Индустриалното електропокритие е широко използвана повърхностна обработка за защита наметални отливкии CNC машинни продукти от корозия с хубаво покритие. Много клиенти задават въпроси относно повърхностната обработка на метални отливки ипрецизно обработени части. Тази статия ще се съсредоточи върху процеса на електрофоретично покритие. Надяваме се, че ще бъде полезно за всички партньори.
Електропокритието е метод за нанасяне на покритие, при който частици като пигменти и смоли, суспендирани в електрофоретичния разтвор, са ориентирани да мигрират и да се отлагат върху повърхността на един от електродите чрез използване на външно електрическо поле. Принципът на електрофоретичното покритие е изобретен в края на 30-те години на миналия век, но тази технология е разработена и е получила индустриално приложение след 1963 г. Електрофоретичното покритие е най-практичният процес на конструиране на покрития на водна основа. Електрофоретичното покритие има характеристиките на водоразтворимост, нетоксичност и лесен автоматичен контрол. Тъй като е подходящ за повърхностна обработка на проводими детайли (метални отливки, машинно обработени части, изковки, части от ламарина и заварени части и др.), процесът на електрофоретично покритие бързо се използва широко в индустрии като автомобили, строителни материали, хардуер , и домакински уреди.
Принципи
Смолата, съдържаща се в катодното електрофоретично покритие, има основни групи, които образуват сол след киселинна неутрализация и се разтварят във вода. След прилагане на постоянен ток отрицателните йони на киселинния радикал се придвижват към анода, а йоните на смолата и обвитите от тях пигментни частици се придвижват към катода с положителни заряди и се отлагат върху катода. Това е основният принцип на електрофоретичното покритие (известно като покритие). Електрофорезното покритие е много сложна електрохимична реакция, поне четири ефекта на електрофореза, електроотлагане, електролиза и електроосмоза се появяват едновременно.
Електрофореза
След като анода и катода в колоидния разтвор се захранят, колоидните частици се придвижват към страната на катода (или анода) под действието на електрическото поле, което се нарича електрофореза. Веществото в колоидния разтвор не е в състояние на молекули и йони, а разтвореното вещество, диспергирано в течността. Веществото е голямо и няма да се утаи в диспергирано състояние.
Електроотлагане
Феноменът на твърдо утаяване от течност се нарича агломерация (агломерация, отлагане), което обикновено се получава при охлаждане или концентриране на разтвора, а електрофоретичното покритие разчита на електричество. При катодното електрофоретично покритие положително заредените частици се агрегират върху катода, а отрицателно заредените частици (т.е. йони) се агрегират върху анода. Когато положително заредените колоидни частици (смола и пигмент) достигнат катода (субстрата) След повърхността (силно алкален интерфейсен слой), се получават електрони, които реагират с хидроксидни йони, за да станат неразтворими във вода вещества, които се отлагат върху катода ( боядисан детайл).
Електролиза
В разтвор с йонна проводимост анодът и катодът са свързани с постоянен ток, анионите се привличат към анода, а катионите се привличат към катода и възниква химическа реакция. Анодът предизвиква разтваряне на метала и електролитно окисление за получаване на кислород, хлор и др. Анодът е електрод, който може да предизвика окислителна реакция. Металът се утаява на катода и Н+ се редуцира електролитно до водород.
Електроосмоза
След като двата края (катод и анод) на разтвори с различни концентрации, разделени от полупропусклива мембрана, се заредят с енергия, явлението, при което разтворът с ниска концентрация се премества към страната с висока концентрация, се нарича електроосмоза. Покриващият филм, току-що отложен върху повърхността на покрития обект, е полупропусклив филм. Под непрекъснатото действие на електрическото поле, водата, съдържаща се в размазващия филм, се отделя от диализата и се придвижва към ваната, за да дехидратира филма. Това е електроосмоза. Електроосмозата превръща хидрофилния покривен филм в хидрофобен покриващ филм, а дехидратацията прави покриващия филм плътен. Мократа боя след плуване с добра електро-осмозна електрофоретична боя може да бъде докосната и не е лепкава. Можете да изплакнете течността за баня, полепнала върху мокрия филм на боята с вода.
Характеристики на електропокритието
Филмът за електрофоретична боя има предимствата на пълнота, равномерност, плоскост и гладко покритие. Твърдостта, адхезията, устойчивостта на корозия, устойчивостта на удар и пропускливостта на филма за електрофоретична боя са значително по-добри от другите процеси на нанасяне на покритие.
