阴极电泳涂料、涂装基础知识
王 翔
HKP 研究部 CED
2010-7-24
内容 :
第一部分: 电泳基础知识
第二部分: 电泳涂料的制造工艺
第三部分: CED常用术语
第四部分: 电泳涂料检测项目
第五部分: 电泳生产线的管理
第六部分: 槽液调整计算
电泳基础知识
第一部分:
何谓电泳涂装、ED?
－分散在水中的电泳涂料，在电场作用下，以不溶于水
的状态、在被涂物表面析出，形成均一的涂膜。
－是ELECTRO-DEPOSITION缩写
也有称做 ELECTRO COAT 和E-COAT的。
根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种：
—AED：Anodic Electro Deposition的缩写，被涂物为阳极，所采
用的电泳涂料是阴离子 型（带负电荷）。
—CED：Cathodic Electro Deposition的缩写，被涂物为阴极，所
采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）。
4
电泳涂料的适用范围
□ 汽车车体 （４轮车体、３轮车体）
□ 汽车零件 （车体零件、转向、刹车片部品）
□ 工业用产品 （２轮车架、油箱、家电产品）
□ 器具、机械 （农耕机具、工作机械、其他）
□ 建筑构造物 （铁筋、金属部分材料）
□ 钢铁产品
□ 其他 （导电性被涂物）
5
电泳涂装的优点
完全自动化 →高效率、 能节省人力
涂膜均一性 →高经济性、重现性好
通过调整电压、可以取得目标的涂装膜厚。
○ 高泳透力
能均一地涂着于被涂物表面、使工件的内腔、焊缝、边缘等处的防
锈性显著提高。
火灾的危险性极低
→ 是水分散塗料、溶剤含量极低
* 但也要注意在电泳槽中产生的氢气（阴极）、氧气（阳极）为易燃气体
高装饰性 → 膜厚均一、涂面平滑、不易发生流痕、痱子等现象
○ 环保性 → 溶剤含量低、配方中不含铅、铬等有害重金属
→ 采用UF和RO装置，可大大减少废水处理，减少浪费。
○ 涂料利用率高
通过使用UF系统可以高效回收涂料，涂料的有效利用率可
高于95%以上。
6
电泳涂装的局限性
○ 电泳涂膜的耐候性较差，在户外使用时需涂面涂；
○ 仅适用于具有导电性的被涂物底漆。如木材、塑料、布等无导电性的物件不能
采用该涂装方法；
○ 具有下列结构的的被涂物不宜采用电泳涂装，但改进后有可能采用电泳涂装
→能带出较多污物、污水进电泳槽的结构；
→能带出较多电泳漆槽液，多次水洗后仍积液的结构；
→在水中不能全浸没的结构；
○ 由多种金属组合成的被涂物，如电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装；
○ 不能耐高温的被涂物，也不能采用电泳涂装；
○ 对颜色有限定要求的涂装也不宜采用电泳涂装，变化涂膜的颜色须分槽涂装；
○ 对小批生产的场合也不宜推荐采用电泳涂装，因槽液的更新速度太慢，槽液
容易老化；
7
电泳涂装装置（lab）
7
4 3
6
8
5
2
1
＋ －
1
2
3
4
5
6
7
8
外电源
硅整流
阳极线
阳极板
库仑计
电泳槽
阴极线
工件
8
CED涂装示意图
阳
极
被涂物
整流器
（＋） （－）
9
H+电泳槽液
-
+ R-NH+
R-COO-
阴极电泳涂装机理
电解 电渗电沉积电泳
阳极（电极）：氧化反应 2H2O - 4e－ → 4H++ O2↑
阴极（被涂物）：还原反应 2H2O + 2e- → 2OH- + H2 ↑
R-NHX++OH－ → R-NHx-1↓+ H2O
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电泳涂装的四个过程
●电解：水在通电时产生分解，在阴极上放出
