电泳涂料是以水溶性离子型聚合物为成膜基料，被涂工件可以是阴极或者是阳极，尽管此种涂料在20世纪40年代后期才出现，且应用很有限，一直到20世纪60年代才以电沉积的方法将这些水性涂料转化成涂膜。这主要是因为是以水为溶剂，由于水的特殊物化性，很高的表面张力。会使涂膜在工件的边缘部位产生流挂，释放困难，造成涂膜在干燥的过程中表面起皱等。但是，这些缺点在通电的漆槽中就得到了克服。电泳涂装的机理，在于离子型聚合物的水溶性会随着pH值的变化而变化。
电沉积过程中，最先发生的电化学反应是水的电解。这样在阳极的周围，呈现很强的酸性，而阴极的周围呈现碱性，阳极电泳是含有-COOA＋多元酸聚合物的胺盐。-COO-基是以阴离子形式在阳极发生沉淀反应的基团，A＋是NH4＋。含羧酸聚合物在阳极形成涂膜。另外由于阳极以及金属件的电化学溶解，在沉积涂膜中含有一部分的阳极金属离子。同时会发生金属阳极的电化学溶解和树脂基料的氧化等副反应。
在阴极电泳涂料里，基料中含有胺基团，通过加入酸中和成盐而水溶，形成带有RnX＋Z-的聚合物，其中Z-为相应的有机酸（多为醋酸和甲酸）基团，RnX＋为聚合物离子。阳离子型基料（环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯或其他树脂）含有氨基或叔胺基团，在碱性条件下，阴极周围的阳离子基团由于与OH-相互作用，而失去水溶性，并在阴极上以R3N的形式沉积下来。有很多综述及专论对这种涂料及涂装方法进行了详细的论述，这种涂装方法与电泳过程有一定的相似性，但仍存在着差别，电泳过程针对的是一种憎液胶体的运动，而电沉积发生在聚合物溶液的热动态平衡。涂料中的颜填料也通过电沉积过程沉积在电极上，电沉积涂膜是一种高度集中的胶体结构，并含有少量的有机溶剂。
现在，有一些关于电泳涂料的新观点，有不少专刊及文献阐述了这个领域的技术进展。
涂料与其他聚合物材料不同，它被涂覆在材料的表面，同样体积而言，施工后具有很大的表面积，这样，涂层一方面与底材相接触，另一方面与外部的环境接触，而底材的特性会影响涂层的化学和结构特性。
在物体表面进行涂装，固体物表面可以影响涂层的应力、取向等性能，同样能催化或抑制涂层的化学反应过程，这样，材料的特性以及涂装前工件的前处理对涂膜的机械性能、防护性能、热力学性能以及涂层的使用寿命均有影响。
与传统基于溶剂释放的溶剂型涂料相比，电沉积涂料中齐聚物的沉积伴随着电化学反应的进行而进行，这样，不同的底材上沉积下来的涂膜的化学成分不同，而且，实践证明即使在阴极电沉积涂料中，金属底材也对涂膜的技术参数及性能有影响。涂装进行前处理和生产具有合适特性的电泳涂料尤其重要。近来，在这方面已获得了新的突破。
众所周知，在水溶性阳极电泳涂料树脂的主要电化学反应是H２O的电解由于氧的释放，阳极势应比氧气的阳极势更高。但是，在此之前，多数重要的金属，发生动态的热氧化，这样，在氧的释放和阳极金属的溶解上存在着竞争性。
阳极上沉积下来含有酸和金属盐类的基料涂层，每一部分的沉积都与电沉积条件有关。电沉积涂膜中含有盐类，涂层的弹性、附着力和电绝缘性能降低，这主要是由于金属离子的沉积能力比含氢离子的聚合物离子高，这已通过对涂层的结构和其三维网络结构的研究而得到证实。溶解在槽液中的金属离子提高了槽液的电导率，促进了水的电解和气体的释放，结果导致涂膜产生缺陷。
Beck根据金属的溶解消耗的电量，将金属分成三类：
（1）可被钝化的金属，（铝、钢铁）和贵金属如铂和金等。
（2）可进行电化学溶解的金属。
（3）在一定程度下可进行电化学溶解的铜及其合金。
二十一世纪前期的电泳涂料发展状况
