随着采暖行业的发展，钢制 散热器市场占有率逐渐提高，慢慢成为新型 散热器的主流产品，其节能高效的产品特点和富于装饰效果的造型越来越得到采暖区域使用者的认可。特别是随着 散热器表面涂装技术的发展，散热器本身的表面防腐性能和涂装效果越来越实用美观。 钢制散热器的材质、生产工艺、使用环境和功能等与传统的散热器不尽相同。按照国家相关标准的要求，钢制散热器的表面应该有两层防腐涂层。目前的散热器生产厂家的处理方式也不尽相同，有的采用磷化——粉末喷涂的方式；有的采用电泳——粉末喷涂的方式；有的采用自泳——粉末喷涂的方式。按照国家相关标准的要求，目前采用电泳或者自泳一层底漆，然后进行粉末喷涂处理的两层防腐方式是标准的操作方式。用这两种方式处理后的散热器其抗腐蚀能力比单一粉末喷涂涂层提高很多。
但是，这两种技术也各有优劣。电泳技术存在着耗能大、污水排放、有涂装量要求和有泳透力限制等局限性。而自泳涂装克服了以上缺点，具有能耗少、省空间、易管理的优势，其工艺和涂膜性能与电泳涂装相似，但是自泳涂装对工艺和技术的要求比较苛刻，特别是对环境的要求比较高。随着人们环保和节能意识的提高，自泳涂装技术得到了广泛的关注和发展，自泳涂装也获得了推广应用。目前在散热器行业运用自泳涂装技术成功的企业是北新建材股份有限公司，该技术已经五年稳定运行，取得了可观的经济效益和社会效益。下面结合北新建材“龙”牌钢制板式散热器的自泳涂装工艺与阴极电泳涂装工艺做以比较说明。
一、自泳涂装工艺介绍
自泳涂装（NSD）又称自动沉积涂装方法，是利用化学反应能将成膜物覆盖在铁制品表面形成涂层的水系涂装。
1.自泳原理
自泳涂料一般是由有机高分子的水性分散液和水性炭黑浆配制而成的特殊的水分散乳胶涂料，胶粒粒径为100～300nm。在沉积时，在槽液中加入自动沉积的化学反应材料，如FeF3、HF、H2O2等。涂装时，将涂装工件浸渍于漆槽中，HF、FeF3腐蚀工件表面，其中部份溶解的Fe和树脂反应，树脂和颜料折出沉积于金属工件表面形成湿膜，其余未和树脂反应的被槽液中的氧化剂氧化形成FeF3稳定槽液中，本过程称为自泳聚合过程。化学反应式如下：
铁溶解反应：
Fe（工件）+2HF → Fe2++H2+2F-
Fe（工件）+2FeF3 → 3Fe2++6F-
沉积反应：
Fe2++树脂/颜料 → Fe-树脂/颜料
氧化还原反应：
2Fe2++ H2O2+2HF → 2Fe3++2H2O+2F-
反应终止：
2Fe3++6F- → 2FeF3
2.自泳涂装主要工艺流程
工件预脱脂 → 脱脂→水洗 → 自泳涂装 → 水洗 → 后处理 → 烘干
2.1工艺流程说明
针对散热器自泳工艺流程，自泳涂装设备主要由前处理槽、水洗槽、自泳槽、后处理槽、输送设备及烘干炉组成。所需检测设备主要有电导仪、附着力测定仪、烟雾实验机以及化学实验设备等。其每一部分应结合所涂装散热器的规格、材质以及车间作业条件来设计。为减少各个工序尤其是后处理和进入烘干炉阶段的时间，宜采用自动控制的积放式悬挂链运行。它可以分别设定每一阶段的时间，保证涂装产品连续运行。
由自泳原理决定了散热器表面不能有锈，同时由于脱脂除锈效果不佳，为减少酸洗除锈的环节，散热器必须用无锈钢板生产。未涂装钢制散热器经过预脱脂再而脱脂，主要是除去产品板面的油污和杂质等。然后经过水洗，彻底洗净涂装面的碱的残留物，防止污染自泳漆槽，前述过程最好采用喷淋系统，而且要注意定期清理油污和更换用水。然后进入自泳槽，这两道工序间运行时间不得过长，否则产品表面后自然氧化生锈。自泳是涂装工艺的目的和核心，其中固体的含量、PH值、铁离子浓度、氧化还原电位、自泳时间和温度以及附属设备的正确使用是决定自泳涂层的关键，可根据漆膜厚度适当控制自泳时间，固体含量过高，漆膜流平差，易出现鳞纹状，过低漆膜变薄，易出现色差。然后进入纯水洗槽，主要是洗涤自泳漆的流挂和流平表面，接着进入后处理液槽，主要是进行钝化稳定作用，提高漆膜性能，注意其PH过不要过高，否则自泳涂层会自动脱落。最后进入烘干炉，蒸发湿膜中的水分，使漆膜发生聚合反应，形成均匀、致密、平整的涂层。
2.2工艺参数控制
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工艺阶段
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控制参量
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参数范围
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自泳
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固体的质量分数（%）
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6～7
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pH值
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3.0～3.5
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Fe3+（g/L）
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1～1.2
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氧化还原电位(mV)
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350～450
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电导率(uS·cm-1)
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<4500
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自泳时间(s)
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60～90
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自泳温度（℃）
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20～25
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膜厚(μm)
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25±5
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后处理液
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固体的质量分数（%）
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6～7
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pH值
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6.5～7.5
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烘干炉
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烘烤条件（℃/min）
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150/20
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3.自泳槽液日常维护
自泳槽液控制和调整，是整个涂装工艺的关键。因此，只有在加强前处理参数的控制与调整的前提下，加强自泳槽液的日常管理，才能保证自泳漆涂装工艺的顺利进行，达到良好的涂装效果。具体要求如下：