氢气，在阳极上放出氧气。
●电泳：带正电荷的胶体树脂粒子和颜料粒子
在电场的作用下向阴极移动。
●电沉积：涂料粒子在电极上沉积析出的现象。
●电渗：在电场的作用下，涂膜内部所含的水
分从涂膜中渗析出来而移向槽液，使涂膜脱水。
11
CED的主要组成
项目 主要组成
基础树脂 聚酰氨改性或聚脂改性的环氧树脂
交联树脂 封闭异氰酸树脂
中和剂 有机酸
溶剂 醇、醇醚和酮类溶剂
填料、颜料 无机颜填料
分散介质 水
组份 组成
F-1 色浆 特殊功能颜料、填料、分散树脂及助剂
F-2 乳液 树脂、助剂
F-3A 中和剂 有机酸
F-3E 补给溶剂 调整溶剂
阴
极
电
泳
涂
料
12
大多数场合，电泳涂料均是双组分的（色浆和乳液），组成如下：
F-1（色浆）组成
颜料分散树脂：改性环氧树脂
颜料：着色颜料
体积颜料
防锈颜料
硬化触媒：Sn类
添加剂：表面活性剂
溶剂：醇醚类溶剂
F-2（乳液）组成
主体树脂：聚酰胺/聚酯改性的环氧树脂
硬化树脂：封闭异氰酸酯类
添加剂：防缩孔剂、表面活性剂
中和剂：甲酸、醋酸、醋酸铅等
溶剂：醇醚类溶剂
涂料组成（槽液） 组成（％）
主体树脂
硬化树脂
添加剂 15
颜料分散树脂
颜料
硬化触媒
溶剂
中和剂
去离子水（DIW）
合计 100
CED的主要组成
13
电泳涂料的制造工艺
第二部分:
色浆（F-1）制造工艺
15
乳液（F-2）制造工艺
16
CED常用术语
第三部分:
CED用语（1）－固体分（NV）
★Non Volatile（不挥发份、固体份）的简称，
表示在涂料中的树脂及颜料的重量比率。
●NV过高时出现的问题有：二次流痕、膜厚增加、
涂料回收率下降。
●NV过低时出现的问题有：膜厚降低、泳透力下
降。
18
★表示固体份中颜料的重量比率（%）。
由于槽内颜料沉淀导致ASH下降时，涂膜易产生颗
粒，过滤器易堵塞。
●ASH过高出现的问题有：膜厚降低，涂膜
水平面失光、涂膜粗糙。
●ASH过低出现的问题有：抗缩孔能力下降，
泳透力下降。
CED用语（2）－灰分（ASH）
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★是氢离子的浓度指数，值越小酸性越强。
PH范围：0-14，PH=7是中性，通常CED在-
之间，为弱酸性溶液。
●PH值过高出现的问题有：槽液的稳定性降低→
涂料沉淀、凝聚→堵塞过滤，产生颗粒。
●PH值过低出现的问题有：腐蚀涂料循环管道等
设备，库仑效率降低、破坏电压降低，用U/F水
洗出现再溶解。
CED用语（3）－PH值
20
★表示相距1cm的极间（面积1cm2的阴-阳极间）
的电导度（μs/cm），值越大，导电能力越强。
●电导率过高出现的问题有：镀锌板上易出现针孔、
破坏电压降低、产生桔皮。
●电导率过低出现的问题有：槽液稳定性下降、膜
厚下降。
CED用语（4）－电导率（SC）
21
★表示涂料中的100g固体份所耗中和剂的毫
克当量，是槽液的重要参数。
●MEQ过高出现的问题有：膜厚、泳透力、
破坏电压下降，镀锌板易出现针孔，腐蚀涂
料循环管道等设备，U/F水洗工序易出现涂
膜再溶解等。
●MEQ过低出现的问题有：槽液稳定性下降，
U/F透过量下降。
CED用语（5）－MEQ值
22
★表示槽液中有机溶剂的总重量百分数（%）。
●溶剂含量过高出现的问题有：泳透力、破坏电
压下降，膜厚增加，易产生桔皮。
●溶剂含量过低出现的问题有：膜厚降低，涂膜
干瘪。
CED用语（6）－溶剂含量（SOL）
23
★在正常的槽温下，用规定的电压、规定的时间测得的膜厚。
●影响膜厚的因素有：
正因素：溶剂含量、NV、槽温、施工电压、通电时间
负因素：MEQ、ASH
CED用语（7）－电压/膜厚
24
