English
Многие клиенты задают вопросы об обработке поверхности металлических отливок и прецизионных деталей. В этой статье речь пойдет о процессе электрофоретического покрытия. Надеюсь, это будет полезно для всех партнеров.
Гальваническое покрытие - это метод покрытия, при котором частицы, такие как пигменты и смолы, взвешенные в электрофоретическом растворе, ориентируются для миграции и осаждения на поверхности одного из электродов с помощью внешнего электрического поля. Принцип электрофоретического покрытия был изобретен в конце 1930-х годов, но эта технология была разработана и получила промышленное применение после 1963 года. Электрофоретическое покрытие является наиболее практичным процессом создания покрытий на водной основе. Электрофоретическое покрытие обладает характеристиками водорастворимости, нетоксичности и легкости автоматического управления. Поскольку он подходит для обработки поверхности токопроводящих деталей (металлических отливок, обработанных деталей, поковок, деталей из листового металла, сварных деталей и т. Д.), Процесс электрофоретического покрытия быстро получил широкое распространение в таких отраслях, как автомобили, строительные материалы, оборудование , и бытовая техника.
Принципы
Смола, содержащаяся в катодном электрофоретическом покрытии, имеет основные группы, которые после нейтрализации кислоты образуют соль и растворяются в воде. После подачи постоянного тока отрицательные ионы кислотных радикалов перемещаются к аноду, а ионы смолы и обернутые ими частицы пигмента перемещаются к катоду с положительными зарядами и осаждаются на катоде. Это основной принцип электрофоретического покрытия (широко известного как гальваника). Электрофорезное покрытие - это очень сложная электрохимическая реакция, в которой одновременно происходят по крайней мере четыре эффекта электрофореза, электроосаждения, электролиза и электроосмоса.Электрофорез
После включения анода и катода в коллоидном растворе коллоидные частицы перемещаются к катодной (или анодной) стороне под действием электрического поля, что называется электрофорезом. Вещество в коллоидном растворе находится не в состоянии молекул и ионов, а в растворенном веществе, диспергированном в жидкости. Вещество крупное и не выпадает в дисперсное состояние.Электроосаждение
Явление твердого осаждения из жидкости называется агломерацией (агломерацией, осаждением), которая обычно возникает при охлаждении или концентрировании раствора, а электрофоретическое покрытие зависит от электричества. В катодном электрофоретическом покрытии положительно заряженные частицы собираются на катоде, а отрицательно заряженные частицы (то есть ионы) собираются на аноде. Когда положительно заряженные коллоидные частицы (смола и пигмент) достигают катода (подложки). После поверхности (высокощелочной интерфейсный слой) получаются электроны, которые вступают в реакцию с ионами гидроксида, превращаясь в нерастворимые в воде вещества, которые осаждаются на катоде ( окрашенная заготовка).Электролиз
В растворе с ионной проводимостью анод и катод подключены к постоянному току, анионы притягиваются к аноду, а катионы притягиваются к катоду, и происходит химическая реакция. Анод вызывает растворение металла и электролитическое окисление с образованием кислорода, хлора и т. Д. Анод - это электрод, который может вызывать реакцию окисления. Металл осаждается на катоде, и H + электролитически восстанавливается до водорода.Электроосмос
После того, как два конца (катод и анод) растворов с разными концентрациями, разделенные полупроницаемой мембраной, находятся под напряжением, явление, когда раствор с низкой концентрацией перемещается в сторону с высокой концентрацией, называется электроосмосом. Пленка покрытия, только что нанесенная на поверхность объекта с покрытием, представляет собой полупроницаемую пленку. Под постоянным действием электрического поля вода, содержащаяся в смазывающейся диализной пленке, выходит из пленки и перемещается в ванну для обезвоживания пленки. Это электроосмос. Электроосмос превращает гидрофильную пленку покрытия в пленку гидрофобного покрытия, а обезвоживание делает пленку покрытия плотной. Влажную краску после купания с хорошей электроосмосной электрофоретической краской можно трогать, и она не липнет. Приставшую к влажной пленке краски жидкость для ванны можно смыть водой.
Характеристики гальванического покрытия
Электрофоретическая пленка краски обладает такими преимуществами, как полнота, однородность, плоскостность и гладкость покрытия. Твердость, адгезия, коррозионная стойкость, ударопрочность и проницаемость электрофоретической пленки краски значительно лучше, чем у других процессов нанесения покрытия.