1、严格按照工艺要求控制好前处理，使工件无油无锈，不附带其他杂质进入槽液，是槽液长期稳定的根本保证，所以要随时注意工件前处理情况，及时调整与控制好前处理工艺条件。
2、自泳完工件后，每天需测定一次槽液参数，及时进行调整，配料应在配漆罐中搅拌进行，一般情况下，每天泳完工件后应向槽内补加适量的2%过氧化氢溶剂。
3、正常情况下，槽液液面下降时，应及时补加去离子水至原液面高度，使槽液中各组份保持相对稳定，避免因某个组份浓度偏高而引起絮凝返粗等现象。
4、在泳工件前和泳工件后，要将槽液中悬浮泡沫和絮凝的杂质捞出，以免附在工件上影响涂膜外观。
5、槽液要根据工件的泳涂量和使用情况，以及自泳工件的表面状态，定时过滤并清理槽体，使槽液处于良好工作状态。长时间不泳涂工件时，槽体要封口，以免灰尘和杂质掉入槽液中。
二、电泳涂装工艺
电泳涂装(electro-coating) 是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。
1、电泳原理
电泳把工件和对应的电极放入水溶性涂料中，接上电源后，依靠电场所产生的物理化学作用，使涂料中的树脂、颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法。电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程，其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程。电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳（工件是阳极，涂料是阴离子型）和阴极电泳（工件是阴极，涂料是阳离子型）；按电源可分为直流电泳和交流电泳；按工艺方法又有定电压和定电流法。目前广泛采用的是直流电源定电压法的阴极电泳。电泳四个过程如下：
电解：在阴极反应最初为电解反应，生成H2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，方程式为： H2O→OH-+H+
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。
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。
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，而完成整个电泳过程。
阴极电泳涂装过程可表达如下：
电极反应产生OH- 电渗
↓ ↓
带正电的树脂粒子、高分子离子→粒子向阴极移动→粒子凝固树脂的不溶化→水分子向膜外移动形成均匀电沉积膜→加热
阴极电泳过程反应机理如下：
阴极：
（1）2H2O＋2e→H2↑＋2OH-
产生的OH-累积于阴极表面，当OH- 浓度增加到一定数值时，便在阴极表面产生电沉积。
(2)R=NH3＋OH- →R=NH2（析出）＋H2O
阳极：
（不锈钢或石墨本阳极）：2H2O→4H+＋02↑＋4e
2.自泳涂装主要工艺流程
预清理→水洗1→调整→水洗2→磷化→水洗3→钝化→纯水洗→电泳涂装→超滤水洗→纯水洗→烘干
2.1电泳工艺流程说明
电泳涂装的设备主要是电泳槽、搅拌装置、涂料过滤装置、温度调节装置、涂料管理装置、直流电源装置、电泳涂装后的水洗装置、超滤装置、烘烤装置、备用罐等组成。
预处理主要是除油除锈除杂质；水洗1、2、3主要是洗去前一道工序的残留液；调整主要是调整工件表面，以便形成疏密均匀之磷化膜；磷化主要是将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力，提供工序间保护以免形成二次生锈。纯水洗主要是避免杂质进入电泳槽，保证其电导率。钝化主要是大幅提高钢铁件磷化后工件的防腐蚀能力。然后进行电泳涂装，按要求形成电泳膜，然后超滤水洗，减少漆液浪费，回收降低生产成本；最后烘干，使漆膜在高温下熟化，固化。
2.2电泳主要工艺参数控制
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工艺阶段
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控制参量
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参数范围
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磷化
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磷化效果
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磷化膜结晶细而均匀
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电泳
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漆料固体的质量分数（%）
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10～15
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电压（V）
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40～70
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PH值
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7.5～8.5
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电泳时间（S）
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180
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电导率(uS·cm-1)
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<1900
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槽液温度（℃）
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25±5
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工件与阳极间距离(cm)
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≥20
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膜厚(μm)
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20±5
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烘干
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烘烤条件（℃/min）
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180/20
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3.电泳槽液日常维护
（1）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，必须进行磷化和钝化表面处理。要求磷化膜结晶细而均匀。
（2）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少，但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。适当控制槽液的循环次数，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。