★表示耗用1库仑的电量析出的涂膜重量（mg/c)
●影响库仑效率的因素有：溶剂含量、NV、
MEQ、ASH、槽温、施工电压等。
库仑效率过高产生的问题：槽液稳定性不良。
库仑效率过低产生的问题：泳透力下降，用电量上升。
槽液老化后，库仑效率有下降趋势。
CED用语（8）－库仑效率
25
★电泳析出时单位面积上的电阻值（ kΩ· cm2 ）。
●分极值过大产生的问题：膜厚降低，涂膜显得
干瘪。
●分极值过小产生的问题：泳透力降低，膜厚偏
厚，涂膜粗糙。
CED用语（9）－分级
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★是测定电泳涂膜膜厚分布均匀程度的方法，主
要显示车身内腔等电场难以达到的部位的上膜能
力。
●常用的测量方法有：关西管式法、福特盒法、
关西四枚盒法、三菱法、一汽管式法等。
CED用语（10）－泳透力（TP）
27
★一般电泳初期电流大，随着涂膜析出，涂膜电阻增加，电
流值急剧下降，在某个电压以上电泳时，电流值过大，急剧
产生H2，从而破坏析出膜，使涂膜发生显著异常。通常将产
生这种现象的最低电压叫击穿电压。
●影响破坏电压的因素有：溶剂含量、MEQ、ASH、NV、电
导率、槽温、杂离子含量、分极值、极间距、通电条件等。
CED用语（11）－击穿电压（破坏电压）
28
CED用语（12）－杂离子含量
主要是指被涂物或挂具从前处理工程中带入主槽的Na、Fe、Zn等杂离子，
Fe离子另外由于涂料循环管道的腐蚀、车身携带铁屑等原因带入，杂离子
含量在界限值以上时，涂膜易发生失光、涂装作业性、涂膜性能不良等现
象。
除去Na、k等离子，可采用废弃U/F过滤液的办法；除去Fe离子时不能采
取同样的方法，只能通过更换部分槽液的办法解决。
加强纯水的管理也是很重要的。
29
★用弯曲成L字型的试验板电泳，评价水平面的涂面状态。
CED用语（13）－L效果
B
D
A
C
30
CED用语（14）－加热减量
CED涂膜在烘烤固化过程中挥发份的含量。
W1－W2
加热减量＝ W1－W0
式中：W0：试板电泳前重量（g）
W1：试板150℃烘烤后的重量（g）
W2：试板标准条件固化后的重量（g）
31
CED用语（15）－重溶性
按规定的条件电泳涂装试验对象后，马上把湿的试验片的
下半部再浸入槽液中，达到规定时间后烘干。比较观察涂
板上下涂膜的膜厚、光泽及涂膜的外观。
计算：按下列计算式求出再溶解膜厚
A＝C－B
其中：A：再溶解膜厚
B：下侧的膜厚
（μm）
C：上侧的膜厚
（μm）
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★表征涂膜固化程度的指标。测量时，将烘烤后
的ED试板于20℃下浸泡于乙二醇乙醚/MIBK＝1/1
的混合溶剂中，24hr后取出，于105℃下烘烤
30min以挥发掉表面的溶剂。根据浸泡前后的ED
膜的重量即可计算出盖尔分率。
盖尔分率（％）＝浸泡前后ED膜的重量差/浸泡前ED膜的重量×100
●一般，盖尔分率大于90％即可认为ED膜已经固化充分。
CED用语（16）－盖尔分率（gel）
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CED用语（17）－槽液温度（T）
是电泳主槽槽液温度（℃），通常在26-30℃范围。因膜厚随槽温而变化，
因此要尽可能保持槽温一定（槽温升高1℃，膜厚增加1-2μ）。
一般冷却水温是5-15℃，或加热水温为50℃以下。
因长期连休，生产线长时间停止运转时，为防止溶剂量减少或槽液恶化，
希望将槽温控制在20-25℃。
槽温过高时出现的问题：膜厚增加、溶剂量减少、槽液恶化。
槽温过低时出现的问题：膜厚降低、桔皮、镀锌板出现针孔、泳透力下降
