新的表面膜层，钝化膜，磷化膜等。这些薄膜的电极电位较原金属为正，使

金属表面部份或全部避免了成为阳极的可能性；另外薄膜上存在许多微孔，便 于

漆膜的附着。防锈颜料还可以与某些漆料中的成分进行化学 反应，生成性能稳

定，耐水性好的渗透性小的化合物。有些颜 色料成膜过程中形成阻蚀型络合物，

提高了防锈效果。一般不能用于水下，否则易引起泡。

常用的化学缓蚀颜料有铅

系颜料，铬酸盐颜料，磷酸盐颜料等。

a.

铅系颜料

红丹：桔红色，主要含有四氧化三铅，是一种沿用已久的防锈颜料。通常和油

料，

酚醛树脂，醇酸树脂等配制成红 丹防锈漆。其中油性红丹漆防锈能力最强，

尽管它干燥较慢。 油料的渗透润湿作用好，能容忍低表面处理的钢材，亚麻油红

丹生成的铅皂能起缓蚀作用。红丹的防锈机理比较复杂，铅系颜料本身就具有缓

蚀作用，在红丹的晶格中，

Pb2+PbO4

－

4

有规律的排列着，当它与钢铁接触

时，外层的

Pb2+

与起始阶段阳极腐 蚀产和的

Fe2

＋进行离子交换，会形成更为难

溶的高价氧化物，使漆膜密实，减小漆膜的透气性和透水性，由晶格中置换出 来

的

Pb2

＋有助于吸收腐蚀介质中的

SO2

－

4

，生成不溶的

PbSO4

，这对于工业 大

气环境中的防锈很有意义，但是对于

Cl

－的作用不明显。其缺点是毒性大，目前

应用受到限制。正逐步被无铅颜料防锈漆所代替。在轻金属上不适合使用红丹

漆，否则会加剧腐蚀。

< p>
铅酸钙：呈淡黄色，化学结构与红丹接近。其缓蚀作用在于碱性和形成钙皂。广泛用于

钢铁和镀锌件上。也可用于无机锌的封闭漆。一般涂层在锌面会剥落是因

< /p>

为锌腐蚀形成的锌离子与漆料降解时产生的低分子酸反应，形成脆性且易水溶的

< p>

锌盐。铅酸钙的碱性使渗入涂层与金属界面上的水

pH

值提高。在此条件下锌不会

腐 蚀产生锌离子，即使有低分子酸，也先与颜料生成皂，所以锌面不会产生剥

落。名铅酸钙多用于油性漆和醇酸漆。

铅白：主要成分是次氧化铅，混有少量的氧化铅。防锈效果与 纯度、细度及表面

状态均有关系。与脂肪酸的化合力很强，反 应生成物使漆膜更加坚韧。可以适应

多种漆料，防锈机理与红丹相似。

b.

铬酸盐防锈颜料

这方面最为主要使用的是锌黄，其主要成份是铬酸锌，是铬酸 盐类中应用最广泛

的防锈颜料。呈淡黄或中黄色。除了在钢铁 上应用外，主要用作铝，镁等轻金属

的防锈漆。锌黄微溶于水 ，形成铬酸铁覆盖在金属使之钝化而起到缓蚀作用。但

锌黄用 量要适量，一般在

20-50%

之间。否则会产生锈蚀针孔。在 潮湿环境中易

起泡，所以常低溶解度的铬酸盐或铁黄一起使用 。对工业酸性大气抵抗力较弱。

常可加入氧化锌一起使用。四 盐基锌黄在油性中能生成锌皂，并可中和漆料中的

酸性分解物 。四盐基锌黄的水溶性小，但是溶解速度较均匀，防锈作用维持较

久。在磷化底漆中作为主要防锈颜料，能与聚乙烯醇缩丁醛和磷酸相互作用，形

< /p>

成的络合物牢固地附着在金属表面上，并提高与上层漆的结合力。由于锌黄具有

< p>

致癌作用，其应用受到了限制。新的无毒颜料，磷酸盐防锈颜料，已经取 代了它

的作用。

c.

磷酸盐防锈颜料

< br>磷酸盐中最主要的防锈颜料是磷酸锌

[Zn3(PO4)

?