(1) Използва се водоразтворима боя, водата се използва като среда за разтваряне, което спестява много органични разтворители, значително намалява замърсяването на въздуха и опасностите за околната среда, е безопасно и санитарно и избягва скритата опасност от пожар;
(2) Ефективността на боядисване е висока, загубата на боя е малка и степента на използване на боята може да достигне 90% до 95%;
(3) Дебелината на покриващия филм е еднаква, адхезията е силна и качеството на покритието е добро. Всяка част от детайла, като вътрешния слой, вдлъбнатините, заварките и т.н., може да получи равномерен и гладък покривен филм, който решава проблема с други методи за покритие за детайли със сложна форма. Проблемът с рисуването;
(4) Ефективността на производството е висока и конструкцията може да реализира автоматично и непрекъснато производство, което значително подобрява ефективността на труда;
(5) Оборудването е сложно, инвестиционните разходи са високи, консумацията на енергия е голяма, температурата, необходима за сушене и втвърдяване, е висока, управлението на боята и боядисването е сложно, строителните условия са строги и се изисква пречистване на отпадъчни води ;
(6) Може да се използва само водоразтворима боя и цветът не може да се променя по време на процеса на нанасяне на покритие. Стабилността на боята не се контролира лесно след дълго съхранение.
(7) Оборудването за електрофоретично покритие е сложно и технологичното съдържание е високо, което е подходящо за производството на фиксиран цвят.
Ограничения на електропокритието
(1) Подходящ е само за грундиране на проводящи субстрати като машинни части от черни и цветни метали. Непроводими предмети като дърво, пластмаса, плат и др. не могат да бъдат покрити с този метод.
(2) Процесът на електрофоретично покритие не е подходящ за предмети с покритие, съставени от множество метали, ако характеристиките на електрофорезата са различни.
(3) Процесът на електрофоретично покритие не може да се използва за предмети с покритие, които не могат да издържат на висока температура.
(4) Електрофоретичното покритие не е подходящо за покритие с ограничени изисквания към цвета. Електрофоретичното покритие от различни цветове трябва да бъде боядисано в различни жлебове.
(5) Електрофоретичното покритие не се препоръчва за производство на малки партиди (периодът на обновяване на ваната е повече от 6 месеца), тъй като скоростта на обновяване на ваната е твърде бавна, смолата във ваната старее и съдържанието на разтворителя се променя много. Ваната е нестабилна.
Етапи на електропокритие
(1) За електрофоретично покритие на общи метални повърхности потокът на процеса е: предварително почистване → обезмасляване → измиване с вода → отстраняване на ръжда → измиване с вода → неутрализация → измиване с вода → фосфатиране → измиване с вода → пасивиране → електрофоретично покритие → резервоар Почистване → ултрафилтрация вода измиване → сушене → офлайн.
(2) Субстратът и предварителната обработка на обекта с покритие имат голямо влияние върху филма за електрофоретично покритие. Металните отливки обикновено се почистват от ръжда чрез пясъкоструене или бластиране, памучна прежда се използва за отстраняване на плаващ прах по повърхността на детайла, а шкурка се използва за отстраняване на остатъчни стоманени удари и други отпадъци по повърхността. Стоманената повърхност се третира с обезмасляване и отстраняване на ръжда. Когато повърхностните изисквания са твърде високи, се налага фосфатиране и пасивиране на повърхността. Заготовките от черни метали трябва да бъдат фосфатирани преди анодна електрофореза, в противен случай устойчивостта на корозия на филма боя ще бъде лоша. При обработката с фосфатиране обикновено се избира фосфатиращ филм с цинкова сол с дебелина от около 1 до 2 μm и се изисква фосфатният филм да има фини и равномерни кристали.
(3) В системата за филтриране обикновено се приема първичната филтрация, а филтърът е мрежеста торбичка. Електрофорезната боя се транспортира до филтъра чрез вертикална помпа за филтриране. Като се има предвид цялостният цикъл на подмяна и качеството на бояджийския филм, филтърната торба с размер на порите 50 μm е най-добрата. Той може не само да отговори на изискванията за качество на филма за боя, но и да реши проблема със запушването на филтърната торба.
(4) Размерът на циркулационната система на електрофоретичното покритие пряко влияе върху стабилността на ваната и качеството на филма боя. Увеличаването на циркулационния обем намалява утаяването и мехурчетата от течността за баня; обаче, стареенето на течността за баня се ускорява, потреблението на енергия се увеличава и стабилността на течността за баня се влошава. Идеално е времената на цикъла на течността в резервоара да се контролират до 6-8 пъти/ч, което не само гарантира качеството на бояджийския филм, но също така гарантира стабилната работа на течността в резервоара.
(5) Тъй като времето за производство се увеличава, импедансът на анодната диафрагма ще се увеличи и ефективното работно напрежение ще намалее. Следователно при производството работното напрежение на захранването трябва постепенно да се увеличава според загубата на напрежение, за да се компенсира спадът на напрежението на анодната диафрагма.
