電泳陽極系統作用及構成設計
時間：2021-11-26
1、電泳涂裝原理
在電泳涂裝過程中，必須保證電泳槽液pH值和電導率參數穩定，以保證獲得穩定優質的電泳涂膜。而在電泳過程中，當施加外部直流電場會在陰極和陽極區域發生水的電解反應分別產生OH-和氫氣、H+和氧氣。
而電泳漆是水不溶的電泳漆樹脂通過添加酸或堿，使之變成水溶性的帶正電荷或負電荷離子。該水溶性的帶電荷離子會與工件附近電解產生的OH-或H+發生反應，在工件表面均勻析出和沉積形成不溶于水的電解漆膜。
陰極區的水電解反應式:2H2O+ 4e-→2OH-+H2↑
陽極區的水電解反應式:2H2O- 4e-→4H++ O2↑
例如在陰極電泳涂裝中（工件接負極作為陰極，陽極接正極），陰極電泳漆（R-N）通過醋酸CH3COOH（或者乳酸等其他有機酸）中和形成水溶性的R-NH+和CH3COO-。接通直流電源施加外加電場后，工件附近因為水的電解產生OH-形成高堿性界面，各帶電荷離子定向移動，水溶性的R-NH+移動到陰極區域與OH-反應生成不溶性電泳涂膜，并沉積在車身表面。其在陰極區的反應式：RNH++ OH-→RN（不溶性沉積漆膜）+H2O。
同時，電泳槽液中不斷產生CH3COO-，當它聚積過多時將直接導致pH降低和電導率增高。為了除去電解過程不斷產生的CH3COO-，以及陽極區域產生的H+就需要增加陽極系統，將電泳槽液中的CH3COO-轉移到陽極液中，與陽極區域的H+反應生成CH3COOH通過陽極液循環排放，得以保持電泳槽液的pH和電導率穩定，從而獲得穩定優質的電泳漆膜。其在陽極區的反應式：CH3COO-+ H+→CH3COOH。
圖1. 陰極電泳涂裝原理[1]
2、陽極系統作用及構成、原理及設計
陽極系統在電泳涂裝中主要是提供穩定的電場，并排除電泳過程中持續產生的CH3COO- 和H+維持電泳槽液pH和電導率的穩定。其主要構成包括：陽極液箱、極液循環泵、極液流量計、閥門和陽極（陽極內裝有陽極管和陰離子交換膜）等構成，其最核心的單元就是陽極（見圖2）。陽極的核心組件是陽極管和離子交換膜。
在陰極電泳涂裝中，陽極使用的是陰離子交換膜，這種膜具有選擇透過性，允許電泳槽液中過量的CH3COO-及其他負離子透過，而有用的涂料陽離子RNH+及某些助劑卻不能透過膜。離子交換膜一般是立體網狀結構的季銨型高分子化合物[結構式R-N+(CH3)3OH-]，具有離子交換基團，其離子交換膜的孔隙和離子交換基團的作用確保其具有選擇透過性。在陰極電泳過程中，陰離子交換膜上的堿性基團發生解離，解離出OH-，膜上留有帶正電荷的基團R-N+(CH3)3,形成強烈的電場，在施加直流電流作用下，由于異型電荷相吸，陰極區域CH3COO-被吸引傳遞通過微孔進入膜的另一側至陽極液中，而樹脂陽離子R-NH+被排斥，同時陽極區陽極液中產生的H+受到排斥作用，只能停留在陽極區。
極管用無縫不銹鋼管316L制作，具有很好的防止H+腐蝕溶解生銹和耐壓導電作用。
50管式陽極技術參數
陽極直徑（316無縫不銹鋼管）：1.9英寸（48mm），單位長度陽極面積：0.15m2/m；
陽極罩直徑（陰離子交換膜）：2.65英寸（67mm），單位長度膜面積：0.21m2/m;
耐電流強度：50安培/英尺2;
陽極液流量：1.12L/min/m，單位長度陽極m對應流量：1.12L/min/0.15m2=7.5L/min/m2
陰極面積：工件個數×每個工件的表面積
陽極面積：建議按不銹鋼極管的電極面積進行計算（最小面積）
（1）根據承放車架后吊具的高度和陽極管在電泳槽內安裝后相對吊具的位置情況，確定陽極管膜有效長度（L）為1850mm（考慮陽極膜有效長度應比工件在電泳槽內上下各高出150-200mm，本例以陽極管有效面積1750mm計算）。
（2）計算所需陽極面積（陰陽極比按4:1進行計算）
陽極面積=陰極面積/4=（每個節拍生產的車架數×表面積/每個車架）/4=（4×10）/4=10 m2
有效陽極管長度為1.75m的陽極管電極面積：0.15×1.75=0.2625 m2
所需陽極管數量：10÷0.2625=38.09（取整數38）
（3）泵流量的計算
每m2陽極面積需6-10L/min極液循環水，取7.5L/min，則極液循環量為450L/h/m2；
所需泵流量Q=10×450 =4500L/h=4.5m3/h，
故選不銹鋼泵
40GB-20A，Q=5.6m3/h、H=16m、N=0.75kW
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