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 0引言

1977年世界上第一条汽车车身阴极电泳（CED）涂装线在美国投产，汽车涂装进入了阴极电泳时代。基于CED涂膜的耐腐蚀功能优秀，泳透力好，能成倍地进步汽车车身的运用寿命（保用10～12年不发生穿孔锈蚀），阴极电泳涂装工艺技术在汽车工业中的普及率和普及速度之快是史无前例的，不到10年，汽车车身的阴极电泳化率达90%以上。我国在“六五”时期，沈阳和北京油漆厂引进了阴极电泳涂料，在中汽公司组织下，一汽、二汽、济汽引进了3条驾驶室阴极电泳涂装线及相关涂装技术，于1986年7月后相继投产，构成阴极电泳涂装片面交换阳极电泳、浸涂和喷涂等底漆工艺之势，新建车身涂装线全部采用阴极电泳涂装工艺。

30多年阴极电泳涂料和涂装技术不时获得提高和完善，如耐腐蚀性、泳透力、环保性等方面都有较大的进步。阴极电泳涂装已成为经得起考验、成熟的汽车车身打底涂装技术。2009年我国成为世界汽车消费的第一大国；上千万辆汽车，除局部大客车和改卸车的车身外，都采用阴极电泳涂底漆工艺。CED涂装工艺至今仍是先进的汽车车身的涂底漆工艺，尚在理想的工艺来取代它。

阴极电泳涂装技术在汽车零部件（如车架、车轮、中小钣金件、减震器、雨刮器、车厢及金属部件等）涂装中也失掉普遍使用，在其他工业涂装范畴（如建材、轻工、农机、军工、家用电器等金属件涂装范畴）也失掉普及和推行使用。

有人以为“电泳涂装工艺经过长工夫的开展和使用曾经比拟完善，可改良的中央并不多”[1]。笔者基于下列情势持不同看法，以为阴极电泳涂装技术改良完善和创新的空间还很大。基于国度的环保、清洁消费和节能减排的法规相继公布，要求阴极电泳涂装工艺更环保（低VOC化、低碳化、有害化）。

资源充足，原资料跌价，汽车市场竞争剧烈，要求在保证涂装质量的根底上，依托技术提高，改良完善CED涂装工艺及配备，降低CED涂装本钱，进步产品的竞争力。周边相关技术提高及成熟（如ED-RO、热泵技术、新型CED涂料等），互相促进，需改换、淘汰落后的工序及配备和涂料更新。

另外，笔者在技术征询、现场技术效劳中发现，设计人员对阴极电泳涂装工艺的看法研讨不到位，存在误区，缺乏按工况、被泳涂件的性状灵敏使用相关技术和精益设计的才能，局限于翻版设计，致使工艺设备设计落后，投资运转本钱高。

本文是在如何依托技术提高进步资源应用率、降低CED涂装本钱、CED工艺/设备的精益化设计等方面和纠正看法上的一些误区论述笔者的看法，与读者讨论。

1进一步看法研讨阴极电泳涂装原理、进程及灵敏使用相关技术CDE电泳涂装的原理：1）被涂物外表左近由于水的电解作用招致pH降低；2）涂料粒子得到电荷从溶液中析出并沉淀构成涂膜；3）电泳涂装进程随同电解、电泳、电堆积（凝聚）、电渗等物理化学作用。CED涂装工艺及设备设计人员只要在弄清和熟知CED涂装原理，电解、电泳、电堆积（凝聚）、电渗等在涂装进程中的物理化学作用和下列相关技术（参数），才干灵敏使用相关技术和打好精益设计的根底（根本功）。

1）电泳涂装的工艺参数（电泳条件）：槽液温度、电泳电压、电泳工夫、槽液特性（pH、电导率）及它们的互相关系；

2）槽液组成：固体分、无机溶剂含量、灰分、MEQ值、库仑效率；

3）最佳极距、电场强度、电泳的临界电压、任务电压、毁坏电压；

4）电泳涂装时的电流、膜厚和湿漆膜电阻的变化及互相关系（见图2）；

5）泳透力及影响泳透力的关键要素；

6）发生电泳漆膜弊端的缘由及防治；如颗粒、缩孔、针孔、再溶解、涂膜偏厚或偏薄、异常附着等，泳透力差、二次流痕、斑迹、外观不良、带电入槽阶梯、涂膜剥落等10

多种电泳涂装独有弊端的病因及防治措施；

7）通电方式：带电入槽和入槽后通电（即工件全浸没后通电）；带电出槽，不分段和分段电压供电；它们适用于何种工况；

8）电泳后清洗的功用及目的，如何避免再溶解，如何降低耗水量和增加污水排放量。假如涂装工艺/设备设计人员完善上述技术知识，除能翻版设计外，就谈不上灵敏使用相关技术，做不到按工况和被涂物性状停止精益设计或有所创新，势必形成一定的消费隐患。

