前处理电泳情况分析报告.docx
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前处理电泳情况分析报告
整车电泳可行性分析报告
一、电泳涂装简介
电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，电泳涂料是一种水性溶液或水乳液。
它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽液中作为阳极（或阴极），在槽中另设置与其相对应的阴极（或阳极），在两极间通直流电一定时间，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。
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：
一是阳极电泳涂装法（AED），被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子型（带负电荷）；二是阴极电泳涂装法（CED），被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）。
电泳槽液粘度很低，易浸透在槽液中的车身（被涂物）的袋状构造部及缝隙中。
电泳槽液具有高的导电性，涂料粒子能活泼泳动，而沉积到被涂物上湿涂膜的导电性小，随湿涂膜增厚其电阻增大，达到一定电阻值时，就不再电沉积上去。
基于这两点，电泳涂装具有良好的泳透性，生成比较均一的涂膜。
槽液的固体含量低，粘度小，被车身带出槽外涂料少，且可用超滤（UF）装置和反渗透（RO）装置回收利用。
涂膜的附着力强，防锈性能好（20μm厚的阳极电泳涂膜的耐盐雾腐蚀性300h以上，阴极电泳涂膜1000h以上）。
电泳槽液的溶剂（水溶性溶剂）含量少，用喷灯点火都烧不起来，可少担心现场火灾和爆炸。
表1阳极电泳涂装（AED）与阴极电泳涂装（CED）对比表
比较项目
AED
CED
耐蚀性
3、4倍以上
泳透力（性）
1.5倍以上
消费电力
约1/2
烘干温度
180℃×20min（保温）
160℃×20min（保温）
另外，浸式涂漆还有一种自泳涂装法，通过与汉高公司闫博士及上海合成树脂研究所刘工程师探讨，了解了一些相关情况。
自泳涂装法在国外属于较成熟技术，是汉高公司的专利，泳涂过程是一个化学反应过程，漆液呈酸性（PH为3），基体产生的铁离子参与反应，以溶液浓度差作为推动力，成膜后硬度较高，抗弯曲性差。
与阴极电泳比较，投资相对较小，维护成本、运行成本、能源消费较少。
生产设备工程要求的技术含量较高，槽体设计时要经过严格测算，方能达到一定泳透率，保证漆膜厚度，槽液管理主要对Fe2+/Fe3+、F-含量进行控制，定期对槽液进行搅拌，不需每天补加，维护正常。
表2电泳、自泳涂装法的特点一览表
项目
电泳涂装
自泳涂装
自动化程度
从漆前处理到电泳漆烘干可实现生产自动化，适用于大量流水连续生产
可实现自动化
膜厚
膜厚均匀，可控制在10~35um范围。
槽设计决定膜厚，浓度差、时间控制膜厚，可达15~30um。
耐腐蚀性
工件内腔、焊缝、边缘等处的耐腐蚀性显著提高，阴极电泳漆膜的耐盐雾性在500h以上，高达1000h。
耐盐雾性在500~1000h。
涂料利用率
与喷涂法等相比，涂料的有效利用率可高于95%
涂料的有效利用率高于95%
泳涂推动力
电场力
浓度差，化学反应
被涂物要求
导电性、可先进行前处理磷化
裸铁状态，不能有磷化膜
费用
投资大，运行成本、维护成本较高
综合运行成本低20%
漆膜性能
较好
硬度高，抗弯曲差
应用现状
普遍应用
零部件应用，没有放大实践经验
耐温性
不影响
耐温110℃以下，高温后性能下降
从以上对比中可看出，无论在综合性能、技术成熟程度、应用状况等方面考虑，阴极电泳涂装技术目前还是客车整车防腐涂漆的首选工艺。