2H2O]

，它能与涂料中的羟

< /p>

基、羧基等进行化合结合，也能在金属表面生成

Fe[Zn3(P O4)]

，这样形成的颜

料－漆料－ 底材的高分子络合物，阻止锈的形成和发展。对磷酸锌原料的颗粒度

< br>及其分布和化学组成进行改性后，其性能可与铬酸锌相当。新一代的磷酸锌通过

微细化和进行化学改性提高了防锈能力，改进了颜料的性能。挪威

Waardals

公司

生产的

ZP

－

BS

磷酸锌 ，

99

％的粒径

<10

m

；

BASF

公司生产的

ZNP

／

M < /p>

（

CD

）

，

80

％的粒径

<3

m

；美国

Mineral

颜料公司推出的

Phosguard

－

Hispaphos J

－

0853tmg

微细化球形颗粒磷酸锌的粒径为

1

< p>
～

5

m

，防锈能力优

于铬酸锌。化学改性的微细化磷酸锌适用于乳胶漆和水性涂料中使用，用其配制

< /p>

的涂料特别适用于铝材和电镀锌钢材表面。三聚磷酸铝是近年新发展的新型防锈

< p>

颜料，呈白色，微溶于水，在涂层下溶解时电离，在阳极部位与金属离子 结合成

不溶的钝化膜，该膜硬度高，附着牢固。三聚离子如果 水解成二聚或磷酸根离

子，因为仍然含有反应性基团，所以还 可以形成类似的钝化膜。三聚磷酸铝可用

于水性和溶剂型涂料体系中。

d.

钼酸盐

碱式钼酸盐颜料以美国

Sherwin

－

Williams

公司开发的

Mol y-white

系列最为出

名。近年 来该公司的新产品磷钼酸锌钙主要供水性底漆使用，磷钼酸锌供高固体

份兴翻阅和粉末使用，以及专供磷化底漆使用的颜料。

（

3

）电化 学作用型防锈颜料

起电化学作用的 防锈颜料最主要是锌粉，富锌漆在目前是大气环境下和海洋工程

中最为普遍最为重要的防锈底漆。只有在酸性环境下，腐蚀介质易与锌粉生成氢

气，才使用其它涂料。以锌粉为颜料的富锌漆，在钢铁表面形成导电的保护涂

层。锌的化学反应在涂层表面形成锌盐及锌的络合物等，这些生成物是极难溶 的

稳定化合物并觉积在涂层表面上，以防止氧、水和盐类的侵 蚀，从而起到防锈效

果，使钢铁得到保护。

3.