2阴极电泳涂装工艺、设备设计的根本守则

新的CED涂装线经调试达产后，应满足工艺要求的涂膜质量及相关的经济技术目标，详细内容如下。

2.1CED涂膜的质量基准[3]

1）涂膜外观：平整润滑，无针孔、缩孔，涂膜完好；

涂膜弊端应在工艺规范答应的范围内；

2）涂膜厚度：膜厚应平均、膜厚差应控制在工艺设计膜厚±2

μm；对构造复杂的有内腔的被涂件（如汽车车身）、各部位的膜厚各汽车公司都有基准。普通要求内腔外表膜厚≥10μm，车身表面面18～22

μm（见图3）；

3）CED涂膜的耐腐蚀性：它虽与所选用的CED涂料、CED

与前处置的配套性和工艺设备管理有关，但要求波动在工艺设计规范的范围内，如耐盐雾性504h、720h或1000h，划叉处2mm

范围内丧失附着力，其他外表不允许有起泡（疤型腐蚀）。轿车车身普通要求盐雾实验1008h或循环交变腐蚀实验达60个循环。

2.2环保、节能减排目的值 #p#分页标题#e#

CED涂装属于水性涂装工艺，在环保上已可称为“绿化工艺”，但随着维护地球环境的规范进步，要求进一步低VOC化（降低无机溶剂和加热减量）、有害化（无铅无锡化）和低碳化（增添CO2排放量）。

无铅无锡CED涂料近年来已普遍采用；低VOC含量和加热减量的CED涂料尚处于开发阶段，应促进其推行使用。阴极电泳涂装设备的动力能耗（不包括烘干能耗）还比拟大，占涂卸车间用电量的12.9%；每台车身涂装排出CO2160.1kg，其中CED占9.9kg（6.2%）[4]。还有，CED涂装工艺的耗水量、纯水用量及应用率、污水排放量都应有设计目的值。每次新设计时，应在原有设计的根底上，依托技术创新使环保、节能减排有所提高。

在确保电泳涂装质量、随着中国经济向消费型模式的转型， 电子商务和移动电子商务的快速发展带来了支付行业强劲的增长。产量和经过性的前提下，电泳槽体积（槽液容量）应尽能够小，极距应严厉控制在最佳范围内，以节省投资、投槽费用和降低电泳涂装的运转本钱。

3需纠正看法上的误区

从技术交流和期刊文章中得知，对CED涂装的看法尚存在误区，如：在延续式电泳涂装线可采用入槽后通电方式；极距可不严厉控制；电泳后添加清洗次数能进步洗净度等。它们影响电泳涂装质量和运转本钱，需纠正之。

3.1在延续式电泳涂装线上难完成不带电入槽或入槽后通电的方式

在电泳涂装时泳涂工件入槽通电方式分带电入槽和不带电入槽（即入槽工件全浸没在槽液中后通电）2种。不带电入槽方式仅适用于间歇式单工位电泳涂装场所，其优点是可防止发生带电入槽阶梯弊端，缺陷是脉冲电流大，需设置软起动。

在延续式消费的CED

涂装场所，阳极一直处在通电形态，槽液导电，当工件接触槽液时就带电，无论在挂具绝缘还是接通供电回路（汇流排）都一样，电解、电泳、电堆积等作用就开端。这与电泳作业时严禁人员接触槽液，避免电击，确保人生平安；在分段供电场所，要采取措施避免电泳漆在低电压阳极上堆积；和电泳槽内不允许有暴露的金属件等的情况及缘由一样。只要在入槽段坚持工件与阳极同电位，才干完成不带电入槽（即全浸没后通电），在这种场所能够发生工件阳极溶解成绩。

在产量大，链速快（V≥4.0m/min）、中小件（高≤1.5m，长度1.0m左右）电泳涂装场所显不出2种通电方式大的差异，因入槽所占工夫很短，可在泳涂大型工件（高≥2.0m，长度≥3.0m，如高度2.5m的商用车驾驶室、长度≥3.0m的厢式面包车），链速又慢（<3.0m/min）的场所，2种通电方式对涂膜厚度平均性的影响就大，缘由是入槽工夫长（留意：中小件和汽车车身全浸没后通电的工夫差异）。