二、工艺及设备设计分析
1、前处理工艺设计需考虑的条件
前处理是涂装工艺中最重要的工程之一。
为获得最佳的磷化膜，确保产量和处理面积，必须精心设计和选用前处理工艺及设备。
在设计时需要考虑的必要条件：
被处理物（车身）的大小、形状及面积，材质（钢板种类、铝材等），产量，被涂物的输送方式（整车为间歇步进式），处理方式（喷射方式，浸渍方式），设备场地（空间），运行效率，前处理的质量基准等。
a）水洗要求：
前处理水洗工序的实质是用水稀释、置换的原理洗掉被涂物上附着的处理液，水洗效果（被涂物洗后的清洁度）与水洗次数、水洗方式、水洗用水的污染度、自来水和纯水的水质、沥水时间等工艺参数有关。
脱脂后、磷化后都需要进行多次水清洗，附着在磷化膜上的水珠在干燥后要浓缩上千倍，产生白色斑点，将直接影响涂层的耐蚀性、耐潮湿性或污染电泳槽液。
一般达到工艺要求的洗净度，需水洗2次以上。
b）沥水要求：
工序间的沥水时间应达到不仅没有水流，而且要几乎无滴水程度。
沥水时间长了被涂物易风干而产生锈蚀，沥水一般为30秒左右，最长不超过1分钟。
因此需要从产品设计上开工艺孔解决。
沈飞日野大客车整车骨架异型管每间隔一定距离都开有一定尺寸的工艺孔，而且都是经过计算的，既不能影响整车强度又能保证在规定时间内达到沥水要求。
c）装置要求：
在连续全浸式处理时，车身顶部内表面的空气排不尽，形成气包，有可能将车体浮起。
气包未处理部位，没有防锈能力。
入槽装置设计时要考虑解决这一问题。
d）白车身的清扫要求：
据了解，造成电泳涂膜尘埃缺陷的灰尘87%为金属粉尘（白车身带来的40~250μm的焊渣、切削粉），因此须彻底清理，减少带入量。
为防止焊装后的白车身将尘埃、颗粒带入涂装工程中对白车身必须进行清扫。
车身进入前处理生产线前，要设计工位用于车身清扫，清扫工具有吹风枪、吸尘器或高压水枪，除去焊接的飞溅物，焊口打磨灰（铁粉）等。
e）前处理的日常管理：
前处理的日常管理可认为决定了前处理的质量，因而要求高精度的管理技术。
生产线设计要充分考虑日常管理要求，如从处理液的药品、水的补给，温度管理，生产线起动，各槽液处理时间、温度、浓度，磷化膜性能，前处理设备日常维护等。
f）前处理、电泳后工序：
因电泳涂装有局限性，仅适用于具有导电性的被涂物涂底漆。
如木材、塑料、布等无导电性的物件不能采用这种涂装方法；由多种金属组合成的被涂物，电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装工艺；不能耐高温（160~185℃）的被涂物，也不能采用电泳涂装工艺。
因此，一些玻璃钢、塑料件需在电泳后装配，整车涂胶也需在电泳后进行，电泳后应设计相应工位用于上述操作。
2、电泳工艺设计需考虑的条件
阴极电泳在大客车行业中没有得到广泛应用的原因，主要在于客车生产一般属于小批量生产，不能满足电泳槽液6个月的更新周期，因槽液的更新速度太慢，槽液中的树脂老化和溶剂组成的变动大，而使槽液不稳定，同时也会造成车身电泳涂装成本上升。
a）槽液的更新期和稳定性
电泳涂装在运行生产过程中，被涂面积的大小决定消耗槽中的电泳涂料的多少，槽液的消耗使固体分下降，需及时（每班或每小时）补加，以确保槽液的固体分控制在20%的范围内，当消耗（或补加）的电泳涂料的累计使用量达到初始配槽所用涂料量时称为一个更新期（turnover，略称T.O），以月/T.O表示，也有用涂装面积大的被涂物（如汽车车身）的数量表示。
更新期长不利于槽液的稳定；电泳涂装法适用于大量生产，一般各漆厂推荐更新期为2~3月；更新期超过6个月，不宜采用电泳涂装法，因很难维持槽液的稳定，因此在设计电泳涂装线时应认真考虑更新期。
更新期长的情况下，在确保电泳条件的基础上槽液容量应尽可能设计小些。
电泳涂料的槽液稳定性系指槽液在规定的工艺条件下，长期使用槽液不变质，泳涂出的涂膜性能合格。
有的涂料公司用更新期长（如6个月/T.O）来表示其槽液稳定性好，而更新期越短，槽液越不稳定。