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CED用语（18）－施工电压（V）
是为了使被涂物上膜的涂装电压（直流）。通常车身生产线是220-350V，
零件生产线是200-300V。电压上升10V，膜厚约增加1μ。
输送带停电时，为防止涂膜重溶，要求生产线上有30-50V的保护电压。
施工电压过高时出现的问题：膜厚增加，镀锌板出现针孔。
施工电压过低时出现的问题：膜厚下降，泳透力降低。
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CED用语（19）－电泳时间（t）
通常来说，电泳标准电泳时间为3min。一般范围-5min
。
时间延长，膜厚增加，泳透力增加。
时间缩短，膜厚降低，泳透力下降。
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★电泳槽有通过式和间歇式两种，通过式适用于产量大
的生产线，间歇式适用于产量在2000台/月以下的生产
线。
●通电方式有带电入槽和入槽通电两种。通电又分为慢速通电和急
速通电。
●急速通电：从一开始就将电压升到施工电压的方式。此方式冲击
电流值较大，故应选择量程较大的整流器。
●慢速通电（软起动）：慢慢地上升外加电压的方式。例如：用30
秒时间慢慢地从0V升到250V。
●实际生产线上一般采用2段通电或3段通电方式，第一段用慢速通
电方式，以获取光滑涂膜；第二段（第三段）采用急速通电方式
以获取高泳透力。
CED用语（20）－通电方式
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★补充涂料的累计固体分与槽液固体分相等时称
为一个更新周期（或T/O）。
●更新周期太长的槽液易老化，上膜能力下降。
●槽液置换率（％）：
CED用语（21）－更新周期（）
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涂料置换率（％）＝（1－e－）×100
涂料置换率
1
2
3
槽液中新漆占槽液总量的比例
CED用语（22）－置换率
39
槽液更新和置换进程关系
☆
.
☆
.
☆
.
40
电泳涂料检测项目
第四部分:
色 浆 乳 液
外观
固体份
灰份
细度
粘度
PH值
电导率
外观
固体份
粒径
粘度
PH值
电导率
溶剂含量
MEQ
F－3A、F－3E
外观
浓度
原漆检测项目
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槽液参数部分
固体份、灰份、PH值、电导率
MEQ值、溶剂含量（杂离子含量）
涂装参数部分
电压膜厚、库仑效率、分极、重
溶性、加热减量、泳透力、L效果
特殊性能部分 干斑性、二次流挂性、油缩孔性等
槽液检测项目
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涂膜表观性能 表面状况、光泽、膜厚、Ra
涂膜机械性能
附着力、硬度、柔韧性、冲击、
杯突、抗石击性
涂膜化学性能 耐水性、耐酸性、耐碱性、耐盐
雾性、GEL分率
涂膜检测项目
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电泳生产线的管理
第五部分:
一般的电泳涂装工序
电泳
热水洗、脱脂
工水
水洗工序
表面调整
磷化水洗DIW
吊 挂
空气
吹净
摘挂
干燥炉
U/F
水洗
DIW
第2阶段 : 电泳工序
第3阶段 : UF 回収、水洗工序
第4阶段 : 干燥/烘烤
第1阶段 : 前处理工序
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简单的电泳工艺图