(1) Используется водорастворимая краска, вода используется в качестве растворяющей среды, что позволяет экономить много органических растворителей, значительно снижает загрязнение воздуха и опасность для окружающей среды, является безопасным и гигиеничным, а также позволяет избежать скрытой опасности возгорания;
(2) Эффективность окраски высокая, потеря краски небольшая, а коэффициент использования краски может достигать от 90% до 95%;
(3) Толщина пленки покрытия одинакова, адгезия сильная, а качество покрытия хорошее. Каждая часть заготовки, такая как внутренний слой, углубления, сварные швы и т. Д., Может получить однородную и гладкую пленку покрытия, что решает проблему других методов нанесения покрытия на заготовки сложной формы. Проблема покраски;
(4) Эффективность производства высока, и конструкция может реализовать автоматическое и непрерывное производство, что значительно повышает эффективность труда;
(5) Оборудование сложное, инвестиционные затраты высоки, потребляемая мощность велика, температура, необходимая для сушки и отверждения, высокая, управление краской и окраской усложняется, условия строительства строгие, и требуется очистка сточных вод. ;
(6) Можно использовать только водорастворимую краску, цвет не может быть изменен в процессе нанесения покрытия. Стабильность краски непросто контролировать после длительного хранения.
(7) Оборудование для электрофоретического покрытия сложное, а технологическая составляющая высока, что подходит для получения фиксированного цвета.
Ограничения гальванического покрытия
(1) Он подходит только для грунтования проводящих поверхностей, таких как детали машин из черных и цветных металлов. Этим методом нельзя покрывать непроводящие предметы, такие как дерево, пластик, ткань и т. Д.(2) Процесс электрофоретического покрытия не подходит для объектов с покрытием, состоящих из нескольких металлов, если характеристики электрофореза разные.
(3) Процесс электрофоретического покрытия нельзя использовать для объектов с покрытием, которые не выдерживают высоких температур.
(4) Электрофоретическое покрытие не подходит для покрытия с ограниченными требованиями к цвету. Электрофоретическое покрытие разных цветов нужно красить в разные бороздки.
(5) Электрофоретическое покрытие не рекомендуется для мелкосерийного производства (период обновления ванны составляет более 6 месяцев), поскольку скорость обновления ванны слишком мала, смола в ванне стареет, а содержание растворителя меняется. сильно. Ванна неустойчивая.
Этапы гальванического покрытия
(1) Для электрофоретического покрытия обычных металлических поверхностей процесс: предварительная очистка → обезжиривание → промывка водой → удаление ржавчины → промывка водой → нейтрализация → промывка водой → фосфатирование → промывка водой → пассивация → электрофоретическое покрытие → очистка крышки резервуара → ультрафильтрация промывка воды → сушка → офлайн.(2) Подложка и предварительная обработка объекта с покрытием имеют большое влияние на электрофоретическую пленку покрытия. Металлические отливки обычно очищают от ржавчины с помощью пескоструйной или дробеструйной обработки, хлопчатобумажная пряжа используется для удаления плавающей пыли с поверхности заготовки, а наждачная бумага используется для удаления остатков стальной дроби и другого мусора с поверхности. Стальная поверхность обрабатывается обезжириванием и удалением ржавчины. Когда требования к поверхности слишком высоки, требуется фосфатирование и пассивация поверхности. Заготовки из черного металла перед анодным электрофорезом необходимо фосфатировать, иначе коррозионная стойкость лакокрасочного покрытия будет плохой. При фосфатной обработке обычно выбирают фосфатирующую пленку из соли цинка толщиной примерно от 1 до 2 мкм, и требуется, чтобы фосфатная пленка имела мелкие и однородные кристаллы.
(3) В системе фильтрации обычно используется первичная фильтрация, и фильтр представляет собой решетчатую структуру мешка. Электрофоретическая краска подается на фильтр через вертикальный насос для фильтрации. Учитывая полный цикл замены и качество лакокрасочной пленки, рукавный фильтр с размером пор 50 мкм является лучшим. Это может не только удовлетворить требования к качеству лакокрасочной пленки, но и решить проблему засорения фильтровального мешка.
(4) Размер циркуляционной системы электрофоретического покрытия напрямую влияет на стабильность ванны и качество пленки краски. Увеличение объема циркуляции уменьшает осадки и пузырьки жидкости в ванне; однако старение жидкости ванны ускоряется, потребление энергии увеличивается, а стабильность жидкости ванны ухудшается. Идеально контролировать время цикла жидкости в баке до 6-8 раз / час, что не только гарантирует качество пленки краски, но и обеспечивает стабильную работу жидкости в баке.
(5) По мере увеличения времени изготовления сопротивление анодной диафрагмы будет увеличиваться, а эффективное рабочее напряжение будет уменьшаться. Следовательно, при производстве рабочее напряжение источника питания следует постепенно увеличивать в соответствии с потерями напряжения, чтобы компенсировать падение напряжения на анодной диафрагме.