填料

填料，又称体质颜料，不具有着色和遮盖力。最早体质颜料的应用显了增加涂料

体积，起到填充作用，降低涂料成本。随着涂料技

术的发展，体质颜料还可以提高涂料各方面的性能，在漆膜中 ，体质颜料用来改善涂料

的流平性，不渗透性，光泽度等，也起着改善涂膜的机械性能， 使漆膜经

久坚硬耐磨等作用。体质颜料可以更有效地提高钛白 粉的遮盖力，增加涂料的固

体份含量，降低涂料的

< p>
VOC

值。体积颜料主要有天然和人工合成两种，体积颜料

的分类见表

3-2

。

表

3-2

体积颜料的分类

化合物种类

天然体质颜料

合成体质颜料

氧化物和氢氧化物

氧化铝、氧化镁

氢氧化铝、氢氧化镁

二氧化硅和硅酸盐

石英砂、硅藻土、滑石粉、高岭土、云母、

煅烧二氧化硅、沉

淀

二氧化硅、硅铝酸钙

碳酸盐

方解石、白垩、白云石、菱镁石

沉淀碳酸钙

硫酸盐

重晶石、石膏

沉淀硫酸钡

其他体质颜料

软木粉、褐块石棉

玻璃珠、玻璃纤维、聚合物纤维

阴极电泳涂装适用范围

并非所有的材质和构件都适用于阴极电泳涂装。

鉴于阴极电泳涂装所使用的阳离子电泳涂料价格都比较昂贵， 在涂装成本中占有

较大比例，所以在泳涂生产时就必须首先老 虎，尽可能地减少涂料的不必要损失

和提高它的利用率，同时 ，阳离子电泳涂料对杂质离子较为敏感，它的干预和破

坏对电 泳槽液的稳定和涂膜质量都有极大危害，还有其他方面的多种原因，阴极

电泳涂装对涂件的材质和结构提出了一定的要求，主要是：

涂件必须导电良好，对非金属和不能承受高温的合金制品不适 用。

几中或多种金属组成的构件， 因其导电性不同，电沉积速度不一样，得到的涂膜

厚度，颜色，光泽也往往不一样，因此不适用。

能带较多污物，污水进电泳槽，或能带出较多电泳漆液，多次 水洗仍积液的构件

不适用，如带夹层，直孔，盲管的构件等，

有空气泡，不能全浸没的构件不适用。

四，上阴极电泳涂装前应考虑的几个问题：

上阴极电泳涂装前必须衡量采用这项技术的利弊关系，即它有 可能获得较好涂装

质量从而提高其使用寿命和市场竞争力。上 线前必须首先考虑好如下两个问题：

1

．

投资是否有所值问题：不同的产品歌如潮不同的涂装质量，不同的涂装质量

< br>

要求

不同的涂装方法，上线 前必须对自己的产品价值定位“对号入座”

。当然，

其“价值定位“最终还得由市场来决定。

2

．

投资风险问题风险主要来自市场和企业管理本身。

A

．

市场风险

市场时多时少，不稳定，产量形成不了“规模“，使生产率低下，这是造成生产

成本高的市场因素。

市场前景模糊不定，难以把握，甚至中途失市场，这是使涂装线难以继续生存，

最可怕的市场因素。

B

企业管理风险

企业管里不善最主要原因是缺乏相应的管理人才，特别是具有 一定技术素质的人

才。

阴极电泳涂装与阳极电泳涂装优势之比较

由于阳极电泳涂装所使用的涂料

(< /p>

阴离子电泳涂料

)

其价格远比阴极电泳涂 装所使用

的涂料

(

< br>阳离子电泳涂料

)

低，所以其生产成本亦比阴极电泳涂装 低。既然，为什么

现在人们比较热衷于采用阴极电泳涂装需且 有日渐取代阳极电泳涂装之势了？最

主林的原因是阴极电泳涂 装的涂膜质量远比阳极电泳涂装的涂膜质量好。如果以

它的耐 盐雾性来进行比较，阳极电泳的涂膜大约为

(300-500h)

，而阴极电泳涂膜

则高达

720- 1000h

。在实际应用中这意味着，如果阳极电泳涂膜的使用寿命为

< br>4

年的话，阴极电泳涂膜则高达

8-10

年，这在铁矿消耗日渐增大而资源又日渐贫乏

的人 类发展史中，当尚未找到更为合理，科学，资源更为丰富的替代品之前，这个结果

仍然是 人门目前所期待的。

阴极电泳涂膜 比阳极电泳涂膜具有更强的耐腐蚀性能

，主要原因是：

从两极反应知：阳极电泳在电泳过程中作为阳极的被涂件逸出 的是氧气，它将

促进被涂件表面发生氧化反应，从而成为成膜 后发生腐蚀的隐患，而阴极电泳在

电泳过程中，作为阴极的被 涂件逸出的是氢气，对被涂件不会发生氧化反应，这

就为成膜 后发生腐蚀消除了隐患，其结果就提高了它的抗腐蚀性能。

阴极电 泳所使用的涂料是阳离子电泳涂料，其漆基阳离子树脂通常是含氮的聚

合物，形成的涂膜呈碱性，对金属表面有钝化作用，这就进一步地提高了阴极电

泳涂膜的抗腐蚀能力。

当然， 阴极电泳时，被涂件表面逸出的氢气会对涂膜质量造成一定影响

(

如形成

气泡

)

。但只要采取一定的相应措施

(

如在进槽端两壁和底部安置 消泡管

)

