电泳的分离核心依赖迁移率(Mobility, μ) —— 即带电粒子在单位电场强度下的移动速度,其大小由粒子自身性质和环境因素共同决定:
影响因素 具体作用
粒子自身性质 1. 电荷量:电荷越多,电场力越大,迁移越快(如 DNA 带负电,电荷量随片段长度增加而增多);
2. 分子大小:分子越小,介质阻力越小,迁移越快(如小分子蛋白质比大分子蛋白质迁移快);
3. 分子形状:球形分子比线性 / 不规则分子阻力小,迁移更快(如球状蛋白>纤维状蛋白)。
外部环境因素 1. 电场强度:电压越高,电场力越强,迁移越快(需平衡速度与分辨率,电压过高易导致发热);
2. 缓冲液:提供稳定 pH(维持粒子带电状态)和离子强度(影响电场传导与粒子稳定性);
3. 支持介质:如凝胶、滤纸等,通过孔径大小 “筛选” 不同分子(核心作用,如琼脂糖凝胶的多孔结构)。
前处理(关键:保证工件表面洁净,决定涂层附着力)
脱脂:用碱性脱脂剂(如氢氧化钠、表面活性剂)去除工件表面的油污、灰尘(可采用喷淋或浸泡,温度 50-60℃,时间 5-10 分钟)。
酸洗 / 除锈:针对钢铁工件,用盐酸、硫酸溶液去除表面氧化皮和锈蚀(时间 3-8 分钟,需加缓蚀剂防止过腐蚀)。
磷化:工件浸入磷化液(如锌系、锰系),表面形成一层致密的磷酸盐薄膜(厚度 1-5μm),增强涂层与金属的附着力,提升耐腐蚀性(温度 30-40℃,时间 5-10 分钟)。
水洗:用去离子水多次清洗工件表面残留的化学药剂,避免污染后续电泳槽液(通常需 3-4 道水洗,后一道为纯水洗,电导率<10μS/cm)。
烘干:在 80-120℃烘箱中烘干工件表面水分(时间 15-30 分钟),避免电泳时出现气泡或涂层不均。
电泳涂装阶段(核心:电场作用下涂料沉积)
此阶段通过电场力使带电涂料颗粒定向迁移并沉积在工件表面,形成均匀的湿膜。
工件挂装
操作:将烘干后的工件固定在专用挂具上,确保工件与挂具导电良好(挂具需定期清理表面涂层,避免绝缘)。
注意:工件间距需均匀(通常 5-10cm),避免相互遮挡影响电场分布。
电泳槽浸涂
核心:工件作为电极(阴极电泳中工件为阴极,阳极电泳中为阳极),与槽内对应电极板形成电场,涂料颗粒(阳离子或阴离子)向工件迁移并沉积。
关键参数:
电压:阴极电泳 60-300V,阳极电泳 20-80V(复杂工件用低电压、长时间,简单工件用高电压、短时间);
温度:槽液温度 20-30℃(偏差需控制在 ±2℃,否则影响涂料稳定性);
时间:1-5 分钟(根据目标涂层厚度调整,干膜厚度通常 20-50μm);
槽液参数:固体分 18%-22%、pH 值 6.0-7.5(阴极)、电导率 1000-2000μS/cm(需实时监测调整)。
超滤水洗
目的:回收工件表面未沉积的涂料(通过超滤膜过滤槽液得到 “超滤水”),减少浪费和废水排放。
工艺:用超滤水喷淋或浸泡工件,时间 1-2 分钟,回收的涂料可返回电泳槽循环使用。
纯水洗(电泳后)
目的:清除残留的超滤水和微量涂料,确保涂层表面洁净,避免烘干后出现污渍。
工艺:去离子水冲洗,时间 1-2 分钟,电导率<10μS/cm。
电泳加工的工艺流程环环相扣,前处理决定附着力,电泳参数决定涂层均匀性,固化参数决定终性能。实际生产中需通过自动化控制系统实时监控各环节参数(如槽液浓度、温度、电压),并定期维护设备(如超滤膜、电极板),才能稳定产出高质量的电泳涂层。该流程尤其适合大规模量产金属工件(如汽车零部件、家电外壳),在保证涂层性能的同时兼顾环保性。