(6) Системата за ултрафилтрация контролира концентрацията на йони на примеси, донесени от детайла, за да гарантира качеството на покритието. При работата на тази система трябва да се отбележи, че след като системата е в действие, тя трябва да работи непрекъснато и е строго забранено да работи с прекъсвания, за да се предотврати изсъхването на ултрафилтрационната мембрана. Изсъхналата смола и пигментът се придържат към ултрафилтрационната мембрана и не могат да бъдат почистени напълно, което сериозно ще повлияе на водопропускливостта и експлоатационния живот на ултрафилтрационната мембрана. Дебитът на водата на ултрафилтрационната мембрана показва низходяща тенденция с времето на работа. Трябва да се почиства веднъж за 30-40 дни непрекъсната работа, за да се осигури ултрафилтрационна вода, необходима за ултрафилтрационно излугване и измиване.
(7) Методът за електрофоретично покритие е подходящ за производствения процес на голям брой поточни линии. Цикълът на обновяване на ваната за електрофореза трябва да бъде в рамките на 3 месеца. Научното управление на банята е изключително важно. Редовно се тестват различни параметри на ваната, като ваната се регулира и подменя според резултатите от теста. Обикновено параметрите на разтвора за вана се измерват със следната честота: стойността на рН, съдържанието на твърдо вещество и проводимостта на разтвора за електрофореза, разтвора за ултрафилтрация и разтвора за почистване с ултрафилтрация, полярния разтвор на анион (анода), циркулиращ лосион и почистващ разтвор за дейонизация веднъж на ден; Основно съотношение, съдържание на органичен разтворител и лабораторен тест с малък резервоар два пъти седмично.
(8) За управление на качеството на филма боя, равномерността и дебелината на филма боя трябва да се проверяват често и външният вид не трябва да има дупки, увисване, портокалова кора, бръчки и т.н. Редовно проверявайте физичните и химичните показатели като адхезия и устойчивост на корозия на покриващия филм. Цикълът на инспекция е в съответствие със стандартите за инспекция на производителя и обикновено всяка партида трябва да бъде инспектирана.
Повърхностна обработка преди електрофореза
Повърхностната обработка на детайла преди нанасяне на покритие е важна част от електрофоретичното покритие, включващо главно обезмасляване, отстраняване на ръжда, кондициониране на повърхността, фосфатиране и други процеси. Качеството на обработката му не само влияе върху външния вид на филма, намалява антикорозионните характеристики, но и унищожава стабилността на разтвора за боядисване. Следователно, за повърхността на детайла преди боядисване се изисква да няма маслени петна, следи от ръжда, без химикали за предварителна обработка и утаяване на фосфатиране и т.н., а фосфатиращият филм има плътни и равномерни кристали. По отношение на различните процеси на предварителна обработка, ние няма да ги обсъждаме поотделно, а само да посочим няколко точки на внимание:
1) Ако обезмасляването и ръждата не са чисти, това не само ще повлияе на образуването на фосфатиращ филм, но и ще повлияе на силата на свързване, декоративните характеристики и устойчивостта на корозия на покритието. Филмът на боята е склонен към свиване и дупки.
2) Фосфатиране: Целта е да се подобри адхезията и антикорозионната способност на електрофоретичния филм. Неговата роля е следната:
(1) Поради физични и химични ефекти, адхезията на органичния покривен филм към субстрата се подобрява.
(2) Фосфатиращото фолио превръща металната повърхност от добър проводник в лош проводник, като по този начин възпрепятства образуването на микробатерии върху металната повърхност, ефективно предотвратява корозията на покритието и повишава устойчивостта на корозия и водоустойчивостта на покритие. В допълнение, само на базата на цялостно почистване на дъното и обезмасляване може да се образува задоволителен фосфатиращ филм върху чиста, равномерна и обезмаслена повърхност. От тази гледна точка самият фосфатиращ филм е най-интуитивната и надеждна самопроверка на ефекта от процеса на предварителна обработка.
3) Измиване: Качеството на измиване на всеки етап от предварителната обработка ще има голямо влияние върху качеството на цялата предварителна обработка и филма на боята. Последното почистване с дейонизирана вода преди боядисване, уверете се, че проводимостта на капене на обекта с покритие не е по-голяма от 30 μs/cm. Почистването не е чисто, като детайла:
(1) Остатъчна киселина, течност за фосфатиране, флокулация на смола в течност за боя и влошаване на стабилността;
(2) Остатъчни чужди тела (маслени петна, прах), дупки от свиване, частици и други дефекти във филма на боята;
(3) Остатъчните електролити и соли водят до влошаване на реакцията на електролиза и предизвикват дупки и други заболявания.
Време на публикуване: 17 април 2021 г