，这个问

题会得到很好解决。

21

世纪前期的电泳涂料

1

简介

20

世纪的后半个世纪，金属件的涂 装涌现了新的技术。这些技术解决了人们要求

的降低或完全消 除涂料释放易燃有毒有机溶剂的问题。解决这些问题的途径之一

是水性涂料的开发。为了防止金属的腐蚀，主要使用以水溶性的离子型聚合物为

成膜物的水性涂料。这种体系中电泳涂料就是一种在浸槽中直流电场中涂装物品

的特殊涂料。这种方法与目前采用的方法十分接近。只有这种方法才可以赋 予复

杂工件以均匀的涂膜。现在，采用全封闭循环系统进行涂 装。涂料几乎不损失。

鉴于此，在提倡环保的

21

世纪，电泳涂料及涂装技术将继续发展下去。

本文论述

此种方法的目前状态及其将来的发展趋势。

2

一些物化数据

电泳涂料是以水溶性离子型聚合物为成膜基料，被涂工件可以是阴极或者是阳

极，尽管此种涂料在

20

世纪

40

年代后期才出现，且应用很有限，一直到

20< /p>

世纪

60

年代 才以电沉积的方法将这些水性涂料转化成涂膜。这主要是因为是以水为溶

剂，由于水的特殊物化性，很高的表面张力。会使涂膜在工件的边缘部位产生流

挂，释放困难，造成涂膜在干燥的过程中表面起皱等。但是，这些缺点在通电的

漆槽中就得到了克服。电泳涂装的机理，在于离子型聚合物的水溶 性会随着

pH

值

的变化而变化。

电沉积过程中，最先发生的电化学反应是水的电解。这样在阳 极的周围，呈现很

强的酸性，而阴极的周围呈现碱性，阳极电 泳是含有

-COOA

＋多元酸聚合物的胺

盐。

-COO-

基是以阴离子形式 在阳极发生沉淀反应的基团，

A

＋是

N H4

＋。含羧

酸聚合物在阳极形成涂 膜。另外由于阳极以及金属件的电化学溶解，在沉积涂膜

中含 有一部分的阳极金属离子。同时会发生金属阳极的电化学溶解和树脂基料的

氧化等副反应。

在阴极电泳涂料里，基料中含有胺基团，通过加入酸中和成盐 而水溶，形成带有

RnX

＋

Z-

的聚合物，其中

Z-

为相应的有机酸（多为醋酸和甲酸）基团，

RnX

＋为

聚合物离子。阳离子型基料（环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯或其他树 脂）含有氨

基或叔胺基团，在碱性条件下，阴极周围的阳离子 基团由于与

OH-

相互作用，而

失去水溶性，并在阴极上以

R3N

的形式沉 积下来。有很多综述及专论对这种涂料

及涂装方法进行了详细 的论述，这种涂装方法与电泳过程有一定的相似性，但仍

存在 着差别，电泳过程针对的是一种憎液胶体的运动，而电沉积发生在聚合物溶

< p>
液的热动态平衡。涂料中的颜填料也通过电沉积过程沉积在电极上，电沉积涂膜

是一种高度集中的胶体结构，并含有少量的有机溶剂。

现在，有一些关于电泳涂料的新观 点，有不少专刊及文献阐述了这个领域的技术

进展。

2.1

不同底材上的电泳涂料

涂料与其他聚合物材料不同，它被涂覆在材料的表面，同样体 积而言，施工后具

有很大的表面积，这样，涂层一方面与底材 相接触，另一方面与外部的环境接触，而底

材的特性会影响涂层的化学和结构特性。

在物体表面 进行涂装，固体物表面可以影响涂层的应力、取向等性能，同样能催

< br>化或抑制涂层的化学反应过程，这样，材料的特性以及涂装前工件的前处理对涂

膜的机械性能、防护性能、热力学性能以及涂层的使用寿命均有影响。

< br>

与传统基于溶剂释放的溶 剂型涂料相比，电沉积涂料中齐聚物的沉积伴随着电化

学反应 的进行而进行，这样，不同的底材上沉积下来的涂膜的化学成分不同，而

且，实践证明即使在阴极电沉积涂料中，金属底材也对涂膜的技术参数及性能有

影响。涂装进行前处理和生产具有合适特性的电泳涂料尤其重要。近来，在这方

面已获得了新的突破。

众所周知，在水溶性阳极电泳涂料树脂的主要电化学反应是< /p>

H

２

O

的电解< /p>

:

