陰極電泳涂裝系統中的陽極系統

陰極電泳涂裝系統中的陽極系統
對陰極電泳涂裝工藝而言，若要在生產過程中獲得優質的電泳漆膜，必須確保槽液pH值和電導率的穩定。而在陰極電泳涂裝工藝中，陽極系統正是扮演穩定槽液pH值和電導率的角色。
陰極電泳的陽極反應
通常電泳陽極系統的要素有：陽極單元、陽極液槽、陽極泵、電導儀、流量計、壓力表、陽極液供應及返回管路、陽極液溢流及排放管路等等。陰極電泳涂裝的陽極系統如圖1。

在陰極電泳涂裝過程中，當帶正電荷的樹酯陽離子在工件上沉積時，在電泳槽液中會不斷有有機酸根離子（醋酸根離子、甲酸根離子）和氯離子生成（有機酸根離子來源于電泳漆，氯離子來源于固化劑），并相應在槽液中積聚。當有機酸根離子在槽液中聚積過多時將直接導致pH 值降低和電導率的增高，從而影響電泳漆膜的質量和外觀（例如在電泳漆表面產生條印，漆膜粗糙）。為了確保最佳的涂裝效果和電泳漆液的穩定，必須在涂裝過程中通過陽極系統將這些酸根離子持續不斷地除去。
這些有機酸根離子會與在陽極上富集的帶正電荷的氫離子發生反應，我們稱其為“陽極反應”。

陽極單元
電泳陽極主要有管式、卷式、板式、中空纖維等四種，其中又以管式和板式用得最多。管式和板式陽極通常封閉在可沖洗的陽極罩中，極罩由不導電的材料制成。
陽極單元一般由陽極棒（電極）、陽極隔膜、絕緣的陽極罩、陽極液輸入管、陽極液輸出管等構成。陽極單元結構如圖2。

1. 陰極電泳陽極棒
陰極電泳的陽極棒正是和工件陰極一起形成電場的陽極，可見其在電泳工藝中的重要性。陰極電泳的陽極棒、螺栓及墊片通常使用不銹鋼（例如316L不銹鋼）或鈦合金板，陽極棒的厚度最好不小于3.2mm。陽極單元的陽極棒直接參與了電泳涂裝的電化學反應，所以會逐漸損耗。陽極棒都有一定的生命周期，其消耗速率取決于通過電泳槽的產品及生產率。如果操作正確，通常陽極單元有3-5年的生命周期，經過特殊處理的陽極棒的生命周期會相對長一些。在實際生產中每年都應該對10-20％的陽極單元進行拆開檢查。通常每個極罩應配備一個便于觀察的安培計，以便連續監測每個陽極的工作情況。

2. 陰極電泳陽極隔膜
陽極膜是陽極單元的主要構件之一，其作用正是通過電滲析除去電泳過程中產生的酸積聚，這樣就可以除去多余的酸，維持槽液的正常pH值。
陽極膜是一種半透膜，它能夠在電場的作用下選擇性地允許帶有相應電荷（負電荷）的離子通過，這種半透膜只有水分子、小的酸根離子等小分子能夠通過，樹脂、顏料等大分子則不能透過。陽極液和電泳槽液就是借助于這種選擇性透過的半透膜隔離開來的。酸根離子只有在電場的作用下才能從電泳槽液向陽極系統遷移。若沒有電場的作用，酸根離子將在濃度極差的作用下在槽液及陽極液中均勻分散，其工作原理見圖3。
3. 陽極膜的兩點注意事項
（1）若有滲漏情況
若有陽極單元滲漏或破損時應立即停止陽極泵，必要時需關閉整流器，并及時更換滲漏的陽極單元。在更換陽極之前，首先必須關掉電源。具體操作如下：
A．關閉陽極液系統的泵，必要的話將整流器也關閉；

B．查出滲漏的陽極棒；
C．將滲漏的陽極單元與電泳系統隔離開來；
D．更換滲漏的陽極單元。
（2）電泳倒槽時陽極膜應保濕
當電泳主槽倒空時，陽極液循環系統必須保持循環狀態，并不斷給陽極膜噴灑去離子水。否則會造成電泳漆干結在陽極膜上和陽極膜干透，干結的電泳漆將增大電阻，而且陽極膜一經干透將永久失去半透膜的滲透功能。
4. 其它
在陽極液循環系統中必須使用立式泵，而不宜使用臥式泵。這樣可以避免臥式泵在密封失效時帶來的不良影響。陽極液的輸送管路必須用耐酸的不銹鋼或塑料制成，若陽極液返回管為塑料材質，須將陽極接地。
為了獲得更加均勻的電泳涂層，電泳涂裝可以使用頂蓋陽極或底部陽極。頂蓋陽極和底部陽極通常安裝在第二段電壓區，若安裝在第一段電壓區則可能會因為電壓低而導致效果不佳。

陽極液
陽極液的電導率反映出酸的濃度。在電泳涂裝過程中，陽極液的電導率將隨酸的濃度的增加而逐漸增加。定期排放極罩內的陽極液并補充去離子水即可降低漆液的電導率。陽極液的電導率應該維持在一定的范圍內，例如500-1000μS/cm。若電導率偏高，必須排放一定的陽極液，并補加新鮮去離子水。
陽極液必須是清潔且透明的。在新槽投槽的前幾周，尤其要注意陽極液的顏色，很快變色則表明陽極系統有問題。若變色了，應給予特別的關注。若陽極液變得模糊不清，可能是陽極膜破損或細菌污染。若陽極液變得顏色和槽液接近，則也可能是陽極膜破損。若陽液顏色雖然變深了（棕色或黑色），但是仍然是透明的，則說明不銹鋼陽極棒腐蝕過快，或流量低，或電導率過高等。

每個陽極單元都要保持適當的陽極液流量，而且每個陽極單元的流量都應該能夠單獨監控。流量閥精度不宜過大，以便將流量控制在合適的范圍內。陽極液維持正常的流量是至關重要的，每天都應該進行檢查。
陽極比
陰極與陽極比通常為4:1-6:1，陽極面積可通過下列公式計算：
SA=JPH/60×T×SC /R
SA——陽極面積；
JPH——生產節拍(hour-1)；
T——單車電泳涂裝時間（min）；
SC——單車表面積（m2）；
R——陰極面積/陽極面積（通常為4）。
單車涂裝時間是指有效的浸涂時間。單車涂裝時間長于2min時，按2min計算。若是柔性生產線，單車表面積要按最大設計車身尺寸來計算。
根據該公式計算出所需的總的陽極面積，然后再根據單個陽極單元的面積確定所需陽極單元的數量。陽極的排布要遵循一定的規則，對間歇式的電泳槽更要注意。

陽極管的安裝與排布
陽極系統的安裝包括機械設施安裝、電路連接和槽液循環管路連接。陽極單元必須在電泳漆投槽之前安裝好，并通過滲漏測試。但是，通常陽極單元的安裝時間要離電泳漆投槽的時間越短越好，以將陽極受損的概率降到最低。在安裝過程中也必須特別小心保護陽極膜。
陽極單元應沿各槽壁布置，深度不小于槽液深度的40%。通常在兩個電極段之間至少留有一個極罩的間隙，以防止電泳漆沉積在電壓較低區的陽極和極罩上。