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阳极系统在阴极电泳中的应用及维护 |
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作者：昌河铃木汽车有限公司 王叔毅 |
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随着汽车工业的发展，汽车涂装技术也同步发展到新的平台。就耐蚀性而言，由最初的汽车钢板的简单防锈技术，到20世纪70至80年代的阳极电泳技术，完成了从简单加工到技术较为先进的批量生产组织，实现了涂装技术的第一次飞跃；进入到九十年代后期，一种新理念的阴极电泳涂装在短期内普遍代替了阳极电泳涂装，与第三次工业技术革命成果渗入的自动旋杯静电喷涂技术一起，构成了涂装技术的第二次飞跃，实现了高产能的转化。
对于阴极电泳涂装工艺而言，若要在生产过程中获得优质的电泳漆膜，必须确保槽液PH值和电导率的稳定。而在阴极电泳涂装工艺中，阳极系统正是扮演稳定槽液PH值和电导率的角色。
阴极电泳的阳极反应
阳极液系统极罩内的不锈钢极管，作为电泳形成电场的一极。如为阴极电泳，则工件连接由整流器来的直流电的阴极，极罩内不锈钢极管连接直流电的阳极。通常阴极电泳阳极系统的要素有：阳极单元、阳极液槽、阳极泵、电导仪、流量计、压力表、阳极液供应及返回管路、阳极液溢流及排放管路等。阴极电泳涂装的阳极系统如图1所示。
图1 阴极电泳涂装的阳极系统
阳极液系统的作用
1、 调节电泳槽内槽液的酸度和降低槽液的电导率
（1）电泳槽液PH值及电导率调节的必要性：阴极电泳漆是酸性物质，漆的溶解情况靠其酸度来调节。PH 值过低，漆膜溶解加剧，出现漆膜变薄，库仑效率低，漆膜外观变差。PH值过高，涂料水溶性、稳定性和电沉积性能变差，漆膜附着力不好，外观也变差。电泳是一种电化学过程，漆液电导率过高，电化学反应加剧，漆膜质量变差。
（2）电泳过程中，PH值及电导率产生变化的原因：阴极电泳中，漆液中悬浮的漆颗粒是在酸性溶液中，其离子形式为阳离子，在电场力的作用下，沉积在作为阴极的工件上。在漆液沉积到工件的同时，作为漆溶液的酸，就以阴离子的形式被释放出来，它会降低槽液的pH值，增加槽液的电导率。在阴极电泳中，阳极区不断产生有机酸CH++ CH3 COD-（或HCOO-）→CH3 COOH（或HCOOH），如不及时去除该有机酸，使之进入槽液后会使槽液pH值不稳定。随着电泳的不断进行，阳极金属不断溶解，Fe2+离子不断析出。另外，工件从前处理不断带入杂质离子，使漆液电导率不断上升。
2、阻止阳极溶入的铁离子进入电泳槽内的漆液
铁也是催化剂，当工件烘干中温度未到，Fe2+使工件表面粘度迅速升高，漆膜表面来不及流平而使漆膜粗糙。阳极膜是一种半透膜，它能够在电场的作用下选择性地允许带有相应电荷（负电荷）的离子通过，这种半透膜只有水分子、小的酸根离子等小分子能够通过，树脂、颜料等大分子则不能透过。阳极液和电泳槽液就是借助于这种选择性透过的半透膜隔离开来的。酸根离子只有在电场的作用下才能从电泳槽液向阳极系统迁移。若没有电场的作用，酸根离子将在浓度极差的作用下在槽液及阳极液中均匀分散。
阳极分类
昌河铃木汽车公司涂装的电泳系统是采用侧面弧型阳极，(ARELCO SUPERCELL 1.3有效膜长：2300mm；有效电极面积：0.39×2.3＝0.9m2/cell弧形电极：S.S316L 10ga)底部管状阳极的阴极电泳方式。
阳极系统细菌对电泳的影响
2005年5月，我们对电泳漆膜检测发现电泳漆膜偏薄，通过提高高压段，把电压由220V调到260V，其电泳膜厚仍不能达到工艺要求，且泳透力差。经过车身电压检测，从检测数据可以看出阴极车身实际电压损失严重。通过检查发现，阳极系统流量计内有絮状物质堵塞部分流量计，絮状物质呈白色，集中在流量计上下口。我们立刻对流量计进行了清理，并对阳极系统进行杀菌处理。从杀菌结果所知证实阳极液内含有细菌，但电泳槽液及超滤系统没有被污染。经分析，细菌可能来源于工业水，我们利用周末停产期间依据公司提供的方法对阳极系统进行杀菌工作，同时多次对各流量计内残留物质进行清理，并发现细菌大量附着在阳极膜上使电阻变大，车壳电压损失较大，电流密度变小使车身膜厚偏薄。经过对阳极膜清洗杀菌后电泳膜厚明显上升，泳透力效果明显。
图2 阳极分类
阳极膜的几点注意事项
1、渗漏情况
若有阳极单元渗漏或破损时应立即停止阳极泵，必要时需关闭整流器，并及时更换渗漏的阳极单元。具体操作如下：
（1）关闭阳极液系统的泵，必要的话将整流器也关闭；
（2）查出渗漏的阳极棒；
（3）将渗漏的阳极单元与电泳系统隔离开来；
（4）更换渗漏的阳极单元。
2、电泳倒槽时阳极膜应保湿
当电泳主槽倒空时，阳极液循环系统必须保持循环状态，并不断给阳极膜喷洒去离子水。否则，会造成电泳漆干结在阳极膜上和阳极膜干透，干结的电泳漆将增大电阻，而且阳极膜一经干透将永久失去半透膜的渗透功能。
3、应对软化水罐、纯水罐进行定期清理（1次/月），有条件的公司在水处理工艺上加装紫外线杀菌装置,杜绝细菌的来源。
4、每个月进行一次阳极液、UF液的细菌测试，发现异常立即进行杀菌。
结语
通过有效的阳极系统管理，稳定了电泳槽液的pH值和电导率，在生产过程中获得优良的电泳漆膜。(end)
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(4/7/2010) |
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