前 言
電泳涂料作為一類新型的低污染、省能源、省資源、起保護和防腐蝕作用的涂料，具有涂膜平整、均勻、光滑、耐水性和耐化學性好等特點。且電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐蝕性、沖擊性能、滲透性能明顯優于其它涂裝工藝。
電泳涂裝的有機封孔技術可替代氧化膜的沸水或低溫水合封孔技術。特別是超濾裝置應用于電泳生產線涂料的回收，使得電泳生產工藝可以進行全封閉循環運行，涂料幾乎100%得到利用；既解決了電泳漆利用率低的問題，又解決了廢水處理的難題，使電泳涂裝在防止環境污染、實現涂裝的規模生產和經濟效益方面取得了長足的進展。
一、鋁合金電泳涂漆工藝
鋁合金的電泳涂漆是在陽極氧化膜的表面進行的。帶負電荷的水溶性樹脂在直流電的作用下在鋁型材陽極上放電析出，從而沉積在陽極鋁型材的氧化膜表面；再由于電滲透作用使得電泳沉積層的含水量顯著減少，最后漆膜的含水量約為5～15%左右，通過在180～190℃的高溫烘烤30分鐘、固化而得到電泳漆膜層。
電泳涂漆需要嚴格控制的工藝參數有：槽液固體分、槽液的胺值、酸值和酸度（pH值）、槽液電導率、槽液的有機溶劑量、槽液溫度、電泳電壓和電泳時間等，其中槽液pH值和電導率是電泳涂漆的兩項重要工藝指標，對鋁型材電泳涂漆有重要的影響，在日常生產中嚴格參照這兩項指標的檢測結果來對電泳槽液進行維護。
1.1、電泳涂漆原理
電泳涂漆可分為陽極電泳涂漆和陰極電泳涂漆。我們現多采用陽極電泳涂漆，陽極電泳涂漆的水溶性樹脂是一種高酸價的羧酸鹽，一般為羧酸銨鹽。在直流電場中，帶電的樹脂膠粒將在金屬表面附著一層樹脂膜。
鋁合金陽極氧化膜的電泳涂漆原理如圖1所示，在鋁合金上常用的電泳漆涂料的主要成分是水溶性丙烯酸高分子化合物，為半透明乳膠液。
其成膜過程的核心是電沉積反應，在約150V的外加電壓下，型材陽極氧化膜的微孔中的水將電解，在陽極區析出氧氣，在陰極區析出氫氣，同時，產生的氫離子與水溶性高分子羧酸根RCOO-在陽極表面（即鋁型材氧化膜的表面）發生中和反應，生成羧酸有機高聚物沉積膜，其化學反應式為：
2H2O = O2＋ 4H+＋4e
R（COO-）n+ nH+ R（COOH）n
隨著沉積量的增加，在型材表面形成一層均勻的疏水性涂膜，同時還發生電滲現象。電泳整個過程較為復雜，主要包括電解、電泳、電沉積、和電滲四個同時進行的反應過程：
1. 電解（分解）
在陰極反應最初為電解反應，生成氫氣及氫氧根離子OH-，此反應造成陰極面形成一高堿性邊界層，當陽離子與氫氧根作用成為不溶于水的物質，涂膜沉積，方程式為：
H2O → OH-+ H+
2. 電泳動（泳動、遷移）
陽離子樹脂及 H+ 在電場作用下，向陰極移動，而陰離子向陽極移動過程。
3. 電沉積（析出）
在電場作用下，帶電荷的樹脂粒子到達陽極放出電子沉積在陽極表面形成不溶于水的漆膜，電沉積膜的主要成分為高分子羧酸，導電性很弱，當鋁材表面形成完整的漆膜后，漆膜幾乎停止繼續增長，因此電泳涂漆工藝無法達到高膜厚產品。
4. 電滲（脫水）
涂料固體與工件表面上的涂膜為半透明性的，具有多數毛細孔，水被從陰極涂膜中排滲出來，在電場作用下，引起涂膜脫水，而涂膜則吸附于工件表面，而完成整個電泳過程。電滲的特點是固相不動，液相移動，電滲、是膠體的一種固有特性。