研究了在静态电刺激条件下的水性树脂阳极电沉积，证明金属溶解量按下面的顺序递增：金-钢铁-铝-锌-镍-银-铜。阳极溶解的程度金为0.1%而铜为31%,若采用钢铁为阳极，已证实其溶解程度随着钝化的不同，在1.8%～90%的范围内变化。沉积在钢铁和铝上面的阴极电泳涂料与根据成膜聚合物中有机酸形成的机理有关，沉积在钢铁上的涂层中含有一定数量的钢铁，一般主要是Fe2O3和Fe３O４，这些钢铁的氧化物由于铁以氢氧化钢铁的形式沉积下来，在涂膜烘烤固化时，转化成氧化物的形式，在阴极沉积上的羧酸和盐的沉积数量，一方面取决于成盐成膜基料的水溶性，另一方面，取决于被涂金属氢氧化物的溶解性。
在铜上，阳极电沉积伴随着成膜基料盐的形成，在铝和铝合金上，阳极电沉积伴随着底材的阳极化，这个过程取决于铝合金种类，电沉积条件和涂料树脂的种类，而当成膜聚合物以酸的形式沉积在阳极上，能获得最好的性能。
已研究了用有机表面活性剂钢铁和镍的阳极溶解。它们对金属溶解的速率的影响与金属化合物的形成和表面活性剂有关。金属的溶解，可通过在金属表面上的活性剂的吸收情况加以抑制和促进。然而，当阳极以一定的速度溶解时，表面活性剂分子从金属表面被快速移开，导致抑制剂的吸收被抑制，抑制作用也就不再起作用。同时考虑到采用周期性的脉冲电流作为阳极金属溶解的抑制剂，笔者认为，电沉积过程中采用周期性的脉冲电流作为金属溶解的抑制剂，是由于金属被快速地钝化。对这种可进行阳极钝化的电沉积涂料乳液的影响也进行了研究,这种现象的本质如下:将稳定的齐聚物的烃类乳液加入槽中来钝化阳极,其效果主要是由于这种乳液沉积在阳极活泼部位,掩盖漆膜缺陷,将活泼部位加以封闭。加强电极的导电性，能促进这种乳液的沉积。由于离子型聚合物的沉积比中和涂料乳液需要更少的中和剂，因此,在电泳过程中,这种聚合物最先沉积在阳极上（有时由于原子和金属离子浓度的升高(在阳极电泳涂料中)，乳液的沉积条件具备乳液微粒沉积下来封闭了活性部位）,这将沉积在钢铁上涂料的保护性能提高了3倍，在铜上却提高了6倍。令人感兴趣的一些阳极电泳涂料品种已经被推出。
底材的性能，对树脂的氧化有影响，含有双键的阳极电泳涂料中的双键也被氧化，这种氧化是由于其与氧原子反应，或者电化学反应而引起的。
在铜表面，由于双键被羧酸铜类化合物钝化，在钢铁上，阳极氧化比在铝上更为有效。所以，涂膜沉积在钢铁上，基料中会形成一定的交联。从而在钢铁上沉积涂膜的粘度比在铝上要大。
同样，在铝上的电沉积过程伴随着Kolbe反应和C=C双键的二聚导致，阳极化铂的表面上的聚合物一定程度上的吸附。已有文章讨论了不同阳极工件的涂膜的热固化机理和涂膜的性能。在阴极电沉积涂料中，导致电沉积的发生主要反应是水的电解。
在阴极周围，由于OH-的聚集，其pH值为12～13。由于这种机理及还原条件，可观察到阴极钝化，通常与阳极电沉积不同，在电泳过程中，磷化层和金属不发生溶解，基料也不被氧化。这是阴极电泳工艺的一个很显著的优点，但实际上，被涂工件的不同底材对阴极电泳涂料的技术参数和涂膜性能均有影响。Ahderson分析了阴极涂层中的金属含量，总结出在阴极电泳涂料过程中，阴极并不是完全被防护，他指出，随着涂料中和度的降低和电泳周期的降低，涂膜中的金属含量增加，他设想在阴极发生如下的反应：
Me+4OH- → [MO2]+n+2H2O+4ne-
在阴极电沉积条件下，阴极也发生一定程度的溶解。在钢铁上的锌系磷化层的溶解已经进行了研究，并被判定在阴极电泳条件下，金属无需电流也会发生化学溶解，例如：发生如下的化学反应：泳透力P（曲线1）涂膜沉积量M（曲线2），阻抗比（曲线3）及电容（曲线4）（在频率500和20000循环/秒研究）的变化对电泳的residrol溶液（10%）的关系
二十一世纪前期的电泳涂料发展状况
2Fe＋3H2O→Fe2O3+3H2
Zn+H2O→ZnO+H2