以12米客车为例，若按年产1000台车计算，更新期为2~3年，若按4000台车计算，更新期近6个月。
因此，客车整车电泳存在以上问题，或者增加成本，或者电泳质量得不到保证。
b）电泳槽液杂质控制
在阴极电泳涂装场合的有害离子是阳离子，如Na+、Fe2+、Pb2+、Ni2+、Ca2+等。
这些对电泳涂装过程起有害作用的离子称为电泳槽液的杂质离子，槽液被杂质离子污染的程度以其含量表示，规定有限值，称之为杂质离子的许可浓度。
槽液中的杂质离子含量要定期检查控制，测定频率一般为1~2个月一次。
槽液中的杂质离子含量超过限值时（或槽液电导过高时），则可排放超滤（UF）液，用纯水置换UF液，来降低槽液的杂离子含量。
c）槽液温度和电泳时间控制
槽液温度、电泳时间和泳涂电压是电泳涂装的三个基本工艺条件。
经调试，选择最佳值后，在电泳涂装生产线上是保持稳定不变的。
阴极电泳槽液一般控制在（28±1℃）范围内，在厚膜阴极电泳涂装场合也有推荐较高的槽液温度（29~35℃）的（PpG公司推荐的条件）。
在生产过程中，随槽液温度增高涂膜增厚，同时槽液温度高了，易使有机物的水溶液变质加速，对槽液的稳定性不利。
槽液温度低对槽液的稳定性有利，可是涂膜变薄，当低于15.5℃时，湿涂膜的粘度大，被涂物表面的气泡不易排出，且易产生薄膜弊病。
因此，在正常生产时，可控制温度在电泳涂装的最佳温度，不生产时可控制在低温状态。
d）阴极电泳槽液循环系统和过滤
阴极电泳槽液自配槽后就需连续循环搅拌，特殊情况时停止搅拌时间不应超过2h。
循环搅拌的主要功能有以下4个：
①保持槽液均匀混合和防止颜料在槽中或被涂物的水平面上沉淀，提高车身内表面的涂装效果；
②槽液循环经过滤器，除去槽液中的颗粒状的尘埃和油污；
③保持槽液的温度均匀，通过使用热交换器交换掉由涂装电能和泵工作的机械能转换成的热量；
④及时排除在电泳过程中在被涂物表面上产生的气体。
槽液循环系统一般由循环过滤、循环热交换过滤、超滤（UF）三条回路组成。
在槽液循环过程中确保液面流速不应小于0.2m/s，靠近槽底部槽液流速最低为0.4m/s。
在连续式生产时，槽液流向与被涂物（如车身）前进方向一致，液流速度一般要为车身移动速度的2~4倍。
槽液在循环管路系统内的流速必须都保持在0.4m/s以上，才能防止管路系统的沉淀。
槽液的循环次数根据所选用的阴极电泳涂料品种不同有差异，如PPG体系要求4~6次/h，而Stolllak体系则要求2~5次/h，以此来选用循环泵的流量。
e）槽液管理
为确保生产的正常进行和获得稳定的涂装质量，电泳涂装生产现场必须对设备、槽液和生产环境进行严格的科学管理并做好记录。
必须定期测定，做好记录，发现不正常现象，立即采取措施解决。
三、单班年产4000（1000）辆客车前处理、电泳成本分析
1、一次投槽费用（以200t槽计算）
前处理（帕卡）：
品牌
牌号
槽容量（t）
建浴
单价
（元）
金额
（元）
1000L
加（kg）
实际加入（kg）
脱脂剂
FC-364C
200
20
4000
8.9
35600
脱脂剂
FC-364C
200
20
4000
8.9
35600
表调剂
PL-4040
200
1.7
340
22.0
7480
磷化剂
PB-3140M
200
45
9000
10.0
90000
AD-4813
4
800
16.0
12800
AC-1
4
800
8.0
6400
NT-4055
12.8
2560
7.0
17920
AD-4879
0.3
60
20.0
1200
AC-131
0.45
90
6.1
560
合计
207560
电泳（PPG）：
项目
编号
名称
数量
总数量
费用预估
电泳槽建浴
1
电泳漆树脂
72121Kg
78989Kg
280（万元）
2
电泳漆颜料
6868Kg
一次投槽总费用：
约300万元。
2、整车前处理运行费用
（1）电消耗及费用