不按工况和被泳涂件的性状：将中小件浸入槽液后通电方式照搬设计汽车车身涂装线，在延续式消费线上采用不带电入槽，车身完全浸入槽液后在起动供电回路（开端计算电泳工夫），致使电泳槽在长度方向添加一个车位（添加槽液30～50m3）和泳涂时膜厚超差。江淮瑞风商务车车身CED涂装线就是实例[5-6]。

该线采用悬挂式C型吊具延续式保送，链速为2.6m/min，节拍为190s。采用2段电泳供电方式，入槽不带电，出槽带电。投产后发现车身电泳涂膜不平均，前部17μm，后部27μm，膜厚差10μm。该公司为处理泳涂膜厚不平均成绩，经过实验，取消出槽带电，使车身前后膜厚差降到2～3μm，并节省CED涂料6％。笔者以为膜厚不均是由于设计思想有误，使车身前后部电泳工夫有差异（约差2min）形成；“出槽不带电”来处理成绩，不是理想迷信的办法，它不只添加供电控制的费事，更次要的是牺牲了出槽带电避免再溶解和加强出槽时的电渗作用。按文中引见，出槽断电情况，可了解为延长车身后部的电泳工夫约2min（也就是车身后部在出槽前在槽液中浸泡2min），膜厚差降低7～8μm是由2个要素合力构成。假如出槽时电泳涂膜外表已有再溶解，且电渗不好，则易被清洗掉，易构成清洗流痕，对涂膜质量有负面影响。 #p#分页标题#e#

处理上述泳涂膜厚不均一，较理想迷信的方法是选用高泳透力CED涂料，当泳涂到一定膜厚（如20μm），湿涂膜电阻增大到一定值后，涂膜不随电泳工夫延伸而增厚。另一个方法改为带电入槽法，电泳工夫按车身顶部的某点进出槽液面计算；换句话说可以放慢链速，进步既有电泳设备的产能，降低每台车身的电泳涂装运转本钱。2种方法同时采用，则效果更佳。

避免带电入槽涂膜弊端，已有较成熟的工艺技术措施：

1）工件在入槽前坚持全干或全湿，普通设置纯水喷雾安装，确保车身表面全湿；

2）工件入槽部位少布置阳极，缓解入槽时的电解反响；

3）加强入槽部位的液流，最好车身与液流是对向，有利于消弭入槽口液面的泡沫和工件外表附着的气体

4）保送应颠簸，消弭脉动（尤其在慢速的场所）；

5）进步槽液温度（28~33℃），降低湿涂膜的黏性，加强释气泡性，能消弭车身前端涂膜针孔弊端[7]。可是槽液温度增高对电泳槽液的波动性和泳透力有负面影响。

3.2应注重极距和严控极距在其最佳范围内

电泳涂装的极距（阴阳极之间的间隔）与静电喷涂法的极距（喷杯与被喷涂物之间的间隔）具有相反的含义，都有最佳的极距范围。它们直接影响电场强度及其散布，电场强度E＝V（电压）/L（极距），电泳涂装的极距近了也发生涂膜偏厚和异常附着，极距大了，涂膜偏薄或泳涂不上。所以极距是电泳涂装工艺和设备设计的重要参数之一。电极与极罩都靠槽壁布置，在泳涂严惩的工件时按需在槽底或工件顶部设置电极；泳涂不同类型工件的最佳极距范围电泳槽断面及典型间隙尺寸的E值确定。

可是工艺人员看法不到位，未强调控制极距的重要性，设备设计及制造供给商随工件保送方式及构造的变化，扩展工件与槽内壁间距（E值、极距）。如汽车车身E值由500～550mm，扩展到850mm甚至950mm，并以此为“经历”，互相照搬设计。极距加大许多，势必形成电泳任务电压增高，直流电源功率增大；电泳槽容积增大和槽液增多，泳涂的膜厚不均节能减排效果差，投资运转费用高的结局。例如，某公司中级轿车车身的摆杆保送机构造更新，将E值由660mm扩展到957.5mm（极距由600mm扩展到842.5mm）。又如2种滚浸式保送机，基于Rodip车身滑橇紧固在底板上，车身两侧无吊具；多功用穿越机车身两侧有摆臂。同为年产15万辆轿车车身的电泳槽，后者较前者大了19.56%（36m3）。近几年新建的车身涂装线已不选用多功用穿越机，其缘由之一就是极距大，电泳槽容积大。