金属溶解的程度取决于在电沉积条件下的涂料的特性。对含羧基的阳极电泳涂料和含胺基的聚合物的阴极电泳涂料在钢铁、铜和镍上的沉积过程的研究证明，在阳离子涂料中，底材发生电化学溶解，而在阴极电泳条件下，钢铁和镍发生化学溶解，而铜则不发生溶解。在阴极电泳涂料中，为排除涂料的酸性对金属工件的影响，被涂工件采取带电入槽的方式。但在此种情况下，阴极同样会溶解。尽管阴极化金属发生溶解是一种荒谬的现象，但这种事实却被电化学家们所承认。
铝（铝合金）表面的氧化层的特性对阴极电泳涂装和涂膜附着力是一个十分重要的因素。底材的不同对电泳涂膜的沉积速度也有影响，在阳极电泳涂装中（在电流恒定的情况下）沉积速率按铜–钢铁-镍的顺序递增。在阴极电泳涂装中，沉积速率则相反，按镍-钢铁-铜的顺序递增。这种现象是由于不同的工件在水电解产生的氢气和氧气的排出速率不同而引起的。不同电极上的沉积物的结构和机械性能不同，电沉积的情况也不同，是由于它们对电极的电绝缘性能的影响。
金属底材的种类对沉积涂膜的热固化反应的动力学过程也有影响。已经发现，镍对阳极和阴极涂膜的催化影响，通过对数据的热力学分析，其对热固化反应的影响是钢铁的四倍，因此，在镍上，涂层的热固化温度可从160℃降至140～130℃，从而可在镍金属、塑料上进行电泳涂装。
上面的叙述说明了涂料的特性，并讨论了底材的不同对阳极电泳涂料的影响，对镍和铜来说，阴极电泳涂料能给予最好的保护，这已通过采用常用腐蚀检验方法得到证明。因此，金属底材的不同对电泳涂装过程和涂层的热固化阶段均有影响，这将导致在不同材质的工件上形成的涂膜具有不同保护性能。应考虑对各种金属工件的涂装技术前处理。另外，更好的理解不同工件上电泳涂料特别是阴极电泳涂料的防护机理是非常必需的，这对涂装的前处理提高涂膜的性能都十分重要。
电沉积涂料是具有低分子量的水溶性成膜聚合物，通常这些树脂是含有可与水混溶的有机溶剂的高浓度溶液，它们不溶于水但通过中和而无限水溶。阴离子树脂以胺类或氨水进行中和，阳离子树脂常用酸类进行中和，一般为甲酸或乙酸。此种涂料可获得同其他溶剂型涂料类似的涂膜性能，而有时还能获得更好性能的涂膜。现在，众所周知，通过缩合、聚合、加成等方法在树脂分子上引入亲水基团，如羧基或氨基，可实现成膜物的水溶，有很多文献介绍了此种技术。
配方图2
以不同浓度（曲线1，12；曲线2，8%；曲线3，3%）的三乙胺中和的residrol溶液的pH的作用电导率χ
二十一世纪前期的电泳涂料发展状况
大多数关于聚电解质的研究都是利用高离子浓度的物质。而电泳涂料用树脂这些组分必须是低浓度的，因此运用聚电解质研究方面的结论要慎重。低聚物中的羧基和氨基组分的特性与离子表面活性剂的特性相似。随着分子中疏水部分分子量的增加，它会从电解质向聚合皂化物转变，变成胶束溶液。这些体系中的平衡取决于在关联的及无关联的基料分子胶束和微凝胶的联系。溶液中非关联结构单元的量越大，它们尺寸越小，体系越稳定，因此在这种情况下，电沉积得到涂料量会降低。增加颗粒尺寸会使电泳涂膜厚度增加。水性系统关联型和非关联型结构单元之间的关系主要依靠以下几个因素，成膜物质的分子量，在水中溶解官能团的当量值（指酸或氨的量），中和度或pH值、温度、有机添加剂。控制电导率、泳透力和膜厚也必须依靠以上这些参数。
另一方面，在常压下，凝聚离子即H＋、OH-（双电层扩散部分的厚度）的离子浓度取决于电离参数，工艺持续过程及最近报道过的压力。性能优良的涂料的这些参数都有一个特定的范围，这在下面讨论。
前面提到，电沉积用树脂是一个聚合型表面活性剂，根据可离子化组分的含量、中和度、分子量来决定是水溶还是悬浮在水中成为胶体颗粒。这些分散体热动力学稳定。在某些情况下可根据其pH值来调整漆的中和度，中和度对涂料系统的稳定性、电沉积速率和涂料性能有着决定性的影响。电极间的沉积量是与胶体溶液的结构相关的。低聚物的离子化程度提高，电沉积的量就会降低。每一种电泳漆，都有一个特定的pH值、中和度的范围，这个范围确保理想的电沉积量和涂膜性能。
