电泳槽阳极板设计研究

高岳鑫

（一汽-大众汽车有限公司规划部，吉林 长春 130011）

前言

阴极电泳是目前轿车车身制造普遍采用的涂装工艺，随着科技的发展，人们对质量的要求越来越高，而阴极电泳技术可以有效保证车身电泳膜厚的均匀性，从而提高车身使用寿命（耐腐蚀性）。阳极板是轿车阴极电泳设备的一个重要组成部分，必须科学设计选材，精心选型安装，细致维护清理，才能发挥阳极系统的功能，为生产出良好的电泳防腐涂层提供保证。

1 阳极板设计方法

1.1 阴极电泳原理

车身阴极电泳是将具有导电性的车身和滑撬浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阴极，在槽中另设置与其相对应的阳极，在两极间通直流电，从而在车身上析出均一、不溶于水的涂膜的一种涂装方法。

通过直流电将水和树脂分子分别电解为相应的阴阳离子，阳离子泳向阴极，阴离子泳向阳极，借助于电，树脂分子从液体析出形成电泳漆膜，半透膜两端通电后，低浓度向高浓度移行，电泳涂膜在加电作用下脱水使涂膜致密化。

图1 车身阴极电泳原理

1.2 阳极板作用

图2 阳极板工作原理图

由于在阴极电泳过程中，树脂阳离子容易在车身上沉积，有机酸根离子积聚，PH值降低，电导率升高，从而电泳漆面容易形成条印，漆膜粗糙等问题。这就需要安装阳极板来除去槽液中的游离酸，并防止酸的积聚，维持槽液的稳定。

1.3 阳极板分类

阳极板按照形状来划分，可以分为板式阳极、管式阳极以及弧形阳极板，相同情况下三种管路对比如下表所示：

1.4 阳极板材料的选择

阳极电极材料，一般选择316L不锈钢，厚度大于1/8英寸(3.2mm)。为延长阳极的使用寿命，可选用氧化钌或钛基氧化物的电极。涂覆有氧化钌成分的阳极寿命是不锈钢阳极的数倍，但初期投资也比不锈钢要多。

阳极膜材料，一般为只有水分子、小的酸根离子等能通过的半透膜（阴离子交换膜），树脂、颜料等大分子则不能透过。

阳极循环管路的材料，一般为不锈钢 316L或者材质优良的PP管材，因为管路中的阳极液PH范围在2-3左右，需要抗酸液腐蚀。

1.5 阳极板面积的计算方法

图3 阳极板面积计算图

阳极面积可通过下列公式计算：

其中， SA——阳极面积

JPH——生产节拍(hour-1)

T——单车电泳涂装时间（min）

SC——单车表面积

R——阴极面积/阳极面积（通常≤4：1）

阳极宽度通常为b=690mm，长度a根据槽体深度确定。从而，阳极板的数量m=SA/a*b。

1.6 阳极板安装及排布原则

一般情况下，安装时间为电泳漆投槽前，并通过渗漏测试。一旦投入生产，阳极板必须一直保持湿润的状态，并且干燥的时间不能超过3小时。否则阳极膜将发生破裂。

阳极单元应沿槽壁布置，浸入深度不大于槽液深度的40%。

在全浸泳涂时间大于 3min的场合，阳极的排布要从出槽口向前排，一般入槽端靠近入槽车身部位不布置阳极板。

阳极板相邻2个电极段之间至少有1个极罩的间隙。如果两个极罩之间的电压差超过75V，要留出2个极罩的间隙。如果电压差超过100V，则要留出3个极罩的间隙。

在泳涂车身面积较大的情况下，一般在电泳槽的底部也设置阳极板，这样可以使电泳涂层更加均匀。

图4 电泳槽中阳极板排布

2 结语

以上是对电泳槽阳极板的工作原理及设计原则作了简要介绍。作为阴极电泳涂装工艺的重要设备，阳极板的质量决定了电泳车身膜厚、粗糙度等重要参数指标，从而将会影响车身的防腐性能。由于篇幅的限制，本文仅根据工作经验和相关资料，对一种阳极板的设计尺寸进行了计算。未来还需要在实践中不断优化阳极板的设计理论，结合新型材料，改善阳极板的电泳效果，从而提高车身防腐性能。