注：表中数据摘自同一轿车车身涂装工程（JPH35台/h，链速3.5m/min规模）的各公司报价材料。

3.3添加电泳后清洗次数有负面作用

电泳后用超滤（UF）液和纯水清洗的目的是洗掉湿电泳涂膜外表的电泳槽液（浮漆），并回收进步CED涂料的应用率；进步电泳后涂膜的外观质量，消弭第二次流痕，最终用纯水洗掉杂质离子（置换UF液），与脱脂、磷化后水洗最大的不同之处要避免湿电泳涂膜再溶解（避免发生水流痕和斑迹的涂膜缺陷）。

惯例典型的汽车车身电泳后清洗设备选用3段浸喷结合式（一喷两浸）的清洗方式，UF液喷、浸各1次，占用2段；纯水浸占1段。在浸槽出口按需设置喷淋管，在沥水段设置预清洗管和新颖UF液、纯水喷管（见图6）。

近年来有公司引荐电泳后清洗设计采用4或5段浸喷结合式（2～3喷+2浸）；UF液洗占“喷-浸-喷”3段，纯水洗占“喷-浸”1～2段。

基于下列缘由，笔者以为增多电泳后清洗次数有负面作用：

1）工件经过电泳后清洗设备的工夫越长（即保送链速度越慢）和清洗次数越多，湿电泳涂膜被再溶解水平越严重

2）按清洗原理，工艺控制每洗1次，浓缩10倍。本着网络面前人人平等的原则，提倡所有人共同协作，编写一部完整而完善的百科全书，让知识在一定的技术规则和文化脉络下得以不断组合和拓展。 电泳槽液的固体分(NV）19%，经0次和UF液1次喷洗，NV

降到2%左右，再经2次UF液浸洗和出槽喷洗，NV就可降到0.2%左右；可是新颖UF液的NV普通≤0.5%，因而再添加UF

液清洗次数，就成为有效作业。纯水浸洗液工艺控制电导为50μS以下（新颖纯水和RO再生水的电导为10μS以下）

3）添加清洗段，不只增长后清洗设备的长度和添加投资，还不契合节能减排和降低本钱的需求。精益设计的目的就是要消弭有效作业和超值功用。对电泳涂膜外观要求较低的或底面合一场所，电泳后清洗次数可相应增加，构造复杂无空腔/缝隙的工件可选用喷洗方式。

4阴极电泳涂装新工艺技术

近年来为使CED涂装工艺更环保和降低涂装本钱，开发并采用了以下节能减排，进步资源应用率的新工艺技术和新型CED涂料。

1）采用新开发的高泳透力CED涂料（四枚盒法测定泳透力60％）替代泳透力较低的（普通在45％以下）第二代CED

涂料。不只可到达车身电泳涂装膜厚规范，尚可使车身表面面膜厚平滑平均，约能增添每台车身CED涂料耗量20％，降低电泳涂装本钱10％左右。 #p#分页标题#e#

2）开发选用省能消沉降型CED涂料，完成非涂装时不搅拌。非涂装时可中止搅拌工夫与设备条件和涂料类型、颜色有关，长的约可延续10d，短的也可延续1～3d中止搅拌，这样可浪费搅拌能耗（85％左右）和维持费用，可不设备用电源，节省投资。

3）在电泳涂装线上活用热泵技术，替代调温用的制冷机组，并回收热能，发生的热水或热风，供需加热的工序用。

其节能和增添CO2排放量的效果明显。

4）采用ED－RO安装再生电泳后清洗的循环纯水浸洗液（清洗水），稀释液送往UF液浸洗槽，滤液（电导约为5μS）替代新颖纯水。其效果可大幅度增加污水排放量和可增添新颖纯水用量50％左右。综上所述，CED涂装工艺/设备的改良、开展、创新的空间还很大。为CED

涂装更环保，进一步进步资源应用率，节能减排，降低涂装本钱，进步产品的竞争力，笔者建议CED涂装工艺/设备设计人员练好根本功，纠正看法上的误区，对原设计应逐工序、逐台设备停止审核，精心计算设计和总结经历经验；按工况和被涂物的性状，活用相关技术，停止精益化设计，使新设计的CED

涂装消费线在各项经济技术效益方面具有世界先进程度。