阴极电泳漆:通向卓越产品表面处理性能之路

全球 electrocoat 市场预计将从3美元增长.从2016年的80亿美元到3亿美元.到2021年将达到800亿美元,年均复合增长率为4.在2016年至2021年期间,这一比例为34%. 由于汽车和家电等最终用途行业对电涂层的需求,这个市场正在见证温和的增长1.

电泳涂漆 是一种利用电流将漆槽中的有机涂层沉积到零件或组装产品上的工艺吗. 由于其穿透凹槽的能力,因此可以覆盖复杂的部件和具有特定性能要求的组装产品, 在世界范围内,电镀被广泛应用于包括汽车在内的各种行业, 设备, 海洋和农业. Electrocoat,特别是 阴极electrocoat, 与阳极电泳涂层或其他更传统的涂层方法相比,是否有显著的耐蚀性改善.

阴极电泳涂层有多种技术类型,最值得注意的是 环氧树脂阴极 和 丙烯酸阴极.

  • 丙烯酸阴极涂料有望成为电涂料市场增长最快的产品. 阴极丙烯酸e-coat 通常用于需要UV耐用性和对铁基板的腐蚀保护的应用中. 它也被用于需要浅色的应用.
  • 阴极丙烯酸e-coat 可提供多种光泽和颜色,以提供外部风化和腐蚀保护. 丙烯酸阴极涂料用作农具的一层漆面漆, 花园设备, 家电和外部暖通空调.

电泳的应用包括四个步骤:

  1. 预处理2: 部件清洗完毕后, 对金属表面进行预处理,以备电镀之用.
  2. Electrocoat应用程序:带正电的阴极涂料是用直流电从阴极涂料槽中沉积在导电衬底上的. 带正电的油漆沉积在带负电的阴极上,在那里发生还原.
  3. 冲洗后:清洗部件以回收未沉积的固体油漆.
  4. :烤漆是为了热交联油漆和挥发水以及任何残留的有机溶剂.

在步骤2中, 涂料颗粒沉积在导电基板的表面上以形成绝缘膜.  随着漆膜厚度的增加,漆膜表面的电导率具有绝缘作用,漆膜沉积速率随时间的增加而减小. 在这一点上,沉积的膜有很少的水和溶剂存在,所以水后冲洗(步骤3)不会对沉积的膜有负面影响. 然后将被涂覆的基材烘烤,以消除水分和剩余的挥发性物质,并将聚合膜交联.

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图一:阴极电沉积

如图一所示, 在阴极电沉积, 带正电荷的油漆被吸引到带负电荷的阴极上,在那里发生还原, 导致氢气的释放. 在阳极上,氧化过程伴随着氧的释放. 沉积的漆膜在一次或多次水冲洗后,合并成相对不溶性的漆膜, 沉积的漆膜进入烤炉,使阴极漆膜交联.

的 阴极电泳的优缺点 包括:

  • 优良的耐腐蚀性,即使在较低的膜厚度
  • 提供优异的抗双金属腐蚀性能(当不同金属接触时)
  • 经常更换颜色是不实际的
阴极电泳沉积的例子-在勘探者知识中心了解更多
阴极电泳沉积中的电子流-在勘探者知识中心了解更多信息.

许多阳离子环氧电泳树脂都是由环氧树脂组成的 双酚A基环氧树脂 由被低分子量的酸(如甲酸)中和的胺基组成, 醋酸或乳酸. 因为镀液的pH值略低于7, 浴槽部件由不锈钢或其他耐腐蚀材料组成,以防止生锈的形成.

最常见的交联剂是堵塞的 异氰酸酯,因此,一旦涂层被烘烤,封闭的异氰酸酯被激活并与可用的反应 羟基 和胺组. 典型的电镀槽的其他组成部分包括颜料, 填料颜料, 水, 溶剂和低水平的改性树脂等 可塑剂 和 剂效果流修饰符 和 催化剂.

汽车涂层系统的横截面-在勘探者知识中心了解更多.
汽车涂装系统的横截面

 

使用涂层是因为它提供了优越的腐蚀保护,因为它涂层的表面无法达到传统的方法. 膜厚均匀,无凹陷、跑边、边珠等缺陷. 电泳涂层也非常具有成本效益,因为它提供了接近100%的材料利用率,良好的能源效率和相对较低的成本每平方英尺应用涂层.