（3）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。应注意系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。
（4）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参数如泳涂电压和时间、槽液PH值和温度、固体含量和电导率 、有机溶剂含量进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。
三、自泳与阴极电泳漆膜主要性能比较
自泳与电泳涂膜性能比较
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检验项目
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自泳指标
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电泳指标
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涂膜厚度
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15-25
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15-25
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边缘覆盖性
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很好
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需使用特殊涂料
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漆膜颜色和外观
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黑色，符合色标标准
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银灰色，符合色标标准
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表面涂装性
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有选择性
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优秀
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有机溶剂
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无
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少量
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附着力（划格法）(级)
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1级
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1级
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冲击强度（N.cm）
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400
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200
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漆膜弯曲性
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优秀
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良好
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漆膜硬度
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6H
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HB-H
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耐盐雾性能（25±1℃,3%氯化钠溶液）
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700H合格
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1000H合格
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漆膜耐热性（℃）
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200
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220
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湿热试验
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1000H无脱落
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1000H无脱落
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漆膜光度(度)
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55～75
|
55～75
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四、自泳与阴极电泳的特点比较
1、自泳优于阴极电泳的特点
（1）清洁无污染，属于环保型生产 。自泳涂料是水分散体系，完全不含有机熔剂，无毒、无火灾危险，属安全环保型涂料。自泳废水通常经熟石灰中和处理即可达到排放标准，符合国家环境保护及劳动安全卫生标准，具有社会效益。
（2）涂膜性能优良。因为采用浸渍法涂装，涂膜均匀平滑，覆盖性极好，即使散热器对流片内部也可涂装。无起泡、无裂纹、不吸附涂膜的沉积物，耐蚀性优良 。电泳涂装对形状复杂的工件，尤其对于钢结构散热器的焊接位置、板缝间以及凹槽部位，由于受电场屏蔽，泳透率较低，而自泳涂装按其沉积原理，只要槽液达到的部位，均能获得厚度均匀的涂膜，无涂装死角，即时合并部的间隙也能涂装。目前，耐盐雾性已达500h以上，大大超过阳极电泳而与阴极电泳水平接近。
（3）“双节“更优秀。 自泳节能、节材，与电泳涂装相比，不外加电源，搅拌循环及温控也较电泳要求较低，烘干温度低，时间短，比电泳涂装节能50%以上，涂料利用率达98%以上。
2、阴极电泳优于自泳的特点
（1）涂装领域更广泛。由于电泳是靠电流产生的物理化学作用，使涂料附着在工件上，其工件仅要求为金属，没有自泳只能用于钢铁零件的局限性。
（2）电泳所用涂料是电泳漆，其种类较多，而且颜色也有多种，可以用作底漆也可用于外观装饰。不象自泳漆颜色仅局限于黑色，色调较单一，只能做底漆。
五、结束语
当今自泳涂装技术借助于其独特的技术优势在汽车零件、家用电器、仪器仪表、机电产品上都有使用，并且得到了长足发展。经实践证明，自泳涂装技术在钢制散热器涂装中也是切实可行的，其在节能环保，生产管理方面相对于阴极电泳更具优势，是散热器制造工业中的创新和进步，值得推广。随着科学发展观的树立，构建社会主义和谐社会，坚持“四节一环保”的要求的再认识，自泳涂装技术必将得到也应当得到更广泛的应用发展。
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