名称
安装功率kW
运行功率
kW
单台耗电量kWh
电单价
元/kWh
单台电费
（元）
前处理系统
350
298
149
0.9
134.1
（2）材料消耗
前处理药剂消耗费（国产）
预脱脂
脱脂
表调
磷化
磷化添加剂
磷化促进剂
合计
单台用量
2.05
2.05
0.3
3.58
0.72
0.72
单台价格（元）
22.4
22.4
12.04
53.73
4.3
8.6
123.47
前处理药剂消耗费（帕卡）
预脱脂
脱脂
表调
磷化
磷化添加剂
磷化促进剂
合计
消耗量g/m2
10
10
1.0
13
6
4
单价
元/m2
0.08
0.08
0.02
0.12
0.03
0.03
单车成本
元/台
36
36
9
54
13.5
13.5
162
易损件消耗费
名称
设备安装数量
价格
年消耗
单台消耗费用
过滤袋
24
60元/个
17280元/年
4.32
轴封
2
2000元/个
4000元/年
1
风机轴承
6
1000元/个
3000元/年
0.75
皮带
6
35元/个
420元/年
0.105
过滤布
15元/米
1625元/年
0.406
合计
（26.3）
（3）蒸汽消耗及费用
名称
热耗量
单台消耗费用
备注
前处理系统
平均15t/h蒸汽
750
（4）工业水消耗及费用
名称
水消耗量m3/h
单台消耗量
单台费用
前处理系统
2
1m3/辆
2元/辆
（5）纯水消耗及费用
名称
水消耗量m3/h
单台消耗量
单台费用
前处理系统
1
0.5m3/辆
1元/辆
（6）人工费:
按每班3人
名称
人数/班
月工资
（元）
单台费用
（元/辆）
前处理系统
3人
3000
675
（7）单台运行费用汇总表
国产前处理药剂
序号
名称
单台消耗
费用（元）
备注
1
电消耗
134.1
2
前处理药剂消耗费
123.47
易损件消耗费
（26.3）
3
蒸汽消耗及费用
750
4
工业水消耗及费用
2
5
纯水消耗及费用
1
6
人工费
675
7
合计
1691（1711）
说明：
括号内部分为1000台/年
帕卡前处理药剂
序号
名称
单台消耗
费用（元）
备注
1
电消耗
134.1
2
前处理药剂消耗费
162
易损件消耗费
（26.3）
3
蒸汽消耗及费用
750
4
工业水消耗及费用
2
5
纯水消耗及费用
1
6
人工费
675
7
合计
1730（1750）
说明：
括号内部分为1000台/年
2、电泳系统运行费用
（1）能源消耗及费用
名称
安装功率
kW
运行功率
kW
单台耗量
单价
单台费用（元）
电泳系统
390
332
277（498）kWh
0.9元/kWh
249.3（448.2）
天然气
260M3
650
（2）材料消耗
电泳漆材料消耗费（PPG）
电泳漆耗量
g/m2
单台电泳漆耗量
Kg/车
单价
元/Kg
单台费用
元/车
备注
72
32
35
1120
电泳漆材料消耗费（国产）
电泳漆耗量
g/m2
单台电泳漆耗量
Kg/车
单价
元/Kg
单台费用
元/车
备注
100
45
27
1215
易损件消耗费
名称
设备安
装数量
单件价格
年消耗费用
单台消耗费用
过滤袋
24
60元/个
34560元/年
8.64
轴封
5
2000元/个
10000元/年
2.5
风机轴承
6
1000元/个
3000元/年
0.75
皮带
6
35元/个
420元/年
0.105
R0膜
6
6000元/个
18000元/年
4.5
小计
（66）
（3）工业水消耗及费用
名称
水消耗量m3/h
辆份消耗量
辆份费用
电泳系统
18
18m3/辆
36元/辆
（4）人工费：
按每班2人
名称
人数/班
月工资
（元）
辆份费用
（元/辆）
电泳系统
2
3000
450
（5）电泳槽液更新费用
国产油漆
名称
每年增加费用
（万元）
每台车需增加费用（元）
备注
电泳槽液更新
128.