Throwpower 电镀层能否渗透到“难以触及”的区域, 例如一个中空金属物体的内部. 依赖于外加电压, 浴固体, 导电率, 沉积时间, 熔体温度, 溶剂的水平, 和适当的罐内搅拌, 沉积时间, 可优化抛掷力和涂层外观.

简单的浸涂涂层不能有效地覆盖复杂形状零件的内部, 就像在烘焙过程中一样, 水/溶剂在零件的内部部分有洗涤作用,这阻止了充分的膜构建. 此时,电镀的物体从浴槽中取出, 大部分的水和溶剂被从电泳层中挤出,所以在烘烤过程中,与简单的浸涂涂层相比,洗涤效果是最小的.

电泳漆的膜结构是自限性的,当膜的厚度接近其最大值时,膜变得更加绝缘. 更高的电压和更长的浸泡时间将允许更高的膜构建,直到达到最大可能的膜构建, 通常是1.0 mil和1.2毫升.

电压通常在225伏到400伏之间. 如果电压过高,就会出现薄膜 破裂 涂于外表面的涂层的比例. 这叫做 破裂的电压. 在足够高的电压下, 电流会穿透胶片, 导致膜下产生气体(阴极为氢,阳极为氧).

影响膜形成的其他因素包括浴温度和电导率. 浸泡时间一般在2-3分钟左右.

综上所述,由于阳离子电泳涂层对复杂形状提供了良好的防腐保护,因此预计其增长速度将比传统的产品整理工艺更快, 低挥发性有机含量,最后丙烯酸阳离子电泳也提供了抵抗紫外线的经验应用.

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Ron Lewarchik,文章作者 & 腾讯五分彩官网总裁

作为一个特约作家, 罗恩在涂料工业中撰写与配方有关的文章. 他还担任勘探者材料搜索引擎的顾问, 就数据库内的优化和组织材料相关问题提供建议.

水性树脂技术

水性树脂 技术是全球使用的最大类型的涂层技术,预计将继续增长,作为总涂层市场的百分比. 到2022年, 全球市场规模 水性涂料的销售额预计将超过1460亿美元. 增长在很大程度上是由于建筑和汽车市场销量的增加 丙烯画 是最大的单一水性树脂系统,占水性树脂市场的80%以上.

驱动力 对于水性涂料的增加使用包括:

  • 低挥发性有机化合物
  • 大多数情况下易于清理
  • 减少火灾隐患
  • 降低保险成本
  • 降低能源消耗 烘烤涂料 由于需要较少的烤炉补气
  • 需要减少的水平 石油的材料.

正如2014年5月勘探者的文章所述 水性涂料中的流动、流平和粘度控制 表明,两大类水性涂料包括 水-reducible乳胶, 与大多数烤漆属于第一类,与大多数建筑涂料属于第二类. 这个词 水-reducible 用于在溶剂中制成的树脂,在水中被还原,使树脂在水中分散. 乳胶 另一方面,树脂是通过乳液聚合在水中制备的.

缺点 对于水性涂料的使用包括:

  • 蒸发速率对相对湿度的高度依赖性
  • 对于水来说,高蒸发热需要2260 J/g,而对于水来说,仅需要373 J/g 2-butoxyethanol,一种常用的 助溶剂
  • 水可还原树脂涂料的非线性降粘曲线
  • 流动和外观高度依赖于相对湿度
  • 高表面张力的水(较差的润湿性)需要添加 表面活性剂 这在很多情况下会降低湿度阻力
  • 水性涂料比溶剂型涂料更具腐蚀性,因此需要有衬里的容器, 塑料或不锈钢,以避免生锈
  • 水性涂料在烘烤应用中更容易爆裂,因为在水蒸发之前就开始成膜(见表1)

然而材料科学的不断进步包括了创新 树脂化学、表面活性剂、 润湿剂 和 流程代理 是否有助于水性涂料的持续增长.

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图一表示乳胶漆系统干燥的各个阶段. 第一阶段是水的蒸发. 第二阶段包括水和共溶剂的持续蒸发,直到乳胶颗粒接触并开始聚结形成一层部分干燥的膜.

最后阶段包括持续的聚结和固化(在交联系统中)形成固化, 干附着力漆膜.

在使用水性涂料时,一个关键的考虑因素是增加其作用 湿度 除了 温度 在这些涂料的应用和固化中发挥作用. 例如, 提供可接受的应用程序属性, 温度和湿度都必须小心控制,如图二所示. 湿度对含水-有机溶剂涂料的影响是不可忽视的.

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