电泳涂料工作原理
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。
电泳涂装属于有机涂装，利用电流沉积漆膜，其工作原理为“异极相吸”。
电泳涂装最基本的物理原理为带电荷的涂料粒子与它所带电荷相反的电极相吸。采用直流电源，金属工件浸于电泳漆液中。通电后，阳离子涂料粒子向阴极工件移动，阴离子涂料粒子向阳极工件移动，继而沉积在工件上，在工件表面形成均匀、连续的涂膜。当涂膜达到一定厚度（漆膜电阻大到一定程度），工件表面形成绝缘层，“异极相吸”停止，电泳涂装过程结束。整个电泳涂装过程可以概括为以下四个步骤：
●电解：水的电解
●电泳：带电的聚合物分别向阴极或阳极
泳动的过程
●电沉积：带电的聚合物分别在阴极或阳
极沉积的过程
●电渗：沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂
和水，形成均匀致密的湿膜
电极附近主要的化学反应如下表所示：
阳极性电泳涂装 | 阴极性电泳涂装 |
阴极反应 2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2 阳极反应 2H2O → 4H+ + O2 + 4e- 当pH=3 ↓ ---(COO)- [阴离子树脂] COOH M→Mn+ +e- (金属) ↓ ---(COO)- [阴离子树脂] ---(COO)nM [析出] | 阳极反应 2H2O → 4H+ + O2 + 4e- 阴极反应 2H2O + 2e- → 2(OH)- + H2 pH = 12～14 ↓ —NH+ [阳离子树脂] —N [析出] |
反应过程图如下所示：
在电场作用下，涂料粒子向阴极移动（电泳），由于受到阴极附近碱扩散层（OH-）的影响，涂料粒子在阴极聚结（电沉积）。槽液的流动影响扩散层，流动速率高，扩散层薄，流动速率低，扩散层厚。刚沉积的湿膜含有大量水分，由于电流的影响，会发生部分脱水，使湿膜不挥发份达到80%（电渗）。脱水后湿膜牢牢黏附在底材上，通常的清洗不能洗脱。由于边缘电流密度高，电泳过程首先发生在这些区域。如下图所示：