对于阳极漆，根据其存在于水溶液中的涂料系统的稳定性，pH值存在一个上限，而阴极电泳漆有一个下限值，pH值高于上限值（或降低阴极漆的pH值）将降低每个胶粒结构单元的颗粒大小，提高系统的稳定性。在较高碱性条件下pH=8～9时（或在阴极漆中pH=4～5时），系统非常稳定（一个结构单元可离子化组分都电离，每个结构单元的颗粒尺寸变成最小），电沉积将变得很困难，大于极限pH值上限，电极上的沉积量将不再增加。
图1所示，residrol阳极电沉积漆在pH值6.8～7.2之间可得到较好的防护性能和泳透力，当进一步增加pH值时，会减小水溶液中结构单元的颗粒尺寸，这种现象可以解释膜厚为什么随电沉积率的减少而减少。
如图2所示，根据在结构单元表面末端中可离子化组分的中和度，电导率曲线χ=ƒ（pH）（最佳浓度为12%）有一个尖峰，进一步增加pH值会使结构单元内部的可离子化基团中和，溶解度增加（对阴极电泳漆也类似）在这些条件下，涂层膜厚会降低。随着树脂浓度的升高，在χ=ƒ（pH）曲线的峰值会移向pH值较低的点。即在pH值较低点时，这些条件下大结构单元离子化基团数降低，完成的电沉积涂层会形成毛刺和桔皮缺陷。由于充分解聚，pH值提高会得到高质量的涂层。
电沉积过程中，由于中和剂的释放，槽液的pH值发生变化。有好几种手段可将pH值控制在一定范围。如果漆液未被中和，可通过加入新漆液控制槽液浓度来维持pH值。维持pH值最好的方法是电渗析。阴极电泳漆就需要使用此法，因为在电泳过程中槽液的酸度增加。超滤也是维持pH值的一种方法。有一些关于pH或中和度及中和剂的种类也对电沉积及漆膜性能有影响的数据。
当我们选择中和剂时，首先要考虑漆液的稳定性。例如，醇胺相对于烷基胺更能使阴离子树脂稳定存在。这是由于醇胺含有亲水的羟基基团。分子的亲水性随着胺分子上羟基的增加而增大，随着氮原子上有机自由基的增加而减小。因此，漆液的稳定性下降。泳透力则随着漆膜的亲水性减小而提高。中和剂的亲水性越强，泳透力越高。因此用三乙胺作为中和剂的漆液的泳透率比三乙醇胺大。漆液的电导率提高也会增加泳透力。根据这一观点，醇胺应是首选。然而，这样会使漆膜中带有酰基化合物。中和剂的种类还会影响电泳漆膜的结构与形态。在使用二乙烯三胺时，电泳漆膜中的一些大分子形态是卷曲的。这是由于二乙烯三胺中的两个伯胺基与树脂中的羧基之间相互作用，形成很强的氢键。带有卷曲分子的漆膜，其电导率相对较低，这样便可在电泳时提高施工电压，从而提高泳透力。因此可将二乙烯三胺作为助剂加入到电泳槽中。阴极电泳漆在这方面的介绍比较少。乙酸和甲酸是最常用的中和剂。以甲磺酸为中和剂，被认为可提高泳透力。
2.2.2 槽液的浓度
图3
二十一世纪前期的电泳涂料发展状况
电泳膜的电沉积量M（a）和电阻R（b）与不同电压（曲线1，120V；曲线2，80V；曲线3，30V）下丙烯酸低聚物的电泳溶液的浓度的关系电沉积须在适当的槽液浓度下进行，这是因为，只有在一定的浓度下，才能获得最佳性能的漆膜。下面将介绍关于含羧基的丙烯酸低聚物的电沉积与浓度的关系。图3（a）曲线表示的是以钢铁为被涂件的变化。起初，随着槽液浓度的增加，阳极的电沉积量减小，当浓度在4%～10%时，电沉积量不再随浓度变化。浓度继续增加，则电沉积量随低聚物浓度增加而增加。对于铝阳极，沉积量则无明显增加。阴极电泳漆也有类似情况。当漆膜厚度最低的时候，在此浓度下，阳极的电阻为最大（图3（b）），而最低的电阻在更低浓度或更高浓度处找到。不同浓度下获得的漆膜外观也不同。在低浓度范围内，阳极电沉积量多，且为褐色、易破、膜厚，这明显是含有大量三价铁化合物。当浓度在4%～10%时，为透明致密的漆膜；当浓度进一步提高，则漆膜出现颗粒、皱褶。其它阳极电泳漆情况也是如此。阳极的金属溶解量相对于浓度的变化与电沉积量是一样的。漆膜的防腐性能和泳透力相对于浓度的变化是一致的。这些现象都可以用低聚物的结构状态随浓度的不同而变化来解释。