320（1280）
说明：
电泳槽液部分按每年更新50%槽液。
PPG油漆
名称
每年增加费用
（万元）
每台车需增加费用（元）
备注
电泳槽液更新
54
135（540）
说明：
PPG电泳漆更新期可达2~3年，按每二年更新33%槽液。
（6）整车电泳单台运行费用汇总表
国产电泳漆
序号
名称
单台消耗
费用（元）
备注
1
能源消耗
899.3（1098.2）
2
电泳漆材料消耗费
1215
易损件消耗费
16.5（66）
3
工业水消耗及费用
36
4
人工费
450
5
电泳槽液更新
320（1280）
合计
2937（4145）
说明：
括号内部分为1000台/年
PPG电泳漆
序号
名称
单台消耗
费用（元）
备注
1
能源消耗
899.3（1098.2）
2
电泳漆材料消耗费
1120
易损件消耗费
16.5（66）
3
工业水消耗及费用
36
4
人工费
450
5
电泳槽液更新
135（540）
合计
2656（3310）
3、设备折旧费（寿命20年，年产4000台）
国产设备
名称
设备价格
折旧费用
单台折旧
费用
前处理电泳系统
1800万/套
90万元/年
225元/台
进口设备
名称
设备价格
折旧费用
单台折旧
费用
前处理电泳系统
3000万/套
150万元/年
375元/台
4、整车前处理电泳单台运行费用汇总表
国产前处理剂、电泳漆
序号
名称
单台消耗
费用（元）
备注
1
前处理
1691（1711）
2
电泳
2937（4145）
3
国产设备折旧费
225
4
合计
4853（6081）
说明：
括号内部分为1000台/年
进口前处理剂、电泳漆
序号
名称
单台消耗
费用（元）
备注
1
前处理
1730（1750）
2
电泳
2656（3310）
3
进口设备折旧费
375
4
合计
4761（5555）
说明：
括号内部分为1000台/年
四、设备招标情况分析
通过与前处理电泳设备工程公司、前处理药剂和电泳漆制造公司接触，了解到两家关连的地方较多，在前期设备设计阶段，药剂制造商和电泳漆制造商应该参与进来，初步设计图纸出来后，由两家分别进行审核，有不同意见时，三家共同研究确定，再跟设备商提出修改意见。
如果前期不做这个工作，待设备成形后发现问题，会造成不可弥补的后果。
因此，在设备招标前期，首先应完成电泳漆的招标工作，厂家确定后再与我方共同完成设备设计审核工作。
五、招标时间确定
工程计划进度表
序号
步骤
天数
备注
1
合同签订完毕，收到定金，设计时间
50
2
图纸会签
10
3
施工前处理
10
4
工厂内部施工
30
5
进入客户现场施工
60
6
槽体内壁涂玻璃钢
20
7
现场调试
15
8
槽体清洗
15
9
投料
10
10
试运行
10
合计
230天
根据以上设备商报出的工程时间表，如果我公司计划2006年10月份工程完工，扣除设备商设计生产制造安装时间，应该在三月份完成电泳设备招标工作。
2006年1月14日
单台车前处理、电泳运行费用汇总表
国产前处理药剂、电泳漆运行费用（元）
进口前处理药剂、电泳漆运行费用（元）
一次投槽费用（万元）
（以200t槽计算）
名称
单台消耗费用（元）
名称
单台消耗费用（元）
前处理
电消耗
134.1
电消耗
134.1
前处理药剂消耗费
123.47
前处理药剂消耗费
162
易损件消耗费
（26.3）
易损件消耗费
（26.3）
蒸汽消耗及费用
750
蒸汽消耗及费用
750
工业水消耗及费用
2
工业水消耗及费用
2
纯水消耗及费用
1
纯水消耗及费用
1
人工费
675
人工费
675
小计
1691（1711）
小计
1730（1750）
电泳
能源消耗
899.3（1098.2）
能源消耗
899.3（1098.2）
电泳漆材料消耗费
1215
电泳漆材料消耗费
1120
易损件消耗费
16.5（66）
易损件消耗费
16.5（66）
工业水消耗及费用
36
工业水消耗及费用
36
人工费
450
人工费
450
电泳槽液更新
320（1280）
电泳槽液更新
135（540）
小计
2937（4145）
小计
2656（3310）
折旧
设备折旧费用（国产）
225
设备折旧费用（进口）
375
合计
4853/6081
合计
4761/5555
300
说明：
括号内部分为1000台/年，国产电泳漆按每年更新50%槽液，进口电泳漆按每二年更新33%槽液。
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