電泳的分離核心依賴遷移率(Mobility, μ) —— 即帶電粒子在單位電場(chǎng)強(qiáng)度下的移動(dòng)速度,其大小由粒子自身性質(zhì)和環(huán)境因素共同決定:
影響因素 具體作用
粒子自身性質(zhì) 1. 電荷量:電荷越多,電場(chǎng)力越大,遷移越快(如 DNA 帶負(fù)電,電荷量隨片段長(zhǎng)度增加而增多);
2. 分子大?。悍肿釉叫?,介質(zhì)阻力越小,遷移越快(如小分子蛋白質(zhì)比大分子蛋白質(zhì)遷移快);
3. 分子形狀:球形分子比線性 / 不規(guī)則分子阻力小,遷移更快(如球狀蛋白>纖維狀蛋白)。
外部環(huán)境因素 1. 電場(chǎng)強(qiáng)度:電壓越高,電場(chǎng)力越強(qiáng),遷移越快(需平衡速度與分辨率,電壓過(guò)高易導(dǎo)致發(fā)熱);
2. 緩沖液:提供穩(wěn)定 pH(維持粒子帶電狀態(tài))和離子強(qiáng)度(影響電場(chǎng)傳導(dǎo)與粒子穩(wěn)定性);
3. 支持介質(zhì):如凝膠、濾紙等,通過(guò)孔徑大小 “篩選” 不同分子(核心作用,如瓊脂糖凝膠的多孔結(jié)構(gòu))。
前處理(關(guān)鍵:保證工件表面潔凈,決定涂層附著力)
脫脂:用堿性脫脂劑(如氫氧化鈉、表面活性劑)去除工件表面的油污、灰塵(可采用噴淋或浸泡,溫度 50-60℃,時(shí)間 5-10 分鐘)。
酸洗 / 除銹:針對(duì)鋼鐵工件,用鹽酸、硫酸溶液去除表面氧化皮和銹蝕(時(shí)間 3-8 分鐘,需加緩蝕劑防止過(guò)腐蝕)。
磷化:工件浸入磷化液(如鋅系、錳系),表面形成一層致密的磷酸鹽薄膜(厚度 1-5μm),增強(qiáng)涂層與金屬的附著力,提升耐腐蝕性(溫度 30-40℃,時(shí)間 5-10 分鐘)。
水洗:用去離子水多次清洗工件表面殘留的化學(xué)藥劑,避免污染后續(xù)電泳槽液(通常需 3-4 道水洗,后一道為純水洗,電導(dǎo)率<10μS/cm)。
烘干:在 80-120℃烘箱中烘干工件表面水分(時(shí)間 15-30 分鐘),避免電泳時(shí)出現(xiàn)氣泡或涂層不均。
電泳涂裝階段(核心:電場(chǎng)作用下涂料沉積)
此階段通過(guò)電場(chǎng)力使帶電涂料顆粒定向遷移并沉積在工件表面,形成均勻的濕膜。
工件掛裝
操作:將烘干后的工件固定在專用掛具上,確保工件與掛具導(dǎo)電良好(掛具需定期清理表面涂層,避免絕緣)。
注意:工件間距需均勻(通常 5-10cm),避免相互遮擋影響電場(chǎng)分布。
電泳槽浸涂
核心:工件作為電極(陰極電泳中工件為陰極,陽(yáng)極電泳中為陽(yáng)極),與槽內(nèi)對(duì)應(yīng)電極板形成電場(chǎng),涂料顆粒(陽(yáng)離子或陰離子)向工件遷移并沉積。
關(guān)鍵參數(shù):
電壓:陰極電泳 60-300V,陽(yáng)極電泳 20-80V(復(fù)雜工件用低電壓、長(zhǎng)時(shí)間,簡(jiǎn)單工件用高電壓、短時(shí)間);
溫度:槽液溫度 20-30℃(偏差需控制在 ±2℃,否則影響涂料穩(wěn)定性);
時(shí)間:1-5 分鐘(根據(jù)目標(biāo)涂層厚度調(diào)整,干膜厚度通常 20-50μm);
槽液參數(shù):固體分 18%-22%、pH 值 6.0-7.5(陰極)、電導(dǎo)率 1000-2000μS/cm(需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整)。
超濾水洗
目的:回收工件表面未沉積的涂料(通過(guò)超濾膜過(guò)濾槽液得到 “超濾水”),減少浪費(fèi)和廢水排放。
工藝:用超濾水噴淋或浸泡工件,時(shí)間 1-2 分鐘,回收的涂料可返回電泳槽循環(huán)使用。
純水洗(電泳后)
目的:清除殘留的超濾水和微量涂料,確保涂層表面潔凈,避免烘干后出現(xiàn)污漬。
工藝:去離子水沖洗,時(shí)間 1-2 分鐘,電導(dǎo)率<10μS/cm。
電泳加工的工藝流程環(huán)環(huán)相扣,前處理決定附著力,電泳參數(shù)決定涂層均勻性,固化參數(shù)決定終性能。實(shí)際生產(chǎn)中需通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控各環(huán)節(jié)參數(shù)(如槽液濃度、溫度、電壓),并定期維護(hù)設(shè)備(如超濾膜、電極板),才能穩(wěn)定產(chǎn)出高質(zhì)量的電泳涂層。該流程尤其適合大規(guī)模量產(chǎn)金屬工件(如汽車零部件、家電外殼),在保證涂層性能的同時(shí)兼顧環(huán)保性。