图4表示的是漆液的相对粘度与电导率随浓度的增加而变化。这些数据表明，在高浓度时，漆膜外观存在皱褶和颗粒，在低聚物溶液中发生了结构转变。结果，溶液中参与电沉积的任一种结构单元的本体树脂量增多，这就导致漆膜起皱、有颗粒。根据上面所述，在这种情况下要使漆膜获得好的性能，就必须增加阳极电泳漆的pH值(在阴极电泳漆中，则降低pH值)。为了降低电沉积率，电泳参数也要降低。当在低浓度进行电沉积时，在电极扩散层中的氢氧离子过剩量与在最佳浓度时相同。因此，扩散层的厚度越大，阳极溶解的速度越大，形成的电沉积层越差。
2.2.3 电参数与电沉积时间
在这方面也有大量报道，绝大多数是这些参数对漆膜和装饰性能的影响。电泳时间增加，漆膜的厚度也会增加，并达到一个极限值。在形成漆膜的电沉积过程中，电沉积能力随着电压的增加而增加。但是存在一个极限电压，因为电压过高，漆膜会被击穿或产生缩孔。对于低电阻树脂，在出现这种情况时，会使漆膜厚度减小。电沉积参数也会影响电沉积时的副反应。电压越高，水解越剧烈，同时产生更多的气体。因此，漆膜表面出现缩孔。在实际应用中，通常采用最大的许可电压，电泳时间为1.5～2min。
residrol溶液（pH=7.1）的粘度(曲线1)和电导率χ(曲线2)与浓度的关系
二十一世纪前期的电泳涂料发展状况
当电压和电泳时间增大时，泳透率和漆膜的防护性能也随之提高，但是，并不是单纯增加。在电压和电泳时间不断增加的过程中，这些性能提高存在一个最大值。当以上面提到的极限值为电参数时，这些性能将不再存在，并出现起皱和电击穿现象。为了降低电沉积初期的剧烈反应，可以在电源与被涂件之间加上一电阻器。这一方法对于减少漆膜起皱、增大击穿电压大为有效。
漆膜之所以出现颗粒和皱褶，是因为在电沉积过程中存在热效应。这可以通过用热电偶测量电沉积过程中阳极的温度得到证明。当阳极温度超过60℃时就会出现上述现象。如果是在冷却的阳极上进行电沉积时，即使电压为300V(通常电压为180～200V)，电泳时间为300s（而不是120s），上述现象也不会发生。在电泳过程中，阳极的温度不会超过30℃。相反，在加热的阳极上进行电沉积，就会使极限电压与电泳时间降低。这时泳透率也降低，这是因为电沉积漆膜粘度下降，使电阻减小。在最佳参数范围内，漆膜结构紧密，防护性能最佳。
在一些文章中对整流电频率和相位的影响也进行了研究。实验表明，在电脉冲下，相对于用直流电，漆膜的厚度增加，阳极金属溶解明显降低。然而，泳透力和漆膜防护性能变差。这可解释为阳极温度升高所致。在某些情况下，电压逐渐增大，这导致电沉积过程中，阳极溶解减少。通常，电沉积是在恒定的电压或恒定的电流密度下进行。最佳参数视漆种而定。
但由于升高温度会引起漆膜起皱、粗糙，所以有时并不希望温度升高。在更高的温度下，副反应加剧，如水解和阳极金属溶解。因此，漆膜会出现缩孔。在低温时，漆料粘度增大，电导率下降，漆膜变薄。因此，需要将温度维护在一个最佳范围。通常，槽液温度保持在18～26℃。槽液的搅拌也有利于控制树脂本体的温度。然而，靠近电极的一层，也就是发生电沉积的电位层的厚度变小。因此，增加搅拌速度，可以使漆膜变薄，同时提高击穿电压。最佳温度视漆种而定。
2.2.5 压力
压力对电沉积以及漆膜性能的影响直到20年前才被考虑。当电沉积过程中气压为5000bar时，尽管漆膜厚度变薄，但漆膜的防护能力提高了。然而，对这一现象还不能作出解释。对于多孔零件，研究了提高和降低气压对阳极和阴极电沉积的影响，以及对漆膜性能的影响。气压降低可以有利于电极上水解产生的气体的释放。因此，在发生电沉积的近电极层变宽。所以，沉积层的粘度变小，阳极的溶解增加，颜料与填料的电沉积增大，致使沉积层变厚。提高电压则结果相反。受阻的气体分离导致温度的上升，使粘度变小。当降低或提高气压时，都存在一个气压范围，在这个气压范围内的粘度有利于沉积的漆料渗入孔中，因此，可以大大提高电泳涂装的效果。
