電泳槽陽極板設計研究

高岳鑫

（一汽-大眾汽車有限公司規劃部，吉林 長春 130011）

前言

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，才能發揮陽極系統的功能，為生產出良好的電泳防腐涂層提供保證。

1 陽極板設計方法

1.1 陰極電泳原理

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

1.2 陽極板作用

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，維持槽液的穩定。

1.3 陽極板分類

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：

1.4 陽極板材料的選擇

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。

陽極循環管路的材料，一般為不銹鋼 316L或者材質優良的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。

1.5 陽極板面積的計算方法

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（通常≤4：1）

陽極寬度通常為b=690mm，長度a根據槽體深度確定。從而，陽極板的數量m=SA/a*b。

1.6 陽極板安裝及排布原則

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，并且干燥的時間不能超過3小時。否則陽極膜將發生破裂。

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

2 結語

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。