环境因素对电泳工艺稳定性及涂层性能的作用规律

电泳工艺作为铝合金表面处理的重要手段，对于提升产品耐腐蚀性、装饰性与使用寿命具有至关重要的作用。然而，电泳工艺的稳定性与涂层性能往往受到多种环境因素的影响。实际生产过程中，pH 值、电导率等环境因素的波动，均可能对电泳槽液的稳定性产生不利影响，从而影响涂层的形成与质量。因此，深入研究环境因素对电泳工艺稳定性与涂层性能的作用规律，具有重要现实意义，有助于优化电泳工艺参数、进一步提高涂层质量。

1 电泳工艺概述

1.1 电泳涂漆基本原理

电泳涂漆过程主要包括电解、电泳动、电沉积及电渗四个阶段。在铝合金阳极氧化膜表面，施加约 150V 电压，水发生电解，阳极析出氧气，阴极析出氢气。与此同时，水溶性高分子羧酸根RCOO-与氢离子在阳极表面中和，形成羧酸有机高聚物沉积膜，反应式如下：

2H₂O=O₂+4H⁺+4e

R（COO^-）_n+nH⁺=R（COOH）_n

电泳动阶段， Π^† 与阳离子树脂向阴极移动，阴离子向阳极移动。电沉积时，带电荷树脂粒子在阳极释放电子，形成不溶漆膜。电渗阶段，涂膜中水被排出，涂膜吸附于工件表面。阳极电泳与阴极电泳区别在于所用树脂电荷性质。目前铝合金电泳涂漆多采用阳极电泳，因其使用的高酸价羧酸盐树脂，如羧酸铵盐，易在阳极形成均匀树脂膜[1]。电泳涂漆原理示意图如图1 所示。

1.2 电泳工艺流程

铝合金电泳涂漆工艺主要涉及前处理、电泳涂装及后处理等步骤。其中，前处理确保基材表面洁净，利于涂膜附着。电泳涂装过程复杂，含电解、电泳动、电沉积及电渗四阶段。其中，电解阶段，阴极发生水解，生成氢气及OH-，形成高碱性边界层，促进涂膜沉积；电泳动阶段，阳离子树脂及 Π_H⁺ 向阴极迁移，阴离子反向移动；电沉积时，带电树脂粒子在阳极释放电子，形成不溶高分子羧酸漆膜；电渗阶段，涂膜中水分排出，涂膜紧密吸附于工件[2]。值得一提的是，电泳槽液作为核心，其稳定性直接影响涂膜质量。涂层的不合格率会提升 25% 由此，维护槽液 pH 值、电导率等参数稳定，对保障工艺稳定性及涂层性能至关重要。而后处理则确保涂膜固化，以提升涂层耐久性。整个工艺流程需严格控制各项参数，以获得优质电泳涂层。

1.3 电泳工艺关键参数

电泳涂漆过程需严格监控多项工艺参数，包括但不限于槽液固体含量、胺值、酸值、pH 值及电导率等。这些参数共同影响着电泳槽液的稳定性与涂层的最终性能。其中，pH 值与电导率被视为电泳工艺中的两项关键指标。其中，pH 值的变化会直接影响槽液的酸碱平衡，进而对涂层的沉积速度与质量产生显著影响；而电导率则反映了槽液中离子浓度的高低，直接影响电泳过程中电流的传递效率与涂层的均匀性[3]。研究表明，pH 值每波动 1 个单位，涂层的沉积速度会变化 15% ，进而对涂层质量产生显著影响；而电导率每变化 100μs/cm ，电泳过程中电流的传递效率会改变 10% ，直接影响涂层的均匀性，因此，在电泳涂漆过程中，必须精确控制并维持槽液的 pH值与电导率在适宜范围内，以确保工艺的稳定性与涂层性能的优良，这对于提高铝型材电泳涂漆的质量与生产效率具有重要意义。

2 环境因素对电泳工艺稳定性的影响

电泳工艺作为一种高效、环保的表面涂装技术，在工业生产中得到广泛应用。然而，其工艺稳定性受多种环境因素的影响。其中，pH 值会直接影响电泳树脂的水溶性与电沉积性能。电泳涂液为胶体溶液，pH 值的变化会改变涂液的稳定性。因此，在电泳过程中，必须严格控制 pH 值在适宜范围内，以确保电泳工艺的稳定性。电导率是影响电泳工艺稳定性的另一个重要因素，反映的是槽液中离子浓度的高低，直接影响电泳过程中的电流效率与沉积速率。因此，需要定期监测并调整槽液的电导率，通常应控制在一定范围内，以确保电泳工艺的稳定性。