綜上所述，電泳涂漆過程的電泳漆膜形成的機理可概括為三個階段：
① 鋁陽極氧化膜更厚的阻擋層的生成反應；
② 在鋁陽極氧化膜微孔中水的陽極分解反應；
③ 電沉積涂層RCOO0-與H+的中和反應。
二、pH值和電導率對表面涂漆影響
pH值和電導率是電泳涂漆的兩項重要工藝參數，對鋁型材電泳涂漆有重要的影響。在日常的生產中，主要是參照這兩個參數的檢測結果來對電泳槽進行維護。
2.1、pH值對電泳表面涂漆的影響
電泳槽液的PH值是確保電泳樹脂的水溶性，以獲得高質量電泳漆膜的重要參數。
控制在相同電壓下，pH值與電泳漆膜的關系（如下表所示）：
丙烯酸樹脂在酸性環境中不溶于水，有自然凝聚沉積的傾向，當PH值過低時，電泳樹脂的水溶性、穩定性和電沉積性能變差，電泳槽液變得混濁，使樹脂凝膠而無法進行電泳，導致漆膜粗糙，附著性變差。當PH值過高時，水的電解反應加劇，易產生氣泡、針孔，同時也會使電泳漆膜的溶解加劇，析出的漆膜變薄，甚至無附著性，涂層外觀質量變差，易產生針孔等缺陷。因此在電泳涂漆中必須嚴格控制電泳槽液的pH值。
在陽極電泳過程中，銨離子會不斷積聚在電泳液中，使電泳液的pH值呈升高趨勢，當pH值偏離控制范圍時，可通過電泳漆精制設備對電泳槽液進行精制，一般電泳漆液pH值在8~9時均能得到滿意的漆膜。
2.2、電導率對電泳表面涂漆的影響
電泳漆工作液的導電能力，通常用電導率表示。槽液電導率大小對電泳漆的穩定性、電泳漆膜的品質和涂料的泳透力有直接影響。
電導率與漆膜厚度及其質量的關系如下表所示：
電泳槽液的電導率過大，就會使電泳漆的沉積速度過快，泳透力降低，會引起涂層表面粗糙，產生針孔；漆液的電導過低，則漆膜不易形成。
槽液初始電導率取決于電泳槽液的固體分、pH值、溫度、純水的純凈度及雜質離子的含量等因素。對同一種涂料而言，對漆液電導影響最大的因素是漆液中雜質離子的存在。
隨著電泳不斷生產，電泳液將會不斷產生NH4+，使得槽液的PH值和電導率都會升高，且氧化膜呈多孔結構，微孔內吸附大量的硫酸電解液；同時電泳前水洗帶來的雜質離子也會在電泳槽中積聚而增加，致使槽液電導率增大，槽液劣化，泳透力降低，進而引起涂層表面粗糙、針孔等缺陷增多，嚴重時甚至難于形成完整的漆膜，造成電泳槽液的報廢。
為了保持電泳槽液電導率的穩定，必須嚴格控制雜質離子的污染。加強電泳前處理最后一道水洗水的潔凈度；對已進入電泳槽液中的雜質離子，可通過槽液的精制系統去除，加強槽液的使用壽命。
同時，為確保槽液的穩定性，須對槽液的固體分、PH值、電導率、胺值、酸值、溶劑量等進行定期分析，特別是槽液的PH值與電導率，對兩者進行嚴格控制、分析，以提高槽液的穩定性及使用性，確保產品在受控狀態。
三、結束語
本論文主要分析了pH值及槽液電導率對電泳表面涂漆的影響。根據生產現場提取的數據和產品的性能要求進行分析，制定相應的工藝控制范圍并提出了相應的控制措施。pH值和電導率是影響電泳涂漆漆膜因素中的兩大重要因素，對型材電泳后表面漆膜的性能有著決定性影響。因此，調節好合理的pH值和槽液電導率非常關鍵，我們需制定好恰當的槽液分析頻率，根據槽液分析報告及時對槽液進行精制處理或補充相應的藥劑，保證槽液各參數在工藝內控范圍之內。