电泳槽
阳极循环系统
供给去离子水
超滤系统（UF)
袋式过滤器
超滤液去
喷淋系统
阳极
循环泵
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电泳线槽液参数及设备管理
槽液参数
槽液管理
设备管理 工艺要求
合格的涂膜
48
要想看清电泳槽液是否在正常的管理，有必要定期记取数据，
观察各管理项目是否在管理基准内并做出图示，用以判断。
此外，电泳涂料需涂装成涂膜后方可对其品质的优劣进行评价，
关于涂装品质（外观、膜厚、其他）大致可以从槽液状态推测出来，
所以应充分理解掌握各管理项目的管理目的。
槽液的日常管理
☆☆☆ 做好槽液参数的管理，维持槽液参数始终处于管理规格范围内，是现场技术
服务人员的基础工作。
☆☆☆ 了解电泳槽液参数变化、调整对槽液性能的影响；条件复杂时，取样槽液，
在现场进行调整实验，确认性能变化数据；
☆☆☆ 不同的生产线，根据不同的涂装质量要求，产量变化情况等，可修改槽液管
理规格，满足质量要求 －－Line管理规格最优化！
№ 槽液参数 槽液性能 涂膜性能
1 NV（固体份） TP 外观/膜厚
2 ASH（灰份） V-DFT（电压-膜厚） Ra（表面粗糙度）
3 MEQ L 效果 光泽（G60）
4 Solv.（溶剂含量） 重溶性 硬度
5 pH 分极值 抗冲击强度
6 Cond.（电导率） 击穿电压 耐盐雾性能
☆电泳涂料的管理，可以分成三部分，如下表所示；
☆电泳涂料和设备的管理的最终目标，是车体上合格的电泳涂膜。
槽液的日常管理
50
２）ＡＳＨ [颜料份、灰份]
１）ＮＶ [加热残份、固体份]
是最重要的管理项目。 如能按照每天的生产（涂装面积）定期实施
涂料补给的话,既能实现基准内管理又能使其他管理项目稳定。
是影响涂膜阻抗和热流动性（泳透力、缩孔抵抗性等）的管理项目。
通常涂料补给比率（Ｆ－１／Ｆ－２）一定的话，应为可稳定管理的项目，
但发现出现长期上升或下降倾向时就有必要临时调整Ｆ－１的补给量，
使其回到正轨。
槽液中最重要的管理项目
影响涂料稳定性的管理项目，是ＣＥＤ树脂的水溶化剂（中和剂）
如果不足的话、树脂和颜料的分散性低、容易引发产生渣子和堵塞ＵＦ膜等
问题。
相反、如ＭＥＱ过高、则库仑效率（电泳效率）低、可能引起防锈钢板
（ＧＡ钢板）上产生针孔问题。
浴涂料「ｐＨ」值一般在”弱酸性”领域范围、因为无法定量地把握
涂料中的酸浓度、所以ＭＥＱ就成为更重要的管理项目。
从槽液管理试验结果判断、MEQ低时不足部分添加F-3A补正。
３）ＭＥＱ ［酸浓度］
槽液中最重要的管理项目
与ＡＳＨ相同、是影响涂膜抵抗值和热流动性的管理项目、关于其数值的多少
当然与ＡＳＨ成相反的关系。
溶剂量上升涂膜抵抗值就下降、热流动性也降低。
通常、溶剂量过多的问题非常少见、大体上溶剂量减少时会发生外观
（平滑性）的低下问题和、膜厚不足问题等。
生产量少（Ｔ．Ｏ．速度慢）时、根据浴管理试验结果判断不足部分的溶剂添加
F-3E补正。
４）溶剂含量
槽液中最重要的管理项目
汽车生产线的ED担当者原则上实行每天（每班）管理、定期检查涂料供给
（至少1次／周）。
在Line上、因为潜在有各种各样引发不良的因素、所以即使槽液管理试验结果无异常、
被涂物品质也有发生异常的时候。
评价被涂物垂直部位及水平部位、涂面平滑性的同时、
把涂膜缺陷（缩孔、凹瘪、颗粒、其他）的发生状况记录管理表中。
此时、评价基准不可因实施确认的技术员而有所不同。
除了上述成膜性确认部位以外、被涂物外板、内部（袋部）也要测定记入
管理表。
１）成膜性
２）膜厚
车身涂装品质的日常管理
电泳涂装设备的管理
电泳涂装设备较复杂，但按照其功能，可以进行如下系统分类：