漆膜的热固性也进行了研究。研究发现，气压对阳极电沉积过程中低聚物上羧基的氧化以及对阴极电沉积过程中氨基的减少有一定影响。这些现象可以用气压对气体释放的影响来解释。因此，气压对电涂层漆膜的化学结构和性能有一定影响。
2.2.6 在不同电沉积条件下的漆膜结构和性能涂料
以residrol为例，对上述提及的电沉积参数对漆膜物化性能的影响，以及对网状结构中交联点间链段的分子量(Mc)的影响也进行了研究。在相同电沉积参数下进行电泳时，当漆膜具有最佳物理机械性能时，也同时具有最佳的防护性能和最大的泳透力。在这时，漆膜的结构最规整最致密。同时，在不同电沉积参数下形成的漆膜的Mc变化也很小；而Mc的最小值对应于最佳电沉积参数。这就使得通过改变电沉积参数对漆膜结构单元之间以及内部化学键进行重新分布成为可能。
目前看来，电沉积条件对槽中的和近电极层的漆液的结构转变均有影响。通过改变体系组成和电沉积条件控制漆膜形成过程，可以获得所需的性能。
2.3含有羧基或胺基成分的水性电泳漆
用作电泳涂装的漆料的组分主要包括颜料、填料、有机助剂和溶剂，它们属于胶体体系。为了使胶粒同时连续的沉积出来，就必须使胶粒带有一定电荷，并且与树脂保持持续的相互作用。后者使这些体系稳定并完全参与电沉积。
这些胶体体系不同于离子稳定的憎液胶体。这些电沉积体系包含一个很高浓度的电解质稳定剂，它能形成单独的水相。这些体系的稳定极大取决于一个非静电稳定因素。因此，对于含离子稳定的憎液胶体的体系，电沉积的主要法则不能用于这些体系。低聚物电解质的电泳沉积和电沉积涂料之间的主要区别在于电荷粒子的运动方向。当低聚物沉淀时，电化学反应的产物扩散并从电极逐渐迁移到溶液中，该沉积是它们和低聚物相互作用的结果。该过程的速度高于电泳中电极运动的100倍。沉积物由脱水、电渗透和持续水解而被压缩。电泳沉淀是发生在接近电极层处的凝聚，它与聚集、电化学和电凝聚的理论是一致的。
目前已确信，颜料和填料的电沉积决定于在电极层附近它们与低聚物电解质的相互吸附作用，它们本身的电荷起重要作用，并且与电泳机理有关。颜粒和填料对涂料的物理化学性能、保护性能有影响，并对泳透力和电沉积参数有影响。
对用于电泳涂料的颜料和填料有专门的要求，包括：惰性、耐化学性、无水溶盐。这些要求限制了适用颜料的种类。颜料的选择还取决于树脂。树脂膜对电极的电阻越高，则颜料的用量越大。
颜料和填料的分散是很重要的，因为它对涂料的遮盖力和体系的稳定性有影响。已经确定，分散在低聚物电解质的水溶液中的颜料的聚集和沉淀主要取决于在颜料颗粒的表面的吸附溶解层的电荷和结构。在决定稳定性的两个因素中，每一个因素的作用取决于体系中的低聚物的浓度。两个区域被区分：稀释体系(低聚物浓度分散期间，颜料和填料应当完全被基料包裹，因为这对在电极中获得的漆膜电阻有影响。这取决于膜的均一性。也就是，为了具备最佳的泳透力，金属表面必须形成连续完整的漆膜。由于分散剂对电沉积有影响，所以对分散剂的使用受到了限制。因此，人们大都采用锚固法进行分散。先将颜料分散在特殊的锚基树脂中，然后，将它们结合到成膜低聚物中，形成悬浮粒子，在随后的电沉积过程中，颜料仍在锚基树脂中，最后，在热固化过程中，锚基树脂熔融并与低聚物树脂溶为一体。这种方法在阴极电泳漆的制造中被广泛应用。这是因为阴极的低聚物树脂对颜料的湿润能力较差。因此，有时将阴极电泳漆制成双组分。一个为阴极乳液，一个为色浆。使用前，将它们混合即可。
电极上的颜料的沉积取决于低聚物电解质。作为漆膜的组成部分，颜料对电沉积参数与漆膜性能均有影响。由于颜料的密度比树脂大，所以它们可以增加电沉积量。受多种因素，尤其是受漆膜电阻影响的泳透力，也对体系中颜料和填料的种类和数量有依赖性。一般有这样的规律，即填料越多，泳透力越高(除炭和其它导电填料)。然而，这种增加是有限的。当颜料的浓度超过临界值时，漆膜的完整性就要受到破坏，漆膜的电阻和泳透力也下降了。而槽液的最佳浓度和pH值并不依赖于填料。