由于氧 的释放，阳极势应比氧气的阳极势更高。但是，在此之前，多数重要的金

属，发生动态的热氧化，这样，在氧的释放和阳极金属的溶解上存在着竞争性。

阳极上沉积下来含有酸和金属 盐类的基料涂层，每一部分的沉积都与电沉积条件

有关。电沉 积涂膜中含有盐类，涂层的弹性、附着力和电绝缘性能降低，这主要

< br>是由于金属离子的沉积能力比含氢离子的聚合物离子高，这已通过对涂层的结构

和其三维网络结构的研究而得到证实。溶解在槽液中的金属离子提高了槽液的电

导率，促进了水的电解和气体的释放，结果导致涂膜产生缺陷。

Beck

根据金属的溶解消耗的电量，将金属分成三类：

（

1

）可被钝化的金属，

（铝、钢铁）和贵金 属如铂和金等。

（

2

）可进行电化学溶解的金属。

（

3

）在一定程度下可进行电化学溶解的铜及其合金。

Beck

研究了在静态电刺激条件 下的水性树脂阳极电沉积，证明金属溶解量按下面

的顺序递增 ：金

-

钢铁

-

铝

-

锌

-

镍< /p>

-

银

-

铜。阳极 溶解的程度金为

0.1%

而铜为

31% ,

若采用钢铁为阳极，已证实其溶解程度随着钝化的不同，在

1.8%

～

90%

的范围

内变化。沉积在钢铁和铝上面的阴极电泳涂料与根据成膜聚合物中有机酸形 成的

机理有关，沉积在钢铁上的涂层中含有一定数量的钢铁， 一般主要是

Fe2O3

和

Fe

３

O

４，这些钢铁的氧化物由于铁以氢氧化钢 铁的形式沉积下来，在涂膜烘烤固化

时，转化成氧化物的形式 ，在阴极沉积上的羧酸和盐的沉积数量，一方面取决于

成盐成 膜基料的水溶性，另一方面，取决于被涂金属氢氧化物的溶解性。

在铜上，阳极电沉积伴随着成膜基 料盐的形成，在铝和铝合金上，阳极电沉积

伴随着底材的阳极 化，这个过程取决于铝合金种类，电沉积条件和涂料树脂的种

类，而当成膜聚合物以酸的形式沉积在阳极上，能获得最好的性能。

已研究了用有机表面活性剂钢铁和 镍的阳极溶解。它们对金属溶解的速率的影

响与金属化合物的 形成和表面活性剂有关。金属的溶解，可通过在金属表面上的

活性剂的吸收情况加以抑制和促进。然而，当阳极以一定的速度溶解时，表面活

性剂分子从金属表面被快速移开，导致抑制剂的吸收被抑制，抑制作用也就不再

起作用。同时考虑到采用周期性的脉冲电流作为阳极金属溶解的抑制剂，笔者 认

为，电沉积过程中采用周期性的脉冲电流作为金属溶解的抑 制剂，是由于金属被

快速地钝化。对这种可进行阳极钝化的电 沉积涂料乳液的影响也进行了研究

,

这种

现象的本质如下

:

将稳定的齐聚物 的烃类乳液加入槽中来钝化阳极

,

其效果主要是由

于这种乳液沉积在阳极活泼部位

,

掩盖漆膜缺陷

,

将活泼部位加以封闭。加强电极的

导电性，能促进这种乳液的沉积。由于离子型聚合物的沉积比中和 涂料乳液需要

更少的中和剂，因此

,

在电泳过程中

,

这种聚合物最先沉积在 阳极上（有时由于原子

和金属离子浓度的升高

(

在阳极电泳涂料中

)

，乳液 的沉积条件具备乳液微粒沉积下

来封闭了活性部位）

,

这将沉积在钢铁上涂料的保护性能提高了

3< /p>

倍，在铜上却提

高了

< br>6

倍。令人感兴趣的一些阳极电泳涂料品种已经被推出。

底材的性能，对树脂的氧化有影响 ，含有双键的阳极电泳涂料中的双键也被氧

化，这种氧化是由 于其与氧原子反应，或者电化学反应而引起的。

在铜表面，由于双键被羧酸铜类化合物钝化，在钢铁上，阳极 氧化比在铝上更

为有效。所以，涂膜沉积在钢铁上，基料中会 形成一定的交联。从而在钢铁上沉积涂膜