温度是影响电泳工艺稳定性的又一重要因素。它会影响电泳涂料的粘度与涂料粒子的活性。同时，湿度对电泳工艺稳定性的影响也不容忽视，通常需控制在相对湿度40% 至 60% 之间[4]。清洁度对电泳工艺稳定性的影响同样重要。在电泳过程中，如果槽液或涂装表面存在尘埃、杂质等污染物，可能造成涂装表面出现颗粒、凹坑等缺陷，降低涂层的外观质量与附着力，且污染物也可能影响电泳槽液的稳定性与电沉积性能。总之，环境因素对电泳工艺稳定性具有显著影响。为确保电泳工艺的稳定性与涂层质量，须严格控制 pH 值、电导率、温度、湿度及清洁度等环境因素在适宜范围内。

3 环境因素对涂层性能的作用规律

3.1pH 值对涂层性能的影响

pH 值作为影响电泳树脂水溶性的关键参数，对电泳涂层质量至关重要。当pH 值偏低时，电泳树脂的水溶性、稳定性与电沉积性能会降低，导致电泳槽液混浊，影响涂层质量。相反，pH 值过高会加剧水的电解反应，增加气泡与针孔的产生，同时可能导致漆膜溶解加剧，降低涂层的附着力与外观质量。在电泳过程中，pH 值的变化趋势对槽液与漆膜质量有直接影响。铵离子的积累会使电泳液的 pH 值上升，因此，通过电泳漆精制设备对电泳槽液进行精制，控制 pH 值在适宜的 8 至 9 范围内，对于获得满意的漆膜至关重要[5]。如此，有助于维持电泳工艺的稳定性，并确保涂层性能的一致性与可靠性。相同电压下pH 值与电泳漆膜关系如表1 所示。

电导率作为关键的环境参数，直接作用于电泳漆的稳定性、漆膜品质与泳透力。电导率的变化将直接影响电泳涂料的沉积量与沉积速度，进而影响涂层的均匀性与质量。研究数据显示，当电导率过高（超过 650μs/cm ）时，电解加剧，涂膜出现针孔等缺陷的概率高达 40% ，严重降低涂膜质量，甚至阻碍完整涂膜的形成；而当电导率过低（低于 400μs/cm ）时，沉积量减少，涂层的均匀性指数（满分为 100 分）会下降 30% ，电导率过高可能导致电解加剧，产生针孔等缺陷，降低涂膜质量，甚至阻碍完整涂膜的形成；而电导率过低则可能导致沉积量减少，影响涂层的均匀性与泳透力[6]。电导率与漆膜形成质量关系详见表 2

5 结束语

综上所述，pH 值、电导率等关键因素对电泳过程与涂层质量具有重要影响，合理调控环境因素，有助于大幅提高电泳工艺稳定性与涂层性能。未来，将持续深化对环境因素综合作用机制的研究，以创新出更多更智能的调控策略，促使电泳工艺朝着更环保、高效的方向发展，进而推动电泳工艺的持续优化与应用拓展。

参考文献：

[1]刘丽红，吴芸，张博，于宏飞，邓俊豪.典型海洋大气环境下环氧耐腐蚀涂层工艺老化行为对比研究[J].环境技术，2024，42（3）：18-25.

[2]薛志萍，陆静，毛现艳，黄身桂，郭桦.电泳共沉积法制备金刚石/Al_（2）O_（3）/玻璃复合涂层的工艺[J].华侨大学学报（自然科学版），2024，45（3）：303-313.

[3]江丰，刘丽红，蔡自刚，李劲，陆家乐.不同防护工艺涂层西沙自然环境适应性分析[J].电子产

崔时军 1 丁林 2

（1. 安徽 六安 237011

2. 皖西学院 ，安徽 六安 ）

基金项目：一种龙门式电泳线槽上自动喷淋装置的研发制造（AHGF-HXKT-2024-15 ）

作者简介：崔时军（1975-），男，人，硕士研究生同等学历，讲师/国际焊接工程师/机电工程师，研究方向：焊接技术及涂装工艺研究，