填料粒子的ζ电势与沉积量存在着一定的关系，但并不是主要的。很显然，电极层的填料粒子的电泳运动有助于漆的沉积。这就可以解释为什么漆膜中的填料比槽液高出30%～6%。在投槽初期，由于自行调整，已建立了一种平衡，通常，它将发生在第一个更新周期的后期和第二个更新周期的开始。
在低聚物电解质体系中，可将固体低聚物粉末作为填料。然而，对于这种情况，由于带有低聚物的不溶低聚物组分导致了复合漆膜的形成，使得这种体系具有一定的特殊性。近年来，这种体系已经引起了人们相当的关注。
从低聚物-低聚物水性体系中制备的复合涂料的电沉积同时带有低聚物电解质与低聚物分散体的沉积特点。胶体化学改性方法、包括将分散体与水性低聚物和低聚物溶液相结合的方法正在被使用。
通过水性低聚物-低聚物体系电沉积获得的漆膜分为两类：
1. 漆膜中基料以低聚物组分为主，低聚物组分则作为在热固化过程中的少量改性剂。这种改性使电泳漆可以选用更广范围的树脂。这一体系类似于通常的电泳涂料，其中的不溶低聚物粒子类似于一般的填料；
2. 漆膜中以低聚物粉末为主要基料，低聚物在其中起到帮助低聚物粒子吸附并沉积到电极上的作用。
第二种类型的体系可以使漆膜同时具备粉末涂料的优点与电沉积的工艺优势。从这方面，低聚物粉末在水性介质中的分散可以提高泳透力以及漆膜的物理机械性能。从这一体系的制备、稳定化、电沉积到热固化，人们已经开始进行了细致的研究，它的每一个环节都具有特殊性。当制备这种水性低聚物体系时，在稳定的低聚物电解质与分散的低聚物表面间发生相互吸附。但当低聚物为非极性时(如PE、PTTF)，其表面无法吸附低聚物，因此，就必须对低聚物表面进行改性。如加入非离子表面活性剂。
当低聚物-低聚物组成的电沉积过程中，所获得漆膜为一个多层非均相漆膜。这与一般含有颜料的电泳涂料体系中发生的现象相似。这种层层多相的结构是由分散体的胶体化学性能、粒子(低聚物粉末颗粒或颜料)电荷的正负性、以及电沉积层的结构与机械性能决定的。沉积到电极上的第一层总是低聚物层。
如果低聚物组分为热塑性低聚物时，则要十分注意电沉积层在加热固化时，低聚物组分与低聚物熔融混合时的相容性。这种相容性可以保证固化漆膜中各组分漆层的形成，从而有利于漆膜质量的提高。通过加入高分子试剂对电沉积漆膜的性能进行各种各样的改性，这些已经在文献中被大量描述。例如，带有高分散度的PTTF改性电沉积涂料，使漆膜具有抗磨损、疏水、绝缘性好、防沾污的特点。含有聚苯乙烯乳液的阳极电沉积涂料在沉积时具有很高的泳透率也已得到关注。通过加入聚酰胺、PE和含N的木质改性的漆料可以提高漆膜的物理机械性能和防护性能。在这些组分中，也使用热塑性低聚物。另外，还可加入不同的热固性树脂(如环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯)。
水性低聚物-低聚物组分包括用于阳极电沉积的低聚物和用于阴极电沉积的带有胺基的低聚物。两种体系的原理相同。
溶剂也是电泳漆中的一个重要成分。基体树脂就在溶剂中合成。成品树脂中含有20%～40%的有机溶剂。经过体系的中和、稀释后，在槽液中的比例为2%～5%。有机溶剂有利于漆液的稳定，并且对漆膜有一定影响。一旦增加体系中有机溶剂的量，漆膜厚度就会增加。同时，电压和泳透力下降。这是由于有机溶剂影响了电沉积层的结构机械性能。随着电沉积膜粘度下降，膜的电阻也下降了。不溶于水的有机溶剂对性能影响比溶于水的影响大。这是因为不溶于水的助剂会存在于沉积层中。
这就需要进行胶体化学改性。当主要组分为低聚物电解质时，含有稳定的非水溶性有机助剂和低聚物的乳液沉积在电极上。在这种情况下，必须考虑有机溶剂与低聚物树脂的相容性。在这一体系电沉积过程中发生的阳极的电泳乳液钝化，我们在上面已经讨论过了。通过改性树脂来提高漆膜性能的方法已经走到了尽头。因此，将来的一个主要趋势之一，就是合成用于电沉积的复合体系。以水溶性低聚物和加入的低聚物分散体为混合体的复合体系将成为新一代的电沉积涂料。