(6) Система ультрафильтрации контролирует концентрацию примесных ионов, переносимых заготовкой, для обеспечения качества покрытия. При работе этой системы следует отметить, что после того, как система находится в рабочем состоянии, она должна работать непрерывно, и категорически запрещено работать с перерывами, чтобы предотвратить высыхание ультрафильтрационной мембраны. Высохшая смола и пигмент прилипают к ультрафильтрационной мембране и не могут быть тщательно очищены, что серьезно повлияет на водопроницаемость и срок службы ультрафильтрационной мембраны. Скорость выхода воды через ультрафильтрационную мембрану имеет тенденцию к снижению со временем работы. Его следует очищать один раз в течение 30-40 дней непрерывной работы, чтобы обеспечить ультрафильтрацию воды, необходимой для ультрафильтрации, выщелачивания и промывки.
(7) Метод электрофоретического покрытия подходит для производственного процесса на большом количестве сборочных линий. Повторный цикл ванны для электрофореза должен быть в течение 3 месяцев. Научное управление баней чрезвычайно важно. Регулярно проверяются различные параметры ванны, по результатам испытаний ванна корректируется и заменяется. Обычно параметры раствора для ванны измеряются со следующей частотой: значение pH, содержание твердых веществ и проводимость раствора для электрофореза, раствора для ультрафильтрации и очищающего раствора для ультрафильтрации, полярного раствора аниона (анода), циркулирующего лосьона и раствора для деионизационной очистки один раз. день; Основное соотношение, содержание органических растворителей и лабораторный тест в небольшом резервуаре два раза в неделю.
(8) Для обеспечения качества пленки краски следует часто проверять однородность и толщину пленки, внешний вид не должен иметь точечных отверстий, провисаний, апельсиновой корки, морщин и т. Д. Регулярно проверяйте физико-химические свойства. такие показатели, как адгезия и коррозионная стойкость пленки покрытия. Цикл инспекции соответствует стандартам инспекции производителя, и, как правило, необходимо инспектировать каждую партию.
Обработка поверхности перед электрофорезом
Обработка поверхности детали перед нанесением покрытия - важная часть электрофоретического покрытия, в основном включающая обезжиривание, удаление ржавчины, кондиционирование поверхности, фосфатирование и другие процессы. Качество его обработки не только влияет на внешний вид пленки, снижает антикоррозионные свойства, но и нарушает стойкость лакокрасочного раствора. Следовательно, на поверхности заготовки перед покраской не должно быть масляных пятен, следов ржавчины, химикатов предварительной обработки, фосфатирования и т. Д., А фосфатирующая пленка должна иметь плотные и однородные кристаллы. Что касается различных процессов предварительной обработки, мы не будем обсуждать их по отдельности, а лишь отметим несколько моментов:1) Если обезжиривание и ржавчина не являются чистыми, это не только повлияет на формирование фосфатирующей пленки, но также повлияет на силу сцепления, декоративные характеристики и коррозионную стойкость покрытия. Пленка краски склонна к усадке и образованию проколов.
2) Фосфатирование: цель - улучшить адгезию и антикоррозионную способность электрофоретической пленки. Его роль такова:
(1) Благодаря физическим и химическим воздействиям адгезия органической покрывающей пленки к субстрату улучшается.
(2) Фосфатирующая пленка превращает металлическую поверхность из хорошего проводника в плохой проводник, тем самым препятствуя образованию микробатарей на поверхности металла, эффективно предотвращая коррозию покрытия и повышая коррозионную стойкость и водостойкость покрытия. покрытие. Кроме того, только на основе тщательной заливки и обезжиривания можно сформировать удовлетворительную фосфатирующую пленку на чистой, однородной и обезжиренной поверхности. С этой точки зрения сама фосфатирующая пленка является наиболее интуитивно понятным и надежным средством самоконтроля воздействия процесса предварительной обработки.
3) Промывка: качество стирки на каждом этапе предварительной обработки будет иметь большое влияние на качество всей предварительной обработки и лакокрасочного покрытия. Последняя очистка деионизированной водой перед покраской, убедитесь, что капельная проводимость объекта с покрытием не превышает 30 мкс / см. Очистка не чистая, например, заготовка:
(1) Остаточная кислота, фосфатирующая химическая жидкость, флокуляция смолы в жидкой краске и ухудшение стабильности;
(2) Остаточные инородные тела (масляные пятна, пыль), усадочные отверстия, частицы и другие дефекты в лакокрасочной пленке;
(3) Остаточные электролиты и соли приводят к обострению реакции электролиза и вызывают точечные проколы и другие заболевания.