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电泳沉积

电泳沉积(英文名称electrophoresis deposition)是指在稳定的悬浮液中通过直流电场的作用,胶体的粒子沉积成材料的过程称之为电泳沉积。例如对电泳涂料施加直流电压,带电荷的涂料粒子移动到阴极,并与阴极表面所产生的碱性作用形成不溶解物而沉积于工作表面。因此电泳沉积包括两个过程,其一是电泳,其二是沉积。 

电泳是指溶液(或气体)中悬浮的固体(或液体)粒子在电场力的作用下向与粒子带点符号相反的电极移动的现象。粒子沉积认为是以下原因:

(1)颗粒电荷中和:由于颗粒接触电极稳定下来,所带电荷发生中和而沉积。这一机理对于单层沉积是重要的,如盐类悬浮液中粉体的沉积;

(2)颗粒电化学混凝:颗粒间的斥力降低,颗粒周围电解质浓度提高,导致颗粒凝结;

(3)颗粒积聚引起絮凝:电场将颗粒移向电极,颗粒由于受到内部和外层离子的压力使胶粒沉积。

整个电泳沉积过程分为以下四个步骤:

(1)电解:在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子 OH,此反应造成阴极面形成一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积:

(2)电泳动: 阳离子树脂及 H+ 在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程;

(3)电沉积:在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉积于被涂工件上。

(4)电渗:涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于工件表面,完成整个电泳过程。

电泳沉积过程由于悬浮胶液的组成不同,工作面带电荷不同分为以下两类:

(1)阳极电沉积(AED):以金属工件为阳极,吸引胶液中带负电荷的涂料粒子,电沉积时,少量的金属离子(阳极氧化)迁移到涂膜表面,对涂膜的性能造成影响。阳极电泳涂料主要用于对耐蚀性要求较低的工件,是经济型涂料。

(2)阴极电沉积(CED):以金属工件为阴极,吸引漆液中带正电荷的涂料粒子,由于被涂工件是阴极而非阳极,进入涂膜的金属离子大大减少,从而提高了漆膜性能。涂膜优良,具有优异的耐蚀性能。

电泳沉积主要用于电泳漆的涂层,电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点,电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。

电泳沉积过程也用于分析和分离一些天然胶体组分,例如蛋白质、多糖、核酸等。 


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