3 技术与发展涂料
电泳漆系列在工艺和原料上都具有优异的性能，无论对工艺还是原料来说，都对环境无害，且实用高效。电泳漆的主要优点包括以下几个方面：（1）在复杂工件上实现均匀涂装（高泳透力），涂料利用率通常在95%～99%范围内；（2）高度自动化全封闭涂装，产量高，操作成本低；（3）废气和废水的排量很低，涂料的保护性好。
20世纪60年代初开发的第一批电泳漆是阳极系列，它们的工艺缺点是被涂工件的金属离子发生溶解，结果漆膜的耐腐蚀性受到限制以及由于阳极涂膜中金属离子的存在可能导致漆膜的变色现象发生。
在20世纪70年代初开发了的阴极电泳漆系列。阴极电泳漆有以下几个优点包括高泳透力、更好的抗腐蚀性、避免涂料中金属离子的溶解。
然而，阴极电泳漆比阳极电泳漆更昂贵，就阴极电泳漆的设备成本就比阳极电泳漆的高出大约30%，但阴极电泳漆优异的抗腐蚀性经常使它们成为首选。这两种涂料有各自特殊的使用领域。现在全球超过98%的汽车生产商使用电泳底漆。汽车车身和附件，设备、热交换器、金属装饰件都采用电泳涂装。这种方法被广泛使用在金属或需要大量生产的金属表面的一次性涂装中，尤其适用很难采用其它涂装进行涂装的复杂形状物体。阳极或阴极电沉积涂料最好的涂料是环氧漆和丙烯类，它们有以下几种用途：
环氧型阳极电沉积涂料: 农具、汽车零部件、型钢
丙烯酸型阳极电沉积涂料: 金属办公室家俱、空气扩散器、金属丝网、吊架
环氧型阴极电沉积涂料: 汽车车身及部件、转换器、家用电器
丙烯酸型阴极电沉积涂料:
草坪和花园农具、仪器、汽车轮和汽车门窗
在过去将近40年里电泳漆的研究和开发展示了许多令人振奋的成就。其中由于隔膜技术的使用，实现了涂装的全封闭运行，涂料的利用率达到了100%。电沉积涂装方法的进一步发展，克服了很多局限性，与任何涂装工艺一样，其中，降低固化温度非常必要。起初，使用温度是180～200℃。低温热固化体系降低了能耗，并可在热烘烤敏感的基材上进行涂装，现在已有固化温度低于120℃的阴极电沉积涂料。首先，通过基料的化学改进获得，环氧低聚物含有双键，能自动氧化，能在低温热硬化，另外，利用基材的催化性质，从前面的说明可知，基材镍上的涂膜固化温度可下降20～30℃，这样，在塑料底材上配合使用镍金属以后，可实现电沉积涂装。另一种方法是通过在涂料中引进催化剂降低涂料固化温度。同样，可在电泳体系之中加有金属腐蚀抑制剂，在这种情况下，没有必要进行表面磷化前处理，为了增进涂料的抗腐蚀性，还可用金属粉末作为体系的填料。
据了解，含铅化合物被广泛使用在阴极电沉积涂料中，在这种情况下，必须具备一个纯化污水中含铅污染物的部分。今天，涂料中铅化合物的量很少，甚至根本没有，尽管如此，涂料的抗腐蚀性仍然很高。
到目前为止，电泳涂装仅能获得单层涂层。但今天，已有二道电沉积涂层。头道漆为一种阴极环氧底漆，上层装饰为一种阳极丙烯酸涂料。头道漆的导电性由涂料中碳的存在而获得，泳透力在这种情况下没有减少，这是由于仅在涂膜固化之后，才具有高的导电性。
有人提出了汽车车厢的一种新的涂装技术：用锌系磷化前处理后，先涂上导电的阴极电泳底漆，上面再涂一层红外固化的阳极透明清漆。
在电泳设备领域有一些成就。为涂装很小工件，设计并采用了特殊的管式和弯式电板。上面已深入讨论了电沉积涂料的组成和应用方面的的知识。二者相互关联，在很大范围内，既可允许通过改变配方中各成分比例，又可通过改变电泳条件来改进涂膜的组成和性质。
4 结论
总之，电沉积涂料的发展服从现代有机涂料进步的要求，这种涂装方法的出现，无论在涂料制造还是在涂料应用领域都是涂料工业技术的革新，无疑它将成为21世纪的重要涂装方法之一。
