涂膜生成

為了生成電泳涂膜，涂裝工件要接地后浸入帶相反極性的槽液中。樹脂和顏料遷移（電泳）到工件上成膜，然后用水洗將多余的材料洗去，最后在固化爐中將涂膜固化。

在圖3-2中表示了在電泳槽中所發(fā)生的沉積成膜過程。槽中有帶正電的陽極和帶負電的陰極。

導電溶液的電解分解導致了帶電粒子的移動，負電粒子向陽極移動，正電陽離子向陰極移動（電泳）。

帶電的涂料粒子從溶液中沉淀后粘附在金屬基材上（電沉積）。隨著沉積膜增厚，涂裝表面上相應的電阻就會升高。隨著電阻的升高，工件逐漸變成絕緣體，這時侯就停止繼續(xù)成膜

隨著油漆粒子的沉積和表面的移動停止，分散介質(zhì)將向相反方向運動，造成溶劑損失和漆膜的變硬（電內(nèi)滲現(xiàn)象）。

穿透法拉第籠凹陷區(qū)的能力是電沉積中獨特的方面。就象在靜電噴涂中那樣，涂層最初從電阻最小的部分開始向大部分可以接近的表面涂裝，先涂外表面，然后移向內(nèi)表面。由于穿透一個法拉第凹陷區(qū)后電場降低，電力線就自然地向最近的接地點處彎曲。在電泳中，圍繞著法拉第區(qū)的電場強度隨著涂膜的變厚和絕緣化而降低。這樣就使進入法拉第凹陷區(qū)的電流增加，使漆膜向凹陷區(qū)更深的區(qū)域沉積。電沉積方法可使涂層穿透深的凹陷區(qū)的能力使涂層的防腐性能極好。電沉積涂料穿透法拉第區(qū)域的能力被稱為電泳力。各種涂料的電泳力用一種電泳箱來測定，單位是英寸。

電泳工藝過程

1. 加電壓V=IR

2. 水在電極上電解分解

3. 涂料粒子向帶正負電荷的電極移動（電泳）

4. 涂料粒沉淀（電沉積）

5. 涂料粒子緊密地包裹（電內(nèi)滲）

6. 工件上沉積涂料后變成絕緣體

7. 沉積變緩并停止沉積

表3-1，電極反應

陽極電沉積

帶有正電荷的物質(zhì)會被帶有負電荷的物質(zhì)所吸引，應用這個原理，帶有電荷的粒子就可以在液體中運動。在電沉積中，由于溶液的化學性質(zhì)使油漆帶了電。陽樹脂帶上了負電荷。由聚合物的類型、粒子大小、酸基的數(shù)目和穩(wěn)定計的含量等產(chǎn)生的平衡決定了溶液的電性質(zhì)。

電沉積成膜過程是一系列電化學反應的結(jié)果，通過水的電解使沉積電極周圍的化學環(huán)境發(fā)生改變，造成樹脂的溶解度降低后在所浸漬的工件上凝結(jié)成膜

陽極電泳工藝中需要用超濾法來控制電泳槽的pH。在超濾中將在電沉積工藝中所產(chǎn)生的過量的酸去除掉。過量的酸留在電泳槽中會使pH升高。典型的陽極電泳系統(tǒng)都使用超濾來控制pH。

這樣就是使陽極電泳系統(tǒng)增加了pH控制設備。在過去應用超濾技術時，許多槽液會變得不穩(wěn)定時就必須用新的槽液來換槽。

圖3-2，陽極電沉積中的電極反應

圖3-3，陽極系統(tǒng)的滲析池

下面表示了陽極電泳系統(tǒng)中的化學反應步驟：

1． pCOOH+R₃ NH₂OpCOO^-+R₃NH^-+H₂O (溶解步驟)

2．2H₂Oà 4H⁺+O₂ á+4e^-

3．pCOO^-(可溶性)+H^-àpCOOH(不可溶)(沉積步驟)

在最后一步反應中，水電解中的產(chǎn)生的氫離子與陽樹脂結(jié)合而成為原來的不可溶形式，然后在工件表面上凝結(jié)成涂膜。

從另一方面來看，陽極電泳方法也是金屬工件的電化學溶解過程。溶解后的金屬離子通常也會包括在涂膜中，這會造成防腐力的降低，在固化時會使表面產(chǎn)生紅銹。

在涂裝工業(yè)的歷史中，由于電泳法的種種優(yōu)點，所以這個缺點被容忍了。在七十年代出現(xiàn)了陰極電泳系統(tǒng)后，它就不再有這種著色沾污的缺點了。

陰極電泳

陰極電泳槽的電化學原理和陽極電泳法相同，但電極功能則相反。電沉積在相反極性的電極上發(fā)生。所發(fā)生的反應步驟相同，陰極電泳中的化學反應步驟為：

1．pR₂N＋RCOOHà H2OpR₂NH^- ＋RCOO^-＋H₂O（溶解步驟〕

2．2H₂O＋2E^-à H₂á＋2OH^-（陰極反應〕

3．pR₂NH^＋（可溶性〕＋OH^-à pR₂N（不可溶〕＋H₂O〔沉積步驟）

在陽極電泳系統(tǒng)中將工件作陽極，而在陰極系統(tǒng)中將工件作陰極

在陰極上發(fā)生了關鍵的反應，在最后一步反應中，由水電解所生成的OH^- 奪取了可溶性陽樹脂中的H^＋，使樹脂凝結(jié)而在陰極上沉積成膜。

陰極電泳工藝的一個主要優(yōu)點是槽液中只有極少量的從工件溶解下來的金屬離子。由于清除了著色的缺陷，所以較早期的期望是在電泳工藝中可以使用較泄的顏色來涂裝了。但是由于在固化中仍有發(fā)黃的趨勢，所以早期的陰極電泳仍限于涂裝較深的顏色。

這些早期的陰極系統(tǒng)中的涂料是環(huán)氧類樹脂和芳香烴交聯(lián)劑?，F(xiàn)在已有了許多不同類型的交聯(lián)劑和為了使電沉積涂膜獲得特殊性質(zhì)的混合交聯(lián)劑

最新的陰極電泳涂料是環(huán)氧改良型的丙烯酸涂料，它們的物理性能有了較大提高，并且固化中發(fā)黃的趨勢減少。

這些改良的技術使得電泳涂裝中可以使用更多的顏色，包括以前曾有問題的淡顏色。陰極電泳膜的光澤和色牢度好，而且耐洗滌性好，色斑少，金屬在電泳槽中的溶解量小，另外它的膜厚也比陽極厚。它的膜厚范圍在0.5-1.5密爾，陽極電泳膜的膜厚為0.5-1.2密爾。盡管當前陽極電泳法仍在使用，它的這些主要的優(yōu)點使得工業(yè)上更愿意采用陰極電泳法。