高岳鑫
(一汽-大眾汽車有限公司規(guī)劃部,吉林 長春 130011)
陰極電泳是目前轎車車身制造普遍采用的涂裝工藝,隨著科技的發(fā)展,人們對質量的要求越來越高,而陰極電泳技術可以有效保證車身電泳膜厚的均勻性,從而提高車身使用壽命(耐腐蝕性)。陽極板是轎車陰極電泳設備的一個重要組成部分,必須科學設計選材,精心選型安裝,細致維護清理,才能發(fā)揮陽極系統(tǒng)的功能,為生產出良好的電泳防腐涂層提供保證。
車身陰極電泳是將具有導電性的車身和滑撬浸漬在裝滿水稀釋的、濃度比較低的電泳涂料槽中作為陰極,在槽中另設置與其相對應的陽極,在兩極間通直流電,從而在車身上析出均一、不溶于水的涂膜的一種涂裝方法。
通過直流電將水和樹脂分子分別電解為相應的陰陽離子,陽離子泳向陰極,陰離子泳向陽極,借助于電,樹脂分子從液體析出形成電泳漆膜,半透膜兩端通電后,低濃度向高濃度移行,電泳涂膜在加電作用下脫水使涂膜致密化。
圖1 車身陰極電泳原理
圖2 陽極板工作原理圖
由于在陰極電泳過程中,樹脂陽離子容易在車身上沉積,有機酸根離子積聚,PH值降低,電導率升高,從而電泳漆面容易形成條印,漆膜粗糙等問題。這就需要安裝陽極板來除去槽液中的游離酸,并防止酸的積聚,維持槽液的穩(wěn)定。
陽極板按照形狀來劃分,可以分為板式陽極、管式陽極以及弧形陽極板,相同情況下三種管路對比如下表所示:
陽極電極材料,一般選擇316L不銹鋼,厚度大于1/8英寸(3.2mm)。為延長陽極的使用壽命,可選用氧化釕或鈦基氧化物的電極。涂覆有氧化釕成分的陽極壽命是不銹鋼陽極的數(shù)倍,但初期投資也比不銹鋼要多。
陽極膜材料,一般為只有水分子、小的酸根離子等能通過的半透膜(陰離子交換膜),樹脂、顏料等大分子則不能透過。
陽極循環(huán)管路的材料,一般為不銹鋼 316L或者材質優(yōu)良的PP管材,因為管路中的陽極液PH范圍在2-3左右,需要抗酸液腐蝕。
圖3 陽極板面積計算圖
陽極面積可通過下列公式計算:
其中, SA——陽極面積
JPH——生產節(jié)拍(hour-1)
T——單車電泳涂裝時間(min)
SC——單車表面積
R——陰極面積/陽極面積(通?!?:1)
陽極寬度通常為b=690mm,長度a根據槽體深度確定。從而,陽極板的數(shù)量m=SA/a*b。
一般情況下,安裝時間為電泳漆投槽前,并通過滲漏測試。一旦投入生產,陽極板必須一直保持濕潤的狀態(tài),并且干燥的時間不能超過3小時。否則陽極膜將發(fā)生破裂。
陽極單元應沿槽壁布置,浸入深度不大于槽液深度的40%。
在全浸泳涂時間大于 3min的場合,陽極的排布要從出槽口向前排,一般入槽端靠近入槽車身部位不布置陽極板。
陽極板相鄰2個電極段之間至少有1個極罩的間隙。如果兩個極罩之間的電壓差超過75V,要留出2個極罩的間隙。如果電壓差超過100V,則要留出3個極罩的間隙。
在泳涂車身面積較大的情況下,一般在電泳槽的底部也設置陽極板,這樣可以使電泳涂層更加均勻。
圖4 電泳槽中陽極板排布
以上是對電泳槽陽極板的工作原理及設計原則作了簡要介紹。作為陰極電泳涂裝工藝的重要設備,陽極板的質量決定了電泳車身膜厚、粗糙度等重要參數(shù)指標,從而將會影響車身的防腐性能。由于篇幅的限制,本文僅根據工作經驗和相關資料,對一種陽極板的設計尺寸進行了計算。未來還需要在實踐中不斷優(yōu)化陽極板的設計理論,結合新型材料,改善陽極板的電泳效果,從而提高車身防腐性能。