烘
烤
固
化
系
统
电
泳
槽
转
移
备
用
系
统
U
F
设
备
及
轴
封
系
统
电
泳
后
冲
洗
系
统
热
交
换
温
控
系
统
原
漆
助
剂
补
加
系
统
阳
极
及
极
液
循
环
系
统
D
IW
制
备
及
补
加
清
洗
循
环
及
过
滤
系
统
整
流
电
源
及
通
电
系
统
挂
具
及
输
送
系
统
磷
化
后
水
洗
系
统
前
处
理
55
电泳涂装设备的管理①
前处理：脱脂效果；磷化类型、膜厚；磷化均一性；磷
化除渣效果；钢板材质（车身各部位）；
磷化后水洗：DIW洗槽比电导度，pH值；车身滴水电导
率；
挂具及输送链：挂具的清洁度（串槽污染源）；挂具绝
缘性、导电性；输送链污染防止设备（接油盘）；
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电泳涂装设备的管理②
整流电源及通电方式：电源规格；脉动电压；通电方
式；链速；通电时间（全浸通电时间）；施工电压；
车体流动电位；
循环及过滤系统：槽液流速，循环及喷淋管路压力；
过滤袋材质、规格、压差管理；压力表维修校正；
DIW制备及补加系统：DIW洗槽管理规格、更换频次；
DIW流量分配；细菌测试控制；
阳极及极液循环系统：阳极罩溢流检查；通电时阳极
罩峰值电流；极液管理规格；阳极罩极液流量，透明
度；细菌防止管理；
原漆及助剂补加系统：补加方式、管路；原漆储存周
期管理；污染防止；储存条件；加料频次及计划；
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电泳涂装设备的管理③
热交换温控系统：换热介质温度；温度探头位置；槽
液温度校正；满负荷生产时温度波动范围；
电泳后冲洗系统：槽液管理规格；喷淋压力；喷嘴检
查；细菌管理；槽液温度；
UF设备及轴封：UF设备型式；清洗材料及流量记录；
过滤器压差管理；膜管进出口压差管理；UF滤液参数
测定，滤液流向；轴封液压力；轴封泵最大输出压力；
电泳槽转移备用系统：转移槽容量、清洗材料及确实
方式；循环量及温控能力；
烘烤固化系统：烘炉加热方式；热风循环方式；各段
温度设定及时间；链速or通过时间；废气处理量（废
气燃烧处理系统）；链条油品材质；车体温度分布数
据；
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注意事项
电泳系统（电泳槽及UF水洗系统）严禁使用HKP没
有应用实绩的材料；
工作中，注意人身安全：防止触电；跌倒摔伤；失
足入槽；密闭容器慎入；
生产线上设备，非紧急情况下，严禁动手操作；
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槽液调整计算
第六部分:
树脂成分 480
颜料成分 120
中和剂（乙酸，分子量为60） 9
溶剂量 75
去离子水 2316
合计 3000
前提条件：
1.上述涂料的固体份是【 】％
2.上述涂料的灰分是【 】％
3.上述涂料的溶剂含量是【 】％
4.上述涂料的MEQ是【 】
5.要想将上述涂料的MEQ增加3，需添加20%的乙酸【 】g
计算：
题1：
61
题2：
某电泳涂装生产线，电泳槽300t，槽液NV：20%，平均每月的产量为
10000台，单台车身的CED原漆消耗量：(Solid:固体分）/台；
请问：
1）该生产线的.是多少？ ？
2）如果使用新CED混槽置换，以3个.作为置换完成的标准，置换
完成需要多长时间？产量多少？
62
谢谢聆听！
下次培训内容：
1、关西CED的开发经过与未来的动向
2、CED产品体系简介与性能对比
3、电泳涂料、涂装设备的日常管理
4、line现场紧急时的对应对策
5、其它专题
63
